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Das Auge und seine Funktionsweise |
| Das Auge: eine hochpräzise Videokamera Das Auge ist das für die visuelle Wahrnehmung zuständige Sinnesorgan. Es wird oft mit einem Fotoapparat verglichen: Die Hornhaut und die Linse entsprechen dem Objektiv mit der Brennweite, die Netzhaut ist der Film. Treffender wäre aber der Vergleich mit einer digitalen Videokamera mit integrierter Software für die automatische Verfolgung der in den Sucher gelangenden Objekte, einem Autofokussystem, einer automatischen Anpassung an die Lichtverhältnisse und einem selbstreinigenden Objektiv. Das Ganze wäre an ein Informatiksystem angeschlossen, das Informationen perfekter parallel verarbeitet als der leistungsfähigste Computer momentan dazu in der Lage ist. Die visuelle Wahrnehmung Es wird oft unterschätzt, wie schwierig es für das Auge ist, das Licht einzufangen und in ein sinnvolles visuelles Szenario umzusetzen. Zuerst muss die Netzhaut ein scharfes Bild der Aussenwelt erhalten, was ein ausgeklügeltes optisches System bedingt (bestehend aus Hornhaut, Linse und Irisblende). Anschliessend übermittelt das Nervensystem (bestehend aus Netzhaut, Sehnerv und Gehirn) das Bild realitätsgetreu ans Gehirn weiter. Das Gehirn verarbeitet die erhaltenen Informationen, so dass sie als Bild unserer Umwelt ins Bewusstsein gelangen. Das menschliche Auge: qualitativ besser als jeder Fotoapparat Damit das Licht die Netzhaut erreicht, worauf es ein Bild unserer Umwelt wirft, muss es mehrere Schichten des Auges durchdringen: Hornhaut, Kammerwasser, Linse, Glaskörper sowie sämtliche Netzhautschichten, um schliesslich zur hintersten Schicht der Netzhaut, den sogenannten Fotorezeptoren zu gelangen. Die Hornhaut: der Hauptbestandteil des dioptrischen Apparates des Auges Die Hornhaut ist wie eine Glastür, durch die das Licht der Aussenwelt eindringt. Sie spielt eine wesentliche Rolle bei der Fokussierung des Lichts auf der Netzhaut. Aus diesem Grund muss sie immer absolut sauber und transparent sein, da sonst das auf die Netzhaut übermittelte Bild unvollständig wäre. Das regelmässige Blinzeln sorgt zusammen mit der Tränenflüssigkeit dafür, dass sich keine Verunreinigungen auf der Hornhaut ablagern. Die Linse: das Zoom des Auges Die Linse ist für das optische Augensystem von besonderer Bedeutung. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, die sich in unterschiedlichen Distanzen befindlichen Objekte zu fokussieren. Beim Fotoapparat verändert man dazu die Distanz zwischen der lichtbrechenden Linse und dem Film. Beim Auge funktioniert das anders, denn wir fokussieren nicht, indem wir die Distanz zwischen der Linse und der Netzhaut verändern, sondern durch eine Veränderung der Linsenwölbung. Dies geschieht dadurch, dass die Sehnen, welche die Linse mittels Muskelfasern an der Innenseite des Augapfels fixieren, angespannt oder entspannt werden. Bei der Fokussierung von nahen Gegenständen wird die Linse kugelförmiger, bei der Fokussierung von entfernten Objekten wird sie flacher. Der altersbedingte Verlust der Akkommodationsfähigkeit der Linsenwölbung, die abnehmende Elastizität der Linse und die Veränderung der Spannkraft der Zonula und des Ziliarmuskels hindern uns daran, Objekte in der Nähe zu fokussieren und zwingen uns in der Regel, ab 45 eine Lesebrille zu tragen. Die Pupille: die Blende des Auges Die Pupille ist die Sehöffnung im Zentrum der Iris. Die Iris liegt vor der Linse und verleiht dem Auge seine Farbe. Sie umfasst zwei Muskelgruppen. Die Muskelgruppe mit radiären Fasern (wie die Speichen eines Rades angeordnet) erweitert die Pupille; die Gruppe mit kreisförmigen Fasern zieht sie zusammen. Diese Muskelbewegungen verändern den Durchmesser der Pupille und regulieren so die ins Auge einfallende Lichtmenge, genau wie die Blende eines Fotoapparates die Öffnung des Objektivs bestimmt. Die Netzhaut: der Film des Auges Die Netzhaut wandelt das Bild unserer Umwelt, das sie in Form von Lichtreizen erhält, in elektrische Impulse um. Sie ermöglicht uns nicht nur, unsere Umwelt bei unterschiedlichsten Lichtverhältnissen – vom Sternenlicht bis zum Sonnenlicht – wahrzunehmen, sondern auch die Farben zu erkennen. Dazu unterscheidet sie die verschiedenen Wellenlängen, aus denen die Farben bestehen, und kann ein Haar oder ein Staubkorn aus einer Distanz von einigen Metern erkennen. Die Netzhaut ist eine 1/4 mm (250 µm) dicke Lamellenstruktur. Sie besteht aus drei Neuronenschichten. Diese sind durch zwei Schichten getrennt, welche die Nervenenden dieser Zellen und ihre Synapsen enthalten. Die innerste Schicht enthält die Netzhautganglienzellen, welche dem Gehirn die visuelle Information übermitteln. Die Fotorezeptoren bilden die äusserste Zellschicht der Netzhaut. Sie besitzen lichtempfindliche Pigmente. Wird das Licht von den Fotorezeptoren der Netzhaut aufgenommen, erfahren die Lichtpigmente eine chemische Veränderung, die bewirkt, dass die Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Die Lichtpigmente werden anschliessend in einem komplexen Vorgang mit Hilfe anderer Zellen regeneriert. Man unterscheidet zwei Arten von Fotorezeptoren: Zapfen und Stäbchen. Die zahlenmässig überwiegenden Stäbchen ermöglichen das Sehen im Dämmerlicht, sind jedoch bei hellem Licht inaktiv. Die Zapfen übernehmen das Sehen am Tag und das Erkennen von Farben und feinen Details. Was passiert mit der visuellen Information, nachdem sie vom Auge aufgenommen wurde? Nachdem die visuelle Information in elektrische Impulse umgewandelt worden ist, wird sie über ein oder mehrere Relais an die innerste Neuronenschicht der Netzhaut weitergeleitet. Diese Neuronenschicht beinhaltet die Netzhautganglienzellen, deren Axone sich auf der Siebplatte bündeln und den Sehnerv bilden. Die beiden Sehnerven (einer pro Auge) laufen zusammen und vereinen sich auf der Sehnervkreuzung, wo die Fasern der beiden Augen die Mittellinie kreuzen. Von dort gelangen die Nervenfasern zum Gehirn via optischen Trakten und seitlichem Kniehöcker, wo sich ein Relais befindet. Von da werden die Impulse der Nervenfasern über die gratioletsche Sehstrahlung in die Sehrinde weitergeleitet. Die Informationsverarbeitung im Gehirn In der Sehrinde werden die Informationen aufgrund ihrer Art klassifiziert (Bewegung, Form, Farbe, Distanz); das Bild unserer Umwelt wird rekonstruiert und an den Assoziationskortex weitergeleitet, wo es schliesslich ins Bewusstsein gelangt und uns die Wahrnehmung unserer Umwelt verleiht, wie wir sie kennen. Infolge der Überkreuzung eines Teils der Nervenfasern in der Sehnervkreuzung werden Informationen aus dem rechten Sehfeld von der linken Gehirnhälfte wahrgenommen und umgekehrt. Informationen aus der Fovea werden jedoch an beide Gehirnhälften übermittelt. In der Regel beeinträchtigt daher die Schädigung des einen Sehfeldes – wie man das bei einem Schlaganfall beobachtet kann – die zentrale Sehschärfe nicht. |
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