Schriftgrösse A - A+

Kein anderer der menschlichen Sinne beruht auf einer ähnlich komplexen Gehirnleistung wie das Sehen. Denn die "Wirklichkeit", die unsere Augen abbilden, ist das Ergebnis eines höchst komplizierten Verarbeitungs- und Interpretationsschlüssels.

Dabei dient das Sinnesorgan Auge dem Gehirn als "Codewandler". Mit Hilfe der Hornhaut, der Linse und des Glaskörpers wird ein verkleinertes Bild auf der Netzhaut erzeugt. Licht fällt durch die Hornhaut ins Auge, wird von der Linse gebündelt und reizt lichtempfindliche Empfänger (Photorezeptoren) auf der Netzhaut: die Stäbchen für das Dämmerungssehen und die Zapfen für das farbige Sehen. 

Die in diesen Sinneszellen vorhandenen Sehpigmente - das Rhodopsin bei den Stäbchen und das Jodopsin bei den Zapfen - sind photosensibel. Sie werden durch Licht verändert. Ihr Zerfall löst eine Reaktion in der entsprechenden Zelle aus. Diese photochemische Reaktion wird nun in eine nervöse (neurale) Erregung umgewandelt, zu immer größeren Gruppen zusammengefasst und schließlich über den Sehnerv mit seinen rund 1 Million Leitungsfasern zur Sehrinde weitergeleitet. Hier erst werden die elektrischen Impulse als Seheindrücke in das Bewusstsein gebracht und interpretiert. 

Für die Weiterverarbeitung der Informationen der Augen ist die Qualität des Bildes besonders wichtig. Je besser das Bild des Auges ist, desto leichter hat es das Gehirn, daraus ein Bild von der Welt zu machen. Wenn das Bild jedoch unscharf, verschwommen und verwackelt ist, müssen die Ausgleichsmechanismen im Gehirn Höchstleistungen vollbringen.

Wie wir sehen - Sehschärfe und Sehwinkel

Wie wir sehen - Sehschärfe und Sehwinkel

  • Gesichtsfeld
  • Bewegungssehschärfe
  • Sehschärfe
  • Akkommodation und Dioptrien

Wie weit und wie schnell können wir eigentlich sehen? In welchen Bereichen scharf und in welchen farbig? Das ist von drei Parametern abhängig: Dem Gesichtsfeld, der Sehschärfe und der Bewegungssehschärfe.

Gesichtsfeld

Das gesamte Gesichtsfeld des Menschen, also der Teil unserer Umgebung, den wir ohne Kopfbewegungen wahrnehmen können, reicht in der Regel etwas über 180° hinaus. Damit können wir gut in die Ferne sehen und räumliche Abstände einschätzen.

Bewegungssehschärfe

Andauernd nehmen unsere Augen Informationen über die Welt um uns herum auf. Doch die Lichtempfänger benötigen einen bestimmten Zeitraum, um zu reagieren und um wieder zum Ausgangspunkt zurück zu kehren und für den nächsten Lichtreiz bereit zu sein. Auch der Wahrnehmungsapparat verarbeitet nur eine bestimmte Anzahl von Einzelbildern pro Sekunde. Menschen können etwa 18 bis 24 Bilder pro Sekunde als einzelne Bilder sehen. Man nennt dies die Bewegungssehschärfe. Sobald es mehr werden, entsteht der Eindruck einer fließenden Bewegung wie in einem Film, der aus lauter Standbildern besteht. Diesen Umstand nutzen Kino und Fernsehen: Aufgrund schnellerer Bildfolgen - etwa 72 Bilder/Sekunde - verschmelzen die Einzelbilder ineinander und der Zuschauer nimmt einen kontinuierlichen Bewegungsablauf wahr.

Sehschärfe

Die Bestimmung der Sehschärfe ist eine der wichtigsten Kontrollen für die Funktion des Auges. Als Sehschärfe wird die Fähigkeit des menschlichen Auges bezeichnet, bei optimaler Korrektur zwei nahe beieinander liegende Punkte eben noch als getrennt wahrnehmen zu können. Es geht also um das Auflösungsvermögen des Auges.

Die zentrale Sehschärfe wird medizinisch als Visus bezeichnet. Der Ort, an dem die Sehschärfe bestimmt wird, ist die Netzhautmitte, wo im Punkt des schärfsten Sehens (Fovea centralis) die Zäpfchen für die Sehschärfe zuständig sind.

Die volle Sehschärfe ist bei einem Visus von 1,0 oder 100 Prozent erreicht. Viele Jugendliche erreichen höhere Werte und damit eine bessere Sehschärfe. Mit zunehmendem Alter nimmt der Visus kontinuierlich ab. Für die meisten Tätigkeiten reicht eine Sehschärfe von 0,5 bis 0,6 aus.

Damit ein Objekt wahrgenommen werden kann, muss es entweder ausreichend groß sein oder einen genügend hohen Kontrast aufweisen. Mittels der Punktsehschärfe wird festgestellt, ob ein Objekt noch im Bereich des Wahrnehmbaren liegt oder nicht. Ein Punkt kann dann nicht mehr gesehen werden, wenn die Beleuchtungsstärke so gering ist, dass kein Rezeptor auf der Netzhaut stimuliert wird. So können beispielsweise die Sterne - obwohl immer am Himmel - tagsüber nicht gesehen werden. Der Kontrast ist dann zu gering.

Die Auflösungssehschärfe macht uns die Details eines Objektes sichtbar. Sie beruht hauptsächlich auf der Fähigkeit, den Leuchtdichtenunterschied, der Punkte oder Linien voneinander trennt, wahrzunehmen. Wenn zwei Punkte sehr weit auseinander liegen, ist der Kontrast zwischen der Abbildung auf der Netzhaut und jener des Hintergrundes ausreichend hoch, um wahrgenommen zu werden. Verkleinert sich der Abstand zwischen den Punkten, nimmt der Kontrast entsprechend ab. Schließlich ist er so klein, dass der Unterschied nicht mehr wahrgenommen werden kann, weil er die Kontrastempfindlichkeitsschwelle des Auges unterschritten hat.

Bei der Lokalisationssehschärfe kommt es darauf an, die relative räumliche Anordnung zweier Objekte zueinander anzugeben - beispielsweise zu erkennen, ob zwei Linien parallel zueinander verlaufen. Hingegen definiert die Erkennungssehschärfe, wie ein Objekt erscheinen muss, damit dessen Eigenschaften oder Formen erkannt werden. Dies geschieht mittels standardisierter Sehzeichen, wie Buchstaben, Zahlen oder Gegenständen. Wird in der Augenarztpraxis daher von Visusprüfung gesprochen, ist damit normalerweise die Erkennungssehschärfe gemeint.

Nur im Bereich der Sehgrube - mitten in der Netzhaut - sehen wir wirklich scharf und farbig. Wenn wir etwas wirklich genau erkennen wollen, müssen wir immer den Blick so darauf richten, dass der Gegenstand in der Mitte der Netzhaut abgebildet wird. Wenn die Dinge weiter am Rand unseres Blickfeldes liegen, sehen wir sie nur noch unscharf und auch nicht mehr farbig.

Durch ständige kleine Augenbewegungen sorgen die Augen von sich aus dafür, dass immer wieder andere Bereiche der Umgebung scharf abgebildet werden. Am Ende aber setzt das Gehirn die verschiedenen Informationen zu einem Bild zusammen, das uns einheitlich farbig und scharf erscheint.

Akkommodation und Dioptrien

Akkommodation meint die Fähigkeit des Auges, sein optisches System auf nah und weit entfernte Gegenstände so flexibel einzustellen, dass ein scharfes Bild entsteht. Dies geschieht aufgrund der Umwandlungsfähigkeit der elastischen Linse: durch Muskelkraft getrieben, wölbt sie sich, die Brechkraft nimmt zu und Objekte in der Nähe werden scharf gesehen. Erschlafft der Muskel, kommt es zur Abflachung der Linse, die Brechkraft wird reduziert und Objekte in der Ferne werden fokussiert. Die Akkommodationsveränderungen der Linse werden in Dioptrien gemessen, wobei Variationen zwischen 15 und 27 Dioptrien auftreten.

In jungen Jahren ist die Linse elastisch und leicht verformbar - sie verfügt also über eine hohe Akkommodationsfähigkeit. Im Alter nimmt diese Fähigkeit durch Verhärtung des Linsenmaterials immer weiter ab. Das Auge verliert somit zunehmend die Fähigkeit, Gegenstände in der Nähe scharf zu sehen.

Alter Dioptrien
8 14 + 2
12 13 + 2
16 12 + 2
20 11 + 2
24 10 + 2
28 9 + 2
32 8 + 2
36 7 + 2
40 6 + 2
44 4,5 + 1,5
48 3,0 + 1,5
52 2,5 + 1,5
56 2,0 + 1,0
60 1,5 + 1,0
64 1,0 + 0,5
68 0,5 + 0,5

Bis zum 40. Lebensjahr verringert sich die Akkomodationsbreite alle 4 Jahre um 1 Dioptrie. Danach reduziert sich die Akkomodationsbreite alle 4 Jahre um 0,5 Dioptrien.

Wie wir sehen - Stereoskopes Sehen

Wie wir sehen - Stereoskopes Sehen

Eine weitere beeindruckende Leistung unserer Augen ist der Stereoblick, das räumliche Sehen. Das Bild der Welt auf der Netzhaut ist wie jedes Bild zweidimensional, es ist eine flächige Darstellung des dreidimensionalen Raumes. Dennoch empfinden wir deutlich Entfernungen, Tiefen und andere räumliche Effekte. 

Der Sehapparat wertet eine Vielzahl von verschiedenen Informationen aus, um der räumlichen Anordnung der Dinge auf die Spur zu kommen. Dazu gehören auch Schatten oder Überlagerungen verschiedener Objekte. Die wichtigsten Informationen stammen jedoch aus dem Vergleich der Bilder unserer beiden Augen. 

Stereoskopes Sehen bedeutet, dass ein Objekt aus zwei nicht übereinstimmenden Perspektiven betrachtet wird. Jedes der beiden etwa 60 bis 70 mm voneinander entfernten Augen sieht ein Bild, das ein kleines bisschen anders ist als das des anderen Auges. Wenn wir nahe Objekte anschauen, blicken unsere Augen auch in unterschiedliche Richtungen. Gleichzeitig passt sich die Krümmung der Linse der Entfernung des fixierten Objekts an. 

Zudem hilft unsere Erfahrung dabei, Entfernungen zu schätzen. Bis etwa 1 Meter entfernte Objekte können präzise vermessen, Entfernungen bis zu 100 m gut eingeschätzt werden. Weiter als 500 bis 1300 Meter entfernte Objekte werden durch Erfahrungswerte, Beleuchtung und Größenvergleiche nur scheinbar räumlich gesehen. Bei Dingen, die so weit weg sind, dass wir keine praktischen Erfahrungen mit ihnen verbinden können, nützt das allerdings wenig.

Auf diese Weise kommt die berühmte Mondtäuschung zustande: am Horizont erscheint der Mond fast eineinhalb mal so groß wie hoch am Himmel. Das liegt daran, dass wir ihn am Horizont zu anderen Dingen auf der Erde in Beziehung setzen, am Himmel jedoch zu den Sternen. Obwohl sein Bild auf der Netzhaut beide Male gleich groß ist, erscheint er doch so verschieden. 

Die von den Augen produzierten Teilbilder werden im Gehirn zu einem räumlichen Gesamtbild kombiniert. Die von den Augen zum Gehirn führenden Sehnerven überkreuzen sich teilweise an der Basis des Zwischenhirns (Sehnervenkreuzung). Auf diese Weise werden die unterschiedlichen Teilbilder übereinander projiziert, so dass es zu einer Vorstellung der räumlichen Tiefe und der dreidimensionalen Gestalt eines Gegenstandes kommt.

Wie wir sehen - Lichtreize und Farbsehen

Wie wir sehen - Lichtreize und Farbsehen

Hell-/Dunkeladaptation

Wer aus dem Tageslicht in einen dunklen Raum kommt, sieht zunächst einmal überhaupt nichts. Nach und nach werden Schemen erkennbar und irgendwann kann man sich sogar bewegen. Immer mehr Dinge treten aus dem Dunkel. Und wer aus dem dunklen Raum zurück ins helle Tageslicht tritt, sieht zunächst auch gar nichts und kneift die Augen zu. Allerdings gewöhnen sich die Augen jetzt viel schneller an die neuen Lichtverhältnisse.

Diese Fähigkeit des menschlichen Auges, sich an unterschiedliche Lichtverhältnisse anzupassen, wird Hell-/Dunkeladaptation genannt. Sie beruht auf einer Änderung der Pupillenweite und dem Wechsel von Zapfen- auf Stäbchensehen.

Wenn wir aus dem Hellen ins Dunkle kommen, passen sich zunächst die für das Farbsehen zuständigen Zapfen an. Nach etwa drei bis vier Minuten haben sie ihre maximale Empfindlichkeit erreicht. Dann passiert eine Weile lang nichts, bis die viel empfindlicheren Stäbchen ins Spiel kommen. Stäbchen sind spezialisiert auf die Wahrnehmung von Hell und Dunkel. Sie helfen uns, Kontraste und Linien zu erkennen, auch bei wenig Licht. Je länger wir im Dunkeln bleiben, desto besser passen sie sich an. Erst nach einer knappen halben Stunde haben sie ihre volle Leistungsfähigkeit erreicht.

Bei längerem Verweilen in einer hellen Umgebung bewirken chemische Prozesse eine Verstärkung des Zäpfchensehens. Dieser Vorgang wird als Licht- oder Helladaptation bezeichnet und erfolgt wesentlich schneller als die Dunkeladaptation.

Lichtsinn/Farbsinn

Die Fähigkeit des menschlichen Auges, wahrgenommenes Licht nicht nur nach seiner Intensität, sondern auch nach der Wellenlänge farbig zu bewerten, wird als Farbsinn bezeichnet. Aus der Bandbreite elektromagnetischer Wellen können wir Menschen "nur" das farbige Licht (400 bis 750 Nanometer) wahrnehmen, nicht aber die benachbarten Ultraviolett- und Infrarotwellen.

Gesichtsfeld für die einzelnen Farben
Gesichtsfeld für die einzelnen Farben

Für das Erkennen von unterschiedlichen Farben und Farbnuancen sind die rund 6 Millionen auf der Netzhaut liegenden Zapfen verantwortlich. Es gibt drei Zapfentypen Blau- , Grün- und Rot-Zapfen, die jeweils auf eine der drei Spektralfarben (Rot, Gelb, Blau) reagieren. Aus den Reaktionen dieser drei Typen von Lichtempfängern erschließt sich uns die ganze Welt der Farben. Im Dunklen nützen sie uns nichts, denn schwaches Licht reicht nicht aus, die Zapfen zu stimulieren.

Farbadaptation

Wenn die farbempfindlichen Lichtempfänger in der Netzhaut längere Zeit dieselbe Farbe wahrnehmen, dann werden sie mit der Zeit unempfindlicher. Sie passen sich der Dauerbelastung an, und das führt dazu, dass wir die entsprechende Farbe immer weniger deutlich wahrnehmen. Wenn wir zum Beispiel eine Sonnenbrille mit einem Farbstich tragen, sieht die Welt nach einiger Zeit wieder völlig normal aus, weil sich die Augen an die Farbe gewöhnt haben und sie gar nicht mehr registrieren. Diesen Vorgang nennt man Farbadaption.

Farbwahrnehmung

Farben wecken Gefühle, sofort und unmittelbar, oft ohne dass wir es bemerken. Sie können uns beruhigen, mit Freude erfüllen oder aggressiv machen. Ein und dasselbe Bild kann heiter oder düster wirken, je nachdem, ob es bunt ist oder schwarz-weiß.

Farbwahrnehmung

Den Farben werden Gefühlswerte und psychische Empfindungen zugeordnet:

f5cbbd1f33d54849a9ea3b8270cb043a

Aufreizend, beunruhigend, nah, warme Temperaturwirkung

d031b54f22ed4f3caf23d56fc3576109

Anregend, nah, sehr warme Temperaturwirkung

09645b5560134cdb9189d5958d770851

Beruhigend, entfernt, neutrale bis kalte Temperaturwirkung

17d4668c1b6a447d8fb07c29c4222621

Beruhigend, entfernt, sehr kalte Temperaturwirkung

Farbfehlsichtigkeiten

Sie kann im Laufe des Lebens erworben werden, ist in den meisten Fällen aber angeboren. Mit 8 Prozent ist die vererbte Farbenfehlsichtigkeit bei Männern wesentlich häufiger anzutreffen als bei Frauen (unter ein Prozent). Wenn eine Farbenfehlsichtigkeit vorliegt, sind immer beide Augen betroffen.

Menschen, denen eines der drei Zapfenpigmente fehlt, sind nicht vollständig farbenblind. Auch mit zwei Zapfensystemen ist eine Farbwahrnehmung möglich. Man unterscheidet Rot-, Grün- und Blaublindheit. Rot-Grün-Blinde können z.B. rote Erdbeeren schlecht von den sie umgebenden grünen Blättern unterscheiden. Von praktischer Bedeutung ist diese Farbblindheit vor allem im Straßenverkehr. Dabei liegt die größte Gefahr nicht im Verwechseln von Rot und Grün, weil die Position der Lichter an Ampeln und Signalen ein zusätzliches Erkennungsmerkmal bietet. Vielmehr ergeben sich gefährliche Situationen daraus, dass ganz allgemein rote Signale vermindert wahrgenommen oder bei schlechter Sicht (z.B. verschmutztes rotes Rücklicht) vollständig übersehen werden.

Vollständig farbenblind sind nur die Menschen, bei denen im typischen Falle alle Zapfenpigmente fehlen. Sie können lediglich Helligkeitsunterschiede wahrnehmen.