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Farbsehen – Reizverarbeitung in der Netzhaut

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Die Autor*innen
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Kerstin Michel
Farbsehen – Reizverarbeitung in der Netzhaut
lernst du in der 11. Klasse - 12. Klasse - 13. Klasse

Farbsehen – Reizverarbeitung in der Netzhaut Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Farbsehen – Reizverarbeitung in der Netzhaut kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe die beiden Theorien zum Farbsehen von Hermann von Helmholtz und Ewald Hering.

    Tipps

    Abkürzungen: additive Farbmischung = add. Farbmisch. gegensätzliche Farben = ggs. Farben

    Herings Theorie ist die Gegenfarbentheorie. Die Theorie von Helmholtz heißt Dreifarbentheorie.

    Lösung

    Helmholtz ging davon aus, dass man aus den drei Farben rot, blau und grün alle weitere Farben mischen kann. Er nannte seine Theorie daher Dreifarbentheorie. Als Beleg dafür gilt die additive Farbmischung: Legt man rotes, blaues und grünes Licht übereinander, so sieht man weißes Licht. Aufgrund dieser Beobachtungen kam Helmholtz zu dem Schluss, dass es im Auge drei verschiedene Sensorentypen geben muss. Einen für jede Farbe.

    Herings Gegenfarbentheorie beschreibt den Umstand, dass gelb und blau bzw. rot und grün Gegenfarben sind, die sich gegenseitig ausschließen. Ein gelbliches Blau ist also keine vorstellbare Farbe. Schwarz und weiß bezeichnete er als ein weiteres Paar an Gegenfarben. Hering ging davon aus, dass die Gegenfarben eine wichtige Rolle bei der Reizverarbeitung in der Netzhaut spielen. Zudem war es Hering möglich mithilfe seiner Theorie das Entstehen von Nachbildern zu erklären.

  • Benenne die nummerierten Elemente in der Grafik.

    Tipps

    Der Bereich des für den Menschen sichtbaren Lichts liegt etwa zwischen 380 und 780 nm.

    Lösung

    Die Absorptionsrate gibt an, wie groß der Anteil des aufgenommenen Lichts ist. In der Grafik kann man sehen, dass der Anteil des aufgenommenen Lichts von K-Zapfen bei etwa 420 nm, von M-Zapfen bei etwa 530 nm und von L-Zapfen bei etwa 560 nm am größten ist. Die Zapfen sind also für kurzwelliges Licht, für Licht mittlerer Wellenlänge und für langwelliges Licht am empfindlichsten.

  • Bestimme, ob die Ganglienzelle aktiviert wird, wenn die M- und die L-Zapfen gleichermaßen aktiviert werden.

    Tipps

    In diesem Fall wirken die L-Zapfen aktivierend und die M-Zapfen hemmend auf die Ganglienzelle.

    Lösung

    Der schematischen Darstellung sind jeweils gleich viele M- und L-Zapfen auf eine Ganglienzelle verschaltet. Dabei wirken die M-Zapfen hemmend und die L-Zapfen aktivierend auf die Ganglienzelle. Werden nun alle Zapfen dieses rezeptiven Feldes gleichermaßen aktiviert, kommt es zu keiner Erregung der Ganglienzelle, da sie die Signale der Zapfen gegenseitig aufheben.

    Je nachdem wie stark die verschiedenen Zapfentypen gereizt werden, kann es zu verschiedenen Aktivierungsgraden der Ganglienzelle kommen. Durch viele verschiedene rezeptive Felder und eine komplexe Verrechnung der Signale ist so eine differenzierte Sinneswahrnehmung möglich.

  • Erkläre, warum nachts sprichwörtlich alle Katzen grau sind.

    Tipps

    Die lichtempfindlichen Stäbchen vermitteln nur Grautöne. Zapfen hingegen ermöglichen, es Farben zu sehen.

    Lösung

    Stäbchen sind deutlich lichtempfindlicher als Zapfen, d.h. ihre Reizschwelle wird schon bei geringer Lichtintensität überschritten. Zapfen hingegen benötigen mehr Licht, damit sie erregt werden. Deshalb werden unsere Zapfen in der Dämmerung und nachts nicht erregt, wodurch kein Farbsehen möglich ist. Die Stäbchen sorgen jedoch dafür, dass wir immer noch Umrisse und Kontraste erkennen können, allerdings nur in Grautönen.

  • Gib an, wie man den Menschen bezogen auf die Anzahl der Zapfentypen nennt.

    Tipps

    mono = 1 di = 2 tri = 3 tetra = 4

    Lösung

    Menschen besitzen 3 verschiedene Zapfentypen. Man bezeichnet sie deshalb auch als Trichromaten. Die drei Zapfentypen sind jeweils für eine andere Wellenlänge des Lichts am empfindlichsten.

  • Erläutere den Sehprozess vom Lichteinfall ins Auge bis zur Verarbeitung im Gehirn.

    Tipps

    Reiz --> Auge --> Sehnerv --> Gehirn

    Lösung

    Das Licht fällt durch die Pupille auf die Netzhaut. Dort entsteht durch physikalische Brechung ein seitenverkehrtes und auf den Kopf gestelltes Bild.

    Die Stäbchen und Zapfen werden in der beleuchteten Region erregt. Es entsteht ein Membranpotential, das an die nachgeschalteten Ganglienzellen weitergeleitet wird. Dabei spielt auch die Verrechnung in rezeptiven Feldern eine Rolle.

    Die Ganglienzellen münden in den Sehnerv, der die Informationen zum visuellen Cortex im Gehirn weiterleitet. Erst dort entsteht ein Bild des gesehenen Objekts.

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