Auge: ON- und OFF Ganglienzellen

[Medder2011]

Hallo,

ich sitze hier gerade über Physiologie und bin ein bisschen am Verrecken ...

Ich verstehe nicht so ganz, welchen funktionellen Sinn die ON- und OFF Ganglienzellen haben.

In allen Büchern steht drin, dass sie sowohl beim photoptischen, als auch beim skotopischen Sehen zum Tragen kommen.


Es steht dann immer da wie die verschaltet sind, welche Transmitter usw.

Nirgendwo aber steht erwähnt, WANN nun eigentlich die ON-Zellen feuern und wann die OFF-Zellen und zwar unter der Bedingung, dass EINE beliebige Lichtstärke vorherrscht. Beispielsweise die, dass ich jetzt gerade vor dem Rechner sitze und auf den Monitor gucke.


Meine erste Vermutung war: vielleicht sind die Hälfte (oder eine andere Zahl) der rezeptiven Felder ON-Felder und der Rest OFF.
Über die Menge der rezeptiven Felder steht jedoch auch nirgendwo etwas.


Die Erklärung in der Vorlesung half auch nicht so recht weiter :-?.


Das ganze würde irgendwie noch Sinn ergeben, wenn es nur ON-Zellen gäbe, weil dann in den rezeptiven Fehldern der innere Kern und die Peripherie wäre und die halt für die Wahrnehmung von Lichtpunkten sorgt.


Bin grad echt n bissel am Verzweifeln, freue mich über jeden Hinweis.
Irgendwie muss der Denkknoten doch mal platzen :-wand

[locumo123]

Hallo,

ich sitze hier gerade über Physiologie und bin ein bisschen am Verrecken ...

Ich verstehe nicht so ganz, welchen funktionellen Sinn die ON- und OFF Ganglienzellen haben.

In allen Büchern steht drin, dass sie sowohl beim photoptischen, als auch beim skotopischen Sehen zum Tragen kommen.


Es steht dann immer da wie die verschaltet sind, welche Transmitter usw.

Nirgendwo aber steht erwähnt, WANN nun eigentlich die ON-Zellen feuern und wann die OFF-Zellen und zwar unter der Bedingung, dass EINE beliebige Lichtstärke vorherrscht. Beispielsweise die, dass ich jetzt gerade vor dem Rechner sitze und auf den Monitor gucke.


Meine erste Vermutung war: vielleicht sind die Hälfte (oder eine andere Zahl) der rezeptiven Felder ON-Felder und der Rest OFF.
Über die Menge der rezeptiven Felder steht jedoch auch nirgendwo etwas.


Die Erklärung in der Vorlesung half auch nicht so recht weiter :-?.


Das ganze würde irgendwie noch Sinn ergeben, wenn es nur ON-Zellen gäbe, weil dann in den rezeptiven Fehldern der innere Kern und die Peripherie wäre und die halt für die Wahrnehmung von Lichtpunkten sorgt.


Bin grad echt n bissel am Verzweifeln, freue mich über jeden Hinweis.
Irgendwie muss der Denkknoten doch mal platzen :-wand

Hallo!

Ein schwieriges Thema, aber mal versuchend dies zu erklären.

Wie sieht es in der Rertina aus:
26682

rb/cb5 = bipolare Zellen
AII/A17 = amakrine Zellen
IPC = Horizontalzellen
GC = Ganglienzellen

Also jeder Photorezeptor ist mit retinalen Zellen (Bipolarzellen usw.) verbunden. Dadurch entsteht ein rezeptives Feld.
Was ist ein rezeptives Feld?
Man nennt Rezeptoren, die Information an eine Ganglienzelle weiterleiten ein rezeptives Feld. Jedes rezeptive Feld einer Ganglionzelle hat ein Zentrum und Umgebung, wo darin viele Photorezeptoren sind und diese mit ON/OFF Bipolarzellen verschaltet sind. Somit gibt es zwei Feldtypen. Man unterscheidet die ON Zentrums Ganglienzelle und OFF-Zentrums Ganglienzelle. Das Zentrum kann durch die Umgebung lateral gehemmt werden, aber dazu später mehr.
Photorezeptor-Bipolare ON/OFF Zelle- ON/OFFGanglionzelle bei den Zapfen.
Bei den Stäbchen: Photorezeptor-amakrine Stäbchenzelle-Bipolare ON/OFF Zelle-ON/OFFGanglionzelle
Das Bündel von Axonen der Ganglionzellen ergibt dann den N. opticus.
26680

Von der Fovea weg, wird das rezeptive Feld immer größer.

Fällt nun ein Lichtreiz in das Zentrum des rezeptiven Feldes(viele Photorezeptoren werden angeschossen), so wird die ON Bipolarezelle aktiviert und dessen ON Zentrumsganglionzelle wird depolarisiert. Während die OFF Bipolarzelle im Zentrum hyperpolarisiert wird und die OFF Zentrumsganglionzelle hyperpolarisiert wird. Wie geht das genau?
Licht fällt in das Zentrum. Die Photorezeptoren hyperpolarisieren. Die ON Bipolarzelle hat eine hemmenden Synapse und konvertiert das Signal vom Photorezeptor um. Das anschließende ONZentrumsganglion wird depolarisiert. Die OFF Bipolarzelle hat eine erregende Synapse und konvertiert das Signal NICHT um. Das OFF Zentrumsganglion wird hyperpolarisiert. Es entsteht ein Hell-Dunkel Kontrast.
Dies gilt für Zapfen und das photopische Sehen.
Bei Stäbchen kommt es zu einem Umweg, da sie NICHT direkt mit den Ganglionzellen verbunden sind. Also: Licht fälllt in das Zentrum des rezeptiven Feldes. Die Stäbchenamakrinen Zellen werden depolarisiert, die dann die ON Bipolarezelle erregen und die OFF Bipolarezelle depolarisieren. Somit dieselbe ON/OFF Antwort wie bei den Zapfen.

Komme ich nun in einen hellen Raum, so wird das Stäbchensystem durch dopaminerger amakrinen Zellen, die durch die Zapfen erregt werden, gehemmt.

Gehe ich in einen dunklen Raum, so werden die Stäbchenamakrinen erregt, da die dopaminergen amakrinen Zellen hyperpolarisiert werden. Umschaltung von Zapfen zu Stäbchen.

Und jetzt noch die Frage, was Horizontalzellen machen? Ganz einfach: Die Horizontalzellen hemmen bei Erregung durch einen Photorezeptor die benachbarten Rezeptoren zu einem gewissen Grad. Man nennt dies laterale Inhibition.
26681

Die seitlich gelegenen Photorezeptoren übertragen ihre Signale gleichsinnig über erregende Synapsen auf die Horizontalzellen. Diese hemmen über ihre invertierende Synapsen benachbarte Photorezeptoren. Somit löst ein Lichtreiz in der Peripherie am Photorezeptor im Zentrum den umgekehrten Effekt aus wie ein Licht im Zentrum. (Siehe unteres Bild) Die ONZentrumsganglionzelle hyperpolarisiert, wobei die OFF Zentrumsganlionzelle depolarisiert wird. (siehe 2. Bild) Also alle genau umgekehrt.
Jetzt musst du dir noch vorstellen, dass sich diese Felder überlappen.

Funktion z.B bei der Kontrastierung. Grauer Kreis und Umgebund ist schwarz. Der graue Kreis erscheint heller. Dem Gehrin wird ein Code entsendet. Somit wird jedes einzelne Pixel genau codiert wie hell es ist usw.

Adieu!

[Medder2011]

Hallo,

danke für die ausführliche Schilderung, leider hilft mir das noch nicht so ganz weiter.

Insbesondere hier wird das ersichtlich:

Fällt nun ein Lichtreiz in das Zentrum des rezeptiven Feldes(viele Photorezeptoren werden angeschossen), so wird die ON Bipolarezelle aktiviert und dessen ON Zentrumsganglionzelle wird depolarisiert. Während die OFF Bipolarzelle im Zentrum hyperpolarisiert wird und die OFF Zentrumsganglionzelle hyperpolarisiert wird. Wie geht das genau?
Licht fällt in das Zentrum. Die Photorezeptoren hyperpolarisieren. Die ON Bipolarzelle hat eine hemmenden Synapse und konvertiert das Signal vom Photorezeptor um. Das anschließende ONZentrumsganglion wird depolarisiert. Die OFF Bipolarzelle hat eine erregende Synapse und konvertiert das Signal NICHT um. Das OFF Zentrumsganglion wird hyperpolarisiert. Es entsteht ein Hell-Dunkel Kontrast.
Dies gilt für Zapfen und das photopische Sehen.

Es ist zwar ausführlich geschildert, WAS wie womit verschaltet ist, aber nicht wieso.

Insbesondere verstehe ich nicht, warum es überhaupt ON- und OFF Ganglienzellen gibt.

Vom Prinzip her wären ON-Ganglienzellen völlig ausreichend, um ein Bild auf der Retina zu erzeugen.
Immerhin liefern diese quasi Pixel, die dann ein Bild ergeben (so wie an einem PC Monitor).

Warum es nun aber OFF Ganglienzellen gibt, bei denen das genau umgekehrt abläuft, erscheint mir nicht verständlich.

[Maracujaman]

Eine Antwort auf deine Frage wirst du im letzten Abschnitt des Kapitels "CONNECTIONS BETWEEN BIPOLAR CELLS AND GANGLION CELLS" auf folgender Seite finden http://hubel.med.harvard.edu/book/b13.htm .
Am besten liest du aber alles :)

[Medder2011]

Vielen Dank, ich werd mir das in Ruhe ansehen :).