Die Anatomie des Auges

Das menschliche Auge ist ein anatomisches Meisterwerk. Es hat eine Achsenlänge von etwa 24 Millimetern und dient als Schnittstelle zwischen Außen- und Innenwelt. Das physische Auge fängt die Bilder der uns umgebenden Objekte ein. Hornhaut, Pupille und Linse erzeugen ein scharfes Abbild unserer Umgebung auf der Netzhaut. Damit das Bild scharf ist, verformt sich die Linse automatisch. Außerdem ist die Brechkraft für die Schärfe verantwortlich. Bilder werden in Form von Lichtstrahlen so gelenkt, dass sie in einem Brennpunkt auf der Netzhaut auftreffen. Dies nennt man Brechung. Das Auge ähnelt einer Videokamera und hat in der Tat einiges mit ihr gemein, doch letztendlich ist das Auge jeder Kamera, die bis heute entwickelt wurde, weit überlegen. Beispielsweise ist es viel lichtempfindlicher als eine Kamera. Wir finden auch bei fast völliger Dunkelheit unseren Weg und kommen sogar mit dem gleißenden Sonnenlicht an einem Strand zurecht. Im Vergleich mit dem menschlichen Auge hat die Kamera einen sehr begrenzten Leistungsumfang.

Die Augenmuskeln

Das Auge ist mit sechs äußeren Muskeln verbunden. Diese arbeiten paarweise und erlauben es uns, den Augapfel in alle Richtungen zu drehen. Die Augenmuskeln sind eine einzigartige Konstruktion, denn sie können das Auge sehr schnell und präzise bewegen, um es auf das Objekt auszurichten, das wir sehen wollen. Die Muskeln können sich auch der Echtzeit anpassen und einen Tennisball in seinem Flug von einem Platzende zum anderen beobachten.

Von diesen Muskeln werden vier als gerade (rectus) Muskeln bezeichnet. Sie sind ziemlich weit vorne an der Lederhaut des Augapfels befestigt und haben ihren Ursprung an der hinteren Wand der Augenhöhle. Der obere (Musculus rectus superior) dient dazu, das Auge nach oben zu bewegen, der untere (Musculus rectus inferior) bewegt es nach unten. Die horizontalen Augenbewegungen werden vom inneren geraden Muskel (Musculus rectus medialis) und vom äußeren geraden Muskel (Musculus rectus lateralis) gesteuert, die sich seitlich an den Augen befinden.

Am hinteren Teil des Auges befindet sich ein weiteres Muskelpaar. Diese Muskeln werden oberer schräger Muskel (Musculus obliquus superior) und unterer schräger Muskel (Musculus obliquus inferior) genannt und bilden einen fast geschlossenen Gürtel um den mittleren Augapfel. Sie ermöglichen es den Augen, sich beidseitig nach innen und wieder nach außen zu bewegen. Sie können Ihre Augen dadurch also auf einen Punkt ausrichten oder mit dem Blick Objekte verfolgen, die sich auf Sie zu- oder von Ihnen wegbewegen. Der obere schräge Muskel ist mit einer langen Sehne am Knochen nahe der Nase befestigt. Dieser Muskel kommt zum Einsatz, wenn Sie mit beiden Augen gleichzeitig in Richtung Nase schauen.

Durch seine bahnbrechenden Forschungsarbeiten kam Dr. William H. Bates (1860–1931), der Pionier des Sehtrainings, zu dem Schluss, dass die schrägen Muskeln die Fokussierung des Auges beeinflussen, indem sie den Augapfel leicht zusammendrücken und die Netzhaut so in eine Position bringen, in der das Bild optimal fokussiert ist. Er verglich diese Funktion mit der einer Kamera. Wenn man ein nahes Objekt fokussieren möchte, bewegt man das Kameraobjektiv nach vorne. Das menschliche Auge funktioniert praktisch nach demselben Prinzip.

Innerhalb des Auges befinden sich zwei ringförmige Muskeln. Der eine bestimmt die Größe der Iris und steuert den Lichteinfall ins Auge. Der andere ist um die Linse herum angeordnet. Das ist der Ziliarmuskel, der die Linse krümmen und dadurch verändern kann.

Die Hornhaut

Die durchsichtige Hornhaut, oder Cornea, ist zu etwa 75 Prozent für das Fokussiervermögen des Auges zuständig. Durch sie tritt das Licht in das Auge ein, beim Auftreffen wird das Licht gebrochen.

Die Hornhaut ist am Zentrum der Pupille etwa einen halben Millimeter dick und besteht aus mehreren Schichten. Die äußerste Schicht ist der Tränenfilm, der einerseits als Nährflüssigkeit für die Hornhaut dient und andererseits eines der Brechungselemente des Auges ist. Sie haben wahrscheinlich schon einmal festgestellt, dass Blinzeln Ihre Sehfähigkeit verbessert. Die Oberfläche der Hornhaut wird Epithel genannt und besteht aus einer schützenden Schicht relativ harter Oberflächenzellen. Sie sollen das Auge vor Verletzungen schützen. Das permanente Tragen von Kontaktlinsen, vor allem von harten Linsen, führt zu einem allmählichen Verschleiß des Hornhautepithels, sodass das Tragen von Kontaktlinsen irgendwann nicht mehr möglich ist.

Nur ein paar Zellen unter der Oberfläche haben wir die Bowman-Schicht. Das ist eine Schicht aus kollagenartigen Zellen, die die Form der Hornhaut aufrechterhält. Diese Schicht heilt nicht mehr, wenn sie bei einer chirurgischen Intervention verletzt wurde.

Den größten Teil der Hornhaut bildet das Stroma. In dieser Schicht werden die Lasereingriffe vorgenommen. Dabei wird dafür gesorgt, dass ein Teil des Stromas verdampft, sodass die Hornhaut dünner und die Brechkraft des Auges verändert wird. Da die Hornhaut keine Blutgefäße besitzt, dauert die Heilung nach einem Eingriff bis zu sechs Monate. Bei diesen chirurgischen Eingriffen ist eine Schwächung der Hornhaut unvermeidbar.

Die Linse

Während die Sehkraft des Auges zu einem großen Teil von der Hornhaut abhängt, ist die Linse ebenfalls ein sehr wichtiges Element im optischen System des Auges. Sie hat einen Durchmesser von etwa zehn Millimetern und besteht aus kristallinen Zellen, die vollkommen transparent und damit lichtdurchlässig sind.

Die Linse ist an winzigen Bändern, den Zonulafasern, am Ziliarkörper befestigt. Der Ziliarkörper dient der Akkommodation, also der Einstellung des Auges auf die Sehentfernung. Aufgrund ihres hohen Wassergehalts ist die Linse sehr flexibel, sodass der Zug der Haltebänder die Form der Linse ändern kann. Wenn der ringförmige Ziliarmuskel entspannt wird, werden die Haltebänder gestrafft, wodurch die Linse flacher und somit das Fokussiervermögen geringer wird. Wird der Ziliarmuskel dagegen zusammengezogen, entspannen sich die Zonulafasern und die Linse wölbt sich nach außen, wodurch die Fokussierfähigkeit zunimmt.

Die kristallinen Zellen der Linse bleiben ein Leben lang gleich. Jedes Jahr wächst eine neue Schicht heran. Zwischen dem 20. und dem 80. Lebensjahr verdoppelt sich die Dicke der Linse nahezu. Die Linse besitzt keine Blutgefäße und wird nur vom Kammerwasser (Humor aqueus) genährt, das ständig vom Ziliarkörper ausgeschieden wird. Vitamin C ist der wichtigste Nährstoff für die Linse. Sie enthält siebenmal mehr Vitamin C als jeder andere Körperteil.

Die Netzhaut

Die Netzhaut, oder Retina, ist der wichtigste Bestandteil des Auges. Sie besteht aus einer dünnen Schicht von miteinander verbundenen lichtempfindlichen Zellen, die die Lichtreize aufnehmen, welche der Sehnerv zum Gehirn leitet. Eine Schädigung der Netzhaut kann zu einem permanenten Verlust der Sehfähigkeit führen. Die schwerwiegendsten Netzhauterkrankungen sind die Makula-Degeneration und die diabetische Retinopathie. Ein weiteres Problem ist die Netzhautablösung, die bei Personen mit hochgradiger Kurzsichtigkeit auftreten kann.

Die lichtempfindlichen Zellen

Es gibt zwei unterschiedliche Arten von lichtempfindlichen Zellen, die Stäbchen und die Zapfen. Diese Zellen werden vom Licht gereizt. Der Reiz wird dann über den Sehnerv zur Großhirnrinde geleitet. Die Stäbchen treten bei geringem Lichteinfall in Funktion. Das wird als skotopisches Sehen (Nachtsehen) bezeichnet. Die Zapfen sind für klares Sehen und Farbwahrnehmung zuständig.

Die Stäbchenzellen sind am zahlreichsten – insgesamt sind es etwa 120 Millionen. Sie sind hochempfindlich für schwaches Licht und Bewegungen. Sie reagieren nur auf Hell/Dunkel-Unterschiede, nehmen also keine Farben wahr.

Die Stäbchen enthalten das fotosensitive Pigment Rhodopsin, auch Sehpurpur genannt. Die Stäbchenzelle, die nach ihrem Aussehen benannt wird, besteht aus etwa 1000 winzigen Scheiben, von denen jede etwa 10 000 Rhodopsin-Moleküle enthält. Jedes Molekül kann ein Photon einfangen. Die riesige Anzahl der Rhodopsin-Moleküle sorgt also für eine enorme Fähigkeit, Licht einzufangen. Fällt Licht auf eine Stäbchenzelle, zerfällt das Rhodopsin. Es ist nur ein Quant Licht nötig, um ein Rhodopsin-Molekül zerfallen zu lassen. Die skotopische Sensitivität des Auges steht also in direkter Beziehung mit den Eigenschaften des Rhodopsins. Die Stäbchen sind um die Fovea herum am dichtesten angeordnet.

Die Zapfen konzentrieren sich im Zentrum der Fovea (Sehgrube), welche sich direkt hinter der Iris und den anderen optischen Elementen des Auges befindet. Die Wahrnehmung der Zapfenzellen wird als fotopisches Sehen bezeichnet.

Es gibt drei verschiedene Arten von Zapfenzellen, die auf kurz-, mittel- und langwellige Lichtstrahlen reagieren. Die in diesen Zellen enthaltenen fotosensiblen Farbpigmente reagieren je nach Typ entweder empfindlich auf langwelliges rotes Licht, mittelwelliges grünes Licht oder kurzwelliges blaues Licht. Die drei Primärfarben Rot, Grün und Blau ermöglichen es uns, alle Farben des Spektrums zu sehen, denn durch Mischen dieser drei Grundfarben kann jeder beliebige Farbton erzeugt werden. In jedem Auge befinden sich etwa sechs Millionen Zapfen. Die Zapfenzellen sind in der gesamten Netzhaut bis hin zur Peripherie verteilt, und obwohl ihre Dichte im Zentrum der Fovea am...