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Anpassung an unterschiedliche Beleuchtungsbedingungen

Das menschliche Auge ist im Tagesverlauf ganz verschiedenen Beleuchtungsbedingungen ausgesetzt. Es besitzt die Fähigkeit, sich in bestimmtem Umfang an wechselnde Beleuchtungsverhältnisse anzupassen, z.B. bei einem Fünf-Satz-Spiel im Tennis, das nachmittags unter photopischen Bedingungen beginnt und sich dann bis in den dämmerigen Abend (mesopische Beleuchtungsbedingungen) hineinzieht.

Eine beleuchtungsadäquate Anpassung wird einerseits dadurch erreicht, dass sich die Weite der Pupille verändert und auf diese Weise die Lichtmenge vergrößert oder verkleinert wird, die pro Zeiteinheit auf die Netzhaut fällt (sog. Pupillenreaktion).

Diese Lichtreaktion der Pupillen wird durch die Photosensoren der Netzhaut ausgelöst, die über
 verschiedene Nervenverbindungen im Gehirn zwei Muskeln (M. dilatator pupillae und M. sphincter pupillae) beeinflussen, die die Weite der Pupille einstellen (direkte Lichtreaktion).

Bei isolierter Beleuchtung nur eines Auges wird neben der direkten Lichtreaktion über die sog. "konsensuelle Lichtreaktion" auch die Pupille des unbelichteten Auges verkleinert.

  

Die Geschwindigkeit bei der Dilatation Erweiterung (M. dilatator pupillae) der Pupille ist mit ca. 1-2 mm/s deutlich niedriger als bei der Konstriktion (Verengung (M. sphincter pupillae) mit ca. 5 mm/s.

Die hohe Schließgeschwindigkeit dient als Schutz vor der schnellen Ausbleichung der Sensoren beim plötzlichen Wechsel z.B. vom Dunklen ins Helle.

Der Durchmesser der Pupille kann zwischen ca. 2-8 mm variiert werden; das entspricht einer Veränderung der retinalen Beleuchtungsstärke von etwa einer Zehnerpotenz. Die Tatsache, dass die Schwankungsbreite der Umfeldleuchtdichte in der Natur mehrere Zehnerpotenzen beträgt, verdeutlicht, dass die Anpassungsfähigkeit der Netzhaut deutlich höher sein muss.

So sind beim längeren Aufenthalt in der Dämmerung/Dunkelheit neben der Pupillenerweiterung (Mydriasis) auch Veränderungen auf neuronaler Ebene notwendig, z.B. das Umschalten auf das Stäbchen-System, um eine optimale Sehleistung zu erreichen.

Generell ist aber unter dunkeladaptierten Bedingungen eine Verschlechterung, z.B. der visuellen Reaktionszeit oder der Sehschärfe, zu verzeichnen.

Das helladaptierte Auge benötigt ca. 30 min zur Anpassung an Dämmerungslicht. Das dunkeladaptierte Auge wird beim plötzlichen Wechsel ins Helle zunächst geblendet, passt sich dann aber in nur wenigen Sekunden den veränderten Bedingungen an.

Beeinträchtigungen der Sehleistung durch "Blendung" werden in Freiluftsportarten wie Tennis oder Beachvolleyball etc. von erfahrenen Spielerinnen und Spielern oft sogar bewusst als "taktische Waffe" eingesetzt, z.B. beim sog. "Skyball", einem extrem hoch gespielten Ball oder beim "Sun Serve", einem extrem hoch gespielten Aufschlag im Beachvolleyball, bei denen die Annahmespieler unausweichbar in die Sonne schauen müssen und folglich geblendet werden. Gleiches gilt für den Lob im Tennis.

Außer durch das Licht kann die Weite der Pupille auch durch sog. Vergenzbewegungen verändert werden. So verengen sich die Pupillen bei einer Konvergenzbewegung (Naheinstellung, Abb. c), und sie erweitern sich bei einer Divergenzbewegung. Die Konvergenzbewegung tritt zusammen mit der o.g. Zunahme der Brechkraft, die Divergenzbewegung mit einer Abnahme der Brechkraft auf.