Erkunden Sie das Auge interaktiv
Die Augen sind unser wichtigstes Sinnesorgan. Wir erkennen mehr als 80% aller Umweltreize mit ihnen. Lichtstrahlen passieren die Hornhaut, die vordere Augenkammer, die Linse und den Glaskörper und treffen an dessen hinterem Ende auf die Netzhaut.
Die dort befindlichen Nervenzellen wandeln das Licht in elektrische Signale um und leiten diese an das Sehzentrum im Gehirn weiter.
Pro Sekunde sind das etwa 10 Millionen Informationen, die das Gehirn verarbeiten muss, weshalb die Augen ganze 65 % unserer Gehirnleistung in Anspruch nehmen.
Mit Unterstützung der Ziliarmuskeln wird die Brechkraft der Augenlinse so geändert, dass sowohl weit entfernte als auch nahe liegende Gegenstände fokussiert werden können
Die pigmentierte Regenbogenhaut (Iris) ist der vorderste Teil der mittleren Augenhaut (Uvea) und hat einen Durchmesser von ca. 11-12 Millimetern. Sie ist zuständig für die Regulation des Lichteinfalls ins Auge und hat die Fähigkeit durch die Kontraktion und Entspannung der Pupillenmuskeln den Durchmesser der Pupille zu verändern. Sie funktioniert quasi wie die Blende einer Kamera.
Die Hornhaut (Cornea) gilt auch als Fenster des Auges und nimmt eine entscheidende Rolle für die Funktionsweise des Auges ein. Sie besteht aus fein verwobenen Kollagenfasern, die eine glasklare Kuppel bilden. Die Hornhaut bricht und bündelt die einfallenden Lichtstrahlen mit einer Brechkraft von ca. 43 Dioptrien so, dass diese auf der Netzhaut ein Bild erzeugen.
Die vordere Augenkammer erstreckt sich von der Hinterfläche der Hornhaut bis zur Regenbogenhaut. Durch eine Lücke zwischen Linse und Iris gelangt das Kammerwasser in die vordere Augenkammer. Im Kammerwinkel, das ist der Winkel, den die Iris und die Hornhaut bilden, wird das Kammerwasser durch winzige Spalten in einen kleinen Kanal, den Schlemmschen Kanal, aufgenommen und von da aus in das Blut abgegeben.
Die Pupille ist ein schwarzer kreisförmiger Punkt in der Mitte des Auges, der von der Iris umschlossen ist. Durch die natürliche Öffnung kann Licht ins Innere des Auges fallen. Durch spezielle Muskeln hat die Pupille die Fähigkeit sich an die herrschenden Lichtverhältnisse anzupassen. So kann ihre Weitung zwischen etwa 1,5 Millimeter am helllichten Tag und rund 8-12 Millimeter in dunkler Nacht variieren.
Die Augenlinse bricht und bündelt die durch die Pupille einfallenden Lichtstrahlen so, dass diese ein scharfes Bild auf der Netzhaut des Auges projizieren. Sie funktioniert wie eine Sammellinse und zeichnet sich durch ihre elastische Struktur aus.
Die charakteristisch weisse, undurchsichtige Lederhaut (Sklera) schützt den empfindlichen Augapfel vor äusseren Einflüssen und umschliesst diesen fast vollständig. Zudem wirkt sie dem Augeninnendruck entgegen und stellt sicher, dass das Auge seine Form beständig halten kann. Die Lederhaut reicht dabei vom Rand der Hornhaut bis zur Austrittsstelle des Sehnervs.
Die Aderhaut (Choroidea) ist der grösste Abschnitt der mittleren Augenhaut und versorgt die Netzhaut mit wichtigen Nährstoffen. Aufgrund ihrer zahlreichen Gefässe ist sie das am stärksten durchblutete Gewebe des Auges. Sie befindet sich in den hinteren zwei Dritteln des Glaskörpers, zwischen Netzhaut und Lederhaut und geht am vorderen Auge in Ziliarkörper und Regenbogenhaut über.
Die Netzhaut (Retina) ist die lichtempfindliche, mehrschichtige, innere Auskleidung des Auges. Sie grenzt innen an den Glaskörper und liegt außen an der Aderhaut des Auges an. Die etwa 125 Millionen Sehnervenzellen der Netzhaut sind darauf spezialisiert, einfallendes Licht in Nervenimpulse umzuwandeln und an den Sehnerv weiterzuleiten. Dabei dienen spezielle Zapfen-Rezeptoren zur Wahrnehmung des Farbsehens und spezielle Stäbchen-Rezeptoren zur Wahrnehmung des Hell-Dunkel-Sehen.
Die Makula, auch gelber Fleck genannt, ist die Stelle der Netzhaut, die die grösste Dichte an farbempfindlichen Sehzellen aufweist. Sie liegt im Zentrum der Netzhaut und hat einen Durchmesser von etwa drei bis fünf Millimeter. Das Zentrum der Makula wird von der Sehgrube gebildet, an dessen Stelle die feinste räumliche Auflösung beim Sehen möglich ist.
Der Sehnerv dient als direkte Verbindung zwischen Auge und Gehirn. Er leitet einfallende Lichtreize von der Netzhaut des Auges zum Sehzentrum in der Grosshirnrinde weiter. Der Nerv besteht aus mehr als einer Million Nervenfasern und ist rund viereinhalb Zentimeter lang. Sein spezieller Aufbau ermöglicht es, jede Bewegung der Augen flexibel mitzumachen. Die Austrittsstelle des Sehnervs aus der Netzhaut wird auch als Papille oder blinder Fleck bezeichnet.
Der Glaskörper füllt das Augeninnere zwischen Linse und Netzhaut aus. Er ist durchsichtig und von gelartiger Substanz, die zu 98 Prozent aus Wasser und zu 2 Prozent aus Hyaluronsäure (Zucker und Eiweiss) und Kollagenfasern besteht.
Der Aufbau des Auges ist im Prinzip mit dem einer Fotokamera vergleichbar. Die Hornhaut und die Augenlinse sind dem Linsensystem des Kameraobjektivs ähnlich. Die Iris bildet mit der Pupille die Blende: je nach Lichteinfall weitet oder verengt sich die Pupille.
Die Scharfstellung erfolgt durch die Verformung der Augenlinse. Richtet sich der Blick z.B. auf nähere Objekte erhöht sich die Brechkraft der Augenlinse entsprechend. Die Netzhaut entspricht schliesslich dem Film einer Fotokamera: hier treffen die einfallenden Lichtstrahlen auf und das entstandene Bild wird über den Sehnerv an das Gehirn weitergeleitet.
Scharfes Sehen entsteht dann, wenn das Licht durch Hornhaut und Linse so gebündelt wird, dass es genau auf den gelben Fleck der Netzhaut («Makula»), der Stelle des schärfsten Sehens, trifft.
Die Funktion des Auges besteht in der optischen Wahrnehmung unserer Umwelt. Das menschliche Auge reagiert auf elektromagnetische Strahlen mit einer Wellenlänge von 400 bis 750 Nanometer, die wir als Licht wahrnehmen. Auf der Netzhaut wird eine zweidimensionale Abbildung von betrachteten Objekten erzeugt, die im Gehirn verarbeitet wird.
Das Sinnesorgan Auge lässt sich in zwei funktionelle Bereiche unterteilen: den dioptrischen Apparat und die Rezeptorfläche der Netzhaut.
Zum dioptrischen Apparat gehören alle lichtbrechenden Teile des Auges: Hornhaut, Linse, Glaskörper und Kammerwasser. Sie sorgen dafür, dass einfallende Lichtstrahlen so gebrochen werden, dass sie gebündelt auf der Netzhaut auftreffen, wo ein verkleinertes und auf dem Kopf stehendes Bild des betrachteten Objekts entsteht.
Wenn die Brechkraft der optischen Medien nicht genau mit den Abmessungen des Augapfels korreliert, dann wird das Bild nicht scharf abgebildet und kann nur durch das Vorsetzen einer Linse (Brille) korrigiert werden.
Die Iris (Regenbogenhaut) reguliert die Grösse der Pupille. Im Vergleich mit einer Kamera entspricht die Iris der Blende und die Pupille der Blendenöffnung. Je grösser die Pupillenweite, desto mehr Licht fällt in das Auge ein. So wird sie bei sehr heller Umgebung eng und weit bei Dunkelheit.
Die Anpassung des Auges an verschiedene Lichtintensitäten geschieht nicht nur durch Veränderung der Pupillenweite (Pupillenreflex), sondern auch durch den Übergang vom Zapfensehen auf das Stäbchensehen und umgekehrt. Das nennt man die Adaptation.
In erster Linie reguliert die Pupillenweite, wie viel Licht in das Auge fällt. Wenn Sie etwas blendet, verengt die Pupille sich umgehend und reduziert den Lichteinfall um bis zu 80 Prozent. Bei dunklen Sichtverhältnissen weitet sie sich hingegen, damit möglichst viel Licht auf die Netzhaut gelangt. Diese Pupillenreaktion (Pupillenreflex) prüft der Augenarzt, indem er mit einer Lampe in das Auge leuchtet.
In einem zweiten Schritt der Hell-Dunkel-Adaptation des Auges wird die Aktivität der Fotorezeptoren in der Netzhaut verändert. In der äussersten Schicht der Netzhaut befinden sich Sinneszellen: sehr lichtempfindliche Stäbchen, die für das Sehen in Dämmerung und Dunkelheit verantwortlich sind, und Zapfen für das Erkennen von Farben und das Sehen bei Helligkeit.
Die Zapfen sind am dichtesten in dem Punkt des schärfsten Sehens (der Fovea centralis). Die Stäbchen fehlen in der Fovea komplett, sind aber rundherum besonders dicht angeordnet. Diese Verteilung erklärt, warum man in der Nacht «blind» ist und zum Beispiel das Licht schwach leuchtender Sterne nicht sehen kann, wenn man den Blick auf sie fixiert. Schaut man jedoch knapp vorbei, kann man sie erkennen.
Für den Fototransduktionsprozess (Umsetzung der Lichtreize in Nervenreize, die an das Gehirn weiter geleitet werden) wird ein Sehpigment benötigt – das Rhodopsin (Sehpurpur). Bei Lichteinfall zerfällt es in den Stäbchen, was Lichtsignale ans Gehirn aussendet. In der Dämmerung und Dunkelheit regeneriert sich das Rhodopsin, sodass es wieder in grösserer Menge vorhanden ist. Damit nimmt die Lichtempfindlichkeit wieder zu – die Dunkeladaptation.
Der Abbau des Rhodopsins erfolgt sehr schnell, seine Regeneration viel langsamer. Daher erfordert die Adaptation (Auge) von Hell auf Dunkel viel mehr Zeit als die von Dunkel auf Hell: Bis zu 45 Minuten kann es dauern, bis das Auge sich an die Dunkelheit «gewöhnt» hat. Nach einer kurzen, aber sehr hellen Beleuchtung kann die Adaptation (Auge) sogar bis zu einer Stunde dauern.
Eine Hell-Dunkel-Adaptation zeigt sich auch beim Sukzessivkontrast. Wenn man über längere Zeit ein schwarzes Muster auf einer weissen Fläche anschaut und anschließend auf eine rein weisse Fläche blickt, dann sieht man ein «Nachbild»: Das eben betrachtete Muster erscheint in einem noch helleren Weiss.
Wie hell eine Fläche erscheint, hängt auch von ihrer unmittelbaren Umgebung ab. So erscheint etwa ein graues Feld auf schwarzem Hintergrund heller als auf weissem Hintergrund.
Ein Vitamin-A-Mangel führt zu verringerter Dunkeladaptation und Nachtblindheit.
Der Begriff Retinopathia pigmentosa umfasst eine Gruppe von Netzhauterkrankungen, die zu abnehmender Sehschärfe, Gesichtsfeldausfällen und Nachtblindheit führen.
Diabetes, Netzhautablösung und Medikamentenvergiftungen stören ebenfalls die Adaptation (Auge).
Die Anpassung der Brechkraft der Augenlinse auf unterschiedlich weit entfernte Objekte wird Akkommodation genannt. Dazu muss die Linsenwölbung verändert werden. Verantwortlich dafür ist der sogenannte Ziliarmuskel, der sich entspannt, wenn Sie in die Ferne schauen, und angespannt ist, wenn Sie etwas in Ihrer Nähe betrachten. Die Augenlinse ist mittels der sogenannten Zonulafasern am Ziliarmuskel befestigt. Sie ist elastisch, sodass sie mit Muskelkraft verformt werden kann.
Der Strahlenkörper ist ein muskulärer Ringwulst, der seitlich von der Augenlinse liegt und von dem feine Fasern zur Linse ziehen. Wenn diese Fasern gespannt sind, ist die Augenlinse abgeflacht. Dann werden parallel ins Auge einfallende Lichtstrahlen so gebrochen und auf der Netzhaut vereint, dass wir beim Blick in die Ferne alle Gegenstände scharf sehen – die Fern-Akkommodation.
Wenn die Fasern des Strahlenkörpers entspannt sind, dann kann die Augenlinse aufgrund ihrer Eigenelastizität in ihre Ruhelage zurückgehen, in der sie stärker gewölbt ist. Durch diese stärkere Wölbung werden parallel einfallende Lichtstrahlen stärker gebrochen. Auf diese Weise können Gegenstände in der Nähe scharf gesehen werden.
Als Nahpunkt bezeichnet man den kürzesten Abstand, in dem etwas gerade noch scharf gesehen werden kann. Mit der Naheinstellung verengt sich auch die Pupille, was die Tiefenschärfe verbessert und beide Augen konvergieren.
Bei einer sogenannten Akkommodationslähmung ist der Ziliarmuskel gelähmt, sodass keine Anpassung an Nah- und Fernsicht mehr möglich ist. Die Störung kann ein- oder beidseitig auftreten. Mögliche Ursachen sind bestimmte Medikamente, Vergiftungen (etwa mit Blei) sowie verschiedene Erkrankungen wie Diabetes mellitus (Zuckerkrankheit), Hirnhautentzündung (Meningitis), Multiple Sklerose, Tumore und chronischer Alkoholkonsum. Eine Lähmung der Akkommodation wird bei augenärztlichen Untersuchungen auch ganz gezielt medikamentös ausgelöst.
Sehstörungen sind krankhafte Veränderungen der optischen Wahrnehmung. Dazu zählen verminderte Sehschärfe, Gesichtsfeldeinschränkungen, Augenflimmern und Doppelbilder. Die vielfältigen Auslöser von Sehstörungen reichen von Augenerkrankungen über neurologische Störungen bis hin zu Tumoren.
Es gibt viele verschiedene Ursachen von Sehstörungen. Vergleichsweise harmlose Ursachen sind unter anderem:
Die Bindehaut kann sich entzünden (Konjunktivitis). Ursache können nicht nur Bakterien und Viren sein, sondern auch Fremdkörper und Allergien wie Heuschnupfen. Auch andere Strukturen im Auge wie z. B. die Iris (Iritis), die Netzhaut (Retinitis) oder der Sehnerv (Neuritis nervi optici) können sich entzünden.
Es gibt aber auch ernstere Ursachen für Sehstörungen. Dazu gehören zum Beispiel:
Wie Grüner Star, Grauer Star, Makuladegeneration oder eine Netzablösung
Sehnervschäden durch äussere Gewalteinwirkung wie einem Unfall (traumatisch bedingte Optikopathien) sind ebenfalls mögliche Ursachen von Sehstörungen.
Sehstörungen aufgrund einer stoffwechselbedingten Sehnervschädigung sind z.B. bei Schilddrüsenüberfunktion, Mangel an bestimmten Vitaminen (wie Vitamin A und B12), der Zuckerkrankheit Diabetes mellitus und Leberversagen möglich.
Eine infektiöse Sehnerventzündung wird durch Bakterien, Viren oder andere Erreger verursacht und kann z.B. bei Grippe, Herpes, Candida-Pilzinfektionen oder Malaria auftreten. Eine nicht-infektiöse Sehnerventzündung entwickelt sich im Rahmen anderer Erkrankungen (wie Multiple Sklerose, chronisch-entzündliche Darmerkrankungen, Rheumatoide Arthritis).
Auch Sehstörungen durch Stress sind möglich, etwa wenn eine anhaltende körperliche und/oder psychische Belastung die Konzentration von Stresshormonen erhöht und die Blutgefäße im Auge schädigt.
Kurzsichtigkeit, fachlich auch Myopie genannt, ist eine sehr häufige Form der Fehlsichtigkeit. Der üblicherweise verwendete Begriff «kurzsichtig» beschreibt den Fachausdruck Myopie am besten. Menschen die kurzsichtig sind, können Objekte in der Nähe schärfer sehen als in der Ferne.
Normalerweise wird Kurzsichtigkeit von einem Auge verursacht, das zu lang ist. Die unregelmässige Form des Auges führt dazu, dass eingehende Lichtstrahlen zu stark gebündelt werden und sich vor der Netzhaut treffen, anstatt direkt auf dieser. Als Folge erscheint die Darstellung von entfernten Objekten verschwommen.
Weitsichtigkeit, fachlich auch Hyperopie genannt, stellt eine weitere häufige Form der Fehlsichtigkeit dar. Menschen die weitsichtig sind, können Objekte in der Ferne besser sehen als in der Nähe. Die Weitsichtigkeit sollte nicht mit Alterssichtigkeit verwechselt werden; hierbei werden Objekte in der Nähe zwar auch zunehmend unschärfer, dieses wiederum liegt aber an unserem natürlichen Alterungsprozess.
Weitsichtigkeit wird normalerweise von einem zu kurzen Auge verursacht. Die unregelmässige Form des Auges führt dazu, dass eingehende Lichtstrahlen nicht ausreichend gebündelt werden und sich hinter der Netzhaut treffen, anstatt direkt auf dieser. Als Folge erscheint die Darstellung von nahen Objekten verschwommener.
Astigmatismus heisst wörtlich übersetzt «Punktlosigkeit». Bei den Menschen, bei denen diese häufige Form der Fehlsichtigkeit vorliegt, ist die Hornhaut des Auges verformt. Sie haben eine Hornhautverkrümmung. Seltener ist eine astigmatische Verkrümmung der Augenlinse Ursache für den Astigmatismus. Das Ergebnis ist gleich: die abweichende Krümmung führt dazu, dass horizontal einfallende Lichtstrahlenbündel anders als vertikal einfallende Lichtstrahlenbündel gebrochen werden.
So werden die Lichtstrahlen nicht in einem Brennpunkt vereinigt. Stattdessen entstehen zwei Brennlinien, die auch aussehen wie Stäbchen. Deswegen nennt man Astigmatismus auch Stabsichtigkeit.
Altersweitsichtigkeit ist ein völlig natürlicher Prozess, dem alle Menschen unterliegen. Für unsere Augenlinse wird es mit den Jahren schwieriger, sich auf unterschiedliche Entfernungen einzustellen. Die Linse verliert im Alter an Elastizität. Deshalb kann das Auge Objekte in der Nähe nicht mehr scharf abbilden, Buchstaben und Zahlen verschwimmen. Das Lesen der Zeitung, einer Strassenkarte, des Busfahrplans oder eines spannenden Buches wird schwieriger – die Arme sind plötzlich «zu kurz».
Bei den meisten Menschen macht sich die Alterssichtigkeit mit etwas über 40 Jahren bemerkbar. Sie benötigen ihre erste Lesebrille. Mit zunehmendem Alter wird der Bereich des scharfen Sehens immer kleiner und eine stärkere Nahkorrektur ist erforderlich, um weiterhin in der Nähe scharf zu sehen.
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