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Lexikon der Biologie: rezeptives Feld

rezeptives Feld [von latein. recipere = aufnehmen], Bezeichnung für die Antwortcharakteristik einzelner Neurone (Nervenzelle) des visuellen Systems und somatosensorischen Systems (Gehirn). Es umfaßt zunächst die Summe aller Rezeptoren, über welche die elektrophysiologische Aktivität eines Neurons durch adäquate Reizung beeinflußt werden kann. Außerdem müssen ganz spezifische raum-zeitliche Bedingungen der Aktivierung dieser Rezeptoren erfüllt werden, um die elektrophysiologische Aktivität des Neurons zu modulieren. Die rezeptiven Felder benachbarter Neurone überlappen sich. Je kleiner die rezeptiven Felder sind, desto höher ist die räumliche Auflösung des betreffenden Systems. – Im visuellen System wird das rezeptive Feld als derjenige Bereich von Photorezeptoren der Netzhaut definiert, von dem aus die elektrische Entladung eines sensorischen Neurons durch spezifische raum-zeitliche Veränderungen der Belichtung moduliert werden kann. Rezeptive Felder können für Neurone auf allen Ebenen des visuellen Systems von der Netzhaut bis zur primären Sehrinde (Brodmannsche Areae) und darüber hinaus bestimmt werden. Die rezeptiven Felder werden mit zunehmender Entfernung von der Netzhaut immer komplexer, wobei sie Anforderungen an die genaue Position und Geometrie visueller Formen (z.B. Orientierung von Kontrastkanten; Kontrast) sowie an die zeitliche Abfolge der Aktivierung (d.h. Bewegung von Konturen) verschiedener erregender (ON) und hemmender (OFF) Feldanteile beinhalten können, um die Entladungen eines bestimmten Neurons zu modulieren. In der primären Sehrinde werden vor allem einfache Zellen (simple cells), komplexe Zellen (complex cells) und hyperkomplexe Zellen (hypercomplex cells) unterschieden. Jenseits der primären Sehrinde treten geometrische oder zeitliche Eigenschaften visueller Reize für visuelle Neurone in den Vordergrund, während größere Variationen der Position des Reizes auf der Netzhaut toleriert werden. Die rezeptiven Felder visueller Neurone im inferotemporalen Cortex (corticales Areal auf dem Temporallappen) von Primaten können z.B. die Präsentation so komplexer Formen wie Hände oder Gesichter erfordern, um die Aktivität dieser Neurone zu beeinflussen (Großmutterzellen, Pontifikalzellen). Diese sukzessive Zunahme der Komplexität rezeptiver Felder spiegelt Schritte der Informationsverarbeitung im Gehirn wider, die durch Divergenz und Konvergenz der Projektionsbahnen und durch laterale Interaktionen (laterale Inhibition) ermöglicht werden. Wegen der optischen Abbildung im Auge können visuelle rezeptive Felder auch als spezifisch strukturierte Ausschnitte des Gesichtsfeldes beschrieben werden. – Im somatosensorischen System werden rezeptive Felder als abgrenzbare Bereiche der Hautoberfläche definiert, in denen geeignete Reize Veränderungen in der Entladung eines somatosensorischen Neurons bewirken. Auch hier gilt, daß die Anforderungen an einen effektiven Reiz komplexer werden, je weiter zentral das zu untersuchende Neuron im Gehirn liegt. Die rezeptiven Felder corticaler somatosensorischer Neurone haben ein hohes raum-zeitliches Auflösungsvermögen, so daß z.B. das Lesen von Blindenschrift möglich wird. – Die Beschreibung rezeptiver Felder macht Sinn für sensorische Systeme, bei denen die Organisation des Sinnesepithels eine räumliche Abbildung der Außenwelt erlaubt. Dies ist bei Haut und Netzhaut erfüllt, entspricht aber nicht dem Aufbau der anderen Sinnessysteme wie dem Schmecken (Geschmackssinn), Riechen (Geruchssinn), Hören (auditorisches System, Gehörsinn) oder dem Gleichgewichtssinn (Gravitationsbiologie, vestibuläres System). Beim Gehörsinn werden Informationen zur räumlichen Position eines Reizes (Gehörorgane, Richtungshören) erst durch Verrechnung binauraler Stimulation auf höheren Integrationsstufen (Colliculus superior; Colliculi) gewonnen. Zur Beschreibung der Antwortcharakteristik von Neuronen auf diesen Nebenwegen der aufsteigenden Hörbahn wird gelegentlich auch von rezeptiven Feldern gesprochen. Kontrast (Abb.), Neurobiologie (Geschichte der), On-Zentrum-Neurone, retinale Ganglienzellen, Retinotopie.

R.B.I.

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