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94 Neuro- und Immunbiologie
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Sinneswahrnehmung am Beispiel des Lichtsinns
Um überleben zu können, muss ein Organismus wechselnde Bedingungen erkennen und sich darauf einstellen können. Die Aufnahme und Verarbeitung von Umweltreizen wie Licht oder Temperatur, aber auch von Reizen innerhalb eines Organismus erfolgt durch Rezeptoren. Diese „umgebauten“ Neuronen sind oft in spezialisierten Sinnesorganen zusammengefasst.
7.1 Aufbau des Linsenauges und der Netzhaut Das sog. inverse Linsenauge der Wirbeltiere ist blasenförmig aufgebaut. Die Lichteintrittsöffnung ist mit einer Blende und einer abgeflachten Linse versehen. Die Projektion des Bildes erfolgt umgekehrt und verkleinert auf eine Schicht von Sehsinneszellen (Netzhaut, Retina), deren lichtempfindliche Seite vom Licht abgewandt ist (deshalb invers). Um unterschiedlich weit entfernte Gegenstände scharf auf der Netzhaut abbilden zu können, kann die Brechkraft der elastischen Linse mithilfe der Ciliarmuskeln und Linsenbänder verändert werden (Akkommodation). Zum Nahsehen wird die Brechkraft der Linse durch Kontraktion der Ciliarmuskeln erhöht. Die Anpassung an unterschiedliche Helligkeiten durch Verkleinerung des Pupillendurchmessers und die sich bei andauernder großer Helligkeit abschwächende Reaktion der Fotorezeptoren (siehe S. 97) nennt man die Adaptation des Auges.
Bau des menschlichen Auges
Sinneswahrnehmungen am Beispiel des Lichtsinns 95
Die Netzhaut des Auges ist mit Fotorezeptoren ausgestattet, die Lichtenergie in einem bestimmten Spektralbereich absorbieren und in Erregungen afferenter Nerven umwandeln können (siehe S. 97 f.). Die Fotorezeptoren sind am dichtesten im Bereich der optischen Achse, dem gelben Fleck. Im Bereich des abgehenden Sehnervs befinden sich keine Fotorezeptoren, daher ist dort der sog. blinde Fleck. Die Querverschaltungen sowohl der Sinneszellen als auch der nachgeschalteten Neuronen untereinander ermöglichen die Signalverstärkung schwacher Lichtimpulse, die Verrechnung der von den unterschiedlichen Fotorezeptoren kommenden Signale sowie die Komprimierung der zum Gehirn fließenden Datenmenge.
Schema des zellulären Aufbaus der Netzhaut
Alle Sinneszellen oder Rezeptoren sind spezifisch für den Reiz, den sie aufnehmen und verarbeiten können. Einen solchen Reiz nennt man adäquaten Reiz, für die Fotorezeptoren im Auge ist es das Licht bestimmter Wellenlängen. Zwei Sorten von Fotorezeptoren lassen sich unterscheiden: • Stäbchen dienen wegen ihrer hohen Empfindlichkeit dem HellDunkel-Sehen, selbst in der Dämmerung. Ihr Absorptionsmaximum liegt bei ca. 500 nm. Da sie stark über Horizontalzellen verschaltet sind, können Bewegungen verfolgt werden. Außerdem werden mit
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ihnen Kanten und Umrisse scharf wahrgenommen. Die Netzhaut enthält 20-mal mehr Stäbchen als Zapfen (ca. 120 Mio.). • Zapfen sind die Lichtsinneszellen zur Farbwahrnehmung. Die überlappende Wahrnehmung der drei Zapfentypen mit unterschiedlichen Absorptionsbereichen, nämlich für blaues, grünes und rotes Licht, deckt das ganze Spektrum des für den Menschen sichtbaren Lichts (zwischen 400 und 800 nm) ab.
Spektralbereiche der Zapfen
7.2 Lichtsinneszellen Die beiden Typen der Lichtsinneszellen der Netzhaut, Stäbchen und Zapfen, sind prinzipiell gleichartig aufgebaut. Ihr Zellkörper bildet zu einer Seite hin das Außensegment, in dem die Discs liegen – geldrollenartig gestapelte Einstülpungen der Zellmembran, in denen das auftreffende Licht in Erregung umgewandelt wird. Auf der anderen Seite befindet sich ein kurzer Fortsatz, der eine Art Synapse mit einem nachgeschalteten Neuron bildet.
Schematischer Bau eines Stäbchens
