Das Auge (lateinisch: oculus)

1. Augapfel

Auge

Das Auge (lateinisch: oculus) ist ein lichtempfindliches, hoch entwickeltes Sinnesorgan, dass der Aufnahme und Weiterleitung von Lichtreizen dient. Das Auge ist Teil des visuellen Systems und ermöglicht das Sehen. Die Aufnahme der Reize geschieht mit Hilfe von Fotorezeptoren, lichtempfindlichen Nervenzellen, deren Erregungszustand durch die unterschiedlichen Wellenlängen elektromagnetischer Strahlung aus dem sichtbaren Spektrum verändert wird. Die Nervenimpulse gelangen über die Sehnervenbahnen zum Sehzentrum des Gehirns, wo sie schließlich zu einer optischen Wahrnehmung verarbeitet werden.

In Abhängigkeit von der jeweiligen Lebensform und ihren Anforderungen an eine visuelle Orientierung resultiert daraus eine mehr oder weniger ausgeprägte Sehschärfe, ein unterschiedlich großes peripheres Gesichtsfeld und die variierende Wahrnehmung von Farben.

Entwicklungsgeschichtlich werden die Augen des Menschen zu den Augen der Wirbeltiere zugeordnet und gehören zur Gruppe der Linsenaugen und sind sich untereinander sehr ähnlich, wobei ihr Aufbau mit einigen Ausnahmen prinzipiell dem des menschlichen Auges entspricht. Sie liegen geschützt und eingebettet in einem Muskel-, Fett- und Bindegewebspolster in den knöchernen Augenhöhlen (Orbita) des Schädels. Außer bei den meisten Fischen verhindern Schutzmechanismen wie der Lidschlussreflex, dass das Auge durch äußere Einwirkungen geschädigt wird. Das schnelle Schließen des Augenlids schützt zum Einen vor Fremdkörpern, zum Anderen bewahrt es die empfindliche Hornhaut durch ständiges Benetzen mit Tränenflüssigkeit vor dem Austrocknen.

Die Bewegungen der Augen werden von den äußeren Augenmuskeln gesteuert.

Einteilung

Das Sehorgan (Organon visus) wird in drei Untereinheiten gegliedert:

• Augapfel - Bulbus oculi (lateinisch) oder Ophthalmos (griechisch)
• Anhangsorgane des Auges (Tränenapparat, Augenmuskeln, Bindehaut und Augenlider)
• Sehbahn.

Anhangsorgane

Zu den Anhangsorganen des Auges gehören der Tränenapparat, die Augenmuskeln, die Bindehaut und die Augenlider.

Funktionsmechanismus der Bilderzeugung

Ins Innere gelangt das Licht durch die Hornhaut und die Pupille. Sie ist die kreisförmige Öffnung der farbigen Regenbogenhaut, der Iris. Durch die Muskelfasern in der Iris kann die Pupille vergrößert und verkleinert werden. Dieser Vorgang, der das Auge an die Helligkeit der Umgebung anpasst, heißt Adaptation. Hinter der Iris ist die elastische Augenlinse an Bändern aufgehängt. Die Linsenbänder verlaufen zum ringförmigen Ziliarmuskel. Das Augeninnere ist von dem gallertartigen Glaskörper erfüllt. Er verleiht dem Auge die feste und runde Form, die auch Augapfel genannt wird.

Der durch das Auge wahrnehmbare Bereich (Lichtspektrum) des elektromagnetischen Spektrums ist von Lebewesen zu Lebewesen unterschiedlich. Der Sehraum im Auge der Wirbeltiere ist für farbiges Sehen (farbiges Licht, durch die Zapfen) sehr viel kleiner als der für Hell und Dunkel (weißes Licht, durch die Stäbchen). Somit liegt der Farbsehraum auch innerhalb des Weißlichtsehraumes.

Zwar ist der größte Teil der Netzhaut (Pars optica retinae) mit Sinneszellen bedeckt, das Scharfsehen entsteht jedoch nur innerhalb bestimmter Grenzen, dem sogenannten Gelben Fleck (Macula lutea). Es wird also prinzipiell nur der Bereich scharf gesehen, den die Augen mit ihren Gesichtslinien fixieren.

Beim Betrachten eines Gegenstandes kommt ein konstantes und scharfes Bild erst dadurch zustande, dass uns die Augenmuskeln, meist unbewusst, nacheinander verschiedene Ausschnitte des Objektes auf einer Fläche von etwa 1, 0° vor die Fovea centralis, das Zentrum des Gelben Flecks, rücken. Das Auge ruht also beim Betrachten nie und ist immer in kleinsten Bewegungen begriffen, indem ein Punkt für Sekundenbruchteile fixiert wird, um dann eine kleinste, ruckartige Bewegung (Mikrosakkade) zu einem nächsten Punkt folgen zu lassen. Aus diesem "Abtasten“ wird schließlich das Gesamtbild generiert. Bei ruhiger Betrachtung dauern die einzelnen Fixationen 0, 2 bis 0, 6 Sekunden, so dass in einer Sekunde 2 bis 5 Sakkaden stattfinden. Bei schnellerem Blicken werden die Sakkaden häufiger und die Fixationszeiten kürzer.

Die Wahl der Fixationspunkte und das Muster der Sakkaden ist in hohem Maße individuell und steht im Zusammenhang mit den Gewohnheiten und dem Interesse des Betrachters oder der Aufgabenstellung an ihn. Man spricht heute vom "intentionalen Sehen“, einem aktiven Vorgang zur Welt hin. Durch entsprechende Beobachtungsmethoden macht sich mittlerweile vor allem die Werbebranche, aber auch die Verhaltensforschung dieses Phänomen der unwillkürlichen Aktivität zu Nutze um damit ihre Werbemethoden bzw. ihre Thesen zum menschlichen Verhalten zu verbessern und zu optimieren. Auch im Zusammenhang mit der Entwicklung von Lügendetektoren sind immer wieder entsprechende Instrumente im Einsatz, meist zur Bewertung des Erregungszustands.

Akkommodation

Das Auge besitzt die Fähigkeit, durch den Einsatz verschiedenster Mechanismen Objekte betrachten zu können, die sich in unterschiedlicher Entfernung befinden. Diesen Vorgang nennt man Akkommodation, was so viel wie "Anpassung" bedeutet. Man unterscheidet die Nahakkommodation, bei der sich die Augen auf nahe gelegene Objekte einstellen, von der Fernakkommodation, der Einstellung auf in größerer Distanz befindliche Dinge. Während die Augen bei Säugetieren, Amphibien und auch bei Haien im entspannten Zustand auf die Ferne eingestellt sind und die Akkommodation in der Regel auf die Nähe erfolgt, sind die Augen anderer wasserlebender Wirbeltiere auf Nahsicht eingestellt und eine Anpassung erfolgt erst für die Ferne. Man differenziert bei der den Anpassungsvorgängen zugrunde liegenden Mechanismen nach

• statischen Systemen, bei denen die optische Variabilität durch strukturelle Besonderheiten erreicht wird
• dynamischen Systemen, denen eine aktive Veränderung des dioptrischen Apparats durch Muskelkraft zugrunde liegt

Beim Menschen lässt die Akkommodation mit zunehmendem Alter nach, was letztlich zur Alterssichtigkeit (Presbyopie) führt, die mit entsprechenden Hilfsmitteln, wie beispielsweise einer Brille, korrigiert werden kann.

Eigenarten des menschlichen Auges

Für den Menschen ist der Sehsinn von sehr großer Bedeutung. Er ist der Leitsinn, der ihm und anderen visuell ausgerichteten Lebewesen eine sichere Orientierung ermöglicht.

Der adäquate Reiz für das Sinnesorgan Auge entsteht beim Menschen durch elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen etwa 400 und 760 Nanometer und ist für Tag- und Nachtsehen etwas unterschiedlich (siehe Empfindlichkeitskurve). Der anatomische und funktionelle Aufbau des Augapfels stellt sicher, dass die zentrale Eigenschaft des menschlichen Sehsinns, die Sehschärfe, eine entsprechend hohe Qualität erreicht. Sie entsteht auf nur 0, 02 Prozent der Netzhautfläche, was etwa 5° unseres insgesamt horizontal rund 170° und vertikal rund 110° umfassenden binokularen Gesichtsfeldes entspricht.

Bei der Geburt besitzt das Auge noch nicht seine volle Sehfähigkeit. Erst im Lauf der ersten Lebensmonate lernt es, die Dinge im Umfeld zu fixieren und somit für die notwendige Stimulanz zu sorgen, die das visuelle System für eine adäquate Entwicklung der Sehschärfe benötigt. Die Augen weisen im frühkindlichen Stadium in der Regel eine physiologische Weitsichtigkeit von +2, 0 bis +3, 0 Dioptrien auf. Durch das anatomische Wachstum ändern sich auch die optischen Verhältnisse. Die Weitsichtigkeit reduziert sich bis zum Erwachsenenalter deshalb im Idealfall auf etwa +0, 5 Dioptrien.

Das menschliche Auge gehört zur Gruppe der Linsenaugen. Das zur Lichtbrechung notwendige optische System besitzt eine Gesamtbrechkraft von rund 60, 00 Dioptrien (Emmetropauge nach Gullstrand 58, 64 dpt). Die jeweiligen optisch wirksamen Bestandteile Hornhaut, Linse, Kammerwasser und Glaskörper, die sogenannten brechenden Medien, haben daran unterschiedlich große Anteile. Das gesamte System stellt sicher, dass die in das Auge einfallenden Lichtstrahlen auf der Stelle des schärfsten Sehens, der Fovea centralis, gebündelt werden. Durch den Vorgang der Akkommodation ist dies in den unterschiedlichsten Distanzen zwischen optischem Fern- und Nahpunkt möglich.

Auch wenn es den Anschein hat, als würde das menschliche Auge Dinge im Aussenraum ruhig und bewegungslos fixieren, so vollführt es gleichwohl pro Sekunde permanent etwa 1-3 sehr kleine Blicksprünge, sogenannte Mikrosakkaden. Dies beugt einer Überreizung der Sinneszellen auf der Netzhaut vor, die Lokaladaption genannt wird.

Die Augenfarbe entsteht durch unterschiedliche Pigmentierung der Regenbogenhaut (Iris). Durch Einlagerung des braunfärbenden Melanins in die Iriseigenschicht bildet sich eine charakteristische Augenfarbe, die in Abhängigkeit von der Pigmentmenge über grau, gelb, grün bis braun, bei entsprechend hoher Menge von Melanin sogar bis hin zu schwarz, reicht. Dieses korreliert beim Menschen meist mit der Haut- und Haarfarbe. So besitzen hellhäutige und blonde Menschen eher blaue Augen, während dunkelhäutige mit dunklen Haaren meist eine braune Irisfärbung aufweisen. Etwa 90 Prozent aller Menschen weltweit haben braune Augen, darunter der weitaus überwiegende Teil der Menschen nicht europäischer Abstammung. Der Rest verteilt sich auf Blau, Grün und Grau. Der Theorie des Genforschers Hans Eiberg von der Universität Kopenhagen zu Folge sollen alle Blauäugigen von ein und demselben Menschen abstammen.

Während bei vielen anderen Lebewesen die Beidäugigkeit ausschließlich der Vergrößerung des Gesichts- und Blickfeldes dient, ist der menschliche Sehsinn darüber hinaus eindeutig auf Binokularität ausgelegt, das heißt auf einer Verschmelzung der Seheindrücke des jeweils rechten und linken Auges. Erst diese Fähigkeit als Ergebnis einer exakten Koordination und Zusammenarbeit ermöglicht ein qualitativ hochwertiges räumliches Sehen. Dagegen ist die Qualität der Sehschärfe im Vergleich bspw. zu der von Greifvögeln nur mittelmäßig.