Das menschliche Auge in Zahlen

Frontmatter

1. Embryologie

Zusammenfassung

Die embryologische Entwicklung des Auges ist ein sehr komplexes Zusammenspiel von verschiedenen biochemischen Signalen, die auf molekularer und zellulärer Ebene interagieren. Die verschiedenen Gewebe, die das menschliche Auge – als eine Ausstülpung des Gehirns – bilden, haben eine unterschiedliche embryologische Herkunft. Aus dem ersten Hirnbläschen stülpen sich die zwei Augenbläschen aus, welche die Entwicklung der Augenlinse aus dem oberflächlichen Ektoderm induzieren. Aus der inneren Schicht des Augenbläschens wird die sensorische Netzhaut und aus der äußeren Schicht das Pigmentepithel gebildet. Die Blutgefäße des Auges haben mesodermalen Ursprung. Das Stroma der Hornhaut und des Ziliarkörpers sowie das Hornhautendothel entstehen aus der Neuralleiste. Die grundlegenden anatomischen Vorgänge der embryonalen Entwicklung des Auges sind mit dem Ende des 2. Monats beendet, aber die funktionelle Reifung benötigt weitere Prozesse, die sich bis zur Geburt und darüber hinaus erstrecken.

Antonio Bergua

2. Orbita

Zusammenfassung

Die Orbita weist eine der komplexesten Strukturen in der Anatomie des Menschen auf. Knochen, der Bulbus oculi, die extraokulären Muskeln, der N. opticus, die Tränendrüsen sowie die zahlreichen Gefäße und peripheren Nerven sind kompakt auf engem Raum für die perfekte Motilität des Auges harmonisch eingebaut. Zudem bietet die Orbita auch hinreichenden Schutz für das Auge.

Antonio Bergua

3. Sinus paranasales und Sinus cavernosus

Zusammenfassung

Die vier verschiedenen Formen von Sinus paranasales und Sinus cavernosus sind mit verschiedenen okulären Strukturen assoziiert. Die Sinus paranasales sind luftgefüllte Schleimhautaussackungen. Die Pneumatisation der Schädelknochen ermöglicht genügend Stützpunkte für Muskeln und andere wichtige Strukturen im Schädel ohne das Gewicht und die Masse des Schädels zu belasten. Der Sinus cavernosus gehört nicht zu den Sinus paranasales, weist jedoch enge Beziehungen zu einigen wichtigen anatomischen Strukturen des visuellen Systems auf.

Antonio Bergua

4. Glandula lacrimalis und Viae lacrimale

Zusammenfassung

Die Glandula lacrimalis produziert kontinuierlich Tränen, um die Benetzung der Bindehaut und Hornhaut zu gewährleisten. Nur so können sich die Lider und das Auge ohne Friktion bewegen. Der Tränenfilm muss regelmäßig und stabil auf der Hornhautoberfläche verteilt sein, um eine optimale Refraktion des Auges zu erhalten. Sobald die Tränen ihre Aufgabe erfüllt haben, müssen sie ordnungsgemäß abgeleitet werden. Dieser Weg führt über die Viae lacrimale (Puncta lacrimalia, Canaliculi lacrimale, Saccus lacrimalis und Ductus nasolacrimalis) in den unteren Nasengang.

Antonio Bergua

5. Extraokuläre Muskeln

Zusammenfassung

Die sechs extraokulären Muskeln bewegen den Bulbus oculi mit extremer Präzision. Die vier geraden Muskeln steuern das Auge in die vier kardinalen Richtungen: nach oben und unten sowie nach rechts und links. Die zwei Musculi obliquii bewegen das Auge, um die Kopfbewegungen zu kompensieren. Damit die Position der Fovea immer dem fixierten Objekt folgen kann, müssen sich die extraokulären Muskeln perfekt und schnell bewegen. Nicht umsonst stellen Augenbewegungen die häufigsten und schnellsten Bewegungen im menschlichen Körper dar. Jeder Musculus rectus hat zwei anteriore ziliare Gefäße, jedoch weist der Musculus rectus lateralis nur ein Gefäß auf. Die Insertion der geraden Muskeln in der vorderen Sklera mit unterschiedlichen Abständen (am nächsten zum sklerokornealen Limbus ist der M. rectus internus, am weitesten entfernt ist der M. rectus superior) ist unter dem Namen Spirale von Tyllaux bekannt.

Antonio Bergua

6. Augenlider

Zusammenfassung

Die Augenlider, die sich in Ober- und Unterlid mit dazwischenliegender Lidspalte untergliedern, stellen die vordere Begrenzung der Orbita dar. Die Lider besitzen zwei Funktionen: den Schutz des Auges vor mechanischen, chemischen oder optischen Reizen sowie die Verteilung der Tränenflüssigkeit auf der Hornhaut und Bindehaut durch den Lidschlag oder durch Blinzen. Diese Funktion schützt das Auge vor dem Austrocknen. Man unterscheidet bei den Lidern zwischen einem Innen- und einem Außenblatt, die aus der dünnsten Haut der menschlichen Anatomie sowie Schweiß- und Talgdrüsen, Muskeln (z. B. M. tarsalis Müller), Tarsus, Konjunktiva palpebralis etc. bestehen. Auch bei der Bildung des Gesichtsausdrucks spielen die Augenlider eine wichtige Rolle.

Antonio Bergua

7. Bulbus oculi

Zusammenfassung

Der Bulbus oculi hat eine kugelige Form und besteht aus verschiedenen transparenten und nicht transparenten Strukturen, die schichtförmig angeordnet sind (Sklera, Aderhaut, Netzhaut). Der Bulbus oculi liegt geschützt in der Orbita.

Antonio Bergua

8. Konjunktiva

Zusammenfassung

Als dünne, halbtransparente und glänzende Schleimhautschicht umhüllt die Konjunktiva die Episklera und Sklera. Man kann die Konjunktiva in drei Teile unterteilen: Conjunctiva bulbi, tarsi und fornicis. Die Konjunktiva ermöglicht die freie Beweglichkeit des Bulbus in alle Blickrichtungen. Da die Oberfläche der Konjuntiva feucht und glatt ist, können die Schleimhautschichten aufeinander gleiten. Die Schutzfunktion für die Hornhaut und darüber hinaus für die intraokulären Strukturen erreicht die Konjunktiva über die Produktion von Muzin aus den Becherzellen und Tränen aus den akzessorischen Tränendrüsen (Glandulae lacrimales accessoriae) sowie über antibakterielle Stoffe (Immunglobuline, Interferon und Prostaglandine), die von den in der Konjunktiva vorhandenen Lymphozyten und Plasmazellen produziert werden.

Antonio Bergua

9. Sklera

Zusammenfassung

Zusammen mit der Hornhaut ist die Sklera die Außenhülle des Bulbus oculi, die ihm eine stabile kugelförmige Struktur gibt. Im Gegensatz zu der Kornea ist die Sklera nicht transparent, sondern porzellanweiß. Am dicksten ist die Sklera am hinteren Pol. Durch eine modifizierte anatomische Struktur (Trabekelwerk und Schlemm-Kanal) fließt das Kammerwasser aus der Vorderkammer ab.

Antonio Bergua

10. Tränen

Zusammenfassung

Die Tränenflüssigkeit ist entscheidend für die Reinigung der Bindehaut und Hornhaut, schützt und befeuchtet gleichzeitig. Auch die Tränenflüssigkeit trägt zu einem normalen Visus bei. Die Tränen bestehen hauptsächlich aus Wasser und Proteinen (Immunglobulinen und Lysozymen). Der Tränenfilm besteht aus drei Schichten: Die innerste enthält Muzin und ist in Kontakt mit dem Epithel der Hornhaut. Die mittlere Schicht ist der wässrige Teil und die dritte – aus Lipiden bestehend – ist die äußerste.

Antonio Bergua

11. Cornea

Zusammenfassung

Die stärkste refraktive Struktur des Auges ist die Cornea. Über den Tränenfilm ist sie in Kontakt mit der Luft. Die wichtigste Eigenschaft der Hornhaut ist ihre Transparenz, bedingt durch ihre Avaskularität, die Regularität des Epithels sowie die homogene Positionierung der extra- und zellulären Elemente des Stromas.

Antonio Bergua

12. Kammerwasser, Vorderkammer, hintere Kammer

Zusammenfassung

Das Kammerwasser wird kontinuierlich aus dem Ziliarkörper gebildet, von wo aus es durch die Pupillenöffnung in die Vorderkammer fließt und die Rückfläche der Cornea befeuchtet. Der Abtransport des Kammerwassers erfolgt durch das Trabekelwerk in den Schlemm´schen Kanal und dann weiter in den episkleralen Venen.

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13. Iris und Pupille

Zusammenfassung

Die Pupille ist die zentrale Öffnung des Auges und reguliert durch ihre Eigenschaft als „Blende“ den Einfall des Lichts auf die Netzhaut. In der Nähe ermöglicht eine enge Pupille eine ausreichende Tiefenschärfe, um Objekte scharf sehen zu können. Die Iris besteht aus zwei antagonistischen Muskeln, die über ein binäres Innervationssystem – sympathisch und parasympathisch – den Durchmesser der Pupille bestimmen.

Antonio Bergua

14. Linse

Zusammenfassung

Als transparente bikonvexe Linse ist die Lens crystallina hinter der Iris in der Fossa hyaloidea positioniert. Sie ermöglicht durch Akkomodation das Fokussieren von Objekten auf der Netzhaut. Umhüllt von einer transparenten Kapsel wird die Linse durch die Zonula ciliaris Zinnii am Ziliarmuskeln befestigt. Die avaskuläre Linse wird über Diffusion durch das Kammerwasser ernährt.

Antonio Bergua

15. Kammerwinkel, Trabekelwerk, Schlemm-Kanal und Kammerwasser-Abfluss

Zusammenfassung

Der Kammerwinkel oder Angulus iridocornealis beschreibt die anatomische Struktur, welche in der vorderen Kammer durch den Winkel zwischen der Cornea und der Iriswurzel gebildet wird.

Antonio Bergua

16. Ziliarkörper, Ora serrata

Zusammenfassung

Der Ziliarkörper kann in zwei Zonen unterteilt werden, eine anteriore, die Pars plicata oder Corona ciliaris, und eine posteriore: die Pars plana. Die Pars plicata besteht aus circa 70 Ziliarfortsätzen. Durch die Produktion von Kammerwasser wird der intraokulare Druck aufrechterhalten und gewährleistet die konstante Form des Auges. Es ist der wichtigste Anteil der Blut-Kammerwasser-Schranke. Der Musculus ciliaris ermöglicht die Akkommodation der Linse. Der Ziliarkörper produziert außerdem die Zonulafasern sowie Kollagen für den Glaskörper.

Antonio Bergua

17. Glaskörper

Zusammenfassung

Der Glaskörperraum ist der größte Raum des Auges. Nach vorne hat die Glaskörperflüssigkeit Kontakt mit der hinteren Linsenkapsel (über die Fossa hyaloidea) sowie der Ziliarzonula und dem Ziliarkörper, nach hinten mit der Papilla nervi optici und der Netzhaut. Der Glaskörper ist transparent und hat eine viskolelastische, gelartige Struktur.

Antonio Bergua

18. Choroidea

Zusammenfassung

Positioniert zwischen der Sklera von außen und der Retina von innen, weist die Choroidea oder Aderhaut eine reichlich vaskularisierte Binnenstruktur auf. Die Choroidea besteht aus lockerem Bindegewebe und enthält ein dichtes Gefäßsystem, das aus der Arteria ophthalmica entstanden ist. Ihre Funktion besteht in der Ernährung der äußeren Schichten der Retina. Auch eine thermoregulatorische Funktion wird der Choroidea zugeschrieben. Durch die Aderhaut verlaufen andere Blutgefäße, welche z. B. die Papilla nervi optici, die Iris oder den Ziliarkörper versorgen. Da die Choroidea durch ihren hohen Melaningehalt, welcher in den Melanozyten enthalten ist, stark pigmentiert ist, wird das Licht absorbiert, um unerwünschte Reflexe zu vermeiden. Intrinsische Neuronen sowie Immunsystemzellen (Plasmazellen, Lymphozyten, Makrophagen oder dendritische Zellen) befinden sich in der Choroidea.

Antonio Bergua

19. Retina

Zusammenfassung

Die Retina ist der sensorische Anteil des Auges und die innerste der drei Schichten, die das Auge bilden. Die Netzhaut wandelt die optische Information der Bilder aus der Außenwelt in neurale Impulse um, welche das Gehirn verarbeitet, um die visuelle Wahrnehmung gewährleisten zu können. Man unterscheidet verschiedene topographische Regionen in der Retina: die Area centralis (zwischen den oberen und unteren temporalen Arterien), die Macula lutea (eine stark durch Lutein und Zeaxanthin pigmentierte Struktur), die avaskuläre Fovea centralis (die Zapfen erreichen hier die maximale Dichte), die periphere Retina, welche in Kontakt mit der Ora serrata steht und überwiegend mit Stäbchen besiedelt ist, sowie die Ora serrata (Übergangszone zum nicht pigmentierten Epithel der Pars plana).

Antonio Bergua

20. Macula lutea

Zusammenfassung

Als wichtigster Teil der Netzhaut ermöglicht die Macula lutea eine besonders hohe visuelle Auflösung. Mit 3 mm Durchmesser, befindet sie sich 3 mm temporal der Papilla nervi optici. Die gelbliche Färbung wird durch die antioxidativen Xanthophyll-Pigmente (Carotinoide) Lutein und Zeaxanthin verursacht. Sie schützen die Photorezeptoren vor der UV-Strahlung. Im Zentrum der Macula lutea befindet sich die Fovea centralis und noch zentraler die Foveola. Die Fovea wird von der Parafovea sowie der peripherer liegenden Perifovea umgeben.

Antonio Bergua

21. Papilla nervi optici

Zusammenfassung

Die Papilla nervi optici stellt den sichtbaren intraokularen Teil des Nervus opticus dar. Hier konfluieren alle nicht myeliniserten Axonen der retinalen Ganglienzellen. Von dort aus gehen die Axonen (im Nervus opticus schon myelinisiert) Richtung Chiasma opticum. Da in der Papille keine Zapfen und Stäbchen vorhanden sind, ist keine Lichtwahrnehmung möglich, so dass die Papilla nervi optici physiologisch den „blinden Fleck“ bildet. Die Papille hat eine interindividuell unterschiedliche Größe mit einer Exkavation in der Mitte und einem Rand. Die Arteria und Vena centralis retinae treten aus der Papille aus. Die Blutversorgung der Papille erfolgt über den Circulus arteriosus Zinnii.

Antonio Bergua

22. Nervus opticus, Chiasma opticum, Tractus opticus, Corpus geniculatum laterale, Radiatio optica

Zusammenfassung

Für die vollständige Übertragung der visuellen Information von der Retina zum opticum Gehirn benötigt man die Sehbahn, die in der Retina beginnt und über, dem Nervus opticus, Chiasma opticum, Tractus opticus, Corpus geniculatum laterale und Radiatio optica zum visuellen Cortex läuft. Der Nervus opticus ist die einzige Struktur des zentralen Nervensystem, der sich direkt klinisch visualisieren lässt. Er stellt die Ansammlung von Ganglienzellaxonen dar, die an der Papille konvergieren. Beide Nervi optici enden in dem Chiasma opticum, welches wiederum als posteroventralen Ursprung den Tractus opticus hat.

Antonio Bergua

23. Hypophyse

Zusammenfassung

Die Hypophyse spielt eine entscheidende Rolle bei der Kontrolle wichtiger physiologischer Funktionen wie der Regulation der Homöostase, der hormonellen Unterstützung der Reproduktion sowie der Steuerung anderer Drüsen. Lokalisiert in der Sella turcica in der mittleren Schädelgrube, steht die Hypophyse in wichtigen anatomischen Beziehungen zu den intrakraniellen Nerven, dem Hypothalamus, der Arteria carotis interna, dem Sinus cavernosus und dem Chiasma opticum.

Antonio Bergua

24. Liquor cerebrospinalis

Zusammenfassung

Der Liquor cerebrospinalis ist eine komplexe, klare, proteinarme Flüssigkeit, welche aus den Zellen, die den gut vaskularisierten Plexus choroideus und das Ventrikelependym auskleiden, durch Ultrafiltration des Blutes produziert wird. Die wichtigsten Funktionen des Liquor cerebrospinalis sind: 1) Mechanischer Dämpfer als Schutz für das Gehirn und das Rückenmark vor Traumata, 2) Steuerung der intrakraniellen Volumina, 3) Ausgleich von hydrostatischen Druckänderungen der Gefäße, 4) Ernährung der Zellen, die benetzt sind, 5) Metabolisation von Kataboliten aus dem zentralen Nervensystem.

Antonio Bergua

25. Ganglion ciliare, Ganglion cervicale susperius, Ganglion pterygopalatinum

Zusammenfassung

Die intraokulären, aber auch die extraokulären Strukturen verfügen über eine präzise und dichte autonome Innervation, sowohl parasympathisch als auch sympathisch, die über die verschiedenen Ganglien gesteuert wird. Das Ganglion ciliare befindet sich retrobulbär. Über parasympathische Fasern aus dem Edinger-Westphal Nucleus werden die Bewegungen der Pupille über den Musculus sphincter und die Akkommodation über den Musculus ciliaris gesteuert. Das Ganglion cervicale superius ist sympathischer Natur und reguliert über den Plexus caroticus internus z.B. die Pupillenerweiterung über den Musculus dilatator pupillae. Es ziehen zudem auch Fasern zum M. tarsalis superior. Das Ganglion befindet sich auf Höhe von C2 bis C4. Das Ganglion pterygopalatinum befindet sich an der Schädelbasis, in der Fossa pterygopalatina. Seine parasympathischen postganglionären Fasern - via Nervus zygomaticus und Nervus lacrimalis - innervieren die Glandula lacrimalis.

Antonio Bergua

26. Glandula pinealis

Zusammenfassung

Bei der Glandula pinealis oder Epiphyse handelt sich um eine endokrine Drüse, die das lichtgesteuerte Melatonin produziert. Melatonin (N-Acetyl-5-methoxytryptamin) ist ein Hormon, das aus Tryptophan entsteht und für zirkardiane Rhythmen verantwortlich ist. Die Glandula pinealis erinnert an die Form eines Zapfens der Zirbelkiefer und befindet sich im Epithalamus, an der Hinterwand des dritten Hirnventrikels oberhalb der Vierhügelplatte. Ihre Größe entspricht ungefähr der eines Reiskorns (5-8 mm). Histologisch gesehen besteht die Glandula pinealis hauptsächlich aus Pinealozyten (die Melatonin produzieren) sowie folgenden anderen Zellen: interstitiellen Zellen, perivaskulären Phagozyten sowie pinealen Neuronen. Die Hauptinnervation ist sympathisch aus dem Ganglion cervicale superius.

Antonio Bergua

27. Visueller Kortex

Zusammenfassung

Der visuelle Kortex ist die Region des Gehirns, die für die Verarbeitung und Integration der visuellen Information verantwortlich ist. Er ist im Okzipitallappen lokalisiert, flankierend am Sulcus calcarinus. Der visuelle Kortex besteht aus dem primären visuellen Kortex oder Brodmann-Areal 17 (V1), dem sekundären visuellen Kortex oder Brodmann-Areal 18 (V2) sowie anderen Arealen. Die afferenten Nervenimpulse aus den 1,5 Millionen Axonen der Retina, die über den Nervus opticus, Tractus opticus, das Corpus geniculatum laterale und die Radiatio optica verlaufen, erreichen am Ende dieser Bahn den visuellen Kortex, wo sie von ca. 200 Millionen Kortex-Neuronen verarbeitet werden. Der visuelle Kortex besitzt eine retinotopische Organisation, das heißt jeder Punkt auf der Retina hat eine ganz exakte kortikale Repräsentation. Die Fovea ist im visuellen Kortex überdurchschnittlich repräsentiert, um die hohe Auflösung des Sehens ermöglichen zu können.

Antonio Bergua

28. Visus

Zusammenfassung

Unter Sehschärfe oder Visus bezeichnet man das Ausmaß der Fähigkeit des Auges, Muster und Konturen in der Außenwelt unter hohem Kontrast und guten Beleuchtungsbedingungen wahrzunehmen.

Antonio Bergua

29. Intraokulärer Druck, Tonometrie

Zusammenfassung

Der normale intraokuläre Druck beträgt ca. 16 mmHg und ermöglicht die physiologische Formerhaltung des Augapfels. Das Augeninnere besteht aus zwei verschiedenen Flüssigkeiten, dem Glaskörper und dem Kammerwasser. Durch beide ist ein hydraulischer Druck in alle Richtungen bedingt. Das Kammerwasser wird konstant aus dem Epithel des Ziliarkörpers produziert und durch das Trabekelwerk sowie zu einem geringen Teil über den uveoskleralen Raum abtransportiert. Ein Gleichgewicht zwischen der Produktion von Kammerwasser und seinem Abtransport ermöglicht stabile intraokulare Druckwerte ohne große Schwankungen.

Antonio Bergua

30. Gesichtsfeld

Zusammenfassung

Unter einem Gesichtsfeld versteht man das Sichtfeld, das die Augen im Geradeausblick unter Berücksichtigung der Lichtempfindlichkeit der Retina wahrnehmen können. Unter normalen physiologischen Bedingungen beträgt das Gesichtsfeld beim Erwachsenen 60° nach nasal, 100° nach temporal, 60° nach oben und 75° nach unten. Verschiedene Geräte (Perimeter) messen das Gesichtsfeld unter unterschiedlichen Lichtbedingungen.

Antonio Bergua

31. Akkommodation

Zusammenfassung

Die Akkommodation beschreibt die Fähigkeit des Auges, Objekte in der Ferne oder in der Nähe zu fokussieren. Diese dynamische Anpassung der Brechkraft des Auges wird hauptsächlich durch die Verformung der elastischen Linse hervorgerufen. Die vorderen und hinteren Kurvatur-Radien der Linse nehmen ab, und die Linsendicke nimmt zu. Der Ziliarmuskel spielt bei diesem physiologischen Phänomen eine wesentliche Rolle. Durch dessen Kontraktion wird die Spannung auf die Zonulafasern und die Linse verringert, so dass die Linse ihre tendenziell kugelförmige Form wieder erreichen kann. Die Nahakkommodation wird durch eine Konstriktion der Pupille, Bewegung der Iris nach vorne sowie eine Konvergenzbewegung des Auges begleitet.

Antonio Bergua

32. Farbsehen

Zusammenfassung

Im folgenden Kapitel geht es um das Farbsehen und die damit verbundenen Werte.

Antonio Bergua

33. Binokularsehen

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden die wichtigsten Daten zum Binokularsehen, zusammengefasst.

Antonio Bergua

34. Elektrophysiologie der Sehbahn

Zusammenfassung

Im folgenden Kapitel geht es um die Elektrophysiologie der Sehbahn und die damit verbundenen Werte.

Antonio Bergua

35. SI-Einheiten und abgeleitete Einheiten, SI-Vorsätze, Physikalische Konstanten

Zusammenfassung

Im folgenden Kapitel geht es um die SI-Einheiten in der Ophthalmologie und die damit verbundenen Werte.

Antonio Bergua

36. Elektromagnetisches Spektrum

Zusammenfassung

Das Lichtspektrum oder Farbspektrum ist der Bereich, welchen der Mensch aus dem elektromagnetischen Spektrum, auch Wellenspektrum genannt, wahrnehmen kann. Der gesamte spektrale Lichtbereich deckt den kurzwelligen Infrarot, den sichtbaren sowie den ultravioletten Spektrumsanteil ab.

Antonio Bergua

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