Eine Einführung in die Augen und wie sie funktionieren
Das Sehen ist wohl unser wichtigster Sinn. Das Gehirn widmet sich mehr dem Sehen als dem Hören, Schmecken, Berühren und Riechen zusammen. In diesem Artikel erklären wir die Anatomie unserer Augen und wie sie uns sehen lassen.
Vision ist ein unglaublich komplexer Prozess, der so gut funktioniert, dass wir nie viel darüber nachdenken müssen.
Die Arbeit des visuellen Systems kann wie folgt zusammengefasst werden: Licht tritt in unsere Pupille ein und wird auf die Netzhaut im Augenhintergrund fokussiert. Die Netzhaut wandelt das Lichtsignal in elektrische Impulse um. Der Sehnerv überträgt dann die Impulse zum Gehirn, wo die Signale verarbeitet werden.
Um zu verstehen, wie diese erstaunliche Leistung zustande kommt, beginnen wir mit einem Blick auf die Anatomie des Auges.
Unten sehen Sie ein 3D-Modell des Auges, das vollständig interaktiv ist.
Erkunden Sie das 3D-Modell mit Ihrem Mauspad oder Touchscreen, um mehr über das Auge zu erfahren.
Anatomie des Auges
Das Gewebe des Auges kann in drei Typen unterteilt werden:
- brechende Gewebe, die das Licht fokussieren
- lichtempfindliche Gewebe
- Stützgewebe
Wir werden uns diese nacheinander ansehen.
Gewebe brechen
Brechendes Gewebe fokussiert einfallendes Licht auf das lichtempfindliche Gewebe, um ein klares, scharfes Bild zu erhalten. Wenn sie die falsche Form haben, falsch ausgerichtet oder beschädigt sind, kann die Sicht verschwommen sein.
Die brechenden Gewebe umfassen:
Die Pupille: Dies ist der dunkle Fleck in der Mitte des farbigen Teils Ihres Auges, der wiederum als Iris bezeichnet wird. Die Pupille dehnt sich aus und schrumpft als Reaktion auf Licht, ähnlich wie die Blende einer Kamera.
Bei sehr hellen Bedingungen verengt oder schrumpft die Pupille auf einen Durchmesser von etwa 1 Millimeter (mm), um die empfindliche Netzhaut vor Beschädigungen zu schützen. Bei Dunkelheit kann sich die Pupille bis zu 10 mm Durchmesser erweitern oder erweitern. Diese Erweiterung ermöglicht es dem Auge, so viel Licht wie möglich aufzunehmen.
Iris: Dies ist der farbige Teil des Auges. Die Iris ist ein Muskel, der die Größe der Pupille und damit die Lichtmenge steuert, die die Netzhaut erreicht.
Linse: Sobald Licht durch die Pupille gelangt ist, erreicht es die Linse, eine transparente konvexe Struktur. Die Linse kann ihre Form ändern und dem Auge helfen, das Licht genau auf die Netzhaut zu fokussieren. Mit zunehmendem Alter wird das Objektiv steifer und weniger flexibel, was das Fokussieren erschwert.
Ziliarmuskel: Dieser Muskelring ist an der Linse befestigt und verändert beim Zusammenziehen oder Entspannen die Form der Linse. Dieser Vorgang wird als Akkommodation bezeichnet.
Hornhaut: Dies ist eine klare, kuppelartige Schicht, die die Pupille, die Iris und die Vorderkammer oder den mit Flüssigkeit gefüllten Bereich zwischen der Hornhaut und der Iris bedeckt. Es ist für den Großteil der Fokussierungskraft des Auges verantwortlich. Es hat jedoch einen festen Fokus und kann daher nicht auf unterschiedliche Entfernungen eingestellt werden.
Die Hornhaut ist dicht mit Nervenenden besiedelt und unglaublich empfindlich. Es ist die erste Verteidigung des Auges gegen Fremdkörper und Verletzungen. Da die Hornhaut klar bleiben muss, um Licht zu brechen, hat sie keine Blutgefäße.
Zwei Flüssigkeiten zirkulieren durch die Augen, um Struktur und Nährstoffe bereitzustellen. Diese Flüssigkeiten sind:
Glaskörperflüssigkeit: Die Glaskörperflüssigkeit befindet sich im hinteren Teil des Auges und ist dick und gelartig. Es macht den größten Teil der Augenmasse aus.
Wässrige Flüssigkeit: Diese ist wässriger als glasartige Flüssigkeit und zirkuliert durch die Vorderseite des Auges.
Lichtempfindliche Gewebe: Netzhaut
Die Netzhaut ist die innerste Schicht des Auges. Es beherbergt mehr als 120 Millionen lichtempfindliche Fotorezeptorzellen, die Licht erfassen und in elektrische Signale umwandeln.
Diese Signale werden zur Verarbeitung an das Gehirn weitergeleitet.
Photorezeptorzellen in der Netzhaut enthalten lichtempfindliche Proteinmoleküle, sogenannte Opsine.
Die beiden primären Photorezeptorzellen werden als Stäbchen und Zapfen bezeichnet. In Reaktion auf Lichtteilchen senden die Stäbe und Zapfen elektrische Signale an das Gehirn.
Zapfen: Diese befinden sich im zentralen Bereich der Netzhaut, der sogenannten Makula, und sind besonders dicht in einer kleinen Grube in der Mitte der Makula, die als Fovea bekannt ist. Zapfen sind für ein detailliertes Farbsehen unerlässlich. Es gibt drei Arten von Zapfen, die normalerweise genannt werden:
• kurz oder blau
• mittel oder grün
• lang oder rot
Zapfen werden verwendet, um bei normalen Lichtverhältnissen zu sehen und Farben zu unterscheiden.
Stäbchen: Diese befinden sich meist an den Rändern der Netzhaut und werden zum Sehen bei schlechten Lichtverhältnissen verwendet. Obwohl sie Farben nicht unterscheiden können, sind sie äußerst empfindlich und können die geringsten Lichtmengen erfassen.
Sehnerv: Dieses dicke Bündel von Nervenfasern überträgt Signale von der Netzhaut zum Gehirn. Insgesamt gibt es rund 1 Million dünne Netzhautfasern, sogenannte Ganglienzellen, die Lichtinformationen von der Netzhaut zum Gehirn transportieren.
Die Ganglienzellen verlassen das Auge an einem Punkt, der als Papille bezeichnet wird. Da es keine Stäbchen und Zapfen gibt, wird es auch als blinder Fleck bezeichnet.
Verschiedene Untergruppen von Ganglienzellen registrieren verschiedene Arten von visuellen Informationen. Beispielsweise reagieren einige Ganglienzellen empfindlich auf Kontrast und Bewegung, andere auf Form und Details. Zusammen tragen sie alle notwendigen Informationen aus unserem Gesichtsfeld.
Das Gehirn ermöglicht es uns, in 3D zu sehen, was uns eine Tiefenwahrnehmung gibt, indem wir die Signale von beiden Augen vergleichen.
Die in der Netzhaut erzeugten Signale landen im visuellen Kortex, einem Teil des Gehirns, der auf die Verarbeitung visueller Informationen spezialisiert ist. Hier werden die Impulse zu Bildern zusammengefügt.
Stützgewebe
Sklera: Dies wird allgemein als Weiß des Auges bezeichnet. Es ist faserig und unterstützt den Augapfel und hilft ihm, seine Form zu behalten.
Bindehaut: Eine dünne, transparente Membran, die den größten Teil des Weiß des Auges und die Innenseite der Augenlider bedeckt. Es hilft, das Auge zu schmieren und es vor Mikroben zu schützen.
Aderhaut: Eine Schicht Bindegewebe zwischen Netzhaut und Sklera. Es enthält eine hohe Konzentration an Blutgefäßen. Es ist nur 0,5 mm dick und enthält lichtabsorbierende Pigmentzellen, die dazu beitragen, Reflexionen in der Netzhaut zu reduzieren.
Augenerkrankungen
Wie bei jedem Körperteil können Sehstörungen durch Krankheit, Verletzung oder Alter entstehen. Im Folgenden sind nur einige der Bedingungen aufgeführt, die sich auf die Augen auswirken können:
Altersbedingte Makuladegeneration: Die Makula bricht langsam zusammen und führt zu verschwommenem Sehen und manchmal zu Sehverlust in der Mitte des Gesichtsfeldes.
Amblyopie: Dies beginnt in der Kindheit und wird oft als träges Auge bezeichnet. Ein Auge entwickelt sich nicht richtig, weil das andere, stärkere Auge dominiert.
Anisocoria: Dies tritt auf, wenn die Pupillen ungleich groß sind. Es kann ein harmloser Zustand oder ein Symptom eines ernsteren medizinischen Problems sein.
Astigmatismus: Die Hornhaut oder Linse ist falsch gekrümmt, so dass das Licht nicht richtig auf die Netzhaut fokussiert wird.
Katarakte: Trübungen der Linse verursachen Katarakte. Sie führen zu verschwommenem Sehen und, wenn sie nicht behandelt werden, zu Blindheit.
Farbenblindheit: Dies tritt auf, wenn Zapfenzellen fehlen oder nicht richtig funktionieren. Jemandem, der farbenblind ist, fällt es schwer, zwischen bestimmten Farben zu unterscheiden.
Bindehautentzündung oder rosa Auge: Dies ist eine häufige Infektion der Bindehaut, die die Vorderseite des Augapfels bedeckt.
Abgelöste Netzhaut: Ein Zustand, in dem sich die Netzhaut löst. Es erfordert eine dringende Behandlung.
Diplopie oder Doppelsehen: Dies kann durch verschiedene häufig schwerwiegende Erkrankungen verursacht werden, die so bald wie möglich von einem Arzt überprüft werden sollten.
Floater: Dies sind Flecken, die über das Gesichtsfeld einer Person driften. Sie sind normal, können aber auch ein Zeichen für etwas Schwerwiegenderes sein, wie z. B. eine Netzhautablösung.
Glaukom: Der Druck im Auge baut sich auf und kann schließlich den Sehnerv schädigen. Es kann schließlich zu Sehverlust führen.
Myopie: Dies wird auch als Kurzsichtigkeit bezeichnet. Mit Myopie ist es schwierig, Dinge zu sehen, die weit weg sind.
Optikusneuritis: Der Sehnerv entzündet sich häufig aufgrund eines überaktiven Immunsystems.
Strabismus: Die Augen zeigen in verschiedene Richtungen; es ist besonders häufig bei Kindern.
In einer Nussschale
Die Augen und unser visuelles System arbeiten jede Sekunde, in der wir wach sind, hart und verweben eine nahtlose visuelle Realität aus einer schwindelerregenden Reihe von lichtbasierten Impulsen.
Wir halten das Sehen für selbstverständlich, aber unsere Augen sind eine der erstaunlichsten Leistungen der Evolutionstechnik.
