Visuelles System

Zelltypen der Retina
Elektrophysiologische Ableitungen:
Intrazelluläre Ableitungen aus einzelnen Zelltypen, anschließend Injektion von fluoreszierendem Farbstoff.
Graduierte Potentiale in allen Zelltypen der Retina. Aktionspotentiale nur in den Axonen der Ganglienzellen.

Messung der spektralen Empfindlichkeit von Stäbchen und Zapfen: durch intrazelluläre Ableitung, oder patch-clamp, oder durch Mikrospektralphotometrie.

Intensitätsbereich, in dem Stäbchen und Zapfen mit einer Änderung des Potentials reagieren: 2-3 log Einheiten (Gesamt-Intensitätsbereich: 9 log-Einheiten; davon Zapfen: 6 log-Einheiten)
Logarithmische Kennlinie
Weber'sches Gesetz
Fechner'sches Gesetz
Weber-Fechner'sches Gesetz

Adaptation: Verschiebung des Arbeitsbereichs (Kennlinie des Photorezeptors) zur vorherrschenden Lichtintensität hin.
Mechanismen: Negative Rückkopplung beim Transduktionsprozess (Ca++); inhibitorische Wechselwirkungen in der Retina durch Horizontal- und Amakrinzellen.
Hemmend wirkende Transmitter in der Retina: Glyzin und GABA.

Rezeptive Felder von Bipolarzellen und Ganglienzellen: Zentrum/Umfeld-Organisation (+/-).

Mach'sche Bänder

Retina; x-, y-, und w-Zellen
Chiasma Opticum; teilweise Überkreuzung; linke Gesichtsfeldhäfte (= rechte Häfte der Retina) in rechte Gehirnhäfte
Nucleus geniculatum laterale (LGN); Teil des Thalamus (und Colliculus superior; wichtig für Augenbewegungen)
6 Schichten; 4 parvozellulär; 2 magnozellulär
Visueller Cortex; Area 18 (oder V1); Area striatum; Schicht 4
Fovealer Bereich der Retina stark über-repräsentiert;
Retinotope Abbildung

Elektrophysiologische Ableitungen aus Nervenzellen des visuellen Cortex (David Hubel und Thorsten Wiesel, Nobelpreis 1981) und Neuroanatomie (Semir Zeki)
Rezeptive Felder
Augendominanzsäulen und Streifen in Schicht 4 von Area 17
Richtungsselektivität; Orientierungssäulen
Spezialisierte Areale des visuellen Cortex:
V4: Farbensehen; Area MT: Bewegungssehen

parallele Verarbeitung der visuellen Information

Manche Ganglienzellen der Retina (ca. 4000) enthalten einen Farbstoff (Melanopsin), der lichtempfindlich ist und bei Absorption zur Erregungs der Zelle führt. Die Axone dieser Ganglienzellen ziehen in den Nucleus suprachiasmaticus, der als Sitz der Inneren Uhr angesehen wird. Durch diese Ganglienzellen wird der circadiane Rhythmus an die äußeren Lichtverhältnisse angepaßt.

Akkommodation
Entstehung des Bildes auf der Netzhaut: umgekehrt und rechts/links-vertauscht
Analogie zu Camera obscura: erkannt von Johannes Kepler (um 1600)

Linsenfehler

Größe des Bildes auf der Netzhaut (konstruiert mit Hilfe des Knotenpunktes) hängt von der Größe des Objektes und vom Abstand ab. Wie kann das visuelle System die wahre Größe eines Gegenstandes erkennen? Das Retinabild ist vieldeutig. Woher kommt die Information über den Abstand?
Im Nahbereich durch Akkommodation und Konvergenz (Versuch Erich von Holst 1950); Reafferenzprinzip; Efferenzkopie
Bei größeren Abständen: Perspektive; Überschneidung Bewegungsparallaxe; Oberflächenstruktur; Luftperspektive

Größenkonstanz
Bewegungskonstanz