Fotorecepce Využití vlastností světla a jeho absorpce při průchodu a odrazu. Zrakem až 90% informací. Tvar, barva, umístění v prostoru, rychlost a směr pohybu. Proteiny teprve ve spojení s chromoforem – část molekuly odpovědná za absorbci záření (také zvaná prostetická skupina – nebílkovinná sl.) mohou absorbovat viditelné spektrum. • Optický systém oka • Fotoreceptory sítnice • Optická dráha • Korová zraková oblast David Hubel’s web page Od baktérií schopnost detekce. Komorové oko – dokonalý optický nástroj Inverzní sítnice savců. 120 mil. tyčinek, 6 mil. čípků. obnova RGB čípky, ale jen RG ve fovei. Absorbce světla - Karotenoidy (vit.A) a pyrolové kruhy Video cis - trans Absorbce světla - Karotenoidy (vit.A) a pyrolové kruhy (chlorofyl) Spolupráce chromoforu retinalu a apoproteinu opsinu. Video aktivace rhodopsinu Zesílení Řada zpětných vazeb: • Vypnutí – Arestin v G-prot. signalizaci, Ca • Adaptace – rozsah od 1 po 106 fotonů / sec, úloha Ca iontů (čich, sluch) • Regenerace Inaktivace: Samozhasnutí alfa Transducinu. Vlastní aktivitou štěpí GTP na GDP. Inaktivace: GCAP (guanylyl cyclase activating Protein) ztratí 4 Ca a aktivuje GC. Ta zvýší cGMP a kanály se zase otevřou Adaptace: Soutěž mezi fosducinem a alfa podjednotkou o beta a gama pod. Ve světle je váže a tak blokuje regeneraci transducinu Regenerace retinalu v pigmentovém epitelu Inaktivace: MRII odhalí vazebné místo RK. Fosforyluje se, naváže arestin a dál už nereaguje s transducinem. All–trans-retinal se oddělí. Ca adaptace: Rekoverin citlivý na Ca se podílí na redukci životnosti rodopsinu Vitamin A Regenerace retinalu v pigmentovém epitelu Adaptace: Drosophila jako užitečný model zrakové transdukce: Mimořádné zesílení – reakce na jediný foton Nízký šum ve tmě (spontánní termální izomerizace) Široká adaptace – rozsah až 106 (arestin, Ca) Rychlá terminace odpovědi Nejrychlejší známá G signální dráha – 10x než obratlovci fosfolipáza Drosophila jako užitečný model zrakové transdukce: Taková rychlost? PLC octomilky je jeden z nejvýkonnějších známých enzymůlimitem je jen přísun cGMP Výkonnost transdukce omezena pouze difuzním pohybem v membráně. Drosophila jako užitečný model zrakové transdukce: Difuzní model signálového přenosu x Signalplex, scaffolding proteins Multimolekulární signalizační komplex Drosophila jako užitečný model zrakové transdukce: Organizace signálních proteinů v čase a prostoru – oddělení, zhášení v odpověď na světlo Drosophila jako užitečný model zrakové transdukce: Taková adaptace? Translokace TRP – mechanismus adaptace na tmu a světlo cGMP na GMP The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1981 "for his discoveries concerning the functional specialization of the cerebral hemispheres" "for their discoveries concerning information processing in the visual system" Roger W. Sperry David H. Hubel Torsten N. Wiesel 1/2 of the prize 1/4 of the prize 1/4 of the prize USA USA Sweden California Institute of Technology Pasadena, CA, USA Harvard Medical School Boston, MA, USA Harvard Medical School Boston, MA, USA b. 1913 d. 1994 b. 1926 (in Windsor, ON, Canada) b. 1924 Zraková dráha Zraková dráha Dvě samostatné sub-dráhy od sítnice až po kůru. X - 80% gangliových bb Y – 10% g.b. Receptivní pole ve zrakovém systému ON a OFF typy bipolárních neuronů. B Laterální inhibice: Na sekundárních neuronech je zesílen kontrast. Silný posílí, slabý oslabí Laterální inhibice: Na sekundárních neuronech je zesílen kontrast. Laterální inhibice: Na sekundárních neuronech je zesílen kontrast. Změna velikosti a struktury receptivního pole. Video receptivní pole Video receptivní pole Laterální inhibice: Na sekundárních neuronech je zesílen kontrast. Změna velikosti a struktury receptivního pole. Gangliové buňky jsou první rysové analyzátory Proč ty šedé flíčky? Proč ty šedé flíčky? Vysvětlení přes recepční pole gangliových buněk. Skládání recepčních polí. Hvězdicové a jednoduché buňky IV. korové vrstvy primární zrakové oblasti. Jednoduchá buňka „měří“ sklon svého kontrastního pruhu Jednoduchá buňka „měří“ pozici a sklon svého kontrastního pruhu Komplexní buňka „měří“ sklon kontrastního pruhu bez ohledu na pozici na sítnici. Komplexní orientačně selektivní buňky primární kůry tvoří „klávesnici“ podobnou tonotopické. Komplexní orientačně selektivní buňky primární zrakové kůry makaka. Selektivní adaptace a orientačně selektivní buňky. Selektivní adaptace: cesta do lidského mozku Vysvětlení: 20° buňky jsou po 1 min adaptovány, unaveny a přestávají přispívat do vjemu vertikál. Ve výsledku se vertikální linie kácí. Selektivní adaptace a kontrastně selektivní buňky Po adaptaci na Konkrétní „frekvenci“, je právě tato utlumena Sekundární kůra, hyperkomplexní buňky „Grandmother’s cells“ Na tvář selektivní buňky „Skládání“ tváří z jednodušších rysů. • Iluze osvětlení – světelná stálost Hnědá čokoláda za jasného dne odráží méně světla než papír za šera, ale stejně ji vnímáme jako tmavou. Automatické předpoklady našeho vnímání Barevné vidění Posunutá spektrální citlivost = jiný pohled. Neznamená nutně barevné vidění Barevné vidění: Další kvalita zraku Jeden receptor barvu nerozezná, je potřeba nejméně dva druhy barevně selektivních fotoreceptorů Trichromatické teorie, Young-Helmhotz Oponentní kódování, Hering Trichromatické skládání Barevná oponence Neexistuje červenozelená nebo modrožlutá Simultnánní barevný kontrast Negative afterimages Selektivní adaptace a barevně selektivní buňky http://www.sinauer.com/wolfe /chap5/afterimagesF.htm • Barevná stálost: barvy předmětů osvětlené různými zdroji světla jsou stálé VnVníímmáánníí pohybupohybu Jak je pohyb důležitý - http://www.sinauer.com/wolfe/chap7/mottypesF.htm Zdánlivé pohyby Specialista na směr Detektor smDetektor směěruru pohybupohybu Detektor rychlostiDetektor rychlosti • http://www.sinauer.c om/wolfe/chap7/mot detectorF.htm Členění primární zrakové kůry – barevné sloupce (blobs) KDE? CO? Členění sekundární zrakové kůry Členění sekundární zrakové kůry Pohyby očí – sakkadické pohyby VnVníímmáánníí prostoruprostoru • Binokulární neurony – fůze obrazů • Sloupečky retinální disparace Další metody konstrukce prostoru. Jsou stejně malí, ale nevypadají… Interpretace vidInterpretace viděěnnééhoho rozeznrozeznáávváánníí objektobjektůů Seskupování Podle kontrastních linií Seskupování Podle kontrastních Linií Hledání hran, kontur Orientace v prostoru nesmí být zásadní pro intepretaci Zkušenost – rozeznáme tvar i z různých úhlů Iluze 1 Iluze 2 Iluze 3 Zdánlivý pohyb Analýza biologického pohybu Jak je pohyb důležitý Únava analyzátoru pohybu PsychofyziologiePsychofyziologie • Poznávací procesy – Asociační korové oblasti • Parasensorické • Prefrontální • Paralimbická ParasensorickParasensorickéé • Unimodální – sekundární korové oblasti jednotlivých smyslů. Léze vedou k agnosiím. – Zrakové: • Pro kresby • Prosopagnosie – pro tváře • Pro pohyb • Pro hloubku prostoru ParasensorickParasensorickéé • Unimodální – sekundární korové oblasti jednotlivých smyslů. Léze vedou k agnosiím. – Sluchové: • Čistá slovní hluchota, ale mluvení, čtení, psaní ano • Pro neverbální zvuky ParasensorickParasensorickéé • Unimodální – sekundární korové oblasti jednotlivých smyslů. Léze vedou k agnosiím. – Somatosensorické: • Astereognosie – neschopnost poznat hmatem ParasensorickParasensorickéé • Polymodální – Hemineglect syndrom: ignorace vizuálních, somatosensorických, sluchových podnětů z jedné poloviny těla Schopnost pravé hemisféry sdělovat a vnímat emocionální komponentu řeči. Aprosodie- neschopnost: motorická, sensorická. • deaf abstract thinking - téma Polarizované světlo – mám nové články!!