Dunkel­adaptation

Je nach Beleuchtung nutzen Menschen daher unterschiedliche Sehzellen, nämlich Stäbchen bei schwachem Licht und Zapfen bei Tageslicht, allerdings ist es unklar, ob der menschliche Wahrnehmungsapparat dabei berücksichtigt, wie unterschiedlich sich Tageslicht und nächtliche Beleuchtung auswirken. Während die Anzahl der Zapfen zur Mitte der Netzhaut hin zunimmt, befinden sich die Stäbchen an deren Rand, wobei im Zentrum der Netzhaut, der Stelle des schärfsten Sehens, die Stäbchensehzellen ganz fehlen. Die dort konzentrierten Zapfen aber sind für schwaches Licht nicht empfindlich genug, so dass das visuelle System bei schwacher Beleuchtung keine Signale von dort erhält. Obwohl also in der Mitte des menschlichen Gesichtsfeldes ein Loch klafft, wenn es dunkel ist, verlassen sich Menschen bei Finsternis weitgehend auf die vagen Informationen über diese Lücke. So kann ein kleiner Stern am Nachthimmel verschwinden, sobald man direkt auf diesen Stern blickt, weil er auf die Sehgrube (Fovea) projiziert wird.

Die Dunkel­adaptation bezeichnet dabei die Anpassung der Sensitivität des ­Auges, wenn die Helligkeit der Umgebung abnimmt. Sie findet in zwei Phasen statt, wobei die erste durch die Zapfen bestimmt wird, die sich schneller, aber nicht so stark anpassen wie die Stäbchen. Kurz nachdem die Zapfen ihre Maximalanpassung erreicht haben, beginnt, nach dem rod-cone-break, die zweite Phase, die von den Stäbchen dominiert wird. ­Diese sind wesentlich empfindlicher und erreichen nach rund 20–30 Min. ihre maximale Anpassungs­rate. Grund für die Dunkeladaptation ist die Pigment­regeneration, also die Wiederherstellung des Sehpigments Rhodopsin aus Retinaldehyd und ­Opsin durch Enzyme aus dem Pigmentepithelium. Dieser Prozess vollzieht sich in Zapfen schneller als in Stäbchen. Rhodopsin spielt daher beim Sehen eine zentrale Rolle, ist aber auch ein Prototyp für Rezeptoren in anderen Sinnesorganen, denn es zeigt, wie Biomoleküle in Sinneszellen generell funktionieren. Ritter et al. (2019) haben Rhodopsin deshalb verwendet, da es nach Lichtanregung irreversibel zerfällt, denn schon einzelne Photonen können Rhodopsin aktivieren, und ermöglicht damit die Wahrnehmung von geringsten Lichtintensitäten. Darüber hinaus ist Rhodopsin der Prototyp einer großen Klasse von Rezeptoren, die unter anderem für Riechen, Schmecken, Druckempfinden, Hormonrezeption usw. verantwortlich sind, und die alle auf eine sehr ähnliche Art und Weise funktionieren.

Schütz & Gloriani (2019) ließen Probandinnen Muster betrachteten, die in der Mitte des Gesichtsfeldes, auf Höhe der Sehgrube anders gestaltet ist als darum herum. Es zeigte sich, dass trotz der Unterbrechung des Musters die meisten Probandinnen es als durchgehend wahrnahmen, wenn die Beleuchtung schwach war. Das bedeutet, dass die Versuchsteilnehmerinnen Informationen aus dem zentralen Blickfeld bevorzugten, obwohl diese bei schwacher Beleuchtung nicht vertrauenswürdig waren. Offenbar wird die Lücke, die Nachts in der Mitte des Gesichtsfeldes besteht, durch Informationen aus der unmittelbaren Umgebung aufgefüllt. Die übergeordneten Verarbeitungsinstanzen vertrauen dieser abgeleiteten Information mehr als wahrheitsgetreuen Informationen aus der Peripherie des Gesichtsfeldes. Offenbar ignorieren sie die nachtblinde Fehlstelle und berücksichtigen daher auch nicht, ob Informationen von Zapfen- oder Stäbchenrezeptoren stammen und ob die Informationen nur aufgefüllt sind oder nicht.

Literatur

Gloriani, Alejandro H. & Schütz, Alexander C. (2019). Humans trust central vision more than peripheral vision even in the dark, Current Biology, 29, 1–5.
Eglof Ritter, Ljiljana Puskar, So Young Kim, Jung Hee Park, Klaus Peter Hofmann, Franz Bartl, Peter Hegemann, Ulrich Schade (2019). Féry Infrared Spectrometer for Single-Shot Analysis of Protein Dynamics. Journal of Physical Chemistry Letters, doi:10.1021/acs.jpclett.9b03099.
http://www.biologische-psychologie.de/entries/841 (12-03-12)


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