Struktur und Funktion
Visuelles System und Signalweg
Hornhaut
Die Hornhaut ist der erste vordere Teil des Auges, der Licht bricht und dabei hilft, neuronale Signale über den Sehweg an das Gehirn zu übertragen. Während die Luft-Hornhaut-Grenzfläche für ungefähr 65% der gesamten Brechkraft des Auges verantwortlich ist, hat die Hornhautkraft einen festen Fokus.
Iris und Pupille
Die Iris ist die farbiger Schnitt hinter der vorderen Augenkammer. Es umgibt die als Pupille bekannte Öffnung und lässt das Licht durch das Loch und zur Netzhaut zur Phototransduktion gelangen. Die Pupille verengt sich entweder oder erweitert sich, um auf Licht und nahe Reize zu reagieren. Die Pupillensphinkter- und Dilatatormuskeln sind die beiden unwillkürlichen Irismuskeln, die erforderlich sind, um die Lichtmenge zu steuern, die zur Netzhaut gelangt. Auf der Netzhaut angezeigte Bilder sind verkehrt herum und rückwärts.
Linse
Die Linse und der benachbarte Ziliarmuskel sind für die Akkommodation und Fokussierung des Lichts auf die Netzhaut aus unterschiedlichen Entfernungen verantwortlich. Der Akkommodationsreflex tritt auf, wenn die Kontraktion der Ziliarmuskulatur zur Entspannung der an der Linse befestigten zonulären Fasern führt. Infolgedessen wird die Linsenform sphärischer, wodurch ihre axiale Dicke und ihre dioptrische Kraft erhöht werden und der Fokus, der sich anfänglich hinter der Netzhaut befindet, wieder auf die Netzhaut gebracht wird. Der Ziliarmuskel erhält parasympathische Eingaben vom kurzen Ziliarnerv, und seine Kontraktion ermöglicht es dem Auge, sich näheren Objekten anzupassen. Wenn sich der Ziliarmuskel entspannt, führt eine Zunahme der Zonularspannung dazu, dass sich die Linse abflacht und ihre dioptrische Kraft abnimmt. Die Fähigkeit, sich anzupassen, nimmt mit zunehmendem Alter zunehmend ab. Presbyopie ist eine häufige Erkrankung in der alternden Bevölkerung, bei der die Linse dichter und steifer wird. Aufgrund der abnehmenden Fähigkeit, die Form zu ändern, kann die Linse nicht mehr auf nähere Objekte fokussieren.
Netzhaut
Wenn das Licht die Netzhaut erreicht, muss es vor der Interaktion zunächst mehrere Netzhautschichten passieren mit Stäben und Zapfen in den äußeren Segmenten des Photorezeptors. Diese beiden Fotorezeptoren übersetzen das Lichtsignal in eine bioelektrische Nachricht. Bei der Photonenabsorption führen die aktivierten Stäbchen und Zapfen zur Initiierung einer Phototransduktionskaskade und führen zu einer Zellhyperpolarisation, die die Freisetzung von Neurotransmitterglutamat aus den Photorezeptoren verringert. Die Glutamatrezeptoren auf bipolaren Zellen verbreiten Signale an Ganglienzellen, die Axone in der Netzhautnervenfaserschicht aufweisen, die durch den Sehnerv wandern.
Sehnerv, Chiasmus und Trakte
Die Der Sehnerv jedes Auges besteht aus einer Gruppe nichtmyelinisierter Axone der Ganglienzellen der Netzhaut, die aus der Papille austreten. Das Fehlen von retinalen Photorezeptoren in der Papille führt zu einem toten Winkel im Gesichtsfeld jedes Auges. Der Sehnerv verläuft posterior von der Bandscheibe durch eine netzartige Struktur, die als Lamina cribrosa bekannt ist, wonach er von Oligodendrozyten myelinisiert wird.
Die Sehnerven, die von beiden Augen ausgehen, treffen sich am Chiasma opticus vor der Hypophyse. Die Nervenfasern setzen sich nach dem Chiasma opticum als Optikus fort. Die Netzhautfasern, die von der Nasenseite jedes Auges kommen, fließen am Chiasma opticum in den kontralateralen Optiktrakt, während sich die Netzhautfasern von der Schläfenseite jedes Auges nicht kreuzen, sondern durch den ipsilateralen Optiktrakt verlaufen. Somit besteht jeder Optiktrakt aus den ipsilateralen Schläfenfasern und den kontralateralen Nasenfasern. Diese Diskussion der Nasen-, aber nicht der Netzhautfasern ermöglicht es, dass die rechte Hälfte des Gesichtsfeldes von der linken Gehirnhälfte verarbeitet wird und die linke Hälfte des Feldes zur rechten Hemisphäre übergeht.
Seitlich Genikularkern
Die meisten Fasern des Optiktrakts synapsen im ipsilateralen lateralen Genikularkern (LGN) des Thalamus zur Bildverarbeitung. Eine kleine Anzahl der Fasern des optischen Trakts erreicht den pretektalen Kern im Mittelhirn anstelle des LGN und ist am Lichtreflex der Pupille beteiligt. Die Axone des LGN projizieren als zwei Bündel, die als temporale und parietale Strahlung bezeichnet werden, in den Calcarine-Cortex (auch als Striate-Cortex bekannt). Die zeitlichen Strahlungen, auch als Meyer-Schleife bekannt, sind Fasern, die Informationen aus dem kontralateralen oberen Gesichtsfeld weitergeben. Die parietalen Strahlungen, auch als Baumsche Schleife bekannt, sind Fasern, die Informationen aus dem kontralateralen unteren Gesichtsfeld transportieren.
Calcarine Cortex
Das elektrochemische Signal gelangt schließlich zum Calcarine Cortex (Brodmann-Bereich 17), dem primären visuellen Cortex im Okzipitallappen. Die visuellen Informationen werden vom visuellen Kortex höherer Ordnung weiter verarbeitet, um ein Objekt zu identifizieren.
Pupillenlichtreflexe und -weg
Der Pupillenlichtreflexweg ähnelt dem Sehweg. Die an den Pupillenlichtreflexen beteiligten Fasern des Optiktrakts enden jedoch am pretektalen Kern im Mittelhirn und nicht am LGN des Thalamus. Die nasal ausgerichteten Fasern diskutieren am optischen Chiasma und übertragen das Signal an den kontralateralen pretektalen Kern, während die zeitlich ausgerichteten Fasern die Informationen an den ipsilateralen pretektalen Kern weiterleiten.
Wenn jeder pretektale Kern bilateral vorsteht und in beiden Edinger-Westphal-Kernen (Hirnnerv III) synapst, beginnen die aktivierten Edinger-Westphal-Kerne das efferente Glied des Reflexes, indem sie Aktionspotentiale erzeugen. Die Axone dieser präganglionären parasympathischen Neuronen senden die Signale entlang des N. oculomotorius an die postganglionären Nervenfasern des Ziliarganglions. Anschließend stimulieren die kurzen Ziliarnerven, die vom Ziliarganglion ausgehen, den Pupillensphinktermuskel und verursachen eine Pupillenverengung. Selbst wenn das Licht nur auf ein Auge scheint, tritt auf dem anderen Auge eine einvernehmliche Reaktion auf, da sich die nasalen Netzhautfasern am optischen Chiasma kreuzen, um den kontralateralen pretektalen Kern zu erreichen. Auch die Projektion jedes pretektalen Kerns auf beide Edinger-Westphal-Kerne trägt zum einvernehmlichen Pupillenreflex im kontralateralen Auge bei. Jeder aktivierte Edinger-Westphal-Kern ist für die ipsilaterale Pupillenverengung verantwortlich, und diese stimulierten Kerne ermöglichen zusammen das Auftreten des bilateralen Pupillenreflexes.
Bei schwachem Licht ziehen sich die Muskelfasern des Pupillendilatators zusammen und vergrößern die Größe der Schüler. Die postganglionären sympathischen Fasern des langen Ziliarnervs innervieren den Dilatatormuskel