abiweb
online lernen

Die perfekte Abiturvorbereitung
in

Verschalten der 'Sehinformation'

Sinneszellen und Nervensystem
Reize – Sinnesorgane – Reizaufnahme / Vom Reiz zur Erregung - wie erfolgt sehen?

Laterale Inhibition

Die laterale Inhibition oder laterale Hemmung dient zur Kontrastverstärkung. Mit Hilfe dieser Verschaltungsmöglichkeit z.B. im Auge können Farbkontraste (z.B. schwarz-weiß; Hermannsches Gitter) besser wahrgenommen werden. So werden nebeneinander liegende Sinneszellen miteinander gekoppelt, deren Informationen miteinander bereits in der Netzhaut verrechnet, um dann diesen vorinterpretierten Sinneseindruck an das Gehirn weiter zu leiten.

Hermannsches Gitter: Betrachten Sie die Kreuzungen zwischen 4 schwarzen Quadraten erscheinen diese als grau Punkte. Schuld daran ist die laterale Inhibition.
Hermannsches Gitter: Betrachten Sie die Kreuzungen zwischen 4 schwarzen Quadraten, erscheinen diese als graue Punkte. Schuld daran ist die laterale Inhibition.

Laterale Inhibition in Limulus

Das Forschungsthema "laterale Inhibition" wurde Ende des 19. Jahrhunderts von Mach beschreiben (Machsche Streifen). In der Literaturliste finden Sie Veröffentlichungen von Barlow und Farioli beschrieben, bzw. ganz grundlegende Informationen von Tomita (1958).

Die Forschergruppen arbeiteten an Limulus.

Limulus oder der Pfeilschwanzkrebs gilt als lebendes Fossil. Seine "Blütezeit" hatte der Pfeilschwanzkrebs bereits im Jura bzw. Silur. Heute gibt es noch vier Arten, die an der nordamerikanischen Küste und in Südostasien zu finden sind.

Methode

Beispiele wie Limulus sind immer interessant für Abituraufgaben. So verknüpft der Pfeilschwanzkrebs die Themenbereiche Informationsverarbeitung und Ökologie/Evolution!

Der Pfeilschwanzkrebs ist ein gutes Modell für das Studium der Augen. Er besitzt zwei komplexe Facettenaugen, und zwei Punktaugen. Die Facettenaugen wurden zur Untersuchung der lateralen Inhibition eingesetzt.

Wohingegen Wirbeltiere eine Linse und ganz viele Rezeptoren bzw. Sinneszellen in der Retina besitzen werden bei Insekten und Crustacean wie dem Pfeilschwanzkrebs immer eine Linse mit einem Rezeptor verschaltet. So ist jedes Einzelauge (Ommatidium) mit einem ableitenden Axon verknüpft.

Rezeptives Feld: das Zentrum ist ein ON-Center, die Umgebung stellt ein OFF-Feld dar. Die Verschaltung dieser Zentren führt zum Eindruck der lateralen Inhibition, welche den Seheindruck in bestimmten Situationen (z.B. Hermannsches Gitter)verstärkt.
Rezeptives Feld: das Zentrum ist ein ON-Center, die Umgebung stellt ein OFF-Feld dar. Die Verschaltung dieser Zentren führt zum Eindruck der lateralen Inhibition, welche den Seheindruck in bestimmten Situationen (z.B. Hermannsches Gitter) verstärkt.

Merke

Als rezeptives Feld wird eine Gruppe von Sinneszellen bezeichnet (z.B. Stäbchen in der Netzhaut des Auges), die auf ein ableitendes (sensorisches) Neuron verschaltet werden.

Ein vereinfachtes Verschaltungsmuster der lateralen Inhibition:

Die Erregungsstärke der einen Sinneszelle wird auf die daneben liegende Sinneszelle übertragen, so dass die Bipolaren Zellen eine Interpretation des eigenlichen Seheindrucks erhalten. Der gesehene Reiz unterscheidet sich vom physikalischen Reiz. An den Stellen, wo "hell" auf "dunkel" trifft, kommt es zur Verstärkung des Kontrastes. In der Abbildung ist dies durch die Zahlenwerte 4/8 am Fotorezeptor bzw. 1/5 an den Bipolaren Zellen symbolisiert.
Der gesehene Reiz unterscheidet sich vom physikalischen Reiz. An den Stellen, wo "hell" auf "dunkel" trifft, kommt es zur Verstärkung des Kontrastes. In der Abbildung ist dies durch die Zahlenwerte 4/8 am Fotorezeptor bzw. 1/5 an den Bipolaren Zellen symbolisiert.

Die Erregungsstärke der einen Sinneszelle wird auf die daneben liegende Sinneszelle übertragen, so dass die bipolaren Zellen eine Interpretation des eigentlichen Seheindrucks erhalten. Der gesehene Reiz unterscheidet sich vom physikalischen Reiz.

Merke

laterale Inhibition: Der gesehene Reiz unterscheidet sich vom physikalischen Reiz.

Farben sehen

In der Netzhaut befinden sich neben den für das Schwarz-Weiß-Sehen verantwortlichen Stäbchen ebenso Zapfen. Es gibt drei verschiedene Zapfentypen, welche maximal bei 455 nm (blau), 535 nm (grün) und 570 nm (rot) ihr Absorptionsmaximum zeigen. Diese Form der Farbwahrnehmung nennt man trichromatisch, da drei Rezeptorentypen (Zapfentypen) den Lichtreiz wahrnehmen.

Wellenlängen des Lichts, die auf der Retina auftreffen werden von den Lichtsinneszellen aufgenommen und verwertet. Das heißt gleichzeitig, nur die Wellenlängen, die tatsächlich im Auge ankommen sorgen für den Farbeindruck.

Beispiel

Beispiel:

Das grüne Blatt erscheint uns deshalb grün, da alle Wellenlängen vom Blatt absorbiert werden (blau, rot ...vergleiche Fotosynthese!), nur der Anteil welcher für den grünen Farbeindruck verantwortlich ist wird durchgelassen (also nicht absorbiert) und kann daher von unserer Netzhaut aufgenommen werden = subtraktive Farbmischung!

Farbblindheit oder Farbfehlsichtigkeit

Komplette Farbblindheit ist sehr selten. Meist ist einer oder zwei der drei Zapfentypen noch voll funktionsfähig. Daher sind die bekannten Phänomene in der Regel Farbfehlsichtigkeiten.

Rot-Grün-Sehschwäche: X-chromosomal vererbt, ca. 8% der männlichen Bevölkerung und 0,4 % der weiblichen Bevölkerung sind betroffen.

Hell-Dunkel-Adaptation

= Anpassung des Auges an unterschiedliche Lichtstärken oder Lichtverhältnisse.

Dabei kommt zum Tragen, dass Stäbchen und Zapfen unterschiedliche Aufgaben übernehmen. Während die Zapfen für das Farbsehen zuständig sind und daher eine hohe Lichtintensität benötigen, können die Stäbchen bei geringen Lichtintensitäten immer noch sehr gut arbeiten. Die Sehwahrnehmung erfolgt bei schlechten Lichtverhältnissen durch die  Stäbchen, bei guten über die Zapfen.

Visueller Cortex

Die Sehrinde bestimmt unsere visuellen Wahrnehmungen. Aber bereits im Auge werden viele "Beurteilungen" in Sachen sehen vorgenommen.

Als visuellen Cortex oder auch Sehrinde wird ein Teil der Großhirnrinde bezeichnet, die zum "Sehsystem" zählt. Der visuelle Cortex liegt in den Arealen 17 - 19 (Brodmann-Hirnkarte). Die Netzhaut wird überkreuzt verschaltet im Gehirn abgebildet. Das Gesichtsfeld "des Auges" wird im Gehrin abge ildet. Das Sehfeld liegt von oben betrachtet - im "hintersten" Teil der Großhirnrinde. Dieser visuelle Cortex ermöglicht uns die Wahrnehmung "sehen". Neuronengruppen in diesem Bereich des Großhirns reagiert besonders gut auf Lichtreize.

Der visuelle Cortex wird auch als Occipitallappen bezeichnet. Im Teporallappen werden Bewertungen vorgenommen z.B. im Zusammenhang mit Gesichtern und komplexen Bildern.

Das auf der Netzhaut auftreffende Bild wird durch den optischen Apparat der Netzhaut bereits analysiert (Helligkeit, Farbe, Kontraste, Bewegung) und bearbeitet (Helligkeitsausgleich, Kontrastverstärkung).

Die Lichtinformationen, die in der Retina erfaßt worden sind, werden über die Sehnerven ans Gehirn weitergeleitet.

Hinter den Augen überkreuzen sich die nasalen Sehfasern, so daß die Information aus der rechten Hemisphäre des Gesichtsfeldes (fällt auf die linke Retinaseite) in die linke Großhirnhälfte geleitet wird und die Information aus dem linken Gesichtsfeld in die rechte Gehirnseite. Nach einer weiteren Verrechnung der Sehinformation im Corpus geniculatum laterale wird die Information an die primäre Sehrinde weitergeleitet.

Bild von Autor Dr. Martina Henn-Sax

Autor: Dr. Martina Henn-Sax

Dieses Dokument Verschalten der 'Sehinformation' ist Teil eines interaktiven Online-Kurses zum Thema Aufnahme, Weitergabe und Verarbeitung von Informationen – Neurobiologie - Immunologie.

Dr. Martina Henn-Sax verfügt über langjährige Erfahrung auf diesem Themengebiet.

NEU! Sichere dir jetzt die perfekte Prüfungsvorbereitung und spare 20% bei deiner Kursbuchung!

20% Coupon: abitur20

Zu den Online-Kursen