Die Funktion des Auges

Die Funktion des Auges wird gerne mit einer Fotokamera verglichen. Zum Teil stimmt dieser Vergleich auch tatsächlich: Die Pupille regelt den Einfall des Lichts ähnlich wie eine Blende, die Linse funktioniert wie ein Objektiv, und auf der Netzhaut befinden sich lichtempfindliche Zellen, die sich mit etwas Fantasie auch noch mit einem Film oder einem Bildsensor vergleichen lassen. Doch spätestens hier enden die Ähnlichkeiten und das Auge offenbart sich als optisches Meisterwerk, das mit zahlreichen Funktionen und Schutzeinrichtungen versehen ist.

Die Brechung von Lichtstrahlen ist eine zentrale Funktion des Auges.

Wie funktioniert Sehen?

Das Licht fällt nicht einfach ins Auge und erzeugt ein Bild im Gehirn. Um sehen zu können, greifen eine Vielzahl an Funktionen des Auges ineinander. Die einfallenden Lichtstrahlen werden zunächst von der gewölbten Hornhaut gebrochen und passieren dann gebündelt die Pupille. Wie viel Licht durch die Pupille fällt, wird dabei von der Regenbogenhaut (Iris) geregelt. Je nach Helligkeit der Umgebung weitet beziehungsweise verengt sie sich – so kann sich das Auge auf unterschiedliche Lichtverhältnisse einstellen.
Anschließend treffen die Lichtstrahlen auf die Linse und durchqueren den Glaskörper. Bei Normalsichtigkeit (Emmetropie) sorgt die Linse wie ein Objektiv dafür, dass sich die parallel einfallenden Lichtstrahlen exakt auf der Netzhaut bündeln und ein scharfes Bild erzeugt wird. Bis hierhin sind Fotokamera und Auge sehr ähnlich aufgebaut, dieser vordere Bereich des Auges wird daher auch folgerichtig als optischer Apparat bezeichnet.

Treffen die Lichtstrahlen nun auf die Netzhaut, werden dort lichtempfindliche Zellen (Fotorezeptoren) beleuchtet: Auf der Netzhaut befinden sich zwei unterschiedliche Arten dieser lichtempfindlichen Zellen, die auf die Lichtreize ansprechen: Stäbchen und Zapfen. Die Stäbchen reagieren schon bei sehr geringem Lichteinfall und sorgen dafür, dass wir auch bei Dämmerung etwas sehen. Bei Tageslicht sind vor allem die Zapfen aktiv – sie sind für das Farbsehen verantwortlich. Durch diese Funktion des Auges und dem Wechsel zwischen Zapfen- und Stäbchensehen kann sich das Auge nahezu stufenlos auf verschiedene Lichtverhältnisse einstellen.

Die Informationen der Fotorezeptoren werden dann über den Sehnerv ans Gehirn übermittelt. Auch hier findet eine kleine Meisterleistung der Datenverarbeitung statt: Die Netzhaut nimmt das Bild der Außenwelt nicht einfach nur auf, sie verarbeitet es bereits anhand von Merkmalen wie Helligkeit, Farbe und Form.

Hintergrund: Auf der Netzhaut befinden sich über 130 Millionen Fotorezeptoren, die allesamt Informationen liefern, der Sehnerv besteht aber ‚nur‘ aus 1,2 Millionen Nervenfasern – es werden also durch diese Funktion des Auges hundertmal mehr Informationen aufgenommen als übermittelt. Bereits bevor die Daten ans Gehirn weitergeleitet werden, werden diese von den Zellen der Netzhaut komprimiert, das heißt, ähnliche Informationen werden zusammengefasst.

Schutzeinrichtungen des Auges

Um funktionieren zu können, muss das Auge etwas so Filigranes wie Lichtstrahlen aufnehmen. Daher kann es nicht hinter einer massiven Knochenplatte oder unter einer dicken Hautschicht verborgen werden, um es vor Verletzungen zu schützen und die Funktionen des Auges gewährleisten zu können. Es ist also in geöffnetem Zustand sehr empfindlich, gleichzeitig sind wir aber darauf angewiesen, dass uns der Sehsinn nicht im Stich lässt. Aus diesem Grund greift ein ausgeklügeltes System aus Reflexen und Schutzeinrichtungen des Auges ineinander, um das Augenlicht möglichst lange zu erhalten. Zu den wesentlichen Bestandteilen der Schutzeinrichtungen des Auges gehören:

Obgleich der vordere Bereich des Auges offenliegen muss, um sehen zu können, liegt der Großteil des Auges geschützt in den vier bis fünf Zentimeter tiefen, knöchernen Augenhöhlen (Orbitae). Fremdkörper , die das Auge schädigen könnten, haben es auf diese Weise wesentlich schwerer: Von der Seite können sie dem Auge nichts anhaben.

Doch damit ist es mit den Schutzeinrichtungen des Auges noch lange nicht getan. Die Augenbrauen und Wimpern bewahren das Auge davor, dass zu viel Feuchtigkeit, Schweiß und Schmutz hineingerät. Und selbst wenn kleinere Objekte wie Staub oder Sand frontal auf das Gesicht treffen, wird sofort ein Schutzreflex ausgelöst. Das Augenlid verschließt sich innerhalb von Sekundenbruchteilen, wenn die Hornhaut oder die Augenpartie durch Fremdkörper oder zu starke Lichtstrahlung gereizt werden. Verantwortlich hierfür ist der sogenannte Lidschlussreflex, der durchschnittlich innerhalb von einer Viertelsekunde vonstattengeht.

Der Lidschluss sorgt überdies dafür, dass das Auge gleichmäßig und konstant mit Tränenflüssigkeit benetzt wird. Der so erzeugte Tränenfilm versorgt nicht nur die Hornhaut mit Nährstoffen, in ihm befinden sich außerdem Antikörper (Immunglobuline), die ins Auge eindringende Bakterien und Keime bekämpfen.

Keine Kamera, sondern ein lebendiges Organ

Die Funktion des Auges beschränkt sich also keineswegs auf die fotografische Abbildung der Außenwelt. Zahlreiche Muskeln, Reflexe, fotochemische Prozesse und Nervenzellen sind hier gleichzeitig am Werk und erst im Zusammenspiel ergibt sich eine Interpretation der Wirklichkeit um uns herum. Zudem wird es durch die Schutzeinrichtungen des Auges bestmöglich vor Fremdkörpern und Keimen geschützt.

Das Auge ist kein mechanisches Gerät, dessen Auflösung in Megapixeln und dessen Brennweite in Millimetern angegeben werden könnte. Die aufgenommenen Informationen werden im Gehirn umgehend mit vorhandenen Erinnerungen und bereits Gesehenem verknüpft. Dies hat weitreichende Auswirkungen auf die Funktion des Auges und somit auf die Art und Weise der Wahrnehmung. So sehen wir beispielsweise Tomaten weiterhin rot, auch wenn die Beleuchtung sich verändert (zum Beispiel abends von Tageslicht auf Deckenbeleuchtung). Im Kunstlicht einer herkömmlichen Glühbirne müsste die Tomate rein physikalisch betrachtet eher orange wirken. Durch den Abgleich mit bereits gespeicherten Seheindrücken nehmen wir sie jedoch weiterhin in ihrer gewohnten Farbe wahr. Die Tomaten werden unabhängig von der Umgebungsbeleuchtung eher rot „empfunden“ als gesehen.

Nicht zuletzt gilt das Auge aufgrund dieses Zusammenspiels von Erinnerungen, Erlerntem und Interpretation einem alten Sprichwort zufolge auch als Spiegel der Seele. Denn nicht nur wir selbst lesen und deuten mit den Augen unsere Umwelt, auch unsere Mitmenschen können anhand unserer Augen eine Menge herausfinden. Ob wir nun müde oder traurig sind, ob unser Lächeln ernstgemeint oder aufgesetzt ist und eventuell sogar, ob wir lügen oder die Wahrheit sagen – die Augen können es verraten.

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