Das Auge ist eines der fünf Sinnesorgane des Menschen. Hier werden Sinneseindrücke aufgenommen und an das Gehirn weitergeleitet. Als das komplizierteste Sinnesorgan des Menschen ermöglicht das Auge in erster Linie eines: das Sehen. Dieser Sinneseindruck wird von den verschiedenen Zellen und Bestandteilen des Auges bewerkstelligt.
Biologie Auge: Äußeres Auge – Anatomie und Funktion
Das äußere Auge setzt sich aus den folgenden Strukturen zusammen:
- Die Augenbrauen (Superciliae)
- Die Wimpern (Zilien)
- Das Augenlid (Palpebra)
- Das Sehloch (Pupille)
- Die Regenbogenhaut (Iris)
In der folgenden Abbildung findest du eine Übersicht zur Anatomie des linken Auges eines Menschen.
Abbildung 1: Das äußere Auge im Überblick. 1- Augenbrauen, 2 - Wimpern, 3 - Augenlid, 4 - Pupille, 5 - Iris
Quelle: allgemeinbildung.ch
Biologie Auge: Augenbrauen
Die Augenbraue gehört funktionell zur Einheit des äußeren Auges. Diese besteht aus vielen Terminalhaaren. Diese Haare dienen dem Schutz des Auges vor körperfremden Substanzen. Gleichzeitig schirmt sie körpereigenen Schweiß ab. Die Augenbraue erfüllt also eine Barrierefunktion.
Biologie Auge: Wimpern
Die Wimpern tragen, wie auch die Augenbrauen, zum Schutz des Auges bei. Dabei wehren sie Stoffe wie Staub, Schweiß oder Fremdkörper ab, sodass diese nicht ins Auge gelangen und es womöglich schädigen könnten.
Wimpern und Augenbrauen sind beides Schutzhaare des äußeren Auges.
Biologie Auge: Augenlid
Das Augenlid sorgt ebenfalls für einen mechanischen Schutz des Auges. Zudem erfüllt es eine Art "Scheibenwischer-Funktion". Das heißt, es verteilt das Tränenwasser auf das Auge. Somit schützt es das Sinnesorgan mit den Tränendrüsen zusammen vor der Austrocknung.
Ebenfalls bietet es Schutz vor zu viel Licht und Lichteinstrahlung. Dabei haben Menschen ein unteres und oberes Augenlid, die zusammen für den Schluss der Augen sorgen.
Biologie Auge: Inneres Auge – Anatomie und Funktion
Nun kennst du bereits den Aufbau des äußeren Auges. In der folgenden Abbildung siehst du nun die Bestandteile des inneren Auges.
Abbildung 2: Der Aufbau des inneren Auges
Quelle: sehen.de
Biologie Auge – Linse
Die Linse ist ein durchsichtiger, elastischer Körper, der das Licht, das in das Auge gelangt, bündelt und so ein scharfes Bild auf der Netzhaut erzeugt. Dabei kann sich die Linse an unterschiedliche Objektentfernungen anpassen. Diese Anpassung nennt man Akkommodation. Sie wird dadurch erreicht, dass die Linse durch den sogenannten Strahlenkörper verformt wird. Damit wird ihre Brechkraft an die Entfernung des Objektes angepasst, von dem das Licht ausgesendet wird.
Der Strahlenkörper wird auch als Ciliarkörper oder Ciliarmuskel bezeichnet.
Die Linse ist konvex geformt, das heißt, sie hat eine bauchige Form. Sie ist über Augenbänder (Zonulafasern) mit dem Ciliarmuskel verbunden. Durch ein Anspannen oder Entspannen des Muskels staucht sich die Linse oder wird gestreckt.
Wenn du ein Objekt betrachtest, das dir sehr nah ist, benötigt deine Linse eine hohe Brechkraft. Nur so kann sie auf deiner Netzhaut ein scharfes Bild erzeugen. Diese hohe Brechkraft wird dadurch erreicht, dass sich der Ciliarmuskel anspannt. Durch die Anspannung des Muskels entspannen sich die Zonulafasern. Da deine Linse selbst recht elastisch ist, krümmt sie sich. Durch die Krümmung wird der Linsenbereich, durch den das Licht dringt, dicker – die Brechkraft wird erhöht.
Genau andersherum verhält es sich, wenn dein Blick in die Ferne schweift. Hier ist weniger Brechkraft notwendig. Dein Cililarmuskel entspannt sich und die Zonulafasern ziehen an deiner Linse. Das führt dazu, dass sie gestreckt wird und so eine geringere Brechkraft aufweist.
In der Regel ist deine Linse klar und ermöglicht dir eine ungetrübte Sicht auf die Dinge. Bei einigen Erkrankungen, wie dem grauen Star, trübt sie sich jedoch.
Biologie Auge – Pupille
Ein weiterer wichtiger Bestandteil des Auges ist die Pupille. Sie ist die Struktur, die von außen als dunkler Punkt in der Mitte des Auges wahrgenommen wird. Die Pupille stellt das Tor dar, durch welches das Licht in das Innere des Auges gelangt. Sie ist eine Öffnung in der Iris (Regenbogenhaut). Die Funktion der Pupille ist die Regulierung des Lichteinfalls.
Die Pupille weitet sich, wenn es dunkel ist. Dadurch gelangt möglichst viel Licht ins Auge. Wird es hell, zieht sie sich zusammen.
Das Zusammenziehen der Pupille bei Helligkeit dient dem Schutz des Auges vor zu viel Lichteinfall. Damit wird eine Übererregung durch zu viel Licht verhindert.
Du kommst aus dem hellen Sonnenschein in einen dunklen Raum. Zunächst siehst du fast gar nichts und alles scheint in Dunkelheit zu versinken. Nach kurzer Zeit hellt sich deine Wahrnehmung jedoch merklich auf.
Dies liegt daran, dass deine Pupille etwas träge ist und Zeit braucht, um sich an die neuen Lichtverhältnisse anzupassen.
Biologie Auge – Iris
Die Iris wird auch Regenbogenhaut genannt. Der Name Regenbogenhaut stammt von den unterschiedlichen Farbtönen, welche die Iris bei Menschen annehmen kann. Die Regenbogenhaut ist für die Augenfarbe des Menschen verantwortlich.
Die Farbe der Regenbogenhaut und damit die Augenfarbe eines Menschen, wird durch die Art, Dichte und Anzahl der Pigmente bestimmt, die sich in ihr befinden.
Außerdem trennt die Iris die vordere und hintere Augenkammer voneinander. Die Muskulatur der Iris setzt am Strahlenkörper an und reguliert so die Weite der Pupille. Wie schon oben im Absatz zur Pupille erwähnt, wird mit ihr der Lichteinfall ins Auge reguliert.
Die Iris des Auges ist in zwei Schichten eingeteilt:
- Im Stroma der Iris befinden sich die Pigmente, die für die Augenfarbe verantwortlich sind. Diese Seite ist dem Licht zugewandt.
- Auf der Rückseite befindet sich das sogenannte Pigmentblatt. Auch hier sitzen viele Pigmente. Diese sind jedoch dunkel, lichtundurchlässig und haben keinen Einfluss auf die Augenfarbe. Diese Schicht der Regenbogenhaut hat die Funktion, das Streulicht zu filtern.
Biologie Auge – Hornhaut
Die Hornhaut des Auges, auch Cornea genannt, ist der lichtdurchlässige vordere Teil der Augenhaut. Seinen Namen verdankt die Hornhaut des Auges seiner Beschaffenheit: Sie ist nämlich hart wie Horn, aber dünn wie Haut.
Der Aufbau der Hornhaut
Wie die Iris, ist die Hornhaut des Auges auch aus verschiedenen Schichten aufgebaut.
1. Das Epithel der Hornhaut
Das Epithel ist die äußere Schicht der Hornhaut. Dabei dient sie dem Schutz des Auges und hindert zum Beispiel Keime daran, weiter in die Hornhaut und das Auge vorzudringen.
2. Das Stroma der Hornhaut
Ihre Festigkeit und Dehnbarkeit erhält die Hornhaut über ihr Stroma. Dieses ist zwar recht dick, doch durch parallel angeordnete Fasern bleibt die Hornhaut trotzdem klar.
3. Das Endothel der Hornhaut
Die Zellen dieser inneren Hornhautschicht sind für den Wasserhaushalt der Hornhaut zuständig. Damit stellen sie sicher, dass die Hornhaut ihre Klarheit nicht verliert.
Die Funktion der Hornhaut
Die Hornhaut ist neben ihrer Schutzfunktion auch für die Fokussierung des Lichts auf der Netzhaut zuständig. Sie tut dies in Zusammenarbeit mit der Linse des Auges.
Die Versorgung der Hornhaut
Durch die Hornhaut verlaufen keine Blutgefäße. Sie gelangt nur durch das Kammerwasser an ihre Nährstoffe. Man spricht davon, dass die Hornhaut durch Diffusion ernährt wird.
Eine häufige Erkrankung im Zusammenhang mit der Hornhaut des Auges ist die Hornhautverkrümmung (Astigmatismus). Dabei verformt sich die Hornhaut und das Sehen wird dadurch unscharf. Die Hornhautverkrümmung ist oftmals genetisch bedingt.
Biologie Auge – Augenkammern
Die Augenkammern sind mit dem durchsichtigen Kammerwasser gefüllt, welches reich an Nährstoffen ist.
Der Aufbau der Augenkammern
Die vordere Augenkammer reicht von der Hornhaut des Auges bis zur Regenbogenhaut. Die kleinere hintere Augenkammer erstreckt sich von der Regenbogenhaut bis zur Linse. Dabei sind beide Augenkammern durch die Pupille miteinander verbunden.
Die Funktion der Augenkammer
Beide Augenkammern enthalten das durchsichtige, nährstoffreiche Kammerwasser. Neben der Nährstoffversorgung von Linse und Hornhaut, sorgt das Kammerwasser für die Aufrechterhaltung des Augeninnendrucks. Dieser trägt mit dazu bei, dass der Augapfel seine Form behält.
Biologie Auge – Glaskörper
Die runde Form des Augapfels wird vom Glaskörper bestimmt. Der Glaskörper hat eine gelartige Konsistenz und besteht zu 98 % aus Wasser. Das Wasser des Glaskörpers, in dem sich auch geringe Anteile von Hyaluronsäure befinden, ist in ein feines Netz aus Kollagenfasern gehüllt.
Im Alter kann es zur Trübung des Glaskörpers kommen. Bei dieser als Mouches volantes (frz. für schwirrende Fliegen) bezeichneten Sehstörung, nehmen Betroffene besonders vor hellen Hintergründen kleine, huschende Fäden oder Würmchen wahr. Diese sind meist eine Folge der Verflüssigung oder Ablösung des Glaskörpers von der Netzhaut. Die Sehstörung ist dem natürlichen Altersprozess geschuldet und in der Regel nicht behandlungsbedürftig.
Biologie Auge – Sehnerv
Der Sehnerv (Nervus opticus) ist der Zweite von insgesamt zwölf Hirnnerven des Menschen. Damit hat er eine direkte Verbindung zum Gehirn.
Die Hirnnerven (also auch der Sehnerv) gehören zum peripheren Nervensystem, entspringen aber direkt im Gehirn. Man kann sie auch als Ausstülpungen des Gehirns ansehen. Somit sind sie die einzigen peripheren Nerven, welche nicht aus dem Rückenmark entspringen.
Auch wenn zumeist von "dem Sehnerv" die Rede ist, gibt es für jedes Auge einen Sehnerv – sie sind also paarweise angelegt.
Funktion der Sehnerven
Die Sehnerven treten in der Mitte der Netzhaut ein und aus. Sie leiten die Signale der Netzhaut gebündelt weiter zum Gehirn, wo diese Reize des Auges verarbeitet werden.
Verlauf der Sehnerven
Die Sehnerven überkreuzen sich auf ihrem Weg zum Gehirn im sogenannten Chiasma opticum (Sehnervenkreuzung). Diese ist in Abbildung 3 zu erkennen. Nach dieser Kreuzung ziehen alle Fasern der linken Netzhauthälfte dementsprechend in die linke Hirnhälfte. Umgekehrt laufen alle rechten Fasern in die rechte Hirnhälfte.
Abbildung 3: Die Sehnervenkreuzung (chiasma opticum)
Quelle: blickcheck.de
Biologie Auge: Die Häute des Auges
In Abbildung 2 hast du schon die Häute des inneren Auges gesehen. Dazu gehören die Aderhaut, die Lederhaut und die Netzhaut, die du in Abbildung 4 noch etwas detaillierter dargestellt findest.
Abbildung 4: Die Häute des Auges
Quelle: Apotheken.de
Dabei ist die Reihenfolge der Schichten (von außen nach innen) folgende:
- Die Lederhaut
- Die Aderhaut
- Die Netzhaut
Biologie Auge: Lederhaut
Das Auge wird von der Lederhaut (Sklera), bis auf die Augenkammern, komplett umgeben. Sie ist deswegen der Ansatzpunkt für die Augenmuskeln.
Die Lederhaut des Auges sorgt durch ihre Struktur für die Stabilität des Auges. Die weißliche Farbe der Lederhaut ist bei jedem Menschen erkennbar. Eine Veränderung dieser Färbung ist oft ein Zeichen für eine Erkrankung.
Bei der Lederhautentzündung verfärbt sich die Lederhaut deutlich rot. Sie kann, je nach Schweregrad, die Sehkraft des betroffenen Auges deutlich und teilweise auch langfristig beeinträchtigen.
Biologie Auge: Aderhaut
Die Aderhaut (Choriodea) des Auges befindet sich zwischen Netz- und Lederhaut. Durch sie ziehen sehr viele kleine Gefäße, die für die Versorgung des Auges mit Nährstoffen zuständig sind.
Die Aderhaut wird in vier Schichten (Laminae) eingeteilt:
- Lamina suprachoriodea (äußerste Schicht, Übergang zur Lederhaut)
- Lamina vasculosa (enthält größere Gefäße)
- Lamina chorioidocapillaris (Gefäß- und Kapillarnetz)
- Lamina basilaris (Verbindung Ader- zu Lederhaut)
Kapillaren sind kleine Gefäße und Gefäßnetze, welche den Stoffaustausch im Körper ermöglichen.
Die Netzhaut besitzt selbst keine Gefäße, weswegen auch sie von der Aderhaut mit versorgt wird. Ein weiterer Einfluss der Aderhaut auf die Netzhaut ist die Wärmeregulation. Zudem geht die Aderhaut am vorderen Auge in den Ziliarmuskel über, welcher die Linse verformt.
Biologie Auge: Die Netzhaut
Die Netzhaut (Retina) ist das Kernstück des Auges und des Sehens. In ihr befinden sich diverse Fotorezeptoren, welche das Sehen erst ermöglichen.
Aufbau der Netzhaut
Der Gelbe Fleck (Fovea) liegt in der Netzhaut und ist der Punkt des schärfsten Sehens. Dort befinden sich besonders viele Fotorezeptoren, denn hierhin wird das ins Auge eindringende Licht projiziert.
Der Punkt, an dem der Sehnerv das Auge verlässt, wird als Blinder Fleck bezeichnet, da sich dort keine lichtempfindlichen Fotorezeptoren befinden.
In der Netzhaut befinden sich diverse Fotorezeptoren. In Abbildung 5 siehst du einen Querschnitt durch die Netzhaut.
Abbildung 5: Der Aufbau der Netzhaut
Quelle: Brillen-Sehhilfen.de
Die Fotorezeptoren der Netzhaut
Die Netzhaut beinhaltet zwei spezielle Arten der Fotorezeptoren. Zum einen die Zapfen und zum anderen die Stäbchen.
Die Zapfen der Netzhaut dienen der Wahrnehmung von Farben. Sind kommen in geringerer Anzahl vor als die Stäbchen. Durch die Zapfen wird es dem Menschen ermöglicht, bei Tageslicht Farben wahrzunehmen.
Im Gegensatz zu den Zapfen sind die Stäbchen nicht für die Farb-, sondern für die Lichtwahrnehmung zuständig. Damit bilden sie den Hauptanteil der Fotorezeptoren der Netzhaut. Die Stäbchen der Netzhaut sind auch für das Dämmerungssehen oder Nachtsehen zuständig.
Diese Funktion der Stäbchen des Auges kannst du selbst an deiner Wahrnehmung beobachten. Wenn es nämlich dunkel ist, kannst du meist nur schattige Umrisse, nicht aber differenzierte Farben erkennen. Dies ist ein Hinweis darauf, dass nun die Stäbchen besonders aktiv sind.
Reizweiterleitung in der Netzhaut
Wie in Abbildung 5 erkennbar ist, leiten die Fotorezeptoren (Zapfen und Stäbchen) ihre Impulse auf die Bipolarzellen über. Verschaltet wird zwischen diesen Abschnitten durch die Horizontalzellen. Danach werden die Reize auf die amakrinen Zellen und den Sehnerv (Ganglien) übertragen.
Ganglien sind Bündel von Nervenfasern. Zusammen ergeben sie den Sehnerv.
Wenn Licht auf die Netzhaut trifft, aktiviert dies die Fotorezeptoren. Diese Rezeptoren setzten normalerweise ohne einen Reiz Glutamat frei. Wenn nun Licht auf die Netzhaut trifft, wird diese Glutamat-Freisetzung unterbunden. Dadurch werden die Bipolarzellen beeinflusst, die eigentlich durch das Glutamat eine Hemmung erfahren.
Wenn nun Glutamat und damit die Hemmung der Bipolarzellen wegfällt, können diese einen elektrischen Reiz weiterleiten, der dann vom Sehnerv in das Gehirn übertragen wird.
Mehr zu Fotorezeptoren und den Vorgängen bei der Reizweiterleitung erfährst du im zu diesem Thema.
Biologie Auge: Der Weg des Lichts durch das Auge
Zusammenfassend ist hier noch einmal der komplette Weg des Lichts durch das Auge und der Verarbeitung.
- Das Licht fällt durch die Hornhaut des Auges.
- Das Licht wird gebrochen und fällt durch die Pupille.
- Durch die Linse wird das Licht gebündelt und eine scharfe Abbildung auf die Netzhaut projiziert.
- Das Licht trifft auf die Netzhaut auf und damit auf die Zapfen und Stäbchen, welche die Reize durch die Netzhaut weitergeben.
- Der elektrische Reiz wird über den Sehnerv an das Gehirn leitet.
- Das Gehirn verarbeitet stetig die Sinneseindrücke und lässt den Menschen seine Umgebung wahrnehmen (Sehen).
Biologie Auge: Sehbehinderungen
Eine Sehbehinderung ist dadurch gekennzeichnet, dass Menschen ihre Umgebung nur unscharf oder unvollständig sehen können. Von Blindheit spricht man, wenn der Mensch seine Umgebung optisch nicht mehr wahrnehmen kann. Dabei kann Blindheit angeboren sein, oder im späteren Leben auftreten (beispielsweise durch einen Unfall).
Von einer Rot-Grün-Blindheit spricht man, wenn Betroffene Schwierigkeiten haben, die Farbe Rot und Grün voneinander zu unterscheiden. Diese Schwäche ist erblich bedingt und tritt bei etwa 10 % der Männer und 0,5 % der Frauen auf.
Biologie Auge – Optische Täuschungen
Optische Täuschungen sind Illusionen, bei denen der Mensch einen Sinneseindruck hat, welcher nicht mit der Realität übereinstimmt.
Dabei gehen diese optischen Täuschungen nicht vom Auge aus, sondern werden bei der Verarbeitung im Gehirn hervorgerufen. Diese Täuschungen reichen von Farbtäuschungen bis hin zu Bewegungsillusionen, wie in Abbildung 6 dargestellt.
Abbildung 6: Die optische Täuschung der BewegungsillusionQuelle: Pixabay.com
Auge – Das Wichtigste
- Das Auge ist eines der Sinnesorgane des Menschen.
- Das Auge hat einen umfangreichen inneren und äußeren Aufbau, der einheitlich der Lichtbündelung und Lichtwahrnehmung dient.
- Für den Sinneseindruck des Sehens müssen elektrischen Reize vom Sehnerv zum Gehirn weitergeleitet werden.
- Bei einer Einschränkung des Sehvermögens spricht man von einer Sehbehinderung, die maximale Form ist die Blindheit.
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