Aufbau der Netzhaut
Erfahre, wie die Netzhaut aufgebaut ist und wie Stäbchen und Zapfen Lichtreize in elektrische Signale umwandeln. Lerne die Funktionen der Nervenzellen kennen und entdecke, was passiert, wenn Licht auf dein Auge trifft. Interessiert? Tauche ein und verstehe den Aufbau der Netzhaut!
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Grundlagen zum Thema Aufbau der Netzhaut
Aufbau der Netzhaut – Biologie
Hast du dich schon einmal gefragt, wie deine Netzhaut aufgebaut ist? Wie kannst du Farben erkennen und warum sagt man, dass nachts alle Katzen grau sind? Welche Schichten es in der Netzhaut gibt, was für eine Funktion die Netzhaut hat und wie sie aufgebaut ist, erfährst du in diesem Text.
Aufbau und Funktion der Netzhaut
Die Netzhaut (Retina) dient der Wahrnehmung von Lichtreizen. Sie besteht aus mehreren Schichten von Nervenzellen, einer Schicht aus Lichtsinneszellen (Fotorezeptoren) und einer lichtundurchlässigen Pigmentschicht. Angrenzend an die Netzhaut findet man die Aderhaut, die die Netzhaut mit Nährstoffen und Sauerstoff versorgt. An einem Punkt der Netzhaut, der auch als blinder Fleck bezeichnet wird, tritt der Sehnerv (Nervus opticus) aus. Hier befinden sich keine Lichtsinneszellen. In dem folgenden Bild kannst du den Aufbau der Netzhaut sehen:
Die Lichtsinneszellen
Die Lichtsinneszellen befinden sich auf der lichtabgewandten Seite, wobei auf einer Fläche von einem Quadratmillimeter 400 000 Lichtsinneszellen zu finden sind.
Es wird zwischen zwei Arten von Lichtsinneszellen unterschieden: den länglichen Stäbchen und den dickbauchigen Zapfen.
Die Aufgabe der Stäbchen ist die Hell-Dunkel-Wahrnehmung, während die Zapfen für die Farbwahrnehmung verantwortlich sind. Sowohl die Stäbchen als auch die Zapfen können keine Aktionspotenziale bilden. Zapfen sind weniger lichtempfindlich und es wird noch zwischen rot-, blau- und grünempfindlichen Zapfen unterschieden. Ein rotempfindlicher Zapfen kann besser rotes Licht wahrnehmen, während ein blauempfindlicher Zapfen besser blaues Licht wahrnehmen kann.
Aufgrund der geringen Lichtempfindlichkeit der Zapfen kannst du in der Dunkelheit keine Farben mehr erkennen. Darum sagt man auch, dass nachts alle Katzen grau sind.
Die Nervenzellen
Die Stäbchen und die Zapfen sind mit den Bipolarzellen über Synapsen verbunden, die dann wiederum mit den Ganglienzellen verbunden sind. Beide Zelltypen sind Nervenzellen. Die Axone der Ganglienzellen bilden den Sehnerv (Nervus opticus), dessen Austrittspunkt sich auf der Netzhaut befindet.
Die Horizontalzellen und Amakrinzellen bilden Querverschaltungen. Sie finden sich ebenfalls in den Nervenzellschichten. Bevor die Signale zu den Ganglienzellen gelangen, werden sie bereits verrechnet und beispielsweise verstärkt oder abgeschwächt.
Der Mensch hat beim Farbsehen eine höhere räumliche Auflösung, weil jeder Zapfen mit nur einer Bipolarzelle verbunden ist. Bei den Stäbchen sieht das anders aus: Mit einer Bipolarzelle können mehrere Stäbchen verbunden sein.
Die Stäbchen und Zapfen sind ungleichmäßig verteilt. Es gibt etwa achtzehnmal so viele Stäbchen wie Zapfen auf unserer Netzhaut und zum Rand der Netzhaut hin nimmt die Zapfendichte ab. Am gelben Fleck (Makula) ist die Zapfendichte am größten.
Wie sind die Stäbchen und Zapfen aufgebaut?
Stäbchen und Zapfen sind aus einem Außensegment aufgebaut. Die Zellmembran ist so gefaltet, dass Disks (Membranscheibchen) entstehen. Im Inneren befindet sich der Zellkern und Mitochondrien. Der Zellfortsatz (Axon) gibt die Signale an die Bipolarzellen oder den Horizontalzellen weiter.
Die Erregung der Stäbchen und Zapfen
Und wie wird nun der Lichtreiz an das Gehirn weitergeleitet? Das schauen wir uns jetzt genauer an: Die Disks der Stäbchen enthalten den Sehpurpur (Rhodopsin) und die der Zapfen Iodopsin. Rhodopsin besteht aus dem Protein (Eiweiß) Opsin und einem Aldehyd des Vitamins A (Retinal). Das Retinal kann zwei unterschiedliche Raumstrukturen annehmen, wovon sich aber nur die 11-cis-Retinal mit dem Opsin verbinden kann. Trifft also nun Licht auf das 11-cis-Retinal wird das Opsin abgespalten und das Retinial ändert seine Raumstruktur zu all-trans-Retinal. Das abgespaltene Opsin löst eine Reaktionskette, den sogenannten Transduktionsprozess, aus. Es handelt sich um einen Umwandlungsprozess, wobei am Ende ein Signal an das Gehirn geleitet wird.
Die Pigmentschicht
Die Lichtsinneszellen liegen auf der lichtundurchlässigen Pigmentschicht, die auf der Aderhaut liegt. Die Pigmentschicht ist durch Melanin dunkel gefärbt. Die Aufgabe der Pigmentschicht besteht darin, das nicht absorbierte Licht der Stäbchen und Zapfen aufzunehmen. Es wird damit die Lichtreflexion vermieden.
Wo sich die Pigmentschicht im Auge befindet, kannst du hier sehen:
Was passiert, wenn Licht auf dein Auge trifft?
Trifft Licht aufs Auge, muss es zunächst durch die Hornhaut, die Linse und den Glaskörper und wird dabei gebündelt. Anschließend trifft es auf die Netzhaut. In der Netzhaut passiert es zunächst die Nervenzellschichten, bevor es von den Lichtsinneszellen in elektrische Signale übersetzt und weitergeleitet wird. Diese Signale werden über die Nervenzellen zum Sehnerv und von dort zum Gehirn geleitet.
Netzhaut Aufbau – Zusammenfassung
In diesem Video lernst du, wie die Netzhaut aufgebaut ist, und du erfährst, wie die Erregung der Stäbchen und Zapfen durch Lichtreize funktioniert. In der Tabelle kannst du die wichtigsten Funktionen der Netzhaut zusammengefasst nachlesen:
| Bestandteil Netzhaut und Auge | Beschreibung/Funktion(en) |
|---|---|
| Stäbchen | Schwarz-Weiß-Sehen Umwandlung von Lichtreizen in elektrische Signale verbunden mit Bipolarzellen |
| Zapfen | Farbsehen Umwandlung von Lichtreizen in elektrische Signale verbunden mit Bipolarzellen |
| Bipolarzellen | Die Bipolarzellen sind mit den Ganglienzellen verbunden. |
| Ganglienzellen | Die Axone der Ganglienzellen bilden den Sehnerv. |
| Horizontalzellen und Amakrinzellen | Verschaltung der Informationsflüsse |
| Gelber Fleck (Makula) | höchste Zäpfchendichte |
| Sehnerv | Axone der Ganglienzellen, Weiterleitung der Reize zum Gehirn |
Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben und Arbeitsblätter zu dem Thema Aufbau der Netzhaut, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!
Transkript Aufbau der Netzhaut
Was für brave Miezen!
Dann bis gleich.
Mhm, das Sprichwort stimmt wohl.
Nachts sind alle Katzen grau.
Warum das so ist und was das mit dem „Aufbau der Netzhaut“ zu tun hat, schauen wir uns in diesem Video an.
Hier siehst du eine Darstellung eines seitlichen Schnitts durch den menschlichen Augapfel.
Wenn Licht auf unser Auge fällt, gelangt es durch die Hornhaut, die Linse und den Glaskörper bis auf die Netzhaut.
Hornhaut, Linse und Glaskörper sind nahezu durchsichtig.
Sie lassen daher viel Licht bis zur Netzhaut durch und bündeln zudem die Lichtstrahlen.
Schauen wir uns die Netzhaut mal genauer an.
Umschlossen wird sie von der Aderhaut, welche die Netzhaut mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt.
Die Netzhaut selbst besteht aus verschiedenen Abschnitten.
Das einfallende Licht muss zunächst die verschiedenen Nervenzellschichten passieren, bevor es zu den eigentlichen Lichtsinneszellen gelangt.
Diese liegen auf der Pigmentschicht, welche direkt an der Aderhaut anliegt.
Die Pigmentschicht ist lichtundurchlässig und durch das Pigment Melanin dunkel gefärbt.
Doch wie wird dann das Signal an das Gehirn weitergeleitet, wenn es hier eine Schicht gibt, die lichtundurchlässig ist?
Schauen wir uns also an, was in der Schicht davor mit dem Licht passiert.
Die Lichtsinneszellen sind spezialisierte Nervenzellen, die Lichtreize in elektrische Signale umwandeln, welche über die Nervenzellen wieder in die Gegenrichtung geleitet werden und schließlich über die gebündelten Nervenfasern in Form des Sehnervs ins Gehirn gelangen.
Im Gehirn werden alle eingehenden Signale im „Sehzentrum“ verarbeitet und es entsteht ein Abbild unserer Umwelt.
Dieser Prozess wird von dem Gehirn in den ersten Lebensmonaten erlernt.
Ab warum erscheinen nun nachts alle Katzen grau?
Es gibt zwei verschiedene Typen von Lichtsinneszellen: Stäbchen und Zapfen.
Kannst du schon an der Form erahnen, welche Zellen die Stäbchen sind?
Sie sind länglich und dünn.
In der Netzhaut befinden sich etwa vierundzwanzig-mal mehr Stäbchen als Zapfen:
Es sind circa Hundertzwanzig Millionen Stäbchen.
Jedoch gibt es nur einen Stäbchen-Typ.
Stäbchen sind sehr lichtempfindlich und ermöglichen uns so das Sehen in der Dämmerung und sogar bei Nacht.
Allerdings nur in schwarz-weiß, denn durch die Stäbchen können keine Farben unterschieden werden.
Dafür haben wir jedoch die Zapfen.
Es gibt drei Zapfen-Typen: Zapfen, die besonders stark bei blauem Licht angeregt werden und andere, die stärker bei rotem oder grünem Licht angeregt werden.
Allerdings sind sie nicht sehr lichtempfindlich.
Bei schwachen Lichtverhältnissen senden sie daher keine Signale in Richtung Gehirn weiter.
In der Nacht reagieren also nur die Stäbchen, aber nicht die Zapfen.
Daher nehmen wir keine Farben, sondern nur die Graustufen war.
Alle Katzen erscheinen grau. Das Rätsel ist gelöst! Die meisten Lichtsinneszellen befinden sich in der Mitte der Netzhaut, im sogenannten gelben Fleck.
Daher ist dies auch der Bereich der Netzhaut, an dem wir am schärfsten Sehen.
Schauen wir uns zum Schluss noch die Nervenzellschichten genauer an.
Dir ist bestimmt aufgefallen, dass es bis zum Sehnerv hin weniger Zellen werden.
Dies sorgt dafür, dass die elektrischen Signale durch die Nervenzellen zusammengeschaltet werden.
Zwischen den einzelnen Zellschichten gibt es zudem Nervenzellen, die Querverbindungen herstellen.
Diese Querverbindungen lassen erkennen, dass hier nicht nur eine „Signalübertragung“, sondern auch schon eine erste „Informationsverarbeitung“ stattfindet.
Die Fortsätze der letzten Schicht an Nervenzellen, der sogenannten Ganglienzellen, bilden den Sehnerv.
An der Stelle, an der der Sehnerv das Auge verlässt, befindet sich der blinde Fleck.
Da sich hier keine Lichtsinneszellen befinden, sind wir an dieser Stelle sozusagen blind.
Fassen wir kurz zusammen.
Das ins Auge treffende Licht gelangt durch die „Hornhaut“, die „Linse“ und den „Glaskörper“ bis auf die Netzhaut.
Dort wird es von Lichtsinneszellen in elektrische Signale umgewandelt, die über Nervenzellen zusammengeschaltet und über den Sehnerv bis an das Gehirn weitergeleitet werden.
Bei den Lichtsinneszellen unterscheiden wir zwischen Stäbchen, die sehr lichtempfindlich sind und so dafür sorgen, dass wir auch in Dunkelheit Sehen können.
Und Zapfen, die weniger lichtempfindlich sind, aber von denen es drei verschiedene Typen gibt und so das Farbensehen ermöglichen.
Schauen wir uns unsere Katzen doch noch mal in Farbe an.
Ahhh von wegen brav!
Aufbau der Netzhaut Übung
-
Benenne die Bestandteile der Netzhaut und die angrenzende Schicht.
TippsDas Licht muss zunächst mehrere Nervenzellschichten passieren, bevor es die Lichtsinneszellen erreicht.
Die Pigmentschicht enthält Melanin und ist deshalb dunkel gefärbt.
Es gibt zwei Arten von Lichtsinneszellen in der Netzhaut: Stäbchen und Zapfen.
Die Stäbchen sehen aus wie lange, dünne Stäbe. Die Zapfen sind etwas kürzer und kompakter.
LösungTrifft Licht auf unsere Netzhaut, muss es zunächst mehrere Nervenzellschichten passieren. Das sind die ersten vier Schichten auf der Abbildung in den Farben Orange, Blau, Beige und Grün.
Danach trifft es auf die Lichtsinneszellen, die den Reiz in elektrische Signale umwandeln, die über die Nervenzellen wieder in die Gegenrichtung geleitet werden und schließlich über die gebündelten Nervenfasern in Form des Sehnervs ins Gehirn gelangen.
Von diesen Lichtsinneszellen gibt es zwei Typen: Die länglichen, dünnen Zellen nennt man Stäbchen. Sie sind sehr lichtempfindlich und mit ihnen können wir in Schwarz-Weiß sehen. Für das Farbensehen haben wir die Zapfen. Das sind die etwas kürzeren, kompakteren Sinneszellen.
Hinter den Lichtsinneszellen befindet sich die dunkel gefärbte Pigmentschicht. Diese enthält Melanin und ist lichtundurchlässig.
Umschlossen wird die Netzhaut von der Aderhaut, die die Netzhaut mit Sauerstoff und Nährstoffen versorgt. -
Nenne die Funktionen der Bestandteile unserer Netzhaut und die Funktion der Aderhaut.
TippsDie Pigmentschicht enthält Melanin und ist deshalb dunkel gefärbt.
Die Ganglienzellen sind die Nervenzellen in der ersten Schicht. Ihre Axone laufen zu einem Strang zusammen.
LösungWenn Licht auf das Auge fällt, wird dieser Reiz von den Lichtsinneszellen in elektrische Signale umgewandelt.
Diese Signale werden dann weitergeleitet an die Nervenzellen, die in mehreren Schichten in der Netzhaut vorliegen. Über die verschiedenen Nervenzellen werden die Signale so bis zur vordersten Schicht von Nervenzellen weitergeleitet: den Ganglienzellen. Die Axone dieser Ganglienzellen bilden den Sehnerv. Dieser leitet als fester Strang die Signale weiter zum Gehirn, wo die eingehenden Signale verarbeitet werden.
Mit Nährstoffen und Sauerstoff wird die Netzhaut durch die Aderhaut und die Pigmentschicht versorgt. Die Pigmentschicht enthält Melanin. Sie ist deshalb dunkel gefärbt, lichtundurchlässig und absorbiert überschüssiges Licht. -
Vergleiche Stäbchen und Zapfen.
TippsMithilfe der Stäbchen können wir auch nachts sehen.
Es gibt blau-, rot- und grün-empfindliche Zapfen.
Wir besitzen etwa 24-mal mehr Stäbchen als Zapfen.
LösungWir haben zwei Typen von Sinneszellen in unserer Netzhaut: Stäbchen und Zapfen.
Dank der Stäbchen können wir auch im Dunkeln sehen. Sie sind nämlich sehr lichtempfindlich und reagieren deshalb schon bei wenig Licht. Wir haben jedoch nur einen Typ von Stäbchen und können mit ihnen nur in Graustufen sehen. Wir besitzen insgesamt etwa 120 Millionen Stäbchen.
Die Zapfen brauchen wir für die Wahrnehmung von Farben. Sie sind nicht sehr lichtempfindlich und reagieren deshalb nur bei genügend Licht. Es gibt drei Typen von Zapfen: rot-, blau- und grün-empfindliche. Etwa 5 Millionen Zapfen befinden sich in unserer Netzhaut. -
Beschreibe den Weg des Lichts und der elektrischen Signale durch die Netzhaut.
TippsDie Lichtreize müssen zunächst in elektrische Signale umgewandelt werden, bevor diese von den Nervenzellen weitergeleitet werden können.
Die Axone der Ganglienzellen laufen zum Sehnerv zusammen.
LösungDas ins Auge treffende Licht gelangt zunächst über Hornhaut, Linse und Glaskörper auf unsere Netzhaut.
Dort passiert es die Nervenzellschichten, bis es zu der Schicht mit den Lichtsinneszellen kommt. Die Nervenzellen können im Gegensatz zu den Lichtsinneszellen nämlich nicht auf Lichtreize reagieren.
Die Lichtsinneszellen wandeln die Lichtreize in elektrische Signale um.
Die elektrischen Signale wandern nun den Weg wieder zurück. Sie gelangen über die Nervenzellen bis zur vordersten Nervenzellschicht: den Ganglienzellen.
Ihre Axone ergeben gemeinsam den Sehnerv. Die elektrischen Signale werden über den Sehnerv zum Gehirn weitergeleitet. -
Erkläre die Bedeutung des Sprichworts „Nachts sind alle Katzen grau“.
TippsÜberleg doch mal, wie andere Dinge für dich bei Dunkelheit aussehen. Erscheinen nur Katzen nachts grau?
Die Erklärung hat etwas damit zu tun, dass nachts weniger Licht vorhanden ist.
Stäbchen sind lichtempfindlicher als Zapfen.
LösungIn unserer Netzhaut gibt es zwei unterschiedliche Typen von Lichtsinneszellen. Die Stäbchen sind lichtempfindlich. Das heißt, sie reagieren schon bei wenig Licht, also auch nachts. Mit ihnen können wir jedoch nur Graustufen wahrnehmen.
Die Zapfen dagegen sind für die Wahrnehmung von Farben verantwortlich. Bei Dunkelheit können sie nicht reagieren, weil sie lichtunempfindlich sind.
Bei Dunkelheit reagieren also nur die Stäbchen und wir können nur in Graustufen sehen. Deshalb erscheinen nachts alle Katzen und auch alle anderen Dinge grau. -
Erkläre den Rote-Augen-Effekt und das Prinzip von Katzenaugen.
TippsErinnerst du dich an den Aufbau des Auges? Welche Bereiche durchquert das Licht in welcher Reihenfolge?
Auf dem ersten Bild kannst du sehen, dass nicht das gesamte Auge rot ist, sondern nur der innere Kreis.
Hast du schon einmal ein Foto mit Blitzlicht vor einem Spiegel gemacht? Was konntest du beobachten?
Katzen sind nachts viel unterwegs und müssen deshalb im Dunkeln gut sehen können.
LösungDer Rote-Augen-Effekt entsteht, wenn Blitzlicht eingesetzt wird, das nah am Objektiv der Kamera ist. Dadurch trifft das starke Licht direkt von vorne auf den Sehapparat des Auges. Es passiert die Hornhaut, die Pupille, die Linse und den Glaskörper des Auges, bevor es auf die Netzhaut trifft.
Von dort wird es reflektiert. Die Netzhaut ist sehr gut durchblutet und das zurückgeworfene Licht ist deshalb rot. Deshalb sehen unsere Pupillen auf dem Foto rot aus.
Bei Katzenaugen passiert etwas Ähnliches. Einfallendes Licht wird über das Tapetum lucidum wie von einem Spiegel reflektiert und noch einmal auf die Lichtsinneszellen geworfen. Dadurch bekommen diese mehr Licht ab und Katzen können nachts besser sehen.
Deshalb nennt man auch die Reflektoren am Fahrrad Katzenaugen.
Auge – Aufbau und Funktion
Sehvorgang im Auge – Adaptation und Akkommodation
Aufbau der Netzhaut
Sehfehler – verschiedene Sehschwächen und Korrekturmöglichkeiten
Optische Täuschungen
Der Sehpurpurzyklus – Entstehung eines negativen Nachbildes
Farbwahrnehmung – Zapfen ermöglichen das Farben sehen
Sehvorgang – Wahrnehmung bewegter Bilder
Sehvorgang – scharfes Sehen, räumliches Sehen
Blindheit
Erkrankungen und Schutz der Augen
Sehschwächen – Grüner und Grauer Star
Auge – Es war einmal das Leben (Folge 5)
9.244
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6.600
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Es ist cool 😎
Es ist mega gut erklärt. Hoffe dass die Lehrer dass auch Mal so gut erklären können😅
richtig kuhllllll
kul