Bildverarbeitung in der Netzhaut

Seminar: Visuelle WahrnehmungDozent: Kai HamburgerReferentin: Stefanie WeisDatum: 3.5.2005

Gliederung

Einführung Struktur der Netzhaut Verarbeitung von Helligkeitsinformationen Verarbeitung von Ortsinformationen Weitere Verarbeitungsaspekte Zusammenfassung Fragen

Einführung

Auge: wichtigstes Sinnesorgan und wesentlichstes Wahrnehmungsinstrument

Schon in der Netzhaut des Auges wird vorsortiert, gefiltert und nur noch ein Teil der Informationen ans Gehirn weitergeleitet

Es gibt unterschiedliche Neuronen mit spezifischen Funktionen und Filtereigen-schaften, die jeweils auf bestimmte Aspekte einer visuellen Szene ansprechen

Struktur der Netzhaut

Durch das optische System des Linsenauges wird ein Bild auf den Augenhintergrund projiziert und von der Netzhaut in neuronale Signale umgewandelt

Retina: 0,2mm dick und anatomisch sehr klar geschichtet

Photorezeptor Bipolarzelle Ganglienzelle Quervernetzung durch Horizontalzellen und

Amakrinzellen dadurch können Signale stark moduliert werden

Struktur der Netzhaut

Verarbeitung von Helligkeitsinfos

Dämmerungssehen: Stäbchen Tagessehen: Zapfen Zapfen + Stäbchen werden bei Belichtung

hyperpolarisiert, d.h. in ihrer Aktivität gehemmt Sie unterscheiden sich in ihrer Empfindlichkeit

und dem Ansprechen auf bestimmte Wellenlängen

Zapfen + Stäbchen haben getrennte Bahnen, die zu den Ganglienzellen führen

Zapfenbahn

Jeder Zapfen ist mit 2 Sorten von Bipolarzellen verknüpft

Aus-Bipolarzelle: wird bei Belichtung ebenfalls gehemmt und bei Dunkelreiz erregt

Ein-Bipolarzelle: wird bei Belichtung erregt und bei Dunkelreiz gehemmt

Ebenso gibt es auch Aus- und Ein-Ganglienzellen

Zapfenbahn

Stäbchenbahn

Stäbchen hat nur Kontakt mit einer Sorte Bipolarzellen, den Stäbchenbipolarzellen

Diese werden bei Belichtung erregt und bei Dunkelreizen gehemmt

Stäbchenbipolarzellen haben keinen direkten Kontakt zu Ganglienzellen, sondern übertragen ihre Signale auf die Amakrinzellen

Verarbeitung von Ortsinfos

Jedes Neuron hat einen bestimmten Einzugsbereich, das rezeptive Feld

Nur wenn sich ein Reiz innerhalb des rezeptiven Feldes befindet reagiert die Nervenzelle

Anatomische Ausdehnung des Dendriten-baumes bestimmt die Größe des Feldes

Rezeptives Feld: Zentrum + Umfeld Ein-Ganglienzelle wird bei Belichtung des

Zentrums erregt, bei Belichtung des Umfelds gehemmt

Verarbeitung von Ortsinfos

Aus-Ganglienzelle: wird bei Dunkelreiz im Zentrum erregt, bei Dunkelreiz im Umfeld gehemmt

Erregung im Zentrum läuft über Bipolarzellen, Hemmung im Umfeld über Horizontal- und Amakrinzellen

Antagonistische Organisation v.a. Kontraste und weniger Absoluthelligkeit werden gut wahrgenommen

Verarbeitung von Ortsinfos

Verschiedene Ganglienzelltypen: Alpha-Zellen: großer Zellkörper + großer Dendritenbaum Beta-Zellen: mittelgroßer Zellkörper + kleiner

Dendritenbaum Gamma-Zellen: kleiner Zellkörper + unterschiedlich große

Dendritenbäume

Jeder Zelltyp filtert unterschiedliche Informa-tionen aus dem Bild heraus und gibt sie in getrennten Kanälen parallel an die visuellen Zentren des Gehirns weiter

Verschiedene Ganglienzelltypen

Verschiedene Ganglienzelltypen

Weitere Verarbeitungsaspekte

Es gibt ca. 20 Amakrinzelltypen, die sich in Form, Funktion und Transmitter unterscheiden

Die Ganglienzelltypen sind selektiv mit unterschiedlichen Amakrinzellen verknüpft und erhalten so unterschiedlich vorgefilterte Infos

Jede Ganglienzellklasse überdeckt die Retina mosaikartig, überschaut so das gesamte Gesichtsfeld und filtert den Anteil der visuellen Informationen heraus, für den sie zuständig ist

Weitere Verarbeitungsaspekte

Weitere Verarbeitungsaspekte

Im Zentrum der Retina sind die Zellen am dichtesten, weshalb das Auflösungs-vermögen dort besonders gut ist

Zur Peripherie hin nimmt die Dichte der Ganglienzellen kontinuierlich ab, die einzelnen Dendritenbäume werden dabei entsprechend größer, um eine vollständige Überdeckung des Gesichtsfeldes zu garantieren

Zusammenfassung

Bereits ein beträchtlicher Teil der Bild-verarbeitung findet in der Retina statt, bevor die Signale an die visuellen Zentren des Gehirns weitergeleitet werden

Verschiedene Nervenzelltypen filtern dabei unterschiedliche Informationsanteile des Bildes heraus und geben sie in getrennten Kanälen an die nächsthöheren Verarbeitungsstellen weiter

Zusammenfassung

Jede funktionelle Nervenzellklasse überdeckt die Retina mit einem regelmäßigen Mosaik; allerdings sind diese Zellraster nur in der zentralen Retina sehr fein und werden zur Peripherie hin gröber

Fragen

Wie reagieren die Photorezeptoren der Retina auf einen Lichtreiz?

Welche Arten von Ganglienzellen gibt es und worin unterscheiden sie sich?

DANKE

FÜR EURE AUFMERKSAMKEIT !!!