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Wie Albinismus die Sehverarbeitung beeinflusst

Ein Blick darauf, wie Albinismus die visuelle Wahrnehmung im Gehirn verändert.

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Die Art und Weise, wie wir die Welt sehen, ist ein komplizierter Prozess, der unsere Augen und unser Gehirn einbezieht. Jede Seite unseres Sehens wird von der gegenüberliegenden Seite unseres Gehirns verarbeitet. Zum Beispiel wird das, was wir auf der rechten Seite sehen, von der linken Gehirnhälfte verarbeitet, und das, was wir auf der linken Seite sehen, von der rechten Gehirnhälfte. Normalerweise funktioniert dieses System gut, sodass wir unsere Umgebung sehen und verstehen können.

Bei Menschen mit einer Erkrankung namens Albinismus funktioniert dieses System jedoch nicht ganz so wie es sollte. Albinismus kann zu einer ungewöhnlichen Verkabelung im Gehirn führen, die das Sehen beeinflussen kann. Die Verbindungen zwischen den Augen und dem Gehirn folgen möglicherweise nicht den normalen Wegen, was zu Verwirrung darüber führen kann, wie wir die Dinge sehen. Dieser Artikel wird untersuchen, wie das Sehen bei Menschen mit Albinismus funktioniert und was in ihren Gehirnen passiert.

Wie das Sehen normalerweise funktioniert

Jedes Auge hat eine Netzhaut, die voller Zellen ist, die Licht wahrnehmen. Wenn Licht diese Zellen trifft, senden sie Signale über den Sehnerv zum Gehirn. An einem Punkt, der als Chiasma opticum bezeichnet wird, kreuzen sich die Signale aus jedem Auge. Signale von der rechten Seite des rechten Auges und der linken Seite des linken Auges gehen zur linken Gehirnhälfte, während Signale von der linken Seite des rechten Auges und der rechten Seite des linken Auges zur rechten Gehirnhälfte gehen. Diese Anordnung ermöglicht es uns, die Dinge zusammenhängend zu sehen.

Das Gehirn hat verschiedene Regionen, die unterschiedliche Teile des Sehens verarbeiten. Ein wichtiges Gebiet wird V1 genannt, das der erste Teil des visuellen Kortex ist, der visuelle Informationen verarbeitet. Dieses Gebiet nimmt die Signale von den Augen auf und beginnt herauszufinden, was wir uns ansehen. Von V1 wandert die Information zu anderen Bereichen wie V2 und V3, die unser Verständnis von visuellen Details wie Form und Farbe verfeinern.

Albinismus und seine Auswirkungen auf das Sehen

Albinismus ist eine genetische Erkrankung, die die Produktion eines Farbstoffs namens Melanin beeinflusst, der unseren Haaren, Haut und Augen Farbe verleiht. Menschen mit Albinismus haben oft helle Haut und Haare und können aufgrund der abnormalen Entwicklung ihrer Augen und ihres Gehirns Sehprobleme haben.

Beim Albinismus ist das übliche Überkreuzen der Signale im Chiasma opticum gestört. Das bedeutet, dass die Signale aus beiden Augen sich auf Weisen vermischen können, die normalerweise nicht passieren würden. Statt dass jede Gehirnhälfte nur Signale aus dem gegenüberliegenden Sichtfeld erhält, können beide Gehirnhälften Signale aus beiden Sichtfeldern empfangen. Das kann zu sich überlappenden visuellen Darstellungen im Gehirn führen, was eine Reihe von visuellen Herausforderungen schaffen kann.

Visuelle Verarbeitung beim Albinismus

Forschungen zeigen, dass bei Menschen mit Albinismus einige Teile des Gehirns überlappende Signale haben können, was bedeutet, dass das, was sie sehen, anders verarbeitet werden kann. Zum Beispiel könnten Zellen in einem bestimmten Bereich des Gehirns auf Bilder reagieren, die aus beiden Seiten des Sehens kommen, anstatt sie separat zu verarbeiten. Das ist anders als bei nicht-albino Personen, deren Informationen klar in rechte und linke Zonen getrennt werden.

Wie genau das das Sehen beeinflusst, kann von Person zu Person variieren, abhängig davon, wie die Verkabelung in ihrem Gehirn verändert wurde. Manche erleben Herausforderungen wie Schwierigkeiten mit dem Tiefensehen oder haben es schwer, sich auf ein einzelnes Objekt zu konzentrieren.

Experimente zur Verständnis der visuellen Verarbeitung

Um mehr darüber zu lernen, wie das Sehen bei Menschen mit Albinismus funktioniert, können Wissenschaftler fortschrittliche bildgebende Techniken verwenden, um zu sehen, was im Gehirn passiert, wenn Menschen visuelle Reize anschauen. In diesen Experimenten können Teilnehmer verschiedene Muster oder Farben anschauen, während ihre Gehirnaktivität überwacht wird. Durch die Analyse dieser Daten können Forscher untersuchen, wie gut das Gehirn auf diese visuellen Reize reagiert.

In einer Studie wurden Personen mit Albinismus Muster gezeigt, die flackerten und ihren Kontrast änderten. Durch das Überwachen bestimmter Bereiche des Gehirns konnten Forscher sehen, ob es eine Interaktion zwischen den Signalen gab, die aus beiden Seiten des Sichtfeldes kamen. Sie wollten herausfinden, ob das Gehirn diese Signale als getrennt behandelte oder ob sie Verwirrung verursachten.

Ergebnisse aus visuellen Experimenten

Die Ergebnisse dieser Experimente deuteten darauf hin, dass Personen mit Albinismus keine Interaktion zwischen den Signalen ihrer beiden Sichtfelder zeigen. Wenn sie visuelle Muster betrachteten, die gleichzeitig von beiden Seiten kamen, kombinierte ihre Gehirnaktivität diese Eingaben nicht auf eine komplizierte Weise. Stattdessen schien es, als ob das Gehirn die Signale einfacher behandelte, indem es die Antworten von jeder Seite separat summierte.

Diese Erkenntnis ist bedeutend, da sie impliziert, dass das visuelle System bei Albinismus Informationen möglicherweise nicht so integriert, wie es in einer typischen Situation der Fall ist. Statt ein gemischtes Bild von beiden Seiten zu sehen, verarbeitet das Gehirn die Eingaben von jeder Seite separat, was zu einem klareren, aber begrenzteren Verständnis der visuellen Szene führt.

Auswirkungen der Ergebnisse

Diese Beobachtungen deuten darauf hin, dass, obwohl Personen mit Albinismus weiterhin visuelle Informationen verarbeiten können, ihr Erlebnis anders ist als das von anderen. Sie könnten zwei Bilder aus entgegengesetzten Seiten sehen, die sich nicht so interagieren, wie sie es in einem vollständig verkabelten visuellen System tun würden. Das kann einige der Sehprobleme erklären, mit denen Menschen mit Albinismus konfrontiert sind, wie Schwierigkeiten in Situationen, die Tiefenwahrnehmung erfordern oder beim Unterscheiden von Objekten in unterschiedlichen Entfernungen.

Das Fehlen der Interaktion zwischen den gegensätzlichen visuellen Signalen deutet darauf hin, dass das Gehirn möglicherweise veränderte Verbindungen im Vergleich zu denen ohne Albinismus hat. Das könnte beeinflussen, wie visuelle Informationen integriert und verstanden werden. Menschen mit Albinismus könnten auch anders auf visuelle Reize reagieren, weil ihre Gehirne Bilder auf eine segmentiertere Weise verarbeiten.

Fazit

Das Verständnis des Sehens bei Menschen mit Albinismus offenbart wichtige Einblicke in die Funktionsweise unseres visuellen Systems und was passiert, wenn Dinge schiefgehen. Die typischen Wege und Verbindungen im Gehirn können gestört werden, was zu unterschiedlichen Erfahrungen beim Sehen und Verstehen der Welt um uns herum führt.

Durch fortlaufende Forschung können Wissenschaftler weiterhin über die einzigartigen Merkmale der visuellen Verarbeitung bei Albinismus lernen. Dieses Wissen könnte zu verbesserten Strategien führen, um Menschen mit Albinismus zu unterstützen, damit sie sich in ihrer visuellen Umgebung besser zurechtfinden und mit ihren visuellen Herausforderungen umgehen können.

Insgesamt, obwohl Menschen mit Albinismus Schwierigkeiten mit ihrem Sehen haben können, bietet die Art und Weise, wie ihre Gehirne diese visuellen Signale verarbeiten, einen faszinierenden Einblick in die Komplexität des menschlichen visuellen Systems. Während wir dies weiter erforschen, öffnet sich die Tür zu einem besseren Verständnis und zur Berücksichtigung der Bedürfnisse von Menschen mit Albinismus und ähnlichen Erkrankungen.

Originalquelle

Titel: BOLD Contrast Response Characteristics of Aberrant Voxels with Bilateral Visual Population Receptive Fields in Human Albinism

Zusammenfassung: Albinism is an inherited disorder characterized by disrupted melanin production in the eye, and often in the skin and hair. This retinal hypopigmentation is accompanied by pathological decussation of many temporal retinal afferents at the optic chiasm during development, ultimately resulting in partially superimposed representations of opposite visual hemifields in each cortical hemisphere. Within these aberrant regions of hemifield overlap, individual voxels have been shown to have bilateral, dual population receptive fields (pRFs) responding to roughly mirror-image locations across the vertical meridian. Nonetheless, how these two conflicting inputs combine to determine a voxels response to image contrast is still unknown. To address this, we stimulated the right and left hemifields with separately controlled sinusoidal gratings, each having a variety of contrasts (0, 8, 20, 45, 100%), and extracted voxel-wise BOLD response amplitudes to each contrast combination in visual areas V1-V3. We then compared voxels responses to each hemifield stimulated individually with conditions when both hemifields were stimulated simultaneously. We hypothesized that simultaneous stimulation of the two pRF components will result in either a suppressive or facilitative interaction. However, we found that BOLD responses to simultaneous stimulation appeared to reflect simple summation of the neural activity from the individual hemifield conditions. This suggests that the superimposed opposite hemifield representations do not interact. Thus, dual pRFs in albinism likely reflect two co-localized, but functionally independent populations of neurons each of which respond to a single hemifield. This finding is commensurate with psychophysical studies which have shown no clear perceptual interaction between opposite visual hemifields in human albinism.

Autoren: Edgar A. DeYoe, E. J. Duwell, E. N. Woertz, J. Mathis, J. Carroll

Letzte Aktualisierung: 2024-05-31 00:00:00

Sprache: English

Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.26.595603

Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.26.595603.full.pdf

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

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