Wat is zien?...De neurale activiteit in de laterale geniculate nucleus en de primaire visuele cortex...

8 december 2008

Wat is zien?

Lut Arckens

Neuroproteomics &Neuroplasticiteit

8 december 2008


Gedrag: interactie met omgeving

8 december 2008


Horen zien en zwijgen......of eerder zwijgen, horen en zien?

Met dank aan Julie Puttemans bij de zoektocht naar illustraties

8 december 2008


Vorm – grootte - kleur – textuur - beweging

WAT ? WAAR?

Welke eigenschappen van een object worden geanalyseerd?

8 december 2008

Waarheid of illusie? Meer dan parallelle processing!

8 december 2008


De subjectiviteit van visuele waarnemingDe interpretatie van de visuele stimulus

8 december 2008

3A

3E

3D3C

3B


CultuurCfr Zoeloes

Wie opgroeit in eenwereld zonder rechtehoeken en lijnen zalde illusie niet alszodanig ervaren.

Eigenzinnigheid van visuele waarneming, interpretatie

8 december 2008

Electromagnetische straling - electromagnetisch spectrum

Golglengte wordt door de hersenen geïnterpreteerd als kleur

Licht

Interactie van lichtstralen met de omgeving

Neuroproteomics &NeuroplasticiteitHet visueel systeem gebruikt licht om beelden te vormen van de wereld om ons heen

Hoge frequentie ~hoge energie lage fequentie~lage energieKortere golflengte langere golflengte

Het meeste van wat we zien is licht gereflecteerd door objecten in onze omgeving

Transfer van lichtenergie (denk aan zonnebaden)Zwart – kleur - wit

Brekingshoek hangt af van snelheid van licht in verschillende mediaCfr cornea en lens oog

8 december 2008

Het oog

Oftalmoscopisch beeld


gespecialiseerd orgaan voor de detectie, localisatie en analyse van licht

Centraal zicht

(circulaire spier: pupilgrootte)

Waterig lichaam

Optische zenuw

Extraoculaire spieren (3 paar)

8 december 2008

Het oog

Het pad afgelegd door licht tot aan de lichtgevoelige cellen


8 december 2008

Gangliocellaag

OUTPUT

Binnenste plexiforme laag

Buitenste plexiforme laag

Binnenste nucleaire laag: bipolaire, horizontale, amacriene cellen

Buitenste nucleaire laag:

staafjes en kegeltjes INPUT

Het oog

Staafjes en kegeltjes in vertebraten oog


pigmentepitheel

Kegeltjes: details en kleur, bij helder licht, vooral in centrale retinaStaafjes: bij dim licht, vooral in perifere retina (cfr sterren kijken)

8 december 2008 Correctie bijziendheid met convexbrilleglas

Bijziend zonder bril

Normaal zicht

Afwijkingen op de projectie van het beeld op het netvlies

Normale projectie in rust: punt - punt

correctie

Het oog

verziend

bijziend

Lens accomodatie(leeftijd....)

Cornea zorgt voor refractie

Lens helpt bij refractie

Object dichter dan 9 meter

8 december 2008

cataractstrabismus

Oog aandoeningenNeuroproteomics &

Neuroplasticiteit

8 december 2008


Strabismus: het oog wijktaf bij het bekijken van een object (2-5 % van kinderen)behandeling strabsimus:

– best vroeg in het leven ( voor 6-7j)– Oogspier anomalie: chirurgie– oogspiertraining (geen focus op neurologische, visuo-motor problemen)– Visus therapie: correctie van oogbewegingen en visuo-motor deficieten: oog alignatie, oog teaming, oog

focusering capaciteit, oogbewegingen

Therapieën voor oogaandoeningen

Oog naar binnen Esotropie

Oog naar beneden Hypotropie

Oog naar boven Hypertropie

Oog naar buiten Exotropie

Cataract: implantatie nieuwe lens

8 december 2008

Waarom twee ogen ?

De positie van de twee ogen in het hoofd bepaalt de breedte van het gezichtsveld en de mate van diepteperceptie

Het versmelten van de info uit de twee monoculaire gezichtsvelden tot één beeld ter hoogte van de hersenen laat toe diepte waar te nemen (stereoscopisch zicht)

Weinig overlapGroot gezichtsveldprooidier

grote overlapkleiner gezichtsveldDieptezichtpredator

rechter tractus opticus

rechter LGN

radiatio optica

Primaire visuele cortex


(Schaduw, relatieve grootte)

8 december 2008

Optisch chiasma

Lateralegeniculatenucleus

Occipitale lobben van cerebrum (visuele cortex)

Linkeroog

Optische zenuwen

Tractus Opticus

rechteroog

De visuele hersenschors Neuroproteomics &Neuroplasticiteit

Geen compensatie mogelijk bij letsel

8 december 2008

Neuroproteomics &NeuroplasticiteitDe visuele hersenschors

8 december 2008

Retinotopie: naastliggende punten gezien door naastliggende neuronenAfdruk van de visuele scéne op het hersenoppervlak


RF Dougherty et al., 2003

8 december 2008

De visuele hersenschors Neuroproteomics &Neuroplasticiteit

Eerste menging van info van beide ogen

8 december 2008

• 1960 en later : David Hubel en Torsten Wiesel (samen met Roger Sperry), Nobel Prijs winnaars: • ‘kritische periode’ voor de ontwikkeling van normale visus inclusief stereopsis

De visuele hersenschors


8 december 2008


oogdominantie

8 december 2008

Ontwikkeling van oogdominantiekolommen

LGN inputs in de visuele cortex ondergaansegregatie tijdens de ontwikkeling


8 december 2008

Effect van visuele deprivatie op oogdominantiekolommen

Visuele cortex van normaleadulte aap

18 maand oud; MD voor 2 weken. Label geïnjecteerd in niet-gedepriveerde oog

Autoradiografie van visuele cortex, 10 dagen na tracer injectie in 1 oog


18 maand oud; MD voor 2 weken. Label geïnjecteerd in gedepriveerde oog

Hubel, Wiesel and LeVay, 1977

8 december 2008

Oorzaak van amblyopieNeuroproteomics &

Neuroplasticiteit

8 december 2008


Therapieën voor amblyopie

• Amblyopie – lui oog – oog en hersenen werken niet goed samen – hersenblindheid: oog is intact en werkt normaal (2-3% van de kinderen )

• oorzaak: strabismus, 1 verziend oog, 1 bijziend oog, astigmatisch oog (= ongelijkmatige kromming cornea, lens – verstoorde punt tot ppout projecite in oogbol)

• Behandeling van amblyopia:• Best vroeg in het leven ( voor 6-7j)• Atropine druppels: in sterker oog om visus tijdelijk te vertroebelen• Patching: een opaque sticker wordt aangebracht over het sterke oog voor een aantal uren per dag

voor een periode van maanden

8 december 2008


‘WAAR’

‘WAT’IT

V4

MT

V1

De ‘wat’ en de ‘waar’ baan in de visuele hersenschors

8 december 2008

Opdeling van de visuele cortex van de aap

areas

Intercorticael connecties

De ‘wat’ en de ‘waar’ baan in de visuele hersenschors

Van Essen et al.


8 december 2008

2A 2B 2C 2D


De ‘wat’ en de ‘waar’ baan in de visuele hersenschors:Een doorgeefluik?

A D

C B

8 december 2008

3A

3E

3D3C

3B


De ‘wat’ en de ‘waar’ baan in de visuele hersenschors:Een doorgeefluik?

8 december 2008


8 december 2008


Toepassingen in kunstwereld

8 december 2008

This post was submitted by Emily.


8 december 2008


8 december 2008


Escher’s impossible staircaseMaurits Cornelis Escher (1898-1972)

8 december 2008


8 december 2008


Ames room illusie : 3 dim illusie: kan verklaard wordendoor het gebrek aan indicaties die normaal gebruiktworden bij driedimensionale grootte constantie.

Het is van groot belang dat de toeschouwer slechts vanuit éénstandpunt kan kijken. Zodra je vanuit een ander standpunt kijktgaat de illusie verloren.

Toepassingen in filmwereld

Grootte constantie: als een persoon zich van onsverwijdert neemt het beeld op ons netvlies af. We ervaren de persoon als verder weg en zullen de verkleining niet opvatten alsof de persoon zelf in grootte afneemt.

Ware positie persoon A

Waargenomen positie persoon A

Ware positie persoon B

Waargenomen vorm kamer

kijkgaatje

8 december 2008


Hagrid in ‘Harry Potter’

De hobbits in ‘The lord of the rings’

De Ames room illusie word in de filmindustrie dankbaar gebruikt. Om de grootte van Hagrid in de Harry Potter films te benadrukken maakt men gebruik van zeer specifiekecamerastandpunten en Ames room-achtige ruimten. Hoewel in de film Harry en zijn vrienden in gezelschap van Hagrid vaak vlak naast elkaar lijken testaan, is de afstand tussen hen in werkelijkheid veel groter.

Beeldmanipulatie, camerastandpuntenen perspectivisch aangepaste ruimtenzorgen voor de beoogde effecten

8 december 2008


Imaging – PET - fMRI

Elke soort zijn bijdrage tot onze kennis

De mens

Functional MRI van hersenactiviteit tijdens fotostimulatie. De neurale activiteit in de laterale geniculate nucleus en de primaire visuele cortex wordt gedetecteerd

De relatie tussen cerebrale bloedvloei en signalen in PET en functional MRI

PET van hersenactiviteit tijdens het horen, zien, spreken en genereren van woorden

Sadato et al

Electrofysiologie aapSingle cell recording

8 december 2008

Neuroproteomics &NeuroplasticiteitElke soort zijn bijdrage tot onze kennis

De muis

Kat ziet muis?Muis ziet kat?

Twee ogen, klein binoculair veld, groot monoculair veld

retinotopieMinstens 10 areas

Van der Gucht et alHubener et al

Prusky et al

8 december 2008

Neuroproteomics &NeuroplasticiteitElke soort zijn bijdrage tot onze kennis

De muis

Links: voorstel sequentiële ontwikkeling van dendrieten van ganglioncellen in de retina van zoogdierenRechts: labeling van GC in muis retina op P0 en P4 : oorspronkelijk zijn de vertakkingen niet gestratifieerd, later wel

Fluorecente labeling, tracing

8 december 2008


Visualisatie van verschillende neurontypes en hun dendietische spines in de hersenen van de muis via fluorescente labels

Brainbow

Elke soort zijn bijdrage tot onze kennisDe muis

Voorbeeld visuele training: zwemmen naar scherm met lijnen

Moleculaire analyse van hersenactiviteit na monoculaire en binoculaire deprivatie

Prusky et al

Van Brussel et al

Livet t al

Dendrietische spines

Time-lapse imaging

Gedrag, activiteitsmeting, labeling celtypes, uitschakelen of aanschakelen genexpressie, ....

8 december 2008

Neuroproteomics &NeuroplasticiteitWaarom willen we het visuele systeem en de visus begrijpen?

Voor het uitwerken van therapieën voor visus problemen -Voor het begrijpen van de capaciteit van het visuele systeem om zich

aan te passen na letsel of gebrek/foute stimulatie- En bij uitbreiding de capaciteit van de hersenen om zich aan te

passen na letsel

Size deprived cortex

• 14d: expected size

• 1m: distinct shrinkage

• 3m: maximum shrinkage

• 8m: no further shrinkage

Hu et al.

Eysel et al

8 december 2008

Proteoomanalyse - differentiële eiwitexpressie

clusteranalyse

expressiepatronen


Van de Plas et al

8 december 2008

Voorlopig blijft huidig onderzoek in een poging tot het begrijpen van de visuele baan gelijken op hoe we de werking van een apparaat zouden proberen te begrijpen dooor zijn onderdelen 1 voor 1 te verwijderen en de essentie ervan te achterhalen. Door te begrijpen wat elk onderdeel van de visuele baan exact doet (structuur/functie relatie) hopen we uiteindelijk te achterhalen hoe onze hersenen de visus creeeren

Hersenen bestuderen hersenen


8 december 2008

We kjijekn met ozne oegn en zein met ozne hresneen!

Tekening: Robbin Rawlings


Wat is zien?...De neurale activiteit in de laterale geniculate nucleus en de primaire visuele cortex...

Documents

Transcript of Wat is zien?...De neurale activiteit in de laterale geniculate nucleus en de primaire visuele cortex...