Organe
Wie funktioniert das Auge?
Veröffentlicht am:26.02.2025
9 Minuten Lesedauer
Sehen ist eine zentrale Sinneswahrnehmung und das Auge ein faszinierendes Organ. Damit wir bewusst sehen, laufen unzählige Prozesse zwischen Auge und Gehirn ab. Welche das sind, wie sie funktionieren und wie das Auge aufgebaut ist, lesen Sie hier.
© iStock / monkeybusinessimages
Das Auge – Wunderwerk des Sehens
Sehen ist für die meisten Menschen eine Selbstverständlichkeit und wir denken selten darüber nach, wie unser Auge funktioniert. Dabei ist nicht allein das Auge für das Sehen verantwortlich, sondern es bedarf zusätzlich des Zusammenspiels mit den Augenmuskeln und einer äußerst komplexen Leistung des Gehirns. Auge und Gehirn sind über die Sehnerven und die Sehbahn in einem komplizierten Verarbeitungs- und Rückkopplungsprozess miteinander verbunden.
Vereinfacht ausgedrückt funktioniert das Sehen wie eine Digitalkamera: Das Auge nimmt Licht auf und bündelt es mit der Hornhaut und der Linse zu einem scharfen Bild auf der Netzhaut. Dieses Bild wird in eine Vielzahl von Nervenimpulsen umgewandelt, die zum Gehirn geleitet und dort verarbeitet werden, um die Sinneswahrnehmung des Sehens erzeugen. Das Auge wandelt ständig Lichtstrahlen in Nervensignale für das Gehirn um, wobei Millionen von Sinneszellen beteiligt sind.
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Das menschliche Auge: Aufbau und Funktion der Komponenten
Wimpern und Augenlider schützen das Auge vor äußeren Einflüssen wie Fremdkörpern. Die Tränendrüsen produzieren Tränenflüssigkeit, die die Hornhaut feucht hält sowie Fremdkörper aus dem Auge schwemmt. Durch den regelmäßigen Lidschlag wird die Flüssigkeit aus den Tränendrüsen gleichmäßig über das Auge verteilt. Dieser Flüssigkeitsfilm verbessert auch die optischen Eigenschaften des Auges.
Vom Augapfel ist nur ein kleiner Teil von außen sichtbar. Der Rest liegt geschützt in der Augenhöhle. Mehrere Muskeln sind mit dem Augapfel verbunden, damit wir ihn bewegen und die Blickrichtung auch ohne Bewegung des Kopfes ändern können.
Lederhaut Bindehaut Hornhaut Regenbogenhaut Pupille Linse Glaskörper Netzhaut Makula Aderhaut Sehnerv
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Wie hoch ist die maximale Auflösung des Auges?
In der digitalen Fotografie gibt es einen Wettlauf um die maximale Auflösung, die in Megapixel angegeben wird. Neue Smartphone-Modelle werben beispielsweise mit 48 Megapixeln. Ein Megapixel entspricht einer Million Bildpunkten. Eine Digitalkamera mit 48 Megapixel kann also Bilder mit 48.000.000 Bildpunkten erzeugen.
Das menschliche Auge hat durchschnittlich etwa 6 Millionen Zapfen und 120 Millionen Stäbchen. Jede dieser Lichtsinneszellen erzeugt einen elektronischen Impuls. Hat das menschliche Auge also mehr als 120 Millionen Megapixel? Nein, denn das Auge ist keine Kamera, die Netzhaut ist kein Sensor und die Impulse sind keine Bildpunkte. Mit anderen Worten: Pixel sind kein geeignetes Maß, um die Auflösung unseres Auges zu erfassen.
Die Frage muss also anders angegangen werden: Der Begriff Auflösungsvermögen bezeichnet in der Optik die Unterscheidbarkeit kleinster Objekte; das heißt den Mindestabstand, den zwei punktförmige Objekte haben müssen, um als getrennt wahrgenommen zu werden. Als Maß dient hier der kleinste Winkel, den die beiden Punkte (vom Auge aus gemessen) mindestens haben müssen. Dieser Winkel wird in Bogenminuten angegeben. Das ist sehr kompliziert und für Nichtfachleute eine ungewohnte Maßeinheit. Die Information, dass ein normalsichtiges Auge sein maximales Auflösungsvermögen bei einem Sehwinkel von etwa einer Bogenminute hat, ist daher wenig hilfreich.
Anders ausgedrückt wird es nachvollziehbarer: Bei einem Sehwinkel von einer Bogenminute können zwei Punkte, die einen Millimeter voneinander entfernt sind, aus einer Entfernung von drei Metern noch als getrennt erkannt werden. Auf der Netzhaut sind die Abbildungen dieser beiden Punkte übrigens fünf µm voneinander entfernt (ein µm = ein tausendstel Millimeter). Diese fünf µm entsprechen drei Zapfen auf der Makula. Um zwei einzelne Punkte wahrzunehmen, sind mindestens drei nebeneinander liegende Lichtsinneszellen nötig: eine, die das Licht von jedem der Punkte empfängt, und eine, die den Abstand zwischen den beiden Punkten wiedergibt.
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Erst das Gehirn lässt uns bewusst sehen
Schon der Weg des Bildes von der Hornhaut bis zur Netzhaut ist komplex. Noch komplizierter sind die Prozesse, die im Gehirn ablaufen. Nur durch ein fein abgestimmtes Zusammenspiel des Bildes mit den Nerven, die die Augenmuskeln steuern, können wir beide Augen gleichzeitig und schnell auf denselben Punkt genau ausrichten, ohne Doppelbilder zu haben. Die Helligkeit des Bildes bewirkt über einen der Sehnerven eine Anpassung der Pupillenweite und die Schärfe des Bildes eine Anpassung der Brechung der Augenlinse. Aber auch die Verschaltung der Bilder beider Augen in unseren beiden Gehirnhälften ist ein Wunderwerk. Ein wichtiger Prozess ist dabei auch die Zusammenführung der Einzelbilder beider Augen zu einer einzigen Wahrnehmung, so dass wir räumlich sehen können.
Weitere optische Informationen, die von den Augen zum Gehirn gelangen, betreffen Farbe, Form, Bewegung, Nähe, Ferne und so weiter. All diese Informationen müssen verarbeitet und zusammengeführt werden, und zwar, wie man heute sagt, in Echtzeit. Dazu werden mehrere Bereiche des Gehirns beansprucht, vom Hirnstamm, dem Mittelhirn bis zur Sehrinde (visueller Kortex) am hintersten Pol des Gehirns. Vor allem hier werden die optischen Eindrücke des Auges zu bewussten Wahrnehmungen.
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