PERRET AUGENOPTIKER FARBSEHEN

FARBSEHEN

Allgemeines

Für das einwandfreie Farbenunterscheidungsvermögen sind die so genannten Zapfen (bestimmte Sinneszellen) der Netzhaut verantwortlich. Lichtstrahlen einer Wellenlänge zwischen etwa 760nm (rot) und 380nm (blau) können von den Zapfen als Sinneseindruck wahrgenommen werden. In den Zapfen sind drei verschiedene Sehsubstanzen vorhanden, die je nach Wellenlänge des einfallenden Lichts in unterschiedlicher Weise gereizt werden und zu verschiedenen Farbempfindungen im Gehirn führen. Durch Mischung der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau entstehen im Gehirn sämtliche Farbtöne des Spektrums. Es gibt verschiedene Arten und Ausmaße von Farbsinnstörungen. Man unterscheidet Farbenschwachsichtigkeit und Farbenblindheit für verschiedene Farben.

Von Rushton (1972) wird ein Modell der Farbwahrnehmung vorgeschlagen, das auf den Reaktionen der Rezeptortypen basiert. Dieses Modell erklärt Farbadaptation damit, dass die Pigmente der Rezeptoren bleichen, d.h. in einen anderen chemischen Zustand zerfallen. Dabei spielen drei Annahmen eine Rolle:

Bleichung der Rezeptoren proportional zur Anzahl absorbierter Photonen,
Wiederherstellung gebleichter Moleküle proportional zum Anteil des gebleichten Pigments und
Unabhängigkeit der beiden gerade genannten Prozesse.

Es liegt also ein chemisches Gleichgewicht zwischen der gebleichten und der ungebleichten Form des Sehpigments vor, das mit zunehmender Absorption von Photonen in Richtung gebleichter Pigmente verschoben wird. Dadurch wird eine verstärkte Neigung zum Wiederherstellen der gebleichten Moleküle ausgelöst.

Außer der typischen trichromatischen Farbwahrnehmung treten beim Menschen relativ häufig Aberrationen insbesondere der Rot-Grün-Wahrnehmung auf. Die eine Gruppe betroffener Personen nehmen zwar Rot und Grün als getrennt auf, nehmen aber eine davon als schwächer wahr (Pseudo-Trichromaten). Die zweite Personengruppe kann diese beiden Primärfarben überhaupt nicht unterscheiden (Dichromaten). Etwa 8% aller Männer kaukasischer Abstammung sind von dieser Form der Farbenblindheit betroffen, etwa viermal häufiger als Frauen, was sich auf den X-gekoppelten Erbgang zurückführen lässt. Die Gene sowohl für rot- als auch für grünempfindliches Opsin befinden sich, genetisch eng gekoppelt, auf dem X-Chromosom in unmittelbarer Nähe.

Vergleichende Sequenzstudien stützen die Hypothese, dass die Vorfahren der höheren Primaten, wie die meisten Säugetiere, nur zwei Farben unterscheiden konnten. Molekulare Stammbaumanalysen zeigen, daß das Grün-Opsin am nächsten mit dem Rot-Opsin verwandt ist und durch Genduplikation aus diesem hervorging. Das erkärt die chromosomale Kopplung der beiden Formen.

Die molekulare Analyse einer großen Zahl von aberranten Rot/Grün-Opsinen zeigte sowohl eine hohe Frequenz von hybriden Genen, als auch von Duplikationen und Deletionen innerhalb der Region. Im Detail führen diese chromosomalen Mutationen entweder zum vollständigen Verlust eines der beiden Gene oder zu Chimären. Diese Befunde deuten auf intragenische Rekombination durch ungleiches Crossing over hin, was sich aus der hohen Sequenzähnlichkeit der beiden Opsine auf der Nucleotidebene erklären lässt. Es ist anzunehmen, daß auch die nicht transkribierten flankierenden Sequenzen der beiden Gene hohe Sequenzähnlichkeiten aufweisen und damit auch den hohen Anteil intergenischer Rekombinanten erklären, die zur Duplikation bzw. Deletion von Genkopien führen. Damit stellen die menschlichen Sehpigmente einen Modellfall für die Evolution von Genfamilien und Proteinen mit neuen Eigenschaften dar.

Häufigkeit

Die häufigsten Farbsinnstörungen sind angeboren und werden geschlechtsgebunden vererbt, so dass deutlich mehr Männer (etwa 8% aller Männer) als Frauen (etwa 0,4% der Frauen) betroffen sind. Am häufigsten tritt eine Grünschwäche auf (50% der Fälle), gefolgt von Grünblindheit (25%), Rotblindheit (15%) und Rotschwäche (10%). Störungen im Blaubereich sind sehr selten, ebenso eine totale Farbenblindheit.

Haupt typ Sub. typ Gestört system Männer Frauen

Trichromatic Normal - 92% (88% Europäer Man, 94% Asiatisch Man, 96% Afrikanisch Man) 99.6%

Protanomalie Rot 1% 0.01%

Deuteranomalie Grün 5% 0.25%

Tritanomalie Blau Sehr selten Sehr selten

Dichromatic Protanopie Rot 1% 0.01%

Deuteranopie Grün 1% 0.01%

Tritanopie Blau 0.002% 0.002%

Monochromatic Zapfen Sehen Rot-Grün-Blau-Gelb 0.000001% 0.000001%

Stäbchen Sehen Rot-Grün-Blau-Gelb 0.003% 0.003%

Normal Farbsehen

Monochromat Sehen

Trichromat Farbschwache:

Protanomalie Sehen (Gestört Trichromat) Rot Farbschwache

Deuteranomalie Sehen (Gestört Trichromat) Grün Farbschwache

Tritanomalie Sehen (Gestört Trichromat) Blau Farbschwache

Bichromat:

Protanopie können langwelliges Licht (Rot) nicht wahrnehmen

Deuteranopie sehen die ganze Breite des Spektrums, haben aber nur zwei Farbempfindungen (Rot und Blau)

Tritanopie haben keine Farbempfindung im kurzwelligen Bereich (Blau).

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Diagnose

Eine orientierende Überprüfung des Farbsinnes kann mit bestimmten Farbtafeln durchgeführt werden. Diese Tafeln enthalten aus verschiedenen Farbflecken zusammengesetzte Zahlen auf ebenfalls geflecktem, andersfarbigem aber helligkeitsgleichem Grund. Sie werden vom Farbuntüchtigen teilweise nicht erkannt. Die Feststellung, welche der dargebotenen Zahlenproben nicht richtig gelesen werden, lässt gewisse Schlüsse auf die Art der vorliegenden Farbsinnstörung zu.