Aufgaben 26 Das Linsenauge der Wirbeltiere „Der Mensch ist ein Augentier.“ Damit ist gemeint, dass der Großteil der Signale aus der Umwelt über die Augen wahrgenommen wird. Um den Bau des Auges zu verstehen, lohnt ein Vergleich mit einem Fotoapparat. Dieser besitzt ein lichtdichtes Gehäuse, darin eine lichtempfindliche Schicht (traditionell ein Film, heute ein elektronischer Chip), und eine Linse, die das einfallende Licht auf die Schicht fokussieren kann. Eine Blende reguliert den Lichteinfall bei wechselnden Lichtverhältnissen, und je nach Abstand kann die Brennweite der Linse verstellt werden. All diese Komponenten finden wir in unserem Auge wieder (kAbb. 20). Das kugelige „Gehäuse“ wird von der Lederhaut gebildet, die im vorderen Bereich in die transparente Hornhaut übergeht. Da das Auge mit Flüssigkeit gefüllt ist, hat der Übergang des Lichts aus der Luft durch die konvexe Hornhaut bereits eine starke Sammellinsenwirkung. Unter der Lederhaut liegt die Aderhaut, die das Auge mit Blutgefäßen versorgt. Die Funktion der Blende übernimmt die pigmentierte Iris (Regenbogenhaut), durch die die Größe der zentralen Öffnung, der Pupille, reguliert wird. Dahinter liegt die Linse, die dafür sorgt, dass eine scharfe Abbildung auf der Netzhaut entsteht. Die Linse ist ein klares Gebilde aus Proteinen, welche aufgrund ihrer Elastizität dazu neigt, sich kugelig zusammenzuziehen. Zonulafasern wirken dem entgegen und spannen die Linse von allen Seiten (wie Federn eine Trampolinfläche), so dass sie im entspannten Zustand abgeflacht ist. Zur Nahefokussierung1 wird der Ziliarmuskel, der rund um die Linse liegt, angespannt, dadurch geben die Zonulafasern nach – die Linse nimmt eine kugeligere Form an (aufgrund ihrer Eigenelastizität). Je stärker die Linse gekrümmt ist, desto größer ist ihre Brechkraft. Diese Anpassung der Brennweite nennt man Akkommodation. Durch sie kann der Lichteinfall so reguliert werden, dass das Abbild des betrachteten Objekts auf die Netzhaut oder Retina2 fällt – die lichtempfindliche Schicht. Davor durchquert das Licht den gallertartigen Glaskörper, der die Form des Augapfels bestimmt. In der Retina liegen die Sinneszellen, die schließlich den physikalischen Reiz (elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge von 380–780 nm = sichtbares Licht) in neuronale Signale umwandeln (siehe S. 28). Die Sinneszellen sind nicht gleichmäßig auf der Retina verteilt: Der Bereich des schärfsten Sehens mit besonders dicht gepackten Sinneszellen liegt genau in der Blickachse und wird Sehgrube oder Gelber Fleck genannt. Dieser Bereich ist sehr klein (etwa 3mm im Durchmesser). Nur hier sieht man farbecht, in der Peripherie des Auges sieht man unbunt. Von außen nach innen setzt zuerst die Blau-, dann die Grünempfindung ein. Nur in der Sehgrube sitzen die Rezeptoren, die auch Rotempfindung ermöglichen. An der Stelle, an der der Sehnerv das Auge verlässt, gibt es keine Sinneszellen (Blinder Fleck). Diese Stelle ist tatsächlich blind, wenn ein Detail des betrachteten Objekts hier zur Abbildung kommt, bleibt es ungesehen. 1 Fokussierung: Scharfstellen des Auges, so dass die Strahlen auf der Netzhaut gebündelt werden 2 Retina: rete (lat.) = Netz; Netzhaut; Die Retina ist netzartig von Blutgefäßen durchzogen Unser Auge gleicht vom Aufbau einer Kamera Die Lederhaut umgibt das Auge Die Iris regelt die einfallende Lichtmenge Je nach Krümmung der Linse variiert die Brennweite Die Retina wandelt Licht in neuronale Signale um Die Sehgrube ist der Bereich des schärfsten Sehens Abb. 20: Das Auge des Menschen im Längsschnitt. Der Aufbau des Auges zeigt Ähnlichkeiten mit einer Fotokamera. Vordere Augenkammer Regenbogenhaut (Iris) Ziliarmuskel Zonulafasern Augenmuskel Lederhaut Blutgefäße Aderhaut Netzhaut (Retina) Blinder Fleck Sehgrube (Gelber Fleck) Sehnerv Pupille Hornhaut Linse Glaskörper Objekt Blickachse Licht Der gekrümmte Übergang von Luft auf Flüssigkeit hat eine konstante Linsenwirkung. Die elastische Linse hat eine variable Linsenwirkung. Die Iris reguliert den Lichteinfall. Hier verlässt der Sehnerv das Auge. Diese Blüte wird nicht gesehen, da es dort keine Fotorezeptoren gibt. Im Bereich des schärfsten Sehens sind die meisten Fotorezeptoren konzentriert. 1 S Im Text wird erwähnt, dass nur in der Sehgrube scharfes, farbechtes Sehen möglich ist. Begründe warum nicht die ganze Retina diese Leistungsfähigkeit aufweist. Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv
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