Der Aufbau des Auges und wie das Sehen funktioniert

 

Der Aufbau des Auges ist komplex. Das menschliche Sehorgan besteht aus einem Glaskörper, der von drei Hautschichten umgeben wird. Hornhaut, Pupille, Augenlinse, Netzhaut und Sehnerv sind im Zusammenspiel mit den weiteren Bestandteilen des Auges für das Sehen zuständig.

 

Sehen ist sowohl ein chemischer als auch ein physikalischer Prozess: Unsere Augen vollbringen in jeder wachen Sekunde Höchstleistungen, indem sie sich physisch an Lichtverhältnisse und Entfernungen anpassen und chemisch Licht in elektrische Impulse umwandeln. Dabei verarbeiten sie in einer Sekunde über zehn Millionen Informationen und geben diese an das Gehirn weiter.

Das Auge ist deshalb nicht ohne Grund eines unserer wichtigsten Sinnesorgane und die wenigsten Menschen können sich nicht vorstellen, auf ihren Sehsinn zu verzichten. Doch wie das Sehen funktioniert und aus welchen Teilen das Auge besteht, wissen die Wenigsten. Tatsächlich ist der Aufbau des Auges sehr komplex. Nicht ohne Grund ist es für die Augenmedizin deshalb bis heute nicht möglich, einmal verlorenes Augenlicht wiederherzustellen.

Im Folgenden geben wir einen Überblick über den Aufbau des menschlichen Auges, erläutern, welche Funktionen jeder Bestandteil erfüllt und wie der Sehvorgang funktioniert.

Hochkomplex und ausgeklügelt – Aufbau und Funktion der Augen

Der Augenaufbau ist in verschiedene Funktionsbereiche aufgeteilt. Die einzelnen Bestandteile übernehmen dabei unterschiedliche Aufgaben des Auges. Ihr Zusammenspiel ist für das Sehvermögen und die Augengesundheit entscheidend.

Der Augapfel eines erwachsenen Menschen weist im Mittel einen Durchmesser von 22 bis 23 Millimetern auf. Bei einem Neugeborenen sind es erst ungefähr 17 Millimeter. Die Augen liegen tief in den beiden Augenhöhlen des Schädels. Mit dem menschlichen Körper sind sie über Blut- und Nervenbahnen sowie über die Augenmuskeln verbunden, die dafür sorgen, dass sich der Augapfel in alle Richtungen bewegen kann.

Von außen gesehen umgrenzen die Lider mit der Bindehaut die Augen. Die Schleimhaut verteilt die Tränenflüssigkeit auf dem Auge, die von der Tränendrüse im Augeninnenwinkel produziert wird. Im Inneren befindet sich der gelartige Glaskörper des Auges, der aus zwei Augenkammern besteht und die Augenlinse mit den Ziliarmuskeln und Zonulafasern enthält. Der Glaskörper ist außerdem von insgesamt drei Hautschichten umgeben. Eine davon ist die Netzhaut, die über den Sehnerv mit dem Gehirn verbunden ist, wo die übertragenen Informationen verarbeitet werden.

Drei Hautschichten

Den Aufbau des Auges kennzeichnen drei Schichten, die dem Schutz, der Versorgung mit Nährstoffen und dem Sehvorgang dienen:

Äußere Augenhaut: Die äußere Augenhaut besteht aus der durchsichtigen Hornhaut vor Pupille und Iris sowie der weißen Lederhaut (Sklera). Die Sklera umgibt dabei fast den kompletten Augapfel – bis auf seinen vorderen Bereich, den die Hornhaut bedeckt. Die Funktion der Lederhaut für das Auge ist in erster Linie Schutz. Zudem formt und stabilisiert sie den Augapfel. Im hinteren Teil des Auges geht sie in die harte Hirnhaut über, im vorderen Bereich in die Hornhaut. Diese wiederum ist eine glasklare, gefäßfreie mehrschichtige Membran. Sie besteht aus Kollagenfasern und ist von feinen Nervenenden durchzogen. Eine Aufgabe der Hornhaut ist eine erste Brechung des Lichts, das auf das Auge trifft. Zudem beeinflusst sie die Sehstärke.

Mittlere Augenhaut: Die mittlere Augenhaut (Uvea) besteht aus der Aderhaut und der Regenbogenhaut des Auges. Die Aderhaut wird in der Fachsprache auch Choroidea genannt. Sie ist von zahlreichen Blutgefäßen durchzogen und weist eine dunkle Pigmentierung auf. Diese verhindert, dass Licht ins Augeninnere reflektiert wird. Die Funktion der Aderhaut ist die Versorgung des Auges mit Sauerstoff und Nährstoffen. Die Regenbogenhaut des Auges (Iris) wird vom Kammerwasser umgeben. Sie besteht aus zahlreichen feinen Muskeln, die dafür sorgen, dass sich die Iris je nach Lichteinfall zusammenzieht oder weitet. So vergrößert oder verkleinert sich das schwarze Loch in ihrer Mitte – die Pupille. Neben dieser Funktion ist die Iris im Auge mit Pigmenten versehen. Sie bestimmen die Augenfarbe.

Innere Augenhaut: Die innere Augenhaut ist die Netzhaut (Retina), die das Farb- und Scharfsehen ermöglicht und mit dem Sehnerv verbunden ist. Die Netzhaut liegt direkt hinter dem Glaskörper. Sie besteht aus verschiedenen Netzhautschichten. Auf ihr befinden sich mehr als 100 Millionen Sehzellen. Dabei gibt es zwei unterschiedliche Typen: Die Stäbchen sind für das Hell- und Dunkelsehen verantwortlich, die Zapfen für das Farbsehen: Sie wandeln das Licht, das ins Auge trifft, in elektrische Impulse um. Da die Fotorezeptoren nicht überall gleich verteilt sind, wird auch von einer „fleckigen“ Netzhaut gesprochen. Aus der unterschiedlichen Anordnung der Zapfen und Stäbchen ergeben sich unterschiedliche Bestandteile der Retina:

  • Gelber Fleck: Im Bereich der Makula befinden sich besonders viele Rezeptoren, weshalb sie im Auge wie ein gelber Fleck auf der Netzhaut aussieht. Sie ist der Punkt des schärfsten Sehens.
  • Blinder Fleck: Der blinde Fleck befindet sich dort, wo der Sehnerv auf die Netzhaut trifft. Dort gibt es keine Fotorezeptoren, was die Sicht jedoch nicht beeinträchtigt.
  • Sehnerv: Hinter der Netzhaut liegt der Sehnerv, der schließlich alle Informationen, die das Auge aufnimmt und verarbeitet, an das Gehirn weiterleitet.

Aufbau der Augen – vordere und hintere Augenkammer

Hinter der Hornhaut befindet sich die vordere Augenkammer. Sie ist mit Kammerwasser gefüllt. Dieses benötigt das Auge, um die Hornhaut mit Nährstoffen zu versorgen. Die hintere Augenkammer befindet sich hinter der Iris. Sie enthält Ziliarfortsätze, an denen das Kammerwasser produziert wird. Anschließend fließt es durch die Pupille in die vordere Augenkammer. Zusätzlich sorgen die Augenkammern für einen gleichbleibenden Augeninnendruck.

Die Pupille und ihre Funktion

Die Pupille funktioniert für das Auge wie die Blende für eine Kamera: Sie reguliert den Lichteinfall und sorgt dafür, dass wir immer an die gegebenen Lichtverhältnisse angepasst sehen. Dabei hilft ihr die Iris, die den Pupillenreflex erzeugt. Bei hellem Licht zieht sich die Pupille zusammen, im Dunkeln weitet sie sich. Fließt Adrenalin durch den Körper, weil wir uns erschrecken, werden die Pupillen ebenfalls größer. Im Schlaf dagegen bleiben sie klein.

Die Augenlinse mit Ziliarkörper und Zonulafasern

Nach hinten gehen Iris und Pupille in den Strahlenkörper (Ziliarkörper) über. Im Zentrum des Ziliarkörpers sitzt die Augenlinse. Sie ist elastisch und wird von Zonulafasern und der Augenmuskulatur entweder entspannt oder angespannt, um die Brechkraft der Linse zu regulieren.

Dieser Vorgang heißt Akkommodation. Er ermöglicht dem Auge scharfes Sehen in unterschiedlichen Entfernungen. Betrachten wir etwas aus der Ferne, entspannt sich die Augenmuskulatur: Die Zonulafasern ziehen an der Linse und flachen sie ab. Richten wir den Blick auf einen nahen Gegenstand, spannt sich der Muskel an: Die Zonulafasern geben nach und die Linse wird kugelförmig. Die Linse des Auges wird ebenso wie die Hornhaut vom Kammerwasser mit Nährstoffen versorgt.

Der Glaskörper und seine Funktion

Hinter der Augenlinse und damit im Bereich des Augeninneren befindet sich der Glaskörper. Er besteht aus einer gelartigen Flüssigkeit, die zu 98 Prozent Wasser enthält – somit ist er transparent. Die restlichen zwei Prozent bilden Kollagenfasern und Hyaluronsäure-Moleküle. Die Funktion des Glaskörpers besteht darin, die Form des Augapfels zu erhalten und einfallendes Licht zur Netzhaut durchzulassen.

Da das Auge zu großen Teilen aus Gewebe und Flüssigkeiten besteht, wird ein bestimmter, gleichbleibender Innendruck benötigt, sonst würde das Auge einfach in sich zusammenfallen und die Netzhaut könnte sich lösen. Ein abweichender Augeninnendruck ist oft ein Symptom für Erkrankungen wie den Grünen Star.

Der Aufbau der Augen und ihre Funktionsweise – wie sehen wir?

Die wichtigste Voraussetzung für das Sehen ist Licht. Es trifft auf die Objekte in unserer Umgebung und wird von ihnen teilweise absorbiert, teilweise reflektiert. Die reflektierten Lichtstrahlen treffen auf das Auge – hier zunächst auf die Hornhaut. Diese bündelt das Licht und lässt es weiter zur Regenbogenhaut. Dabei reguliert das Auge mithilfe der Pupille, wie viel Licht hineingelassen wird: Durch eine geweitete Pupille gelangt viel Licht, durch eine verengte weniger.

Hat das Licht die Pupille durchquert, gelangt es zur Augenlinse. Sie bündelt das Licht noch einmal und lässt es den Glaskörper passieren. Nun trifft das Licht auf die Netzhaut. Bei Dämmerung und wenig Licht sind hier die Stäbchen aktiv. Bei Tageslicht reagieren die Zapfen. Je nachdem, welche Wellenlänge das Licht hat, trifft es auf Zapfen für die Wahrnehmung von roter, blauer oder grüner Farbe. Diese wiederum setzen das Licht in elektrische Impulse um.

Der Sehnerv leitet die Impulse schließlich an das Gehirn weiter. Dieses ist dafür verantwortlich, die Informationen des Auges zu verarbeiten und mit Bekanntem abzugleichen. So entsteht ein Bild. Das Auge liefert dem Gehirn beispielsweise Informationen über ein aufrechtes großes Objekt in brauner Farbe, an dessen oberem Ende sich viele kleine grüne Objekte befinden. Erst das Gehirn sorgt dafür, dass wir einen Baum erblicken. Erinnerungen und Gelerntes spielen dabei eine große Rolle für das Sehen. Deshalb können wir unseren Augen nicht immer trauen: Die meisten optischen Täuschungen entstehen daraus, dass das Gehirn eine falsche Zuordnung trifft, sich also in der Interpretation irrt.