Wie funktioniert das Auge

Der optische Apparat hat folgende Funktion. Er sorgt dafür, dass die in unser Auge einfallenden Lichtstrahlen gebrochen werden und dann gebündelt auf der Netzhaut auftreffen. Zu diesen Bestandteilen gehören:

• Hornhaut

• Glaskörper

• Augenlinse

• Kammerwasser

Die Hornhaut hat die größte Brechkraft des Auges (+43 Dioptrien). Andere Strukturen (Glaskörper, Linse oder Kammerwasser) sind weniger in der Lage, Lichtstrahlen zu stören. Zusammengefasst ergibt sich daraus eine normale Gesamtbrechkraft von 58,8 Dioptrien. Diese gelten für das auf Fernsicht eingestellte und das ruhende Auge

Die von der Optik gebündelten Strahlen treffen auf die Rezeptorfläche der Netzhaut und erzeugen ein verkleinertes, auf dem Kopf stehendes Bild des beobachteten Objekts. Stäbchen und Zäpfchen werden zu elektrischen Impulsen, die vom Sehnerv dann an die Großhirnrinde weitergeleitet werden. Hier entsteht das dann das wahrgenommene Bild.

Das Auge muss sich während des Sehvorgangs an unterschiedliche Lichtintensitäten anpassen. Diese sogenannte Hell-Dunkel-Anpassung erfolgt durch eine Vielzahl von Mechanismen, darunter unter anderem:

• Wechsel zwischen Stäbchen- und Zapfensehen

• Veränderung der Pupillenweite

• Veränderung der Rhodopsin-Konzentration

Veränderung der Pupillenweite

Die Iris des Auges verändert die Pupillengröße je nach Lichtintensität. Trifft stärkeres, helleres Licht auf das Auge, verändert sich die Iris des Auges, die Pupillen verengen sich und weniger Licht gelangt auf die empfindliche Netzhaut. Wenn es zu viel Licht gibt, wird es dich blenden. Andererseits erweitert sich bei geringer Lichtintensität die Pupille und mehr Licht trifft auf die Netzhaut.

Wechsel zwischen Stäbchen- und Zapfensehen

Durch den Wechsel zwischen Stäbchen- und Zapfensehen kann sich die Netzhaut an unterschiedliche Lichtverhältnisse anpassen.

Bei Dämmerung und Dunkelheit schaltet die Netzhaut auf das Sehen auf einem Stäbchen um. Diese sind viel lichtempfindlicher als Zapfen. Allerdings sieht man die Farbe im Dunkeln nicht, da die Stäbchen das nicht kann. Auch in der Nacht ist nicht alles deutlich sichtbar. An der Stelle des schärfsten Sehens der Netzhaut in der Sehgrube befinden sich keine Stäbchen, sondern nur um die übrige Netzhaut herum.

Tagsüber schaltet die Netzhaut hingegen auf Zapfensehen um. Die Zapfen sind an der Farbwahrnehmung beteiligt, sodass wir die Farben tagsüber sehen können. Während die Zapfen zum Rand der Netzhaut hin seltener werden, sind sie an den schärfsten Sehpunkten besonders dicht, was ein scharfes Sehen ermöglicht.

Veränderung der Rhodopsin-Konzentration

Rhodopsin (Sehpurpur) ist ein Stäbchenpigment, das aus zwei chemischen Komponenten besteht, 11-cis-Retinal und Opsin. Das menschliche Auge kann mit Hilfe von Rhodopsin zwischen dunkel und hell unterscheiden. Dazu wird der Lichtreiz in ein elektrisches Signal umgewandelt. Dies ist ein Prozess, der als Lichtübertragung bezeichnet wird. Es funktioniert wie folgt:

• Wenn der Lichtreiz auf Rhodopsin trifft, wird seine Komponente, 11-cis-Retinal in all-trans-Retinal und Rhodopsin wird dann in wenigen Schritten zu Metallrhodopsin II umgewandelt. Dadurch setzt sich die Signalkaskade in Bewegung und schließlich wird ein elektrischer Impuls erzeugt. Es wird von bestimmten Nervenzellen in der Netzhaut stromabwärts des Stäbchens zum Sehnerv übertragen.

• Nach der Belichtung, also im Dunkeln und in der Dämmerung, regeneriert sich Rhodopsin, um wieder in größeren Mengen bereit zu sein. Dadurch wird die Lichtempfindlichkeit erhöht.

• Der Abbau von Rhodopsin erfolgt bei Lichteinwirkung schnell, und seine Regeneration im Dunkeln ist viel langsamer. Daher dauert es länger, von hell nach dunkel zu wechseln, als von dunkel nach hell. Es kann bis zu 45 Minuten dauern, bis sich die Augen an die Dunkelheit gewöhnt haben.

Der Begriff Akkommodation bezeichnet allgemein die funktionelle Anpassung eines Organs an eine bestimmte Aufgabe. In Bezug auf das Auge stellt die Akkommodation die Anpassung der Augenlinse an Objekte in unterschiedlichen Entfernungen dar.

Die Augenlinse ist vom Ziliarkörper der den Ziliarmuskel enthält, bis zum Augapfel aufgehängt. Aus dieser Faser wird es in die Augenlinse, die sogenannte Zonulafaser, gezogen. Wenn sich die Spannung des Ziliarmuskels ändert, ändert sich auch die Spannung der Zonulafasern, gefolgt von der Form der Augenlinse und damit der Brechkraft.

• Fern-Akkommodation

• Akkommodationsbreite

• Nah-Akkommodation

• Akkommodationsruhepunkt

Fern-Akkommodation

Wenn die Ziliarmuskeln sich entspannen können, sind die Zonulafasern gespannt. Dann wird die Augenlinse auf der Vorderseite abgeflacht (die Rückseite dabei bleibt dann unverändert). In diesem Fall ist die Brechkraft der Linse gering. Lichtstrahlen, die in das Auge eintreten, werden auf der Netzhaut gebrochen und kombiniert, wodurch entfernte Objekte deutlich sichtbar werden.

Der am weitesten entfernte Punkt, den Sie noch deutlich sehen können, wird als entfernter Punkt bezeichnet. Den Fernpunkt. Für Menschen mit normalem Sehvermögen ist er unendlich weit weg.

Zur Fernfokussierung des Auges gehören die Erweiterung der Pupille und die Divergenz des Auges.

Nah-Akkommodation

Wenn sich der Ziliarmuskel zusammenzieht, dann entspannen sich die Zonulafasern. Aufgrund ihrer eigenen Elastizität bewegt sich die Linse dann in ihre Ruheposition, in der sie stärker gekrümmt ist. Dann ist ihre Brechkraft höher. Somit werden in das Auge eintretende Lichtstrahlen gebrochen. Dadurch erscheinen Objekte in der Nähe scharf.

Der Nahpunkt ist die kürzeste Entfernung, in der ein Objekt noch deutlich gesehen werden kann. Bei jungen Menschen mit normalem Sehvermögen befindet es sich etwa 10 cm vor dem Auge.

Beim Nahfokus verengt sich auch die Pupille, was die Schärfentiefe verbessert und die Augen zusammenlaufen lässt.

Akkommodationsruhepunkt

In Ruhe, also ohne adaptiven Reiz (z. B. bei völliger Dunkelheit), befindet sich der Ziliarmuskel in medialer Position. Auf eine Entfernung von etwa einem Meter wird das Auge dadurch fokussiert.

Akkommodationsbreite

Als Akkommodationsbreite wird das Intervall bezeichnet, in dem das Auge seine Brechkraft beim Wechsel von Fern- auf Nahsicht ändern kann. Bei einem Heranwachsenden liegt die Akkommodationsbreite bei etwa 14 Dioptrien. Seine Augen können Objekte in einer Entfernung von sieben Zentimetern bis „unendlich“ deutlich erkennen, der Augenarzt definiert „unendlich“ ab einer Entfernung von etwa mindestens fünf Metern.

Zwischen dem 40. und 45. Lebensjahr lässt das Durchhaltevermögen, also die Fähigkeit, die Form der Augenlinse und damit die Brechkraft zu verändern, häufig nach. Der Grund ist, der harte Kern der Linse vergrößert sich mit zunehmendem Alter, während die verformbare Linsenrinde immer weniger schrumpft. Mit zunehmendem Alter kann der Akkommodationsbereich schließlich auf etwa eine Dioptrie sinken.

Wenn Menschen also älter werden, werden sie natürlicherweise weitsichtig. Diese unvermeidliche Altersweitsichtigkeit wird auch als Alterssichtigkeit genannt.