Lichttechnik-Podcast

Sprecher:

Markus Bausewein

Andreas Miesauer

Gaststar und Augenexperte: Katja Bausewein

Intro/Outro: Inka

Inhalt der Folge:

Hornhauttransplantation

In dieser Folge erzählen wir Dir welche Arten von Hornhauttransplantationen es gibt und wie diese grob erfolgen.

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Die Intro- und Outromusik wurde mit Groovepad erstellt. Link

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Markus Bausewein

Andreas Miesauer

Gaststar und Augenexperte: Katja Bausewein

Intro/Outro: Inka

Inhalt der Folge:

Der grüne Star – Glaukom

Nachtrag zur letzten Folge 

Geschichte des Katarakts: 

Zunächst Augenheilkunde allgemein: 

Ägypten um 2400 v.C. – Erste Belege der Augenheilkunde über Inschriften in Pyramiden 

Um 1700 v.C. – Papyrus welches sich nun in der New Yorker Akademie der Medizin befindet. 

Ebenso wie weitere Papyrus von ca. 1500 v.C. 

Erste Katarakt – Behandlung: 

Sanskrit Manuskripte von ca. 500 v.Chr. hier wurde die trübe Linse wie in Folge 59 beschrieben mit scharfen “Instrumenten” aus/eingestochen und im Glaskörper versenkt “Couching”.

Diese Technik änderte sich über 1000 Jahre nicht sonderlich, nur die Instrumente änderten sich. 

In Italien entstand um 1750 die Idee einer künstlichen Linse. 

1766 erfolgte dort der erste Versuch diese Glaslinse zu implantieren 

1949 erfolgte die erste Implantation einer PMMA-Linse in Großbritannien 

1958 wurde in Holland die Iris-Claw-Linse entwickelt 

1967 in USA die Ultraschall Pharko-Emulsifikation 

1984 in USA Einführung der Kapsulorhexis 

1987 ersten Faltlinse mit Zulassung der FDA 

1990 in USA der nahtlose Wundverschluss am Auge 

1991 in USA Erste Clear Cornea Incision 

1997 erste Multifokal-Faltlinse mit Zulassung der FDA 

Glaukom – eine Sammlung mehrerer Erkrankungen: 

Primäres Glaukom: 

* Normaldruckglaukom (ohne erhöhten Augeninnendruck) / primäres Offenwinkelglaukom 

* Primäres Engwinkelglaukom und akuter Glaukomanfall * Das kongenitale (angeborene) Glaukom 

Sekundäres Glaukom: 

Folge einer vorherigen Augenerkrankung, -verletzung oder –operation, Nebenwirkung von Medikamenten oder anderer Erkrankungen. 

Häufigste Ursache eines Glaukoms ist die Störung des Abflusses des Kammerwassers im vorderen Augenabschnitt. Dadurch steigt der Druck im Auge an und reduziert die Durchblutung des Sehnervs.  

Etwas 1…2% der Bevölkerung der westlichen Industrieländer erkrankt an einem Glaukom. Dies ist damit hier auch die häufigste Erblindungsursache. Im zunehmenden Alter steigt die Gefahr und ab 65 Jahre sind bereits 2…4% davon betroffen. 

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Markus Bausewein

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Gaststar und Augenexperte: Katja Bausewein

Intro/Outro: Inka

Inhalt der Folge:

Der graue Star – Katarakt

In dieser Folge bekommst du eine Erklärung der Behandlung von Öffnung, über Entfernung der Linse, bis zum Einsetzen der neuen Linse.

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Markus Bausewein

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Intro/Outro: Inka

Inhalt der Folge:

Seltene Augenkrankheiten 

* kongenitale Katarakt – kindliche Katarakt (Katarakt bei Kindern) * Retinopatia Pigmentosa * Konjunktivitis – Bindehautentzündung * Keratitis – Hornhautentzündung *  Blepharitis – Entzündung der Augenlider * Optikusneuritis – Entzündung des Sehnervs * Orbitabodenfraktur – Bruch der Augenhöhle * Dakryoadenitis – Entzündung der Tränendrüse(n) * Orbitaphlegmone – Entzündung des Gewebes der Augenhöhle * Exopthalmus – “Glubschaugen” / hervortretende Augen * Enopthalmus – Hornersyndrom / zurückfallende Augen * Achromasie – Komplette Farbenblindheit * Erkrankung der Lider /z.B. Schlupflid * Morbus Stargardt – Verlust der zentralen Sehschärfe * Zapfen-Stäbchen-Dystrophien * Usher-Syndrom * Kombination aus Netzhautdegeneration und Einsetztender Schwerhörigkeit * Beidseitige Optikusatrophien – Degenerative Sehnerverkrankung * angeborene Glaukomerkrankung*  Erbliche Netzhauterkrankungen * Leberscher kongenitaler Amaurose (LCA) – Dystrophie der Retina * Morbus Best – Erbliche Netzhauterkrankung * exsudativer Vitreoretinopathie (FEVR) * Optikusneuropathie (LHON) – Erbliche Erkrankung des Sehnervs * Optikusatrophie – Degenerative Sehneverkrankung / Häufigste erblindungsursache * Hornhautdystrophie – Trübung der Hornhaut * Aniridie – Iris unvollständig ausgebildet oder fehlt * Koloboma – Spaltbildung des Augenbechers * Basaliom / Basalzellkarzinom – bösartiger Tumor der selten Metstasen bildet * Blindheit / Erblindung * Retinopathia praematurorum – Frühgeborenen-Retinopathie * Gefäßverschlüsse am Auge * Hemeralopie – Nachtblindheit * Juvenile Retinoschisis – Spaltung der Retina * Okulärer Albinismus * Marfan-Syndrom – Abreißen oder Verschieben der Linse * Bandkeratopathie – Hornhaut-Banddegeneration * Verkalkung der Hornhaut 

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Markus Bausewein

Andreas Miesauer

Gaststar und Augenexperte: Katja Bausewein

Intro/Outro: Inka

Inhalt der Folge:

Fehlsichtigkeiten 

* Myopie – Kurzsichtigkeit * Hyperopie – Weitsichtigkeit * Astigmatismus – Hornhautverkrümmung * Presbyopie – Altersweitsichtigkeit * Keratokonus – spitz zulaufende Hornhautkrümmung * Rot-/ Grünschwäche

Häufige Augenkrankheiten 

* Katarakt – Grauer Star * Glaukom – Grüner Star * AMD – Altersbedingte Makula Degeneration * Diabetische Retinopathie – Veränderung der Blutgefäße der Netzhaut * Netzhautablösung * Chalazion – Hagelkorn * Hordeolum – Gerstenkorn * Sicca Syndrom – Trockene Augen * Strabismus – Schielen * Mikrophthalmus – minimales, kaum wahrnehmbares Schielen * Morbus Wagner – Glaskörperveränderungen, Verflüssigen des Geleekörpers * Uveitis und Iritis – Entzündung im Auge * Glaskörpertrübungen – Mouches volantes / umherschwirrende Mücken * Glaskörperabhebung / Glaskörperschrumpfung – (kann durch Zug auf die Netzhaut zur Ablösung selbiger führen / kleine Lichtblitze) normaler Alterungsprozess 

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Markus Bausewein

Andreas Miesauer

Gaststar und Augenexperte: Katja Bausewein

Intro/Outro: Inka

Inhalt der Folge:

Komplex oder auch Facettenauge (oculus compositus)

Am meisten kommt diese Art der Augen bei Gliederfüßern (Anthropoden) vor. 

Vor ungefähr 500 Mio Jahren hatten viele der jetzt ausgestorbenen Trilobiten aus dem Meer (Dreilapper) und Anthropoden die ersten Facettenaugen ausgebildet. Die damaligen Facettenaugen hatten zu heute nur wenige Ommatidien (Äuglein). 

Das Facettenauge besteht aus vielen kleinen Einzelaugen. Diese können sogar z.B. bei Spinnentieren jeweils kleine Linsenaugen sein.  

Jedes der Einzelaugen hat 8(…9) Photorezeptoren und nimmt einen kleinen Bildausschnitt war. Je nach Tier besteht ein Auge aus wenigen Hundert Einzelaugen bis hin zu mehreren 10k Einzelaugen (bei Libellen).  

Weibliche Glühwürmchen haben nur 300 Einzelaugen, während ihre zugehörigen Männchen 2500 dieser Einzelaugen. Auch bei Käfern sind Unterschiede zwischen Männchen und Weibchen der gleichen Gattung zu sehen. Bei Junikäfern sind das ca. 2700 bei den Weibchen und ca. 1000 mehr bei ihren Männchen. Je schneller ein Insekt fliegt umso mehr Einzelaugen hat es, daher auch die Unterschiedlichen Anzahlen bei Männchen und Weibchen, ebenso wie die notwendige Suche nach den Weibchen… 

Der größte Vorteil dieser Augen ist die schnelle Bildwiederholfrequenz von bis zu 300 Bildern/Sekunde (ca. 4…5-Fache Frequenz des menschlichen Auges). Bei den meisten Insekten beträgt die zeitliche Auflösung ca. 80 Bilder / Sekunde, diese haben die Apositionsaugen. Die Facettenaugen haben einen Sichtbereich der hauptsächlich im kurzwelligen, dem UV-Bereich liegt. 

3 Typen von Facettenaugen: 

Es gibt: 

* Appositionsaugen bei Taginsekten vorkommend (am meisten verbreitet) * Superpositionsaugen (vorwiegend bei nachtaktiven Insekten) Bei Superpositionsaugen können die einzelnen Sehzellen so verkürzt werden, dass mehrere zusammengeschaltet werden können, was die Auflösung reduziert, aber die Lichtempfindlichkeit entsprechend verstärkt. * Neuronalen Superpositionsaugen kommen bei besonders schnell fliegenden Insektenarten vor wie z.B. die ganzen Zweiflügler (Fliegen und Mücken) aber auch viele weitere Arten. Bei den neuronalen Superpositionsaugen ist der Vorteil die hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit, da hier die Sinnesreize sehr schnell weitergeleitet werden können und das Insekt sehr schnell reagieren kann. 

Welche weiteren Vorteile hat dieses Auge in der Evolution eigentlich? 

Wenn wir ehrlich sind, ist die Bildauflösung von einem einzelnen Auge von dem Facettenauge nicht gerade sehr hoch im Vergleich zu unseren heutigen Linsenaugen. Aber der große Vorteil ist die hohe Anzahl und die Tatsache, dass die Insekten über das gesamte Sehfeld (Rundumblick) mit diesen sehr vielen kleinen Äuglein ein gleichmäßiges scharfes Bild sehen können. Das Linsenauge müsste erst den Blickwinkel ändern da es im Randbereich eher schlecht sieht und in dem Randbereich keine hohe Auflösung hat.  Durch die seitlich halbkuglige Anordnung der vielen Ommatidien (Äuglein) ist das Blickfeld auch viel höher und auch rundum scharf dargestellt als bei einem Linsenauge.  

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Markus Bausewein

Andreas Miesauer

Gaststar und Augenexperte: Katja Bausewein

Intro/Outro: Inka

Inhalt der Folge:

* Alle Wirbeltiere haben Linsenaugen, das sind Amphibien, Fische, Reptilien, Säugetiere (inkl. Menschen), Vögel * Beim menschlichen Auge bestehen die Photorezeptoren aus ca. 6 Mio. Stäbchen (für Hell- und Dunkelsehen / Nachtsehen) und ca. 120 Mio.  Zapfen (Farbsehen / Tagsehen).

Bestandteile von vorne nach hinten sind:

* Hornhaut* Iris (Blende)

Formen der Iris: 

Rund – z.B. Hunde,… – Augen mit dieser Irisform haben Monofokallinsen

Schlitzförmig – z.B. Katzen, Schlangen (senkrecht), Ziegen(waagrecht),… – Augen mit dieser Irisform haben Multifokallinsen 

* Linse * Glaskörper * Retina * Stäbchen 

Diese dienen dem Dämmerungs- / Nachtsehen. Dabei agieren bei nachtaktiven Wirbeltieren die Kerne der Stäbchen als Sammellinsen und fokussieren damit das geringe Restlicht. Nachtaktive Linsenaugenbesitzer haben bis zu 99% der Retina mit Stäbchen ausgestattet.

* Zapfen * Sehnerv * Lederhaut – Sklera (Hülle) 

Sie sind fokussierbar, abblendbar und beweglich und können sich auf unterschiedliche Lichtverhältnisse anpassen. Tagaktive Linsenaugenbesitzer haben zwischen 10% und 95% der Photorezeptoren in Form der Zapfen. Die Farbwahrnehmung erfolgt durch unterschiedliche spektrale Empfindlichkeiten der Zapfen und ihrer nachfolgenden Opsine. Hierbei gibt es kurzwellig-empfindliche Zapfen und Opsine –  S-Zapfen mit S-Opsinen (shortwave-sensitive), diese sind empfindlich für blaues Licht. Bei vielen Tieren, besonders solcher die wenig Sonnenlicht ausgesetzt sind, sind diese S-Photorezeptoren auch UV-empfindlich. Darunter fallen Tiere wie z.B. Degus, Fledermäuse, Maulwürfe, Mäuse, Meerschweinchen, viele Vögel und noch viele weitere Tiere.

Der nächste Typ sind langwellig-empfindliche, L-Zapfen mit L-Opsinen für grünes bis rotes Licht. Tiere wie Hunde, Katzen, Kühe, Mäuse oder Pferde haben nur diese eingeschränkte Farbsicht, sie sind also rot-grün farbenblind.

Bei Katzen- und Hunde-, Pferde-, Rinderaugen und vielen nachtaktiven Tieren befindet sich hinter der Retina eine reflektierende Schicht, das Tapetum Lucidum, welches durch die Reflexion die Lichtwahrnehmung der einfallenden Strahlen verstärkt. 

Durch eine Mutation oder Weiterentwicklung der L-Zapfen und L-Opsinen sind die Rot-empfindlichen Photorezeptoren entstanden.  

Wenige Linsenaugenträger wie z.B. Wale und Seehunde sind völlig Farbenblind. Deren Augen besitzen ausschließlich L-Zapfen mit L-Opsinen. 

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Inhalt der Folge:

Lichtsinneszellen / Fotorezeptoren 

* Sogar Einzeller wie das Geißeltierchen Euglena (Augentierchen) kann die Richtung bestimmen von der das Licht einfällt und sich dort hin bewegen für die Photosythese. Bei Einzellern sind diese photoempfindlichen Stoffe z.B. Flavine oder Rhodopsine. 

Diese Lichtsinneszellen befinden sich auf der Hautoberfläche. So ist z.B. Der Regenwurm in der Lage Hell und Dunkel zu unterscheiden und ob er dem Licht ausgesetzt ist und Gefahr läuft Fressfeinden zum Opfer zu fallen. Diesen Lichtsinn kann man am ehesten mit dem Wärmesinn eines Menschen vergleichen. Die Lichtempfindlichen Zellen (Opsine) können von 200nm bis 800nm photoempfindlich sein. 

Flachauge 

Flachaugen besitzen wenige Photorezeptoren und werden allgemein auch als Ocellus bezeichnet. Der Name kommt daher das dieser Augentyp überhaupt noch keine Grube besitzt.

Diese Flachaugen können nur hell und dunkel unterscheiden. Dies ermöglicht eine grobe Orientierung. Durch die Anordnung der Sinneszellen und Pigmentzellen kann bedingt eine Richtung des Lichtes / Schattens erkannt werden. Ein Bild ist dabei nicht erkennbar. Aber es ist möglich das bei plötzlicher Lichtänderung das Tier auf eine mögliche Gefahr reagieren kann um sich zu schützen. 

Pigmentbecherauge  

* Einen beachtlichen Fortschritt in der Evolution hat das Pigmentbecherauge gemacht durch die Ausbildung des Sehflecks in einer Senke und gilt als Basismodell der Linsenaugen. 

* Besseres richtungssehen möglich durch die Becherform aber verkleinert auch das Sehfeld. * Bei Lanzettfischen, Strudelwürmern und Plattwürmern zu finden * Beim Pigmentbecherauge befinden sich die Photorezeptoren in einem mit Lichtundurchlässigen Pigmenten gefüllten Becher auf der Lichtabgewandten Seite. Das Licht kann nur durch eine kleine Öffnung fallen, somit kann die Richtung des Lichtes und dessen Helligkeit bestimmt werden. Diese Augen bestehen aus 20…30 dieser Sinneszellen welche in einer Bogenförmigen oder halbkreisförmigen Linie angeordnet sind.

Gruben-(Napfauge) und Blasenauge 

Im Gegensatz zum Pigmentbecherauge sind hier die in der Grube angeordneten Photorezeptoren auf der Lichtzugewandten Seite und die Grube ist mit einem Sekret gefüllt. Bei dieser Anordnung der Sinneszellen ist zusätzlich zum Hell/Dunkel Sehen auch ein Richtungssehen möglich. Aber ein Bildeindruck ist bei der einfachen Form noch nicht möglich.

Lochauge 

Das Lochauge ist die Weiterentwicklung des Grubenauges. Hier ist die Grube mit einer Blende verschlossen und die Grube auch vollständig mit einem Sektret gefüllt. Die Anzahl der Photorezeptoren ist hier höher und damit ist ein Bildsehen wie bei einer Lochkamera möglich. Bei offener Blende ist das Bild hell und unscharf, bei weit geschossener Blende ist das Bild dunkel aber scharf. Ebenfalls kann hier die Entfernung grob erkannt werden. Solche Lochaugen findet man z.B. beim Nautilus. 

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Sprecher:

Markus Bausewein

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Gaststar und Augenexperte: Katja Bausewein

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Inhalt der Folge:

TEIL I Arten von Augen

 Heute die Premiere mit einem Gast in der Folge.

95% der Tiere besitzen Augen 

 

Lichtsinneszellen 

* hell/dunkel * Regenwurm und bei manchen Muscheln 

Flachauge 

* Haben sehr wenige Sehzellen und keine Einsenkung * z.B. bei Quallen, Seeigeln und Seesternen zu finden 

Pigmentbecherauge 

* Besseres richtungssehen möglich durch die Becherform aber verkleinert auch das Sehfeld. * Bei Lanzettfischen, Strudelwürmern und Plattwürmern zu finden 

Gruben- und Blasenauge 

Im Grubenauge sind die Lichtsinneszellen in einer Grube angeordnet.  

* Weiterentwicklung des Pigmentbecherauges * Das Blasenauge ist im Prinzip wie das Grubenauge, nur hier ist die Grube tiefer und die vordere Öffnung für den Lichteinfall viel enger. * Kommt bei Würmern, Muscheln, Schnecken und primitiven Tintenfischarten vor. 

Lochauge 

* Bei einer tiefen Grube mit kleiner Öffnung spricht man von einem Lochauge. 

Linsenauge 

* Kommt z.B. bei Säugetieren vor

Komplex oder auch Facettenauge (oculus compositus) 

* Das Insektenauge 

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Inhalt der Folge:

 

Licht zur Präsentation im Verkauf 

Zum Verkauf von Lebensmitteln wird je nach Produkt eine passende Beleuchtung gewählt um das Produkt in einer optimalen Optik zu präsentieren. 

Lichtfarbe 

Backwaren wie Brot und Brötchen werden mit einem warmen, jedoch nicht zu rotem Licht in ein knuspriges frisches Aussehen versetzt. Weiße Torten eher mit neutral- bis kalt-weißem Licht. 

Obst und Gemüse benötigen ein Licht mit möglichst guter Farbwiedergabe um frisch auszusehen. 

Milchprodukte wirken mit kaltweißem Licht weißer und frischer. 

Fleisch muss zwischen rotem und hellem Fleisch unterschieden werden. Rotes Fleisch wie Rindfleisch, Lamm, Schwein, Innereien, Strauß, roter Fisch usw. wirken unter warmem, leicht rötlichem Licht am saftigsten und frischesten. Helles Fleisch wie Hähnchen, Pute, heller Fisch usw. werden unter kaltweißem Licht optimal präsentiert. 

Lichtverteilung 

Die Lichtverteilung in einem typischen Supermarkt ist über den Markt verteilt unterschiedlich. Im Eingangsbereich und an den Kassen ist eine hohe gleichmäßige Ausleuchtung. Im Regalbereich sind die Regale heller angeleuchtet als die Gänge. Angebotswaren werden teilweiße mit Spots hervorgehoben und andere mit Schatten in den Hintergrund gerückt. 

Beeinflusst Licht die Lebensmittel? 

Ja.  

Sonnenlicht oder kurzwelliges Licht lässt nicht nur Milch in kurzer Zeit ihren Geschmack verlieren, es zerstört das Riboflavin (Vitamin B2), außerdem zerstört es Carotine. Durch Karotten, Paprika, o.ä. verfärbte Schneidebrettchen können ebenso wie Wäsche in der Sonne fleckenreduziert werden. Ebenso zerstört das kurzwellige Licht Öle, indem es die ungesättigten Fettsäuren mit Sauerstoff reagieren lässt. Recht einfach ist dies mit Leinöl zu beobachten, dieses kann mit dem UV-Licht ausgehärtet, bzw. verfestigt werden. Wird Brause frisch angesetzt kann bei dieser mit UV-Licht kurzzeitig Fluoreszenz beobachtet werden, die jedoch schnell nachlässt. 

Diese Lichtempfindlichen Lebensmittel werden auch in der Regel in Lichtgeschützten Verpackungen verkauft. 

Des Weiteren zerstört Licht neben dem oben genannten Vitamin A (Retinol) B2 die Vitamine B6 (Pyridoxin), B12 (Cobalamin), C (Ascorbinsäure), D (Calciferol), E (Tocopherol) und K (Phyllochinon). 

Positiver Einfluss auf Lebensmittel: 

Mit UV-Licht werden Oberflächen von Arbeitsplatten, Verpackungen oder auch Fleisch und Wasser entkeimt. 

Licht in der Lebensmittelproduktion 

* Gewächshäuser 

* Schnelleres Wachstum und Reifung der Pflanzen mit passenden Wellenlängen siehe auch Folge 49 

* UV-Strahlungsdesinfektion für Lebensmittel und Getränkeanwendungen während der Verarbeitung, Lagerung, Verpackung und Transport. Keine Chemie oder nur noch wenig nötig. Meist mit Hochdruckentladungslampen (HID) als auch Niederdruckröhren (ND) realisiert 

* Nahrungsmitteloberflächenkontamination Unmittelbar vor der Verpackung der Lebensmittel wird in einem sogenannten Dekontaminationstunnel eine UV-Oberflächendekontamination des Nahrungsmittels durchgeführt um Mikroben und Pilzsporen zu zerstören.