Sinnesorgan Auge - Aufbau und Sehvorgang

Aufbau des Auges

Der Augapfel ist zum grössten Teil von der stabilen, weissen Lederhaut (7.) umgeben, welche das Auge schützt und dem Auge hilft, die Form zu erhalten. Durch die Hornhaut (3.), Pupille (4.), Linse (5.) und den Glaskörper (das Innere des Auges) kann das Licht auf die Netzhaut (8.) gelangen. Auf der Netzhaut befinden sich die Lichtsinneszellen, welche Licht aufnehmen und es in elektrische Impulse umwandeln, die dann über den Sehnerv (9.) zum Sehzentrum des Gehirns geschickt werden.

Die Iris (2.) bestimmt durch ihre Färbung die Augenfarbe. Die Iris kann die Grösse der Pupille regulieren und damit die Lichtmenge beeinflussen, die auf die Lichtsinneszellen in der Netzhaut treffen.

1. Zonulafasern

2. Iris

3. Hornhaut

4. Pupille

5. Linse

6. Ziliarmuskel

7. Lederhaut

Die Netzhaut (Retina)

Das Licht (1.) durchdringt die verschiedenen Schichten der Netzhaut und trifft so auf die Lichtsinneszellen (4.). Die Lichtsinneszellen enthalten einen Farbstoff, der Licht absorbiert, sich dadurch verändert und elektrische Erregungen erzeugt. Über die Nervenzellen der Netzhaut und den Sehnerv gelangen die Signale ins Gehirn. Die Lichtsinneszellen in der Netzhaut können in Zapfen (9.) und Stäbchen (10.) unterteilt werden, welche unterschiedliche Aufgaben erfüllen.

Die Zapfen (9.) ermöglichen Deinem Auge das Sehen von unterschiedlichen Farben.
Die Stäbchen (10.) ermöglichen Deinem Auge das Sehen von Helligkeit und Dunkelheit (Hell-Dunkel-Sehen). Dank der Stäbchen kannst Du in der Dämmerung sehen.

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Licht
Ableitende Nervenzellen
Verknüpfende Nervenzellen
Lichtsinneszellen
Pigmentschicht
Aderhaut
Axon zum Sehnerv
Pigmentzelle
Zapfen
Stäbchen

In den Randbereichen der Netzhaut teilen sich mehrere Stäbchen eine nachfolgende Nervenzelle, weshalb dort weniger wahrgenommen werden kann als in der Mitte und das Sehen unscharf wird. Um die Schärfe des Sehens zu bestimmen, wird zwischen dem gelben Fleck und dem blinden Fleck unterschieden.

Im gelben Fleck hat jede Lichtsinneszelle eine Nervenzelle, deshalb ist es die Stelle des schärfsten Sehens im menschlichen Auge.
Der blinde Fleck ist die Stelle, wo der Sehnerv aus der Netzhaut austritt, und wo sich keine Lichtsinneszellen mehr befinden.

Schutz des Auges

Das Auge wird durch Augenbrauen, Wimpern, Augenlid und Tränenflüssigkeit geschützt.

Tränenflüssigkeit

Über dem Auge befindet sich in der Augenhöhle eine Tränendrüse, die ständig eine Flüssigkeit absondert, die Tränenflüssigkeit. Durch das Öffnen und Schliessen des Augenlids wird diese über die Hornhaut verteilt, um sie feucht zu behalten und Unebenheiten der Hornhaut auszugleichen und um Staub und andere Fremdkörper aus dem Auge herauszuspülen. Zudem enthält sie Nährstoffe für die Zellen der Hornhaut und besitzt spezielle Wirkstoffe, zur Abwehr von Bakterien. Sie fliesst dann über den Tränenkanal in die Nase ab.

Schutzbrillen

Sonnenbrille: An einem sonnigen Tag hilft es, eine Sonnenbrille zu tragen, denn diese bewirkt durch ihre Tönung, dass Menschen weniger geblendet werden und die Pupille nicht zu stark verengt werden muss. Um das zu erreichen, ist es wichtig, dass eine Sonnenbrille undurchlässig für UV-Strahlung ist. Diese kann der Mensch nicht wahrnehmen, aber UV-Strahlung kann unsere Netzhaut beschädigen.
Schutzbrille: Bei vielen Tätigkeiten im Handwerk, im Labor oder beim Experimentieren in der Schule müssen oder sollten Menschen eine Schutzbrille tragen, damit die Augen vor herumfliegenden Splittern oder Spritzern geschützt werden können.

Zusatzinfo für höhere Klassen:

Scharfes Sehen

Licht wird an Gegenständen reflektiert, tritt ins Auge ein und wird an der Netzhaut abgebildet. Wenn die Lichtstrahlen richtig gebrochen werden und das Bild scharf auf der Netzhaut abgebildet wird, nimmt Dein Gehirn es auch als scharfes Bild wahr. Je näher die Blume am Auge ist, desto mehr muss die Abbildung gebrochen werden, diese Anpassung nennt sich Akkommodation und erfolgt durch An- und Entspannung des Ziliarmuskels (1.), wodurch die Länge der Zonulafasern (2.) geändert wird. Die Brechung der Lichtstrahlen findet vor allem an der Oberfläche der Hornhaut, aber auch an der vorderen und hinteren Wölbung der Linse, statt.

Biologie; Nerven und Sinne; 1. Sek / Bez / Real; Sinnesorgan Auge - Aufbau und Sehvorgang — 1. Ziliarmuskel
2. Zonulafasern

Vorgänge im Auge

Der Ziliarmuskel stellt die Krümmung zusammen mit der elastischen Aderhaut ein.

Um Gegenstände in der Nähe richtig scharf sehen zu können, kontrahiert der Ziliarmuskel, um den Abstand zur Linse geringer zu machen. Das wiederum lockert die Zonulafasern und somit nimmt die Linse selbständig wieder ihre kugelige Form an und ist gekrümmt.
Um Gegenstände in der Ferne sehen zu können, muss sich der Ziliarmuskel entspannen und damit wird die elastische Aderhaut gedehnt. Somit ziehen Zonulafasern die Linse in eine flache Form und das wird unterstützt dadurch, dass der Glaskörper gegen die Linse drückt.

Sehfehler

Kurzsichtigkeit

Wenn ein Mensch kurzsichtig ist, können Dinge in der Nähe gut gesehen werden, aber Dinge in der Ferne (A1.) sind unscharf. Die Lichtstrahlen werden von der Linse so gebündelt, dass sie sich treffen, bevor sie die Netzhaut erreichen (A2.). Ein kurzsichtiges Auge ist also gewissermassen zu lang und der Brennpunkt (A2.) liegt vor der Netzhaut im Glaskörper. Brillen oder Kontaktlinsen mit Zerstreuungslinsen (B3.) können Kurzsichtigkeit korrigieren und dann können weit entfernte (B1.) Gegenstände wieder scharf (B2.) wahrgenommen werden.

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Die Abbildung zeigt, wie Kurzsichtigkeit dein Auge beeinflusst und wie der Sehfehler durch eine Zerstreuungslinse (B3) ausgebessert werden kann.

Weitsichtigkeit

Ein weitsichtiges Auge hat das gegenteilige Problem: Der Augapfel ist ein wenig zu kurz. Hier liegt der Brennpunkt hinter der Netzhaut (A2.). Das bedeutet, dass nur weiter entfernte Gegenstände scharf gesehen werden können. In diesem Fall werden die Lichtstrahlen so gebündelt, dass sie erst hinter der Netzhaut richtig zusammenkommen. Um Gegenstände in der Nähe (B1.) scharf sehen zu können, braucht es eine Brille oder Kontaktlinse mit einer Sammellinse (B3.), welche die Brechung verstärkt und somit dafür sorgt, dass die Lichtstrahlen richtig auf die Netzhaut fokussiert werden (B2.).

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Die Abbildung zeigt, wie Weitsichtigkeit dein Auge beeinflusst und wie der Sehfehler durch eine Sammellinse (B3) ausgebessert werden kann.

Altersweitsichtigkeit

Durch das Altern der Menschen wird die Linse immer weniger elastisch und krümmt sich weniger. Das führt dazu, dass Gegenstände in der Nähe nicht mehr scharf gesehen werden können. Damit sich das Auge überhaupt auf verschiedene Entfernungen fokussieren kann, benötigt es diese Elastizität der Linse. Wenn diese verloren geht, wird eine Brille oder eine Kontaktlinse mit einer Sammellinse nötig, um wieder scharf sehen zu können.

Die Fähigkeit der Hornhaut, das Licht zu brechen, kann auch mit einem Laser-Eingriff verändert werden. Wenn die Linse danach aber erneut weniger elastisch wird, wird im Alter trotzdem wieder eine Brille benötigt.

Farbensehen

Die Lichtsinneszellen erzeugen je nach absorbierter Farbe einen elektrischen Impuls und senden ihn an das Gehirn, wo das farbige Bild wahrgenommen wird. Die Stäbchen enthalten Rhodopsin und die Zapfen einen Rhodopsin-ähnlichen Farbstoff, mit denen Farben wahrgenommen werden. Wenn Licht auf das Rhodopsin fällt, wird es absorbiert und es verändert seine Form, was einen elektrischen Impuls erzeugt. Es gibt drei verschiedene Zapfentypen, die für bestimmte Farben empfindlich sind.

Zapfentyp	Empfindlichkeit
L-Zapfen	besonders empfindlich für Licht mit grosser Wellenlänge (564 nm, Wahrnehmung rot)
M-Zapfen	besonders empfindlich für Licht mittlerer Wellenlänge (534 nm, Wahrnehmung grün)
S-Zapfen	besonders empfindlich für kurzwelliges Licht (420 nm, Wahrnehmung blau)

Durch die drei Zapfentypen kannst Du Licht mit verschiedenen Lichtwellen erkennen und je nach Wellenlänge entsteht ein anderes Erregungsmuster in den Zapfen. Zudem ist es wichtig, wie aktiv die verschiedenen Zapfentypen sind, da jeder Zapfentyp für andere Wellenlängen empfindlich ist.

Mischung der Farben

Das Gehirn kann die Mischung von verschiedenfarbigem Licht interpretieren, durch die unterschiedlichen Wellenlängen.

Rot-Grün-Schwäche

Die Rot-Grün-Schwäche ist eine Störung (Schwäche oder vollständiges Fehlen) der Wahrnehmung der Farben grün und rot. Die Sehschwäche beruht auf einer Veränderung in der Lichtabsorption der Zapfen des Auges. Wie Du gelernt hast, braucht es für diesen Prozess das Protein Opsin. Die Informationen über dieses Protein liegen in Deinen Genen und genauer gesagt auf dem X-Chromosom. Da Frauen, im Gegensatz zu Männern, zwei X-Chromosome besitzen und Männer ein X- und ein Y-Chromosom, haben Männer bei einem genetischen Defekt keine Ausweichmöglichkeit auf das andere X-Chromosom. Bei Frauen müsste der Gendefekt auf beiden X-Chromosomen vorkommen, damit eine Rot-Grün-Schwäche eintritt, was wesentlich unwahrscheinlicher ist.

Grauer und grüner Star

Bei älteren Personen kann es zu zwei Beeinträchtigungen kommen, welche grauer und grüner Star genannt werden. Bis auf den ähnlichen Namen haben diese beiden Krankheitsbilder aber nichts gemeinsam.

Grauer Star: Die Linse und die Pupille werden trüb und es fühlt sich für die betroffene Person an, als würde sie alles durch einen Nebel sehen. In besonders schlimmen Fällen kann es dazu kommen, dass gar kein Bild mehr auf der Netzhaut abgebildet werden kann.
Grüner Star: Ein Sammelbegriff für Augenerkrankungen, die eine Schädigung der Sehnerven bedeuten. Der Innendruck des Auges steigt an, wodurch die Blutgefässe und der Sehnerv verengt werden und somit das Gesichtsfeld eingeschränkt wird. Es kann sogar zum völligen Sehverlust des Auges kommen. Oft verlaufen diese Beeinträchtigungen lange unbemerkt, weshalb ab einem Alter von 40 Jahren das Auge regelmässig bei einem Arzt überprüft werden sollte.