Komplexauge

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Komplexauge

Das Komplexauge ist ein neuronales System zur Wahrnehmung der Umwelt. Es kommt häufig bei Insekten vor. Sie sind paarig angelegt und können aus mehreren tausend Einzelaugen bestehen. Es nimmt dann jedes einzelne Auge einen einzigen Bildpunkt wahr. Diese vielen Bildpunkte werden dann im Gehirn zu einem Bild zusammengesetzt.

Aufbau eines Komplexauges

Ein Komplexauge besteht aus einer Vielzahl von Einzelaugen, die als Kameraobjektive zusammengebaut werden. Jedes der vielen Auge ist dabei mit einem sehr kleinen Sender ausgestattet, mit dem sie Signale senden können. Diese Signale werden dann im Gehirn zu einem Bild zusammengesetzt.

  • Die Cornea Linse ist eine dünne Haut, die als Schutz für das Auge dient. Sie befindet sich vor der Linse und besteht aus Zellen, die mit Proteinen gefüllt sind. Diese können Licht in elektrische Signale umwandeln. 
  • Der Kristallkegel Der Kristallkegel ist ein sehr dünnes, zylindrisches Objekt. Er besteht aus einer Vielzahl von winzig kleinen Kristallen und ermöglicht es den Einzelaugen, Signale an das Gehirn zu senden.
  • Die Pigmentzellen sind die Zellen, die das Pigment in den Adern aufnehmen und es ins Auge transportieren. Dieses Pigment ist ein natürlicher Filter, der UV-Strahlung abhält. In diesem Fall dienen sie ebenso, dass das Licht nicht auf andere Einzelaugen abstrahlt.
  • Die Retinula ist die eigentliche Netzhaut. Sie ist in zwei Hälften gespalten und besteht aus einem sehr dünnen Film, der mit Nervenzellen bedeckt ist. Der winzige Zellkörper sitzt auf dem Ende der Retinula, wodurch diese Signale an das Gehirn gesendet werden.

Phototransduktion

Wenn das Licht auf die Netzhaut trifft, biegt sich seine 11-cis-Form und wird zu all-trans retinal. Diese Konfigurationsänderung aktiviert dann die Rhodopsin-Moleküle, um eine chemische Reaktion in den Photorezeptoren unserer Augen auszulösen. Das G-Protein wird durch den Liganden gebunden, der seine Alpha-Untereinheit abspaltet und GDP gegen GTP austauscht. Die Aktivierung dieser zweiten aktiven Einheit induziert das Enzym Phospholipase C (PLC), das die Hydrolyse von Phosphatidylinositol-4,5-biphosphat (PIP2) in Inositoltriphosphat (IP3) und DAG katalysiert. IP3 und DAG wirken als intrazelluläre Signalmoleküle, die die Öffnung von Ionenkanälen bewirken. Der Fluss von Kationen durch diese Kanäle führt zu einer Depolarisation in rezeptorgebundenen Zellen; dadurch wird ein Aktionspotenzial ausgelöst, das sich im gesamten Neuron ausbreitet. Das dabei entstehende Potenzial wird dann von den Axonen in Aktionspotenziale umgewandelt, die zum Gehirn geleitet und dort interpretiert werden. Ein zweites Photon setzt die all-trans-Version des Retinals frei, das wieder in seine ursprüngliche Konfiguration als 11-cis-Retinal zurückkehrt.

Räumliches und zeitliches Auflösungsvermögen

Das zeitliche Auflösungsvermögen wird auch in Bilder pro Sekunde angegeben. Das menschliche Auge als Beispiel kann bis zur 50 Bilder in der Sekunde wahrnehmen. Bei Kompexaugen liegt dieser Wert jedoch bei erstaunlichen 330 Bildern in der Sekunde. Diese Bilder haben allerdings nicht dieselbe Qualität, wie sie ein menschliches Auge erfassen könnte. Es handelt sich um sehr grobe Abbildungen, die aus gewisser Entfernung betrachtet werden können. Das räumliche Auflösungsvermögen wird in Pixel pro Zoll (ppi) angegeben. Ein Mensch mit 20/20-Sehkraft kann beispielsweise bis zu einem Abstand von 20 Zentimetern noch kleine Details erkennen. Komplexaugen haben, je nach Anzahl der Ommatidien, einen Wert von bis zu 60 ppi, was das Sehen um das Dreifache beschleunigt und somit die Aufnahme von tausendfach mehr Informationen als beim Menschen möglich macht.

Dies erklärt zum Beispiel auch, warum es uns als Menschen so viel schwerer fällt, eine Fliege zu erschlagen. Diese sehen mit 330 Bildern pro Sekunde um ein vielfaches mehr Information und können auf diese auch schneller reagieren.

Appositionsauge oder Superpositionsauge

  • Appositionsauge: Durch Pigmente sind die Ommatidien vollständig voneinander getrennt. Aus diesem Grund strahlt das Licht nicht auf umliegende Ommatidien ab und es entsteht eine gute Sehleistung, welche für scharfe Bilder sorgt. Jedoch ist dieses Auge weniger Lichtempfindlich.
  • Superpositionsauge: Dieses findet sich vor allem bei Nachtaktiven Tieren wieder. Hier sind die Pigmente nicht vollständig voneinander getrennt, so dass Licht auf umliegende Ommatidien abgestrahlt wird. Dadurch entstehen schlechte Sehbilder, jedoch kann man in der Dunkelheit sehr gut sehen.

Farbensehen

Mit einem Komplexauge ist sehr gutes Farbsehen möglich. Das Auge besteht aus verschiedenen Pigmenten, die für verschiedene Lichteinstrahlungsarten empfindlich sind. Das Ergebnis ist ein recht komplexes Farbensehen. Das Spektrum eines Komplexauges kann von 300nm bis 650nm reichen. 

Das bedeutet, dass das Komplexauge mehr Farben als das menschliche Auge wahrnehmen kann. So zum Beispiel Ultraviolettstrahlung.

Polarisationssehen

Ein Polarisationsehesystem besteht aus zwei Komplexaugen, die jeweils von einem verschiedenen Blickwinkel auf den Gegenstand gerichtet sind. Dadurch können zwei verschiedene Lichtrezeptoren mit unterschiedlicher Empfindlichkeit eingesetzt werden. Eine Verbindung dieser beiden Informationsstränge ermöglicht das Polarisationssehen.