Feinbau der Netzhaut

Die Wirbeltier-Netzhaut ist dreischichtig. Sie entsteht als Ausstülpung des Zwischenhirns (und nicht wie bei den Linsenaugen der Tintenfische als Einstülpung der Außenhaut).

1)      Sehzellschicht: a) Stäbchen -->Dämmerungssehen   (ca. 125 Mio.)

                                      b) Zapfen -->Tagsehen    (ca. 7 Mio.)  

2)      Schaltzellschicht:  a) Horizontalzellen (Querverschaltung der Sehzellen)

                                           b) Amakrine Zellen (Querverschaltung der Ganglienzellen)

                                           c) Bipolare Zellen (Verbindung: Sehzellen - Ganglienzellen)

3)     Ganglienzellschicht: Ihre Axone bilden den Sehnerv

Skizze: Netzhaut Schnitt durch die Netzhaut:

Schemat. Ausschnitt aus der Netzhaut:  

Fragen:

1) Beschriften und erklären Sie, wo der Ausschnitt gemacht wurde!
2a) Aus welchem Netzhautbereich stammt dieser Ausschnitt? Begründung!

b) Warum sind die Nervenfasern bis zu den Ganglienzellen marklos?

 

Duplizitätstheorie:    In der Netzhaut des Menschen sind zwei Sehsysteme:  

  1. -         Stäbchensystem

  2. -        Zapfensystem

  (viele nachtaktive Tiere haben nur Stäbchensystem)  

Beweise:

1.      Anatomie der beiden Sehsinneszellen ist verschieden: s.u.  

2.      Unterschiedliche Lichtempfindlichkeit:   "Knick" in der Adaptationskurve Grafik s.u. Nr.2

3.   Unterschiedliche Sehfarbstoffe mit verschiedenen Absorptionsmaxima. Grafik s.u. Nr. 5

Zapfen und Stäbchen:  Sehsinneszellen sind modifizierte Nervenzellen, die auf Lichtreize
                                                                    mit einer Änderung des Membranpotenzials (=Rezeptorpotenzial) antworten.
1)  Zapfen                                           

Eigenschaften:
Form:   gedrungene Form
Vorkommen in der Netzhaut   --> höchste Dichte in der Fovea
--> abnehmende Dichte in der Peripherie                     s.Abb.3
 Lichtempfindlichkeit   gering -->  „Tagsehen“   d. h.  Fovea ist "dämmerungsblind"
Verschaltungsart   Einzelverschaltung d. h. jeder Zapfen in der Fovea hat seine eigene Bipolare/Ganglienzelle/Sehfaser zum Gehirn --> große Sehschärfe
Sehfarbstoff   Farbensehen--> 3 Zapfentypen mit jeweils verschiedenen Sehpigmenten (Jodopsine)
 
2) Stäbchen:   Eigenschaften:
Form:   längliche Form s.u.
Vorkommen in der Netzhaut   höchste Dichte um Fovea herum, nicht in Fovea, in der Peripherie abnehmend       s.Abb.3
Lichtempfindlichkeit   große Lichtempfindlichkeit --> "Dämmerungssehen"
Verschaltungsart   Gruppenverschaltung d. h. ca. 100 Stäbchen werden von Bipolaren auf eine Ganglienzelle zusammengeschaltet --> geringe Sehschärfe, aber Bewegungen werden empfindlicher wahrgenommen. s.Abb.1
Sehfarbstoff   kein Farbensehen (s/w-Sehen) da nur 1 Sehfarbstoff: Rhodopsin
 
Stäbchennetzhaut eines Frosches:

Schematische Skizze: Gruppenverschaltung   Frage:

Begründen Sie mit Abb. 1:
3a) Warum ist bei Gruppenverschaltung die Sehschärfe gering  (z.B. in der Netzhaut-Peripherie) ?

b) Warum ist  jedoch die Lichtempfindlichkeit  sowie die Empfindlichkeit für die Wahrnehmung von Bewegung größer?
Grafiken zu den Eigenschaften der Sehsinneszellen:
Abb.1:    Wellenlängen des sichtbaren Spektrums:
Abb.2  Adaptationskurve

Fragen:
4) Wie sieht die Kurve aus

a) bei einem Nachtblinden?
(Stäbchen funktionsuntüchtig)

b) bei einem völlig Farbenblinden?
(Zapfen defekt )
Abb.3: Verteilung der Sehzellen in der Netzhaut      Winkelgrade für Abb. 3 u.4

Frage:

5a) Ordnen Sie der gestrichelten und der durchgezogenen Kurve in Abb. 3 und 4 die Stäbchen und Zapfen zu.
b) Erläutern Sie die Graphik.
 
 
Abb.4: Sehschärfe in Abh. vom Netzhautbereich

Fragen:
6a)
Begründen Sie, warum die Sehschärfe der Stäbchen trotz gleicher Sehzell-Dichte nur max. 10% der Zapfen-Sehschärfe erreicht.
b) Warum ist die Fovea dämmerungsblind?
c) Warum sind bei Nacht "alle Katzen grau?"
d) Warum muß man an einem schwach leuchtenden Stern vorbeischauen, um ihn zu sehen?
Abb.5: "Purkinje-Verschiebung": Empfindlichkeitsverschiebung bei Tag- bzw. Dämmerungssehen
durchgezogene Linie: Stäbchen
gestrichelte Linie: Zapfen

Das Stäbchensystem ist für kurzwelliges blaues Licht am empfindlichsten d.h. dieses Licht wird in der Dämmerung als hellstes grau empfunden, da die Stäbchen am stärksten angeregt werden. Langwelliges Rotlicht (700nm) erscheint dagegen schwarz, weil der Stäbchenfarbstoff  diese Wellenlänge nicht absorbiert.
Die Zapfen reagieren beim Tagsehen am empfindlichsten auf gelb/orange.
Abb.6: Absorptionskurve des Rhodopsins (Sehpurpur)

Fragen:
7a) Welche Farbe haben rote Beeren in der Dämmerung?
  b) Warum sind Stäbchen bei Rotlicht dunkeladaptiert?
Abb. 7: Absorptionskurven der 3 Zapfenfarbstoffe  

Frage:
Die Summenkurve der 3 Absorptionskurven ergibt  die Empfindlichkeitskurve des Tagsehens in Abb. 5

 

 8) Welche Farbe müssten Warn-Jacken mit Signalfarben am Tage  haben?
Lösungsvorschlag:

zurück zu Sehsinn                           zurück zur Skript-Übersicht