Oculus (Auge): Augenhäute, optische Räume und die Entstehung des Sehbilds

Bulbus oculi (Augapfel) und Orbita (Augenhöhle)

Der Augapfel liegt überwiegend in der knöchernen Augenhöhle, der Orbita (Augenhöhle). Hinter ihm verlaufen Sehnerv, Gefäße und Nerven zu den Augenmuskeln. Fett- und Bindegewebe umgeben diese Strukturen, polstern sie und ermöglichen die Beweglichkeit. Sechs äußere Augenmuskeln verändern die Blickrichtung. Die vorn sichtbare Oberfläche ist damit nur ein kleiner Teil des gesamten Organs. [1]

In einer seitlichen Schnittansicht liegt die durchsichtige Hornhaut vorn. Dahinter folgen vordere Augenkammer, Iris (Regenbogenhaut), Linse und der große Glaskörperraum. Die Netzhaut kleidet den hinteren inneren Wandbereich aus. An der hinteren Seite sammeln sich die Axone der Ganglienzellen und verlassen den Augapfel im Sehnerv. Diese Abfolge verbindet die optische Strecke mit dem neuronalen Ausgang. [1][2]

Für räumliche Angaben bedeutet vorn in Richtung Hornhaut und hinten in Richtung Netzhaut beziehungsweise Sehnerv. Innen kann dagegen die dem Glaskörper zugewandte Seite einer Schicht bezeichnen. Bei der Betrachtung eines Augenschnitts sind diese Bezugspunkte hilfreich, weil Augenwand, Kammern und Netzhautschichten jeweils eigene Anordnungen besitzen. [1][38]

Abbildung vergrößern ↗

Lider, Bindehaut und Tränenwege

Die Lider bedecken und schützen die Augenoberfläche; Wimpern unterstützen den Schutz vor kleinen Partikeln. Beim Blinzeln verteilen sie den Tränenfilm neu. Die Bindehaut, Konjunktiva, kleidet die Innenseite der Lider aus und schlägt auf den vorderen Anteil der Lederhaut um. Die durchsichtige Hornhaut besitzt eine eigene Oberfläche. Diese Nachbarschaft erklärt den zusammenhängenden Raum zwischen Lid und Augapfel. [1]

Die Tränendrüse liegt seitlich oben in der Augenhöhle und liefert einen wesentlichen Teil der wässrigen Tränenbestandteile. Drüsen am Lidrand, darunter die Meibom-Drüsen, liefern Lipide. Schleimhaut- und Oberflächenzellen tragen weitere Bestandteile bei. Der Lidschlag verteilt dieses Gemisch über die Oberfläche und beeinflusst seine gleichmäßige Schichtbildung. [1][26]

Der Abfluss beginnt am inneren Augenwinkel über kleine Tränenpünktchen. Von dort führen die Tränenkanälchen zum Tränensack und weiter über den Tränennasengang in die Nase. Starker Tränenfluss kann deshalb zugleich eine laufende Nase verursachen. Die Ableitung und die Benetzung der Hornhaut sind zwei aufeinander abgestimmte Teile desselben Systems. [1]

Der Tränenfilm als erste optische Grenzfläche

Licht trifft vor der Hornhaut zunächst auf den Tränenfilm. Seine gleichmäßige Oberfläche trägt dazu bei, dass das Licht geordnet weitergebrochen wird. Die Flüssigkeit unterstützt außerdem die lokale Abwehr, den Stofftransport und das Entfernen kleiner Partikel. Mit jedem Blinzeln werden Verteilung und Oberfläche erneuert. [1][26]

Ein hilfreiches Strukturmodell unterscheidet eine dünne äußere Lipidkomponente und eine darunterliegende wässrig-muzinhaltige Phase. Muzine stehen auch mit der Glykokalyx der Oberflächenzellen in Beziehung und unterstützen deren Benetzbarkeit. Die Bestandteile gehen ineinander über und werden durch Lidschlag und Flüssigkeitsbewegung fortlaufend verteilt. [26]

Der Zusammenhang mit der Optik wird im Alltag anschaulich, wenn ein Bild zwischen zwei Lidschlägen unterschiedlich klar erscheint. Bei anhaltenden Beschwerden werden unter anderem Oberfläche, Lidrand, Tränenverteilung und andere Sehbedingungen untersucht. Der Tränenfilm bildet damit eine funktionelle Verbindung zwischen Schutz und Bildqualität. [1][26]

Drei Augenhäute und ihre Aufgaben

Die äußere Augenhaut besteht aus Lederhaut und Hornhaut. Die feste Sklera umschließt den größten Teil des Augapfels und dient auch den äußeren Augenmuskeln als Ansatz. Vorn geht sie in die transparente Cornea (Hornhaut) über. Deren geordneter Aufbau und passende Benetzung schaffen eine lichtdurchlässige und stark brechende Eintrittsfläche. [1][2]

Die mittlere Augenhaut heißt Uvea. Zu ihr gehören Aderhaut, Ziliarkörper und Iris. Die Aderhaut liegt zwischen Sklera und Netzhaut und enthält ein dichtes Gefäßsystem. Nach vorn schließen Ziliarkörper und Iris an. Der Ziliarkörper ist an Kammerwasserbildung und Akkommodation beteiligt; die Iris reguliert die Pupillenöffnung. [1][3]

Die innere Augenhaut umfasst die lichtempfindliche neuronale Netzhaut und das retinale Pigmentepithel. Die äußersten Fotorezeptorbereiche liegen eng am Pigmentepithel, das wiederum zur Aderhaut orientiert ist. So liegen Lichtaufnahme, Stoffwechselunterstützung und Gefäßversorgung räumlich dicht beieinander. [1][38][39]

Die Räume vor und hinter der Linse

Die vordere Augenkammer liegt zwischen Hornhaut und Iris. Die hintere Augenkammer ist ein schmaler Raum hinter der Iris und vor Linse beziehungsweise Zonulafasern. Beide enthalten Kammerwasser und stehen über die Pupille miteinander in Verbindung. Die Bezeichnung hintere Augenkammer meint somit einen kleinen Raum im vorderen Augenabschnitt. [1][3]

Der große Raum hinter der Linse enthält den Glaskörper, Corpus vitreum (Glaskörper). Dieser gelartige Inhalt reicht bis an die Netzhaut. Er trägt zu den optischen und mechanischen Bedingungen im Augeninneren bei. Linse, Glaskörper und Netzhaut können deshalb in einer Schnittzeichnung klar nacheinander verfolgt werden. [1]

Die räumliche Trennung hilft beim Verstehen von Befunden: Der Kammerwinkel gehört zum Abflussbereich zwischen Hornhaut und Iris. Eine Linsentrübung betrifft die optische Struktur hinter der Pupille. Veränderungen im Glaskörperraum und an der Netzhaut liegen weiter hinten. Eine präzise Ortsbeschreibung verbindet den Befund mit dem passenden Teil des Auges. [1][3][8]

Kammerwasser: Bildung, Weg und Abfluss

Das Kammerwasser wird durch das Epithel der Ziliarfortsätze gebildet. Aktiver Ionentransport und weitere Transportvorgänge erzeugen die Voraussetzungen für den Flüssigkeitsstrom. Das Kammerwasser tritt in die hintere Augenkammer ein, fließt durch die Pupille nach vorn und erreicht die Abflussbereiche. Es unterstützt unter anderem die Versorgung der gefäßlosen Hornhaut und Linse. [3]

Ein wesentlicher Abflussweg verläuft über das Trabekelwerk im Kammerwinkel, den Schlemm-Kanal und nachfolgende Sammelwege zur venösen Zirkulation. Ein weiterer Anteil wird über Gewebe des Ziliarkörpers und angrenzende uveosklerale Wege abgeleitet. Bildung und Abfluss beeinflussen gemeinsam den Augeninnendruck. [3]

Der Augeninnendruck ist für die Glaukombeurteilung ein wichtiger Faktor. Untersucht werden zugleich der Sehnerv, die Netzhautnervenfasern und das Gesichtsfeld. Die individuelle Empfindlichkeit gegenüber Druck unterscheidet sich; ein Glaukom kann auch bei Druckwerten auftreten, die im üblichen Bereich liegen. Der anatomische Zusammenhang umfasst daher Flüssigkeitswege und neuronale Strukturen. [35]

Abbildung vergrößern ↗

Hornhaut, Linse und die Abbildung auf der Netzhaut

Licht durchquert Tränenfilm und Hornhaut, Kammerwasser, Pupille, Linse und Glaskörper. Besonders an den Grenzflächen der Hornhaut findet starke Lichtbrechung statt. Die Linse ergänzt die Brechkraft und erlaubt eine veränderliche Einstellung für unterschiedliche Entfernungen. Beide zusammen sollen das einfallende Licht möglichst passend auf die Netzhaut bündeln. [1][2][4]

Die optische Abbildung ist gegenüber dem betrachteten Raum seitenverkehrt und umgekehrt angeordnet. Ein Punkt links von der Blickrichtung erreicht die rechte Netzhauthälfte jedes Auges. Diese räumliche Zuordnung wird in den nachfolgenden Sehbahnen geordnet weitergeführt. Die Netzhaut verarbeitet Helligkeits- und Kontrastmuster bereits im Auge. [7]

Brechungsbedingungen hängen auch von der Augenlänge und der Form der optischen Flächen ab. Bei einer Refraktionsbestimmung wird untersucht, welche optische Korrektur das Sehen für eine bestimmte Aufgabe verbessert. Damit wird ein anderer Aspekt geprüft als etwa die Gesundheit der Netzhaut oder die freie Funktion des Gesichtsfeldes. [1][35]

Akkommodation und die Nahreaktion

Die Linse hängt über Zonulafasern am Ziliarkörper. Beim Blick auf nahe Gegenstände kontrahiert der Ziliarmuskel. Die Spannung der Aufhängung nimmt ab; die elastische Linse wird stärker gewölbt und erhöht ihre Brechkraft. Beim Blick in die Ferne ist die Linsenform flacher. [1][4]

Zur Nahreaktion gehören außerdem die Konvergenz beider Augen und die Verengung der Pupillen. So werden die Sehachsen auf ein nahes Ziel ausgerichtet und optische Bedingungen angepasst. Die drei Anteile sind koordiniert, besitzen aber unterscheidbare motorische beziehungsweise vegetative Wege. [4]

Mit zunehmendem Alter verändert sich vor allem die Verformbarkeit der Linse. Die verfügbare Akkommodation nimmt ab; dadurch kann für nahe Sehaufgaben eine zusätzliche optische Unterstützung nötig werden. Diese altersbedingte Änderung wird als Presbyopie bezeichnet. Die Bewegung des Ziliarmuskels und die Fähigkeit der Linse, darauf mit Formänderung zu reagieren, sind dabei getrennte Bestandteile des Vorgangs. [4]

Abbildung vergrößern ↗

Die Pupille und das autonome Nervensystem

Die Pupille ist die Öffnung in der Iris. Der ringförmige Musculus sphincter pupillae (Pupillenschließmuskel) verengt sie und steht vor allem unter parasympathischem Einfluss. Der radiär angeordnete Musculus dilatator pupillae (Pupillenerweiterungsmuskel) erweitert sie und wird vor allem sympathisch versorgt. Beleuchtung, Sehentfernung, Wachheit und weitere zentrale Einflüsse verändern das Zusammenspiel. [36]

Für die lichtbedingte Verengung ziehen Signale aus der Netzhaut zu prätectalen Gebieten des Mittelhirns. Von dort bestehen beidseitige Verbindungen zu präganglionären parasympathischen Neuronen. Ihre Axone verlaufen mit dem dritten Hirnnerv zum Ziliarganglion; nach der Umschaltung erreichen sie den Schließmuskel der Pupille. Diese beidseitige Organisation erklärt die Reaktion beider Pupillen auf die Beleuchtung eines Auges. [36]

Sympathische Wege verlaufen über das obere Halsganglion zum Auge. Pupillengröße und ihre zeitlichen Änderungen entstehen aus mehreren gleichzeitig wirkenden Einflüssen. Bei einer Untersuchung werden deshalb Beleuchtungsbedingungen, Seitengleichheit, Reaktion und die übrigen Befunde zusammen betrachtet. Die Pupille ist damit ein gut sichtbarer Zugang zu Teilen autonomer und sensorischer Verarbeitung. [36]

Netzhaut, Makula und Sehnerv

Die Fotorezeptoren sind Stäbchen und Zapfen. Stäbchen unterstützen das Sehen bei geringer Beleuchtung. Zapfen ermöglichen unter geeigneter Helligkeit hohe räumliche Auflösung und Farbsehen. Die drei menschlichen Zapfentypen unterscheiden sich in ihrer spektralen Empfindlichkeit; nachfolgende Netzwerke vergleichen ihre Signale. [6]

Die Makula liegt im zentralen Netzhautbereich. Ihre Fovea ist für besonders detailreiches Sehen spezialisiert: Zapfen sind dicht angeordnet und innere Netzhautschichten zur Seite verlagert. Zur Peripherie ändern sich Rezeptorverteilung und Verschaltung. Der Austritt des Sehnervs, die Papille, besitzt keine Fotorezeptoren und entspricht dem physiologischen blinden Fleck. [6][38]

Bipolar-, Horizontal-, Amakrin- und Ganglienzellen bilden die lokalen Verarbeitungswege. Müllerzellen unterstützen die Gewebeumgebung und den Stoffwechsel. Die Axone der Ganglienzellen sammeln sich an der Papille zum Sehnerv. Das Unterkapitel zu Netzhaut und Sehbahn verfolgt die einzelnen Schichten, die Phototransduktion und den weiteren Weg ins Gehirn. [6][39]

Vom Sehnerv führen geordnete Wege über das Chiasma und den seitlichen Kniehöcker zur primären Sehrinde im Hinterhauptslappen. Verbundene Netzwerke verarbeiten Form, Bewegung und räumliche Beziehungen und bringen sie mit der Bedeutung einer Szene zusammen. Das Unterkapitel zu Netzhaut und Sehbahn verfolgt diese Strecke im Detail. [7][48]

Versorgung und äußere Augenmuskeln

Die Blutversorgung wird über die Augenarterie und ihre Äste vermittelt. Die inneren Netzhautanteile erhalten Blut über das retinale Gefäßsystem, äußere Bereiche wesentlich aus der Aderhaut. Ziliararterien versorgen weitere Abschnitte der Uvea. Diese Wege passen zur Lage von neuronaler Netzhaut, Pigmentepithel und gefäßreicher mittlerer Augenhaut. [36][38]

Je vier gerade und zwei schräge äußere Augenmuskeln richten den Augapfel aus. Die motorische Versorgung erfolgt über die Hirnnerven III, IV und VI. Die Bewegungen beider Augen werden zentral aufeinander abgestimmt: Blicksprünge verlagern die Fixation, Folgebewegungen begleiten ein bewegtes Ziel und Vergenzbewegungen passen die Sehachsen an die Entfernung an. [1][4]

Bei Kopfbewegungen unterstützt der vestibulo-okuläre Reflex die Stabilisierung des Blicks. Signale des Innenohrs erreichen über Hirnstammverbindungen die Augenmuskelkerne und lösen passende kompensatorische Bewegungen aus. Das Auge arbeitet damit bei Orientierung und Bewegung eng mit dem Gleichgewichtssystem zusammen. [15][16]

Die beiden Augen betrachten dieselbe Umgebung aus leicht versetzten Positionen. Das Gehirn vergleicht Bildmerkmale beider Ansichten und gewinnt aus ihren Unterschieden Information über räumliche Beziehungen. Diese stereoskopische Verarbeitung ergänzt die Ausrichtung der Augen auf ein gemeinsames Ziel. [47]

Räumliche Tiefe wird zusätzlich aus Merkmalen einer einzelnen Ansicht erschlossen. Perspektive, relative Größe und die teilweise Überdeckung von Gegenständen liefern solche monokularen Hinweise; bei Bewegung verändert sich außerdem das Verhältnis der sichtbaren Oberflächen. Gemeinsam mit dem Vergleich beider Augen helfen diese Informationen, Entfernungen und Formen in einer Szene einzuordnen. [47][48]

Was Untersuchungen und typische Veränderungen einordnen

Eine Sehschärfenprüfung erfasst, welche Details unter definierten Bedingungen erkannt werden. Die Refraktionsbestimmung untersucht die optische Korrektur. An der Spaltlampe lassen sich vordere Augenstrukturen betrachten; die Untersuchung des Augenhintergrunds erschließt Netzhaut und Papille. Gesichtsfeldprüfungen und Druckmessungen ergänzen je nach Fragestellung andere Aspekte. [1][35]

Eine Katarakt betrifft die Transparenz der Linse. Ein Glaukom schädigt den Sehnerv und kann mit Veränderungen des Kammerwasserabflusses beziehungsweise Augeninnendrucks verbunden sein. Erkrankungen der Makula beeinflussen besonders das zentrale Sehen. Die anatomische Zuordnung erklärt, weshalb unterschiedliche Befunde unterschiedliche Untersuchungen benötigen. [1][35][38]

Plötzlicher Sehverlust, ein neuer Schatten wie ein Vorhang, neue Lichtblitze oder plötzlich viele dunkle Punkte erfordern eine sofortige augenärztliche Abklärung; bei fehlender unmittelbarer Erreichbarkeit einer Praxis ist eine Augenklinik oder Notaufnahme die passende Anlaufstelle. Solche Veränderungen können unter anderem mit einem Netzhautriss oder einer Netzhautablösung zusammenhängen. [8]

Wichtige Begriffe

Cornea (Hornhaut)

Die transparente Hornhaut bildet den vorderen Anteil der äußeren Augenhaut und eine wichtige brechende Fläche. [1]

Uvea (mittlere Augenhaut)

Die mittlere Augenhaut aus Aderhaut, Ziliarkörper und Iris verbindet Versorgung, Akkommodation und Pupillensteuerung. [1]

Fibrae zonulares (Zonulafasern der Augenlinse)

Feine Fasern hängen die Linse am Ziliarkörper auf und übertragen die für ihre Formänderung wichtige Spannung. [4]

Akkommodation

Veränderung der Linsenform und damit der Brechkraft für unterschiedliche Sehentfernungen. [4]

Fovea centralis (zentrale Netzhautgrube)

Die zentrale Sehgrube innerhalb der Makula besitzt besonders dicht angeordnete Zapfen und unterstützt detailreiches Sehen. [38]

Vergenz

Gegensinnige Bewegung beider Augen, mit der ihre Sehachsen an die Entfernung eines gemeinsamen Ziels angepasst werden. [4]

Häufige Fragen

Weiter im Zusammenhang

• Netzhaut und Sehbahn: Schichten, Lichtantwort und Gesichtsfeld
• Innenohr und VOR: Wie Kopf- und Augenbewegung zusammenarbeiten

Diese Zusammenhänge vertiefen

• Netzhaut und Sehbahn: vom Lichtreiz zur geordneten Verarbeitung im Gehirn
• Das Innenohr: Hörschnecke, Bewegungssensoren und Blickstabilisierung
• Das Nervensystem: Wahrnehmen, Verarbeiten und Handeln
• Morgenlicht: ein guter Start für die innere Uhr