Modul 3

reagieren optimal auf sich bewegende Linien einer bestimmten Länge oder auf sich bewegende Ecken oder Winkel. (feuern z.B. nicht, wenn der Reiz zu lang ist).

sie verstärkt Kontraste durch wechselseitige Hemmung von Zellen (z.B. hell oder dunkel)

und bestimmt den Unterschied zwischen zentralen und peripheren Sehen

- auf dem Fixpunkt sieht man exakte Kanten (Zapfen) -> durch enge Zapfen, die nicht gegeneinander konkurrieren, sich hemmen

-in der Peripherie entstehen imaginäre Schatten (Stäbchen) -> durch große Anzahlen von Stäbchen die zsmgeschaltet werden und sich gegenseitig hemmen, sie konkurrieren, das lässt Schatten erscheinen

Sie verlaufen durch beide Sehbahnen (rechtes, linkes Auge)

1. Aus der Fovea werden Details über den Parvozellulären Pfad weitergeleitet. Hier werden hauptsächlich Farben und Details wahrgenommen (von Zapfen)

2. Aus der Peripherie werden Infos über den Magnozellulären Pfad weitergeleitet. Hier werden hauptsächlich Bewegungen wahrgenommen (von Stäbchen)

Signale des rechten Sichtfeld treffen auf die linke Seite der beiden Retinas und werden an den linken visuellen Kortex geleitet.

Signale des linken Sichtfelds treffen auf die rechte Seite der beiden Retinas und werden an den rechten visuellen Kortex weitergeleitet

Vernetzung von Auge und Gehirn

Das Sehzentrum des Gehirns liegt im Occipitallappen, also im hintersten Teil des Großhirns. Alles, was das rechte Auge wahrnimmt, wird von der linken Gehirnhälfte verarbeitet und alles, was das linke Auge wahrnimmt, von der rechten Gehirnhälfte. Die Lichtreize, die auf die Linse treffen, müssen also nicht nur in elektrische Impulse umgewandelt, sondern auch an das überkreuzt liegende Ende des Gehirns weitergeleitet werden – und das in Sekundenbruchteilen. Diese anspruchsvolle Aufgabe übernimmt die Sehbahn – ein Begriff, mit dem mehrere Abschnitte innerhalb des Auges und des Gehirns zusammenfasst werden. Diese Abschnitte beinhalten sogenannte Neuronen, also auf Erregungsübertragung spezialisierte Zellen.

Stationen der Sehbahn:

Station 1: Stäbchen und Zapfen geben Lichtreize an das Innere der Netzhaut weiter

Station 2: Über die Papille (die Austrittstelle des Sehnervs) verlassen die nun elektrischen Signale die Netzhaut (und somit das Auge) und gelangen ins Gehirn

Station 3: der seitliche Kniehöcker (LGN=lateral geniculate nucleus) leitet die elektrischen Reize nun an die primäre Sehrinde -> dort werden die Reize weiterverarbeitet

- dorsalen Strom (wo/ wie)

- ventralen Strom (was)

-dorlaser Strom (wo?/wie?)

- ventraler Strom (was)

- von V1 zu V2 (primäre Sehrinde)

- V1 + V2 leiten weiter an V3 (Formverarbeitung) -> besonders schnell

- V1 + V3 + V2 leiten weiter an V5 (Bewegungsverarbeitung) -> auch schnell

- V5 leitet an medial temporal cortex (ventraler Strom)

- V3 und V2 leiten weiter an V4 (Farbverarbeitung) -> eher langsam

- V4 leitet zum inferior temporal cortex (dorsaler Strom) mit V3

mit dem Magno-Pfad (beides Bewegungsinfos). Infos aus dem Magno-Pfad werden besonders auf dem dorsalen Pfad weiterverarbeitet

mit dem Parvo-Pfad (beides Verarbeitung von Form und Farbe). Infos aus dem Parvo-Pfad werden über den ventralen Pfad weiterverarbeitet

- sie geht von der Aufteilungshypothese aus -> Wahrnehmung funktioniert wie Team von Spezialisten -> am Ende werden die "Ergebnisse der Spezialisten" wieder zusammengefügt

- sie geht von speziellen Arealen aus -> V1 + V2 bearbeiten einfache visuelle Verarbeitungen, V3 + V3a bearbeitet die Formwahrnehmung, V4 die Farbwahrnehmung und V5 die Bewegungswahrnehmung

- Befunde zu V4:
aus der Kognitiven Neuropsychologie: Achromatopsie (Farbenblindheit), aber intakte Formwahrnehmung, Meta-Analyse mit farbenblinden Menschen -> fast alle hatten Schädigung in oder nahe V4

aus der kognitiven Neurowissenschaft: fMRI-Studie: Filme in Farbe vs. ohne -> Film mit Farbe zeigte stärkere Aktivation in V4, TMS-Studie -> Beschleunigung bei Erkennen von Farbstimuli verschwindet nach Anwendung von TMS auf V4

Konklusion: V4 ist wichtig für die Farbwahrnehmung, aber ist auch involviert in Verarbeitung von Raum- und Formwahrnehmung und Bereiche außerhalb von V4 sind in Farbwahrnehmung involviert

Befunde aus der Kognitiven Neuropsychologie
Schädigung in V5 -> Akinetopsie: stationäre Objekte können wahrgenommen werden, aber Probleme mit der Wahrnehmung bewegter Objekte (z.B. beim Eingießen von Flüssigkeiten)

Es reagieren immer verschiedene Zellen auf gewisse Merkmale (Ausnahme Bewegung), d.h. es sind immer mehrere Areale an der Verarbeitung der Merkmale beteiligt.

1. binding-by-synchrony Hypothese:
- es gibt Detektoren im Gehirn, die gleichzeitig - im Takt - feuern. Durch diese Taktung kann das Gehirn erkennen, dass sie zusammen gehören und bringt die Infos wieder zueinander
- die großflächige Synchronisierung führt noch weiter und lässt Aufmerksamkeit und Bewusstsein entstehen

2. Muster-Hypothese
-Zusammenführung anhand ähnlicher Muster neuronaler Aktivität -> Neuronen werden z.B. stark-schwach-schwach-schwach aktiviert und die anderen nach genau demselben Muster

3. Wichtigkeit der Selektion von Aufmerksamkeit beim Zusammenführen der Infos

Dass die visuelle Infoverarbeitung durch zwei verschiedene visuelle Systeme verläuft (dorsalen und ventralen Strom)

Was ist die Aufgabe des visuellen Systems?

Milner und Goodale gehen davon aus, dass es zwei verschiedene Systeme für zwei unterschiedliche Aufgaben gibt

1. Ventraler Strom:
- verarbeitet Infos, in denen es um "Sehen um zu erkennen" geht -> Vision for perception
- Verarbeitung erfolgt allozentrisch (unabhängig von der Perspektive, egal wo, oder wie weit ein Objekt entfernt ist, es geht darum, zu identifizieren WAS es ist)
- längere mentale Repräsentationen
- bewusste Verarbeitung
- langsame Verarbeitung
- Infos kommen aus der Fovea

- verarbeitet Infos in denen es um "Sehen um zu handeln" geht -> Vision for action z.B. wenn etwas auf einen zufliegt, schnell reagieren
- egozentrisch (abhängig von der Perspektive und Position, wie weit ist etwas entfernt)
- kurzlebige Repräsentationen
- Verarbeitung läuft unterbewusst ab
- schnellere Verarbeitung
- Infos kommen aus der Peripherie

aus der kognitiven Neuropsychologie m.H. einer Doppel-Dissoziation

Patientengruppe A: Schädigung im posterioren Parietalen Kortex = dorsaler Strom)
-> haben dadurch Probleme visuell gesteuerte Bewegungen durchzuführen (vision for action), können aber Objekte erkennen (vision for perception)

Patientengruppe B: Schädigung im lateralen okzipitalen Komplex = ventraler Strom
-> haben Probleme Objekte zu erkennen (vision for perception), aber haben die Fähigkeit visuell gesteuerte Handlungen durchzuführen (vision for action)

Ihre Hypothese besteht darin, dass visuelle Illusionen durch die vision for perception, also den ventralen Strom ausgelöst werden.

Testungen zeigen, dass tatsächlich bei Zeig-Gesten (also unter Verwendung des vision-for-achtion-Systems) das Ausmaß der Illusion sehr viel geringer war, als beim verbalisieren der Antwort (Verwendung des vision-for-perception-Systems)

Die Testung der visuellen Illusionen hat gezeigt, dass die Illusionen bei der vision-for-action-Verarbeitung (also bei Zeig-Gesten) zwar kleiner werden, aber nicht ganz verschwinden.

- Gedächtnis erforderlich ist
- Zeit für die Planung zur Verfügung steht
- Planen für die Durchführung der Handlung notwendig ist
- die Handlung ungeübt oder ungewöhnlich ist

Stärken: Annahme von zwei visuellen System gut bestätigt

Schwächen: zu starke Betonung der Unabhängigkeit der beiden Systeme
Zsmspiel der Ströme wird nicht genau beschrieben
Vorhersagen der Theorie bleiben teilweise unpräzise
der dorsale Strom wird genau genommen nur für spontane Handlungen benötigt, sobal es komplexere Handlung betrifft, ist ventraler Strom  beteiligt

als Empfindung, die es uns ermöglicht, zwischen zwei strukturlosen Flächen gleicher Helligkeit zu unterscheiden

eine Verbesserung der Wahrnehmung bei Flächen gleicher aber auch unterschiedlicher Helligkeit

1. Farbton: das, was Rot von Gelb oder Blau unterscheidet

2. Helligkeit: bezeichnet die wahrgenommene Lichtintensität

3. Sättigung: erlaubt es uns, zu bestimmen, ob eine Farbe strahlend oder blass ist

Durch sie kann jeder spektrale Farbton durch die Mischung dreier Wellenlängen erzeugt werden.

Das gleiche Perzept kann durch physikalisch sehr unterschiedliche Reize hervorgerufen werden.

1. geht davon aus, dass es drei Arten von Zapfenrezeptoren in der Retina gibt, die das Licht in Nervenimpulse umwandeln (blaue,grüne,rote Zapfen, die auf Wellenlängen des Lichts reagieren)

2. diese Infos werden dann weiter verarbeitet in Gegenfarbsignale in den Ganglion Zellen entsprechend der Gegenfarbtheorie
-> Farben werden so kodiert, dass man Gegenpaare hat - Langwellige Zapfen (rot) und mittelwellige Zapfen (grün) hemmen sich gegenseitig, was zu rot-grün (R+G) System führt, diese Mischung wird aber auch positiv weitergeleitet und hemmend mit den kurzwelligen Zapfen (blau) verknüpft, was zum Blau-Gelb System führt (B(R+G)), diese Signale wiederum werden positiv weitergeleitet an das Luminanzsystem, was hell und dunkel wahrnimmt (R+G+B)

3. diese Infos werden weitergeleitet und als Erregungsmuster im Gehirn als Farbe interpretiert

Farbkonstanz ist die Tendenz einer Oberfläche in derselben Farbe zu erscheinen trotz Änderung der Beleuchtung.

(Beispiel Tasse, die durch unterschiedliche Hintergründe "angeleuchtet wird" und einzeln an diesen Stellen verschiedene Farben aufweist, als ganzes aber trotzdem in einer bestimmten Farbe wahrgenommen wird)

Das Farbwahrnehmungssystem passt sich an Unterschiede in der Beleuchtung an (korrigiert die Farbwahrnehmung durch z.B. blaustichiges Licht nach kurzer Zeit wieder hin zur "Originalwahrnehmung)

- Farbkonstanz
- aber auch zu Farb-Illusionen (rotstichige Bilder werden beispielsweise zurückkorrigiert, sodass andere Farben in dem Bild z.B. grau anstatt lila wirken)

1. Lokaler und globaler Farbkontrast: Korrektur auf Basis von
- Vergleich gegen Färbung benachbarter Objekte (wie bei Tasse)
- Vergleich gegen Farbton der ganzen Szene (wie bei Farbillusion mit roter Färbung)

2. Wissen über Farben von Objekten und Beleuchtung

3. Theorie des Zapfen-Erregungs-Verhältnisses
- Verhältnis der Erregung der drei Zapfen für verschiedene Oberflächen wird genutzt (bleibt konstant bei Änderung der Beleuchtung)