Bau und Funktion der Netzhaut
Die Netzhaut liegt im hinteren Teil des Auges und dient als fotosensible Struktur der eigentlichen Fototransduktion. Die Netzhaut besteht aus mehreren hintereinander angeordneten Zellreihen sowie zur Zwischenverschaltung schichtenübergreifende Zelltypen. Das Licht fällt über die Pupille durch die Linse, den Glaskörper und alle anderen Zellschichten der Retina hindurch; erst ganz am Ende trifft es die auf der Rückseite liegenden Fotorezeptoren, wo die Verarbeitung startet. Um die Verarbeitung des Lichtes genauer zu verstehen sollten wir zunächst nocheinmal wiederholen, was Licht überhaupt ist.
Licht kann sowohl als Welle als auch als Teilchen (Photonen) beschrieben werden. Licht ist elektromagnetische Strahlung und besitzt damit definiert durch Geschwindigkeit, Frequenz und Wellenlänge eine Energie (Energie = Frequenz x Wellenlänge). Je kleiner die Wellenlänge, umso energiereicher ist ein Photon/eine Welle. Der sichtbare Lichtbereich liegt zwischen 380 nm und 780 nm, aufgrund der molekularen Strukturen im Auge.
Merke
Photonen sind kleine energiereiche Pakete.
Aufbau der Retina
Die menschliche Retina besteht aus 4 Zellschichten und 5 verschiedenen Neuronentypen, die die visuelle Informationen empfangen und verarbeiten, bevor die Informationen an das Gehirn weitergeleitet werden kann. In der folgenden Aufzählung werden die einzelnen Schichten vom Gehirn nach außen in Richtung Cornea vorgestellt: |
1) Pigmentepithel: Eine Zellreihe aus Pigmentepithelzellen schließt die Retina zum Rest des Bulbus ab und sorgt für eine bessere Verarbeitung des Lichtes – Lichtstreuung.
2) Fotorezeptive Schicht – Fotorezeptorschicht: Man findet 2 in das Pigmentepithel eingebettete Typen von Fotorezeptoren: die Stäbchen und die Zapfen = modifizierte Nervenzellen.
Beide Zelltypen besitzen ein Soma mit allen Zellorganellen (= Innenglied) und eine Zellverlängerung (= Außenglied) in Form eines Stabes (Stäbchen) oder eines Zapfens (Zapfen). Die Außenglieder sind die eigentlichen Rezeptoren. Es gibt fast 100 Millionen Stäbchen, aber nur 5 Millionen Zapfen. Das Außenglied der Stäbchen enthält spezielle Zellorganellen, die Disks, die durch Einfaltungen und Abschnürungen der äußeren Zellmembran entstanden sind. Diese Disks beinhalten wesentliche molekulare Strukturen zur Fototransduktion. Die Stäbchen besitzen Membraneinfaltungen, in denen ebenfalls Fototransduktion stattfindet. Als Abschluss folgt die synaptische Endregion zu den nachgeschalteten Nervenzellen.
Beide Fotorezeptorarten gehören zu den sekundären Sinneszellen und geben ihre Lichtinformation als chemische Botschaft an die nachgeschalteten Nervenzellen, den Bipolarzellen, weiter.
3) Bipolarzellschicht: In dieser Zellschicht findet man 2 Zelltypen vor: Bipolarzellen und Müller-Gliazellen.
4) Ganglienzellschicht: Die Ganglienzellen liegen auf der „Vorderseite“ der Retina und bilden den Abschluss der Retina. Diese Zellen erzeugen Aktionspotentiale und ihre Axone bilden gemeinsam den Sehnerv zum Tectum opticum des Gehirns. Die vorausgegangenen Zellschichten haben die Informationen des Sehfeldes verarbeitet.
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Nervenverschaltung in der Retina
Zusätzlich sollten an dieser Stelle noch Zellen der Querverarbeitung genannt werden. Zwei Zelltypen schalten und schaffen Verbindungen zwischen den Sehfeld-verarbeitenden Zellreihen.
a) Amakrinzellen: Die Amakrinzellen stellen lokale Verknüpfungen zwischen Ganglienzellen und Bipolarzellen her. Ihre vielseitigen Aufgaben wurden bis heute nicht ganz verstanden. Eine ihrer Funktionen ist, die Empfindlichkeit des Auges an die Helligkeit bzw. Dunkelheit anzupassen.
b) Horizontalzellen: Horizontalzellen bilden Synapsen zu benachbarten Fotorezeptoren. Durch diese Verarbeitung kann Licht, das auf einen Rezeptor fällt, die anderen mit beeinflussen und die Signale können miteinander verrechnet werden.
Merke
Funktion der Retina – Kurz zusammengefasst:
- Verarbeitung von Licht – Wellenlängen im sichtbaren Bereich von 380 bis 780 nm
- Wahrnehmung der Umwelt und deren Objekte = Verarbeitung von visuellen Informationen
- Hell-Dunkel-Sehen = skotopisches Sehen
- trichromatische Farbwahrnehmung
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