Sinnesorgan

Aufbau und Funktion von Sinnesorganen

Ein Sinnesorgan ist ein Organ, das Sinneszellen in einer bestimmten Lage und Anordnung enthält und dadurch Reize aufnehmen kann. In der Anatomie heißen Sinnesorgane Organa sensuum. Jedes Sinnesorgan ist aufgrund seiner sinnesphysiologischen Ausstattung auf ein artspezifisches Spektrum adäquater Reize spezialisiert. Ein adäquater Reiz ist die Reizart, für deren Aufnahme das jeweilige Sinnesorgan besonders ausgelegt ist.

Sinneszellen werden auch Rezeptoren oder Sensoren genannt. Ein Reiz verändert eine Sinneszelle so, dass sie ein elektrisches Signal, das Rezeptorpotential, erzeugt. Dies heißt Reizumwandlung. Erfasst werden sowohl Veränderungen außerhalb des Körpers als auch Vorgänge im Körperinneren.

Das Signal wird von Nervenzellen aufgenommen und als elektrischer Impuls über Nervenfasern weitergeleitet; dieser Vorgang heißt Erregungsleitung. Im Nervensystem können Signale verschiedener Sinnesorgane verglichen, kombiniert, gefiltert oder kontrastiert werden. Erst durch den Bezug zu vorangegangenen Zuständen entstehen daraus Informationen über den Organismus und seine Umwelt. Sinnesorgane liefern somit die Grundlage für Wahrnehmungen, die im Gehirn entstehen, und für sensorische Eindrücke unterschiedlicher Sinnesmodalitäten.

Licht und Sehen

Der adäquate Reiz des menschlichen Auges ist sichtbares Licht, also elektromagnetische Strahlung mit Wellenlängen zwischen 380 nm (violett) und 760 nm (rot). Das Rezeptororgan des Auges ist die Netzhaut. Ihre Stäbchen ermöglichen das Hell-Dunkel-Sehen, ihre Zapfen das Farbsehen.

Der wahrnehmbare Wellenlängenbereich ist artspezifisch. Viele Insekten sowie einige Reptilien, Vögel und Tiefseefische können auch kurzwelliges ultraviolettes Licht erkennen. Einige Süßwasserfische nehmen langwelligeres infrarotes Licht mit den Augen wahr. Schlangen besitzen dafür besondere Sinnesorgane: das Grubenorgan und die Labialgruben.

Schall und Temperatur

Für das menschliche Hörorgan sind Schallfrequenzen von 16 bis 20000 Hz adäquate Reize. Das zuständige Rezeptororgan ist das Corti-Organ im Innenohr. Gehörlose Menschen können Schall außerdem über Schädelknochen, Haut, Lippen, Hände, die Innenseiten der Arme und weitere Körperteile empfinden.

Fledermäuse und Delfine können Ultraschall von ungefähr 20 kHz bis 200 kHz erfassen. Dabei entsprechen etwa 20 kHz einer Wellenlänge von 17,5 mm und 200 kHz einer Wellenlänge von 1,7 mm. Elefanten und Eulen können Infraschall im Bereich von 16 bis 0 Hz wahrnehmen. Zwischen Hören und Tasten besteht hier ein fließender Übergang: Schwingungen werden durch Tastrezeptoren der Haut, bei Insekten und Spinnen durch Tasthaare und Erschütterungsrezeptoren erfasst.

Infrarotstrahlung beziehungsweise Wärme mit Wellenlängen zwischen 750 nm und 0,01 mm wird durch Wärme- und Kälterezeptoren in der Haut wahrgenommen. Bei Schlangen übernehmen Grubenorgane diese Aufgabe.

Druck, Bewegung und Körperlage

Druck wird durch Tastrezeptoren in der Haut aufgenommen und bildet die Grundlage des Tastsinns. Fische können Wasserdruck und Wasserbewegungen mithilfe des Seitenlinienorgans erkennen.

Das Gleichgewichtsorgan im Innenohr erfasst die Eigenbewegung und die Lage des Körpers im Verhältnis zur Umwelt. Es ermöglicht den Gleichgewichtssinn. Die Stellung der Gelenke und damit die Position einzelner Körperteile wird durch Rezeptoren in Muskeln und Sehnen registriert, insbesondere durch Muskelspindeln und Golgi-Sehnenorgane. Diese Wahrnehmung des eigenen Körpers heißt Tiefensensibilität. Bei Insekten erfüllen Chordotonalorgane eine entsprechende Aufgabe.

Geruch und Geschmack

Chemische Reize werden unter anderem durch Geruchs- und Geschmackssinn erfasst. Geruchsreize nimmt die Riechschleimhaut auf. Dabei wirken die Geruchsinformationen mit Signalen von Nervenendigungen in den Schleimhäuten des Kopfes zusammen; diese zusätzliche Empfindung wird als trigeminale Wahrnehmung bezeichnet. Geschmacksknospen auf der Zunge registrieren ebenfalls chemische Reize und ermöglichen den Geschmackssinn.

Elektrische und magnetische Felder

Einige Tiere besitzen eine Elektrorezeption, also die Fähigkeit, elektrische Felder wahrzunehmen. Sie ist unter anderem bei Zitteraal und Zitterrochen nachgewiesen. Knorpelfische wie Haie und Rochen verwenden dafür die Lorenzinischen Ampullen. Auch beim Guyana-Delfin ist Elektrorezeption belegt. Schnabeltiere und Ameisenigel verfügen ebenfalls über hochempfindliche Elektrorezeptoren.

Vögel und verschiedene weitere Tierarten können das Erdmagnetfeld wahrnehmen. Diese Fähigkeit heißt Magnetsinn. Menschen besitzen keinen entsprechend beschriebenen Magnetsinn, können aber starke magnetische Wechselfelder durch eine Vibration der Augen erkennen.