Schwerpunkt

Einleitung

Als wir innerhalb der Redaktion im Vorfeld des Schwerpunktthemas Netzhaut darüber gesprochen haben, wie dieser Schwerpunkt aussehen könnte, haben wir uns für zwei Ansätze entschieden. Zum einen sollen Leserinnen und Leser, Hörerinnen und Hörer als eine Art Auffrischung kompakt die wichtigsten Informationen erhalten. Vermutlich finden Sie auf den folgenden Seiten viele Infos, die Sie bereits kennen, denn Menschen, die von einer Netzhautdegeneration betroffen sind, werden mit der Zeit zu Expertinnen und Experten in eigener Sache. Da aber leider die wenigsten von uns über ein fotografisches Gedächtnis verfügen (Fachbegriff: eidetisches Gedächtnis), tut Auffrischung von Zeit zu Zeit gut. Diese grundlegenden Informationen zum Verständnis der Netzhaut hat Dr. Sandra Jansen für Sie aufbereitet.

Zum anderen wollen wir Ihnen aber auch die eine oder andere ungewöhnliche Perspektive auf die Netzhaut vorstellen. Vera Schwarz und Peter Bachstein blicken weit zurück in die Geschichte der Augenheilkunde und stoßen dabei auf Wissenschaftler, die zunächst einmal nicht mit der Netzhaut assoziiert werden. Die beiden beschäftigen sich außerdem mit der Frage, warum die Netzhaut nicht so einfach transplantiert werden kann.

Eine ungewöhnliche Perspektive bringt auch Professor Philipp Berens vom Institut für Augenheilkunde an der Eberhard Karls Universität Tübingen mit. Der Neurowissenschaftler Berens betreibt mit seinem Team „Data Science for Vision Research“ (Datenwissenschaft für die Sehforschung).

Er untersucht, wie die Datenverarbeitung in der Netzhaut funktioniert.

Der Beitrag „Arzneimittel und Netzhaut“ von Dr. Claus Gehrig ist eine aktualisierte Fassung des Artikels mit dem gleichen Titel, den Sie vielleicht schon von der PRO RETINA Website kennen.

Der Netzhaut auf der Spur

Von Redakteurin Vera Schwarz und Redakteur Peter Bachstein

Beim Thema Netzhaut wissen die Leserinnen und Leser, Hörerinnen und Hörer der Retina aktuell sowie die Fachwissenschaftlerinnen und -wissenschaftler genau, was damit gemeint ist. Die Menschen außerhalb der PRO RETINA haben zumindest schon einmal etwas von der Netzhaut gehört. Der Begriff ist Bestandteil des allgemeinen Sprachgebrauchs geworden. Doch was steckt dahinter? Und seit wann wird er eigentlich verwendet?

Die Ahnung des al-Heithem

In der dreiteiligen Serie „Geschichte der Augenheilkunde“ (Retina aktuell 147–149) haben wir erfahren, dass die alten Ägypter schon vor 5.000 Jahren erste Operationen am Auge durchführten. Von dessen Anatomie hatten sie aber nur eine oberflächliche Vorstellung. Logischerweise konnten sie daher von der Netzhaut auch noch nichts wissen. Sie blieb trotz zahlreicher Fortschritte auf diesem Gebiet für die nächsten Jahrtausende weiterhin ein großes Geheimnis, das auch der berühmte persische Arzt Ibn Sina um 900 noch nicht lüften konnte. Sein arabischer Kollege Ibn al-Heithem (oder auch Ibn al-Haitam, Alhazen) hatte etwas später ein Modell des Auges entwickelt und damit nachgewiesen, dass dieses Organ Lichtstrahlen empfängt, wodurch das Sehen zustande kommt. Seinem Augenmodell fehlte jedoch etwas sehr Entscheidendes – nämlich die Netzhaut. Allerdings ahnte er damals schon, dass da noch etwas sein müsste, mit dessen Hilfe Auge und Gehirn vernetzt werden. Immerhin hatte er damit den Anstoß geliefert für spätere Generationen von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, die sich auf die Suche nach dieser geheimnisvollen Verbindung begeben sollten.

Platters Weintraube

Es vergingen noch mehrere Hundert Jahre, bis sowohl die anatomischen Kenntnisse als auch die optischen Hilfsmittel weit genug entwickelt waren, um der Netzhaut allmählich auf die Spur zu kommen. Eine wesentlich Rolle spielte dabei der Schweizer Arzt Felix Platter (1536-1614), der Ende des 16. Jahrhunderts anatomische Tafeln veröffentlicht hatte. Darin beschrieb er einen Teil des Auges, das er aufgrund der vielschichtigen und von Adern durchzogenen Struktur mit einer Weintraube verglich.

Wäre sein Zeitgenosse, der Astronom Johannes Kepler (1571–1630), nicht gewesen, würden wir die Netzhaut möglicherweise immer noch als Weintraube bezeichnen. Kepler soll sie jedoch mit einem Fischernetz verglichen haben – und die nachfolgenden Generationen sind dann dabei geblieben. Ihr Geheimnis war damit aber noch lange nicht entschlüsselt. Wie komplex sie und ihre Funktionen an der Schnittstelle zwischen Auge und Gehirn sind, wurde in ihrem ganzem Ausmaß erst im Laufe der letzten 40 Jahre erkannt. Damit bekommt der Begriff Netzhaut heutzutage eine noch tiefere Bedeutung – nämlich als Bezeichnung für das Schlüsselorgan des vernetzten Sehens.

Aufbau des Auges

Von Dr. Sandra Jansen

Das Auge ist ein sehr komplexes Sinnesorgan. Der Augapfel ist zwiebelschalenartig aus drei Schichten aufgebaut: der äußeren, mittleren und inneren Augenhaut. Die äußere Augenhaut schützt das Auge im sichtbaren Bereich vor äußeren Einflüssen durch die Hornhaut (Cornea), während im Inneren der Augenhaut die Lederhaut (Sklera) die Augenhöhle schützt. Zu der mittleren Augenhaut gehört die Aderhaut (Choroidea), die mit ihren zahlreichen Blutgefäßen die innere Augenhaut – oder auch Netzhaut genannt – mit Nährstoffen versorgt. Die mittlere Aderhaut geht in den Ziliarkörper über, an dem die Linse über Muskeln befestigt ist. Spricht man von der Augenfarbe, handelt es sich um die Regenbogenhaut (Iris). Diese enthält zahlreiche Pigmente, die dem Auge seine Farbe geben. In der Mitte der Iris befindet sich die Pupille. Das Innere des Auges ist schließlich vom Glaskörper ausgefüllt – eine durchsichtige, lichtdurchlässige und gelee-artige Masse, deren hauptsächliche Funktion es ist, die Form des Auges aufrechtzuerhalten.

Wie funktioniert das Sehen?

Das menschliche Auge und eine Fotokamera haben in Aufbau und Funktionsweise gewisse Ähnlichkeiten. Die Iris können wir mit der Blende einer Kamera vergleichen. Sie steuert über Muskeln den Durchmesser der Pupille und regelt, wie viel Licht auf das Auge trifft. Das Auge kann somit schnell an unterschiedliche Lichtverhältnisse anpasst werden. Während die Iris der Blende entspricht, kann die Pupille mit der Blendenöffnung verglichen werden. Danach trifft das Licht auf die Linse, dem „Objektiv“ des Auges. Durch das Zusammenspiel von Linse und Ziliarmuskel ist das Sehen in unterschiedlichen Entfernungen möglich, indem sich die Form der Linse verändert. Wird keine Kraft auf die Linse ausgeübt, ist sie kugelrund und ermöglicht die Sicht auf kurze Entfernung, beispielsweise beim Lesen. Wird die Linse jedoch durch den Ziliarmuskel flachgezogen, ist die Sicht auf weite Entfernung möglich. Dieser Mechanismus funktioniert wie bei einer Kamera, bei der die Brennweite je nach Entfernung des beobachteten Objektes geändert wird.

Durch die Linse wird das Licht gebündelt und an die Netzhaut weitergeleitet (bei der analogen Kamera auf den Film). Auf der Netzhaut wird zunächst ein Bild erzeugt, welches auf dem Kopf steht. Erst unser Gehirn dreht das Bild um.

Aufbau der Netzhaut

Neurologen bezeichnen die Netzhaut (Retina) nicht ohne Grund als Außenstelle des Gehirns. Sie verarbeitet durch ihre komplex vernetzte Schicht das ankommende Licht in Nervenimpulse und leitet sie über den Sehnerv zum Gehirn. Für die Verarbeitung des Impulses arbeiten Millionen von Photorezeptoren auf engstem Raum zusammen. Zu den Photorezeptoren zählen als spezialisierte Sinneszellen des Auges die Stäbchen-zellen und die Zapfenzellen der Netzhaut sowie fotosensitive Nervenzellen. Die Stäbchen und Zapfen übernehmen unterschiedliche Funktionen des Sehvorgangs.

Mit ihnen sehen wir im Dunkeln: Die Stäbchen

Die Stäbchen, die vorwiegend im mittleren und äußeren Bereich (der Peripherie) der Netzhaut liegen, sind ausschließlich für die Hell-Dunkel-Wahrnehmung zuständig. Sie sind sehr lichtempfindlich und besitzen daher die Fähigkeit, schon bei geringer Lichtintensität verwertbare Nervenimpulse für das Gehirn zu erzeugen. Sie ermöglichen die Orientierung im Raum. In der Netzhaut sind etwa 120 Millionen Stäbchen angesiedelt. Eine echte Nachtblindheit (Hemeralopie) liegt vor, wenn die Stäbchen teilweise oder vollständig ausgefallen sind. Bei einer Nachtblindheit kann es sich ursächlich um einen angeborenen Gendefekt, zum Beispiel Retinitis pigmentosa (RP), oder um eine erworbene Sehschwäche handeln. Als Ursache für eine erworbene Nachtblindheit kann der Graue Star, Kurzsichtigkeit oder Vita-min-A-Mangel verantwortlich sein.

Bringen Farbe ins Spiel: Die Zapfen

Bei Tageslicht nehmen die Zapfen ihre Funktion auf. Sie befinden sich hauptsächlich im Zentrum der Netzhaut, weshalb man am Rande des Gesichtsfelds auch meist nur Schatten und keine Farben wahrnimmt. Sie ermöglichen es, Farben zu erkennen und scharf zu sehen. An diesem Prozess sind über sechs Millionen Zapfen beteiligt.

Es gibt drei verschiedene Arten von Zapfen, die entweder rotes, blaues oder grünes Licht am besten absorbieren können. Auf diese Weise sorgen sie dafür, dass Menschen Licht in einem Bereich von etwa 400–700 Nanometer Wellenlänge wahrnehmen können. Die Zapfen sind im Gegensatz zu den Stäbchen zu einer höheren Sehschärfe fähig. Das Vorkommen der Zapfen konzentriert sich nahe dem Zentrum der Netzhaut, dem sogenannten gelben Fleck. Eine Funktionsstörung der Zapfen hat eine Farbblindheit (Achromatop-sie) zur Folge. Allerdings ist eine totale Farbenblindheit sehr selten. Wesentlich häufiger sind die bekannten Farbschwächen wie Rot-Grün-Schwäche, oder Blau-Farbschwäche.

Die Verbindung zum Gehirn: Ganglienzellen

Die ungefähr 1,2 Millionen retinalen Ganglienzellen leiten elektrische Impulse in ihren Fortsätzen (Axonen) an das Gehirn weiter. Diese vereinen sich im Sehnervkopf und leiten die von den Stäbchen und Zapfen aufgenommenen Reize weiter ins Gehirn. Dort befinden sich etwa 500 Millionen Nervenzellen, die für das Sehen zuständig sind. Sie bilden funktionelle Einheiten, die bestimmte Aufgaben übernehmen, zum Beispiel reagieren Einheiten nur auf bestimmte Farbkombinationen, andere auf Hell-Dunkel-Kontraste. Diese unterschiedlichen Eindrücke vergleicht das Gehirn mit gespeicherten Bildern und setzt es zu einem Gesamteindruck zusammen. Die Informationen vom rechten und linken Auge kommen zusammen und werden ab- und angeglichen, wodurch das räumliche Sehen entsteht. Das funktioniert allerdings nur, wenn beide Augen ähnliche Bilder an das Gehirn senden.

Die Makula: Herzstück der Netzhaut

In der Mitte der Netzhaut befindet sich der gelbe Fleck (Makula lutea) – der Name kommt von der Einlagerung der gelblichen Farbpigmente Lutein und Zeaxanthin. Bei Erwachsenen ist dieser gelbe Fleck nur etwa drei bis fünf Millimeter groß, übernimmt aber eine bedeutende Aufgabe: Ein exaktes Fokussieren von Straßenschildern oder Buchstaben erfolgt über den gelben Fleck, es befinden sich an dieser Stelle ausschließlich Zapfen.

Die Sehgrube im gelben Fleck: Fovea centralis

Die Fovea centralis ist die sogenannte Sehgrube im gelben Fleck. Genau in der Mitte sinkt die Netzhaut wie eine Grube ein. Dort ist die höchste Anzahl der Zapfen pro Quadratmillimeter zu finden und somit der Punkt des schärfsten Sehens. Genau ein Zapfen gibt einen Lichtimpuls an eine Nervenzelle weiter. Perfekt, wenn das System funktioniert. Weil der Vorgang des Sehens so komplex ist, können spezifische Funktionsverluste zu ganz unterschiedlichen Augenerkrankungen führen. Was passiert, wenn die Makula in ihrer Funktion eingeschränkt ist?

Zuletzt geändert am 06.07.2020 13:17