Sinnesorgane: Auge und Ohr
Das Auge
Unsere Augen liegen gut geschützt in den Augenhöhlen des Schädels. Sie sind empfindlich und deshalb von Knochen, dem Hartmaterial unseres Körpers, umschlossen.
Die Lider mit den Wimpern schützen das Auge vor feinen Fremdkörpern. Und wenn doch mal etwas "ins Auge geht", wie feiner Staub oder ein kleines Insekt, sorgt die Tränenflüssigkeit für das Auswaschen des Fremdkörpers. Die Tränenflüssigkeit wird von Tränendrüsen am äußeren Teil des Auges hergestellt und fließt durch den Tränenkanal in der Nase ab - daher schniefen wir oft beim Weinen.
Aufbau des Auges
1 - Hornhaut
2 - Pupille, dahinter die Linse
3 - Iris (Regenbogenhaut)
4 - Ziliarmuskeln
5 - Glaskörper
6 - Gelber Fleck
7 - Blinder Fleck
8 - Sehnerv
9 - Retina (Netzhaut)
10 - Aderhaut
11 - Lederhaut
12 - Augenmuskel
Sehvorgang - sehr kurz
Beginnend an der Hornhaut fällt das Licht über die vordere Augenkammer, die Linse und den Glaskörper auf die Netzhaut. Dort wird es in elektrische Impulse übersetzt und in das Sehzentrum des Gehirns geleitet.
Das war der Vorgang in sehr kurzer Form. Ich will es Dir aber ordentlich beibringen, deshalb sehen wir uns die Strukturen jetzt genauer an.
Komponenten des Auges und ihre Aufgaben
Hornhaut
Häufig denkt man daran, dass die Hornhaut das Auge schützen muss, weil das Wort "Horn" darauf hindeutet und diese Schicht ganz vorn am Auge liegt, direkt zur Außenwelt hin. Warum diese Struktur im Auge so komisch heißt, weiß ich auch nicht. Fakt ist aber, dass sie ihre Schutzfunktion mehr schlecht als recht erfüllt: Bestimmt hast Du Dir schon versehentlich ins Auge gefasst und weißt, wie sehr das brennt und tränt...
Sie hat nämlich eine viel wichtigere Funktion: Sie bricht das Licht. Da unsere Umgebung sehr groß und unsere Augen sehr klein sind, muss das Licht gebogen werden, um trotzdem alles erfassen zu können. Dieses Biegen nennt man Lichtbrechung. Ihre Stärke wird in Dioptrien (dpt) gemessen.
Gebrochen wird es vor allem durch die Hornhaut, sie erreicht ungefähr 43 dpt. Das ist an sich schon eine tolle Sache. Wenn wir Menschen eine Brille mit 43 dpt tragen müssten., wäre die sehr schwer und sehr dick. Die Schicht im Auge ist aber sehr klein und leicht.
Was wir uns als Brille oder Kontaktlinse vor das Auge tun, soll fehlende Brechkraft ausgleichen oder ein Zuviel an Brechkraft abmildern.
Vordere Augenkammer
In der vorderen Augenkammer befindet sich das Kammerwasser, das ständig neu gebildet wird und durch kleine Kanäle abfließt. Es ist durchsichtig, so dass das Licht ungehindert hindurch gelangen kann.
Pupille und Iris
Pupille und Iris bilden eine Einheit: Die Iris ist ein Ringmuskel, der die Pupille umgibt. Und die Pupille ist das Loch in der Iris, das mal größer, mal kleiner ist. Die Aufgabe der Iris ist es, die Lichtmenge zu regulieren, die ins Auge fällt. Bei hellem Sonnenschein ist die Pupille klein, weil viel Licht da ist. Das Auge muss vor zuviel Licht geschützt werden. Bei wenig Licht (in der Dämmerung oder nachts) dagegen ist sie groß, um genug Licht durchzulassen und etwas sehen zu können.
Die Größe der Pupille wird aber auch hormonell und durch bestimmte Substanzen (Medikamente, Drogen) beeinflusst.
Die Iris ist bei jedem Menschen charakteristisch gefärbt - sie bestimmt das, was wir als "Augenfarbe" kennen.
Linse
Neben der Hornhaut ist auch die Linse für die Lichtbrechung verantwortlich. Sie stellt die Sehschärfe auf Nähe und Ferne ein. Diesen Vorgang nennt man Akkommodation.
Im entspannten Zustand sieht das Auge in die Ferne. Die Linse ist hierbei flach und entspannt.
Hier ist die notwendige Brechkraft des Auges am geringsten.
Bei der Akkommodation krümmt sich die Linse immer mehr, je näher ein Objekt ist, das wir ansehen. Am stärksten gekrümmt ist sie beim Lesen. Hier wird maximale Brechkraft benötigt.
Je jünger ein Mensch ist, desto besser gelingt ihm diese Anpassung. Ältere Menschen können ihre Sehkraft nicht mehr so gut auf die Nähe einstellen. Sie brauchen eine Lesebrille.
Außerdem kann sich die Linse eintrüben. Das nennt man "Grauer Star". Bei dieser Erkrankungen sieht man die Welt wie hinter Milchglas. Heutzutage kann man die eingetrübte Linse dann durch eine künstliche Linse ersetzen.
Glaskörper
Der Glaskörper ist durchsichtig und trägt zum Sehvorgang selbst nicht bei. Er soll nur das Licht durchlassen und dem Auge die Form geben. Ohne ihn würde das Auge in sich zusammenfallen.
Netzhaut (Retina)
Die Netzhaut ist die Stelle, an der das Licht in elektrische Impulse übersetzt und zum Gehirn geleitet wird. Die Objekte, die wir sehen, werden hier umgedreht und verkleinert abgebildet:
Man braucht keine Brille, wenn das Bild tatsächlich genau auf der Netzhaut landet. Landet es davor oder dahinter, ist man kurz- bzw. weitsichtig. Aber dazu weiter unten mehr.
Doch wie macht die Netzhaut das nun mit dem Übersetzen in elektrische Impulse und der Weiterleitung?
Sie hat dafür 2 Zelltypen, aus denen sie besteht: die Stäbchen und die Zapfen.
Stäbchen
Davon haben wir ca. 120 Millionen. Sie sind für das Erkennen von Hell und Dunkel zuständig und sehr lichtempfindlich. Die meisten sitzen im Randbereich unserer Netzhaut.
Sie besitzen einen Farbstoff, den Sehpurpur, der sofort zerfällt, wenn Licht darauf trifft. Beim Zerfall wird ein elektrischer Impuls frei, der dann über den Sehnerv zum Sehzentrum im Gehirn geleitet wird.
Zapfen
Davon haben wir ca. 6 Millionen. Sie sind für das Farbsehen zuständig und sitzen meist im Zentrum, da wo wir am schärfsten sehen. Die Stelle des schärfsten Sehens wird auch als Gelber Fleck bezeichnet. Für jede der 3 Grundfarben des Sonnenlichts (rot, grün und blau-violett) haben wir jeweils einen Zapfentyp, der diese Farben erkennen kann. Hier siehst Du, wie sich die Farben des Sonnenlichts mischen lassen.
Wenn man alle gleichzeitig mischt, bekommt man das absolut reinweiße Sonnenlicht. Es enthält alle Farben. Die Farben sind eigentlich nichts anderes als Licht unterschiedlicher Wellenlängen. Unsere Zapfen können nun diese Wellenlängen voneinander unterscheiden und reagieren unterschiedlich stark auf die verschiedenen Wellenlängen des Lichts. Insgesamt können wir so Millionen von Farben und Farbnuancen unterscheiden. Sie sind aber nicht so lichtempfindlich wie die Stäbchen. Deshalb können wir bei sehr wenig Licht (z.B. abends/nachts) zwar immer noch was sehen (das machen die Stäbchen), aber keine Farben mehr erkennen.
Aderhaut
Wie der Name schon sagt, ist sie mit Adern durchzogen. Sie versorgt vor allem die empfindliche Netzhaut mit Nährstoffen und Sauerstoff.
Bei einer "Netzhautablösung" löst sich die Netzhaut von der Aderhaut. Innerhalb weniger Minuten sterben die Sehzellen der Netzhaut ab, weil sie nicht mehr mit Sauerstoff versorgt werden. Das kann rasch zur Erblindung führen.
Lederhaut
Sie begrenzt und schützt das Auge nach außen. Wie der Name schon vermuten lässt, ist sie relativ fest und sorgt für eine gute Verbindung zwischen Aderhaut und Netzhaut.
Akkomodation und Adaptation
Akkomodation ist die Fähigkeit des Auges, sich auf Nähe und Ferne einzustellen. Diese Fähigkeit wird durch die Linse vermittelt. Sie hängt an den Ziliarmuskeln, die sie zusammenpressen und dehnen können. So verändert sie ihre Gestalt und ist mal flacher (Fernsicht) und mal kugeliger (Nahsicht). Mit steigendem Alter wird die Linse immer unelastischer und lässt sich nicht mehr so gut zusammendrücken. Die Einstellung auf die Sicht in der Nähe leidet und man kann nicht mehr lesen - weder ein Buch noch das Smartphone noch die Preise im Supermarkt. Dann hat einen die Alterssichtigkeit gepackt. Eine Lesebrille hilft.
Adaptation ist die Anpassung des Auges an Helligkeit und Dunkelheit. Das wird durch die Iris erledigt: Sie ist ein Ringmuskel und kann das Loch in der Mitte, die Pupille, verkleiner oder vergrößern. Bei starkem Licht, z.B. an einem sonnigen Sommertag, wird die Pupille verengt. In dunklen Räumen oder nachts gibt es nur wenig Licht. Damit wir trotzdem einigermaßen sehen können, weitet die Iris die Pupille und lässt so mehr Licht ins Auge.
Die Pupillenweite wird auch durch Hormone und Drogen beeinflusst.
Fehlsichtigkeiten
Im normalsichtigen Auge (ohne Fehlsichtigkeit) liegt das Bild exakt auf der Netzhaut. Bei Fehlsichtigkeiten ist der Augapfel für die Brechkraft des Auges zu lang oder zu kurz.
Weitsichtigkeit: Ist der Augapfel zu kurz, liegt der Bildpunkt hinter der Netzhaut. Die Linse kann sich stärker krümmen, sodass man Punkte in der Ferne noch scharf sehen kann. In der Nähe ist das jedoch nicht mehr möglich. Die permanente Anstrengung, die Linse stets gekrümmt halten zu müssen, kann zu Kopfschmerzen führen.
Eine Sammellinse unterstützt die Brechkraft des Auges.
Kurzsichtigkeit: Ist der Augapfel zu lang, liegt der Bildpunkt vor der Netzhaut. Dinge in der Nähe sind gut zu erkennen, in der Ferne jedoch nicht. Ein Ausgleich ist nicht möglich.
Eine Zerstreuungslinse wirkt der zu starken Brechkraft des Auges entgegen.
Astigmatismus (auch Hornhautverkrümmung): Die Hornhaut sollte rund sein wie der Ausschnitt aus einer Kugel. Ihre Oberfläche soll glatt sein. Bei den meisten Menschen ist sie dies aber nicht ganz. Das führt dann zu Verzerrungen in der Welt, die wir sehen. Die Verzerrung ist umso stärker, je weniger kugelig und glatt die Hornhaut ist. Ein Astigmatismus kann mit speziellen Brillengläsern oder Kontaktlinsen ausgeglichen werden. Besonders starker Astigmatismus kann auch operativ behandelt werden.
Farbenblindheit
Die Rot-Grün-Sehschwäche oder-Blindheit ist ein angeborener Fehler, bei dem die entsprechenden Zapfen nicht vollständig korrekt arbeiten. Dadurch sehen die Betroffenen diese Farben abgeschwächt oder sogar nur als Grautöne.
Ein Mensch ohne Rot-Grün-Schwäche kann das linke Bild in all seiner Farbenpracht erkennen. Ein Mensch mit einer solchen Farbsehschwäche sieht das Bild nur sehr schwach, ein farbenblinder Mensch sieht nur noch Grautöne. Eine Blauschwäche gibt es auch, sie ist aber äußerst selten.
Zur Entspannung und Wiederholung: Eine Doku zu den Augen in der Natur (von uns untertitelt - Danke an Jenny P.!!!)
Augenkrankheiten
Die wohl häufigste erworbene Augenkrankheit ist die Bindehautentzündung. Sie gehört zu den Infektionskrankheiten und wird durch Bakterien verursacht. Sie verursacht juckende, entzündete und manchmal sogar verschleimte Bindehäute vor allem am unteren Augenlid. Mit antibakteriellen Tropfen und Salben lässt sie sich gut behandeln.
Der Katarakt, auch "Graue Star" genannt, ist ebenfalls recht häufig, tritt aber vor allem im Alter auf. Die Ursache ist eine Eintrübung der Linse, was die Sicht nach und nach verschlechtert. Da die Eintrübungen schlecht "weggeputzt" werden können, wird hier die eigene, trübe Linse durch eine aus künstlichen, glasklaren Materialien ersetzt. Dafür ist ein operativer Eingriff nötig.
Das Glaukom, oft "Grüner Star" genannt, ist durch einen Überdruck in der Vorderen Augenkammer verursacht. Dieser Überdruck entsteht, wenn die Abflußkanälchen für das Kammerwasser verstopft sind. Mit der Zeit sammelt sich dann das Wasser an und verursacht so den hohen Druck. Das Glaukom ist gefährlicher, da es lange ohne Symptome verläuft. Deshalb ist es wichtig, regelmäßig den Augeninnendruck beim Augenarzt prüfgen zu lassen, Mit diesem einfachen Test lässt sich ein Glaukom schnell feststellen und behandeln.
Die Netzhautablösung gehört zu den gefährlichsten Erkrankungen, da sie fast sofort zur teilweisen oder vollständigen Erblindung führen kann. Diabetiker sind sehr häufig davon betroffen.
Das Ohr
Unsere Ohren lassen uns Schallwellen wahrnehmen. Die Frequenzen, in denen der Mensch hören kann, reichen von 20 Hz (seht tiefe Töne) bis 20.000 Hz (= 20 kHz, sehr hohe Töne).
Außerdem sitzt in unseren Ohren das Gleichgewichtsorgan. Unsere Ohren haben damit eine Doppelfunktion: Hören und Gleichgewicht halten.
Hörvorgang
Der Aufbau des Ohres ist ganz auf diese Fähigkeit ausgerichtet. Die Ohrmuschel außen ist bei jedem Menschen einzigartig geformt (wie ein Fingerabdruck). Sie sammelt die Schallwellen um uns herum ein wie ein Trichter und leitet sie durch den Gehörgang bis zum Trommelfell. Das Trommelfell ist ein kleines Häutchen, ungefähr so groß wie der Fingernagel des kleinen Fingers. Es schwingt, wenn die Schallwellen ankommen und überträgt diese Schwingungen auf den Hammer, der trägt sie weiter auf den Amboß und der wiederum auf den Steigbügel. Der Steigbügel ist mit einem 2. Häutchen, dem ovalen Fenster, verbunden. Es ist viel kleiner als das Trommelfell. Auf diese Weise wird der Schall verstärkt. Bis hierhin musste der Schall nur durch die Luft durch. Hinter dem ovalen Fenster liegt die Schnecke. Sie ist mit Lymphe gefüllt. Diese Flüssigkeit ist viel träger als Luft, die Schallwellen würden abflachen, wenn sie nicht verstärkt würden. In der Schnecke findet der eigentliche Hörvorgang statt.
Wenn man die Schnecke aufrollt und aufschneidet, sieht man das Innere. Sie hat mehrere Gänge.
Vorhofgang: Hier kommen die Schallwellen in die Schnecke hinein und wandern bis zu Spitze. Dort drehe sie um und wandern im Paukengang wieder zurück. Zwischen Vorhofgang und Paukengang liegt, getrennt durch Membranen (Grundmembran und Deckmembran) der Schneckengang mit den Hörsinneszellen. Die Hörsinneszellen haben obendrauf Härchen. Wenn nun eine Welle anrollt, drückt sie die Deckmembran nach unten. Dabei knickt sie die Härchen ab. Dieses Abknicken erzeugt einen elektrischen Impuls, der über den Hörnerv in das Hörzentrum des Gehirns transportiert und dort verarbeitet wird.
In diesem Video wird das gut erklärt (UT einstellbar):
Für unsere hörenden Schüler - und auch für die Gehörlosen, wenn Ihr wollt ;-):
Hier ein Video über Gehörlosigkeit (wird die ganze Zeit gebärdet). Hier wird ein wenig gezeigt, wie das Leben ohne Gehör so funktioniert.
Gleichgewichtssinn
Unser Gleichgewichtsorgan gibt uns 2 Sinne: den Lagesinn und den Drehsinn. Der Lagesinn zeigt dem Gehirn an, ob der Kopf gerade oder geneigt ist. Der Drehsinn zeigt rotierende (=drehende) Bewegungen an. Beide sind dazu da, den Körper im Raum zu halten und den Körperschwerpunkt an die Körperhaltung anzupassen, damit wir nicht einfach umkippen.
Im Innenohr, am Anfang der Schnecke, ist eine Verdickung zu sehen. Die nennt man Vorhof. In diesem Vorhof ist der Lagesinn zu finden. Er besteht aus 2 Teilen. Beide sind gleich aufgebaut (rechte Seite der Abbildung), aber unterschiedlich aufgehängt: waagerecht und senkrecht.
Er besteht aus einer Schicht Sinneszellen mit Härchen, die in eine Art Wackelpudding, die Gallertplatte, hineinragen. Auf der Gallertplatte befinden sich kleine Kalksteinchen (Abbildung rechts oben). Wenn der Kopf sich zur Seite neigt, rutscht die Gallertplatte auf die entsprechende Seite und beugt die Härchen (Abbildung rechts unten). Diese Beugung erzeugt wie beim Hören einen elektrischen Impuls, der dann an das Gehirn geleitet wird, damit es den Körper im Raum aufrecht halten kann.
Der Drehsinn befindet sich in den Bogengängen oben auf der Schnecke. Die Bogengänge sind mit Flüssigkeit gefüllt und in alle Richtungen des Raums ausgerichtet. In jedem Bogengang befindet sich wieder eine Schicht Sinneszellen mit Härchen, die in eine Gallertplatte mit Ampullenform hineinragen (Abbildung links oben). Wenn sich der Kopf dreht, drehen sich diese Ampullen mit und beugen dadurch wieder die Härchen (Abbildung unten links), die ein Signal produzieren und zum Gehirn schicken.
Die Bogengänge sind mit Flüssigkeit gefüllt. Wenn wir uns eine Weile im Kreis drehen und dann stehenbleiben, haben wir das Gefühl, dass wir noch nicht stehen: uns ist ein wenig schwindelig. Das liegt daran, dass sich die Flüssigkeit noch etwas weiter dreht, obwohl unser Körper schon stillsteht. Erst nach einem kurzen Moment hört auch sie auf, sich zu drehen und der Schwindel lässt nach.
Erkrankungen des Ohres
Zu den häufigsten Erkrankungen gehören bakterielle Infektionen, die über das Trommelfell hinausreichen und eine Mittelohrentzündung verursachen können. Sie ist schmerzhaft und häufig von Fieber und allgemeiner Abgeschlagenheit begleitet. Hier helfen schmerzlindernde und antibakterielle Ohrentropfen.
Laute Geräusche über einen bestimmten Pegel hinaus und über einen längeren Zeitraum hinweg können Hörschäden verursachen, da die feinen Härchen auf den Hörzellen geknickt bleiben und sich die empfindlichen Hörzellen nicht mehr erholen.
Hörschäden können bis zur vollständigen Ertaubung führen, ebenso wie bestimmte Infektionen.
Schwindel ist ein Gefühl, das mit vielen Infektionen, aber auch mit Schäden am Innenohr, am Gleichgewichtsorgan, einhergeht. Die Ursachen sind vielfältig und müssen durch einen Ohrenarzt abgeklärt werden.
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