Pupille

Sehloch

Englisch: pupil

Die Pupille bildet das schwarze Zentrum der farbigen Iris. Durch sie fällt das Licht in das Augeninnere, das dann zur Netzhaut (Retina) gelangt und dort zu der Signaltransduktion führt, die für die Entstehung eines Seheindruckes verantwortlich ist. Die Pupille ist in ihrer Größe veränderlich.
Der Pupillenreflex ist ein in der Klinik sehr wichtiger Funktionstest.

Die Pupille kann ihre Größe ändern, dies wird als Pupillomotorik bezeichnet. Sie kann sich auf bis zu 1.5 mm verengen, was dann Miosis (griechisch) genannt wird, ihre Erweiterung bis auf 8 mm wird als Mydriasis (griechisch) bezeichnet.

Für die Pupillomotorik sind zwei Muskeln verantwortlich:

1. Der Musculus sphincter pupillae sorgt für eine Verengung der Pupille
2. während der Musculus dilatator pupillae eine Erweiterung erwirkt.

Beide zählen zu den inneren Augenmuskeln. Jeder Muskel braucht eine Innervation von einem Nerven, sodass er „angesteuert“ werden kann. Im Falle der Muskeln für die Pupillomotorik sind dies Nerven des vegetativen oder autonomen Nervensystems. Es wird grob untergliedert in zwei Teile, den Sympathikus und den Parasympathikus.Kennzeichen dieses Teils unseres Nervensystems ist, dass wir es nicht oder kaum willentlich steuern können. So verhält es sich auch mit der Pupillenweite.In erster Linie ist die An- oder Abwesenheit von Licht für die Weite verantwortlich. Fällt viel Licht auf die Pupille, so wird der Musculus sphincter pupillae aktiviert. Dies geschieht über den Parasympathikus, die Pupille wird eng. Ist es hingegen dunkel, so führt dies so einer Aktivierung des Musculus dilatator pupillae, der vom Sympathikus innerviert wird, die Pupille wird weit.

Doch neben dem Licht als Hauptinitiator für eine Veränderung der Pupillenweite spielen auch andere Faktoren eine Rolle. Klassisches Beispiel ist eine Erweiterung der Pupille wenn man einem Menschen gegenübertritt, dem man zugeneigt ist. Auch bei Aufregung und Angst kann es zu einer Mydriasis kommen. Dies kommt dadurch zustande, dass in diesen Situationen der Sympathikus aktiviert wird, der nicht nur für das Auge verantwortlich ist sondern auch am Rest des Körpers angreift, er wird insbesondere in Situationen erhöhter Handlungsbereitschaft aktiv.
Klassisches Beispiel aus der Zeit unserer Vorfahren ist der „Tiger im Busch“, bei deren Anblick der Sympathikus anspringt und so den Menschen optimal vorbereitet auf die anstehende Flucht. Gegenteiliges geschieht beim Parasympathikus, er wird eher in Situationen aktiv in denen man zur Ruhe gekommen ist.

Die Pupillenweite verändert sich auch bei Akkomodation (Naheinstellung), hier kommt es zu eine Miosis, beim gegenteiligen Blick in die Ferne wird sich die Pupille weiten.

Im Normalfall sind beide Pupillen gleichweit (Isokorie). Ist eine Pupille deutlich weiter oder enger als die andere, bezeichnet man dies als Anisokorie. Eine Anisokorie kann beispielsweise bei erhöhtem Hirndruck (z.B. durch ein Blutungen nach einem Schädelhirntrauma oder Hirntumoren) oder im Rahmen eines Horner-Syndrom auftreten, das klassischerweise durch die Trias aus Miosis (enge Pupille), Ptosis (hängendes Oberlid) und Enopthalmus (eingesunkener Augapfel) auffällt.

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Die Größe der menschlichen Pupille ist relativ variabel. Einer der wichtigsten Einflussfaktoren ist dabei die Helligkeit der Umgebung.
Am Tag hat die Pupille einen Durchmesser von etwa 1,5 Millimetern. Bei Nacht oder Dunkelheit weitet sich die Pupillen auf einen Durchmesser von acht bis sogar 12 Millimetern. Damit schwankt die Kreisfläche der Pupille zwischen 1,8 Quadratmillimetern bei Helligkeit und über 50 Quadratmillimetern bei Dunkelheit. Mit dem Altern nimmt die maximale Pupillenöffnung in der Regel ab.

Eine Verengung der Pupille bedingt, ähnlich wie bei einer Kamera, eine Erhöhung der Tiefenschärfe. Dies ist insbesondere bei der Abbildung naher Objekte von Bedeutung. Dementsprechend kommt es bei Nahakkomodation reflektorisch zu einer Verengung der Pupille.
Außerdem werden bei enger Pupille Randstrahlen ausgeblendet, dies vermindert eine Unschärfe durch sphärische Aberration. Die Abhängigkeit der Pupillenweite von der Helligkeit sorgt dafür, dass nicht zu viel und nicht zu wenig Licht auf die Netzhaut fällt.

Die Afferenz verläuft über den Nervus opticus (Sehnerv, 2. Hirnnerv), der den Lichtreiz aufnimmt, über zahlreiche Stationen bis in die Area pretectalis des Mittelhirns im Hirnstamm. Dort beginnt die efferente Bahn, die Information wird zu einem Kerngebiet im Mittelhirn, dem Nucleus Edinger Westphal beider Seiten geleitet, von wo aus die parasympathischen Fasern des Nervus oculomotorius (3. Hirnnerv) aktiviert werden, die am Ende zu einer Kontraktion des Musculus sphincter pupillae beidseits führen und somit zu einer Engstellung der Pupille. Im Verlauf der Fasern vom Auge zum Mittelhirn und zurück kreuzen partiell jeweils auch Fasern zur Gegenseite.
Daher verengt sich bei Beleuchtung eines Auges nicht nur die Pupille dieses Auges (direkte Lichtreaktion) sondern reflektorisch auch die des anderen Auges (konsensuelle Lichtreaktion).

Mit dem Wissen über den afferenten und den efferenten Schenkel und die Tatsache, dass sich im Normalfall immer beide Pupillen bei Beleuchtung verengen, können bei einer Störung der Pupillomotorik Rückschlüsse auf den Ort der Schädigung gezogen werden:

Ist die afferente Bahn gestört (also z.B. der Sehnerv), so wird es bei Beleuchtung des betroffenen Auges weder zu einer direkten, noch zu einer konsensuellen Lichtreaktion kommen. Bei Beleuchtung des gesunden Auges hingegen, sind beide Reaktionen auslösbar. Das erkrankte Auge kann sich also nicht direkt, sehr wohl aber konsensuell verengen. Dies nennt man amaurotische Pupillenstarre.

Ist der efferente Schenkel gestört, (z.B. der Nervus oculomotorius) so kommt es am betroffenen Auge nicht zur einer Verengung, sehr wohl aber zu einer konsensuellen Verengung der Pupille der Gegenseite, denn die Wahrnehmung des Lichtreizes (Afferenz) ist ja intakt, sodass die gesunde Gegenseite sich bei Lichteinfall verengen kann. Beleuchtet man die gesunde Gegenseite, so ist die direkte Lichtreaktion hier intakt, die konsensuelle auf der Gegenseite jedoch nicht. Das betroffene Auge kann sich also weder direkt noch konsensuell verengen. Dies bezeichnet man als absolute Pupillenstarre

Eine dritte Störung der Pupillenreaktion ist die Pupillotonie. Hierbei ist die Pupille des betroffenen Auges bei Helligkeit weiter und bei Dunkelheit enger als die des gesunden Auges, wobei die Lichtreaktion verlangsamt ist, das heißt die Erweiterung bei Dunkelheit und Verengung bei Helligkeit erfolgen verzögert.
Ursache ist eine Störung der parasympathischen Fasern im efferenten Schenkel. Geht die Symptomatik zusätzlich mit eine Störung der Muskeleigenreflexe an den Beiden (insbesondere Nicht-Auslösbarkeit des Achillessehnenreflexes) einher, wird die Erkrankung auch als Adie-Syndrom bezeichnet.

Die Prüfung der Pupillenreaktion wird standardmäßig in beinahe jeder klinischen Untersuchung angewandt, sie spielt auch im Rahmen der Koma- und Hirntoddiagnostik eine große Rolle.

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Die Anpassung der Pupille an die vorherrschende Lichtsituation läuft über den sogenannten Pupillenreflex.
Hierbei wird unterschieden zwischen dem Teil, der die Information über die Belichtung aufnimmt und in das zentrale Nervensystem leitet (Afferenz) und dem Teil, der nach Verarbeitung dieser Information zur Ansteuerung des passenden Muskels führt (Efferenz). Die Beleuchtung eines Auges führt zu einer Verengung der Pupille, dies geschieht über folgende Strukturen:

Informieren Sie sich hier rund über das Thema: Pupillenreflex

Die Pupillendistanz ist die Distanz beider Pupillen zueinander. Sie wird unterteilt in die Gesamtpupillendistanz, sowie die rechte und linke Pupillendistanz. Bei der rechten und linken Pupillendistanz handelt es sich um die Strecke zwischen der rechten, beziehungsweise linken Pupillenmitte und der Mitte des Nasenrückens.
Addiert man die rechte und linke Pupillendistanz, so erhält man die Gesamtpupillendistanz. Damit entspricht die Gesamtpupillendistanz dem umgangssprachlichen Augenabstand.
Meist wird die Pupillendistanz in Millimetern angegeben. Sie ist für das Anpassen einer Brille wichtig und steht deshalb auch häufig im Brillenpass. Bei der Bestimmung der Pupillendistanz ist es entscheidend, genau geradeaus zu schauen. Blickt man nach rechts oder links, verändert sich natürlich der Abstand zwischen Pupillenmitte und Nasenrücken und damit auch die Pupillendistanz.

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Die Weite der Pupillen wird durch das autonome Nervensystem gesteuert. Willentlich lässt sich deshalb kaum Einfluss darauf nehmen.
Im Normalfall werden beide Augen genau gleich angesteuert, so dass beide Pupillen in etwa gleich groß sind. Dies geschieht in Abhängigkeit von der Lichteinstrahlung. Geringe Seitenunterschiede von bis zu einem Millimeter werden noch als normal angesehen.

An der Steuerung der Pupillenweite sind mehrere Hirnabschnitte beteiligt. Besonders wichtig ist das Mittelhirn. Von hier aus gehen Signale über mehrere Stufen an die Pupillen. Kommt es in diesem Bereich zu einer Schädigung, können unterschiedlich große Pupillen die Folge sein. Hierbei kann es sich beispielsweise um Verletzungen, Schlaganfällen oder Hirnblutungen handeln. Das Signal aus dem Mittelhirn wird über mehrere Verschaltungen zu den Pupillen gesendet. Auch auf dieser Strecke kann es zu Störungen kommen.
Beim sogenannten Horner-Syndrom fällt ein Teil des autonomen Nervensystems im Kopfbereich aus. Ein Teil hiervon ist normalerweise auch an der Pupillensteuerung beteiligt. Da das Horner-Syndrom häufig einseitig auftritt, kann die Pupille so einseitig gestört werden, ungleiche Pupillen sind die Folge. Außerdem hängt das Oberlid auf der betroffenen Seite herab und der Augapfel wirkt eingesunken.
Weitere Ursachen für unterschiedlich große Pupillen können beispielsweise Störungen der Muskulatur, welche die Pupillenweite einstellt oder ein erhöhter Hirndruck sein.

Lesen Sie mehr zu dem Thema: Unterschiedlich große Pupillen - Das sind die Ursachen

Bei Dunkelheit werden die Pupillen geweitet, um möglichst viel Licht in das Auge einfallen zu lassen. Der sogenannte Sympathikus erweitert die Pupillen. Er ist bei Stressreaktionen besonders aktiv und steigert auch beispielsweise Puls und Blutdruck. In Stresssituationen können die Pupillen dementsprechend erweitert sein.
Nicht unbedingt muss eine negative Situation hierfür verantwortlich sein.

Auch bei angenehmen Reizen, wie etwa dem Betrachten einer geliebten Person erweitert sich anscheinend die Pupille. Wie stark dieser Effekt ist, ist in der Wissenschaft allerdings umstritten.

Verschiedene Substanzen, darunter auch verbotene Rauschmittel können die Pupillen erweitern. Dazu zählen beispielsweise Kokain oder Methamphetamine.
Aber auch der Augenarzt gibt bei bestimmten Untersuchungen möglicherweise spezielle Tropfen, welche die Pupillen erweitern.

Lesen Sie mehr zu dem Thema: Pupillenerweiterung

Bei hellem Licht wird die Pupille verengt, um den Lichteinfall in das Auge zu verringern. Aber auch aus anderen Gründen kann die Pupille verengt sein. So scheint sich die Pupille beim Betrachten von als eklig oder unangenehm empfundenen Bildern zu verengen.
Auch bei sehr hoher mentaler Anstrengung konnten verengte Pupillen nachgewiesen werden. Ob und wie stark sich die Pupille allein aufgrund unterschiedlicher Situationen oder Reizen stark verengt oder erweitert, ist in der Wissenschaft allerdings umstritten.
Starke Ermüdung kann ein Auslöser für verengte Pupillen sein.

Auch bei verschiedenen Krankheiten kann die Pupille verengt sein. Meist liegt eine Schädigung der Hirnareale vor, welche für die Steuerung der Pupille verantwortlich sind. Hierzu gehören etwa Hirnhautentzündungen oder Schlaganfälle.
Beim sogenannten Horner-Syndrom ist die Steuerung der Pupille ebenfalls gestört. Das Nervensystem ist nicht mehr in der Lage, die Pupille des betroffenen Auges zu erweitern, die Pupille erscheint verengt.
Schließlich gibt es eine Reihe an Substanzen, welche die Pupille verengen können. Dazu zählen verschieden Schmerzmittel wie Morphin, aber auch bestimmte Augentropfen, beispielsweise gegen den grünen Star.

Lesen Sie mehr zu dem Thema: Horner-Syndrom

Viele Drogen haben auch einen Einfluss auf die Weite der Pupille. Grund dafür ist, dass die Pupillenweite durch Teile des Nervensystems gesteuert werden, welche stark auf gegebene Drogen reagieren können.
Manche Drogen können sogar direkt auf die Augen wirken und dort die Pupillenweite beeinflussen. Grundsätzlich kann man zwischen Substanzen unterscheiden, welche die Pupillen erweitern und solchen, die die Pupille verengen.

Substanzen, welche die Pupille erweitern sind typischerweise aufputschende Substanzen wie Kokain oder Amphetamine. Beide Substanzen wirken über einen ähnlichen Mechanismus. Sie erhöhen in den Synapsen die Konzentration der Botenstoffe Noradrenalin und Adrenalin. Dies wirkt auf das Nervensystem aktivierend und euphorisierend. Am Auge haben Noradrenalin und Adrenalin allerdings einen pupillenerweiternden Effekt.

Substanzen, welche die Pupillen verengen sind typischerweise Opioide wie Heroin oder starken Schmerzmittel. Sie wirken auf das Nervensystem eher dämpfend. Bestimmte Teile des Nervensystems sorgen unter Einfluss von Opioiden für eine Verengung der Pupille. Auch wenn die Pupille auf Drogen reagieren kann, lässt sich nur anhand der Pupillenweite nicht eindeutig bestimmen, ob eine Person unter Drogeneinfluss steht.

Weitere interessante Informationen zu diesem Thema finden Sie unter:

• Welche Medikamente oder Drogen beeinflussen die Pupille?
• Die Folgen von Drogen

Als isokor werden Pupillen bezeichnet, wenn ihr Durchmesser auf beiden Seiten in etwa gleich groß ist. Dabei werden leichte Seitenunterschiede bis zu einem Millimeter noch als isokor bezeichnet.

Größere Unterschiede sind nicht mehr isokor, man bezeichnet einen solchen Zustand als anisokor. Da anisokore Augen ein wichtiges Symptom bei einer Reihe an Erkrankungen ist, achtet der Arzt häufig darauf, ob die Pupillen isokor sind.

Erfahren Sie mehr unter: Anisokorie

In die Pupillomotorik kann medikamentös eingegriffen werden. Zu medizinischen Zwecken im Rahmen augenärztlicher Untersuchungen werden beispielsweise Medikamente eingesetzt, die zu einer Mydriasis führen.
Meist werden diese in Form von Augentropfen verabreicht. Nachdem oben erklärt wurde, dass der Sympathikus für eine Erweiterung und der Parasympathikus für eine Verengung der Pupille verantwortlich ist, wird nun auch verständlich, dass man zum Erlangen einer Mydriasis entweder Medikamente gibt, die den Sympathikus aktivieren (Sympathikomimetika) oder solche, die den Parasympathikus hemmen (Parasympathikolytika). Zumeist finden zweitere Anwendung, hierzu zählen die Anticholinergika unter anderem Atropin und Tropicamid.

Auch die Herbeiführung einer Miosis kann medizinisch erwünscht sein, so zum Beispiel beim akuten Anfall eines grünen Stars (Glaukom). Hier ist der Augeninnendruck stark erhöht, Ziel ist eine möglichst rasche Senkung des Drucks um bleibende Schäden am Auge zu verhindern. Durch eine Engstellung der Pupille kann das im Auge befindliche Kammerwasser besser abfließen, woraufhin der Augeninnendruck sinkt. Gängige Miotika sind Carbachol und Aceclidin, beide zählen zur Gruppe der Parasympathomimetika, sie aktivieren also den Parasympathikus.

Opioide wie z.B. Morphin bewirken eine Miosis. Dies kann bei einem bewusstlosen Patienten Hinweis auf eine Opioid-Intoxikation sein.

Weitere Informationen zur einer Pupillendifferenz finden Sie unter Unterschiedlich große Pupillen. 

Wenn Pupillen zucken, kann dies viele Ursachen haben. Ein pendelartiges Zittern der Pupillen wird auch als Nystagmus bezeichnet. Er kann angeboren sein oder im Rahmen einer Erkrankung, beispielsweise einer Sehstörung, Hirnschädigung oder Gleichgewichtsproblemen auftreten.
Auch beim Gesunden kann ein Nystagmus auftreten. Durch das Hin- und Herspringen der Augen kann man beispielsweise Objekte aus einem fahrenden Zug heraus scharf betrachten oder bei Drehungen um die eigene Achse die Umgebung im Fokus behalten.

Ein leichtes Zucken der Pupillen wird manchmal auch von Gesunden beschrieben, wenn diese sehr müde sind und sich lange auf einen Punkt fokussieren müssen. Beispielsweise kann dies bei langer Bildschirmarbeit oder beim Betrachten eines Vortrages auftreten. Dieses Zucken ist allerdings wahrscheinlich ungefährlich und hängt mit der Ermüdung des Auges zusammen.