Klinische neuropsychologie
Hoofdstuk 6
Visuele waarneming

Inleiding

Waarneming begint met het omzetten van prikkels via zintuigen. Prikkels bestaan uit fysische energie die door receptoren wordt omgezet in fysiologische activiteit. Vanuit receptoren wordt de fysiologische activiteit via verschillende stromen geprojecteerd naar gebieden in de hersenen die zich bezighouden met de meest elementaire verwerking van zintuigelijke informatie. Die gebieden zijn unimodaal, ze houden zich bezig met de verwerking van één specifiek soort sensorische informatie.

Vanuit de primaire sensorische gebieden wordt de informatie doorgestuurd naar en verwerkt door de secundaire sensorische cortex. Deze houdt zich bezig met complexere verwerking van informatie. Hieruit wordt de sensorische informatie doorgestuurd naar de tertiaire gebieden, waar een koppeling met informatie van andere zintuigen plaatsvindt. Omdat hier meerdere sensorische modaliteiten samenkomen zijn dit multimodale gebieden.

Fysiologische basis van objectwaarneming

Van het oog naar de hersenen

Ons zicht begint met het opvangen van lichtinformatie door de retina van de ogen. Hier vindt de eerste functionele scheiding plaats van verschillende typen visuele informatie.
Twee typen lichtgevoelige cellen in de retina zijn: 1) Kegeltjes, belangrijk voor kleurwaarneming en hebben relatief veel licht nodig. Drie typen kegeltjes zijn korte golflengten (blauw), middellange golflengten (groen) en lange golflengten (rood). 2) Staafjes zijn evoeliger voor licht en ongevoelig voor kleurinformatie.

Het signaal van de kegeltjes en staafjes wordt doorgegeven aan ganglioncellen. Typen ganglioncellen zijn: 1) Magnocellulaire (M) cellen, met een groot receptief veld. Zij geven vooral informatie over beweging. 2) Parvocellulaire (P) cellen hebben een klein receptief veld met hoge spatiele resolutie. Geven vooral informatie over kleur

De informatie vanuit de twee typen ganglioncellen blijven in aparte stromen doorlopen naar de cortex.

De axonen van de ganglioncellen vormen samen de optische zenuw (nervus opticus). Deze vervoerd de visuele informatie via het optisch chiasma naar het cerebellum. In het optisch chiasma kruisen de zenuwbanen, waardoor informatie vanuit het linkerdeel van de retina van de beide ogen in de linker hemisfeer terechtkomt en informatie uit het rechterdeel van de retina in de rechterhemisfeer. Zodoende ontvangt de rechterhemisfeer alleen visuele informatie uit de linkerhelft van het zicht, en de linkerhemisfeer alleen visuele informatie uit de rechterhelft.

De optische zenuw projecteert naar de nucleus geniculatus lateralis (NGL) van de thalamus. Hier wordt de informatie uit het mafnocellulaire en parvocellulaire systeem in verschillende lagen verwerkt.

Na verwerking in de NGL wordt de visuele informatie via de optische radiatie geprojecteerd naar de primaire visuele cortex (striate cortex of V1).

Visuele cortex: de wat- en waar-routes

De visuele informatiestroom wordt sequentieel verwerkt. Dit bottom-up proces begint met de basale input die de NGL vanuit de retina ontvangt en doorstuurt naar de primaire visuele cortex. In iedere stap van de corticale verwerking vindt een meer gespecialiseerde bewerking van de informatie plaats.

De functionele scheiding tussen typen visuele informatie die in de retina plaatsvond wordt in de cortex voortgezet in twee systemen. 1) Een occipito-temporale wat-route (ventraal), de wat-route krijgt input vanuit het parvocellulaire systeem van de NGL. Deze is betrokken bij de verwerking van vorm, kleur, en textuur. De route loopt vanuit V1, en V2 via V4 naar specifieke gebieden in de cortex temporalis inferior (IT), de gyrus angularis en structuren als de hippocampus en amygdala. 2) Een occipito-pariëtale waar-route (dorsaal). Deze krijgt input van het magnocellulaire systeem van de NGL en is betrokken bij visuospatiële verwerking, de lokalisatie van objecten in de ruimte en de aansturing van visueel gestuurde bewegingen naar deze objecten. Loopt vanuit V1 en V2 via V3 naar V5. Vanuit V5 wordt de informatie geprojecteerd naar de gebieden in de parietale cortex en de bovenste helft van de temporale cortex.

Visuele cortex: specialisatie in basale visuele kenmerken

Er zijn afgebakende gebieden in de visuele cortex die gespecialiseerd zijn in een bepaald type informatieverwerking. V3 is voor perceptie van vorm. V4 is voor kleurperceptie. V5 of MT is voor de verwerking van beweging.

De wat- en waar-routes zijn niet volledig onafhankelijk. Beide zijn betrokken bij de verwerking van lagere orde visuele informatie.

Er zijn verschillende gebieden betrokken bij de verwerking van verschillende typen visuele informatie.

Een functioneel model voor visuele waarneming

Om objecten te herkennen moet het tweedimensionale retinale beeld worden omgezet naar een driedimensionale interne visuele representatie, die wordt gekoppeld aan semantische kennis.

Er zijn een aantal opeenvolgende verwerkingsstadia. 1) Postsensorische analylse of primaire schets. Basale visuele informatie wordt gegroepeerd op basis van overeenkomsten in contrast, kleur, textuur, vorm, oriëntatie en bewegingsrichting. Randen van objecten kunnen worden onderscheiden van achtergrond. Hier wordt ook gebruikgemaakt van kennis over hoe objecten er inde buitenwereld uit kunnen zien. Visuele representaties zijn ‘viewer-centered’, ze zijn afhankelijk van het gezichtspunt van waaruit het object wordt waargenomen. 2) Perceptuele categorisatie. De perspectiefafhankelijke representaties worden omgezet naar perspectiefonafhankelijke representaties. Dit zijn driedimensionale beschrijvingen van de structuur of volume van objecten, die classificatie mogelijk maken. 3) Het percept (de interne representatie) wordt gekoppeld aan semantische kennis.

Drie stadia van Marr zijn: 1) De primaire schets. 2) De 2,5D-schets. Er wordt een beschrijving gemaakt van de oppervlakte van een object en de oriëntatie die het heeft ten opzichte van onszelf. Hierdoor kunnen we met objecten interacteren. 3) De 3D-representatie

Stoornissen in de visuele waarneming

Visuele problemen die optreden na een beschadiging van de cortex kunnen worden in gedeeld in 1) Visueel-velddefecten. 2) Lagere orde visuele stoornissen, ook wel elementaire visuele stoornissen of stoornissen in de primaire verwerking, Anopsie. Dit zijn stoornissen die optreden op een niveau voorafgaand aan de figuur-achtergronddiscriminatie 2) Hogere orde visuele stoornissen. Cognitieve visuele stoornissen ten gevolge van beschadigingen in gebieden buiten de primaire visuele cortex Een visuele agnosie kan niet worden toegeschreven aan verlaagde gezichtsscherpte, hemianopsie, lagere-orde stoornissen in de visuele waarneming of aan geheugenproblemen. Agnosieën zijn er in twee klassen: Apperceptieve agnosieën (het percept zelf komt niet goed tot stand) en Associatieve agnosieën (het percept zelf komt wel tot stand, maar het associëren met de opgeslagen kennis over het object faalt).

Veel stoornissen kunnen begrepen worden uit de wat- en waar-route.

Visueel-velddefecten en lagere orde visuele stoornissen

Visueel-velddefecten

Beschadigingen aan de nervus opticus hebben een visusstoornis voor één oog tot gevolg.

Een beschadiging aan het visuele systeem voorbij het optisch chiasma leidt tot homonieme gezichtsvelduitval, waarbij het gezichtsveld van beide ogen aangedaan is.

Homonieme gezichtsvelduitval is de meest voorkomende visuele stoornis na cerebraal letsel, en ontstaat door een beschadiging van de NGL, een beschadiging in de optische radiatie, of van de primaire visuele cortex. Een beschadiging in de linkerhersenhelft heeft blindheid voor het rechterdeel van het visuele veld van beide ogen tot gevolg.

De omvang van het gezichtsvelddefecct is deels afhankelijk van de locatie en de omvang van de beschadiging in de hersenen. Hemianopsie is wanneer er sprake is van een gezichtsvelduitval voor de helft van het gezichtsveld (hemi= helft, an = niet, opsie = zien). Kwadrantanopsie is wanner er blindheid is voor een bepaald kwart of kwadrant van het gezcihtsveld. Scotoom is bij blindheid voor slechts een klein deel van het visuele halfveld.

Bij gezichtsvelduitval wordt er onderscheid gemaakt tussen uitval met of zonder maculasparing. De macula is het meest centrale deel van het visuele veld.

Overige visuele stoornissen

Blindsight

Blindsight is als patiënten met gezichtsvelduival ten gevolge van schade aan de primaire visuele cortex geen bewuste visuele ervaring hebben in het blinde deel van het visuele veld, maar wel een meer rudimentair niveau van de van de visuele verwerking nog intact is.

Subcorticale hersengebieden die betrokken zijn bij de visuele verwerking sturen die informatie alsnog door naar hogere orde visuele gebieden.

Visuele hallucinaties en illusies

Soms kunnen visuele illusies of hallucinaties ontstaan als positief symptoom door een probleem in het visuele systeem. Visuele illusies is als dit vervormingen betreft. Als er geen stimulus in de buitenwereld is die aanleiding geeft tot de waarneming, wordt er gesproken van een hallucinatie.

Het syndroom van Charles Bonnet (CBS) kan voorkomen bij mensen met perifere visuele problemen ten gevolge van een oculaire aandoening. De oorzaak is meestal een gestoorde toevoer van (visuele) informatie naar de visuele cortex, waardoor deafferentiatieverschijnselen optreden die vergelijkbaar zijn met fantoompijn. De visuele cortex gaat een eigen leven leiden waardoor de patiënt dingen ziet die er niet zijn. Over het algemeen zijn de beelden niet bedreigend, en vaak hebben de patiënten door dat de beelden niet echt zijn.

Bij patiënten die ten gevolge van bilaterale infarcten van de primaire visuele gebieden corticaal blind zijn geworden kan iets vergelijkbaars optreden. Sommige patiënten hebben zelf niet door dat ze blind zijn. En ze confabuleren een volledige en bijzonder gedetailleerde visuele wereld om zich heen.

Bij de ziekte van Parkinson komen hallucinaties bij dertig tot vijftig procent van de patiënten voor in de latere stadie van de ziekte. Het betreft doorgaans complexe visuele beelden van mensen, dieren of objecten die enkele seconden tot minuten duren.. Dit kan komen door een ontregeling van het dopaminerge systeem als gevolg van medicatie, maar kan ook komen door lagere visuele stoornissen (zoals verminderde contrastgevoeligheid en kleurwaarneming). Het kan zijn dat patiënten minder goed in staat zijn ambigue visuele informatie door bottom-up processen op te lossen, en sterker geleidt worden door top-down processen.

Veel CVA-patiënten met een beschadiging aan de visuele cortex hebben in de periode kort na de leasie last van palinopsie. Zij zien beelden die ze kort tevoren hebben gezien opnieuw. Dit komt vooral voor in combinatie met gezichtsvelduitval. De beelden manifesteren zich in het gestoorde deel van het gezichtsveld. Het is meestal van voorbijgaande aard.