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Wie funktioniert das menschliche Auge?

Nahaufnahme von blau braunem Auge

Das Auge ist unser wichtigstes und komplexestes Sinnesorgan: es nimmt über die Hälfte aller Informationen aus unserer Umwelt auf. Jeder kennt die Begriffe Netzhaut, Linse und Pupille. Doch wie funktioniert so ein Sehvorgang eigentlich? Wie entstehen überhaupt Bilder? Wie viele Farben können Augen sehen? Und was ist ein blinder Fleck? Diese und mehr spannende Fragen klären wir in unserem ultimativen Ratgeber!

Wie ist das Auge aufgebaut?

Mit einer genialen Auflösung von 576 Megapixeln ist unser Sehorgan besser als jede Kamera. Die Bestandteile sind perfekt aufeinander abgestimmt und greifen wie kleine Zahnräder ineinander. Vereinfacht gesagt wird aus dem Licht, das von der Umwelt reflektiert wird, ein visuelles Bild der Umwelt im Gehirn erzeugt. Auf der Netzhaut wird das Licht gebündelt und mithilfe von Sehzellen in viele elektrische Impulse umgewandelt. Diese Impulse werden direkt an das Gehirn weitergeleitet und interpretiert.

Wir sehen nur einen kleinen Teil vom Inneren der Augen, denn die Augäpfel liegen gut geschützt in der Augenhöhle. Sie haben jeweils einen Durchmesser von 24 mm. Sechs Muskeln bewegen das Auge nach oben, unten, rechts oder links. Der Sehnerv und die Nervenzellen der Augenmuskeln sind die „Leitungen“ zum Gehirn.

Die lockeren Lider verhindern, dass Staub oder Schweiß in das empfindliche Sinnesorgan gelangt. Dazu zählen:

  • Brauen
  • Wimpern
  • Ober-und Unterlider

Der Lidreflex schützt vor grellem Licht und Fremdkörpern. Besonders die Tränen- und Talgdrüsen sind wichtig, da sie als Gleitmittel dienen und die Augen vor dem Austrocknen bewahren.

Erklärungsgrafik: Aufbau eines Auges im Querschnitt
Aufbau des Auges: Diese Bestandteile sind für unser Sehen verantwortlich

Die Innenseite der Augenlider nennt man Bindehaut (Konjunktiva). Dort befinden sich jede Menge Immunzellen, die Viren, Bakterien und Pilze vorbildlich abwehren. Sie bedeckt außerdem die vorderen Teile der Lederhaut (Sklera) und geht in die Hornhaut über. Die Lederhaut umschließt fast den ganzen Augapfel und dient als Schutzhülle.

Die Hornhaut (Cornea) ist wie ein Brillenglas in die Lederhaut eingelassen. Sie ist durchsichtig, einen halben Millimeter dick und von vielen Nervenenden durchzogen. Sie ist für etwa 75% der Brechkraft des Auges verantwortlich und deshalb enorm wichtig! Hier kommt es auf die gleichmäßige Wölbung an, denn diese ist für die Brechung der Lichtstrahlen verantwortlich. Eine Hornhautverkrümmung (Astigmatismus) führt zu einer Sehschwäche.
Gleich dahinter befindet sich die mit Gewebewasser gefüllte vordere Augenkammer. In ihr „schwimmt“ die Regenbogenhaut (Iris). Sie ist vergleichbar mit der Blende einer Kamera, da sie den Lichteinfall in das Augeninnere reguliert. Die Öffnung in die das Licht eintritt nennt man Pupille. Bei großem Lichteinfall vergrößert sie sich, bei wenig Licht zieht sie sich zusammen und wird kleiner.
Der Glaskörper (Corpus vitreum) füllt etwa 2/3 der hinteren Augenkammer zwischen Iris und Ziliarmuskel aus. Er sorgt zusammen mit der Augenhaut dafür, dass der Augapfel seine Form behält. Hinter der Iris befindet sich die elastische Linse. Sie ist an einem ringförmigen Ziliarmuskel befestigt und kann so verformt werden.

Der Brechungswinkel des Lichts ändert sich je nach dem wie sich die Linse durch die Kontraktion der einzelnen Muskeln im Auge wölbt. Das nennt man Akkommodation. Dank ihr ist es möglich in unterschiedlichen Distanzen (Nahsicht, Fernsicht) scharf zu sehen.

Die Brechkraft des Auges basiert dabei zu

  • auf der Brechkraft der Hornhaut
  • 25% auf der der Linse

Die Sehstärke (Visus) hängt davon ab, wie gut das Licht gebündelt wird.

Wie bekommen wir unsere Augenfarbe?

Unsere Augenfarbe wird durch die Pigmente der Iris bestimmt. Je höher die Pigmentdichte, desto dunkler erscheinen die Augen. Das Verrückte: Jeder Mensch hat unter seiner eigentlichen Augenfarbe blaue Augen! Wir kommen nämlich mit blauen Augen zur Welt, und erst im Laufe des ersten Lebensjahres bildet sich auf der blauen Farbe eine andersfarbige Pigmentschicht. Gelingt das komplett, hat man braune oder sogar schwarze Augen.

Lächelndes Baby mit blauen Augen

Gelingt es teilweise, kommt es zu grünen oder grauen Zwischentönen. Natürlich spielt auch die Augenfarbe der Eltern eine Rolle. Fakt ist: Die Struktur der Regenbogenhaut ist wie ein Fingerabdruck immer individuell und einzigartig, weshalb manche Smartphone-Hersteller schon über Augen-Scanner zur Identitätsbestätigung nachdenken.

Wie nimmt das Auge Farben wahr?

Die Netzhaut (Retina) ist die innerste Schicht der Augapfel-Schale. Die Aderhaut (Chorioid) versorgt die Netzhaut mit frischem Blut. In ihr befinden sich zwei Arten von Sehzellen (Photorezeptoren): Die Stäbchen und die Zapfen. Sie wandeln Lichtreize in Nervenimpulse für das Gehirn um.
Bunte Pinsel voller Farbe
Die Aufgabenteilung der Stäbchen und Zapfen sieht dabei so aus:

  • Rund 120 Millionen Stäbchen ermöglichen das Schwarz-Weiß-Sehen im Dunkeln. Sie können keine Farben unterscheiden und „sehen“ in Grautönen. Da sie sehr lichtempfindlich sind, können wir nachts überhaupt sehen.
  • Rund 7 Millionen Zapfen sorgen für eine optimale Farbwahrnehmung. Bei ausreichendem Licht sind sie fähig zwischen 600.000 verschiedenen Farbtönen zu unterscheiden. Wir besitzen 3 Arten von Zapfen in der Netzhaut für die Farben Rot, Blau und Grün. Alle weiteren Töne ergeben sich aus diesen Ausgangsfarben. Da die Lichteinstrahlung in der Nacht fehlt, sind nur noch die Stäbchenzellen aktiv. Die Folge: Nachts sind alle Katzen grau.
Was ist der gelbe und was ist der blinde Fleck?

Der gelbe Fleck (Makula) ist die Stelle mit der höchsten Zapfenkonzentration. Er liegt im Zentrum der Netzhaut und hat die höchste Dichte an Sehzellen. In der Mitte des gelben Flecks ist die Sehgrube – hier sieht man am schärfsten. Eine altersbedingte Makuladegeneration liegt vor, wenn die Funktion dieses Flecks beeinträchtigt ist.
An der Stelle, an der sich die Nervenfasern zum Sehnerv bündeln und in das Gehirn weitergeleitet werden, gibt es keine Lichtsinneszellen. Man nennt diesen Bereich den blinden Fleck (Papille). Bei einem zu hohen Augeninnendruck kann der Sehnerv außerdem beschädigt werden –  dann spricht man vom Grünen Star (Glaukom).

Wie entstehen Bilder im Auge?

Einen Kugelschreiber von einer Vase zu unterscheiden ist für uns selbstverständlich. Aber wie funktioniert eigentlich diese Meisterleistung?
2 schwarze Strohhalme, die in einem Wasserglas vom Licht gebrochen werden
Schauen Sie sich einen Strohhalm in einem gefüllten Wasserglas an. Der Halm sieht im Wasser größer und gebrochen aus. Dieses Phänomen entsteht dadurch, dass die Lichtstrahlen beim Eintreffen in das Wasser gebrochen werden. Es sieht so aus als würde der Strohhalm seine Richtung ändern.
Dasselbe kann man auch beim Blick durch die Lupe feststellen. Im Auge passiert dabei Folgendes:
Wenn das Licht durch die Pupille in das Auge fällt, durchdringt es die Hornhaut, die Augenkammer, die Linse und den Glaskörper bis es auf die Netzhaut trifft. Die Hornhaut und die Linse brechen das Licht so, dass ein scharfes Bild entsteht.
Wichtig ist also zu allererst eine Lichtquelle zu haben, denn ohne Licht läuft im Auge nichts! Das Licht von der Sonne oder einer Lampe breitet sich in alle Richtungen aus und trifft auf das Glas, wo die Lichtstrahlen reflektiert werden. Ein Teil des Lichts strahlt wieder in unsere Augen zurück. Dort treffen sie durch die Pupille auf die Linse, wo sie gebrochen und in ihrer Richtung abgelenkt werden. Im blinden Fleck bündeln sich die Strahlen durch die Wölbung der Linse und die Brechkraft der Hornhaut. Sie laufen in einem Punkt auf der Netzhaut zusammen: Dort wird das Glas abgebildet.
Abbildung eines umgedrehten Baumes auf der Netzhaut

Der Kniff hierbei: Auf der Netzhaut ist das Abbild kleiner und steht auf dem Kopf. Erst im visuellen System unseres Gehirn sehen wir richtig! Es rechnet die Informationen um, setzt sie zu einem korrekten Bild zusammen und ordnet dem Gegenstand eine Bedeutung zu. Für diese Höchstleistung muss das Auge immer mit ausreichend Sauerstoff und Nährstoffen versorgt sein. Achten Sie deshalb immer auf eine vitaminreiche Ernährung!

Was passiert bei Kurzsichtigkeit?

Wenn man kurzsichtig ist, muss man ein Objekt ganz nah vor sein Gesicht halten, um scharf zu sehen. Der Grund: Der Augapfel ist zu lang. Dadurch treffen die Lichtstrahlen schon vor der Netzhaut zusammen. Die Folge: Es entsteht ein unscharfes Bild. Kurzsichtige Menschen sehen ohne Brille die Dinge in der Nähe scharf und in der Weite unscharf. Das Brillenglas dient dann als Zerstreuungslinse.

Was passiert bei Weitsichtigkeit?

Hier ist es umgekehrt. Der Augapfel ist zu kurz und die gebrochenen Strahlen treffen erst hinter der Netzhaut aufeinander. Wenn man weitsichtig ist sieht man das Objekt in der Ferne scharf aber in der Nähe unscharf. Die Lösung: Eine Brille mit Sammelgläsern. Sie sorgen dafür, dass sich die Strahlen genau auf der Netzhaut bündeln. Dies zeigt auch unser Erklärvideo:

Eine Verschlechterung der Sehstärke fällt bei den meisten erst sehr spät auf, da die Augen klug sind. Sie helfen sich gegenseitig aus und unterstützen sich beim Sehen. Verliert ein Auge an Sehkraft, gleicht das andere den Mangel aus. Irrtümlicherweise denkt man gute Augen zu haben. Lassen Sie deshalb in regelmäßigen Abständen Ihre Augen von einem Augenarzt untersuchen und machen Sie Sehtests!

Über das Auge wissen Sie jetzt Bescheid! Falls Sie noch Tipps für gesunde Augen brauchen, lesen Sie unseren Artikel: „Die 4 goldenen Regeln für gesunde Augen“!

Kommentar

  1. Sehr schöner Blog! Ich freue mich schon auf die nächste Ausgabe von der Katharina. Weiter so!

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