Der Sehsinn

1. Der Sehsinn Hans Kehrli, Biologie, Altdorf

2. Die Leistungen des Sehsinnes im Überblick: 1 - Bau des Auges 2 - Akkommodation 3 – Adaptation 4 – Netzhaut 5 – Farbensehen 6 - Räuml. Auflö- sungsvermögen 7 - Zeitl. Auflösungs-vermögen 8 – Sehfehler, Linsen 9 – Gelber und blinder Fleck, Operationen 10 – opt. Täuschungen 11 – Kontrastver-stärnkung

3. Das Auge – ein optisches Sinnesorgan

4. 1 - Der Aufbau des Auges Weisse Augenhaut Durchsichtige Hornhaut Bindehaut mit Blutgefässen Öffnung im Apfel, die Pupille Die Iris, ein verstellbarer Ring (Blende) Die Netzhaut, Ort des Sehens Die Linse, bricht das Licht Kristall-körper Seh-nerv

5. Welche Einrichtungen folgen an dieser Stelle gegen innen? Hornhaut Pupille in Iris Linse Glaskörper Netzhaut

6. 1 - Der Aufbau des Auges im Detail Schichten des Auges Optische Einrich-tungen Wahrnehmung der Lichtqualitäten

7. 1 - Auge und Kamera in Vergleich Tatsächlich gibt es eine hohe Übereinstimmung der einzelnen Teile!

8. 2 - Die Abbildung von Objekten im Auge Brennweiten der Linse Das Auge ist auf WEIT eingestellt Die Lichtbrechung der Linse erzeugt auf der Netzhaut ein scharfes Bild (verkleinert und kopfstehend) Werden Objekte angenähert, muss die Linse ihre Brechkraft verstärken, damit ein scharfes Bild entsteht. Die Brennweite ist geringer. Dies gelingt durch das Abkugeln der Linse!

9. 2 - Die Anpassung der Brechkraft der Linse nennt man Akkommodation Dabei wird die Form der Linse, insbesondere ihre Dicke verändert. Wie?

10. WEIT akkommodiert - Ziliarmuskeln erschlafft - Bänder gespannt - Linse aufgezogen NAH akkommodiert - Ziliarmuskeln kontrahiert - Bänder locker - Linse abgekugelt

11. 3 Bei einer Tunnelausfahrt wird unser Auge mit einer Millionenfachen Lichtmenge konfrontiert ….. Eine Anpassung an die veränderte Helligkeit ist nötig, um überhaupt etwas SEHEN zu können. Dasselbe gilbt auch bei der Einfahrt in den Tunnel in umgekehrter Weise! Dabei spricht man von Adaption!

12. 3 - Die Adaption Bei Abnahme der Lichtintensität wird die Pupillenöffnung geweitet.

13. 3 - Die Adaption Die hauptsächliche Anpassung an Helligkeitsänderungen erfolgt jedoch an den Sehzellen in der Netzhaut.

14. 4 - Die Netzhaut Nehmen Hell-Dunkel-Unterschiede wahr Stäbchen Erzeugen Farbeindrücke Zapfen Die Netzhaut besitzt Millionen von Sinneszellen, die Licht aufnehmen vermögen. Man unterscheidet von Form und Funktion her Stäbchen und Zapfen. Netzhaut

15. 4 - Die Netzhaut Die Netzhaut besitzt nicht nur die Schicht mit Stäbchen und Zapfen, sondern darüber (!) Schichten von Nervenzellen, welche Verschaltungen vornehmen und zum Sehnerv führen! Austrittsstelle des Sehnervs aus der Netzhaut

16. 4 - Die Netzhaut Glücklicherweise erkennen wir nicht bloss Hell-Dunkel-Unterschiede sondern Farben.

17. 5 – Das Farbensehen Wir nehmen verschiedene Strahlungsqualitäten als Farben wahr, die wir als sichtbares Licht kennzeichnen. Für unser Auge unsichtbar bleiben die Ultraviolette Strahlung, das Infrarot, die Gammastrahlung und die Mikrowellen … Der Unterschied der verschiedenen Strahlen liegt in ihrer Wellenlänge: Blaues Licht hat eine kleinere Wellenlänge als das Rotlicht. Wir sehen Strahlung im Bereich 350-700 nm als Abfolge vieler Farbtöne.

18. Helle und dunkle Farb-eindrücke sind ein Produkt von Zapfen UND Stäbchen! Stäbchen erzeugen also nicht Schwarz-Weiss-Bilder! Es gibt drei Zapfentypen! Rot-empfindliche Zapfen (560 nm) Grün-empfindliche Zapfen (530 nm) Blau-empfindliche Zapfen (420 nm) Zapfen sind weniger lichtempfindlich als Stäbchen!

19. Grün-empfindliche Zapfen und Stäbchen (gering) reagieren Grün-empfindliche Zapfen und Stäbchen (stark) reagieren Farbfläche … tagsüber In der Dämmerung nachts Rot-empfindliche Zapfen und Stäbchen (stark) reagieren Nur Stäbchen reagieren (gering) Weder Zapfen noch Stäbchen werden angeregt

20. Kommt es zu Funktions-störungen bei einem Zapfen-typen ergibt sich eine Farben-blindheit, z. B. rot-grün-blind. Aufgrund der drei Zapfen-typen ergeben sich alle andern Mischfarben. Bei weiss werden alle drei gleichermassen angeregt.

21. 6 - Das räumliche Auflösungsvermögen .. .. .. .. .. .. .. .. Wir vermögen zwei Bildpunkte voneinander zu unterscheiden. Sind sie sehr klein oder sehr weit weg, ver-schmelzen sie irgendwann zu einem Punkt – dann haben wir die räumliche Auflösungs-grenze unserer Netzhaut überschritten. Probieren sie aus – wann ist ihre Grenze erreicht?

22. 7 - Das zeitliche Auflösungsvermögen Der Balkenbewegung vermag man gut zu folgen. Die Spiralbewegung jedoch verschwimmt.

23. 7 - Das zeitliche Auflösungsvermögen Dieser Ablauf ist so schnell, dass er verschwommen abläuft. Dieser Ablauf ist noch aufzulösen – man erkennt die einzelnen Bilder. Die Grenze liegt bei 25 Bilder pro Sekunde.

24. 8 - Sehfehler - Linsen Sammellinsen mit kon-vexer Form sammeln parallele Lichtstrahlen durch Brechung (2x) im Brennpunkt P im Ab-stand der Brennweite. Brennweite P Dünne Linsen haben eine geringere Brech- kraft und damit eine grössere Brennweite.

25. 8 - Sehfehler - Linsen Streulinsen mit konkaver Form streuen parallele Lichtstrahlen. Ihre Brennweite ermittelt man geometrisch ….. Je dicker der Rand, desto stärker streuen die Linsen.

26. 8 - Sehfehler - Linsen Linsen-Variationen Auch Kontakt-linsen sind Linsen

27. 8 - Sehfehler - Linsen Kontaktlinsen liegen im Trend – aber auch Brillen sind weiterhin modisch und attraktiv.

28. Apropos Brillen …

29. 8 - Sehfehler - Korrekturen Bei Weitsichtigkeit ist der Augapfel zu kurz. Man sieht in der Nähe unscharf. Das scharfe Bild entsteht hinter der Netzhaut Normalsichtiges Auge Weitsichtigkeit Sehkorrektur Die Weitsichtigkeit wird mit einer Sammellinse korrigiert, welche bei der Brechung mithilft und das scharfe Bild wieder auf der Netz-haut abbildet.

30. 9 - Sehfehler - Korrekturen Bei Kurzsichtigkeit ist der Augapfel zu lang. Man sieht in der Ferne unscharf. Das scharfe Bild entsteht vor der Netzhaut. Normalsichtiges Auge Kurzsichtigkeit Sehkorrektur Die Kurzsichtigkeit wird mit einer Streulinse korrigiert, welche der Brechung der Linse entgegenwirkt und das scharfe Bild wieder auf der Netzhaut abbildet.

31. 9 – Gelber Fleck und blinder Fleck

32. 9 – Gelber Fleck und blinder Fleck Die Im gelben Fleck beträgt die Verschaltungen von Zapfen und Schaltzellen 1:1. Es ist der Ort des schärfsten Sehens! Austrittsstelle des Sehnervs aus der Netzhaut im blinden Fleck

33. Optische Geräte Fernrohr: Vergrösserung weit entfernter Sterne Fotoapparat: variable Abbildung von Objekten Lupe als Lesehilfe Mikroskop: Vergrösserung kleiner Objekte

34. Operationen Starke Korrektur bei Weitsichtigkeit: Die Lasig. Mit einem Laser wird die brechende Hornhaut punktweise abgetragen. Peripher kann auch Kurzsichtigkeit korrigiert werden. Hierbei kann ebenso die fehlerhafte Hornhaut-verkrümmung korrigiert werden.

35. Operationen Starke Korrektur bei Kurzsichtigkeit: Mit einem Messer wird eine dünne Schicht der Hornhaut abgehoben und im inneren der Hornhaut gelasert, um die erwünschte Korrektur zu erhalten. Dieses Verfahren ist weniger fehlerbehaftet.

36. Operationen Sichere Korrektur bei Kurzsichtigkeit: Mit einem Rundmesser wird eine Kanüle aussen in die Hornhaut gebohrt, in die ein Korrekturring eingesetzt wird, um eine erhöhte Wölbung der Hornhaut und damit eine Korrektur zu erhalten. Dieses Verfahren ist am sichersten weil am wenigsten invasiv.

37. Operationen Starke Korrektur bei Kurzsichtigkeit: Zwischen Iris und Linse wird eine künstliche Linse eingesetzt, um eine erhöhte Brechkraft und damit eine Korrektur zu erhalten.

38. Der graue Star Getrübte Linse, getrübte Sicht Im Alter kommt es zur Trübung der Linse und dadurch zu einer allmählichen Erblin-dung. Der einfache Austausch der inneren Linse bringt die vollständige Sehtüchtigkeit zurück!

39. Das räumliche Sehen Voraussetzung für das räumliche Sehen sind zwei Augen!

40. Nur im überlappenden Bereich kann räumlich gesehen werden. Der Mensch besitzt ein enges aber weiträumiges Blickfeld im Vergleich zum Hund.

41. Stereobilder ermöglichen uns, zwei Bilder getrennt wahrzu-nehmen und zu kombinieren, dass ein räumlicher Eindruck entsteht. Bei Brillen mit Farbfilter wird dem „roten“ Auge nur das grüne Bild präsentiert, dem „grünen“ Auge nur das rote Bild.

42. 3 D – Bilder setzen auf die Tatsache: Bei einem regel-mässigen Muster werden zwei Punkte, die näher bei-einander liegen als näher empfunden. Dadurch wird ebenso eine räumliche Illusion erzeugt.

43. Die Informationen des Sehnerves gelangen in die Rinde am Hinterkopf, zur Sehrinde. Dort sieht das Hirn!

44. Optische Täuschungen Die Informationen werden im Gehirn neu dar-gestellt, bewertet und interpretiert. Diese Deutung ist oftmals willkürlich, lässt also auch Fehldeutungen zu …. Und damit sind wir bei den optischen Täuschungen. Dabei wird nicht als Auge sondern nur das Hirn getäuscht!

45. Vexierbilder - Umklappbilder Vase oder zwei Gesichter? Mädchen oder alte Frau?

46. Räumliche Täuschungen Objekte, die in der geometrischen Wirk-lichkeit gar nicht existieren können.

47. Räumliche Täuschungen Die berühmten Bilder von M. C. Escher!

48. Räumliche Täuschungen

49. Linientäuschungen Die Querstriche verleiten uns anzunehmen, dass die langen Linien nicht parallel sind … sie sind es natürlich schon!

50. 11 - Kontrastverstärkung Unser Netzhautbild +/-ohne Bearbeitung: Beispiel Buchstaben Helles ist lokal heller, dunkles ist lokal dunkler geworden. Nach der Kontrastverstärkung