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19.10: Sehen
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PROTOKOLLE

19.10: Vision

19.10: Sehen

Vision is the result of light being detected and transduced into neural signals by the retina of the eye. This information is then further analyzed and interpreted by the brain. First, light enters the front of the eye and is focused by the cornea and lens onto the retina—a thin sheet of neural tissue lining the back of the eye. Because of refraction through the convex lens of the eye, images are projected onto the retina upside-down and reversed.

Light is absorbed by the rod and cone photoreceptor cells at the back of the retina, causing a decrease in their rate of neurotransmitter release. In addition to detecting photons of light, color information is also encoded here, since different types of cones respond maximally to different wavelengths of light.

The photoreceptors then send visual information to bipolar cells near the middle of the retina, which is followed by projection to ganglion cells at the front of the retina. Horizontal and amacrine cells mediate lateral interactions between these cell types, integrating information from multiple photoreceptors. This integration aids in the initial processing of visual information, such as detecting simple features, like edges.

Along with glial cells, the axons of the retinal ganglion cells make up the optic nerve, which transmits visual information to the brain. The optic nerve partially crosses at the base of the brain. Thus, each side of the brain receives input from both eyes, enabling depth perception.

Most optic nerve fibers synapse in the lateral geniculate nucleus in the thalamus of the brain, where different characteristics, such as color and motion, are processed in parallel. The thalamus then sends information to the primary visual cortex (V1) at the back of the brain. Cells in V1 respond to more complex visual characteristics, such as specific orientations and directions of movement. V1 contains a well-defined map of the visual field, with a relatively large area devoted to processing information from the fovea of the retina—a central region that has the highest density of photoreceptors.

Visual information is sent from V1 to adjacent areas of the cerebral cortex for even higher-level processing, such as identifying an object or face and determining the spatial location of visual stimuli.

Das Sehvermögen ist das Ergebnis der Erfassung von Licht, das von der Netzhaut des Auges in neuronale Signale umgewandelt wird. Diese Informationen werden dann vom Gehirn weiter analysiert und interpretiert. Zunächst tritt das Licht in die Vorderseite des Auges ein und wird von der Hornhaut und der Linse auf die Netzhaut gebündelt—eine dünne Schicht neuralen Gewebes, die den Rücken des Auges auskleidet. Aufgrund der Brechung durch die konvexe Linse des Auges werden die Bilder verkehrt herum auf die Netzhaut projiziert und wieder umgekehrt.

Licht wird von den Stäbchen und Zapfen, Photorezeptorzellen auf der Rückseite der Netzhaut absorbiert, was eine Verringerung ihrer Neurotransmitter-Freisetzungsrate bewirkt. Neben der Detektion von Lichtphotonen wird hier auch die Farbinformation kodiert, da verschiedene Arten von Zapfen maximal auf unterschiedliche Wellenlängen des Lichts ansprechen.

Die Photorezeptoren senden dann an bipolare Zellen in der Nähe der Mitte der Netzhaut visuelle Informationen, die dann auf Ganglienzellen an der Vorderseite der Netzhaut projiziert werden. Horizontale und amakrine Zellen vermitteln seitliche Interaktionen zwischen diesen Zelltypen und integrieren Informationen von mehreren Photorezeptoren. Diese Integration hilft bei der anfänglichen Verarbeitung visueller Informationen, wie z.B. bei der Erkennung einfacher Merkmale, wie Kanten.

Zusammen mit den Gliazellen bilden die Axone der retinalen Ganglienzellen den Sehnerv, der die visuelle Information an das Gehirn weiterleitet. Der Sehnerv kreuzt sich teilweise an der Basis des Gehirns. So erhält jede Seite des Gehirns von beiden Augen Input, was die Tiefenwahrnehmung ermöglicht.

Die meisten Sehnervenfasern laufen im lateralen geniculierten Kern im Thalamus des Gehirns zusammen, wo verschiedene Merkmale wie Farbe und Bewegung parallel verarbeitet werden. Der Thalamus sendet dann Informationen an den primären visuellen Kortex (V1) im hinteren Teil des Gehirns. Die Zellen in V1 reagieren auf komplexere visuelle Merkmale, wie z.B. bestimmte Orientierungen und Bewegungsrichtungen. Die V1 enthält eine gut definierte Karte des Gesichtsfeldes, mit einem relativ großen Bereich, der der Verarbeitung von Informationen aus der Fovea der Netzhaut dient. Das ist die zentrale Region, welche die höchste Dichte an Photorezeptoren aufweist.

Visuelle Informationen werden von V1 an benachbarte Bereiche der Großhirnrinde zur noch höherwertigen Verarbeitung gesendet. Dazu gehört beispielsweise die Identifizierung eines Objekts oder Gesichts und die Bestimmung der räumlichen Lage von visuellen Reizen.


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