Auf den ersten Blick: Der Aufbau des Auges

Das Auge: Anatomie und Funktionsweise

Entdecken Sie mit Fielmann das faszinierendste Organ des menschlichen Körpers. Nutzen Sie den Schieberegler unter dem Modell, um das Auge um die eigene Achse zu drehen. Klicken Sie auf die weißen Punkte im Modell oder wählen Sie einen Begriff aus der Liste, um mehr über den Aufbau und die Funktionsweise des menschlichen Auges zu erfahren.

Nur in enger Zusammenarbeit mit dem Gehirn läuft der Vorgang des Sehens in „Lichtgeschwindigkeit“ ab: Einfach ausgedrückt werden Lichtimpulse in Nervenimpulse umgewandelt – daraus macht unser Gehirn Bilder. Permanent liefern die Augen Informationen über unsere Umwelt an das Gehirn. Über 80 Prozent aller Sinneswahrnehmungen erreichen den Menschen über die Augen.

Der Weg vom Licht zum Bild

Grundsätzlich funktioniert das Auge wie eine Kamera: ein kompliziertes optisches System führt dazu, dass ein scharfes Bild auf der Netzhaut entsteht: Ein Lichtstrahl trifft als erstes auf die Hornhaut, die das Bild bereits grob scharfstellt. Die Iris reguliert – wie eine Blende einer Fotokamera – den Lichteinfall: je enger sie sich zusammenzieht, desto weniger Licht gelangt durch die Pupille. Die Augenlinse kann sich über die Akkommodation auf unterschiedliche Entfernungen scharfstellen. Sie bündelt die Lichtstrahlen so, dass ein Brennpunkt auf der Netzhaut entsteht. Hier wandeln die „Stäbchen“ und „Zapfen“ die optischen Lichtreize in elektrische Impulse um, die wiederum über den Sehnerv ins Gehirn gelangen. Erst hier entsteht das Bild, das wir wahrnehmen. Der Weg vom Licht zum Bild ist ein faszinierender Vorgang.

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Der Aufbau des menschlichen Auges

Die Anatomie des Auges zeigt, wie dieses komplexe Organ aus Nervenzellen, Bindegewebe, Blutgefäßen und Muskelfasern ein optisches System bildet und das Licht, das von Gegenständen reflektiert wird, bricht. Hornhaut, Kammerwasser, Augenlinse und Glaskörper wirken  – sehr vereinfacht gesagt - wie eine Sammellinse. Damit wir scharf sehen können, laufen hochkomplexe Vorgänge ab, die noch bis heute nicht bis ins kleinste Detail entschlüsselt sind.

Der Augapfel (lat. bulbus oculi) ist kugelig geformt, hat eine Länge von circa 24 mm, wiegt um 7,5 Gramm und liegt geschützt in unseren knöchernen Augenhöhlen. Er ist mit einem dickflüssigen Gel gefüllt, das zu etwa 98 Prozent aus Wasser besteht. Weil die Flüssigkeit transparent ist, spricht man auch vom Glaskörper (lat. corpus vitreum). Hyaluronsäure und Kollagenfasern machen die restlichen zwei Prozent des Glaskörpers aus. Sie sind für die gallertartige Konsistenz verantwortlich. Der Glaskörper füllt den größten Teil des Auges aus, aber er ist auch Teil des optischen Systems und garantiert, dass die Lichtstrahlen ungehindert von der Augenlinse (lat. lens crystallina, gr. phakos) bis auf die Netzhaut (Retina von lat. rete) gelangen.

Das Innere des Augapfels ist von mehreren Häuten umschlossen. Sie heißen von außen nach innen betrachtet Lederhaut (Sklera vom gr. skleros), Aderhaut (Chorioidea) und Netzhaut. Die Lederhaut ist weiß und wird deshalb auch „weiße Augenhaut“ genannt. Der medizinische Fachausdruck „Sklera“ stammt aus dem Griechischen – „skleros“ bedeutet „hart“. Beide Begriffe sind zutreffend: Die Lederhaut ist eine weiße Hülle, die wie eine Außenwand dem Schutz des Auges dient. Durch den Augeninnendruck wirkt sie hart und stabil. Sie umschließt das Auge vom hinten gelegenen Sehnerv (lat. nervus opticus) bis zur vorderen Hornhaut (lat. cornea), durch die das Licht einfällt. Faseriges Kollagen verleiht der Lederhaut ihre Stabilität. Sie ist nicht überall gleich dick. Im vorderen Teil des Auges ist sie dünner als im hinteren Teil. Außerdem hat sie zwei „Öffnungen“; eine vorne und eine am hinteren Ende des Auges. Dort „verlässt“ der Sehnerv wie ein dickes, aus Nervenfasern gebündeltes „Stromkabel“ das Auge und überträgt Informationen ins Gehirn.

Sechs äußere Augenmuskeln setzen an der Lederhaut an. Diese Muskeln ermöglichen uns, die Augen nach oben und unten oder nach rechts und links zu bewegen oder zu rollen. Diese Augenmuskeln gehorchen unserem Willen. Es gibt im Auge aber auch Muskeln, die ganz ohne unser Zutun automatisch reagieren und sich nicht von uns beeinflussen lassen. Dazu gehören die Ziliarmuskeln (lat. musculus ciliaris): Sie erlauben unserer elastischen Augenlinse ihre Form zu verändern und ermöglichen es dem Auge so, sich auf verschiedene Distanzen scharfzustellen. Man spricht bei dem Vorgang von Akkommodation. Der Begriff kommt aus dem Lateinischen: accommodare bedeutet anpassen.

Die weiße Lederhaut hat vorne ein „Fenster“: die Hornhaut. Sie öffnet uns wie eine glasklare Fensterscheibe den Blick in die Außenwelt und ist wie ein Schild nach vorne gewölbt. Als durchsichtiger Teil der Außenhaut ist die Hornhaut also der vordere, nach außen abschließende Teil unseres Auges.  Die Hornhaut ist von feinsten Nerven durchzogen, aber sie hat keine Blutgefäße. Auch die Augenlinse und der Glaskörper enthalten keine Blutgefäße. Wenn sie durchblutet wären, könnten wir nicht einmal rot sehen: Wir würden gar nichts erkennen. Durchs Mikroskop betrachtet besteht die Hornhaut aus sechs Schichten: das Epithel, die Bowmansche Membran, das Stroma, die Dua-Schicht, die Descemetsche Membran und das Endothel. Jede dieser Schichten erfüllt eine besondere Aufgabe.

Die Hornhaut wird von der Tränenflüssigkeit ständig feucht gehalten. Einfallende Lichtstrahlen werden von ihr gesammelt, also zur Mitte hin gebrochen. Die Hornhaut ist wichtig für scharfes Sehen; sie übernimmt mit +43 Dioptrien (dpt) den größten Teil der fürs Sehen so wichtigen Lichtbrechung.

Gleich hinter der Hornhaut liegt die vordere Augenkammer (lat. camera anterior bulbi). Es gibt auch eine hintere Augenkammer (lat. camera posterior bulbi), die viel kleiner ist als die vordere. Sie befindet sich zwischen dem Glaskörper und der Iris und umgibt die Augenlinse. Diese beiden Kammern sind mit einer klaren Flüssigkeit gefüllt: dem Kammerwasser (lat. humor aquaeus). Es ist nicht etwa „Wasser“– wie der Name vermuten lässt – sondern eine Nährlösung für das Auge. Kammerwasser wird auch Kammerflüssigkeit genannt und ist keine Tränenflüssigkeit. Während Tränen in den Tränendrüsen gebildet werden und nur auf der Außenseite des Auges vorkommen, wird das Kammerwasser im Ziliarkörper produziert und befindet sich im Augeninneren.

Beim Blick in die Augen unseres Gegenübers sehen wir nur einen kleinen Teil dieses faszinierenden Organs. Auffällig im weißen Augapfel ist die Pupille (lat. pupilla), die von einem farbigen Ring, der Iris, eingerahmt ist. Die Iris wird auch als Regenbogenhaut bezeichnet; ihr verdanken wir unsere Augenfarbe – genauer gesagt Farbpigmenten wie dem Melanin, die in der Iris eingelagert sind. Dunkle Augen haben mehr Pigmentstoffe als helle Augen. Die Iris liegt direkt vor der Augenlinse und besteht aus einem lockeren Bindegewebe. Hier befinden sich zahlreiche Blutgefäße zur Versorgung und Ernährung des Gewebes. Die Iris reguliert den Lichteinfall; sie hält das Licht fern, das sonst neben der Pupille ins Auge eindringen könnte.

Die Pupille ist die schwarze runde Öffnung in der Regenbogenhaut durch die Lichtstrahlen in das Augeninnere einfallen können. Je nachdem wie viel Licht auf unser Auge trifft, wird die Pupille kleiner oder größer. Die Größe der Pupille wird von zwei inneren Augenmuskeln bestimmt. Bei starkem Lichteinfall zieht sich der musculus sphincter pupillae zusammen und die Pupille verengt sich. Wenn es dunkel ist und wenig Licht einfällt, sorgt der musculus dilatator pupillae dafür, dass sich die Pupille erweitert. Beide Muskeln unterliegen wie die Ziliarmuskeln nicht unserem Willen und lassen sich nicht bewusst steuern. Sie arbeiten automatisch. Übrigens reagiert unsere Pupille auch auf Emotionen wie Aufregung oder Angst, Trauer oder Glücksgefühle. Unsere Reaktionen lassen sich also an unserer Pupille ablesen.

Die Augenlinse (lat. lens crystallina) ist klar, elastisch und verformbar. Sie hat weder Blutgefäße noch Nerven und wird nur durch das Kammerwasser mit Nährstoffen versorgt. Sie kann ihre bikonvexe Form verändern. Das heißt: Die Augenlinse ist kein starres Gebilde, sondern passt ihre Brechkraft zum Sammeln von Lichtstrahlen an. Dabei stellt sie sich automatisch auf unterschiedliche Entfernungen ein. Das nennt man Akkommodation. Um die Krümmung zu verändern, braucht die Augenlinse die Muskelkraft der Ziliarmuskeln. Die Dicke der Linse ist vom jeweiligen Zustand der Akkommodation abhängig; der Durchmesser beträgt etwa zehn Millimeter.

Die Augenlinse hängt wie an radspeichenartigen Gummibändern an den Zonulafasern (lat. fibrae zonulares) der Ziliarmuskeln. Sie wird von diesen Muskeln flach gezogen, wenn wir ein Bild in der Ferne scharf sehen wollen. Wenn die Ziliarmuskeln sich zusammenziehen und damit die Zonulafasern locker lassen, reduziert sich der Zug der Zonulafasern, die Linse kugelt sich durch ihre Eigenelastizität und die Dinge in der Nähe – beispielsweise Buchstaben in einer Zeitung - sind erkennbar. Im Laufe des Lebens verliert die Augenlinse an Elastizität. Sie verhärtet. Das führt zu Alterssichtigkeit (Presbyopie), die mit einer Lesebrille oder einer Gleitsichtbrille problemlos korrigiert werden kann.

Die Aderhaut kleidet den hinteren Teil des Auges aus und wird – wie der Name bereits verrät – von vielen Blutgefäßen durchzogen. Sie liegt in der Mitte zwischen Lederhaut und Netzhaut und ist im Gegensatz zu Augenlinse, Hornhaut und Glaskörper sehr gut durchblutet. In der Aderhaut finden sich große und mittlere Venen, die sich dicht verzweigen sowie Arterien. Ihre wichtigste Aufgabe besteht darin die Netzhaut über ihre Blutgefäße mit Nährstoffen und Sauerstoff zu versorgen. Außerdem führt sie Wärme aus der Netzhaut ab und wirkt daher wie eine Klimaanlage für das Auge. Im vorderen Bereich des Auges geht die Aderhaut in den Ziliarkörper über.

Die Netzhaut – hier beginnt das „Wunder des Sehens“.

Die Netzhaut empfängt Lichtwellen, also physikalische Lichtreize, die sie in Nervenimpulse umwandelt. Die Nervenströme werden über den dicken Sehnerv zur Weiterverarbeitung an unser Gehirn geleitet. Erst hier entsteht das Bild in unserer Wahrnehmung. Längst sind nicht alle Details dieses faszinierenden Vorgangs wissenschaftlich erforscht.

Die Netzhaut ist aus zehn Schichten aufgebaut. In einer Schicht sind lichtempfindliche Zellen – die Stäbchen (lat. radi) und die Zapfen (lat. coni) – eingebettet. Schon bei relativ wenig Licht, reagieren die Stäbchen. Sie sind mit rund 120 Millionen Sehzellen mengenmäßig eindeutig in der Überzahl, aber sie sind „farbenblind“. Erst die etwa 6 Millionen farbempfindlichen Zapfen machen die Welt bunt – doch das ist nicht ihre einzige Aufgabe: die Zapfen sind auch fürs scharfe Sehen wichtig!

Ihre Namen verdanken die Sehzellen ihrer Form: Die Zapfen sind kürzer als die Stäbchen und erinnern, unterm Elektronenmikroskop betrachtet, entfernt an Fichtenzapfen. Sie haben sich die Farbarbeit untereinander aufgeteilt: Es gibt Spezialisten für Blau, Rot und Grün. Man leidet übrigens unter Farbenblindheit, wenn eine oder mehrere Zapfenarten defekt sind.

In einem ganz bestimmten Bereich der Netzhaut – in der sogenannten Netzhautgrube oder Sehgrube (lat. fovea centralis) – liegen die Zapfen besonders dicht gedrängt nebeneinander. Die Netzhautgrube befindet sich ziemlich genau in der Mitte der Netzhaut auf der „Rückseite“ des Auges, also genau dort, wo das optische System des Auges die gerade und parallel einfallenden Lichtstrahlen bündelt. Hier gibt es keine Stäbchen. Da die Zapfen nicht nur die Farbe in unsere Wahrnehmung der Welt bringen, sondern auch für das „Scharfsehen“ verantwortlich sind, ist die Netzhautgrube die Stelle des schärfsten Sehens im Auge! Der Netzhautbereich in der die Sehgrube liegt, fällt sofort durch ihre Farbe auf: Sie ist gelb! Das hat diesem Bereich auch den Namen Gelber Fleck oder Makula (lat. macula lutea) eingebracht.

Übrigens: Es gibt auch einen blinden Fleck. Er liegt genau dort, wo der Sehnerv das Auge Richtung Gehirn verlässt. Hier gibt es weder Stäbchen noch Zapfen. Trotzdem nehmen wir den blinden Fleck nicht wahr, denn unser Gehirn „füllt“ die fehlende Informationslücke aus und „denkt“ sich den Rest des Bildes. Was unser Gehirn außerdem mit dem ankommenden „Bild“ macht, lesen Sie unter: Der Weg vom Licht zum Bild.

Schön geschützt: Das Auge in der Höhle

Unser Auge ist ein empfindliches Organ. Als „Außenposten“ des Gehirns liegt es in der Augenhöhle (lat. orbita) und wird von sieben Knochen vor Schlägen und Stößen geschützt. Das Stirnbein (lat. os frontale) bildet zusammen mit dem Joch- oder Wangenbein (lat. os zygomaticum), dem Oberkieferknochen (lat. maxilla), dem Sieb- und Keilbein (lat. os ethmoidale und os sphenoidale)  sowie dem Tränenbein (lat. os lacrimale) und dem Fortsatz des Gaumenbeins (lat. os palatinum) eine sichere Höhle, die über Kanäle und Löcher mit unserem Schädelinneren verbunden ist.

Auch die Augenlider (lat. palpebrae) dienen dem Schutz des Auges. Sie verschließen das Auge wie ein Vorhang, wenn wir schlafen. Droht Gefahr, erfolgt der Lidschlag reflexartig. Zum Beispiel wenn ein Fremdkörper droht, ins Auge zu gelangen.

Die Wimpern (Zilien vom lat. ciliae) sind als Staubfänger gedacht. Sie halten allerlei Schmutz vom Auge fern. Auch die Augenbrauen gehören zum ausgeklügelten Putz- und Reinigungssystem der Augen. Sie verhindern, dass Schweiß von der Stirn direkt ins Auge laufen kann.

Tränen sind eine Art Putzmittel. Sie werden hauptsächlich in den Tränendrüsen produziert, die sich oberhalb des Augapfels in der Augenhöhle befinden. Die Drüsen sind etwa so groß wie eine kleine Mandel und versorgen das Auge über Kanäle mit Tränenflüssigkeit. Kleinere Drüsennester im Augenlid unterstützen die großen Tränendrüsen. Tränen werden gleichmäßig über die Hornhaut verteilt und bilden einen Flüssigkeitsfilm, der unsere Augen vor dem Austrocknen bewahrt, aber auch mechanische oder chemische Reize bekämpft. Wenn uns etwas ins Auge fliegt oder beim Zwiebelschneiden die leicht flüchtige Substanz namens Propanthialsulfoxid aus der Luft ans Auge gelangt, fließen schnell Tränen. Dabei werden Fremdkörper oder reizende Stoffe aus dem Auge geschwemmt und die Gefahr fürs Auge ist gebannt!