VISUEEL SYSTEEM RETINA NEUROBIOFYSICA Dr. J.A.M. van Gisbergen

OVERZICHT retina receptoren foto transductie dag en nachtzien donkeradaptatie het begrip receptief veld on en off cellen laterale inhibitie parallele systemen

HET OOG

SCHEMA RETINA 5 belangrijke celtypen: receptoren horizontaal cellen bipolaire cellen amacrine cellen ganglioncellen Twee signaalstromen van receptoren naar ganglioncellen: directe weg via bipolaire cellen laterale interacties via horizontaal cellen

STAAFJES EN KEGELTJES in fovea alleen kegels in periferie vooral staafjes

DAG EN NACHTZIEN Staafjeszien: zeer gevoelig kleurenblind slechte resolutie saturatie in zonlicht

TRANSDUCTIE pigment bestaat uit opsine (eiwit) en retinal foton absorptie verandert retinal (cis naar trans) dit zet een biochemische cascade in gang leidt uiteindelijk tot hyperpolarisatie van de receptor in het donker is receptor zeer actief; deze zet steeds transmitter vrij door hyperpolarisatie wordt dit minder: licht zet de receptor uit

RESPONSIE STAAFJE hyperpolarisatie gegradeerde responsie langdurige responsie op korte flits (staafjes zijn traag; kegels zijn sneller)

ABSOLUTE DREMPEL forced-choice experiment met proefpersoon er is geen scherpe drempel waarschijnlijkheid dat zwakke flits gezien wordt loopt geleidelijk op

DONKER ADAPTATIE donkeradaptatie is een traag proces dat berust op regeneratie van gebleekt fotopigment sneller bij kegels dan bij staafjes grote gevoeligheid ontstaat pas als staafjes geregenereerd zijn Bij nachtblindheid (geen staafjes) ontbreekt de onderste curve

SPECTRALE GEVOELIGHEID gevoeligheid voor verschillende golflengtes bij 3 soorten kegels (kleur) en staafjes (zwart) de verschillen ontstaan doordat opsine eiwit verschilt het retinal is bij alle receptoren gelijk

UNIVARIANTIE PRINCIPE de absorptie van een lange golflengte foton (lage energie) heeft hetzelfde effect op een receptor als de absorptie van foton met een korte golflengte (hogere energie). dit betekent dat één receptor op zich kleurenblind is (kan golflengtes niet onderscheiden) de absorptie waarschijnlijkheid bepaalt de receptor gevoeligheid.

EVOLUTIE PIGMENTEN rhodopsine, het staafjes pigment, is de oervorm gekleurde bolletjes geven verschillen aan in aminozuren de groen en rood genen liggen op het X-chromosoom

DE OUTPUT VAN DE RETINA: RETINALE GANGLIONCELLEN

BEGRIP RECEPTIEF VELD gebied op het receptor oppervlak waar lichtstimulus de activiteit neuron beïnvloedt

BEGRIP RECEPTIEF VELD gebied waar lichtstimulus de activiteit neuron beïnvloedt

ON-center cel receptieve velden van retinale ganglioncellen hebben center-surround structuur center en surround werken tegengesteld

ON en OFF ganglioncellen on-center off-center

ON en OFF BIPOLARS gegradeerde responsies, géén actiepotentialen!! fotoreceptoren hyperpolariseren bij directe belichting hun transmitter is steeds glutamaat ON en OFF systeem ontstaat op niveau van de bipolarcellen ON bipolars keren het teken om, dus hyperpolarisatie wordt depolarisatie ganglioncellen zetten het signaal van de bipolars om in vuurfrequentie

ON en OFF SYSTEEM inverting synapse

SURROUND SCHAKELING inverterende synaps laterale inhibitie in on bipolar cel

OPSCHERPING VAN RANDEN on center – off surround cel surround geeft opscherping en zwakke respons op diffuus licht

PERCEPTUEEL CORRELAAT: MACH BANDEN banden hebben fysisch gelijke lichtintensiteit over hun volle breedte perceptueel links lichter en rechts donkerder gevolg van center-surround structuur receptieve velden (opscherping)

ON en OFF CEL DEKKINGSGRAAD VAN OPZIJ GEZIEN ON en OFF cellen liggen in verschillende lagen VAN BOVEN GEZIEN 100% bedekkingsgraad bij ON en OFF

ANDERE INDELING GANGLIONCELLEN GEBASEERD OP HUN PROJECTIE

DRIE TYPEN GANGLIONCELLEN dendrietbomen van boven gezien

rood-groen blauw-geel helderheid (kleurenblind)

M, P en K GANGLIONCELLEN M systeem: grote receptieve velden coderen helderheid, zijn kleurenblind fasisch, gevoelig voor snelle intensiteitsveranderingen projecteren naar magnocellulaire lagen LGN (thalamus) P systeem: kleine receptieve velden, voor fijn detail zien rood-groen kleurgevoelig tonisch projecteren naar parvocellulaire lagen LGN K systeem: blauw-geel kleurgevoelig projecteren naar koniocellulaire lagen LGN

M, P en K GANGLIONCELLEN M en K hebben grotere receptieve velden dan P bij alle typen zijn de velden het kleinst in de fovea

PROJECTIE M - P en K SYSTEEM

KLEINE VELDEN ESSENTIEEL VOOR FIJN DETAIL ZIEN fijn detail zien best in fovea:

foveaal vs perifeer

KEGELSIGNALEN IN M, P en K SYSTEEM M-systeem codeert helderheid G+R P-systeem rood-groen kleur opponent R-G K-systeem blauw-geel kleur opponent B-(R+G)

KEGELSIGNALEN IN M, P en K SYSTEEM geel gevoeligheid ontstaat door optelling van R en G kegels helderheidskanaal krijgt geen input van blauwe kegels

SAMENVATTING KEGELSIGNALEN

KLEUR-OPPONENTE KANALEN kleur-opponente cellen reageren kwalitatief verschillend op diffuus licht van verschillende golflengtes er is een gloflengte waarbij diffuus licht geen effect heeft (neutraal punt)

KLEUR-OPPONENTE KANALEN kleur-opponentie berust op verschillende kegel inputs in center en surround er zijn 4 typen rood-groen cellen center response domineert

THE END