Ganglienzelle der Netzhaut

Die Ganglienzellen bilden in der Netzhaut (Retina) des Auges die innere, zum Glaskörper hin gelegene Nervenzellschicht. Sie sind die letzte Stufe vor der Weiterleitung der visuellen Information über den II. Gehirnnerven (Nervus opticus) in das Gehirn.

Die Ganglienzellen erhalten ihre Information von den bipolaren Zellen, welche ihrerseits Synapsen mit den Fotorezeptoren bilden. Die Axone der Ganglienzellen bündeln sich in der distalen Retinaschicht und verlassen gemeinsam als Nervus opticus das Auge an der Stelle des blinden Flecks.

Jede Ganglienzelle verfügt über ein rezeptives Feld, also einen bestimmten Bereich auf der Retina, aus welchem sie Informationen erhält. Die rezeptiven Felder werden durch konvergierende Informationsweiterleitung ermöglicht: Viele Stäbchen und mehrere Zapfen leiten in der Regel auf eine einzige Ganglienzelle ab. Die (idealisierterweiser) runden rezeptiven Felder der Ganglienzellen überlappen sich stark und werden in zwei Arten unterteilt: On- und Off-Center-Zellen, welche vor allem bei der Kantendetektion eine wichtige Rolle spielen.

On-Center-Ganglienzellen

Das rezeptive Feld der On-Center-Ganglienzelle muss man sich wie folgt vorstellen:

   -------
  ----++----
 ----++++-----
----++++++-----
 ----++++-----
  ----++----
   -------

Fällt ein Lichtreiz genau auf das Zentrum der Zelle (durch + symbolisiert), dann steigt die Aktivitätsrate bzw. Feuerrate der Zelle. Fällt ein Lichtreiz genau in den peripheren Bereich (durch - symbolisiert), sinkt die Aktivität der Zelle unter die Ruheaktivitätsrate. Fällt eine Lichtkante (also der Übergang von einem dunkleren zu einem helleren Bereich) auf das rezeptive Feld, hängt das Ausmaß der Aktivitätssteigerung bzw. -reduzierung davon ab, welcher „+“-Bereich in Relation zum „-“-Bereich beleuchtet wird.

Bei Affen, deren On-Center-Zellen man durch pharmakologische Eingriffe deaktivierte, deren Off-Center-Zellen man jedoch aktiv ließ, beobachtete man, dass diese keine helleren Objekte vor dunklerem Hintergrund mehr wahrnehmen konnten. Sie konnten jedoch ohne Probleme dunklere Objekte vor hellerem Hintergrund wahrnehmen. Daher vermutet man, dass On-Center-Zellen zur Diskriminierung von helleren Gegenständen von dunklerem Kontext zuständig sind, beispielsweise beim Lesen von weißer Schrift auf schwarzem Papier.

Off-Center-Zellen

Off-Center-Ganglienzellen haben folgendes rezeptives Feld:

    +++++++
   ++++--++++
 +++++----+++++
+++++------+++++
 +++++----+++++
   ++++--++++
    +++++++

Fällt ein Lichtreiz genau auf ihr Zentrum, sinkt die Aktivität der Zelle unter das Ruheaktivitätspotential, fällt ein Lichtreiz genau auf die Peripherie, steigt ihre Aktivität. Fällt eine Lichtkante auf das rezeptive Feld, so entscheidet das Verhältnis der Beleuchtung von Zentrum/Peripherie über das Aktivitätsausmaß.

Off-Center-Zellen scheinen für die Wahrnehmung von dunkleren Objekten vor hellerem Hintergrund zuständig zu sein, beispielsweise beim Lesen von schwarzem Text auf weißem Untergrund.