Wie funktioniert eigentlich das Auge?

Wie ist das menschliche Auge aufgebaut?

Das menschliche Auge, eines unserer wichtigsten Sinnesorgane, ist ein komplexes und fein abgestimmtes Organ. Es besteht aus mehreren Komponenten, die zusammenarbeiten, um visuelle Informationen aufzunehmen und zu verarbeiten. Geschützt in der Augenhöhle (Orbita) befindet sich der Augapfel (Bulbus oculi), der aus mehreren Schichten aufgebaut ist. An der Vorderseite des Augapfels liegt die Hornhaut (Cornea), eine klare und durchsichtige Schicht, die das Licht zuerst passiert.

Hinter der Hornhaut liegt die vordere Augenkammer, die mit Kammerwasser gefüllt ist und zur Ernährung und zum Schutz des Auges beiträgt. Dahinter befindet sich die Iris (Regenbogenhaut), der farbige Teil des Auges, der die Pupille umgibt – eine Öffnung, die je nach den Lichtverhältnissen ihre Grösse anpasst. Hinter der Iris und der Pupille liegt die Augenlinse, eine flexible Struktur, die für die Lichtbrechung entscheidend ist. Der grösste Teil des Augeninneren wird vom Glaskörper ausgefüllt, einer gelartigen Substanz, die dem Auge seine Form verleiht.

Am hinteren Teil des Auges befindet sich die Netzhaut (Retina), eine Schicht, die mit lichtempfindlichen Zellen ausgestattet ist. Die Aderhaut (Choroidea), die zwischen Netzhaut und der äusseren Schicht des Auges liegt, versorgt die Netzhaut mit Nährstoffen. Die äussere Hülle des Augapfels bildet die Lederhaut (Sklera), eine robuste, weisse Schicht, die Schutz und Stabilität bietet.

Die Bindehaut (Konjunktiva) ist eine dünne, durchsichtige Schicht, die das Weisse des Auges (Sklera) und die Innenseite der Augenlider überzieht. Sie dient als Schutzbarriere und hält das Auge mit Tränenflüssigkeit feucht. Schliesslich verbindet der Sehnerv das Auge mit dem Gehirn und spielt eine entscheidende Rolle bei der Übertragung visueller Informationen. Jedes dieser Elemente trägt auf seine Weise dazu bei, dass das Auge seine Funktion erfüllen kann.

Wie funktioniert Sehen?

Sehen beginnt, wenn Licht durch die Hornhaut ins Auge eintritt und von der Linse gebündelt wird, um auf der Netzhaut ein Bild zu erzeugen. Die Netzhaut wandelt dieses Bild in elektrische Signale um, die über den Sehnerv an das Gehirn gesendet werden, wo sie als visuelle Wahrnehmung interpretiert werden.

1. Lichteinfall: Das Sehen beginnt, wenn Lichtstrahlen in das Auge einfallen. Sie passieren zunächst die durchsichtige Hornhaut an der Vorderseite des Auges.

2. Brechung des Lichts: Die Hornhaut bricht (beugt) die Lichtstrahlen, um sie durch die Pupille, die zentrale Öffnung in der Iris, zu leiten. Die Grösse der Pupille passt sich automatisch an die Lichtverhältnisse an, um die optimale Lichtmenge ins Auge zu lassen.

3. Fokussierung durch die Linse: Hinter der Pupille befindet sich die Linse. Sie feinjustiert die Brechung der Lichtstrahlen, um sie präzise auf der Netzhaut zu fokussieren.

4. Bildentstehung auf der Netzhaut: Die Netzhaut ist mit Millionen von Fotorezeptoren, den Stäbchen und Zapfen, ausgestattet. Diese Rezeptoren wandeln das Licht in elektrische Signale um. Die Stäbchen sind für das Sehen bei schwachem Licht und die Zapfen für das Farbsehen und scharfe Sehen verantwortlich.

5. Signalübertragung zum Gehirn: Die elektrischen Signale werden über den Sehnerv zum Gehirn geleitet. Auf dem Weg dorthin kreuzen sich die Nervenfasern im Chiasma opticum, was zur Integration der visuellen Informationen von beiden Augen führt.

6. Bildverarbeitung im Gehirn: Im Gehirn, speziell im visuellen Cortex (auch Sehrinde genannt), werden diese Signale interpretiert und zu einem bewussten Seheindruck zusammengesetzt. Dies ermöglicht es uns, Formen, Farben, Bewegungen und die Tiefe unserer Umgebung zu erkennen.

Die Funktionen der einzelnen Augenkomponenten

Jeder Teil des Auges hat eine spezifische Funktion, die zum komplexen Prozess des Sehens beiträgt.

Hornhaut (Cornea)

Die Hornhaut ist die klare, durchsichtige Vorderfläche des Auges und spielt eine Schlüsselrolle beim Schutz des Auges vor Staub, Schmutz und anderen Fremdkörpern. Sie trägt wesentlich zur Gesamtstruktur und Integrität des Auges bei, indem sie eine stabile, aber flexible Barriere bildet. Neben ihrer Schutzfunktion ist sie auch für die erste Stufe der Lichtbrechung zuständig, was für die Fokussierung des Lichts auf der Netzhaut unerlässlich ist.

Iris und Pupille

Die Iris ist der farbige Teil des Auges, der die Pupille umgibt. Sie funktioniert ähnlich wie die Blende einer Kamera und reguliert die Menge des Lichts, das durch die Pupille ins Auge gelangt. Die Pupille, die zentrale Öffnung in der Iris, verändert ihre Grösse in Reaktion auf Lichtverhältnisse – sie verengt sich bei hellem Licht und weitet sich bei Dunkelheit, um die optimale Lichtmenge in das Auge zu lassen. Sie schützt das Auge so vor übermässigem Lichteinfall, was die Netzhaut schädigen könnte.

Linse

Die Linse befindet sich hinter der Iris und ist für die Feinjustierung der Lichtbrechung verantwortlich. Sie verändert ihre Form, um nahe und ferne Objekte scharf auf der Netzhaut abzubilden – von nahen Texten bis zu weit entfernten Landschaften. Dieser Prozess wird als Akkommodation bezeichnet und ermöglicht es uns, Objekte in unterschiedlichen Entfernungen klar zu sehen.

Glaskörper

Der Glaskörper ist eine klare, gelartige Substanz, die den grössten Teil des Augeninneren ausfüllt. Er unterstützt die kugelförmige Form des Augapfels und sorgt dafür, dass die Netzhaut an ihrem Platz bleibt. Der Glaskörper trägt zur Stabilität des Auges bei und ermöglicht eine klare Lichtübertragung zur Netzhaut.

Netzhaut (Retina)

Die Netzhaut ist eine lichtempfindliche Schicht am hinteren Teil des Auges. Sie enthält Fotorezeptoren – Stäbchen und Zapfen –, die Licht in elektrische Signale umwandeln. Die Netzhaut ermöglicht die Wahrnehmung von Farben, Formen und Bewegungen. Ausserdem ermöglicht die Netzhaut beider Augen das binokulare Sehen, was für die räumliche Wahrnehmung und Tiefensicht entscheidend ist. Durch das Zusammenfügen der Bilder beider Augen kann das Gehirn ein dreidimensionales Bild der Umgebung erstellen.

Sehnerv (Nervus opticus)

Der Sehnerv leitet die elektrischen Signale von der Netzhaut zum Gehirn. Er besteht aus über einer Million Nervenfasern und ist entscheidend für die Übermittlung der visuellen Informationen, die das Gehirn interpretiert und als Bilder wahrnimmt.

Aderhaut (Choroidea)

Die Aderhaut liegt zwischen der Netzhaut und der Sklera und ist reich an Blutgefässen. Ihre Hauptfunktion ist die Versorgung der Netzhaut mit Nährstoffen und Sauerstoff. Die Aderhaut spielt eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Gesundheit und Funktion der Netzhaut.

Lederhaut (Sklera)

Die Sklera, auch bekannt als das Weisse des Auges, ist die äussere Schutzschicht des Augapfels. Sie bietet Stabilität und Form und schützt die empfindlichen inneren Bestandteile des Auges vor äusseren Einflüssen.

Wie entstehen Fehlsichtigkeiten?

Fehlsichtigkeiten, wie Weit- und Kurzsichtigkeit, entstehen durch Abweichungen in der Form des Augapfels oder in der Brechkraft der Augenkomponenten. Somit wird die Fähigkeit des Auges beeinträchtigt, Bilder korrekt auf der Netzhaut zu fokussieren.

Kurzsichtigkeit (Myopie)

Kurzsichtigkeit tritt auf, wenn der Augapfel zu lang ist oder die Brechkraft der Hornhaut zu stark ist. Dies führt dazu, dass Lichtstrahlen vor der Netzhaut fokussieren anstatt auf ihr. Entfernte Objekte erscheinen dadurch unscharf. Kurzsichtigkeit ist häufig genetisch bedingt und entwickelt sich bereits in der Kindheit oder Jugend. Dass sich Kurzsichtigkeit im Alter verschlimmert ist eher unwahrscheinlich.

Weitsichtigkeit (Hyperopie)

Bei Weitsichtigkeit ist der Augapfel zu kurz (Achsenhyperopie) oder die Brechkraft der Hornhaut zu gering (Brechungshyperopie). Infolgedessen fokussieren die Lichtstrahlen erst hinter der Netzhaut. Dies führt bei der Nahsicht zu unscharfen Bildern. Stark hyperope Personen sehen jedoch auch oft in die Ferne nicht scharf, da sie nicht immer selbst in der Lage sind, die Fehlsichtigkeit auszugleichen. Weitsichtigkeit ist oft angeboren, wobei die meisten Betroffenen erst im mittleren Alter etwas davon bemerken. In jungen Jahren ist das Auge oft selbst in der Lage, diese Fehlsichtigkeit auszugleichen.

Hornhautverkrümmung (Astigmatismus)

Eine Hornhautverkrümmung entsteht durch eine unregelmässige Form der Hornhaut, die zu einer Verzerrung des Lichts führt. Statt auf einem Punkt fokussieren sich die Lichtstrahlen auf mehreren Punkten vor und/oder hinter der Netzhaut, was zu verzerrten oder unscharfen Bildern führt. Astigmatismus kann allein oder in Kombination mit Kurz- oder Weitsichtigkeit auftreten.

Alterssichtigkeit (Presbyopie)

Alterssichtigkeit ist eine natürliche Alterserscheinung, bei der die Linse ihre Flexibilität verliert und somit das Nahsehen erschwert wird. Dies führt dazu, dass es schwierig wird, nahe Objekte klar zu sehen. Presbyopie tritt in der Regel ab einem Alter von etwa 45 Jahren auf und kann zunächst mit einer Lesebrille korrigiert werden.

Häufige Augenerkrankungen und ihre Auswirkungen auf das Sehen

Das Auge, obwohl es robust in seiner Struktur ist, ist anfällig für verschiedene Augenerkrankungen, die zu Sehstörungen führen können.

Grauer Star (Katarakt): Der Graue Star entsteht durch die Trübung der Augenlinse, was häufig im Alter auftritt. Diese Trübung führt zu einer Sehschwäche, wobei die Sicht verschwommen oder vernebelt erscheinen kann. Farben können fader wirken und das Sehen bei Nacht kann ebenfalls beeinträchtigt sein.

Makuladegeneration: Die Makuladegeneration betrifft die Makula, den Teil der Netzhaut, der für scharfes, zentrales Sehen verantwortlich ist. Es gibt zwei Hauptformen: trockene und feuchte Makuladegeneration. Diese Erkrankung führt zu einem allmählichen Verlust des zentralen Sehens, was das Lesen, Autofahren und das Erkennen von Gesichtern erschweren kann.

Diabetische Retinopathie: Bei Diabetikern kann es zu einer Schädigung der kleinen Blutgefässe in der Netzhaut kommen, bekannt als diabetische Retinopathie. Dies kann zu Blutungen, Schwellungen und einer gestörten Sauerstoffversorgung der Netzhaut führen, was wiederum das Sehvermögen beeinträchtigt.

Grüner Star (Glaukom): Der Grüne Star, oft verbunden mit einem erhöhten Augeninnendruck, schädigt allmählich den Sehnerv und kann zu einem Verlust des peripheren Sehens führen. Wenn es nicht behandelt wird, kann es bis zur Erblindung fortschreiten.