Zapfen und Stäbchen: Struktur und Funktion

Zapfen und Stäbchen sind die Photorezeptoren in der Netzhaut:

Gemeinsamkeiten:

• Beide besitzen ein Innensegment mit Präsynapse, Zellkern, Mitochondrien und ER
• Außensegment enthält Disks mit lichtempfindlichen Molekülen (Photopigmente)
• Liegen in der Photorezeptorschicht der Netzhaut

Unterschiede:

• Stäbchen:

  • Längeres, zylinderförmiges Außensegment
  • Etwa 120 Millionen im Auge
  • Sehr lichtempfindlich, ermöglichen Sehen bei schwachem Licht
  • Verantwortlich für Helligkeitsunterschiede und Nachtsehen

• Zapfen:

  • Kürzeres, zugespitztes Außensegment
  • Etwa 6 Millionen im Auge
  • Weniger lichtempfindlich, aktiv bei hellem Licht
  • Ermöglichen Farbsehen und scharfes Sehen

Highlight: Die unterschiedlichen Eigenschaften von Zapfen und Stäbchen ermöglichen dem menschlichen Auge eine breite Palette von Sehfähigkeiten, von der Wahrnehmung feinster Farbunterschiede bis zum Sehen bei sehr schwachem Licht.

Diese spezialisierte Struktur und Funktion der Photorezeptoren ist grundlegend für unser visuelles System und ermöglicht die komplexe Verarbeitung visueller Informationen.

Aufbau der Netzhaut (Retina)

Die Netzhaut besteht aus mehreren Schichten von Nervenzellen:

1. Photorezeptoren (Stäbchen und Zapfen): Wandeln Lichtreize in elektrische Signale um
2. Horizontalzellen: Verbinden benachbarte Photorezeptoren und ermöglichen laterale Hemmung
3. Bipolarzellen: Übertragen Signale von Photorezeptoren zu Ganglienzellen
4. Amakrinzellen: Modulieren die Signalübertragung zwischen Bipolar- und Ganglienzellen
5. Ganglienzellen: Bündeln die Informationen und leiten sie über den Sehnerv zum Gehirn

Vocabulary: Laterale Hemmung ist ein Prozess, bei dem aktivierte Nervenzellen ihre Nachbarzellen hemmen, was zur Kontrastverstärkung beiträgt.

Die Funktionen der verschiedenen Zelltypen:

• Stäbchen: Verantwortlich für das Sehen bei schwachem Licht und die Wahrnehmung von Helligkeitsunterschieden
• Zapfen: Ermöglichen Farbsehen und scharfes Sehen bei hellem Licht
• Horizontalzellen: Verstärken Kontraste durch laterale Hemmung
• Bipolarzellen: Verarbeiten und leiten Signale weiter
• Amakrinzellen: Feinabstimmung der visuellen Informationen
• Ganglienzellen: Bündeln und kodieren die visuellen Informationen für die Weiterleitung zum Gehirn

Highlight: Die komplexe Struktur der Netzhaut ermöglicht eine erste Verarbeitung und Filterung der visuellen Informationen, bevor diese das Gehirn erreichen. Dies trägt zur Effizienz und Präzision unserer visuellen Wahrnehmung bei.

Diese vielschichtige Organisation der Netzhaut ist ein Beispiel für die hochentwickelte neuronale Plastizität und Verarbeitung im visuellen System.

Signalübertragung an Synapsen

Die Signalübertragung an Synapsen erfolgt durch verschiedene Mechanismen:

Ligandengesteuerte Ionenkanäle öffnen sich, wenn Neurotransmitter binden. Dies führt zu exzitatorischen (EPSP) oder inhibitorischen (IPSP) postsynaptischen Potentialen:

Definition: EPSP (exzitatorisches postsynaptisches Potential) führt zur Depolarisation der Postsynapse, während IPSP (inhibitorisches postsynaptisches Potential) zur Hyperpolarisation führt.

Die Integration dieser Signale erfolgt durch räumliche und zeitliche Summation:

Highlight: Bei der räumlichen Summation werden Signale von mehreren Synapsen verrechnet, während bei der zeitlichen Summation Signale einer einzelnen Synapse in kurzen Zeitabständen summiert werden.

Am Axonhügel werden diese Signale integriert. Wird der Schwellenwert überschritten, löst dies ein Aktionspotential aus.

Vocabulary: Der Axonhügel ist der Ursprungsort des Axons, wo die Entscheidung über die Auslösung eines Aktionspotentials fällt.

Die Stärke des postsynaptischen Potentials hängt von der Transmittermenge und der Nähe zum Axonhügel ab. Wichtig zu beachten ist, dass ein Neuron entweder immer hemmend oder immer erregend wirkt.