De basis van visuele informatie is het licht dat gereflecteerd wordt vanuit objecten. Deze signalen gaan het oog binnen en worden omgedraaid (op de kop gezet) en vallen dan op de achterkant van het oog. Deze plek wordt de retina genoemd, en bevat receptoren die gevoelig zijn voor licht. Er zijn ongeveer 260 miljoen fotoreceptoren op de retina. Deze fotoreceptoren bevatten fotopigmenten die uit elkaar vallen wanneer er licht op valt. Hierdoor ontstaat een elektrisch geladen stroom, en kan signaaloverdracht tussen neuronen plaatsvinden. In het midden van de retina zit de fovea, op deze plek vallen de signalen die uit het midden van je gezichtsveld komen. Op de fovea bevinden zich heel veel fotoreceptoren, waardoor het midden van je gezichtsveld ook de plaats is waar je de meeste details kunt zien.

Er zijn twee typen fotoreceptoren, staafjes en kegeltjes:

1. Staafjes zijn sensitief voor kleine stimulatie en worden dus actief wanneer er weinig licht is. Deze receptoren worden dan ook vooral ‘s nachts gebruikt.
2. Kegeltjes zijn gevoelig voor sterke stimulatie, en dus vooral actief tijdens de dag. Dit komt doordat kegeltjes fotopigmenten hebben die heel snel opnieuw kunnen worden aangemaakt. Hierdoor herstellen ze snel van het licht, en kunnen ze weer opnieuw beginnen met vervallen. Kegeltjes zijn daarnaast ook essentieel voor het zien van kleuren.

Achter de fotoreceptoren liggen ganglion cellen, die ervoor zorgen dat signalen geprojecteerd worden naar de hersenen. We onderscheiden twee verschillende typen Ganglion cellen:

–        Magno-ganglion cellen, dit zijn grote cellen, met grote receptieve velden

–        Parvo-Ganglion cellen, dit zijn kleine cellen

Alle cellen uit het visuele systeem hebben een receptief veld. Dit is een begrip wat voor sommige mensen moeilijk te begrijpen is, omdat het geen onderdeel is van de cel. We beschrijven het receptieve veld van een cel als de plek in de visuele ruimte waar licht moet zijn om een bepaalde cel actief te maken. Je kunt dat ook op een andere manier voorstellen, als een plek op de retina. Dan is het receptieve veld het deel van de retina waar licht op moet vallen om de cel verderop in de hersenen te activeren.

De axonen van ganglion cellen zenden signalen naar de hersenen. Deze axonen komen langs drie structuren voordat ze de hersenen bereiken en synapsen kunnen vormen.

1. Optic Nerves – een bundel axonen die het oog verlaat, en door holtes in de schedel de hersenen binnengaat. Een laesie in een optic nerve zorgt voor blindheid aan 1 oog.
2. Optic Chiasme – de optic nerves van beide ogen komen hier samen, waarna partial decussation plaatsvind. Decussation is het kruisen van een bundel vezels van de ene kant van de hersenen naar de andere kant. In het optisch chiasme gebeurt dit slechts gedeeltelijk, omdat de helft van de vezels aan dezelfde kant blijft, en de andere helft oversteekt. Alle axonen die signalen bevatten uit het linker visuele veld, gaan naar de rechterhersenhelft, en andersom.
3. Optic Tracts – de axonen uit de verschillende optic nerves vormen aan beide kanten van de hersenen een optic tract. Een laesie hier zorgt voor blindheid van het totale linker of rechter deel van het visuele veld.

Meer dan 90% van de neuronen vanuit de optic nerves projecteren naar de LGN in de thalamus. De andere 10% neuronen gaat naar plekken die bijvoorbeeld verantwoordelijk zijn voor visuele aandacht (dit zijn de superior colliculus en de pulvinar nucleus). Vanuit de LGN gaat een bundel van axonen naar de primaire visuele cortex (V1).

Van beneden naar boven telt de LGN zes verschillende lagen, waarbij de onderste laag wordt aangeduid met het nummer 1. De verschillende lagen krijgen input van verschillende soorten cellen uit het oog, maar ook van de verschillende ogen.

De rechter LGN verwerkt informatie uit het linker visuele veld. De axonen uit het ipsilaterale oog (dezelfde kant, in dit geval rechts) projecteren naar lagen 2, 3 en 5. De axonen uit het contralaterale oog (andere kant, in dit geval links) projecteren naar de lagen 1, 4 en 6. De onderste twee lagen van de LGN worden ook wel magnocellulaire LGN layers genoemd, omdat hier groter neuronen te vinden zijn. Deze neuronen krijgen bovendien input van de M-ganglion cellen uit het oog. De lagen 3 t/m 6 krijgen input van de P-ganglion cellen en heten de parvocellulaire LGN layers. Tussen de grote zes lagen ligt een klein aantal neuronen. Deze neuronen vormen de konio-cellulaire layers, en krijgen input van niet-P-niet-M-cellen uit het oog.

De verschillende soorten cellen in de LGN zijn ook betrokken bij verschillende aspecten van zien. Zo zijn de verbindingen vanuit de magnocellulaire lagen van de LGN belangrijk voor het detecteren van bewegingen in het visuele veld. De parvocellulaire lagen zijn juist essentieel voor het zien en herkennen van vormen. Ook de koniocellulaire lagen hebben hun eigen functie, en wel het detecteren van kleuren.

Zoals hierboven vermeld projecteren de neuronen vanuit de LGN voornamelijk naar de primaire visuele cortex. Er zijn echter ook een heleboel gebieden buiten V1 die betrokken zijn bij verwerking van visuele stimuli. Deze gebieden samen heten de extrastriate cortex. Er zijn twee paden waarlangs de visuele informatie verder verwerkt kan worden na V1:

Dorsale pad

Dit pad is belangrijk voor de analyse van bewegingen en de controle over uitvoerende acties. Dit pad begint met de magnocellulaire lagen van de LGN, en gaan vanaf hier naar V1, V2, V3 en V5

Ventrale pad

Dit pad is belangrijk voor het herkennen van objecten en krijgt de meeste input uit parvocellulaire en koniocellulaire lagen van de LGN. Vanuit hier gaan de signalen naar V1, V2, V3 en V4.

Auteur: Myrthe Princen