Ergründen Sie das Wunderwerk des menschlichen Auges, ein Fenster zur Welt, das uns mit etwa 7 Millionen Farbtönen eine unglaubliche Vielfalt an visuellen Eindrücken ermöglicht. Dieses Buch enthüllt auf faszinierende Weise die komplexe Anatomie und die optischen Meisterleistungen dieses Sinnesorgans, von der schützenden Lederhaut bis zur lichtempfindlichen Netzhaut mit ihren Millionen von Stäbchen und Zapfen. Tauchen Sie ein in die Welt der Lichtbrechung, Akkommodation und Adaption, die es uns ermöglichen, sowohl ferne Landschaften als auch kleinste Details in unmittelbarer Nähe scharf zu erkennen. Entdecken Sie, wie Hornhaut, Iris und Linse perfekt zusammenarbeiten, um ein gestochen scharfes Bild auf die Netzhaut zu projizieren, und wie das Gehirn diese Informationen verarbeitet, um uns ein räumliches und farbenprächtiges Seherlebnis zu ermöglichen. Erfahren Sie mehr über die physiologischen Grundlagen des Sehens, die Bedeutung von Vitamin A für die Nachtsicht und die faszinierenden Mechanismen, die das räumliche Sehen ermöglichen. Ein besonderes Augenmerk liegt auf den häufigsten Sehfehlern wie Kurz- und Weitsichtigkeit, deren Ursachen und Korrekturmöglichkeiten mit Brillen und Kontaktlinsen anschaulich erläutert werden. Von den ersten Brillen aus Bergkristall bis zu den modernen Kontaktlinsen wird auch ein Blick auf die historische Entwicklung der Sehhilfen geworfen. Dieses Buch ist eine unverzichtbare Lektüre für alle, die sich für die Funktionsweise des menschlichen Körpers interessieren und die komplexen Prozesse verstehen möchten, die uns das Sehen ermöglichen, ein grundlegender Sinn, der unser Leben maßgeblich prägt. Es ist eine Reise durch die Biologie und Physik des Sehens, die Ihnen die Augen öffnen wird. Es erklärt die komplexen Zusammenhänge zwischen Auge und Gehirn, die uns unsere Umwelt in all ihren Facetten wahrnehmen lassen. Das Buch bietet einen umfassenden Einblick in die Welt der Optik, der Augenheilkunde und der Sinnesphysiologie und ist somit für Schüler, Studenten und interessierte Laien gleichermaßen geeignet.
1. Allgemeines
Das Auge ist das wichtigste Lichtsinnesorgan von Menschen und Tieren.
Ein großer Teil der Insekten und Krebsen hat sogenannte Facetten- Augen, die ein mosaikartiges Gesamtbild erzeugen.
Niedere Tiere können dagegen nur hell- dunkel Unterscheidungen machen. Wirbeltiere und Menschen besitzen Linsen- Augen, die aus einem Linsenapparat und einer Netzhaut mit Sehzellen bestehen, so ist ein lichtstarkes und scharfes Bild möglich. Der Mensch kann etwa 7 000 000 Farbtöne wahrnehmen.
Die Wissenschaft hat herausgefunden, daß 80% von allem, was im Gedächtnis behalten wird, durch die Augen aufgenommen wird. Das räumliche Sehen wird durch zwei Augen ermöglicht, die beide das gleiche Objekt etwas unterschiedlich sehen. Unser Auge vermittelt uns ein räumliches Bild und erkennt Formen und Farben die im Gehirn gespeichert und weiterverarbeitet werden. Daher ist das Auge eines der wichtigsten Sinnesorgane des Menschen.
2. Aufbau des Auges
(Folie ,,Das Auge")
Der kugelförmige Augapfel hat einen Durchmesser von ungefähr 24 mm und liegt in der mit Fettgewebe ausgekleideten Augenhöhle. Das Auge kann durch sechs äußere Muskeln in alle Richtungen bewegt werden. Der Augapfel ist zwiebelschalenartig aus drei Schichten aufgebaut:
der äußeren Augenhaut (Lederhaut (lat. Sklera)), der mittleren Augenhaut (Aderhaut (lat. Choroidea)) und der inneren Augenhaut (Netzhaut (lat. Retina)). Die drei unterschiedlichen Schichten sind für die Lichtbrechung und die Stützung zuständig.
Die Lederhaut (Augenhaut) besteht aus festem Bindegewebe. Sie ist eine weiße, feste Haut die das Auge schützt. Die Lederhaut geht vorn in die stark gewölbte, durchsichtige Hornhaut über. Die Hornhaut ist stärker gewölbt und ist stark an der Lichtbrechung beteiligt. In der dahinter liegenden Regenbogenhaut, der Iris, befindet sich ein Loch, das Licht in das Auge läßt, die Pupille. Die Pupillenweite beträgt durchschnittlich 2- 8 mm. Der Raum zwischen Hornhaut und Iris, die vordere Augenkammer, ist mit Kammerwasser gefüllt. Hinter der Pupille sitzt die Augenlinse.
Diese bildet zusammen mit der gekrümmten Hornhaut die Gegenstände auf die Augenrückwand ab, die von der Netzhaut bedeckt ist.
Die Aderhaut versorgt mit ihren zahlreichen Gefäßen die Netzhaut mit Nährstoffen und Blut. Nach vorne geht sie in den Strahlenkörper über an dem durch Fasern und Muskeln (Ziliarmuskeln) die bikonvexe Linse aufgehängt ist. Diese Muskulatur bestimmt die Krümmung der elastischen Linse für das Nah- und Fernsehen. In den gefäßreichen Bindegewebsfortsätzen wird das Kammerwasser gebildet, welches die Hornhaut und die Linse mit Nährstoffen versorgt. Ebenfalls schließt sich an den Strahlenkörper die Regenbogenhaut (Iris) an. Sie gibt dem Auge seine Farbe (von blau bis braunschwarz) und kann sich durch das Loch in der Mitte wie bei einer Fotokamera verkleinern oder vergrößern, je nach den Lichtverhältnissen. Bei schwachen Licht wird diese größer und wenn grelles Licht einfällt, verengt sie sich schlagartig. Die Anpassung an verschiedene Lichtverhältnisse heißt
Adaption.
Auf der Netzhaut sitzen die Bildaufnehmenden Sinneszellen. Die meisten Nährstoffe erhält die Netzhaut über die zentrale Netzhautarterie die zusammen mit den Sehnerven in das Auge eintritt. Die verbrauchten Nährstoffe werden durch die Zentrale Netzhautvene abgeführt. Die Netzhaut selbst ist aus mehreren Schichten aufgebaut, die unterschiedlichen Nervenzellen enthält.
Die Sinneszellenschicht enthält die lichtempfindlichen Stäbchen (125 Mil.) und Zapfen (7 Mil.).
Die Zapfen nehmen Farbunterschiede und genaue Abbildungen wahr, sie befinden sich hauptsächlich im Zentrum der Netzhaut. Dort, etwa gegenüber der Pupille liegt der gelbe Fleck, die Stelle des schärfsten Sehens. Es gibt in der Netzhaut drei verschiedene Arten von Zapfen, und zwar solche, die jeweils für rotes, grünes oder blaues Licht empfindlich sind. Wenn alle drei Zapfensorten ausfallen, ist der Betroffene farbenblind. Die Stäbchen sind mehr am Rand der Sinneszellenschicht angesiedelt. Sie erkennen unterschiedliche Helligkeitsstufen und mehr schemenhafte Bewegungseindrücke. Deshalb sehen wir in der Dämmerung alle Gegenstände nur grau. Sie enthalten ein Pigment, das Sehpurpur genannt wird. Bei
Vit. A- Mangel läßt die Nachtsichtigkeit stark nach.
Die gesamten Reize werden zu den Sehnerven zusammengeführt und an das Großhirn weitergeleitet. Dort wo die Sehnerven aus dem Augapfel austreten befinden sich keine Sinneszellen, da die Netzhaut hier durchbrochen wird. Deshalb nennt man diesen Punkt auch blinder Fleck. Der blinde Fleck wird im allgemeinen nicht bemerkt, und zwar vor allem deshalb nicht, weil er bei den beiden Augen an verschiedenen Stellen des Gesichtsfeldes liegt. (Versuch)
Die dort fehlenden Sinneseindrücke werden durch das Gehirn simuliert und dazugedacht, damit keine Lücke im Bild des Betrachters entsteht.
Die Nervenbahnen kreuzen sich im Gehirn, d.h. die Informationen des rechten Auges werden an die linke Großhirnhälfte geschickt und die Informationen des linken Auges an die rechte Hälfte. Das Gehirn bekommt völlig Spiegelverkehrte Informationen vom Auge. Schon bald nach der Geburt lernt das Gehirn beide Informationen zu einem einheitlichen, aufrechten und wirkungsgetreuen Bild zu korrigieren. Der Innenraum des Auges zwischen Linse und Netzhaut wird vom Glaskörper, einer gallertartigen Substanz, ausgefüllt. Der Glaskörper besteht zu 98% aus Wasser, ist durchsichtig und zellfrei.
Damit das Auge nicht von außen Verletzt wird, besitzt es verschiedene Schutzvorrichtungen: Die Augenbrauen dienen zum Schutz vor zu intensiver Sonneneinstrahlung, Fremdkörper und dem salzigen Stirnschweiß. Die Augenlider mit deren Augenwimpern dienen auch zum Schutz vor zu intensiver Sonneneinstrahlung und Fremdkörper, außerdem zum verteilen der Tränenflüssigkeit auf der vorderen Augenoberfläche. Der Liedreflex sorgt dafür, daß sich das Augenlied bei Gefahr vor das Auge schiebt. Die Tränenflüssigkeit schwemmt kleine Fremdkörper aus dem Auge. Außerdem enthält sie ein bakterientötendes Enzym.
3. Optische Eigenschaften
(Folie ,,Das Auge")
Licht fällt von den Gegenständen, die wir sehen, durch die Hornhaut in das Auge ein. Nach dem Durchgang durch die Pupille fällt das Licht auf die bikonvexe Augenlinse, ein transparentes Gebilde, ungefähr von Größe und Form einer Erbse. Es wird so gebrochen, daß auf der Netzhaut scharfe Bilder entstehen. Diese entstehen wie bei jeder Linsenabbildung auf dem Kopf und sind seitenverkehrt. Durch das Zusammenspiel unseres Tastsinns mit den Augen haben wir gelernt die Gegenstände aufrecht zu sehen. Im Auge ist der Abstand von der Linse zur Netzhaut, die Bildweite, unveränderlich. Wir dürften deshalb eigentlich Gegenstände nur dann scharf sehen, wenn sie einen bestimmten Abstand vom Auge haben.
Das ist aber nicht so, weil das Auge eine Entfernungseinstellung vornimmt. Man merkt es, wenn man gleichzeitig einen Finger vor dem Gesicht und Schrift auf der entfernten Wandtafel betrachtet. - Nur eines von den beiden kann man fixieren und so scharf sehen. Das andere ist jeweils unscharf.
Diese Entfernungsanpassungen nennt man Akkommodation (von der Ferne an die Nähe) und Desakkommodation. Das Auge akkommodiert abhängig von der Entfernung eines Gegenstandes vom Auge, um ein scharfes Bild auf der Netzhaut (Retina) zu erzeugen. Dazu verformt der ringförmige Ziliarmuskel die Linse so, daß sich deren Brennweite ändert. Bei vollständiger Desakkommodation sind die ZINN- Bänder gespannt, wodurch die Linse in einer flachen Gestalt gehalten wird.
Durch die Ziliarmuskeln können die Bänder verschieden stark gespannt werden, was zur folge hat, daß die Linse sich durch ihre eigene Elastizität mehr oder weniger stark wölbt und damit ihre Brechkraft ändert.
Ein gesundes Auge kann entfernte Gegenstände im entsprechenden Zustand der Linse auf der Netzhaut abbilden. Die Bildpunkte naher Gegenstände würden bei dieser Einstellung hinter der Netzhaut entstehen; das Bild auf der Netzhaut währe daher unscharf. Bei einem entfernten Gegenstand entspannt sich also der Ziliarmuskel (Ringmuskel weitet sich), der um die Linse herum angeordnet ist, und die Linse nimmt eine flache Form an. Wenn sich ein Gegenstand näher am Auge befindet, so zieht sich der Ziliarmuskel zusammen und die Linse nimmt eine kugelform an.
Dies führt zu kleineren Krümmungsradien und einer kürzeren Brennweite. Dies erhöht die Brechkraft der Linse, und damit können nahe Objekte scharf abgebildet werden.
4. Augenfehler und ihre Korrektur
(Folie ,,Kurz- und Weitsichtigkeit")
Die Abbildungsfehler bei der Lichtbrechung durch das Auge führen zu zwei gut bekannten Anomalien beim Sehen:
Kurzsichtigkeit (Myopie) und Weitsichtigkeit (Hyperopie, Übersichtigkeit).
Die beiden Defekte sind in der Regel auf einen abnorm geformten Augapfel zurückzuführen, der in der axialen Richtung zu lang oder zu kurz ist. Jede Abweichung von der normalen Länge bewirkt, daß die kombinierten brechenden Elemente Hornhaut und Linse, kein scharfes Bild des Objektes auf der Netzhaut für weit entfernte oder nahe Gegenstände erzeugen können.
Bei der Kurzsichtigkeit liegt im Vergleich zu einem normalsichtigem Auge die axiale Richtung gewöhnlich länger als die, der normale Länge von 24 mm. Deshalb entsteht das Bild entfernter Gegenstände bereits vor der Netzhaut und ist daher unscharf. Die Kurzsichtigkeit wird durch Brillen mit Negativlinsen (Zerstreuungslinsen, konkav geschliffen) korrigiert, die den Fern- und Nahpunkt weiter entfernt vom Auge in die normale Position bringen.
Das weitsichtige Auge ist gewöhnlich kürzer als das normalsichtige Auge, wodurch nahe Gegenstände unscharf gesehen werden. Während das kurzsichtige Auge zuviel Konvergenz in seinem optischen System aufweist und deswegen eine Zerstreuungslinse (Sammellinse, konvex geschliffen) zur Korrektur der zur starken Brechung benötigt, hat das weitsichtige Auge eine zu geringe Konvergenz und erfordert eine Sammellinse, um die Brechung zu verstärken. So kann der Betroffene ebenfalls wieder normal sehen.
Die Augenfehler treten entweder einzeln oder in Verbindung mit einer weiteren Augenerkrankung, Astigmatismus (ungleichmäßige Krümmung der Hornhaut). Sie sind jedoch durch entsprechende äußere optische Elemente wie Brille oder Kontaktlinsen korrigierbar.
Brillen gibt es schon seit etwa 1500 Jahren und wurden damals gegen Alterssichtigkeit (der alte Mensch sieht nahe Gegenstände unscharf) eingesetzt. 1000 Jahre später verwendete man für die Brillengläser Bergkristall bzw. Beryll (daher der Name Brille). Beryllinsen waren damals noch sehr trüb, daher wurden sie durch venezianisches Glas ersetzt.
Häufig gestellte Fragen
Was ist die Hauptfunktion des Auges?
Das Auge ist das wichtigste Lichtsinnesorgan von Menschen und Tieren, das es ermöglicht, Licht und Farben wahrzunehmen und räumliche Bilder zu erzeugen.
Wie ist das menschliche Auge aufgebaut?
Das Auge besteht aus dem Augapfel, der aus drei Schichten aufgebaut ist: der äußeren Augenhaut (Lederhaut), der mittleren Augenhaut (Aderhaut) und der inneren Augenhaut (Netzhaut). Weitere wichtige Bestandteile sind Hornhaut, Iris, Pupille, Augenlinse und Glaskörper.
Welche Rolle spielt die Lederhaut (Sklera)?
Die Lederhaut ist die äußere, feste, weiße Schicht des Auges, die es schützt. Sie geht vorn in die durchsichtige Hornhaut über.
Was ist die Funktion der Hornhaut?
Die Hornhaut ist der vordere, durchsichtige Teil der Lederhaut und ist stark an der Lichtbrechung beteiligt.
Was ist die Funktion der Iris und Pupille?
Die Iris (Regenbogenhaut) reguliert die Lichtmenge, die durch die Pupille in das Auge gelangt. Die Pupille ist die Öffnung in der Mitte der Iris.
Wie funktioniert die Akkommodation des Auges?
Akkommodation ist die Fähigkeit des Auges, seine Brechkraft anzupassen, um Objekte in unterschiedlichen Entfernungen scharf zu sehen. Dies geschieht durch Verformung der Linse mithilfe des Ziliarmuskels.
Was sind Stäbchen und Zapfen?
Stäbchen und Zapfen sind lichtempfindliche Zellen in der Netzhaut. Zapfen sind für das Farbsehen und scharfe Bilder verantwortlich, während Stäbchen Helligkeitsunterschiede und schemenhafte Bewegungen wahrnehmen.
Was ist der gelbe Fleck (Makula)?
Der gelbe Fleck ist der Bereich der Netzhaut mit der höchsten Konzentration an Zapfen und somit die Stelle des schärfsten Sehens.
Was ist der blinde Fleck?
Der blinde Fleck ist der Bereich der Netzhaut, an dem der Sehnerv austritt und keine Sinneszellen vorhanden sind. Sinneseindrücke werden vom Gehirn simuliert und dazugedacht.
Wie werden die Informationen der Augen im Gehirn verarbeitet?
Die Nervenbahnen der Augen kreuzen sich im Gehirn, sodass die Informationen des rechten Auges an die linke Großhirnhälfte und umgekehrt gesendet werden. Das Gehirn lernt, diese Informationen zu einem einheitlichen Bild zu verarbeiten.
Welche Schutzvorrichtungen hat das Auge?
Die Augenbrauen schützen vor Sonneneinstrahlung und Schweiß. Die Augenlider und Wimpern schützen vor Fremdkörpern und verteilen die Tränenflüssigkeit. Der Liedreflex schützt das Auge bei Gefahr.
Was ist Kurzsichtigkeit (Myopie)?
Kurzsichtigkeit entsteht, wenn das Bild entfernter Gegenstände vor der Netzhaut entsteht. Korrigiert wird sie durch Zerstreuungslinsen (konkave Linsen).
Was ist Weitsichtigkeit (Hyperopie)?
Weitsichtigkeit entsteht, wenn das Bild naher Gegenstände hinter der Netzhaut entsteht. Korrigiert wird sie durch Sammellinsen (konvexe Linsen).
Was ist Astigmatismus?
Astigmatismus ist eine ungleichmäßige Krümmung der Hornhaut, die zu verzerrtem Sehen führt. Sie kann durch spezielle Brillen oder Kontaktlinsen korrigiert werden.
Wie funktionieren Brillen und Kontaktlinsen?
Brillen und Kontaktlinsen korrigieren Sehfehler, indem sie das Licht so brechen, dass ein scharfes Bild auf der Netzhaut entsteht.
- Arbeit zitieren
- Tanja Staibano (Autor:in), 2000, Das Auge. Übersicht über Aufbau, Eigenschaften und Korrektur von Fehlsichtigkeit, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/100475
