Die Verarbeitung visueller Information durch die Retina, Farbsehen, Farbenblindheit

Thema: Die Verarbeitung visueller Information durch die Retina

Das Farbsehen Farbenblindheit

Retina:

Aufbau: Dicke ca. 200 mm

Besteht aus 3 Schichten:

Äußere Körnerschicht:

Innere Körnerschicht:

Ganglienzellschicht:

Pigmentepithelzellen Photorezeptorzellen

Horizontalzellen Bipolarzellen Amakrine Zellen

Ganglienzellen

Lage: liegt vor dem Pigmentepithel ⇒ gefüllt mit Melanin, welches Licht resorbiert, das nicht von der Retina eingefangen wird ⇒ verhindert Reflexion ⇒ würde Schärfe des Abbildes beeinträchtigen

- proximale Neurone sind nicht myelinisiert ⇒ transparent

Besonderheiten : papilla nervi optici ⇒ blinder Fleck ( keine Photorezeptoren) Fovea centralis ⇒ Ort des schärfsten Sehens

2 Arten von Photorezeptoren:

1. Stäbchen
2. Zapfen

Unterschiede zwischen Stäbchen und Zapfen

Tab. 22.1 Seite 416

Stäbchen und Zapfen haben die gleichen funktionellen Bereiche:

1) Außensegment: befindet sich an der äußeren Oberfläche der Retina, enthält lichtabsorbierendes Sehpigment
2) Innensegment: enthält Zellkern, Ablauf der meisten biochemischen Prozesse
3) synaptische Endigung: stellt Kontakt mit Zielzellen des Photorezeptors her Sehpigment: kleines lichtabsorbierendes Molekül+ mit ihm verbundenes Protein, welches die Membran durchzieht

Bilden die sogenannten Discs

Abb. 22.2 Seite 417

Phototransduktion:

Vorbemerkung: Schlüsselmolekül ⇒ cGMP ⇒ second messenger Kontrolliert den Ionenfluß Öffnung von Na+- Kanälen ( Einwärtsstrom)

Phototransduktionsprozess: 3 Stufen

1) Licht aktiviert die Sehpigmente in der Diskmembran
2) Senkung der cGMP- Konzentration durch Phosphodiesterase
3) Schließung der cGMP gesteuerten Kanäle ⇒ Hyperpolarisation des Photorezeptors

Aktivierung der Pigmente durch Licht:

Sehpigment der Stäbchen ⇒ Rhodopsin

Besteht aus 2 Teilen: Proteinteil ⇒ Opsin

Retinal ⇒ lichtabsorbierender Teil ⇒ Vitamin-A- Derivat

- bei Aktivierung des Rhodopsins durch Licht kommt es zu einer Konformationsänderung des Retinals von der 11-cis-Form (Rhodopsin) zur all-trans-Form (Metarhodopsin 2)
- einziger lichtabhängiger Schritt des Sehvorgangs
- diese Konformationsänderung verursacht eine Herabsetzung der Permeabilität für Natrium und Calciumionen ⇒ Schließen der Ionenkanäle ⇒ Hyperpolarisation

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

658; Aufspaltung von cGMP ⇒ Konzentrationsenkung ⇒ Hyperpolarisation

Ganglienzellen

- sie bilden mit ihren Axonen den Nervus opticus
- sie teilen ihre Information als Folge von AP’s mit
- inputs zu einer Ganglienzelle stammen von denselben

Photorezeptoren in einem festgelegten Retinabereich ⇒ dem rezeptiven Feld dieser Zelle rezeptives Feld :

- bei Ganglienzellen kreisrund
- 2 Bereiche : Zentrum und Umfeld

2 Klassen von Ganglienzellen:

1) On-Zentrum-Neurone ⇒ Erregung durch Licht auf das Zentrum des rezep.

Feldes ⇒ Hemmung durch Licht auf das Umfeld

- sie reagieren am besten auf schnelle Lichtintensitätszunahme

2) Off-Zentrum-Neurone ⇒ Hemmung durch Licht auf das Zentrum des rezep.

Feldes ⇒ Erregung durch Licht auf das Umfeld

- sie reagieren am besten auf Lichtintensitätsabnahme

- jeder Photorezeptor besitzt Synapsen zu beiden Ganglienzellarten ⇒ 2 parallele Bahnen zur Informationsverarbeitung
- Überträgerstoff ⇒ Glutamat
- Interaktion zwischen Zentrum und Umfeld nennt man Zentrum- Umfeld-Antagonismus, beruht auf lateraler Hemmung durch Horizontalzellen

Horizontalzellen: - übermitteln Informationen von entfernt liegenden Zapfen zu den Bipolarzellen

- sind über Gap junctions miteinander gekoppelt

- Ganglienzellen antworten am besten, wenn Lichtintensitäten zwischen

Zentrum und Umfeld unterschielich sind ⇒ sie reagieren daher auf Kontraste Verbindungen zwischen Rezeptoren und Ganglienzellen

- direkteste Verbindung stellen die Bipolarzellen dar
- Zapfen im Zentrum eines rezeptiven Feldes bilden direkte synaptische Kontakte mit Bipolarzellen, die wiederum mit Ganglienzellen ⇒ direkte oder vertikale Bahn
- Zapfen aus dem Umfeld eines rezep. Feldes bilden indirekte Verbindungen über Horizontal- und Amakrinzellen ⇒ laterale Bahn

Besonderheit:

Stäbchen: - Bipolarzellen werden von Amakrinzellen erregt oder gehemmt

Zusammenfassung:

Das Farbensehen:

- Auge empfindlich für Wellenlängen zwischen 400 und 700 nm
- in diesem Bereich ändert sich die Farbe von Blau über Grün nach Rot
- Eigenschaft des Farbsehens bezeichnet man als Trichromatizität

Trichromatizität :

- 3 verschiedene Arten von Zapfen

- jede mit anderem Sehfarbstoff (verschiedene Opsinarten)

Abb. 24.4

Pigmentarten:

- Pigment B ⇒ kurze Wellenlängen für blau bei 419 nm
- Pigment G ⇒ mittlere Wellenlängen für grün bei 531 nm
- Pigment R ⇒ lange Wellenlängen für rot bei 559 nm

Im Sehsystem erfolgt eine additive Farbmischung von Komplementärfarben Die eigentliche Verarbeitung und Farbwahrnehmung findet erst in den Sehzentren des Gehirns statt.

Farbenblindheit:

- durch corticale Läsionen
- durch Krankheiten der Retina

Rotblindheit ⇒ Protanotrope ⇒ Fehlen vom langwelligen Zapfenpigments Grünblindheit ⇒ Deuteranope ⇒ Fehlen des mittelwelligen Zapfenpigments Blauviolettblindheit ⇒ Tritanope ⇒ Fehlen des kurzwelligen Zapfenpigments

Rot- oder Grünblindheit

- durch Mutation des X-Chromosoms (Rot- oder Grünblindheit)
- Gene für das rote und grüne Pigment sind nebeneinander auf X- Chromosom lokalisiert
- Durch Rekombination kann es zu Verlust oder Duplikation von Genen kommen
- Außerdem können Hybridgene entstehen