Anatomie des Auges

Das menschliche Auge sorgt als Sinnesorgan für die visuelle Wahrnehmung unserer Umwelt. Wir können sehen, da das menschliche Auge in der Lage ist, die reflektierte Lichtwellen von Objekten aufzunehmen, zu bündeln (fokussieren) und mit Hilfe der Rezeptoren in elektrische Signale umzuwandeln, die dann vom Gehirn verarbeitet (interpretiert) werden können.

Am Beispiel eines roten Eimers soll der Sehprozess näher erläutert werden:

Um einen roten Eimer sehen zu können, müssen zunächst Lichtwellen (als Quelle kann sowohl natürliches als auch künstliches Licht dienen) auf den Eimer fallen und von diesem reflektiert werden. Die reflektierten Lichtwellen müssen als nächstes auf unser Auge fallen und den so genannten dioptrischen Apparat (bestehend aus der transparenten Cornea, der Pupille, der Linse sowie dem Kammerwasser in den Augenkammern) durchqueren.

Die Hornhaut und die Linse erzeugen dabei ein spiegelverkehrtes, scharfes Abbild des roten Eimers auf der Retina. Dabei stimulieren die Lichtwellen die Rezeptoren (engl. Photoreceptors) entlang des Augenhintergrundes.  Diese Rezeptoren bestehen aus ungefähr 125 Millionen Zapfen (engl. cones) und cirka 6 Millionen Stäbchen (engl. rods). Die Zapfen und Stäbchen enthalten lichtempfindliche chemische Verbindungen, die auf Lichtwellen (unterschiedlich) reagieren und diese in elektrische Signale umwandeln. Dabei sind die Stäbchen lichtempfindlicher als die Zapfen und können im Gegensatz zu den farbempfindlichen Zapfen nur hell-dunkel Unterschiede registrieren. Somit wird der Kontrast des roten Eimers von den Stäbchen wahrgenommen, während die Farbe des Eimers von den Zapfen wahrgenommen wird. Diese Signale werden anschließend über den an der Augenrückseite befindlichen Sehnerv an das Gehirn weitergeleitet und vom Gehirn interpretiert.

Autor: Sebastian Goldstein

 

Farbwahrnehmung

Wie bereits erläutert, basiert das menschliche Sehen auf die Wahrnehmung und Verarbeitung von Lichtwellen. Das Auge ist dabei in der Lage, diese Lichtwellen nach Farben zu differenzieren. Das Spektrum des wahrnehmbaren Lichts ist dabei abhängig von dessen Wellenlänge. Der spektrale Empfindlichkeitsbereich des Auges umfasst Wellenlängen zwischen 400 und 700 Nanometern (nm). Dabei stehen die Wellenlängen in direkten Zusammenhang mit den verschiedenen Farben des Spektrums. So besitzt die Farbe Blau elektromagnetische Wellenlängen von ungefähr 410 bis 480 Nanometer, während rote Farben Wellenlängen von 630 bis 680 Nanometer aufweisen.

Wie im vorherigen Kapitel bereits erläutert, sind die Zapfen für die Farbwahrnehmung verantwortlich. Dabei haben sich die Zapfen auf bestimmte Wellenlängen (und damit auf bestimmte Farben) spezialisiert. Insgesamt gibt es drei Arten von Zapfen in der menschlichen Retina. Die einen reagieren besonders sensitiv auf kurze Wellenlängen (Farbe blau), die anderen speziell auf mittlere (Farbe grün) bzw. lange Wellenlängen (Farbe rot). Es ist zu beachten, dass keine gleichmäßige Verteilung der unterschiedlich farbsensitiven Zapfen vorliegt. Es wird davon ausgegangen, dass es wesentlich mehr Sinneszellen für die Farbe Rot (ca. 64 Prozent) und Grün (ca. 34 Prozent) gibt als für die Farbe Blau (ca. 2 Prozent).

Die Zapfenzahl nimmt jedoch exponentiell von der Fovea (Sehachse) zum Rand der Retina ab, bis nur noch Stäbchen vorkommen (siehe auch das nächste Kapitel). Mit der Abnahme der Zapfenzahl verringert sich jedoch auch die Fähigkeit, das komplette Farbspektrum wahrnehmen zu können.

Autor: Sebastian Goldstein

 

Gesichts- und Blickfeld

Im Allgemeinen muss zwischen dem Gesichts- und dem Blickfeld unterschieden werden. Das Gesichtsfeld umfasst den gesamten visuell wahrnehmbaren Bereich unserer Umwelt, der bei ruhenden Auge und Kopf wahrgenommen werden kann. Demgegenüber umfasst das Blickfeld jenen sichtbaren Bereich, der durch Augenbewegungen (bei ruhendem Kopf) wahrgenommen werden kann. Somit ist das Blickfeld weiter gefasst als das Gesichtsfeld, da es bei fixer Kopfposition Augenbewegungen zulässt.

Wirth [2006: 128] definiert das Gesichtsfeld als den Bereich der Umwelt, der in einem gegebenen Moment auf der Netzhaut, der lichtempfindlichen Zellschichten im Augenhintergrund, abgebildet werden. Somit umfasst das Gesichtsfeld den gesamten visuellen Wahrnehmungsbereich, der mit einem ruhenden Auge aufgenommen wird.

Wie bereits im vorigen Kapitel erläutert, nimmt die Anzahl der Zapfen exponentiell von der Fovea (Sehachse bzw. Sehzentrum) zum Rand der Retina ab, bis nur noch Stäbchen vorkommen. Um Objekte in voller Farbe (und Schärfe) sehen zu können, müssen die Lichtwellen somit möglichst nah bei der Fovea (also im Zentrum des Gesichtsfeldes) auf die Rezeptoren treffen. Für die visuelle Wahrnehmung spielt somit die Entfernung der eintreffenden Lichtwellen von der Fovea eine entscheidende Rolle. Im Allgemeinen wird die Entfernung der Orte auf der Retina von der Fovea in Grad gegeben. Das foveale Sehen wird dabei als Nulllinie angesehen.

Über das Ausmaß der Ausdehnung des visuellen Wahrnehmungsbereichs werden in der Literatur unterschiedliche Angaben gemacht. Oftmals wird davon ausgegangen, dass das gesamte Blickfeld eines Auges einen Kegel von ca. 100° umfasst. Dies entspricht einem Winkel von 50° um die visuelle Sehachse.

Bei der Ausdehnung des gesamten Gesichtsfeldes beider Augen (bei fixer Augenposition) ergeben sich Unterschiede in horizontalen und vertikalen Ausdehnung. Durch den Abstand der beiden Augen ist der horizontale Wahrnehmungsbereich mit 160°-180° größer als die vertikale Ausdehnung von 100°-130°. Somit ergibt sich ein visuelles Blickfeld von 16.000-23.400 Quadrat-Grad.

Autor: Sebastian Goldstein

 

Fovealer Wahrnehmungsbereich

Der foveale Wahrnehmungsbereich ist der Teil unserer Umwelt, den das Auge am schärfsten wahrnehmen kann. Dieser Bereich umfasst cirka 2° des horizontalen und cirka 1° des vertikalen Gesichtsfelds. In diesem Bereich ist auch die bereits oben angesprochene Farbempfindlichkeit der Netzhaut maximal.

Dieser relativ kleine, scharf zu sehende Wahrnehmungsbereich lässt sich durch die Anatomie des menschlichen Auges erklären. An der Nulllinie (Sehachse) auf der Netzhaut befindet sich eine kleine Vertiefung (auch als Sehgrube oder Gelber Fleck bezeichnet) mit einem Durchmesser von ca. 0,5 bis 1 mm, der so genannten Fovea Centralis. In diesem kleinen Areal sind nur farbempfindliche Zapfen vorhanden. Somit ist der foveale Bereich durch die Größe der Sehgrube bedingt.

Diese Ausführungen zeigen, dass immer nur ein kleiner Ausschnitt des Gesichtsfeldes scharf wahrgenommen werden, nämlich nur die Bereiche, die auf der Fovea Centralis abgebildet werden. Der fovealen Bereich auf einem 17-Zoll Monitor bei einem Sehabstand von ungefähr 60 cm entspricht somit der Größe einer Zwei-Euromünze. Diese Erkenntnis hat natürlich auch Auswirkungen auf das Webdesign. Sollen Webelemente wie Grafiken oder Tabellen in ihrer Gesamtheit erkannt werden, so sind entsprechende Augenbewegungen notwendig.  

Autor: Sebastian Goldstein

 

Parafovealer Wahrnehmungsbereich

Der parafoveale Wahrnehmungsbereich umfasst einen Bereich von ungefähr 4°-5° um die Sehachsen und besitzt somit einen Durchmesser von cirka 10°.

Dieser Bereich ist durch eine relativ hohe Sehschärfe geprägt, die jedoch nicht so stark ausgeprägt ist wie der oben dargestellte foveale Bereich. Wie bereits erläutert, nimmt die Sehschärfe - bedingt durch exponentielle Verringerung der Zapfenzahl – von der Fovea zum Rand der Retina ab. Bereits bei einem Winkel von 5° von der visuellen Sehachse beträgt die Sehschärfe nur noch ungefähr 50 Prozent.

Autor: Sebastian Goldstein

 

Extrafovealer Wahrnehmungsbereich

Außerhalb der Fovea Centralis grenzt der extrafoveale Bereich der Netzhaut an. In diesem Bereich gibt es nur noch wenige Zapfen. Dieser Bereich umfasst einen Durchmesser von cirka 30°. In diesem Bereich des Blickfeldes ist es gerade noch möglich, brauchbare visuelle Informationen aufzunehmen. Es wird vermutet, dass der foveale Sehbereich durch Informationen aus dem extrafovealen Bereich angereichert wird. Durch ex-ante gesammelte Erfahrungen und Wissen ist es möglich, Details eines Wahrnehmungsobjektes aus dem Gesamteindruck zu erschließen, obwohl dieses nicht explizit fixiert wurde.

Autor: Sebastian Goldstein

 

Peripherer Wahrnehmungsbereich

In dem peripheren Bereich, dem viele Autoren auch den parafovealen und den extrafovealen Wahrnehmungsbereich zurechnen, finden fast keine Tiefenwahrnehmungen der Umwelt statt. Stattdessen liefert das periphere System viele Informationen für die Steuerung von Blickbewegungen. Des Weiteren reagiert es besonders sensitiv auf Bewegungen und Veränderungen in unserer Umwelt. Nach Wirth [2006: 129] scannt das periphere System permanent die sichtbare Umwelt auf Veränderungen und unterbricht gegebenenfalls laufende Handlungen und Prozesse um die Aufmerksamkeit und die Blickbewegungen auf diese zu lenken. Dieser Lenkungsprozess wird auch als Orientierungsreflex bezeichnet und im nächsten Kapitel näher betrachtet.

Autor: Sebastian Goldstein

 

Orientierungsreflex

Wird im peripheren Bereich eine Bewegung oder farbliche Veränderung festgestellt, so sorgt der Orientierungsreflex automatisch dafür, dass unser Blick bzw. foveale Sehbereich sofort auf diese Bewegung gelenkt wird. Der Orientierungsreflex besitzt die Fähigkeit, laufende Handlungen zu unterbrechen. Dieser Reflex reagiert ausschließlich auf Veränderungen und Bewegungen innerhalb des Blickfelds. Inhalte werden dagegen von dem Orientierungsreflex nicht wahrgenommen und verarbeitet.

Dieser Orientierungsreflex kann Fluch und Segen zugleich sein. Während der Orientierungsreflex im Straßenverkehr vielleicht unser Leben rettet, kann er beim Surfen im Web unsere Aufmerksamkeit regelmäßig auf unwichtiges (z.B. Banner) lenken. Bei einigen erfahrenen Webnutzern kann zwar oftmals das aktive Ignorieren bestimmten Seitenbereiche festgestellt werde (die so genannte Banner-Blindness), dennoch verursacht dieses „Trotzverhalten“ hohe kognitive Kosten in Form von Ablenkung und verminderter Aufmerksamkeit. Dies kann z.B. zu einer Verschlechterten Gedächtnisleistung führen. Des Weiteren kann dies zu Reaktanzverhalten gegenüber der Webseite führen.

Autor: Sebastian Goldstein