Stäbchen

Stäbchen sind Lichtsinneszellen im Auge, die eine essenzielle Rolle bei der visuellen Wahrnehmung spielen. Sie sind besonders empfindlich gegenüber schwachem Licht und ermöglichen es uns, in dunklen Umgebungen zu sehen, wie beispielsweise in der Dämmerung oder nachts.

Wo befinden sich die Stäbchen im Auge?

Stäbchen sind insbesondere in der äusseren Schicht der Netzhaut (Retina) verteilt. Sie kommen dagegen in geringerer Dichte im zentralen Bereich (Fovea centralis) vor, wo die Sehschärfe höher ist. Im Durchschnitt hat das menschliche Auge ungefähr 120 Millionen Stäbchen.

Welche Funktion haben die Stäbchen im Auge?

Die Stäbchen im Auge sind für das Sehen bei schwachem Licht, die Wahrnehmung von Bewegungen und Kontrasten sowie das nächtliche Sehen verantwortlich. Sie unterstützen die Anpassung des Auges an verschiedene Lichtverhältnisse und ermöglichen es, eine Vielzahl von Seheindrücken zu erhalten.

Funktionen im Detail:

Sehen bei schwachem Licht: Stäbchen sind sehr empfindlich gegenüber Lichtimpulsen und ermöglichen daher das Sehen bei geringer Helligkeit, wie zum Beispiel in der Dämmerung oder nachts.
Wahrnehmung von Bewegungen: Stäbchen sind besonders gut darin, Bewegungen wahrzunehmen. Dies ist wichtig für die Orientierung in der Umgebung und die frühzeitige Erkennung von potenziellen Gefahren.
Wahrnehmung von Kontrasten: Stäbchen helfen dabei, Kontraste zwischen verschiedenen Objekten oder Bereichen in der Umgebung zu erkennen. Dies ist wichtig für die Tiefenwahrnehmung und das Erfassen von Details in verschiedenen Lichtverhältnissen.
Nächtliches Sehen: Da Stäbchen weniger Licht benötigen als Zapfen, sind sie für das nächtliche Sehen unerlässlich. Sie ermöglichen eine gewisse Sehfähigkeit auch bei sehr geringer Beleuchtung.
Anpassung an verschiedene Lichtverhältnisse: Die Anpassungsfähigkeit der Stäbchen an unterschiedliche Lichtverhältnisse ermöglicht es dem Auge, schnell zwischen verschiedenen Umgebungen zu wechseln, ohne dabei die Sehfähigkeit zu verlieren.

Wie sind Stäbchen aufgebaut?

Stäbchen haben eine komplexe Struktur, die es ihnen ermöglicht, Lichtreize aufzunehmen und sie in elektrische Signale umzuwandeln. Diese können dann vom Gehirn interpretiert werden.

Die Struktur eines Stäbchens besteht aus verschiedenen Komponenten:

Äusseres Segment: Das äussere Segment ist der Teil des Stäbchens, der Licht absorbiert. Es besteht aus gestapelten Membranscheiben, die Fotorezeptoren wie Rhodopsin enthalten. Diese Fotorezeptoren sind empfindlich gegenüber Licht und lösen eine Reihe biochemischer Reaktionen aus, wenn sie Licht absorbieren.
Inneres Segment: Das innere Segment enthält Zellorganellen wie Mitochondrien und das Endoplasmatische Retikulum, die für den Stoffwechsel und die Erhaltung der Zellstruktur wichtig sind. Hier werden auch die benötigten Proteine für den Aufbau und die Funktion des Stäbchens hergestellt.
Zellkern: Jedes Stäbchen hat einen Zellkern, der die genetische Information enthält und für die Steuerung der Zellfunktionen verantwortlich ist.
Synapse: Das Stäbchen bildet Verbindungsstellen (Synapsen) mit benachbarten Zellen in der Netzhaut. An diesen Synapsen werden die elektrischen Signale, die durch die Lichtreize ausgelöst werden, weitergeleitet und verarbeitet, bevor sie über den Sehnerv zum Gehirn gelangen.
Pigmentepithel: Unter den Stäbchen befindet sich eine Schicht aus pigmentierten Zellen, das Pigmentepithel. Diese Zellen absorbieren überschüssiges Licht und unterstützen die Regeneration und den Erhalt der Fotopigmente in den Stäbchen.

Die komplexe Struktur der Stäbchen ermöglicht es ihnen, Lichtreize effektiv aufzunehmen und in elektrische Signale umzuwandeln, die dann vom Gehirn interpretiert werden – was letztendlich zu unserem Seherlebnis führt.

Was ist der Unterschied zwischen Stäbchen und Zapfen?

Stäbchen und Zapfen sind zwei Arten von Fotorezeptoren in der Netzhaut des Auges. Stäbchen sind empfindlicher bei schwachem Licht und ermöglichen das Dämmerungssehen und das Sehen bei Nacht, während Zapfen für das Sehen bei Tageslicht und die Wahrnehmung von Farben (Farbsehen) zuständig sind.

Wenn wir einen dunklen Raum betreten, findet eine Hell-Dunkel-Adaptation (Hell-Dunkel-Sehen) statt. Unser Sehsystem passt sich an die geringere Lichtintensität an, indem es vom Sehen mit den Zapfen auf das Sehen mit den Stäbchen umschaltet. Gleichzeitig erweitern sich die Pupillen, um mehr Licht einzulassen und eine bessere Sicht in der Dunkelheit zu ermöglichen.

Welche Störungen oder Erkrankungen der Stäbchen gibt es?

Es gibt mehrere Störungen und Augenerkrankungen, welche die Stäbchen im Auge betreffen können.

Retinitis pigmentosa

Retinitis pigmentosa ist eine erbliche Erkrankung, die durch Mutationen in den Genen verursacht wird, die für die Struktur und Funktion der Stäbchen verantwortlich sind. Diese Mutationen führen zu einem allmählichen Verlust der Stäbchen in der Netzhaut. Die Symptome umfassen Nachtblindheit, Gesichtsfeldverlust und allmählichen Sehverlust im Laufe der Zeit. Einige Betroffene können auch Photophobie (Lichtempfindlichkeit) erfahren. Es gibt derzeit keine Heilung für Retinitis pigmentosa, aber verschiedene Behandlungen können die Symptome lindern und den Krankheitsverlauf verlangsamen.

Stäbchen-Zapfen-Dystrophie

Stäbchen-Zapfen-Dystrophie ist eine genetische Erkrankung, die durch Mutationen in den Genen verursacht wird, die für die Entwicklung und Funktion sowohl der Stäbchen als auch der Zapfen verantwortlich sind. Die Symptome ähneln denen von Retinitis pigmentosa, einschliesslich Nachtblindheit, zentraler Gesichtsfeldverlust und allmählicher Sehverlust. Betroffene können auch Farbsehstörungen und Photophobie erfahren. Die Behandlung zielt darauf ab, die Symptome zu lindern und das Fortschreiten der Erkrankung zu verlangsamen.

Choroideremie

Choroideremie ist eine vererbte Erkrankung, die durch Mutationen in einem bestimmten Gen verursacht wird, das für die Produktion eines Proteins namens Rab-Escort-Protein 1 (REP-1) verantwortlich ist. Dieses Protein ist für die Funktion der Stäbchen und Zapfen wichtig. Die Symptome ähneln denen von Retinitis pigmentosa und Stäbchen-Zapfen-Dystrophie. Es gibt derzeit keine Heilung für Choroideremie. Die Behandlung konzentriert sich auf die Linderung der Symptome und die Verlangsamung des Krankheitsverlaufs, mit möglicherweise Gentherapien als vielversprechender Ansatz in der Zukunft.