[4. 3. 2008] Peter Ahnelt [pdf/bl407_sehen_ahnelt.pdf] "optische Taeuschungen": perzeptive Mechanismen/Verschaltung z. B. Hermann-Gitter =Das Visuelle System= afferent * Wahrnehmung d. Umwelt * veg. Reaktionen * stuetzmotorische Reflexe * okulomot. Refl. * Synchronisierung endogener Rhythmen ==Praktikum== ===visus naturalis=== sichtbares Licht: 400 - 700 nm ===Purkinje/Idemschatten?=== ==Auge== Linsenaugen cornea: interface zur Luft, 40 Dioptrien Glaskoerper - transparent (cave Pathologie: Truebung) Netzhaut horiz. Schnitt: n. opticus und fovea in einer Linie (gelb: Carotinoide!) Retina m. macula lutea chorioidea (Aderhaut) optischer Apparat (Akkomodation, Adaptation) * Cornea: Hauptbrechkraft (Brechungsindex nahe Wasser ~ 1.4) * Kammerwasser * Linse (variabel!) * Glaskoerper Komponenten d. Naheinstellung: * Konvergenz d. Augenachsen * Pupillenverengung (Blende - Verringerung d. Linsenfehler) * Akkomodation d. Linse ==Nahpunkt== Jugend: ~ 10 cm Myopie etwas geringer im Alter > 0.5 m Akkomodationsbereich 14 - 2 Dioptrien (Abnahme d. Elastizitaet, Zunahme d. Dicke) -> mehrere Brillen f. Arbeitsbereiche/Lesebrillen ... Weitsichtige: Verringerung d. Nahpunkts ==Netzhaut== Gehirnausstuelpung Sinneszellen Interneuronen Ganglienzellen Axonbuendel 2 um hunderte bipolare Zelltypen nur fuer Zapfen Augenspiegelung: * papilla nervi optici, macula lutea, fovea, a. (heller)/v. (dunkler) * Blutversorgung d. Cornea: Halbmond um macula Leiche: macula opak, gelbes carotinoides Pigment sichtbar Interneuronen d. macula seitlich (-> Gruebchen): bessere Bildqualitaet (weniger Streuung) Blutgefaesse muessten auf Netzhaut projiziert werden: Adaption blendet konstante Bilder aus ==Adernschattenbild== bewegten Lichtpunkt auf Sklera -> Wahrnehmung d. eigenen Adernschattennetzes im Zentrum granulaeres Flimmern Purkinje (von Goethe gefoerdert!) ==Zapfen/Staebchen== * Zapfen: photopische (Tageslicht) - Maximum in mac. densa * Staebchen: skotopische (Daemmerung) Bedingungen (max. nasal) bis 200000 Zapfen -> Fokussierung bei Dunkelheit nicht zweckmaessig interretinale Kapillaren (ausserhalb/zwischn Schichten) Durchmesser d. Zapfen nimmt nach aussen zu (werden Staebchen aehnlicher) Aufloesung: 1" (photopisch), mehrere Grad (skotopisch) Staebchen: Sensitivitaetsmaximierung - nicht auf Aufloesungsvermoegen optimiert Inter-Rezeptor-Abstaende ~ 2.5 um -> Sehprobentafeln (Konstruktion: Details mit definiertem Sehwinkelgrad) 1. Zeile -> 1" bei 60 m 2. Zeile -> 1" bei 36 m visus == istabstand/sollabstand Maximalkontrast (schwarz auf weiss) Rechen, Haken ==Sensorpotential als Reaktion auf Lichtreiz== staendig offener Na+ Kanal: -30 mV statt -70 mV (Dunkelstrom) -> Verschmelzungsfrequenz * Zapfen: 100 ms Hyperpolarisation, nach ~ 400 ms vollst. Repol. (f ~= 10-60 Hz je nach Beleuchtung) * Staebchen: ~ 200 ms, laengere Repol. Zeit (f ~= 20 Hz) ==Spektralempfindlichkeit== Aehnlichkeiten von Opsinen Verschaltung: * rot/gruen: Antagonistische Verschaltung * blau/gelb: Antagonistische Verschaltung rot+gruen gegen blau * hell/dunkel: Summe rot/gruen fovea: kaum blaue Zapfen! color vision test farnsworth arrangement test http://www.univie.ac.at/Vergl-Physiologie/colortest/colortestF-en.html Zapfen: Scheibchen in Kontakt mit Aussenseite Staebchen: "Geldrolle", innerhalb Zellmembran (Zilien: 9+2) ==Opsine== Opsine: Intramembranproteine mit mehreren Schleifen, Umhuellen Retinal Bindungsstellen: Transducin, Rhodopsinknase, Arrestin "aussen" Isomerisierung v. Retinal bei Belichtung (cis -> trans) Mitochondrien! (Energiebedarf) Aussensegment wird staendig phagozytiert (Pigmentzelle), Nachbildung von unten Aktivierung: * h*ny * Transducin (G-Protein) Phosphodiesterase: cGMP-Spaltung -> GMP * kurzfristige Schliessung d. Kationenkanaele * Na+/Ca++ Tausch: Hyperpolarisation intraretinale Verarbeitung phasisch-tonische Antwort, Verringerung d. Frequenz off-effect Peripherie eines Neurons: hemmende Effekte durch Nachbarneuronen -> vor allem Kontrastregistrierung, nicht Lichmessung! Ueberhoehung von Kontrastgrenzen (Helligkeitskeil: "Kontrastkanten") Farbkontrastantagonismen ==Integrative Leistungen des visuellen Systems== * Adaptation * Gesichtsfeld * raeumliches Sehen (Stereo) * Form-, Bewegungs-Erkennung -> kognitive Leistungen Adaptation: * photopischer Bereich (Zapfen - enge Pupillen - Parasympathikus) * mesopisches (Uebergangsbereich - Staebchen + Zapfen) * skotopischer Bereich (Staebchen - weite Pupillen,Sympathikus) Dunkeladaptation: 30 - 45 min., Helladaptation: < 1 min. Testreiz (Streifenmuster, ...) Zapfenschwelle (-> Nachtblindheit!) Monochromaten: bei zu heller Beleuchtung geblendet CAVE Streulichtglocke ("Lichtverschmutzung") ueber Grossstaedten wie Wien ==Gesichtsfeld== * temporal: ~ 100 o * nasal: ~ 60 o * unten 70 o * oben 60 o anatomische und physiologische Grenzen (Kontrastwahrnehmung nach aussen verringert!) Schwellenkurven korrespondierende Punkte (-> Verschmelzung!) Horopterkreis: durch Augen und Punkre in kleicher Entfernung wie Fixationspunkt Doppelbild ausserhalb Fixationspunkt: definiert Panum-Areal: Auswertung f. Stereosehen (auch Verschmelzung umgebender Bereiche!) ==Parallele Verarbeitung von Bildkomponenten (P/M-Weg)== * Farbe (parvozellulaer) * Form (parvoz.) * Bewegung, raeumliche Tiefe (magnozellulaeres Feld) parvozellulaer: blobs (Tiefe) hoehere Zentren: Integration Orientierung, Reizlaenge (Laengenspezifitaet!) Area V2: Winkeldetektion magnozell./parvozell. Verarbeitung: *parietaler Weg: Ortsanalyse (-> Motorik) * temporaler Weg: Objekterkennung, Perzeption (-> Gedaechtnis)