Photorezeptoren

Photorezeptoren sind spezialisierte Sinneszellen der Retina, die Licht in elektrische Signale umwandeln und damit die erste Stufe der visuellen Wahrnehmung bilden. In den meisten Wirbeltieren und beim Menschen gibt es zwei Haupttypen: Stäbchen und Zapfen.

Stäbchen besitzen eine hohe Lichtempfindlichkeit und ermöglichen das Sehen bei sehr schwachem Licht (skotopische Vision), liefern jedoch keine Farbinformationen und weisen eine geringe räumliche Auflösung auf. Zapfen sind weniger lichtempfindlich, ermöglichen jedoch Farbwahrnehmung und eine höhere Auflösung bei hellem Licht (photopische Vision). In der Retina sind Zapfen vor allem in der Fovea centralis konzentriert, Stäbchen überwiegend im peripheren Retina-Bereich.

Die Funktion beruht auf Photopigmenten in den äußeren Segmenten der Zellen. Durch Licht verändert sich das Photopigment (Opsin bindet Retinal) von 11-cis- zu all-trans-Retinal, was eine Signalkaskade aktiviert: Transducin stimuliert Phosphodiesterase, der cGMP-Spiegel sinkt, cGMP-abhängige Na+/Ca2+-Kanäle schließen und die Zelle hyperpolarisiert. In der Hyperpolarisation sinkt die Glutamatfreisetzung an die Bipolarzellen, was die nachfolgenden Neuronen beeinflusst.

Zusätzlich zu Stäbchen und Zapfen gibt es intrinsisch lichtempfindliche Ganglienzellen (ipRGCs) mit Melanopsin, die Lichtreize unabhängig von der Bildgebung an zentrale Hirnstrukturen übertragen und beispielsweise Pupillenreflexe sowie circadiane Rhythmen beeinflussen.

Störungen der Photorezeptoren, wie Retinitis pigmentosa oder altersbedingte Makuladegeneration, können zu erheblichem Sehverlust führen.