Die Augen sind unsere wichtigsten Sinnesorgane, die uns unzählige Informationen aus der Umwelt vermitteln und uns in alltäglichen Situationen helfen. Das visuelle System, das alle Organe und Funktionen umfasst, die am Sehvorgang beteiligt sind, arbeitet so reibungslos, dass man leicht vergisst, welche komplexen Leistungen durch das Zusammenspiel von Augen, Sehnerven und Gehirn erbracht werden.
Anatomie des Auges
Obwohl das Auge ein komplexes Organ ist, zeichnet es sich durch seinen klaren Aufbau aus. Das Auge liegt geschützt in der knöchernen Augenhöhle des Schädels, der Orbita. Die Augenhöhle bietet dem Augapfel Platz. Durch eine Öffnung im hinteren Teil der Augenhöhle verlaufen der Sehnerv und die Blutgefäße.
Der Augapfel
Der Augapfel ist kugelförmig und besteht hauptsächlich aus der Lederhaut (Sklera), dem "Skelett" des Augapfels. An der Lederhaut sind die Augenmuskeln befestigt. Hinten, wo der Sehnerv austritt, ist die Sklera geöffnet. Nur ein kleiner Teil des Auges ist von außen sichtbar und wird von den Augenrändern und Lidern umschlossen.
Bindehaut und Hornhaut
Der sichtbare Teil der weißen Lederhaut ist von der Bindehaut überzogen. Vorne geht die Lederhaut in die transparente Hornhaut über, durch die man die Regenbogenhaut (Iris) sehen kann. Die Bindehaut ist eine zarte Schleimhaut, die den Raum zwischen Lidern, Augapfel und Augenhöhle auskleidet und das Auge vor Fremdkörpern und Krankheitserregern schützt. Die Hornhaut ist ein klares Gewebe ohne Blutgefäße, das wie ein Uhrglas in die Lederhaut eingefügt ist. Sie ist das wichtigste brechende Medium im Auge und bündelt das einfallende Licht.
Vordere und hintere Augenkammer
Die vordere Augenkammer ist der Raum zwischen Hornhaut, Regenbogenhaut und dem vorderen Teil der Linsenoberfläche im Bereich der Pupille. Die Regenbogenhaut ist ein kreisrundes Blatt, dessen äußere Ränder am Strahlenkörper (Ziliarkörper) befestigt sind. Hinter der Regenbogenhaut beginnt die hintere Augenkammer, in der die Linse über feine Zonulafasern am Strahlenkörper aufgehängt ist.
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Linse und Strahlenkörper
Die Linse ist ein kristallklarer Körper ohne Blutgefäße oder Nerven, dessen Stoffwechsel über das Kammerwasser aufrechterhalten wird. Sie liegt hinter der Pupille in einer Grube des Glaskörpers. Zusammen mit der Hornhaut ist die Linse für die Bündelung der Lichtstrahlen und ihre scharfe Abbildung auf der Netzhaut verantwortlich. Der Strahlenkörper ist ein Ringmuskel, der über die Kontraktion des Muskels die Brechung der Linse verändern kann.
Glaskörper
Der Glaskörper ist ein "Ballon", der den Glaskörperraum vollständig ausfüllt. Er besteht aus einer glasklaren, geleeartigen Flüssigkeit, die von einer dünnen Hülle umschlossen ist.
Kammerwasser
Die vordere und hintere Augenkammer sind mit Kammerwasser gefüllt, das im Strahlenkörper gebildet wird und Elektrolyte, Eiweiß, Zucker, Ascorbin- und Hyaluronsäure enthält. Es versorgt nicht durchblutete innere Strukturen des Auges wie Linse und Hornhaut mit Nährstoffen und sorgt für den Augeninnendruck, der das Auge in Form hält.
Augeninnendruck
Der Augeninnendruck liegt normalerweise zwischen 10 und 30 mmHg und beträgt bei Erwachsenen mittleren Alters durchschnittlich 21 mmHg. Er wird durch das Gleichgewicht von Produktion und Abfluss des Kammerwassers reguliert.
Abflusssystem des Kammerwassers
Das Kammerwasser fließt aus der hinteren Augenkammer entlang der Linse und Regenbogenhaut durch die Pupille in die vordere Augenkammer. Dort sickert es durch das Trabekelwerk zum Schlemmschen Kanal und sammelt sich dort. Ein kleinerer Teil des Kammerwassers verlässt das Auge über den uveoskleralen Abfluss.
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Aderhaut
Unter der Lederhaut liegt die Aderhaut (Choroidea), die Teil der äußeren Blutversorgung des Auges ist. Sie versorgt die äußere Netzhautschicht mit den lichtempfindlichen Stäbchen- und Zapfenzellen. Das Pigmentepithel schirmt die Aderhaut von der Netzhaut und dem Lichteinfall ab.
Netzhaut
Das Innere des Augapfels ist von der Netzhaut (Retina) ausgekleidet, die wesentliche Teile des Zwischenhirns umfasst. Die Netzhaut enthält die Sinnes- und Nervenzellen, die den Lichtreiz aufnehmen, verarbeiten und als Nervenimpulse an das Gehirn weiterleiten.
Aufbau der Netzhaut
Die Netzhaut besteht aus mehreren Schichten:
- Pigmentepithel: Enthält den Farbstoff Melanin und schirmt die Sinneszellen der Netzhaut von der Aderhaut ab. Es absorbiert das Licht, das die inneren Schichten durchdringt, und verhindert so ein Zurückstreuen.
- Rezeptoren (Stäbchen und Zapfen): Wandeln das einfallende Licht in elektrische Impulse um. Jedes Auge verfügt über ungefähr 120 Millionen Stäbchen und 6 Millionen Zapfen. Die Zapfen ermöglichen das Sehen von Farben und Formen in hoher Auflösung und sind für das Sehen bei Helligkeit verantwortlich. Die Stäbchen ermöglichen das Sehen bei schlechter Beleuchtung.
- Bipolarzellen, Horizontalzellen und amakrine Zellen: Bilden die zweite neuronale Netzhautschicht. Die inneren Enden der Bipolarzellen sind synaptisch mit der dritten neuronalen Schicht verbunden, die aus den Ganglienzellen besteht.
- Ganglienzellen: Bilden die dritte neuronale Schicht. Ihre Nervenzellfortsätze bilden den Sehnerv.
Informationsverarbeitung in der Netzhaut
Innerhalb der Netzhaut findet bereits eine Informationsverarbeitung statt. Diese Schaltungen verbessern die Wahrnehmung von Kontrasten und die Differenzierung von Farben. Horizontalzellen sind an der Verarbeitung beteiligt, die zusätzliche übergreifende horizontale Verschaltungen aufbauen. Querverbindungen bewirken, dass benachbarte neuronale Zellen hemmende oder verstärkende Signale empfangen und für die Weiterleitung eigener Signale berücksichtigen.
Makula und Fovea centralis
Im Zentrum der Netzhaut befindet sich die Stelle des schärfsten Sehens, die Makula, auch "gelber Fleck" genannt. Im zentralen Bereich der Makula, der Fovea centralis, gibt es fast nur Zapfenzellen und sehr viele bipolare Zellen. Es besteht annähernd eine 1:1 Übertragung, da je ein Zapfen eine Bipolarzelle kontaktiert und diese wiederum mit einer Ganglienzelle verschaltet ist.
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Versorgung der Netzhaut
Die äußeren Anteile der Netzhaut werden von der Aderhaut über das retinale Pigmentepithel versorgt. Die Zentralarterie tritt mit dem Sehnerv in das Auge ein und verzweigt in das Gefäßnetz der Netzhaut.
Sehnerv
Der Sehnerv (Nervus opticus) ist, wie auch die Netzhaut, ein Teil des Gehirns. Er besteht aus ca. 1.000 Sehnervenfaserbündeln, die durch die Bündelung von ca. 1 Million Nervenzellfortsätze der Ganglienzellen entstehen. Der Sehnerv verlässt das Augeninnere an der Papille, einer Öffnung der Lederhaut, in der sich eine Siebplatte (Lamina cribrosa) befindet.
Funktion des Auges
Das Auge hat die Aufgabe, die elektromagnetischen Wellen des Lichts in eine Folge von Nervenimpulsen umzuwandeln, die dann an das Gehirn weitergeleitet werden können. Damit das Sehen funktioniert, muss das Licht ungehindert durch das gesamte Auge bis zur Netzhaut gelangen und dort Nervenzellen erregen.
Der Sehvorgang
Der Sehvorgang lässt sich in drei Schritte unterteilen:
- Abbildung der Umwelt auf die Lichtsinneszellen: Das Licht durchdringt die Hornhaut, die Pupille und die Linse und wird so gebündelt, dass ein scharfes Bild auf der Netzhaut entsteht. Die Regenbogenhaut (Iris) reguliert den Lichteinfall in das Auge, indem sie die Pupillenweite verändert.
- Erregung der Lichtsinneszellen: Die Stäbchen und Zapfen in der Netzhaut wandeln das Licht in elektrische Impulse um.
- Verarbeitung der Erregung im Nervensystem/Gehirn: Die Nervenimpulse werden über den Sehnerv an das Gehirn weitergeleitet, wo sie verarbeitet und als Bild interpretiert werden.
Die Rolle der Stäbchen und Zapfen
Die Stäbchen und Zapfen spielen unterschiedliche Rollen beim Sehvorgang:
- Stäbchen: Ermöglichen das Sehen bei schlechten Lichtverhältnissen (Dämmerungssehen, Nachtsehen). Sie sind sehr lichtempfindlich, aber ihre Sehschärfe ist gering.
- Zapfen: Ermöglichen das Farbsehen und das Sehen von Formen in hoher Auflösung. Sie sind weniger lichtempfindlich als Stäbchen und benötigen eine bestimmte Helligkeit, um zu funktionieren. Es gibt drei Arten von Zapfen, die verschiedene Farben wahrnehmen: Rot, Blau und Grün.
Akkommodation
Die Linse kann ihre Form verändern, um Objekte in unterschiedlichen Entfernungen scharf abzubilden (Akkommodation). Bei der Fokussierung naher Objekte wölbt sich die Linse stärker, wodurch ihre Brechkraft erhöht wird.
Fehlsichtigkeiten
Es gibt verschiedene Arten von Fehlsichtigkeiten, die durch eine Abweichung von der normalen Brechkraft des Auges verursacht werden:
- Kurzsichtigkeit (Myopie): Der Augapfel ist zu lang oder die Brechkraft der Hornhaut oder Linse ist zu hoch. Das Licht wird bereits vor der Netzhaut gebündelt, wodurch entfernte Objekte unscharf erscheinen.
- Weitsichtigkeit (Hyperopie): Der Augapfel ist zu kurz oder die Brechkraft der Hornhaut oder Linse ist zu schwach. Das Licht wird erst hinter der Netzhaut gebündelt, wodurch nahe Objekte unscharf erscheinen.
- Alterssichtigkeit (Presbyopie): Die Linse verliert mit zunehmendem Alter an Elastizität und kann sich nicht mehr so stark wölben. Dadurch können nahe Objekte nicht mehr scharf abgebildet werden.
- Hornhautverkrümmung (Astigmatismus): Die Oberfläche der Hornhaut ist nicht glatt gerundet, sondern verformt. Dies führt zu einem verzerrten Bild auf der Netzhaut und damit zu unscharfem Sehen.
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