Netzhaut (Retina) im Auge
Die Netzhaut (Retina von lat. rete=Netz) ist von entscheidender Bedeutung für die visuelle Wahrnehmung. Sie bildet eine sehr komplexe, vernetzte Schicht aus verschiedenen Nervenzellen auf der Innenseite des Auges. Sie wird auch als "innere Augenhaut" bezeichnet. Die lichtempfindlichen Sinneszellen, sog. Fotorezeptoren, wandeln dabei Lichtphotonen in Nervenimpulse um. Die nachgelagerten Zellen verarbeiten diese Impulse, indem sie sie filtern, sortieren und verstärken. Über die Axone (Nervenfasern) der äußeren Schicht (sog. Ganglienzellen) werden die visuelle Information dann ins Gehirn weitergeleitet (sog. Sehnerv).
Inhaltsübersicht
1. Einleitung: Was ist Sehen?
Das Auge ist ein Sinnesorgan. Das bedeutet, es kann Informationen aus unserer Umwelt aufnehmen und verarbeiten, so dass wir sie im Gehirn verarbeiten, d.h. wahrnehmen können.
Die eigentliche Umwandlung der Lichtphotonen findet in den Fotorezeptoren statt, die Bestandteil der Netzhaut sind. Das Licht, das zuvor von Hornhaut und Augenlinse gebündelt wurde, wird auf diese Weise in die "Einheitssprache" des Gehirns übersetzt. Nur so können auch andere Informationen der äußeren Welt zu einem gemeinsamen "Weltbild" verschmelzen (z.B. Geräusche durch das Ohr, Berührungen durch den Tastsinn, etc.).
Allerdings würde diese Lichtinformation, die permenent in unsere Augen eindringt, unser Gehirn vollkommen überfordern. Sie muss daher zuvor ausgewertet und gefiltert werden, ehe sie ins Gehirn weitergeleitet wird. Für diesen Prozess sind die nachgelagerten Zellen zuständig. Das was im Gehirn ankommt, ist nicht die gesamte direkte Lichtinformation, sondern auf das Wesentliche konzentriert.
2. Aufbau der Netzhaut
Die Netzhaut besteht aus einer Reihe von Nervenzellen, die sich in Aufbau und Funktion unterscheiden. Unter dem Lichtmikroskop kann man sehen, dass diese Zelltypen weitgehend in Schichten angeordnet sind. Allerdings findet die Verknüpfung der Synapsen über die Schichten hinweg statt. Hier der Aufbau der Netzhaut als Grafik:
Zum Verständnis: rechts befindet sich die Aderhaut des Auges, von Links kommt das Licht (Durch Horhaut, Augenlinse und Glaskörper. Die Lichtstrahlung muss also erst das Netz aus Nervenzellen durchdringen, ehe es auf die Fotorezeptoren trifft. Die einzelnen Zellschichten (von rechts nach links), in der Reihenfolge ihrer Funktionsweise:
- Retinales Pigmentepithel (RPE): Absorbieren von überschüssigem Licht, Abgrenzung der Fotorezeptoren von der stark durchbluteten Aderhaut.
- Fotorezeptoren: Umwandeln des Lichtes in Nervenimpulse.
- Horizontalzellen: Bündeln der Information aus den Fotorezeptoren. Sog. rezeptive Felder.
- Bipolarzellen: Verstärken und Bündeln der Informationen von Horizontalzellen und Fotorezeptoren.
- Amakrinzellen: Verarbeiten Informationen der Bipolar und Horizontalzellen.
- Ganglienzellen: Verstärken und Weiterleiten über die Axone ins Gehirn: Die gesamtheit der langen Axone nennt man Sehnerv.
Retinales Pigmentepithel (RPE)
Das retinale Pigmentepithel (RPE, engl "Retinal Pigment Epithelium") hat zwei wesentliche Funktionen:
- Sie ist ein Lichtfilter. Die einzellige Schicht aus sechseckigen Zellen enthält durch Melanin schwarz gefärbte Melanosomen. Diese absorbieren das Licht, das durch die Netzhaut hindurchgewandert ist. Dadurch wird verhindert, dass es reflektiert wird und so zu störenden Lichtreflexen im Auge kommt.
- Außerdem ist das RPE die Verbindungsschicht zwischen Netzhaut und Aderhaut. Über sie findet der Stoffaustausch mit den Fotorezeptoren statt. Die Zelle des Pigmentepithel sind auf der Aderhaut-Seite stark gefurcht, so dass der Austausch mit dem Blut reibungslos funktioniert.
Fotorezeptoren
Was sind Fotorezeptoren? Wie wird Licht zu einem Nervenimpuls? Die Fotorezeptoren können das Licht in die "Einheitssprache des Gehirns" umwandeln. Es gibt zwei Arten von Fotorezeptoren:
- Stäbchen (für Hell-Dunkel-Sehen)
- Zapfen (für Farben-Sehen)
Ihr Aufbau ist ähnlich: beide bestehen aus einem "Innensegment" mit der abgehenden Synapse (Nervenzellen-Verbindung), dem Zellkern (Blau) sowie den für den Stoffwechsel erforderlichen Organellen. An dieses Innensegment ist jeweils ein Außensegement angehängt.
Grün dargestellt sind die Mitochondrien, die "Kraftwerke der Zelle". Sie wandeln Sauerstoff, der über das Blut in die Zellen gelangt, in energiereiche Moleküle um. Die orange-roten "Bohnen" stellen die Ribosomen dar. In ihnen werden mit Hilfe von RNA (quasi eine Blaupause der Erbinformationen (DNA) aus dem Zellkern) wichtige Proteine gebildet. Der Übergang, das Verbindungscilium, ist violett gefärbt. In dem Stäbchen sind die Disks grau dargestellt - weil sie quasi nur im Dämmerungssehen aktiv werden und keine Farbinformationen weiterleiten. Im Zapfen sind die Disks gelb dargestellt. Diese Disks enthaltene spezielle Opsine, die bei bestimmten Wellenlängen besonders angeregt werden (Man unterscheidet daher Zapfen für blau, grün und rot, siehe unten). [Hinweis: Die Farben in der Grafik haben nichts mit einem "realistischen", mikroskopischen Bild zu tun, sondern dienen lediglich der Unterscheidung.]
Stäbchen (Hell-Dunkel-Sehen)
Bei den Stäbchen ähnelt dieses einem relativ langen Zylinder. Darin sind sog. "Discs" aufgestapelt, so ähnlich wie Geldmünzen. In der Membran (Hülle) dieser Discs befindet sich ein bestimmtes Eiweiß-Molekül, das sog. Rhodopsin ("Sehpurpur"). Das besondere am Rhodopsin: es enthält eine Struktur (sog. Retinal), dass durch ein Lichtphoton seine räumliche Struktur verändern. Wenn das geschieht, beginnt eine sog. Erregungskaskade, bei der das Signal verstärkt wird, bis es schließlich als Nervenimpuls an der Nervenmembran entlangläuft.
Die Stäbchen sind für das Hell-Dunkel-Sehen vorgesehen: sie sind sehr empfindlich und haben daher auch sehr viele Opsin-Moleküle. Denn bei Dämmerung oder Nachts sind - im Vergleich zum Tageslicht - nur ein Bruchteil der Photonen unterwegs. Beim Tageslicht sind die Stäbchen "überfordert" und stellen daher die Arbeit ein.
Zapfen (Farben-Sehen)
Die Zapfen haben, wie der Name schon sagt, eine etwas andere Form. ihr Außensegment ist deutlich kürzer und konisch zulaufend, so wie bei einem Trichter. Die Zapfen sind deutlich unempfindlicher, weil es tagsüber Millionen mal mehr Licht gibt als Nachts.
Es gibt drei unterschiedliche Zapfentypen, deren Opsin-Molekül auf Licht unterschiedlicher Wellenlängen anspringt.
- Blau-Zapfen, die bei Licht mit 420 Nanometer am stärksten reagieren
- Grün-Zapfen, die bei Licht mit 534 Nanometer am stärksten reagieren
- Rot-Zapfen, die bei Licht mit 564 Nanometer am stärksten reagieren
Die Anzahl der Zapfen ist unterschiedlich:
- Rot-Zapfen ca. 46%
- Grün-Zapfen ca. 46%
- Blau-Zapfen ca. 8%
Das liegt vor allem daran, dass die Blauzapfen im Gelben Fleck (Makula) kaum vorhanden sind. Das ist die Region im Zentrum der Lichtachse (gegenüber der Augenlinse), wo die Zapfen besonders dicht gedrängt stehen, um eine hohes Auflösungsvermögen zu erzielen.
Rezeptive Felder
Ein menschliches Auge besteht aus rund 126 Millionen Fotorezeptoren. Die größte Dichte findet man in der Maklua im Zentrum der Netzhaut gegenüber der Augenlinse. Wenn an einem normalen Tag jede visuelle Veränderung in diesen 126 Millionen Zellen ans Gehirn weitergeleitet würde, dann würde uns im übertragenen Sinne der Kopf platzen. Daher werden die Informationen aus den Fotorezeptoren zunächst vorverarbeitet. Eine bestimmte Anzahl von Fotorezeptoren ist dabei jeweils mit einer sog. Horizontalzelle verbunden. Diese sehr komplexen Verknüpfungen überlappen und bündeln die Informationen in der Breite.
Daran anschließend werden die vorsortierten Impulse an die Bipolarzellen und Amakrinzellen weitergeleitet, die wiederum die visuelle Information weiter bündeln und sortieren. Diese Bündelung und Sortierung bezeichnet man auch als Rezeptive Felder: es handelt sich jeweils um eine bestimmte Zone der Netzhaut (je einige zehn- bis hunderttausend Fotorezeptoren), die quasi die Quintessenz der visuellen Information enthält.
Funktion der Netzhaut
Die Netzhaut hat mehrere Funktionen:
- Umwandeln von Lichtphotonen in Nervenimpulse (Fotorezeptroen)
- Verarbeiten der Impulse (Verstärken, Filtern, Sortieren, Ordnen)
- Weiterleiten der gefilterten Lichtinformation ins Gehirn (Ganglien-Zellen)
Netzhaut Erkrankungen / Fehlsichtigkeiten
- Diabetische Retinopathie als Folgezustand einer Zuckerkrankheit
- Makuladegeneration
- Netzhautablösung
- Gefäßverschlüsse (Ischämie, Infarkt)
- Retinopathia centralis serosa (schwellungsbedingte Netzhautabhebung)
- Retinopathia pigmentosa (angeborene Erbkrankheit der Netzhaut, auch Retinitis pigmentosa(RP) genannt)
- hypertensive Retinopathie (durch Bluthochdruck verursachte Netzhauterkrankung)
- Retinoschisis Netzhautspaltung
Weit verbreitet ist die Makuladegeneration. Darunter werden eine Reihe von Erkrankungen der Netzhaut zusammengefasst, die die Makula („Gelber Fleck“) betreffen. Bestandteil dieses Areals ist der „Punkt des schärfsten Sehens“ (Fovea centralis), dessen unterschiedliche Zellen einem allmählichen Funktionsverlust erliegen, was mit dem Nachlassen der zentralen Sehschärfe (Visus) in vielen Fällen zu hochgradiger Sehbehinderung und Blindheit führen kann.
Symptome von Netzhauterkrankungen
- Verzerrtes Sehen (INdiz für eine sich ablösende Netzhaut)
- Wahrnehmung von plötzlichen Lichtblitzen
- Schwärme von schwarzen Punkten, die am Auge vorbei ziehen
- Eingeschränktes Gesichtsfeld
- Wahrnehmung von Schatten, die es eigentlich nicht gibt
Wenn sich eines dieser Symptome bemerkbar macht, sollten Sie dringend der Augenarzt aufsuchen, der eine gezielte diagnose vornehmen kann. Insbesondere die Makuladegeneration ist weit verbreitet und darf nicht unterschätzt werden.
Farbfehlsichtigkeiten
Wenn einer der Zapfentypen genetisch bedingt fehlt bzw. defekt ist, kommt es zu den bekannten Farbfehlsichtigkeiten:
- Protanomalie : Rotsehschwäche (Rot-Zapfen arbeiten nur eingeschränkt)
- Protanopie : Rotblindheit (Rot-Zapfen gänzlich defekt)
- Deuteranomalie : Grünsehschwäche (Grün-Zapfen arbeiten nur eingeschränkt)
- Deuteranopie : Grünblindheit (Rot-Zapfen gänzlich defekt)
- Tritanomalie : Blausehschwäche (Blau-Zapfen arbeiten nur eingeschränkt)
- Tritanopie : Blaublindheit (Rot-Zapfen gänzlich defekt)
Ressourcen
- Brillen-Sehhilfen: Die Netzhaut (Retina)
- Uni Mainz: Miniaturbildübersicht menschliche Netzhaut (Retina)
- Lasikon: Netzhaut (Auge)
