rezeptive Felder

 

[engl. receptive fields; lat. recipere aufnehmen], [BIO, WA], der sensorische Bereich aller jener Punkte (z. B. der Retina (Auge) oder der Körperperipherie), von denen aus ein nachgeschaltetes sensorisches Neuron durch spezif. Reize beeinflusst werden kann, wird als rezeptives Feld dieses Neurons bezeichnet. Rezeptive Felder, z. B. der Retina, der Haut oder der Basilarmembran, sind dadurch charakterisiert, dass ihre Rezeptoren zumeist über Zwischenneurone alle gemeinsam auf ein ganz best. zugehöriges Neuron verschaltet sind (rezeptive Felder eines Neurons), wie dies zuerst von Kuffler im Jahre 1950 (vgl. Kuffler, 1953) beim Auge entdeckt und später von Hubel & Wiesel (1962) ausgearbeitet wurde. Hierbei zeigte sich, dass rezeptive Felder eine Unterstruktur aufweisen, die darin besteht, dass Teile dieser Felder, zumeist ringförmige Peripherie außen und zentraler Bereich innen, unterschiedliche (i. d. R. entgegengesetzte) Reaktionen am zugehörigen Neuron auslösen, d. h. erregen bzw. hemmen. Z. B. erfolgt auf eine Reizung im Zentrum eines Feldes eine gesteigerte Impulsrate (On-Antwort), die nach dem Reiz zur Ruhefrequenz zurückkehrt, dagegen erfolgt auf eine Reizung im Randfeld (Peripherie) eine Reduktion (Hemmung) der Impulsrate (Off-Antwort). Ein solches rezeptives Feld wird als An-Zentrum-Feld (On-Zentrum-Feld) bezeichnet und das zugehörige Neuron als On-Zentrum-Neuron. Ebenso häufig kommen umgekehrt organisierte Aus-Zentrum-Felder (Off-Zentrum-Felder) vor, mit einem zugehörigen Off-Zentrum-Neuron (s. Abb.).

Die Größe der rezeptiven Felder reicht von sehr kleinen rezeptiven Feldern, z. B. bei den Neuronen des visuellen Kortex (Gehirn) mit nur 0,02 mm Netzhautoberfläche, bis zu Neuronen mit sehr großen rezeptiven Feldern, etwa der Körperoberfläche eines ganzen Armes. Die Größe eines rezeptiven Feldes kann aber auch durch zentral gesteuerte Hemmungsmechanismen verkleinert werden, oder die relative Größe von Zentrum und Peripherie kann, zentral gesteuert, verschieden eingestellt werden. Z. B. werden bei der Dunkeladaptation des Auges die On-Zentren der rezeptiven Felder der Retina-Ganglienzellen relativ zur Off-Peripherie vergrößert. Die Ausbildung und Eigenschaften kortikaler rezeptiver Felder lassen sich zumindest während der frühen Entwicklung durch visuelle Erfahrung beeinflussen. Felder verschiedener nachgeschalteter Neurone überlappen sich, d. h., einzelne Rezeptorzellen (z. B. der Retina) können gleichzeitig zum jew. rezeptiven Feld versch. Neurone gehören. Funktionell lassen sich die rezeptiven Felder auch als Filter oder Detektoren beschreiben, die je nach ihrer Organisation selektiv Einzelantworten auf best. Reize ausfiltern. So gibt es in dem visuellen Kortex Neurone mit unterschiedlich gestalteten rezeptiven Feldern: längliche, balkenförmige mit jew. versch. Raumorientierung, andere, die zusätzlich nur auf Bewegung reagieren, wieder andere haben versetzte binokulare Felder, sodass sie max. bei best. Querdisparation reagieren (Tiefenwahrnehmung). Die nach dem Prinzip der lateralen Hemmung verschalteten Felder führen in ihrer Wirkung z. B. zu einer Hervorhebung der Kontrastwirkung von Grenzen zw. dunklen und hellen Feldern sowie zur Verschärfung des räumlichen Unterscheidungsvermögens oder der Erkennung räumlich ausgerichteter linearer Muster (Mustererkennung).

Rezeptive Felder der Ganglienzellen der Säugetiernetzhaut: Funktionelle Organisation

Referenzen und vertiefende Literatur

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