Das menschliche Auge – Funktion und Struktur

Das Auge nimmt tagtäglich Sinneseindrücke auf – pro Sekunde werden rund 10 Millionen Informationen wahrgenommen. Die Lichtstrahlen durchdringen die unterschiedlichen Strukturen des Auges und schließlich wird der visuelle Eindruck an das Gehirn weitergeleitet. Mehr zu den einzelnen Strukturen des Auges, sowie zu den Funktionen der Bestandteile erfahren Sie in diesem Artikel.

Wie entsteht ein Bild?

Die einfallenden Lichtstrahlen führen von der Hornhaut, über die Augenkammer, Pupille, Augenlinse, den Glaskörper bis hin zur Netzhaut. Auf der Netzhaut befindet sich der Brennpunkt – hier werden Lichtstrahlen gebündelt und es entstehen Bilder. Die Bilder werden über den Sehnerv an das Sehzentrum im Gehirn weitergeleitet. Dieser Prozess führt dazu, dass wir Eindrücke optisch wahrnehmen und sehen können.

Hülle des Augapfels

Der Glaskörper des Auges wird grob eingeteilt durch drei verschiedene Schichten ummantelt: die äußere, mittlere und innere Augenhaut. Zu der äußeren Augenhaut gehören die Leder- und Hornhaut. Die mittlere Augenhaut besteht aus Aderhaut, Ziliarkörper und Regenbogenhaut. Zur inneren Augenhaut gehören insbesondere die Netzhaut und das Pigmentepithel.

Hornhaut (Cornea)

Die Hornhaut (auch Cornea oder Kornea) ist eine durchsichtige, glatte und gewölbte Struktur, die das Auge nach vorne hin abschließt. Sie gehört als Teil des Auges zur äußeren Augenhaut und grenzt an die Sklera (Lederhaut). Die Hornhaut besteht aus parallel angeordneten Kollagenfasern. Diese besteht hauptsächlich aus Kollagenfasern, die so fein und eng miteinander verbunden sind, dass eine durchsichtige Schicht entsteht. Diese Transparenz der Hornhaut ist entscheidend für die Lichtbrechung.

Dadurch können die Lichtstrahlen ungehindert in das Auge eindringen und zur Netzhaut gelangen. Die Hornhaut bildet somit die vorderste optische Fläche des Auges. An der dicksten Stelle weist die Hornhaut eine Breite von etwa 550 Mikrometern auf. Die Hornhaut besteht aus fünf klar voneinander abgegrenzten Schichten:

1.     Epithel der Hornhaut: Die äußerste Schicht – Epithel-Zellen – sorgen für den Tränenfilm auf dem Auge.

2.     Bowman-Schicht: Dichte Schicht aus Bindegewebe, die vor Schädigungen des Stromas schützt.

3.    Stroma der Hornhaut: Die mittlere Schicht der Hornhaut, macht 90% der Hornhaut aus. Eine Schädigung führt zu Hornhauttrübungen.

4.   Descemet-Membran: Sehr dünne, aber widerstandsfähigste Schicht der Hornhaut.

5.     Endothelzellschicht: Die innerste Schicht der Hornhaut, die den Flüssigkeitshaushalt regelt. Bei Schädigungen entstehen Ödeme.

Diese fünf Schichten sorgen gemeinsam für die Struktur, Funktion und Gesundheit der Hornhaut des Auges. Zwischen Rand der Hornhaut und Hornhaut bis in das Stroma können sich Zellen erneuern, wobei sie ständig an Hornhautdicke leben. Wird die Epithelschicht verletzt, heilt sie nur unter Narbenbildung.

Funktion der Hornhaut des Auges

Die Funktion der Hornhaut ist entscheidend für das Sehen. Sie stellt die stärkste brechende Oberfläche des Auges dar und sorgt für eine scharfe Abbildung. Die Funktion der Hornhaut des Auges besteht unter anderem darin, die einfallenden Lichtstrahlen zu bündeln und auf die Netzhaut zu fokussieren. Das Auge hat eine Brechkraft von ca. +60 Dioptrien – mit einer Brechkraft von +43 Dioptrien macht die Hornhaut den Hauptanteil aus. Die Brechkraft ist dabei stark von der Hornhautoberfläche und dem Wassergehalt abhängig.

Außerdem schützt die Hornhaut das Auge vor äußeren Reizen wie Staub, Fremdkörpern oder Mikroorganismen. Als Teil des Auges bildet sie eine Barriere gegen Infektion der Hornhaut und Umweltfaktoren. Der Tränenfilm, der die Hornhaut bedeckt, trägt zusätzlich zur optischen Qualität und zum Schutz bei.

Erkrankungen der Hornhaut

Die Hornhaut weist eine hohe Dichte an Nervenfasern durchzogen auf, wodurch sie sehr schmerzempfindlich ist. Erkrankungen der Hornhaut können daher nicht nur das Sehvermögen, sondern auch das Wohlbefinden stark beeinträchtigen.

Krankhafte Veränderungen, äußere Einflüsse und Schädigungen an der Hornhaut können zu einer Reihe an Augenerkrankungen führen:

• Hornhautverkrümmung (Astigmatismus) – durch unregelmäßige Oberfläche der Hornhaut
• Entzündungen der Hornhaut (Keratitis) – z.B. durch Infektion der Hornhaut
• Keratokonus – Ausdünnung und kegelförmige Vorwölbung der Hornhaut
• Hornhauttrübung – z.B. durch Vernarbungen im gesamten Hornhaut-Bereich
• Sicca-Syndrom – durch gestörten Tränenfilm

In schweren Fällen kann eine Hornhauttransplantation notwendig sein, bei der gespendete Corneae zur Wiederherstellung der Sehkraft verwendet werden.
Die Hornhaut stellt also nicht nur eine lichtbrechende Struktur dar, sondern ist auch wesentlich für den Schutz, die Funktion der Hornhaut und die Erhaltung der Sehfähigkeit.
Im Zentrum ist die Hornhaut entscheidend für die optische Qualität des Auges – jede Veränderung der Struktur oder Transparenz der Hornhaut kann massive Auswirkungen auf das Sehen haben.

Lederhaut (Sklera)

Die Lederhaut ist als weiße Haut im vorderen Bereich des Auges sichtbar und wird dort von einer schützenden Bindehaut überlagert. Sie umschließt das Auge fast vollständig. Vorne lässt die Lederhaut Platz für die Hornhaut. Am hinteren Teil des Auges geht die Lederhaut am Sehnerv in die Hirnhaut über und ummantelt dort den Sehnerv. Die Lederhaut sorgt gemeinsam mit der Hornhaut für eine stabile Außenhülle des Auges. Außerdem ist sie der Ansatzpunkt für Augenmuskeln, welche die Bewegungen des Auges ermöglichen.

Aderhaut (Choroidea)

Die Aderhaut liegt als mittlere Augenhaut zwischen der Lederhaut und der Netzhaut. Mittels vieler Blutgefäße versorgt die Aderhaut die äußersten Schichten der Netzhaut. Durch die starke Pigmentierung kommt der Aderhaut eine weitere Funktion zu: Die zahlreichen Pigmente führen dazu, dass keine Lichtstrahlen außerhalb der Pupille einfallen können. Lichtstrahlen, die auf die Netzhaut fallen, werden im Inneren des Auges von der Aderhaut absorbiert, sodass keine Lichtreflektionen im Auge entstehen. 

Ziliarmuskel und Zonulafasern

Bei dem Ziliarmuskel handelt es sich um einen ringförmigen Muskel, der die Linse umhüllt. Er trägt dazu bei, dass die Linse fokussieren kann. Zonulafasern sorgen dafür, dass die Linse im Ziliarmuskel fixiert wird und die Fokussierung reibungslos funktioniert.

Regenbogenhaut (Iris)

Die Regenbogenhaut enthält Farbpigmente, welche die Augenfarbe des Menschen bestimmen. In der Regenbogenhaut sind außerdem zwei Augenmuskeln eingelagert, die die Pupillengröße je nach Lichtverhältnissen anpassen können. 

Pigmentepithel

Das Pigmentepithel gehört zur inneren Augenhaut. Es ist reich an Melanin und sorgt – wie die Aderhaut – dafür, dass Lichtstrahlen im Inneren des Auges absorbiert werden. Außerdem führt das Melanin dazu, dass das Auge sich an verschiedene Lichtverhältnisse anpassen kann. Weitere Funktionen des Pigmentepithels sind:

• Vitamin-A-Stoffwechsel in der Netzhaut
• Abfalltransport der Photorezeptoren
• Wärmeausgleich zur Aderhaut
• Äußere Blut-Netzhaut-Schranke

Netzhaut (Retina)

Die Netzhaut besteht aus mehreren Nervenzellschichten. An der äußersten Nervenzellschicht liegen lichtempfindliche Zellen (Photorezeptoren), die an das Pigmentepithel grenzen. Die Photorezeptoren werden in Zapfen und Stäbchen unterteilt. Während Zapfen für das Tagsehen und das Farbsehen verantwortlich sind, dienen Stäbchen dem nächtlichen Sehen, sowie für dem Schwarz-Weiß-Sehen. 

Am sogenannten Gelben Fleck (Makula) befinden sich die meisten Photorezeptoren – dies ist der schärfste Punkt des Sehens. Im Gegensatz dazu befindet sich ein blinder Fleck auf der Netzhaut. Dieser entsteht dadurch, dass sich dort die Austrittsstelle des Sehnervs befindet und dort keine Photorezeptoren vorhanden sind. Auf dem blinden Fleck Menschen tatsächlich blind sind – dieser Fleck wird jedoch automatisch durch andere Sinneseindrücke ergänzt, sodass er nicht wahrgenommen wird. 

Funktion der Netzhaut

Die Netzhaut fungiert als Leinwand des menschlichen Auges. Die einfallenden Lichtstrahlen werden auf die Netzhaut projiziert. Die Photorezeptoren der Netzhaut verarbeiten die aufgenommenen visuellen Reize in Impulse. Diese werden von anderen Nervenzellen verarbeitet und schließlich durch den Sehnerv an das Gehirn weitergeleitet. 

Sehnerv (Nervus opticus)

Der Sehnerv besteht aus einer Millionen von Nervenfasern. Er beginnt an der Netzhaut, verläuft über den Augapfel und hat einen knöchernen Sehnervkanal. Dieser führt schließlich zum Sehzentrum des Gehirns, in die Großhirnrinde. Die Funktion des Sehnervs: Er überträgt alle visuellen Nervenimpulse zum Gehirn.

Pupille

Die Pupille ist das dunkle Loch in der Mitte der Iris. Sie sitzt hinter der Hornhaut und vor der Linse. Aufgabe der Pupille ist die Regulierung des Lichteinfalls in das Auge. Die Größe der Pupille wird durch die Muskeln in der Iris angepasst: Bei wenig Licht wird die Pupille erweitert, damit möglichst viel Licht aufgenommen werden kann. Bei viel Licht wird die Pupille kleiner, da zu viel Licht Schädigungen an der Netzhaut und an der Augenlinse verursachen kann.

Linse (Lens crystallina)

Die Linse bündelt die einfallenden Lichtstrahlen. Dadurch entsteht ein scharfes Bild, das auf die Netzhaut projiziert wird. Die Linse ist elastisch, kann durch den Ziliarmuskel gekrümmt werden und somit ihre Brechkraft verändern, sog. Akkomodation. Dieser automatische Vorgang sorgt dafür, dass Objekte fokussiert werden können. 

Glaskörper (Corpus vitreum)

Der Glaskörper befindet sich im Inneren des Auges. Die Flüssigkeit im Glaskörper ist durchsichtig und hat eine gelartige Beschaffenheit. Sie besteht zu 98% aus Wasser und zu 2% aus Hyaluronsäure. Die Hauptfunktion des Glaskörpers ist, dass durch einen gleichmäßigen Druck die stabile runde Form des Auges entsteht.

Augenkammer (Camerae bubli)

Es gibt zwei Augenkammern: Die vordere und die hintere Augenkammer. Die Augenkammern sind mit Kammerwasser gefüllt, welches Nährstoffe für die Linse und die Hornhaut enthält. Es findet ein stetiger Austausch des Kammerwassers statt, sodass das gesamte Kammerwasser innerhalb von 100 Minuten vollständig erneuert wird. Täglich werden drei bis neun Milliliter Kammerwasser produziert.