Akkommodation, Fehlsichtigkeit und Pupillenweite
Wie das Auge seine Brechkraft über Ziliarmuskel, Zonulafasern und Linse an die Sehentfernung anpasst, was bei Myopie und Hyperopie passiert und wie Iris und Pupillenlichtreflex die Lichtmenge steuern.
Das Wichtigste in Kürze
- Akkommodation ist die Anpassung der Brechkraft des Auges an die Sehentfernung durch die verformbare Linse, gesteuert vom Ziliarmuskel über die Zonulafasern.
- Kontrahiert der Ziliarmuskel, erschlaffen die Zonulafasern und die Linse rundet sich. Erschlafft er, spannen sich die Fasern und die Linse flacht ab, ihre Brechkraft sinkt.
- Die Nahakkommodation wird parasympathisch vermittelt: Die Linse wird dicker, die Brechkraft \(D = 1/f\) steigt, die Brennweite verkürzt sich. Begleitend konvergieren die Augäpfel und die Pupille verengt sich.
- Bei Myopie liegt das Bild ferner Gegenstände wegen eines zu langen Bulbus vor der Netzhaut. Bei Hyperopie liegt es dahinter.
- Der glatte, parasympathisch innervierte Musculus sphincter pupillae in der Iris verengt die Pupille (Miosis). Sympathikusaktivierung erweitert sie (Mydriasis).
- Der Pupillenlichtreflex beginnt in der Netzhaut und endet am Sphincter pupillae. Er ist ein Fremdreflex mit polysynaptischer Umschaltung.
Worum es geht
Das Auge muss zwei Dinge ständig nachregeln: die Brechkraft für die jeweilige Sehentfernung und die Lichtmenge, die auf die Netzhaut fällt. Beides steuert vor allem der Parasympathikus. Deshalb erweitern parasympatholytische Augentropfen wie Tropicamid die Pupille und schalten zugleich das Nahsehen vorübergehend aus.
Akkommodation
Akkommodation ist die Anpassung der Brechkraft des Auges an die Sehentfernung. Sie sorgt dafür, dass nahe und ferne Gegenstände scharf auf der Netzhaut abgebildet werden. Gemeint ist also die Optik, nicht die Weite der Pupille. Möglich ist sie nur, weil die Brechkraft der Linse veränderbar ist.
Die Hornhaut bricht das Licht zwar am stärksten, ihre Krümmung bleibt aber fest. Sie flacht sich bei der Akkommodation nicht ab. Auch die Viskosität des Glaskörpers ändert sich nicht. Den Bau von Linse und Aufhängung findest du unter Bau des Auges.
Den Antrieb liefert der Ziliarmuskel (Musculus ciliaris) im Ziliarkörper. Er bildet einen Ring um die Linse. Zwischen Muskelring und Linsenkapsel spannen sich die Zonulafasern, ähnlich wie die Federn eines Trampolins. Der Muskel zieht nicht direkt an der Linse. Er verändert die Spannung der Zonulafasern, und die elastische Linse folgt.
- Relaxation des Ziliarmuskels: Der Ring ist weit, die Zonulafasern sind gespannt. Sie ziehen die Linse flach, ihre Brechkraft sinkt. So stellt sich das Auge auf die Ferne ein.
- Kontraktion des Ziliarmuskels: Der Ring wird enger und rückt an die Linse heran. Die Zonulafasern erschlaffen, die Linse rundet sich durch ihre Eigenelastizität ab. Ihre Brechkraft steigt.
Die Zonulafasern sind damit für beide Richtungen nötig, für Nah- und Fernakkommodation. Eine Pupillenerweiterung bewirken sie nicht.
Die Akkommodation wird im Examen gerne gefragt. Achte darauf, dass allein die Linse über Ziliarmuskel und Zonulafasern die Brechkraft ändert. Die äußeren Augenmuskeln bewegen nur den Augapfel, und der Musculus sphincter pupillae verstellt nur die Pupille.
Nahakkommodation
Die Brechkraft \(D\) einer Linse ist der Kehrwert ihrer Brennweite. Je stärker eine Linse gekrümmt ist, desto kürzer ist ihre Brennweite und desto größer ihre Brechkraft.
\[D = \frac{1}{f}\]
\(D\): Brechkraft in Dioptrien (dpt, 1 dpt = 1 \(\mathrm{m^{-1}}\)), \(f\): Brennweite in Metern.
Eine Sammellinse mit 0,25 m Brennweite hat also 4 dpt. Verkürzt sich ihre Brennweite auf 0,2 m, sind es 5 dpt. Genau diese Richtung schlägt das Auge bei der Nahakkommodation ein:
- Signal: Parasympathische Fasern des Nervus oculomotorius aktivieren den Ziliarmuskel über muscarinische Rezeptoren.
- Muskel: Der Ziliarmuskel kontrahiert, sein Tonus nimmt zu.
- Zonula: Die Spannung der Zonulafasern nimmt ab.
- Linse: Die Linse wird dicker und wölbt sich stärker.
- Optik: Die Brechkraft steigt, die Brennweiten des Auges verkürzen sich. Nahe Gegenstände werden scharf.
Der Sympathikus vermittelt die Nahakkommodation nicht. Die parasympathische Aktivierung des Ziliarmuskels dient allein der Naheinstellung. Die Ferneinstellung stellt sich ein, wenn der Muskel wieder erschlafft. Deshalb heben Parasympatholytika wie Atropin das Nahsehen auf.
Die Akkommodationsbreite ist der größte Zuwachs an Brechkraft, den die Linse aufbringen kann. Sie ist eine Eigenschaft des Auges und nimmt mit dem Alter ab. Beim Blick in die Nähe ändert sie sich nicht, das Auge schöpft sie nur aus.
Zwei weitere Vorgänge begleiten die Naheinstellung. Die Augäpfel konvergieren, damit beide Augen auf das nahe Objekt gerichtet bleiben. Zugleich verengt sich die Pupille. Das blendet Randstrahlen aus und vergrößert die Schärfentiefe. Akkommodation, Konvergenz und Miosis bilden zusammen die Naheinstellungsreaktion.
Myopie und Hyperopie
Bei der Myopie (Kurzsichtigkeit) passt die Brechkraft nicht zur Länge des Auges. Meist ist der Bulbus zu lang, man spricht von Achsenmyopie. Parallele Strahlen ferner Gegenstände vereinigen sich dann schon vor der Netzhaut. Auf der Netzhaut kommt nur ein unscharfer Fleck an, in der Ferne sieht man verschwommen. In der Nähe gelingt scharfes Sehen dagegen gut.
Bei der Hyperopie (Weitsichtigkeit) ist der Bulbus meist zu kurz. Der Brennpunkt läge hinter der Netzhaut. Junge Menschen gleichen das durch Akkommodation aus, doch für die Nähe bleibt dann wenig Reserve.
Myopie: Bild vor der Netzhaut, Ausgleich mit einer Zerstreuungslinse (Minusglas). Hyperopie: Bild hinter der Netzhaut, Ausgleich mit einer Sammellinse (Plusglas). Beide Begriffe beschreiben die Bildlage, nie die Pupillenweite.
Pupillenweite
Die Iris (Regenbogenhaut) wirkt wie die Blende einer Kamera. Sie reguliert, wie viel Licht durch die Pupille ins Auge fällt. In ihr liegen zwei glatte Muskeln mit entgegengesetzter Wirkung und Innervation.
- ringförmig am Pupillenrand
- glatte Muskulatur
- parasympathisch innerviert
- Kontraktion: Pupillenverengung (Miosis)
- radiär angeordnet
- glatte Muskulatur
- sympathisch innerviert
- Kontraktion: Pupillenerweiterung (Mydriasis)
Parasympathikusaktivierung verengt die Pupille also über den Musculus sphincter pupillae. Sympathikusaktivierung erweitert sie. Die Zuordnung zu den Rezeptoren steht bei den vegetativen Wirkungen am Auge. Sphincter pupillae und Ziliarmuskel teilen sich die parasympathische Versorgung, steuern aber Verschiedenes: der eine die Lichtmenge, der andere die Brechkraft.
Pupillenlichtreflex
Fällt plötzlich Licht ins Auge, verengt sich die Pupille in Sekundenbruchteilen. Dieser Pupillenlichtreflex schützt die Netzhaut vor zu viel Licht. Der Weg vom Reiz zur Miosis verläuft so:
- Reizaufnahme: Photorezeptoren der Netzhaut nehmen das Licht auf, der Sehnerv leitet die Erregung weiter.
- Umschaltung: In der Area praetectalis des Mittelhirns wird umgeschaltet, von dort ziehen Fasern zu den Edinger-Westphal-Kernen beider Seiten.
- Efferenz: Parasympathische Fasern laufen im Nervus oculomotorius und werden im Ganglion ciliare umgeschaltet.
- Effekt: Der Musculus sphincter pupillae kontrahiert, die Pupille verengt sich.
Weil die Bahn beidseitig verschaltet ist, verengt sich auch die Pupille des unbelichteten Auges. Man nennt das konsensuelle Lichtreaktion.
Rezeptor und Effektor liegen in verschiedenen Organen, nämlich in Netzhaut und Iris. Deshalb ist der Pupillenlichtreflex ein Fremdreflex. Zwischen Afferenz und Efferenz liegen mehrere Synapsen. Die Umschaltung ist also nicht monosynaptisch.
Quiz
Aussage 1
Bei der Naheinstellung nimmt die Brechkraft der Linse zu, während sich die Brennweite des Auges verkürzt.
Die Linse wird dicker und stärker gekrümmt. Nach \(D = 1/f\) bedeutet höhere Brechkraft eine kürzere Brennweite.
Aussage 2
Beim Pupillenlichtreflex liegt der Rezeptor in der Netzhaut, und die Umschaltung auf die Efferenz läuft über mehrere Synapsen.
Rezeptor (Netzhaut) und Effektor (Sphincter pupillae) liegen in verschiedenen Organen. Der Reflex ist ein polysynaptischer Fremdreflex.
Aussage 3
Die Aktivierung des Ziliarmuskels für das Nahsehen erfolgt über sympathische Fasern.
Die Nahakkommodation wird parasympathisch über den Nervus oculomotorius vermittelt. Parasympatholytika wie Atropin heben sie deshalb auf.
Aussage 4
Zieht sich der Ziliarmuskel zusammen, lässt der Zug der Zonulafasern nach und die Linse nimmt eine rundere Form an.
Die Kontraktion verengt den Muskelring. Die Zonulafasern erschlaffen, und die Linse rundet sich durch ihre Eigenelastizität ab.
Aussage 5
Bei der Einstellung auf die Nähe flacht die Kornea ab und trägt so zur Brechkraftänderung bei.
Die Kornea behält ihre Krümmung bei. Die Brechkraft ändert allein die Linse.
Aussage 6
Ist der Augapfel zu lang, werden ferne Gegenstände hinter der Netzhaut abgebildet.
Bei zu langem Bulbus (Achsenmyopie) liegt das Bild ferner Gegenstände vor der Netzhaut. Hinter der Netzhaut liegt es bei Hyperopie.
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