fotoreceptorfunktionen

Fotorezeptoren sind spezialisierte Zellen der Netzhaut, die Licht in elektrische Signale umsetzen und so die visuelle Wahrnehmung ermöglichen. Die beiden Haupttypen sind Stäbchen und Zapfen. Sie befinden sich im äußeren Retina-Bereich und enthalten Photopigmente in ihren äußeren Segmenten.

Der Phototransduktionsprozess beginnt, wenn Licht das Photopigment aktiviert: Das 11-cis-Retinal im Photopigment wandelt sich zu all-trans-Retinal, das die Opsin-Moleküle aktiviert. Dadurch wird das G-Protein Transducin aktiviert, wiederum Phosphodiesterase (PDE) 6, wodurch der intrazelluläre cGMP-Spiegel sinkt. Der Rückfluss der cGMP-Gated-Na+-Kanäle wird gehemmt, wodurch die Photorezeptoren hyperpolarisiert und weniger Neurotransmitter (Glutamat) freisetzen. Die Veränderung der Glutamatfreisetzung wird von benachbarten Bipolar- und Ganglienzellen verarbeitet, wodurch visuelle Signale entstehen.

Stäbchen arbeiten bei sehr schwachem Licht (skotopisches Sehen) und liefern hohe Empfindlichkeit, während Zapfen bei Tageslicht aktiv sind und Farbwahrnehmung sowie feine Sehschärfe ermöglichen. In der Netzhaut sind Zapfen in der Fovea dicht vertreten (hohe Auflösungen), während Stäbchen im Randbereich überwiegen.

Photopigmente müssen regeneriert werden; der visuelle Zyklus erfolgt vor allem im retinalen Pigmentepithel und in Müller-Zellen, wobei all-trans-Retinal erneut zu 11-cis-Retinal umgebaut wird, um erneut Licht zu empfangen. Dieser Regenerationsprozess ermöglicht Anpassung an unterschiedliche Lichtverhältnisse.

Zusammen bilden Fotorezeptoren die Grundlage der visuellen Wahrnehmung, indem sie Lichtintensität, Spektralreize und Bewegungen codieren. Fehler in Funktion oder Regeneration können zu verschiedenen Netzhauterkrankungen führen.