Augenmuskeln, ihre Bewegung, Nerven und Steuerung: Ein umfassender Überblick

Die Augenmuskeln sind essenziell für unsere Sehfähigkeit, da sie uns ermöglichen, unsere Augen zu bewegen und unsere Blicke zu steuern. Sie ermöglichen uns, die Welt um uns herum scharf und klar wahrzunehmen. Jeder Augenblick, jede Kopfdrehung wird durch die Kraft und Koordination dieser Muskeln realisiert.

Anatomie der Augenmuskeln

Die Augenmuskulatur besteht aus Muskeln, die sich am äußeren Auge und innerhalb des Augapfels befinden. Man unterscheidet zwischen der äußeren und der inneren Augenmuskulatur.

Äußere Augenmuskulatur

Die äußere Muskulatur, die für die Veränderung des Blickwinkels sorgt, besteht aus Skelettmuskulatur und kann willentlich gesteuert werden. Sie setzt sich aus vier geraden und zwei schrägen Muskeln zusammen, die aufgrund ihres Zusammenwirkens zahlreiche Drehbewegungen der Augen in alle möglichen Richtungen durchführen können. Für optimales Sehen ist es wichtig, dass die Stellung der Augen zueinander in einer stabilen Position bleibt.

• Musculus rectus superior: Er entspringt vom Anulus tendineus communis und setzt nach geradem Verlauf über die Sklera an der oberen Fläche des Augapfels an. Bei einer Kontraktion dreht sich der Augapfel nach oben.
• Musculus rectus inferior: Er entspringt ebenfalls vom Anulus tendineus communis und setzt nach geradem Verlauf über die Sklera an der unteren Fläche des Augapfels an.
• Musculus rectus lateralis: Entspringend am Anulus tendineus communis, setzt er am lateralen Augapfel an.
• Musculus rectus medialis: Er zieht vom Anulus tendineus communis entlang der nasenseitigen Orbitawand nach vorn und setzt an der medialen Fläche des Augapfels an. Seine Kontraktion führt zu einer Einwärtsdrehung (Adduktion) des Augapfels. Des Weiteren bewirkt er bei einem starken Aufwärtsblick eine leichte Hebung.
• Musculus obliquus superior: Der Ursprung dieses Muskels befindet sich am Körper des Os sphenoidale, am Periost der Orbita und an der Durascheide des Nervus opticus. Von dort aus zieht er über den Musculus rectus medialis an den Rand der Orbita, wo seine Sehne durch die bindegewebige Trochlea hindurchtritt. Er ist verantwortlich für den Zug nach außen und die Drehung nach unten innen.
• Musculus obliquus inferior: Er entspringt von der Crista lacrimalis anterior der Maxilla in der Nähe des Orbitabodens. Von dort aus macht er einen Bogen um den seitlichen Augapfel und kreuzt den Musculus rectus inferior. Die Endsehne strahlt schließlich fächerförmig aus und setzt an der hinteren, unteren und temporalen Seite des Augapfels an. Er dreht den Augapfel vor allem nach oben und hilft bei der Abduktion sowie bei der nach auswärts gerichteten Rotation der oberen Augapfelhälfte mit. Er ist verantwortlich für den Zug nach außen und die Drehung nach oben außen.
• Musculus levator palpebrae superioris: Dieser Muskel gehört im weiteren Sinne ebenfalls zu den äußeren Augenmuskeln. Er entspringt am Anulus tendineus communis und ist zu Beginn sehr schmal, wobei er im weiteren Verlauf immer breiter wird. Am Ende geht er in eine Aponeurose über, die sich in drei Lamellen aufteilt. Während die oberste Lamelle in das Septum orbitale einstrahlt und im Oberlid zwischen den Fasern der Pars palpebralis des Musculus orbicularis oculi endet, setzt die mittlere Lamelle am oberen Rand der Lidplatte des Oberlids an. Die untere Lamelle hingegen zieht zu der oberen Umschlagfalte der Bindehaut. Die Aufgabe dieses Muskels besteht in der Hebung des Oberlids.

Innere Augenmuskulatur

Die innere Muskulatur dient zum einen der Nah- und Ferneinstellung des Auges durch die Veränderung der Linsenkrümmung (Akkommodation). Zum anderen steuert sie die Weite der Pupille (Pupillomotorik), sodass diese sich zum Beispiel bei einfallendem Licht verengen kann.

• Musculus sphincter pupillae: Er ist ein vom vegetativen Nervensystem gesteuerter Ringmuskel des Auges, der die Pupille verengt (Miosis). Parasympathisch wird er über Nervenfasern aus dem Ganglion ciliare innerviert.
• Musculus dilatator pupillae: Dieser Muskel besteht aus strahlenförmigen Muskelzügen, die sich in der Regenbogenhaut (Iris) befinden. Er sorgt für eine Erweiterung der Pupille (Mydriasis) und wirkt somit antagonistisch zum Musculus sphincter pupillae. Die sympathische Innervation erfolgt über Nervenfasern, die aus dem zilospinalen Zentrum stammen.
• Musculus ciliaris: Der Musculus ciliaris liegt an der Außenseite des Corpus ciliare und entspringt an der Sklera sowie an der Descemet-Membran. Er setzt an der Bruch-Membran und ist mit den Zonulafasern verbunden, durch die er seine Wirkung ausüben kann. Bei der Kontraktion des Musculus ciliaris kommt es zu einer Entspannung der Zonulafasern, die an der Linse befestigt sind. Die Linse kann sich dann aufgrund ihrer Eigenelastizität abkugeln und somit ihre Brechkraft verändern. Dieser Vorgang spielt eine wichtige Rolle für die Akkommodation. Des Weiteren wird der Musculus ciliaris über Fasern aus dem Edinger-Westphal-Kern innerviert.

Mimische Muskulatur

Die mimische Muskulatur, die sich rund um das Auge befindet, ermöglicht zum einen den Lidschluss, der für die Benetzung des Auges mit Tränenflüssigkeit eine wichtige Rolle spielt. Zum anderen ist sie für die Bewegung der Augenbrauen verantwortlich.

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• Musculus orbicularis oculi: Hierbei handelt es sich um einen das Auge kreisförmig umgebenden Muskel. Er sorgt für den Lidschluss und ermöglicht somit auch die Verteilung der Tränenflüssigkeit. Dadurch, dass er mit der Dermis verwachsen ist, folgt die Haut den Muskelbewegungen. Daraus resultierend bilden sich mimische Hautfalten, die auch als Krähenfüße bezeichnet werden.
• Musculus corrugator supercilii: Er ist ein kleiner, pyramidenförmiger Muskel, der sich in der Lidspalte befindet. Der Ursprung liegt am Arcus superciliaris des Os frontale, von wo sie schräg nach kranial sowie lateral verlaufen und letztendlich in die Haut der seitlichen Augenbrauen einstrahlen. Seine Aufgabe besteht darin, die Augenbrauen nach medial und unten zu ziehen. Durch die Verwachsung mit der Haut entstehen senkrechte Falten auf der Stirn, die man auch Zornes-Falten nennt.
• Musculus depressor supercilii: Der Musculus depressor supercilii ist ein zweiköpfiger Muskel im Bereich der Lidspalte. Sein Ursprung befindet sich sowohl am Processus frontalis der Maxilla als auch am Arcus superciliaris des Os frontale. Er setzt ebenfalls an der medialen Augenbraue an und wird von dem Nervus facialis innerviert.

Innervation der Augenmuskeln

Jeder Augenmuskel wird von ungefähr Tausend Motoneuronen versorgt und unterliegt damit einer besonders sorgfältigen und ständigen Innervation. Die Motoneurone steuern dabei vier bis 40 Muskelfasern als motorische Einheit an. Die Blutversorgung der äußeren Augenmuskeln erfolgt über die Rami musculares und die Arteria lacrimalis, die alle aus der Arteria ophthalmica entspringen. Auch die Rami orbitales aus der Arteria infraorbitalis sind an der Blutversorgung beteiligt. Die Blutversorgung der inneren Augenmuskeln erfolgt durch die Arteriae ciliares anteriores, bei denen es sich um Äste der Arteria ophthalmica handelt.

Die Augenmuskeln werden von den Hirnnerven III (Nervus oculomotorius), IV (Nervus trochlearis) und VI (Nervus abducens) gesteuert. Der Nervus oculomotorius (III) steuert Bewegungen des Auges nach oben, unten und innen. Auch die Weite der Pupillen und die Stellung des Augenlids werden teilweise durch ihn eingestellt. Der Nervus trochlearis steuert Bewegungen nach innen und unten sowie die Rotation des Augapfels nach innen. Der Nervus abducens (VI) steuert die Bewegung des Auges nach außen. Störungen im Bereich dieser Hirnnerven führen zu Fehstellungen der Augen mit Schielen und Doppelbildern.

Zusammenspiel von Gleichgewichtssinn und Augenmuskeln

Der Gleichgewichtssinn im Innenohr misst die Eigenbewegung, um den Blick zu stabilisieren. Diese sensorischen Signale werden in motorische Befehle für die Steuerung der Augenmuskeln umgewandelt. Die genaue und zuverlässige Kontraktion dieser Muskeln sorgt dafür, dass die Augen im Raum gewissermaßen stillgehalten werden können. Entsprechend galt die Umwandlung der Signale aus dem Innenohr in Steuerungsbefehle der Augenmuskulatur als zentraler Mechanismus der Blickstabilisierung während der Fortbewegung.

Ein Forscherteam ging der Frage nach, ob Fortbewegungssignale die Augenmuskeln über sogenannte intrinsische Efferenzkopien ansteuern können, um den Blick auch ohne sensorischen Input zu stabilisieren. Es wurde auch untersucht, wie intrinsische und sensorische Signale interagieren, um den Blick durch kompensatorische Augenbewegungen zu stabilisieren.

Die Studien wurden an Kaulquappen durchgeführt, weil sie nach einem stereotypen Muster schwimmen und mit Auge und Innenohr über funktionsfähige sensorische Organe verfügen. Zudem gelang der Nachweis, dass im Rückenmark generierte Fortbewegungssignale direkt auf die Nervenzellen im Gehirn weitergeleitet werden, die dann die Augenmuskeln kontrahieren lassen.

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Wenn die Tiere aktiv schwimmen und gleichzeitig passiv rotiert werden, werden die vestibulären Signale aus dem Innenohr, also die Antwort auf die passive Bewegung, unterdrückt. Diese Reaktion scheint spezifisch für Rotationen in horizontaler Ebene zu sein: Bei Roll- oder Kippbewegungen der Tiere im Raum werden die sensorischen Signale nicht unterdrückt.

Okulomotorik: Die Kunst der Augenbewegung

Okulomotorik beschreibt vereinfacht gesagt nichts weiter als die Bewegungsfähigkeit Ihrer Augen, die durch ein Netzwerk von Muskelaktionen ermöglicht wird. Dieses fein abgestimmte Zusammenspiel von Muskelkontraktionen und -erschlaffungen erlaubt es uns, die Augen in nahezu jede Richtung zu bewegen. Wenn Sie beispielsweise ein vorbeifliegendes Insekt mit den Augen verfolgen oder beim Lesen zum nächsten Wort übergehen, sind es die Augenmuskeln, die diese reaktionsschnellen und koordinierten Bewegungen ausführen.

Sakkaden: Schnelle Blicksprünge für scharfes Sehen

Dass wir die Welt um uns herum scharf sehen, hängt von den schnellen und präzisen Bewegungen unserer Augen ab. Dieser Vorgang der schnellen Blicksprünge wird als Sakkaden bezeichnet. Die Bedeutung dieser mikroskopischen bis hin zu größeren bewussten Veränderungen der Blickrichtung kann nicht hoch genug eingeschätzt werden. Denn nur dadurch ist es überhaupt möglich, ein Buch zu lesen, sich auf eine Aufgabe zu konzentrieren oder einfach nur eine schöne Aussicht genießen zu können. Ohne Sakkaden würde das Blickfeld stagnieren und sich auf einen winzigen Ausschnitt der Welt beschränken.

Augenmuskelstörungen und ihre Auswirkungen

Für die perfekte visuelle Wahrnehmung ist es unabdingbar, dass die Augenmuskeln präzise koordiniert sind. Bereits eine winzige Abweichung im Zusammenspiel kann zu Doppelbildern führen, die die Sehfähigkeit beeinträchtigen. Gerade deshalb ist es so wichtig, dass jeder Augenmuskel mit dem anderen in perfekter Harmonie arbeitet. Denn wenn diese Synchronisation gestört ist, kann es zum Schielen kommen, auch bekannt als Strabismus. Die Symptome können von leicht auffällig bis hin zu stark beeinträchtigend auftreten. Dahinter können verschiedene Ursachen stecken, sei es eine Schwäche in den Muskeln selbst oder eine Nervenbeeinträchtigung.

Augenmuskelstörungen können eine Reihe von Beeinträchtigungen verursachen, angefangen von leichten Sehproblemen bis hin zu erheblichen Sehstörungen. Wenn Sie oder jemand, den Sie kennen, Anzeichen eines Schielens zeigt, ist es entscheidend, eine medizinische Diagnose und entsprechende Behandlung zu suchen. Moderne Diagnostik kann die spezifische Natur des Problems aufdecken, unabhängig davon, ob es sich um eine Schwäche in einem Muskel, Nervenprobleme oder um andere Probleme handelt. Behandlungen reichen von nichtinvasiven Methoden wie einer Sehtherapie und Brille bis hin zu chirurgischen Eingriffen, die auf eine Neuausrichtung der Muskeln abzielen. Die Korrektur von Fehlstellungen oder komplexe Eingriffe am Auge setzen die Expertise erfahrener Fachärzte und eine gezielte Behandlung voraus.

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Diagnostik von Augenmuskelstörungen

Die Bewegungsfähigkeit der Muskeln in allen Blickrichtungen des Raumes wird mit Hilfe des Abdecktestes überprüft. Dabei achtet die Orthoptistin auch auf kleinste Änderungen eines vorliegenden Schielwinkels, um eine Augenmuskelschwäche zu erkennen. Das Abweichen wird genau vermessen, zum einen mit Prismengläsern, zum anderen an der Tangentenskala nach Harms (hier können insbesondere vergleichende Messungen bei Befundkontrollen vorgenommen werden oder verrollte Augenstellungen quantitativ bestimmt werden). Zusatzuntersuchungen wie die subjektive visuelle Vertikale und die Fundusphotographie mit dem Laser-Scanning-Ophthalmoskop ermöglichen ein sicheres Erkennen von zentral bedingtem erworbenem Schielen (also Doppeltsehen, welches durch Störungen des Hirnstamms und Kleinhirns herrührt). Die Orthoptistin überprüft weiterhin die Genauigkeit und Geschwindigkeit von Blicksprüngen und Blickfolgebewegungen, achtet auf dezente Fixations-entgleisungen oder Nystagmus (Augenzittern). Wenn nötig wird die genaue Aufzeichnung eines solchen Augenzitterns mit Hilfe der Videookulographie durchgeführt.

Therapie von Augenmuskelstörungen

Bei vorliegenden Doppelbildern, Blicklähmungen oder Augenmuskellähmungen kann eine orthoptisch-symptomatische Therapie erfolgen:

• In der Akutphase kann die Verdeckung eines Brillenglases (z.B. mit einer Mattfolie) helfen, die Orientierung im Alltag wiederherzustellen.
• Bei konstanten Doppelbildern wird der Schielwinkel durch Prismen korrigiert, um wieder beidäugiges Sehen zu ermöglichen.
• Bei Bewegungsstörungen der Augenmuskeln, welche durch Nervenlähmungen oder Störungen der Steuerzentren bedingt sind, können unterstützend Bewegungsübungen durchgeführt werden.
• Behandlung von Nystagmus: Bei bestimmten Arten des erworbenen Augenzitterns können Medikamente helfen.

Hirnnerven und ihre Rolle bei der Steuerung der Augenmuskeln

Die 12 Hirnnerven entspringen direkt dem Gehirn und versorgen die Muskulatur des Kopf-, Gesichts-, Hals- und Rachenbereichs. Sie empfangen die Signale unserer wichtigsten Sinnesorgane: Augen, Nase, Ohren und Mund. Symptome von Hirnnerven-Erkrankungen sind zum Teil leicht mit Symptomen zu verwechseln, die aufgrund von Gehirnerkrankungen bzw. von Erkrankungen der Sinnesorgane, auftreten. Daher ist eine gründliche Untersuchung sehr wichtig. Oft sind hieran auch andere Fachgebiete beteiligt (z.B. Augen-, HNO-, Zahn- und Röntgenärzte/Innen).

Die Ursachen der Störungen können vielfältig sein: Durchblutungsstörungen, Infektionen (z.B. Gürtelrose oder Borreliose), Verletzungen, Autoimmun-Erkrankungen (z. B. Multiple Sklerose), metabolische Störungen oder Tumore. Oft wird jedoch keine Ursache gefunden.

Die Hirnnerven III, IV und VI sind direkt an der Steuerung der Augenmuskeln beteiligt. Störungen dieser Nerven können zu Schielen und Doppelbildern führen.

Blickstabilisierung und die Rolle des Innenohrs

Fest im Blick dank Innenohr: Der Gleichgewichtssinn misst die Eigenbewegung, um den Blick zu stabilisieren. Unser Blick aber muss stabilisiert werden, um auf der Netzhaut der Augen ein konstantes Abbild zu behalten - für eine optimale Analyse durch das Gehirn. Eine Voraussetzung dafür ist die Wahrnehmung der Eigenbewegung im Raum durch das Gleichgewichtsorgan im Innenohr. Diese sensorischen Signale werden in motorische Befehle für die Steuerung der Augenmuskeln umgewandelt.

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