Der optische Sinn

Einzeller: ganzes Zellplasma lichtempfindlich

Vielzeller bilden Sehzellen (Zellen mit erhöhter Lichtempfindlichkeit), die entweder über den ganzen Körper verstreut sind (z.B.: Regenwurm), aber nur Helldunkelsehen ermöglichen, oder eigene Sinnesorgane mit Pigmentzellen bilden.

Flachaugen (Quallen, Seesternen, Ringelwürmern)

Pigmentbecheraugen (Strudelwürmer, Schnecken, ): Einfallsrichtung des Lichtes erkennbar

Grubenaugen (manche Tintenfischarten, Würmer, Schnecken): enges Sehloch, aber schärferes Bild

Linsenaugen: lichtstarkes UND scharfes Bild, bei höherentwickelten Lebewesen: Akkomodation möglich (Einstellung auf verschiedene Entfernungen), mehr Sehzellen, Vergrößerung des Organs und der zugehörigen Zentren im Gehirn

z.B.: Facettenauge bei Gliederfüßern (=Komplexauge):

zahlreiche (28.000) Einzelaugen (=Ommatidium), wobei jedes einen anderen Ausschnitt aus der Umgebung abbildet. Die Anzahl der Einzelaugen bestimmt die Schärfe des mosaikartig zusammengesetzten Gesamtbildes.

Aufbau eines Ommatidiums:

(Abbildung: Ommatidium eines Insektenauges, S. 93)

Sinneszellen (bei Insekten meist 8) bilden einen gemeinsamen Sehstab (Rhabdom). Das Licht kann durch die durchsichtige Facette (franz.: geschliffene Fläche eines Edelsteins!) eindringen, die wie eine Linse wirkt und wird dann vom Kristallkegel gesammelt.

Das menschliche Auge

Sehr empfindlich, daher geschützt durch:

Fettpolster eingebettet in den Augenhöhlen des Schädels

Lidreflex (Augenlid schiebt sich bei Gefahr vor das Auge)

Regelmäßige Reinigung und Befeuchtung durch Tränenflüssigkeit

Augenbrauen (Schweiß)

Wimpern (Staub, grelles Licht)

Aufbau:

(Abbildung: Längsschnitt durch das Auge des Menschen)

Schutz durch 3 Häute: harte Augenhaut (Lederhaut) bzw. durchsichtige Hornhaut, Aderhaut bzw. Iris und Netzhaut. Der Raum zwischen Hornhaut und Iris, die vordere Augenkammer, ist mit Kammerwasser gefüllt. Innerhalb der Iris liegt die elastische Linse, die durch den Ciliarkörper festgehalten und in ihrer Form beeinflusst werden kann. Der Glaskörper erfüllt das Innere des Augapfels. In Verlängerung der optischen Achse liegt der gelbe Fleck, der Bereich der größten Sehschärfe. Die Stelle, wo die Nervenfasern des Sehnervs aus dem Netzhautbereich austreten, bezeichnet man als blinden Fleck. Da sich dort keine Sinneszellen befinden, muss dieser Bereich durch unser Gehirn ergänzt werden.

Adaptation = Fähigkeit des Auges, sich auf verschiedene Lichtstärken anzupassen. Dies erfolgt einerseits durch eine Anderung der Lichtempfindlichkeit der Sehzellen (in der Dunkelheit um das 8000-fache erhöht!!!) und andererseits durch die Regelung des Lichteinfalls durch die Pupille (Pupillenreflex)

Akkommodation: Einstellung der Schärfe durch Veränderung der Linsenkrümmung. Bei Ferneinstellung ist der Ciliarmuskel erschlafft Linse ist abgeflacht. Bei Naheinstellung kontrahiert sich der Ciliarmuskel Linsenbänder erschlafft Linse krümmt sich auf Grund ihrer Eigenelastizität, wobei die Brechkraft verstärkt wird.

Fehlsichtigkeit:

(Abbildung: Fehlsichtigkeit und ihre Behebung durch Brillen/Kontaktlinsen)

Kurzsichtigkeit beruht meist auf einer Verlängerung des Augapfels. Deshalb entsteht das Bild entfernte Gegenstände bereits vor der Netzhaut und ist daher unscharf. Bei der Weitsichtigkeit ist Augapfel zu kurz, wodurch nahe Gegenstände unscharf gesehen werden. Mit zunehmenden Alter verliert die Linse an Elastizität und kann sich schlecht auf Nahsehen einstellen (Alterssichtigkeit).

Entstehung des Bildes:

Lichtstrahlen werden so gesammelt, dass auf der Netzhaut ein umgekehrtes und verkleinertes Bild entsteht. Die Netzhaut besteht aus drei Schichten, am weitesten außen (!) liegen die Sehzellen, in Richtung Augenmitte folgen mehrere Lagen von Nervenzellen. Das Licht muss die Nervenzellschichten durchdringen, bevor es die lichtempfindlichen Fortsätze der Sehzellen erreicht.

Unterteilung der Sinneszellen nach Form und Funktion:

Stäbchen dienen dem Helldunkelsehen, ca. 18x mehr als Zapfen, lichtempfindlicher Sehpigment = Sehpurpur; Veränderung des Sehpurpurs Reiz Erregung

Zapfen dienen dem Farbensehen, Anzahl nimmt vom gelben Fleck nach vorne hin ab; drei verschiedene Typen, die jeweils von unterschiedlichen Wellenlängen erregt werden (3 Grundfarben-additative Farbmischung); bei Ausfall eines Typs: Farbenblindheit!

Netzhaut ohne Zapfen besitzen u.a. Haie, Lungenfische und Amphibien;

Räumliches Sehen wird erst dadurch möglich, dass jedes Auge ein (geringfügig) unterschiedliches Bild liefert, das dann im Gehirn zu einem 3-dimensionalem Bild zusammengesetzt wird (Abschätzen von Entfernungen!)