Stäbchen (Auge)

Stäbchen und Zapfen sind die Fotorezeptoren in der Netzhaut des Auges.

Durch die Stäbchen wird nur die Helligkeit wahrgenommen, aber keine Farben unterschieden. Sie sind am empfindlichsten für Licht mit einer Wellenlänge von ca. 500 nm und sind hauptsächlich für das Sehen in der Dämmerung und bei Nacht wichtig (skotopisches Sehen), wenn zu wenig Licht für die Zapfen vorhanden ist, die für die Farbwahrnehmung zuständig sind. Im Außenbereich der Netzhaut gibt es mehr Stäbchen als im Zentrum, dadurch sehen wir bei Dämmerung in der Peripherie besser als im Zentrum.

Aufbau und Funktion

Schematische Darstellung von Stäbchen und Zapfen in der Netzhaut. Siehe Text für die Abkürzungen.

Im Aufbau sind Stäbchen und Zapfen ähnlich organisiert und bestehen aus einem Zellkörper, einer Synapse sowie einer Zellspezialisierung: dem Innen- und Außensegment. Im Außensegment („Outer segment“, OS) findet die visuelle Signaltransduktion mittels Rhodopsin („Sehpurpur“) statt. Dieses ist in vielen, membranösen „Disks“ eingelagert. Die Außensegmente der Stäbchen sind lang, schmal und grenzen an das retinale Pigmentepithel (RPE), welches abgeschnürte, alte Membranstapel phagocytiert. Ein Außensegment ist über ein modifiziertes Cilium in dezentraler Lage, das Verbindungscilium („Connecting cilium“, CC), mit dem Innensegment verbunden. Neun Mikrotubuli-Dupletts in nonagonaler Anordnung bilden die innere Struktur dieses unbeweglichen Ciliums. An dieses schließt sich das stoffwechselaktive Innensegment („Inner segment“, IS) an, welches noch in das an Mitochondrien reiche Ellipsoid und in das Myoid mit dem endoplasmatische Retikulum (ER) unterteilt ist. Hier erfolgt unter anderem die Proteinbiosynthese. Die folgende Schicht ist die äußere Körnerschicht („Outer nuclear layer“, ONL), welche den Zellkern mit dem Zellkörper beinhalten. Von diesem geht ein Axon aus, welches mit einer Synapse in der äußeren plexiformen Schicht („Outer plexiform layer“, OPL) endet. Die Synapsen der Photorezeptoren sind so genannte „Ribbon-Synapsen“, in Bezug auf eine band- oder plattenartige Struktur direkt an der aktiven Zone der Präsynapse. An die Ribbon-Struktur sind viele synaptische Vesikel gekoppelt und es können im Vergleich zu „normalen“ Synapsen eine weit höhere Anzahl von Vesikel pro Zeiteinheit ausgeschüttet werden. Im Dunkeln erfolgt eine fortwährende Ausschüttung des Neurotransmitters Glutamat. Dieser wirkt in der Regel inhibierend auf die Postsynapsen von Horizontal- und Bipolarzellen. Trifft Licht auf die Photorezeptorzelle, werden Ionenkanäle in der Zellmembran geschlossen, ausgelöst durch die Signaltransduktionskaskade. Die Photorezeptorzelle hyperpolarisiert und schüttet den Neurotransmitter nicht weiter aus. In der Folge werden die Ionenkanäle der nachgeschalteten Zellen geöffnet und so der Impuls an diese übertragen.