Bestimmung der spektralen Empfindlichkeit eines Bewegungsdetektors auf der Basis von Zapfenerregungen beim Menschen

Die Detektion von Bewegung stellt eine der fundamentalsten Fähigkeiten der visuellen Wahrnehmung dar. Um zu klären, ob das System zur Bewegungswahrnehmung Eingang nur durch einen Zapfentyp erhält, oder ob eine Kombination von verschiedenen Zapfentypen vorliegt, wurde eine rotierende zwei-armige archimedische Spiralscheibe verwendet (reale Bewegung), bei der sich Spirale und Hintergrund farblich unterschieden. Durch Veränderung der Intensität farbiger Leuchtstoffröhren konnte eine Beleuchtungssituation geschaffen werden, bei der die (radiale) Bewegung der Spirale nicht mehr wahrgenommen werden konnte, obwohl Spirale und Hintergrund farblich verschieden waren. Die Bestimmung der Zapfenerregungen im 3-D Rezeptorraum ließ einen Beitrag sowohl des L– als auch des M-Zapfens bei normalsichtigen Trichromaten (dominiert durch L), jedoch einen alleinigen Beitrag des M-Zapfens bei Protanopen erkennen. Die Ermittlung der spektralen Empfindlichkeit basierend auf einer Vektor Analyse im 3D-Rezeptorraum zeigte schließlich, dass dem neuronalen Bewegungsdetektor ein additiver Beitrag des L- und M-Zapfens, in Übereinstimmung mit der Hellempfindlichkeitsfunktion (Vλ), zugrunde liegt. Als Ergebnis schreiben wir die Detektion von Objektbewegung einem farbenblinden Mechanismus zu. Es ist sehr wahrscheinlich, dass der Magnozelluläre-Kanal das neuronale Substrat dieses Bewegungsdetektors repräsentiert.

The detection of motion is one of the most fundamental abilities of visual perception. To address the issue whether the detection of motion is mediated via the input of a single cone type, or due to a combination of different cone types, we used a rotating disk (real motion) with a two armed Archimedean spiral differing in colour from the background. By changing the luminance of coloured fluorescent tubes, it was possible to find an intense ratio, where the (radial) motion of the spiral could not be perceived although the spiral and the background were different in colour. The computation of the cone excitation in the 3-D receptor space indicated a contribution of both, L- and M-cones (though dominated by L) in normal trichromates but in protanopes an exclusive input of the M-cones, only. The determination of the spectral sensitivity based on a vector calculation in the receptor- space finally revealed an additive input of L- and M-cone to the neural motion detector in accordance with the luminosity function (Vλ). As a result, we attribute the detection of object motion to a mechanism that is colour-blind. The Magno-pathway is likely to represent the underlying neural substrate of this motion detector.