VISUEEL SYSTEEM

CORTEX

NEUROBIOFYSICA

Dr. J.A.M. van Gisbergen

OVERZICHT

thalamus

visuele cortex

retinotopische kaart

simple & complex cellen

codering lijnorientatie – oogdominantie - kleur

corticale modules

visuele specialisatie in cortex

THALAMUS

LGN

PROJECTIES M, P en K SYSTEEM

PROJECTIE GEZICHTSVELD

LGN ‘kijkt’ naar contralateraal halfveld, via L en R oog (elk 3 lagen)

receptieve velden monoculair

retinotopische organisatie

weer M, P en K systeem, elk met ON en OFF

VISUELE CORTEX

retinotopische kaartreceptieve velden

orientatie gevoeligheidoculaire dominantie

kleurcellenmodules

hogere visuele centra

RETINOTOPISCHE KAART in V1

RETINAKAART IN V1

• naburige neuronen hebben naburige receptieve velden

• kaart is sterk vervormd (fovea is uitgerekt)

VERKLARING VORM KAART

• retinale celdichtheid inhomogeen

• corticale celdichtheid wél homogeen

• buren blijven buren

CORTICALE VERGROTINGSFACTOR

M = corticale vergrotingsfactor (mm/graad)

E = afstand tot fovea (excentriciteit) in graden

a en b zijn constantes

• M is groot in de fovea en klein in de periferie van de retina

• als M groot is zijn er veel neuronen beschikbaar per graad gezichtsveld

GROOTTE VAN RECEPTIEVE VELDEN

• perifere velden zijn groter maar minder talrijk

• bedekkingsgraad ongeveer constant

SIMPLE EN COMPLEX CELLEN

ON en OFF zones naast elkaar

ON en OFF zones overlappend

INPUT VAN SIMPLE CEL

ON en OFF zones kunnen worden verklaard door input van opgelijnde LGN receptieve velden

ORIËNTATIE GEVOELIGHEID

tuning curve van één cel

optimale orïentatie verloopt geleidelijk

ORIËNTATIE KOLOMMEN

• proefdier krijgt achtereenvolgens allerlei oriëntaties te zien

• corticale bloeddoorstroming wordt gemeten

• display geeft samenvatting resultaten

ORIËNTATIE KOLOMMEN

PLASTICITEIT: WHAT YOU SEE IS WHAT YOU GET

opgroeien in een eenzijdige visuele omgeving beïnvloedt de verdeling van orïentatie gevoeligheden van de neuronen.

PLASTICITEIT ORIËNTATIE GEVOELIGE NEURONEN

opgroeien in een eenzijdige visuele omgeving beïnvloedt de verdeling van orïentatie gevoeligheden van de neuronen

Stryker et al. (1978) J Neurophysiol.

OCULAIRE DOMINANTIE KOLOMMEN

• radio actief label in één oog

• zebra patroon in visuele cortex

OCULAIRE DOMINANTIE KOLOMMEN

PROJECTIE OP GEZICHTSVELD

visueel veld cortex

cortex visueel veld

in fovea beslaat één L+R paar 0.1o

in de periferie is dit vele graden

Adams et al, J. Neurosci. (2007)

projectie cortex op gezichtsveld

rood = R-oog

blauw = L-oog

projectie gezichtsveld op platgeslagen linker en rechter cortex

VISUELE DEPRIVATIE

als één oog in de vroege ontwikkeling geen normale visuele input ontvangt door scheelzien of door staar leidt dit tot amblyopie (lui oog)

MONOCULAIRE DEPRIVATIE

normaal hebben L en R oog even sterke connecties

deprivatie tijdens gevoelige periode in de jeugd leidt tot verlies van connecties en amblyopie (lui oog)

KLEURVLEKKEN (COLOR BLOBS)

• in area 17 is een patroon van kleurcel concentraties gevonden

• vertonen hoge activiteit van cytochroom oxydase

• hoe past dit patroon bij orïentatie en oculaire dominantie kolommen?

DOUBLE-OPPONENT CELLEN

spelen een rol bij kleurconstantheid

DOUBLE-OPPONENT CELLEN

Solomon Nature reviews neuroscience (2007)

dubbel-opponente cellen reageren op kleur contouren

geen responsie op diffuus licht van enige kleur

DOUBLE-OPPONENT CELLEN

Vilis

DOUBLE-OPPONENT CELLEN

Vilis

CORTICALE MODULESzwarte en witte banden: oculaire dominantie kolommen (L en R oog)

gekleurde lijnen: cellen met gelijke orïentatie gevoeligheid

snijpunten van deze lijnen: orïentatie ongevoelige neuronen (kleur blobs)

PINWHEEL MODEL

1. elk gebied in het visuele veld wordt bekeken door zowel linker als rechteroog, elk met een complete set orientatie-gevoelige kanalen

2. in totaal 2000 modules

3. foveale modules beslaan klein gebied; perifere modules een groot gebied

HOGERE VISUELE CENTRA

HOGERE VISUELE CENTRA

DORSAL PATHWAY: SPATIAL VISION

pariëtale cortex heeft grote receptieve velden en multisensorische inputs:

• detectie van visuele beweging (MT) en zelfbeweging

• wat is verticaal?

• richten van aandacht (probleem bij neglect syndroom)

NEGLECT SYNDROOM

zoek letter Q

lesie in rechter pariëtale cortex

• niet blind

• probleem met richten van aandacht

VENTRAL PATHWAY: OBJECT VISION

analyseert vorm en kleur van voorwerpen met kleine receptieve velden, vaak foveaal

• V4: vorm en kleur

• gezichtscellen gebied

THE END