Pupillenreflex: Die Pupille weitet sich bei wenig Licht und zieht sich bei viel Licht wieder zusammen.
Weshalb blendet helles Licht beim Aufwachen und warum sehen wir beim Betreten eines dunklen Raumes vorerst nichts? Unsere Augen besitzen die Fähigkeit, sich der Helligkeit der Umgebung anzupassen. Diese Vorgänge nennt man Pupillenreflex, Hell- und Dunkeladaptation.
Unsere Augen schaffen es uns ein klares Bild der Welt zu bescheren, ob wir uns in gleissendem Sonnenlicht oder in der Dämmerung befinden. Das ist eine enorme Leistung, die auf der Fähigkeit des Auges beruht, sich an unterschiedliche Lichtverhältnisse anzupassen.
Animation des Pupillenreflexes. Bild: Greyson Orlando/Wikimedia Commons
Diese Anpassung geschieht auf zwei Weisen. Einerseits durch den sogenannten Pupillenreflex. Dabei verändert sich die Grösse der Pupille, je nachdem wie viel Licht vorhanden ist. Sie wird kleiner, wenn viel Licht ins Auge trifft und weitet sich aus, wenn es dunkler wird. Das Ganze wird durch die Muskulatur der Iris (Regenbogenhaut) reguliert (genaueres zu Pupille und Iris erfährst du in den Artikeln "Warum werden unsere Pupillen in der Dunkelheit grösser?" und "Pupillen sind immer rund - oder?").
Andererseits ist die Menge der nicht gespaltenen Sehpigmente in einer Sinneszelle davon abhängig, wie hell es gerade ist (mehr über Sehpigmente kannst du im Artikel "Von Zapfen und Stäbchen" lesen). Das heisst, bei hellem Licht sind viele Sehpigmente gespalten, weil viele Lichtteilchen ins Auge fallen und darauf treffen. Im Dunkeln fallen weniger Lichtteilchen ins Auge und die Sehpigmente haben Zeit, sich wieder zu regenerieren. Ihre Anzahl in den Lichtsinneszellen steigt, wenn es dunkel ist. Somit ist die Menge an "ganzen" Sehpigmenten in einer Sinneszelle im Hellen viel kleiner als im Dunkeln. Je weniger Sehpigmente gespalten werden, desto weniger Signale erreichen das Gehirn mit der Meldung "Licht". In anderen Worten: es blendet uns nicht, wenn genug Sehpigmente gespalten sind und es ist nicht zu dunkel, wenn sich genug Sehpigmente wieder gebildet haben.
Wenn wir schlafen und jemand betritt den Raum und zündet das Licht an, werden wir beim Öffnen der Augen zuerst total geblendet. Das Auge muss sich an die Helligkeit anpassen. Dieser Vorgang wird als Helladaptation bezeichnet.
Der Prozess geht sehr schnell und ist bereits nach ungefähr einer Minute vorbei. Die Helladaptation ist deshalb so schnell, weil es sich um die Spaltung der Sehpigmente handelt, die nun ausgelöst wird: während des Schlafs im Dunkeln wurden viele Sehpigmente wiederhergestellt. Ihre Anzahl in den Lichtsinneszellen ist demnach sehr hoch. Zudem ist die Pupille im Dunkeln weit geöffnet. Wenn es dann plötzlich hell wird, treffen durch die grosse Pupille sehr viele Lichtteilchen ins Auge. In den Lichtsinneszellen werden dann viele Sehpigmente auf einen Schlag gespalten. Dies hat zur Folge, dass sehr viele Signale ans Gehirn weitergeleitet werden. Das empfinden wir als unangenehm und wir werden vom Licht geblendet. Nach kurzer Zeit hat sich die Grösse der Pupille verkleinert. Es fällt weniger Licht ins Auge, obwohl niemand das Licht dunkler gemacht hat. Die Anzahl Signale ans Gehirn wird reduziert, da weniger Sehpigmente gespalten werden, und wir empfinden das Licht nun als angenehm. Das Auge hat sich an die Helligkeit angepasst.
Das Auge kann sich nicht nur an Helligkeit anpassen, sondern auch an die Dunkelheit. Das erfahren wir, wenn wir vom Tageslicht in einen dunklen Raum treten oder wenn wir beim Zubettgehen die Nachttischlampe ausschalten. Wir sehen zuerst nichts. Das Auge muss sich nun an die Dunkelheit gewöhnen. Diesen Vorgang nennen wir Dunkeladaptation.
Der Prozess kann bis zu 30 Minuten dauern. Dass es so lang dauert, liegt daran, dass im Licht sehr viele Sehpigmente gespalten wurden. Die Anzahl an ganzen Sehpigmenten in den Lichtsinneszellen ist also gering, wenn es plötzlich dunkel wird. Zudem ist die Pupille im Hellen nicht weit geöffnet. Wenn wir dann ins Dunkel treten, fallen durch die enge Pupille kaum Lichtteilchen auf die Lichtsinneszellen. Da ausserdem die Anzahl der ganzen Sehpigmente dort so gering ist, findet kaum eine Spaltung statt. Dies hat zur Folge, dass keine Signale ans Gehirn weitergeleitet werden. Wir sehen nichts. Die Sehpigmente müssen sich zuerst wieder bilden. Dies dauert ungefähr eine halbe Stunde. Auch passt sich die Pupille an die Lichtverhältnisse an. Sie weitet sich aus. Durch die zunehmende Anzahl ungespaltener Sehpigmente in den Lichtsinneszellen und durch die Erweiterung der Pupille kann sich unser Auge Schritt für Schritt an die Dunkelheit gewöhnen. Es werden wieder Signale ans Gehirn weitergeleitet und wir sehen nun auch im Dunkeln. Das Auge hat sich an die Dunkelheit angepasst.
Probiere es doch gleich heute beim Zubettgehen aus. Wie lange dauert es, bis du die Umrisse deiner Möbel erkennen kannst, nachdem du das Licht ausgemacht hast? Und wenn du im Dunkel das Licht wieder anmachst, wie lange dauert es, bis du von deiner Nachttischlampe nicht mehr geblendet wirst?