Aufbau und Funktion des menschlichen Auges

Aufbau des Auges

Die verschiedenen Teile des Auges – von der Hornhaut über die Augenlinse bis hin zum gelben Fleck – sind in die Augenhöhle eingebettet. Nachfolgend beschreiben wir den Aufbau des Auges im Detail.

Hornhaut

Die Hornhaut (oder Cornea) ist der halbkugelförmige transparente vordere Teil des Auges, der die Iris bedeckt. Die Hornhaut hat eine Schutzfunktion und verhält sich wie eine Linse, die das Licht zur Netzhaut leitet. Sie ist für zwei Drittel der Brechkraft des Auges verantwortlich.

Die Hornhaut wird durch Tränenflüssigkeit befeuchtet. Die Tränenflüssigkeit hat die Aufgabe, die empfindliche Hornhaut vor Austrocknung zu schützen und Fremdkörper aus dem Auge zu spülen. Die Tränenflüssigkeit wird im Tränenapparat gebildet und hat einen wässrigen und einen öligen Anteil.

Sie wird in verschiedenen Drüsen gebildet:

• Tränendrüse: Sie befindet sich unter dem seitlichen und äusseren Rand der Augenbraue. Sie produziert den wässrigen Teil der Tränen. Dank dieser Drüsen wird die Hornhaut befeuchtet und ihre empfindlichen Zellen sind gut geschützt.

• Meibomsche Drüse: Sie befindet sich an den Rändern der Augenlider, wo die Wimpern geboren werden. Sie produziert den fettigen Anteil des Tränenfilms und verhindert, dass die Tränenflüssigkeit zu schnell verdunstet.

• Tränenkanal: Durch diesen Kanal fliesst die Tränenflüssigkeit aus den Augen in die Nase ab.

Lederhaut

Die sechs äusseren (extraokulären) Augenmuskeln sind mit dem weissen Teil des Auges verbunden, der so genannten Sklera oder Lederhaut. Sie ist eine dicke, zähe Gewebeschicht, die fast die gesamte Oberfläche des Augapfels bedeckt.

Die Sklera und die Innenseite der Augenlider sind mit einer Schleimhaut aus durchsichtigem Gewebe ausgekleidet, der so genannten Bindehaut, die die Sklera schützt und zur Befeuchtung des Auges beiträgt.

Regenbogenhaut

Die Iris (auch Regenbogenhaut) ist ein farbiger Ring, der die Pupille umgibt und wie die Blende einer Kamera funktioniert: Sie steuert die Menge des in das Auge eintretenden Lichts. In einer hellen Umgebung sorgt sie mit Hilfe der Augenmuskeln dafür, dass sich die Pupille verkleinert und weniger Licht einfällt. Bei Dunkelheit geschieht das Gegenteil: Der Pupillenschliessmuskel öffnet sich und die Pupille weitet sich. Dadurch wird sichergestellt, dass bei Dunkelheit mehr Licht ins Auge gelangt und bei heller Umgebung weniger Licht.

Die Pigmente der Iris bestimmen auch die Farbe unserer Augen. Ihre Struktur ist bei jedem Menschen einzigartig. Auf das Sehvermögen hat die Farbe der Iris keinen Einfluss. Jemand mit braunen Augen sieht die Welt nicht “dunkler” als jemand mit hellen, z. B. blauen Augen.

Pupille

Die Pupille ist die runde Öffnung in der Mitte der Iris, dem farbigen Bereich des Auges. Sie kann sich erweitern (Mydriasis) oder zusammenziehen (Miosis), je nachdem, wie viel Licht in das Auge eintritt und die Netzhaut erreicht. Bei hellem Licht verkleinert sich die Pupille und bei schwachem Licht vergrössert sie sich.

Gesteuert wird der Lichteinfall in das Auge von den Muskeln der Iris, die die Pupille erweitern oder verengen.

Augenlinse

Die Linse konzentriert das Licht, das durch die Pupille eintritt. Dadurch wird ein scharfes Bild auf der Netzhaut gewährleistet. Sie ist elastisch und kann ihre Form mit Hilfe des Ziliarmuskels anpassen, um nahe und ferne Objekte zu fokussieren. Dadurch steuert die Linse massgeblich die Brechkraft des Auges. Beim Betrachten naher Objekte verstärkt die Augenlinse ihre Krümmung, um scharfes Sehen zu ermöglichen. Wenn wir jedoch weit entfernte Objekte betrachten, flacht die Linse wieder ab und ermöglicht uns eine klare Sicht.

Diese Anpassung mit Hilfe der Augenmuskeln bezeichnet man als Akkommodation. Die Linse dreht das Bild, das wir sehen, auf den Kopf und projiziert es rückwärts auf die Netzhaut. Erst wenn das Gehirn es weiterverarbeitet, wird es "gerade gerückt".

Glaskörper und Aderhaut

Der Glaskörper befindet sich im Inneren des Auges zwischen der Augenlinse und der Netzhaut. Er ist der grösste Teil des Auges und stellt, wie der Name schon sagt, den Körper des Auges dar. Er ist transparent und besteht zu 98 Prozent aus Wasser, die restlichen 2 Prozent sind Natriumhyaluronat und Kollagenfasern.

Die Aderhaut liegt zwischen der Sklera und der Netzhaut und reicht bis zum Ziliarkörper und der Iris. Sie stellt die Versorgung der Netzhautrezeptoren mit Nährstoffen sicher, hält die Temperatur der Netzhaut konstant und ist auch an der Akkommodation beteiligt, d. h. am Wechsel zwischen Nah- und Fernsicht, ähnlich wie der Fokus in einem Kameraobjektiv.

Netzhaut

Die Netzhaut (auch Retina) ist die lichtempfindliche Gewebeschicht auf der hinteren Seite des Auges. Sie enthält lichtempfindliche Sehzellen, die Lichtreize in elektrische Impulse umwandeln. Diese elektrischen Impulse werden dann über den Sehnerv an das Gehirn weitergeleitet.

Die Sehzellen der Netzhaut bestehen aus etwa 5 Millionen Zapfen (für das Farbsehen) und über 120 Millionen Stäbchenzellen (für das Erkennen von Hell und Dunkel). Nirgendwo sonst im Auge sind sie so dicht konzentriert wie im Zentrum der Netzhaut, dem Gelben Fleck (auch Makula): Etwa 95 Prozent aller Sehzellen befinden sich auf einer Fläche von etwa 5 Quadratmillimetern.

In der Mitte der Netzhaut befindet sich die Fovea. Sie besteht aus einer Vielzahl von Sehzellen, die es uns ermöglichen, tagsüber so klar und farbig wie möglich zu sehen. Wenn wir ein Objekt betrachten, drehen sich unsere Augen automatisch so, dass das Bild in der Fovea platziert wird.

Der periphere Teil der Netzhaut ist für das periphere oder seitliche Sehen zuständig und ermöglicht uns, alles um uns herum zu sehen.

Aufhängebänder der Linse

Die Zonulafasern, auch Aufhängebänder der Linse oder Ligamentum suspensum der Linse genannt, sind ein komplexes Bündel von Fibrillen. Die Fasern sind an einem Ende mit dem äußersten Teil der Linse und am anderen Ende mit einem Teil des Auges, dem Ziliarkörper, verbunden.

Die Zonulafasern sind elastische Fasern und bedeutend elastischer als die Linsenkapsel. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, die Linse zu stabilisieren und die Akkommodation zu unterstützen. Da die Zonulafasern kein zusammenhängendes Gewebe sind, sondern aus einzelnen Fasern bestehen, ermöglichen sie auch den Durchfluss von Flüssigkeit aus der hinter der Iris gelegenen hinteren Augenkammer in den Glaskörper. Diese Fasern bilden eine komplexe dreidimensionale Struktur und haben eine grosse Dehnungsfähigkeit, ohne zu reissen.

Strahlenkörper

Der Strahlenkörper (oder Ziliarkörper) besteht aus dem Ziliarmuskel (Musculus ciliaris) und den Ziliarfortsätzen. Er ist mit der Iris verbunden und produziert das Kammerwasser, eine farblose Flüssigkeit, die die Hornhaut und die Linse mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt und die Schärfe verbessert, indem sie zur Brechung des Lichts beiträgt.

Augenkammern

Das menschliche Auge hat eine vordere Augenkammer und eine hintere Augenkammer, die durch die Pupille miteinander verbunden sind. Die vordere Augenkammer ist grösser und liegt zwischen Hornhaut und Iris. Die hintere Augenkammer ist kleiner und liegt zwischen Iris und Glaskörper.

Die Augenkammern sind Hohlräume, die Kammerwasser enthalten. Diese Flüssigkeit transportiert Nährstoffe zu Iris, Augenlinse und Hornhaut; sie versorgt sie mit Sauerstoff und hilft ihnen, Krankheitserreger zu bekämpfen. Die wässrige Flüssigkeit in den Augenkammern hat noch eine weitere Funktion: Sie erhält die Form des Auges aufrecht.

Gelber Fleck

Der gelbe Fleck (auch Makula oder Macula) ist ein kleiner Bereich im der Mitte der Netzhaut, der Fovea centralis. Der gelbe Fleck ist aufgrund seiner dichtesten Konzentration an Sehzellen der Ort des schärfsten Sehens in unserem Auge und für unser zentrales Sehen verantwortlich. Diese Stelle des schärfsten Sehens ermöglicht es uns, feine Details und Bewegungen zu erkennen.

Der Bereich wo Netzhaut auf Sehnerv trifft, hingegen, wird als blinder Fleck bezeichnet. Seinen Namen erhält er, da dies der einzige Bereich der Netzhaut ist, in dem keine lichtempfindlichen Sehzellen vorhanden sind und somit keine optische Empfindlichkeit besteht.

Aderhaut

Die Aderhaut ist eine aus einer Vielzahl von Blutgefässen bestehende Schicht, die zwischen der Lederhaut oder Sklera (dem weißen Teil des Auges) und der Netzhaut liegt.

Diese Gefässbildung versorgt das Auge, vor allem die Netzhaut, mit Sauerstoff und anderen Nährstoffen. Etwa 70 % des Blutes im gesamten Auge befindet sich in der Aderhaut.

Die Aderhaut enthält zudem Melanin, eine Substanz, die Pigmente produziert.

Eine weitere wichtige Funktion dieser Membran ist die Absorption von Licht, um Lichtreflexionen und verschwommenes Sehen zu verhindern.

Die Aderhaut besteht aus mehreren Schichten:

• Fusca lamina oder suprachoroidaler Raum: Dies ist der Übergang zwischen der Sklera mit all ihren Kapillaren und der Aderhaut.

• Äussere Lamelle oder Stroma: enthält Venen und Arterien sowie pigmentierte Zellen, die so genannte Hallersche Schicht.

• Kapillarlamelle: bekannt als Sattlersche Schicht.

• Basallamina: Hier befindet sich die Bruch'sche Membran, eine homogene Schicht, die für die Nährstoffversorgung der Netzhaut verantwortlich ist.

Sehnerv

Der Nervus Opticus oder Sehnerv ist der größte Sinnesnerv des Auges. Es besteht aus Millionen von Nervenfasern, die elektrische Impulse an den Teil des Gehirns senden, der für das Sehen zuständig ist.

Der Sehnerv ist für die Übertragung von Informationen von der Netzhaut zum Gehirn zuständig. Er besteht aus etwa einer Million Nervenfasern (Axone), ist etwa einen halben Zentimeter dick und verlässt die Netzhaut durch die Papille. Die Papille wird auch als “blinder Fleck” bezeichnet, da die Netzhaut dort keine Sinneszellen hat. Aus diesem Grund ist das vom Gehirn erzeugte Bild im Grunde ein schwarzer Fleck, und normalerweise sind es unsere kleinen grauen Zellen, die diese Information ausgleichen, um ein kohärentes Sehen zu ermöglichen.

Funktionen des Auges: Wie funktioniert das Sehen?

Das Auge empfängt Lichtreize aus der Umwelt. Das einfallende Licht dringt durch die transparente Hornhaut – die äusserste Schicht des Auges – in die Pupille ein, passiert die Linse und bildet ein umgekehrtes Bild auf der Netzhaut ab. In der Netzhaut wandeln spezialisierte Zellen das Bild in elektrische Impulse um. Diese werden dann über den Sehnerv an das Gehirns weitergeleitet. Das Gehirn interpretiert die Signale mittels eines komplexen Mechanismus, an dem Millionen von Neuronen beteiligt sind.

Ähnlich wie ein Fotoapparat

Der Sehvorgang im menschlichen Auge funktioniert ähnlich wie ein Fotoapparat. Wie die Linse einer Kamera ermöglicht die Augenlinse das Bild je nach Entfernung so einzustellen, dass es auf der Netzhaut scharf abgebildet wird. Die Pupille, deren Durchmesser durch die Iris reguliert wird, funktioniert wie eine Blende und die lichtempfindliche Netzhaut entspricht dem Film oder Sensor der Kamera.

Brechung

Damit ein scharfes Bild entsteht, müssen Hornhaut und Augenlinse die Lichtstrahlen so lenken, dass sich diese in einem Brennpunkt auf der Netzhaut treffen. Dies nennt man Brechung.

Wie stark die Brechung sein muss, damit ein Objekt auf der Netzhaut fokussiert wird, hängt davon ab, wie weit das Objekt entfernt ist. Ist es weiter weg, ist weniger Brechung erforderlich als in der Nähe. Im Auge erfolgt der größte Teil der Brechung in der Hornhaut, die eine feste Krümmung hat. Ein weiterer Teil der Brechung findet in der Linse statt, die ihre Form verändern kann, wodurch die Brechung erhöht oder verringert wird.

Um die Netzhaut zu erreichen, muss ein Lichtstrahl die vier lichtbrechenden Ebenen des menschlichen Auges durchqueren:

• Die Hornhaut

• Das Kammerwasser

• Die Linse

• Den Glaskörper

Wenn das Auge aufgrund einer Trübung oder anatomischen Veränderung in diesen Brechungsebenen nicht in der Lage ist, das Bild auf der Netzhaut zu fokussieren, kommt es zu Brechungsfehlern wie Kurzsichtigkeit, bei der weiter entfernte Gegenstände oder Weitsichtigkeit, bei der nahe Gegenstände nicht mehr scharf gesehen werden können, oder Astigmatismus, bei der verschwommene Bilder erzeugt werden.

Akkommodation

Die Anpassung der Brechung bezeichnet man als Akkommodation.

Ermöglicht wird die Akkommodation durch den Ziliarmuskel. Dieser ist an der Augenlinse befestigt und umgibt diese. Wenn sich der Ziliarmuskel zusammenzieht, wird die Linse kugelförmiger und ihre Brechkraft nimmt zu, so dass das Licht von nahen Objekten gebündelt werden kann. Wenn sich der Ziliarmuskel entspannt, dehnt sich die Linse aus und wird weniger kugelförmig, wodurch ihre Brechkraft abnimmt und wir auf weit entfernte Objekte fokussieren können.

Augenbewegungen

Die Bewegungen des Augapfels nach rechts, links, oben, unten und zur Seite werden von den sechs Augenmuskeln ausgeführt und sind sehr präzise. Dabei arbeiten die Muskeln beider Augen gleichzeitig, um den Fokus auf einen Punkt richten zu können, so dass die Bilder beider Augen übereinstimmen; fehlt diese Konvergenz oder ist sie gestört, kommt es zu Doppelbildern. Augenbewegungen und Bildfusion tragen zudem zur visuellen Schätzung von Grösse und Entfernung bei.

Häufige Sehstörungen

Wenn Form oder Funktion des Auges nicht angemessen sind, führt dies zu Fehlsichtigkeiten. Manche Menschen sehen nahe Gegenstände scharf, weiter entfernte Gegenstände dagegen unscharf. Bei dieser Fehlsichtigkeit spricht man von Kurzsichtigkeit (auch Myopie). Im umgekehrten Fall können nahe Objekte nicht scharf gesehen werden, weiter entfernte Objekte erscheinen dagegen scharf. In diesem Fall spricht man von Weitsichtigkeit (auch Hyperopie).

Bei Kurzsichtigkeit ist der Brennpunkt aufgrund einer gestörten Brechkraft vor die Netzhaut verlagert, bei Weitsichtigkeit dagegen liegt er hinter der Netzhaut. Wenn die Hornhaut des Auges nicht rund, sondern verzerrt oder verkrümmt ist, spricht man von Hornhautverkrümmung (auch Astigmatismus).

Eine weitere häufig vorkommende Sehsschwäche ist Alterssichtigkeit (auch Altersweitsichtigkeit oder Presbyopie).

Feststellung von Sehstörungen

Fehlsichtigkeiten und Sehschwächen, bei der das Auge nicht richtig fokussieren kann, werden durch eine Untersuchung beim Augenarzt festgestellt. Dazu wird ein Sehtest durchgeführt und das Augeninnere wird mittels eines speziellen Geräts untersucht und vermessen. Die Stärke der Fehlsichtigkeit wird in Dioptrien angegeben.

Behandlung von Sehstörungen

Der Augenarzt verschreibt eine geeignete Sehhilfe, beispielsweise eine Brille oder Kontaktlinsen, durch die das scharfe Sehen wiederhergestellt wird.

Wenn du bestimmte Voraussetzungen erfüllst, ist auch eine dauerhafte Korrektur durch Augenlaserbehandlung möglich. Eine Laserbehandlung ist mittlerweile eine bewährte und sichere Methode zur Korrektur von Fehlsichtigkeiten. Sie eignet sich für die Korrektur von Kurz- und Weitsichtigkeit sowie Hornhautverkrümmung. Die Behandlung selbst dauert nur etwa 15 min und ca. 90 % der behandelten Personen haben bereits am nächsten Tag 100 % Sehkraft.

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