ISSN:
1432-1106
Keywords:
Retina
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Receptive fields
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Sensitivity
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Threshold
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Diameter Excentricity
;
Visual field
;
Invariances
;
Cat
Source:
Springer Online Journal Archives 1860-2000
Topics:
Medicine
Description / Table of Contents:
Zusammenfassung Die Erregungsschwellen von insgesamt 225 Ganglienzellen der Katzenretina wurden unter verschiedenen experimentellen Bedingungen gemessen und über das Erregbarkeitsintegral — einen linearen Summationsansatz — berechnet. Empfindlichkeit, Größe und retinale Lage wurden korrelliert und die theoretisch geforderten Invarianzen experimentell kontrolliert. 1. Der Radius eines bestimmten receptiven Feldes, definiert durch den Abstand, bei dem die Empfindlichkeit auf den e-ten Teil ihres Mittelpunktswertes abgesunken ist, ist gegen Änderungen von Reizparametern invariant. Die Leuchtdichte der Reize wurde von 0–103 asb, die des Hintergrundes von 5 · 10−5–5 asb variiert. Die runden Reizflächen hatten Durchmesser zwischen 10 und 130 Bogenminuten. Die Felder wurden direkt durch Mappen mit kleinen Reizen und indirekt aus Flächen-Schwellen-Kurven als gleichgroß bestimmt. Dies bedeutet, daß die Empfindlichkeitsverteilung eine unveränderliche Eigenschaft der Ganglienzelle ist. 2. Die Mittelpunktsempfindlichkeit eines receptiven Feldes vermindert sich mit dem Quadrat des Feldradius entsprechend E ∼ 1/R2. Kleine Felder haben ein empfindlicheres Zentrum als große Felder. 3. Die Schwellenerregung S0 einer Ganglienzelle — d.i. die Gesamterregung, die das Neuron aus seinem receptiven Feld erhalten muß, um die Schwelle zu erreichen — ist im Mittel für alle Ganglienzellen der Katzenretina gleich groß. 4. Der Feldradius R wächst etwa linear mit dem Winkel der retinalen Exzentrizität. Entsprechend vermindert sich die Empfindlichkeit im peripheren Gesichtsfeld umgekehrt proportional zum Quadrat des Gesichtswinkels. Aus den Ergebnissen 1–4 fassen wir zusammen: Die Konstante S0 genügt allein zu einer vollständigen quantitativen Beschreibung der Schwellenverhältnisse in der Katzenretina. Die Kenntnis einer einzigen Feldeigenschaft (Mittelpunktsschwelle oder Feldradius oder Gesichtsfeldlage) gestattet die vollständige Berechnung der anderen und der Schwellen in diesem receptiven Feld. Damit besitzen wir eine wesentliche Voraussetzung zur quantitativen Erfassung des retinalen Eingangs zu höheren Zentren des visuellen Systems. Damit wird am Beispiel der Retina gezeigt, daß Invarianten in Reiz-Reaktionsbeziehungen einzelner Neurone des sensorischen Nervensystems zu einer geschlossenen quantitativen Beschreibung von Zellpopulationen und damit zum Verständnis der funktioneilen Bedeutung dieser Zellen beitragen können. Wir danken Frl. G. Tietz für die Assistenz bei der Präparation der Tiere und Herrn Ing. H. Kapp für viele technische Hilfen. Die Arbeit wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft, vom Sonderforschungsbereich „Hirnforschung und Sinnesphysiologie” (SFB 70) und der Stiftung Volkswagenwerk unterstützt.
Notes:
Summary 1. Sensitivity, size and position of receptive fields were correlated in a population of 171 on- and off-center units of the cat. Corresponding calculations and experiments were performed on a total of 225 cells to establish empirical bases for theoretical invariances. 2. The diameter R of a certain receptive field is defined by the isosensitive line of the sensitivity 1/e of the central point. R is invariant with respect to changes of different stimulus parameters, i.e. the sensitivity distribution is a constant property of the ganglion cells receptive field. 3. The luminance of the stimulus ranged from 0 to 103 asb; the diameter of the circular stimulus area varied between 10–130 min of arc. Background luminances extended from 5 · 10−5 to 5 asb. 4. The sensitivity of the central area of receptive fields decreases with the field's diameter according to the formula 1/A · Is = const./R2. I.e.: small fields are more sensitive than large fields. 5. On the average the threshold excitation S0 (the excitability integral at threshold) is the same for all ganglion cells. That is, at threshold the integral of luminance and sensitivity must exceed the constant value S0. 6. The field diameter R increases linearly with the angular distance from the center of the visual field. 7. The constant S0 is sufficient for a complete quantitative description of threshold in the cat's retina; i.e. knowledge of one property of the field (threshold of central area, diameter or position) allows the complete calculation of the others and consequently of thresholds within the whole receptive field. An essential basis for quantitative determination of the retinal input to the higher centers of the visual system is thereby obtained.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1007/BF00233968
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