Physiologie und Anatomie
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Warum können wir Farben sehen und weshalb sehen wir im Dunkeln nur in Schwarz-Weiß? Im Auge gibt es Zapfen und Stäbchen. Was sie für eine Funktion haben und wie sie aufgebaut sind, zeigen wir dir jetzt.%Hier geht´s auch direkt zum Video!

Was sind Zapfen und Stäbchen?

Zapfen und Stäbchen sind die beiden Lichtsinneszellen der Netzhaut im Auge. Sie sehen in ihrer Form unterschiedlich aus und haben unterschiedliche Funktionen. Durch die dünnen und länglichen Stäbchen kannst du auch bei geringer Lichtintensität etwas sehen. Ihre Funktion liegt also im Hell- und Dunkelsehen. Für das Farbensehen sind wiederum die kegelförmigen Zapfen verantwortlich.

Die Unterschiede in den Funktionen der beiden Lichtsinneszellen erklären sich durch die sogenannten Sehpigmente. Für das Farbensehen ist das Sehpigment Photopsin, für das Schwarz-Weiß-Sehen Rhodopsin verantwortlich. Schauen wir uns den Aufbau der Zellen genauer an.

Aufbau Zapfen und Stäbchen

Wo sind die Zäpfchen und Stäbchen im Auge und wie sind sie aufgebaut? Im Folgenden erklären wir dir den Aufbau von Zapfen und Stäbchen und ihre Verteilung auf der Netzhaut.

Zapfen und Stäbchen Vergleich
Aus dem Namen kannst du dir bestimmt denken, dass Stäbchen dünn und länglich sind. Sie sind sehr lichtempfindlich und reagieren dank des Sehpigments Rhodopsin bereits auf wenig Licht.  Das ist der Grund, warum du in der Nacht immer noch schwarz-weiß sehen kannst. %</span><img class="" src="https://www.br.de/radio/bayern2/sendungen/radiowissen/mensch-natur-umwelt/farbensehen142~_v-img__16__9__l_-1dc0e8f74459dd04c91a0d45af4972b9069f1135.jpg?version=f61f3" alt="Farbenlehre | Bild: picture-alliance/dpa" width="483" height="272" /><span style="color: #ff00ff;"> %Beschriftung: Zapfen und Stäbchen als Lichtsinneszellen, @Animation: bitte dieses Bild im Studyflix-Stil nachstellen, auch genau wie br.de darauf achten, dass Zäpfchen farbig und Stäbchen grau bzw. Schwarz/weiss sind, Alttext: Stäbchen und zapfen, Stäbchen und zapfen auge, zapfen und Stäbchen Auge, stäbchen und zapfen verteilung auf der netzhaut, auge zapfen und stäbchen, auge stäbchen und zapfen, netzhaut stäbchen und zapfen, stäbchen und zapfen aufbau, stäbchen zapfen, stäbchen zapfen auge, auge schwarz weiß, lichtsinneszellen weiß, sinneszellen auge, Photorezeptoren auge

Die kegelförmigen Zapfen werden durch die Spaltung ihres Sehpigments Photopsin erst bei hellem Licht aktiv. Sie werden in der Nacht zwar nicht angeregt, allerdings können wir bei Tageslicht mit ihrer Hilfe die verschiedensten Farben wahrnehmen.

Stäbchen und Zapfen Verteilung auf der Netzhaut
Wie viele Stäbchen und Zapfen hat das Auge? Wir besitzen ungefähr 6 Millionen Zapfen und 120 Millionen Stäbchen. Bei den Zapfen kannst du dabei zwischen drei Zapfentypen unterscheiden, die die Farbwahrnehmung beeinflussen:

  • Rot-Zapfen (R) reagieren nur auf rotes Licht, auch L (long)-Zapfen genannt
  • Grün-Zapfen (G) reagieren nur auf grünes Licht, auch M (medium)-Zapfen genannt
  • Blau-Zapfen (B) reagieren nur auf blaues Licht, auch S (small)-Zapfen genannt

Schon gewusst? Die Bezeichnungen L, M und S beziehen sich auf die langen, mittleren oder kurzen Wellenlängen, auf die die Zapfen reagieren.

Funktion der Photorezeptoren

Fällt Licht durch das Auge , trifft es auf die Netzhaut (Retina) und somit auch auf die Lichtsinneszellen. Dabei befinden sich in den äußeren, dem Licht abgewandten Teil der Lichtsinneszellen, bestimmte Sehpigmente. Diese sind zum einen Rhodopsin in Stäbchen, zum anderen Photopsin in Zapfen. 

Trifft nun Licht auf das Sehpigment in den Lichtsinneszellen, kommt es zur Spaltung dieser Sehpigmente durch eine chemische Reaktion. Dies führt zur Aktivierung der Sinneszellen, wodurch sich als Signal ein Nervenimpuls auslöst. Die Signale wandern über Nervenzellen zu unserem Gehirn, wodurch ein Abbild unserer Umwelt entsteht. Für einen nächsten Lichtimpuls müssen sich die Sehpigmente regenerieren.

Schon gewusst? Rhodopsin besteht aus dem Protein Opsin und Retinal. Retinal ist eine Form des Vitamins A, welches wir vor allem in Karotten finden. Da Retinal für unser Sehen unbedingt notwendig ist, sind Karotten gut für unsere Augen.

Stäbchen zum Schwarz-Weiß-Sehen

Die Netzhaut des menschlichen Auges ist mit etwa 120 Millionen Stäbchen besetzt. Da die Lichtsinneszellen weiß und schwarz abbilden, sind wir in der Lage, Hell-Dunkel-Kontraste in der Nacht zu sehen. Wir können also verschiedene Grautöne wahrnehmen. Hätten wir nur Stäbchen, ist die Welt in unseren Augen schwarz weiß.

Zapfen zum Farbensehen

Um eine Farbe zu erkennen, müssen alle drei Zapfentypen (L, M, S) miteinander kombiniert werden. Hierbei werden zwei oder alle drei Zapfentypen mehr oder weniger angeregt, wenn wir Farben sehen. Damit du beispielsweise Gelb siehst, werden die Rot- und Grün-Zapfen gleich stark erregt. 

Merke: Eine Kombination von Signalen interpretiert unser Gehirn als Farbe.

Die Farbe Gelb kannst du auch wahrnehmen, wenn man rotes und grünes Licht miteinander mischt. Daher gilt also: Je nachdem, wie intensiv welche Zapfentypen angeregt werden, gelangen dadurch mehr oder weniger Signale dieses Zapfentyps ins Gehirn. Das Gehirn verarbeitet dann die ankommenden Signale und kann so alle Farben „mischen“. 

Zusammenfassung

Zapfen und Stäbchen — das Wichtigste
  • Zapfen und Stäbchen sind Lichtsinneszellen, die sich in der Netzhaut des Auges befinden.
  • Stäbchen besitzen das Sehpigment Rhodopsin, wodurch wir in der Nacht Grautöne sehen können (Hell-Dunkel-Sehen).
  • Zapfen besitzen das Sehpigment Photopsin, wodurch wir Farben wahrnehmen können (Farbsehen).
  • Es gibt drei Zapfentypen, die in unterschiedlichen Wellenlängen absorbieren. Dadurch kann es zu unterschiedlichen Farbmischungen kommen.

Aufbau Netzhaut

Nun verstehst du, wieso wir die Welt farbig sehen können. Doch welche weiteren Prozesse spielen sich in der Netzhaut ab und wie ist sie aufgebaut? Das erfährst du hier !%Thumbnailverweis Aufbau der Netzhaut

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