Allgemeine SinnesphysiologieAllgemeine Sinnesphysiologie
Reiz Reiz Rezeptoren Rezeptoren Sinnesorgan Sinnesorgan ZNS ZNS
Afferenz: peripheres NS (Rezeption) Afferenz: peripheres NS (Rezeption) ZNS ZNS (Verarbeitung, Antwort) (Verarbeitung, Antwort)
Efferenz: peripheres NS (Erfolgsorgan) innerviert Efferenz: peripheres NS (Erfolgsorgan) innerviert MuskulaturMuskulatur
Eigenschaften von RezeptorenEigenschaften von Rezeptoren
Selektive Reizaufnahme: „adäquater Reiz“Selektive Reizaufnahme: „adäquater Reiz“
Reiz-Transduktion: Umsetzung des Reizes in ein Reiz-Transduktion: Umsetzung des Reizes in ein RezeptorpotentialRezeptorpotential
Reiz-Transformation: Umsetzung des Reiz-Transformation: Umsetzung des Rezeptorpotential in Aktionspotentiale (APs = Rezeptorpotential in Aktionspotentiale (APs = elektrische Impulse)elektrische Impulse)
Frequenzkodierung: Frequenzkodierung: Reizstärke ~ Rezeptorpotential ~ Anzahl APsReizstärke ~ Rezeptorpotential ~ Anzahl APs
RezeptortypenRezeptortypen
Mechanorezeptoren: Tast-, Gehör-, SchweresinnMechanorezeptoren: Tast-, Gehör-, Schweresinn
Photorezeptoren: optischer SinnPhotorezeptoren: optischer Sinn
Chemorezeptoren: Geruchs- u. GeschmacksinnChemorezeptoren: Geruchs- u. Geschmacksinn
Thermorezeptoren: TemperatursinnThermorezeptoren: Temperatursinn
Elektrorezeptoren: Elektrischer SinnElektrorezeptoren: Elektrischer Sinn
Primäre Sinneszellen:Primäre Sinneszellen: Rezeptor generiert RezeptorpotentialRezeptor generiert Rezeptorpotential Aps Aps entstehen in der selben Zelle (Riechrezeptoren,entstehen in der selben Zelle (Riechrezeptoren,
Sekundäre Sinneszellen:Sekundäre Sinneszellen:Rezeptor erzeugt Rezeptorpotential Rezeptor erzeugt Rezeptorpotential synaptische synaptische Übertragung Übertragung löst Aps in der der Nachbarzelle aus löst Aps in der der Nachbarzelle aus (Geschmacksrezeptoren, Cortisches Organ, (Geschmacksrezeptoren, Cortisches Organ, Photorezeptoren)Photorezeptoren)
Weber-Fechner-Gesetz: (aus der Psychophysik)Weber-Fechner-Gesetz: (aus der Psychophysik)E = K log S (E... Empfindungsstärke, S= E = K log S (E... Empfindungsstärke, S=
Stimulusstärke)Stimulusstärke)
Anatomie des AugesAnatomie des Auges
KugelförmigKugelförmig
Längsdurchmesser:2,4-2,5 cmLängsdurchmesser:2,4-2,5 cm
Querdurchmesser: 2,4 cmQuerdurchmesser: 2,4 cm
Volumen: 6,5 cmVolumen: 6,5 cm3 3
Cornea (Hornhaut)Cornea (Hornhaut)
äußere transparente Hautäußere transparente Haut
bedeckt Iris und Linsebedeckt Iris und Linse
avaskuläres Gewebe avaskuläres Gewebe (Ernährung erfolgt durch Tränenflüssigkeit)(Ernährung erfolgt durch Tränenflüssigkeit)
größter Brechungsindexgrößter Brechungsindex
Funktionen:Funktionen: UV-Filter, Fokusierung des Lichts, SchutzschildUV-Filter, Fokusierung des Lichts, Schutzschild
Sclera (Lederhaut)Sclera (Lederhaut)
• = „das Weiß“ des Auges = „das Weiß“ des Auges
• schließt an Cornea an, umschließt den Augapfel und schließt an Cornea an, umschließt den Augapfel und umkleidet den Sehnverv (ausgehend vom ZNS)umkleidet den Sehnverv (ausgehend vom ZNS)
• undurchsichtigundurchsichtig
Funktion: Funktion: • Unterstützt Augeninnendruck und den Zug der Unterstützt Augeninnendruck und den Zug der
MuskelnMuskeln
hält dadurch die Form des Auges aufrechthält dadurch die Form des Auges aufrecht
Iris (Regenbogenhaut) & PupilleIris (Regenbogenhaut) & Pupille
Gefärbter MuskelGefärbter Muskel
Iris bildet vor der Linse Iris bildet vor der Linse eine Lochblende (Pupille) eine Lochblende (Pupille)
Pupille ist rot (Komplementärfarbe zu rot)Pupille ist rot (Komplementärfarbe zu rot)
Muskel reguliert Beleuchtungsintensität der Muskel reguliert Beleuchtungsintensität der NetzhautNetzhaut
Irisfarbe: durch PigmentierungIrisfarbe: durch Pigmentierung Eumelanin (braun-schwarz)Eumelanin (braun-schwarz) Phaemelanin (rot-gelb)Phaemelanin (rot-gelb)
Choroidea (Aderhaut)Choroidea (Aderhaut)
0,2 mm dick0,2 mm dick
Ist der Sclera innen aufgelagertIst der Sclera innen aufgelagert
Enthält viele BlutgefäßeEnthält viele Blutgefäße
Funktion:Funktion:Ernährung angrenzender Schichten (insbesondere Ernährung angrenzender Schichten (insbesondere der gefäßfreien Netzhaut)der gefäßfreien Netzhaut)
Retina (Netzhaut)Retina (Netzhaut)
gewöhnlich 3-schichtiggewöhnlich 3-schichtig
oberhalb von oberhalb von Pigmentepithel Pigmentepithel (lichtabschirmend) (lichtabschirmend) SehzellenSehzellen
inverses Auge – inverses Auge – lichtabsorbierende lichtabsorbierende Strukturen sind Strukturen sind lichtabgewandtlichtabgewandt
Erregungen durchlaufen Erregungen durchlaufen bereits innerhalb der bereits innerhalb der Retina eine aus 3 Zellen Retina eine aus 3 Zellen bestehende Neuronkette: bestehende Neuronkette: Rezeptorzelle- bipolares Rezeptorzelle- bipolares Schaltneuron- ableitende Schaltneuron- ableitende GanglionzelleGanglionzelle
Amakrine und horizontale Amakrine und horizontale Zellen Zellen für für Querverbindungen Querverbindungen
Konvergenz der Konvergenz der Erregungsleitung Erregungsleitung beobachtbarbeobachtbar
Sie enthalten weniger Sie enthalten weniger MembranstapelMembranstapel
Stäbchen und Zapfen bestehen aus Stäbchen und Zapfen bestehen aus Außen- u. InnengliedAußen- u. Innenglied
Erstere sind lichtabsorbierendErstere sind lichtabsorbierend
In Außenglieder: Scheibchen od. In Außenglieder: Scheibchen od. discs (durch Einstülpungen der discs (durch Einstülpungen der Membran hervorgegangen)Membran hervorgegangen)
Bei Stäbchen: Einstülpungen Bei Stäbchen: Einstülpungen vollkommen von Membran gelöst vollkommen von Membran gelöst (bei Zapfen nicht)(bei Zapfen nicht)
In der Membran der Scheibchen In der Membran der Scheibchen SehfarbstoffSehfarbstoff
Neue Scheibchen am proximalen Neue Scheibchen am proximalen Ende d. Außenglieds nachgebildet Ende d. Außenglieds nachgebildet (bei Anura 30 / d)(bei Anura 30 / d)
Zapfen und Stäbchen im VergleichZapfen und Stäbchen im Vergleich
FarbensehenFarbensehen Zapfen sind weniger Zapfen sind weniger
lichtempfindlichlichtempfindlich
Warum ?Warum ?
enthalten weniger enthalten weniger MembranstapelMembranstapel
lichtempfindlicherlichtempfindlicher
DämmerungssehenDämmerungssehen
Hell-DunkelsehenHell-Dunkelsehen
Unterscheidet sich das Verhältnis von Stäbchen zu Zapfen bei tagaktiven und nachtaktiven Tieren ???
...ein paar ...ein paar Fakten....Fakten....
In der Regel In der Regel # Stäbchen > # Zapfen# Stäbchen > # Zapfen
Reine Stäbchenretina bei:Reine Stäbchenretina bei:Gymnophione, Tiefseefische, Fledermäuse, Geckos, Gymnophione, Tiefseefische, Fledermäuse, Geckos, Maulwurf,Maulwurf,
Maus: 3% ZapfenMaus: 3% ZapfenRatte: 1% ZapfenRatte: 1% ZapfenKatze: 2 % ZapfenKatze: 2 % ZapfenMensch: 5 % ZapfenMensch: 5 % Zapfen
Reine Zapfenretina: Reine Zapfenretina: Ringelnatter (Ringelnatter (Natrix natrixNatrix natrix), Vögel, ), Vögel, Schildkröten Schildkröten
Verteilung der Sehzellen innerhalb Verteilung der Sehzellen innerhalb der Retinader Retina
Mensch 126 Mio Photorezeptoren (120 Mio Mensch 126 Mio Photorezeptoren (120 Mio Stäbchen, 6 Mio Zapfen)Stäbchen, 6 Mio Zapfen)
Im Zentrum (gelber Fleck= Ort des schärfsten Im Zentrum (gelber Fleck= Ort des schärfsten Sehens) ausschließlich ZapfenSehens) ausschließlich Zapfen
Netzhautperipherie: nur StäbchenNetzhautperipherie: nur Stäbchen
Nachtblindheit (Retinis pigmentosa): Degeneration Nachtblindheit (Retinis pigmentosa): Degeneration der Stäbchender Stäbchen
Macula lutea & Blinder FleckMacula lutea & Blinder Fleck
Blinder Fleck: ableitende Axone bilden den Sehnerv
Gelber Fleck: Ort des schärfsten Sehens
0,1 mm0,5 mm
Entwicklung des AugesEntwicklung des Auges
Retina ist Teil vom ZNSRetina ist Teil vom ZNS Entwickelt sich ausgehend vom ZentralrohrEntwickelt sich ausgehend vom Zentralrohr An beiden Seiten des Neuralrohrs bilden sich An beiden Seiten des Neuralrohrs bilden sich
optische Vesikeloptische Vesikel AustülpungAustülpung Augenbecher Augenbecher In der 5. Schwangerschaftswoche sind die meisten In der 5. Schwangerschaftswoche sind die meisten
grundlegenden Verbindungen der Retina aufgebaut grundlegenden Verbindungen der Retina aufgebaut ... ...
ABB von augenmappe
Hilfseinrichtungen des AugesHilfseinrichtungen des Auges
AugenliderAugenlider
TränenapparatTränenapparat
äußere Augenmuskeln (mgl. Abb ? )äußere Augenmuskeln (mgl. Abb ? )
ZiliarmuskelZiliarmuskel ZonulafasernZonulafasern LinseLinse BrechkraftBrechkraft AkkommodationAkkommodation
kontrahiertkontrahiert schlaffschlaff gewölbtgewölbt nimmt zunimmt zu NäheNähe
relaxiertrelaxiert gespanntgespannt abgeflachtabgeflacht nimmt abnimmt ab FerneFerne
PhototransduktionPhototransduktion
Transduktionsprozess umfasst alle Vorgänge zw. Transduktionsprozess umfasst alle Vorgänge zw. Photonenabsorption durch das Sehpigment der Photonenabsorption durch das Sehpigment der Entstehung von Aktionspotentialen (elektrischen Entstehung von Aktionspotentialen (elektrischen Signalen)Signalen)
Die für die Photonenabsorption notwendigen Die für die Photonenabsorption notwendigen Sehpigmente sind in spezielen Strukturen den Sehpigmente sind in spezielen Strukturen den Photorezeptoren untergebrachtPhotorezeptoren untergebracht
SehpigmenteSehpigmente
Sehpigment: Rhodopsin (178 von Kühne entdeckt)
Es ist ein Chromoproteid
Chromophor: 11-cis Retinal
Glykoprotein: Opsin
Pro Außensegment 2x109
Rhodopsindmoleküle
Metarhodopsin II: Enzymkaskade Abnahme des Dunkelstroms G nimmt ab Rezeptorpotential Aktionspotential Wahrnehmung (visueller Kortex)
RetinomotorikRetinomotorik
Bei niederen Vertebraten, Fischen, Amphibien, Reptilien und einigen Vögeln
Die Mechanismen zur Adaption sind mannigfaltig....Die Mechanismen zur Adaption sind mannigfaltig....
Ein weiteres Beispiel:Ein weiteres Beispiel:
Änderung der Gleichgewichtslage zw. zerfallenden Änderung der Gleichgewichtslage zw. zerfallenden und intakten Sehfarbstoffen und intakten Sehfarbstoffen (Retinalisomerasereaktion) ... (Retinalisomerasereaktion) ...
Sehbahn und visueller KortexSehbahn und visueller Kortex
Beginnt in der Netzhaut und endet in d. Sehrinde Beginnt in der Netzhaut und endet in d. Sehrinde im Bereich des Hinterhauptlappens (Großhirn)im Bereich des Hinterhauptlappens (Großhirn)
4 hintereinandergeschaltete Neurone von denen 4 hintereinandergeschaltete Neurone von denen die Zellkörper der ersten 3 in der Netzhaut liegendie Zellkörper der ersten 3 in der Netzhaut liegen
Chiasma opticum Chiasma opticum
Synaptischer Kontakt zum 4. Neuron im Synaptischer Kontakt zum 4. Neuron im ZwischenhirnZwischenhirn
Entwicklung des AugesEntwicklung des Auges
Retina ist Teil vom ZNSRetina ist Teil vom ZNS Entwickelt sich ausgehend vom ZentralrohrEntwickelt sich ausgehend vom Zentralrohr An beiden Seiten des Neuralrohrs bilden sich An beiden Seiten des Neuralrohrs bilden sich
optische Vesikeloptische Vesikel AustülpungAustülpung Augenbecher Augenbecher In der 5. Schwangerschaftswoche sind die meisten In der 5. Schwangerschaftswoche sind die meisten
grundlegenden Verbindungen der Retina aufgebaut grundlegenden Verbindungen der Retina aufgebaut ... ...
ABB von augenmappe
FehlsichtigkeitFehlsichtigkeit
PresbyobiePresbyobie Angeborgene Fehler der Augapfelform:Angeborgene Fehler der Augapfelform:
MyopieMyopie (Kurzsichtigkeit) (Kurzsichtigkeit) HyperopieHyperopie (Weitsichtigkeit) (Weitsichtigkeit) AstigmatismusAstigmatismus Glaukoma (grüner Star)Glaukoma (grüner Star) Grauer StarGrauer Star FarbenblindheitFarbenblindheit
Das KomplexaugeDas Komplexauge = Facettenaugen= Facettenaugen Setzen sich aus sehr vielen Setzen sich aus sehr vielen
Einzelaugen (Ommatidien) Einzelaugen (Ommatidien) zusammenzusammen
Aufbau: dioptrischer Apparat Aufbau: dioptrischer Apparat und proximaler rezeptiver Teilund proximaler rezeptiver Teil
Dioptrischer Apparat: flache Dioptrischer Apparat: flache Cornealinse, KristallkegelCornealinse, Kristallkegel
Retinula: gebildet aus 8 Retinula: gebildet aus 8 verlängerten Sehzellen um verlängerten Sehzellen um einen axialen Stab einen axialen Stab (Rhabdomer)(Rhabdomer)
LiteraturLiteratur
A. Faller: Der Körper des Menschen -Einführung in Bau A. Faller: Der Körper des Menschen -Einführung in Bau und Funktion. Thieme-Verlag 1999.und Funktion. Thieme-Verlag 1999.
H. Penzlin: Lehrbuch der Tierphysiologie. Elsevier H. Penzlin: Lehrbuch der Tierphysiologie. Elsevier GmBH. Münechen, 2005.GmBH. Münechen, 2005.