Farbwahrnehmung

Zapfen

Auf Ebene der Sinneszellen können nur mit den Zapfen Farben wahrgenommen werden; die Stäbchen unterscheiden ausschließlich zwischen hell und dunkel. Ursache für die Fähigkeit der Farbwahrnehmung der Zapfen sind ihre unterschiedlichen Opsine (Teil des Sehfarbstoffs Rhodopsin): Es gibt drei Zapfenarten, die jeweils einen Opsintypen enthalten. Die unterschiedlichen Opsine unterscheiden sich in ihren Absorptionsspektren bezüglich der Wellenlänge des Lichtes. Ihre Absorptionsmaxima liegen bei rot, grün oder blau. Das heißt, es gibt einen Zapfentypen für rot, einen für grün und einen für blau. Durch einen Gegenstand werden die einzelnen Zapfenarten abhängig von der Farbe des Gegenstandes (bzw. der Wellenlänge des Lichts) unterschiedlich stark erregt, sodass aus der Summe der Erregungen ein Farbeindruck ermittelt werden kann.

Neuronale Verarbeitung

Diese findet schon in der Retina, besonders aber im visuellen Cortex statt.

Die rezeptiven Feldern der Neurone sind hierfür farbantagonistisch organisiert: Gegenfarbenneurone reagieren genau entgegengesetzt, je nachdem ob das Zentrum oder die Peripherie des Feldes gereizt wird. So werden sie zum Beispiel durch eine Stimulation durch rot im Zentrum des Feldes stimuliert, durch eine Stimulation der Peripherie des Feldes jedoch gehemmt.

Dies ist besonders für die Verstärkung von Farbkontrasten an Grenzflächen wichtig: Werden alle Zellen des gesamten rezeptiven Feld durch eine Farbe erregt, so wird das Gegenfarbenneuron teilweise erregt (zum Beispiel aus dem Zentrum), teilweise gehemmt (zum Beispiel aus der Peripherie). An den Stellen jedoch, wo zwei unterschiedliche Farben aufeinandertreffen, werden zum Beispiel nur die Zentren und ein Teil der Peripherie von der einen Farbe erregt (der Rest des rezeptiven Feldes entfällt auf die andere Farbe). An diesen Farbgrenzflächen werden die Gegenfarbneurone somit stärker erregt, weil durch die nur partielle Erregung der Peripherie eine geringere Hemmung des Neurons auftritt.

Farbsinnstörungen

Bei Farbsinnstörungen (Dyschromatopsie) kann zwischen bestimmten Farben nicht unterschieden werden, zum Beispiel rot und grün (Rot-Grün-Blindheit oder -Schwäche). Ursache ist das Fehlen eines Zapfentyps. Bei der Rot-Grün-Blindheit gibt es nur einen Zapfentyp für rot und grün.

Farbblindheit

Bei der Farbblindheit (Achromatopsie) können Farben überhaupt nicht wahrgenommen werden.

Blaue Gegenstände werden nicht so scharf wahrgenommen wie rote oder grüne. Die Ursache hierfür liegt in der Lokalisation der verschiedenen Zapfenarten auf der Retina: Während Zapfen für rot und grün vor allem im Bereich der Fovea centralis lokalisiert sind, dem Ort des schärfsten Sehens, finden sich die Zapfen für blau eher in der Peripherie der Retina. Hier konvergieren mehr Zapfen auf eine nachgeschaltete Ganglienzelle – dadurch nimmt die Auflösung ab.