Anatomie und Physiologie des visuellen Systems

Das visuelle System ist die Gesamtheit der Strukturen, die Licht auf der Netzhaut einfangen und es durch eine geordnete Reihe von Relais und kortikalen Arealen in die Erfahrung des Sehens von Form, Bewegung, Tiefe und Farbe umwandeln. Seine Anatomie folgt dem retino-genikulo-kortikalen Pfad vom Auge zum primären visuellen Kortex und darüber hinaus, und seine Physiologie ist um rezeptive Felder und merkmalsselektive Neuronen herum organisiert.

Definition

Das visuelle System umfasst die Netzhaut, den Sehnerv und das Chiasma opticum, den Tractus opticus, den Corpus geniculatum laterale des Thalamus, die Sehstrahlung, den primären (striären) visuellen Kortex und die extrastriären Areale, die visuelle Informationen weiter analysieren.

Scope

Dieser Eintrag behandelt die normale Organisation des visuellen Pfades von der Netzhaut bis zum extrastriären Kortex, das Konzept des rezeptiven Feldes, die retinotopische Abbildung und die grobe Unterteilung in dorsale und ventrale kortikale Ströme. Er dient als Referenz und zu Bildungszwecken und behandelt weder die klinische Beurteilung noch die Behandlung von Sehstörungen.

Core questions

• Wie wird das Gesichtsfeld retinotop auf den Kortex abgebildet?
• Wie bilden rezeptive Feldeigenschaften Selektivität für Kanten, Orientierung, Bewegung und Farbe?
• Wie unterstützen parallele dorsale und ventrale Ströme die räumliche und Objektwahrnehmung?

Key concepts

• Retino-genikulo-kortikaler Pfad
• Rezeptives Feld
• Orientierungsselektivität und Augendominanzsäulen
• Retinotopische Abbildung
• Dorsaler ('Wo') und ventraler ('Was') Strom
• Relais des Corpus geniculatum laterale

Mechanisms

Licht wird von retinalen Photorezeptoren transduziert und durch bipolare und Ganglienzellen verarbeitet, deren Axone den Sehnerv bilden. Nach partieller Dekussation am Chiasma opticum erreichen die Fasern den Corpus geniculatum laterale und projizieren über die Sehstrahlung zum primären visuellen Kortex (V1). Hubel und Wiesel zeigten, dass V1-Neuronen orientierte rezeptive Felder besitzen und in Orientierungs- und Augendominanzsäulen angeordnet sind, wodurch das Prinzip etabliert wurde, dass kortikale Neuronen spezifische Merkmale extrahieren und dass die Verarbeitung hierarchisch erfolgt. Jenseits von V1 wird die Information grob in einen ventralen okzipitotemporalen Strom, der mit der Objekterkennung assoziiert ist, und einen dorsalen okzipitoparietalen Strom, der mit der räumlichen Wahrnehmung und visuell gesteuerten Handlungen assoziiert ist, verteilt, wie von Ungerleider und Mishkin vorgeschlagen.

Clinical relevance

Da der visuelle Pfad anatomisch lang und geordnet ist, führen Läsionen an verschiedenen Stellen zu charakteristischen Gesichtsfelddefekten, und das visuelle System ist ein klassisches Modell zum Verständnis der kortikalen Organisation. Dieser Eintrag beschreibt die normale Struktur und Funktion zu Bildungszwecken und ist keine Grundlage für die Diagnose oder Behandlung von Sehstörungen.

Evidence & guidelines

Das Verständnis des visuellen Systems beruht auf konvergenter Einzelzell-Elektrophysiologie, anatomischer Tracer-Technik, Läsionsstudien und menschlicher Neurobildgebung. Der Rahmen der rezeptiven Felder und Säulen leitet sich aus den Primäraufzeichnungen von Hubel und Wiesel ab, und die Zwei-Strom-Hypothese aus vergleichenden Läsions- und anatomischen Arbeiten; umfassende Referenzbehandlungen finden sich in Standardlehrbüchern der Neurowissenschaften.

History

Die Kartierung des visuellen Pfades wurde durch klinisch-anatomische Korrelation von Gesichtsfelddefekten im neunzehnten und frühen zwanzigsten Jahrhundert vorangetrieben. Die entscheidende physiologische Erkenntnis kam von Hubel und Wiesels Einzelzellableitungen in den 1960er Jahren, die orientierte rezeptive Felder und eine säulenartige Architektur im striären Kortex aufdeckten. Nachfolgende anatomische und Läsionsarbeiten führten zu dem einflussreichen Vorschlag getrennter dorsaler und ventraler kortikaler Ströme.

Key figures

• David Hubel
• Torsten Wiesel
• Leslie Ungerleider
• Mortimer Mishkin
• Robert Desimone

Seminal works

• hubel-wiesel-1968
• ungerleider-mishkin-1982

Frequently asked questions

Was ist ein rezeptives Feld im visuellen System?

Ein rezeptives Feld ist der Bereich des Gesichtsfeldes und das spezifische Stimulationsmuster innerhalb dessen, das ein bestimmtes visuelles Neuron aktiviert; Neuronen im primären visuellen Kortex reagieren am besten auf orientierte Kanten, die in ihr rezeptives Feld fallen.

Was sind die dorsalen und ventralen visuellen Ströme?

Nach dem primären visuellen Kortex wird die visuelle Verarbeitung grob in einen ventralen Strom, der mit der Identifizierung von Objekten assoziiert ist, und einen dorsalen Strom, der mit der Lokalisierung von Objekten im Raum und der Handlungssteuerung assoziiert ist, unterteilt, eine Organisation, die erstmals von Ungerleider und Mishkin vorgeschlagen wurde.