Sensoren en Stimuli in Zintuigen

Receptoren en Stimulus

• Een receptor is een speciale cel die een stimulus kan detecteren.
• Het receptoroppervlak is het deel van het oppervlak waarvan een sensorische eenheid kan worden gestimuleerd.
• Voorbeeld: deel van de retina in het visueel systeem, deel van de huid waarop druk wordt uitgeoefend.

Innervatiedichtheid

• De innervatiedichtheid is het aantal sensorische eenheden per oppervlakte-eenheid van het receptoroppervlak.
• Hoge innervatiedichtheid leidt tot een hogere spatiale resolutie van het systeem.
• Voorbeeld: de fovea in de retina heeft een hoge resolutie, terwijl de rand van het oog (perifeer) een lagere resolutie heeft.

Stimulus

• Een stimulus is een speciale energieverdeling die beperkt is in ruimte en tijd.

Codering van Stimulus

Modaliteit

• Modaliteit wordt gecodeerd door soort receptor.
• Receptoren hebben verschillende gevoeligheid voor verschillende soorten energie.
• Voorbeeld: fotoreceptoren in het oog zijn gevoelig voor licht, terwijl mechanoreceptoren in het oog worden geactiveerd door druk.

Locatie

• Locatie: waar receptoren worden geactiveerd (receptief veld).
• Neuronen met een groot of klein receptief veld hebben een verschillende resolutie.

Psychofysica

• Psychofysica bestudeert de relatie tussen een stimulus en de sensorische gewaarwording.
• De wet van Weber: het juist waarneembare verschil tussen twee stimuli neemt toe met de grootte van de stimulus (∆S/S = k).
• Voorbeeld: het verschil tussen 1kg en 2kg is makkelijk te detecteren, maar het verschil tussen 20kg en 21kg is moeilijker.

Visueel Systeem

Het Oog

• Licht is elektromagnetische straling die zichtbaar is met het oog.
• Anatomie van het oog: pupil, iris, sclera, fovea, cornea, conjunctiva, uitwendige oogspieren, n.opticus.

Fotopigmenten

• Rhodopsine is het fotopigment in staafjes.
• Iodopsine is het fotopigment in kegeltjes.
• Kegeltjes hebben verschillende golflengtegevoeligheid.

Amplitiatie

• Elk geactiveerd rhodopsine kan 105 cGMP-moleculen hydrolyseren.

Kleur Detectie

• X-as: golflengte
• Y-as: respons van fotoreceptor
• Er zijn verschillende kegeltjes met verschillende golflengtegevoeligheid.

Deficits in Kleurperceptie

• Kleuranomalieën: andere kleurperceptie
• Kleurenblindheid: verlies van fotopigment
• Afwezigheid van kleurperceptie: monochromatisme

Donker- en Lichtadaptatie

• Productie van cGMP lichtjes geinhibeerd door instroom van Ca2+ en Na+
• Fotoreceptoren kunnen belichting signaleren over 3 grootte orden: scotopisch, mesopisch en fotopisch zicht.

Parallelle Verwerking

• Visuele informatie wordt parallel verwerkt.
• Voordeel: info over elk deel kan snel worden verwerkt.

Het Centraal Visueel Systeem

• De visuele projecties en het corpus geniculatum laterale.
• Visueel veld: totaal veld, linker- en rechter hemiveld, binoculair visueel veld, monoculaire zones.
• Homologe punten: dezelfde punten in de twee ogen.
• Chiasma opticum en n.opticus.

Elektrofysiologie van de hersenen

• Magneto-encephalografie (MEG) meet de activiteit van piramidale neuronen in sulci met een hogere spatiale resolutie dan EEG en goede temporele resolutie.
• Micro-elektrode registraties (MER) zijn invasieve rechtstreekse metingen van neuronale activiteit met micro-elektroden in hersenparenchym.

Functionele beeldvorming (PET en fMRI)

• Functionele magnetic resonance imaging (fMRI) meet de bloedtoevoer in de hersenen tijdens bepaalde taken en kan overzichten van activiteit van de gehele hersenen bieden.
• Positronemissietomografie (PET) meet de regionale bloedtoevoer na injectie van radioactieve merkstoffen en heeft een lage spatiale resolutie.

Transcraniële magnetische stimulatie (TMS) en transcraniële directe stroomstimulatie (tDCS)

• Transcraniële magnetische stimulatie (TMS) is een niet-invasieve methode die een goede temporele resolutie biedt, maar geen fijne spatiale resolutie.

Frequentie van actiepotentialen en adaptatie

• Lineaire relatie tussen stimulusintensiteit en frequentie van actiepotentialen.
• Snel en traag adapterende receptoren reageren op verschillende manieren op stimulusintensiteit en -duur.

Gemeenschappelijke elementen van sensoriële systemen

• Multipele representaties of kaarten in de cortex bieden een gefundeerde voorstelling van het receptoroppervlak.
• Parallellisme in de verwerking van sensoriële informatie.
• Seriële schakelingen van kernen in de cortex.

Visuele informatieverwerking

• Visuele graad is de hoek waaronder licht invalt van een object en is een maatstaf voor de scherpte of helderheid van het zicht.
• Microscopische anatomie van de retina: fotoreceptoren en bipolaire cellen vuren geen actiepotentialen af, maar reageren op veranderingen van lichtintensiteit door membraanpotentiaalveranderingen.
• Ganglioncellen vuren actiepotentialen af en sturen informatie naar de hersenen.

Adaptatie en concurrentie

• Lichtadaptatie: in volledige lichtadaptatie is er fotopisch zicht en spelen calcium-gerelateerde mechanismen een belangrijke rol.
• Lokale adaptatie: nabeelden worden veroorzaakt door fotoreceptoren die op die plaats heel actief geweest zijn.

Bipolaire cellen

• Receptieve velden van bipolaire cellen bepalen de mate waarin de cel kan worden beïnvloed door stimulus.