Bildverarbeitung in der Netzhaut Seminar: Visuelle Wahrnehmung Dozent: Kai Hamburger Referentin:...
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Bildverarbeitung in der Netzhaut
Seminar: Visuelle WahrnehmungDozent: Kai HamburgerReferentin: Stefanie WeisDatum: 3.5.2005
Gliederung
Einführung Struktur der Netzhaut Verarbeitung von Helligkeitsinformationen Verarbeitung von Ortsinformationen Weitere Verarbeitungsaspekte Zusammenfassung Fragen
Einführung
Auge: wichtigstes Sinnesorgan und wesentlichstes Wahrnehmungsinstrument
Schon in der Netzhaut des Auges wird vorsortiert, gefiltert und nur noch ein Teil der Informationen ans Gehirn weitergeleitet
Es gibt unterschiedliche Neuronen mit spezifischen Funktionen und Filtereigen-schaften, die jeweils auf bestimmte Aspekte einer visuellen Szene ansprechen
Struktur der Netzhaut
Durch das optische System des Linsenauges wird ein Bild auf den Augenhintergrund projiziert und von der Netzhaut in neuronale Signale umgewandelt
Retina: 0,2mm dick und anatomisch sehr klar geschichtet
Photorezeptor Bipolarzelle Ganglienzelle Quervernetzung durch Horizontalzellen und
Amakrinzellen dadurch können Signale stark moduliert werden
Struktur der Netzhaut
Verarbeitung von Helligkeitsinfos
Dämmerungssehen: Stäbchen Tagessehen: Zapfen Zapfen + Stäbchen werden bei Belichtung
hyperpolarisiert, d.h. in ihrer Aktivität gehemmt Sie unterscheiden sich in ihrer Empfindlichkeit
und dem Ansprechen auf bestimmte Wellenlängen
Zapfen + Stäbchen haben getrennte Bahnen, die zu den Ganglienzellen führen
Zapfenbahn
Jeder Zapfen ist mit 2 Sorten von Bipolarzellen verknüpft
Aus-Bipolarzelle: wird bei Belichtung ebenfalls gehemmt und bei Dunkelreiz erregt
Ein-Bipolarzelle: wird bei Belichtung erregt und bei Dunkelreiz gehemmt
Ebenso gibt es auch Aus- und Ein-Ganglienzellen
Zapfenbahn
Stäbchenbahn
Stäbchen hat nur Kontakt mit einer Sorte Bipolarzellen, den Stäbchenbipolarzellen
Diese werden bei Belichtung erregt und bei Dunkelreizen gehemmt
Stäbchenbipolarzellen haben keinen direkten Kontakt zu Ganglienzellen, sondern übertragen ihre Signale auf die Amakrinzellen
Verarbeitung von Ortsinfos
Jedes Neuron hat einen bestimmten Einzugsbereich, das rezeptive Feld
Nur wenn sich ein Reiz innerhalb des rezeptiven Feldes befindet reagiert die Nervenzelle
Anatomische Ausdehnung des Dendriten-baumes bestimmt die Größe des Feldes
Rezeptives Feld: Zentrum + Umfeld Ein-Ganglienzelle wird bei Belichtung des
Zentrums erregt, bei Belichtung des Umfelds gehemmt
Verarbeitung von Ortsinfos
Aus-Ganglienzelle: wird bei Dunkelreiz im Zentrum erregt, bei Dunkelreiz im Umfeld gehemmt
Erregung im Zentrum läuft über Bipolarzellen, Hemmung im Umfeld über Horizontal- und Amakrinzellen
Antagonistische Organisation v.a. Kontraste und weniger Absoluthelligkeit werden gut wahrgenommen
Verarbeitung von Ortsinfos
Verschiedene Ganglienzelltypen: Alpha-Zellen: großer Zellkörper + großer Dendritenbaum Beta-Zellen: mittelgroßer Zellkörper + kleiner
Dendritenbaum Gamma-Zellen: kleiner Zellkörper + unterschiedlich große
Dendritenbäume
Jeder Zelltyp filtert unterschiedliche Informa-tionen aus dem Bild heraus und gibt sie in getrennten Kanälen parallel an die visuellen Zentren des Gehirns weiter
Verschiedene Ganglienzelltypen
Verschiedene Ganglienzelltypen
Weitere Verarbeitungsaspekte
Es gibt ca. 20 Amakrinzelltypen, die sich in Form, Funktion und Transmitter unterscheiden
Die Ganglienzelltypen sind selektiv mit unterschiedlichen Amakrinzellen verknüpft und erhalten so unterschiedlich vorgefilterte Infos
Jede Ganglienzellklasse überdeckt die Retina mosaikartig, überschaut so das gesamte Gesichtsfeld und filtert den Anteil der visuellen Informationen heraus, für den sie zuständig ist
Weitere Verarbeitungsaspekte
Weitere Verarbeitungsaspekte
Im Zentrum der Retina sind die Zellen am dichtesten, weshalb das Auflösungs-vermögen dort besonders gut ist
Zur Peripherie hin nimmt die Dichte der Ganglienzellen kontinuierlich ab, die einzelnen Dendritenbäume werden dabei entsprechend größer, um eine vollständige Überdeckung des Gesichtsfeldes zu garantieren
Zusammenfassung
Bereits ein beträchtlicher Teil der Bild-verarbeitung findet in der Retina statt, bevor die Signale an die visuellen Zentren des Gehirns weitergeleitet werden
Verschiedene Nervenzelltypen filtern dabei unterschiedliche Informationsanteile des Bildes heraus und geben sie in getrennten Kanälen an die nächsthöheren Verarbeitungsstellen weiter
Zusammenfassung
Jede funktionelle Nervenzellklasse überdeckt die Retina mit einem regelmäßigen Mosaik; allerdings sind diese Zellraster nur in der zentralen Retina sehr fein und werden zur Peripherie hin gröber
Fragen
Wie reagieren die Photorezeptoren der Retina auf einen Lichtreiz?
Welche Arten von Ganglienzellen gibt es und worin unterscheiden sie sich?
DANKE
FÜR EURE AUFMERKSAMKEIT !!!