Als Farbwahrnehmung bezeichnet man die Fähigkeit des Menschens, mittels der Augen und Fotorezeptorzellen Licht von unterschiedlicher Wellenlänge als verschieden wahrzunehmen. Hierbei ist eine harmonische Zusammenarbeit von Augen und Gehirn essentiell, damit eine Übermittlung der Reize reibungslos stattfinden kann.
Wie setzt sich Licht zusammen?
Licht setzt sich aus elektromagnetischen Wellen zusammen. Jede Farbe hat eine andere Wellenlänge und wird somit unterschiedlich stark gekrümmt. Das heißt, dass das subjektiv gesehene weiße Licht aus farbigen Einzellichtern besteht. Diese nennt man Spektralfarben. Man kann sie bspw. bei einem Regenbogen sehr gut beobachten. Das menschliche Auge verfügt über verschiedene Arten von Lichtsinneszellen, die von den unterschiedlichen Wellenlängen gereizt werden. Die Informationen bzw. Reize dieser Zellen werden an das Gehirn weitergeleitet. Dieses empfängt und verarbeitet die Licht- und Helligkeitsimpulse. Jeder Moment des Sehens wird so kontinuierlich verarbeitet und interpretiert.
Dabei können verschiedene Zusammensetzungen des Farbreizes zur gleichen Farbwahrnehmung führen. Deshalb kann man aus der wahrgenommenen Farbe nicht zwangsläufig die Zusammensetzung des Farbreizes bestimmen. Die Grenzen des sichtbaren Spektralbereichs kann man ebenfalls nicht exakt benennen, da die Lichtempfindlichkeit an diesen Bereichen langsam abnimmt. Menschen können zudem nicht mit bloßem Auge unterscheiden, ob eine Lichtquelle monochromatisch oder aus verschiedenen Spektralbereichen zusammengesetzt ist. Deswegen trennt man die physikalischen Eigenschaften des Lichts von der subjektiven Farbempfindung.
Die Sinneszellen
Der Mensch besitzt zwei unterschiedene Systeme von Rezeptoren. Zunächst einmal gibt es Stäbchen. Diese sind sehr empfindlich, nur als ein Typ vorhanden und können keine Farben unterscheiden. Darüber hinaus gibt es die Zapfen. Der Mensch verfügt über drei Typen, die unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit aufweisen und für das Sehen am Tag verantwortlich sind. Ihre Reizschwelle benötigt einen gewissen Wert. Darunter wird ausschließlich hell oder dunkel unterscheiden. Die Farbwahrnehmung kann unter bestimmten Dämmerungsbedingungen auch durch Stäbchen unterstützt werden, bei vollem Tageslicht sind diese aber gesättigt. Stäbchen und Zapfen ähneln sich im Aufbau.
Funktionsweise der Fotorezeptoren
Die Fotorezeptortypen besitzen jeweils einen Sehfarbstoff, der sich im Absorptionswert unterscheidet. Dieser bestimmt ihre Empfindlichkeit gegenüber Wellenlängen des Lichts. Das resultiert im Farbensehen. In der Dunkelheit findet an den Synapsen eine Ausschüttung eines Neurotransmitters. Fällt Licht auf eine Fotorezeptorzelle, werden Ionenkanäle der Zellmembran geschlossen. Neurotransmitter werden ausgeschüttet und eine Hyperpolarisierung der Fotorezeptorzelle findet statt. Danach öffnen sich die Ionenkanäle und der Impuls wird übertragen. Diese Erregung wird dem Gehirn weitergeleitet.
Das Farbensehen passte sich an wechselnde Tages- und Nachtzeiten im Laufe der Evolution und bezog dabei auch die Beleuchtungsbedingungen verschiedener Jahreszeiten ein. Das angeborene System der Farbkonstanz erkennt so Objektfarben trotz unterschiedlicher Beleuchtungen. Dies ist auch essentiell, denn sonst würde man die Farbe eines Gegenstands im Laufe eines Tages wiederholt nicht erkennen.
Störungen der Farbwahrnehmung
Eine Fehlsichtigkeit, die sich auf die Farbwahrnehmung bezieht, kann in verschiedenen Ausprägungen vorliegen. Bei einer Grünblindheit besitzen Betroffene lediglich zwei statt drei Zapfenarten. Sowohl Rotschwäche als auch Grünschwäche basieren auf verschobenen Empfindlichkeiten der korrespondierenden Rezeptoren. Bei Rotblinden sind keine Rezeptoren für rot vorhanden. Hierfür sind Veränderungen der sogenannten Opsin-Gene verantwortlich. Darüber hinaus tragen auch Linsenverfärbungen zur verfälschten Farbwahrnehmung bei. Um solche Störungen zu erkennen, bedient man sich dem Farnsworth-Test oder der Ishihara-Farbtafel.
