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Das Auge
Die Augen sind beim Menschen das wichtigste Sinnesorgan: Der Mensch ist ein „Augentier“. Sie sind empfindliche Sinnesorgane und liegen deshalb zum Schutz in den knöchernen Augenhöhlen des Schädels eingebettet in einem Fettpolster.
Der Bau des Auges
Das Auge besteht aus mehreren Häuten:
- Lederhaut: Sie ist aus Bindegewebe. Der durchsichtige Bereich für den Lichteintritt wird Hornhaut (5) genannt.
- Aderhaut: In ihr sind viele Blutgefäße. Sie versorgt die anliegenden Schichten mit Nährstoffen und Sauerstoff.
- Iris mit Pupille: Die Iris reguliert das ins Auge einfallende Licht (analog zur Blende eines Fotoapparates). Sie kann vergrößert oder verkleinert werden; entsprechend groß ist dann die Pupille.
- Netzhaut: Enthält Sinneszellen (Rezeptoren), die Lichtreize in elektrische Impulse umwandelt.
- Linse: Sie ist durchsichtig, elastisch, spannbar und lichtbrechend.
- Glaskörper: Er ist gallertartig, füllt das Augeninnere aus und verleiht dem Auge die feste runde Form (Augapfel).
- Ziliarmuskel: Der Muskel liegt ringförmig um der Linse und ist mit ihr durch Linsenbänder verbunden.
- Augenmuskeln: Sechs an der Lederhaut angewachsene Augenmuskeln bewegen den Augapfel.
- Augenlider und Wimpern: Sie dienen als Schutz. Die Lider befeuchten mit der Tränenflüssigkeit ständig die Hornhaut.
- Augenbrauen: Sie schützen ebenfalls das Auge, z.B. vor Schweiß.
- Tränendrüsen: Sie produzieren Flüssigkeit für die Befeuchtung und Reinigung der Linse
Die Akkommodation: Nah- und Ferneinstellung
Durch die elastische und verformbare Linse können nahe und ferne Gegenstände scharf wahrgenommen werden. Die Anpassung an die veränderten Tiefen nennt man Akkomodation.
Bei einem fernen Gegenstand wird eine geringe Brechkraft benötigt, d.h. die Linse wird abgeflacht. Dies wird erreicht, wenn sich der Ziliarmuskel entspannt und die Linsenbänder dadurch gespannt sind. Da keine Muskelarbeit benötigt wird, kann man in die Ferne ohne Ermüdung schauen.
Für nahe Gegenstände braucht man eine hohe Brechkraft, was bedeutet, dass die Linse stark gewölbt sein muss. Dies wird erreicht, wenn der Ziliarmuskel kontrahiert und die Linsenbänder entspannt sind. Anders als beim Sehen in die Ferne ist ein langes Fokussieren auf nahe Gegenstände ermüdend.
Anpassung an die Belichtungsverhältnisse: Hell- und Dunkelanpassung
Adaptation
Feine Muskeln in der Iris verstellen den Pupillendurchmesser. Damit wird es möglich, dass schwache Lichtreize, z.B. Sterne, genau betrachtet werden können wie das helle Sonnenlicht. Diese Anpassung an die veränderten Lichtbedingungen nennt man Adaption.
Regelkreis
Bei der automatischen Anpassung an die Lichtverhältnisse wird immer folgender Regelkreis durchgemacht:
- Das einfallende Licht wird durch die Sehzellen der Netzhaut gemessen
- Der Messwert ist gleich der Istwert; dieser wird an ein Regelzentrum im Mittelhirn gemeldet
- Im Regelzentrum wird der Istwert mit dem vorgegebenen, gespeicherten Wert, dem Sollwert, verglichen
- Stimmen die Werte überein, sind keine Informationen notwendig
- Sind sie unterschiedlich, werden Informationen an den Effektor, den Ringmuskel, geschickt; die Irisfläche wird vergrößert oder verkleinert
Bau und Funktion der Netzhaut
Die Netzhaut ist der lichtempfindliche Teil des Auges. Sie besteht aus drei Zellschichten. Bevor das Licht auf die Lichtsinneszellen trifft, muss es durch eine Nervenzellschicht und durch Schaltzellen kommen. Unmittelbar an den lichtundurchlässigen Pigmentzellen liegen die Lichtsinneszellen, von denen es zwei Typen gibt:
- Stäbchen: Sie sind lang und schlank sowie schon durch schwaches Licht reizbar. Dadurch wird das Hell-Dunkel- und Dämmerungssehen ermöglicht.
- Zapfen: Diese sind kurz und dick. Sie benötigen zur Reizung mehr Licht und sind verantwortlich für das Farbensehen.
Der gelbe Fleck befindet sich im Zentrum des Lichteinfalls. Hier sind nur Zapfen. In den Randbereichen der Netzhaut befinden sich überwiegend und in den äußersten Randbereichen der Netzhaut nur Stäbchen.
Funktion des Sehfarbstoffs
Zum Sehen werden verschiedene Moleküle verwendet. Eins davon ist das Sehpurpur. Beim Eintreffen von Licht geschieht Folgendes:
Das Licht trifft auf das Sehpurpur, das durch die Energie zerfällt. Die so entstandenen Spaltprodukte verändern zum Einen die Membran, wodurch elektrische Impulse abgegeben werden und bilden zum Anderen wieder das Sehpurpur.
Die Informationsleitung sieht allgemein so aus:
- Stäbchen/Zapfen →
- Schaltzellen →
- Nervenzellen →
- Axone verbinden sich zum Sehnerv
Im Bereich des gelben Flecks kommt auf jede Lichtsinneszelle eine Schaltzelle und eine Nervenzelle. Dadurch ist die Sehschärfe hoch, da jede Lichtsinneszelle einem Bildpunkt entspricht. Der Blinde Fleck ist die Stelle, an der sich keine Sinneszellen befinden, da der Sehnerv hier das Auge verlässt.
Farbensehen
Untersuchungen haben gezeigt, dass es nicht für jeden Farbton eine Zapfensorte gibt. Er lässt sich durch additive Farbmischung aus den Grundfarben Rot, Grün, Blau erzeugen. Werden alle drei Grundfarben gleichzeitig gesehen, entsteht der Eindruck weißen Lichts.
Mit den drei verschiedenen, auf der Netzhaut liegenden Zapfensorten kann je eine der Grundfarben wahrgenommen werden. Sie unterscheiden sich im chemischen Aufbau des Sehfarbstoffs.
Sehstörungen und ihre Abhilfe
Bei verschiedenen Sehstörungen helfen verschiedene Abhilfen:
- Kurzsichtigkeit: Hier ist der Augapfel zu lang, wodurch ferne Gegenstände unscharf gesehen werden. Zerstreuungslinsen können helfen.
- Weitsichtigkeit: Der Augapfel ist zu kurz und nahe Gegenstände sind unscharf. Geholfen kann durch Sammellinsen werden.
- Altersweitsichtigkeit: Die Linse verliert an Elastizität. Nahe Gegenstände sind unscharf; Sammellinsen helfen.