A nivel molecular, las señales visuales desencadenan transformaciones en las moléculas de fotopigmento, lo que resulta en cambios en el potencial de membrana de la célula fotorreceptora. El nivel de energía del fotón se denota por su longitud de onda, con cada longitud de onda específica de la luz visible asociada con un color distinto. El rango espectral de la luz visible, clasificada como radiación electromagnética, abarca de 380 a 720 nm. Las longitudes de onda de radiación electromagnética superiores a 720 nm entran en la categoría infrarroja, mientras que las inferiores a 380 nm se clasifican como radiación ultravioleta. La luz azul corresponde a una longitud de onda de 380 nm, mientras que la luz roja oscura corresponde a una longitud de onda de 720 nm. Otros colores se encuentran en diferentes puntos dentro de este espectro de longitud de onda, desde el rojo hasta el azul.
Los pigmentos de opsina, de hecho, son proteínas transmembrana integradas con un cofactor llamado retinal. Este retinal es un constituyente de la vitamina A y una molécula de hidrocarburo. La alteración bioquímica significativa en la extensa cadena de hidrocarburos de la molécula de la retina se desencadena cuando un fotón impacta en ella. Este proceso específico, conocido como fotoisomerización, hace que algunos de los carbonos de doble enlace dentro de la cadena pasen de una configuración cis a una trans debido a la interacción de fotones. Antes de la interacción de los fotones, los carbonos flexibles de doble enlace de la retina están en la conformación cis, lo que lleva a la formación de una molécula conocida como 11-cis-retinal. Los carbonos de doble enlace asumen la trans-conformación cuando un fotón impacta en la molécula, formando un todo-trans-retinal caracterizado por una cadena de hidrocarburos recta.
El proceso de transducción visual dentro de la retina comienza con la alteración de la estructura de la retina en los fotorreceptores. Esto conduce a la activación de las proteínas de la retina y la opsina, que estimulan una proteína G. Luego, la proteína G activada modifica el potencial de membrana de la célula fotorreceptora, lo que provoca una disminución en la liberación de neurotransmisores en la capa sináptica externa de la retina. Este estado continúa hasta que la molécula de la retina vuelve a su forma original, la forma 11-cis-retinal, un proceso conocido como blanqueamiento. Si una cantidad sustancial de fotopigmentos se somete a un blanqueamiento, la retina transmite datos como si se estuvieran recibiendo entradas visuales contrastantes. Las imágenes residuales, normalmente observadas como imágenes de tipo negativo, son una ocurrencia común después de la exposición a un destello de luz intenso. Una serie de alteraciones enzimáticas facilitan el proceso de inversión de la fotoisomerización, permitiendo así la reactivación de la retina en respuesta a la energía lumínica adicional.
Las opsinas exhiben una sensibilidad específica a longitudes de onda de luz particulares. El fotopigmento de bastones, la rodopsina, exhibe una sensibilidad máxima a la luz que tiene una longitud de onda de 498 nm. Por otro lado, las opsinas de tres colores responden de manera óptima a longitudes de onda de 564 nm, 534 nm y 420 nm, que se alinean aproximadamente con los colores primarios: rojo, verde y azul. La rodopsina que se encuentra en los bastones demuestra una mayor sensibilidad a la luz que las opsinas de cono; Esto significa que los bastones contribuyen a la visión en condiciones de poca luz, mientras que los conos contribuyen en condiciones más brillantes. Con la luz solar normal, la rodopsina se blanquea continuamente y los conos permanecen activos. Por el contrario, en una habitación con poca luz, la intensidad de la luz es insuficiente para estimular las opsinas de los conos, lo que hace que la visión dependa completamente de los bastones. De hecho, los bastones tienen una sensibilidad a la luz tan alta que un solo fotón puede desencadenar un potencial de acción en el RCC correspondiente de un bastón.
Las opsinas de cono, diferenciadas por su sensibilidad a distintas longitudes de onda de luz, proporcionan la capacidad de percibir el color. Al analizar las respuestas de los tres tipos de conos únicos, nuestro cerebro destila datos de color de lo que vemos. Considere, por ejemplo, una luz azul brillante con una longitud de onda cercana a los 450 nm. Esto causaría una estimulación mínima de los conos “rojos”, una ligera activación de los conos “verdes” y una estimulación significativa de los conos “azules”. El cerebro calcula esta activación diferencial de los conos e interpreta el color como azul. Sin embargo, en condiciones de poca luz, los conos son ineficaces y los bastones, que no pueden discernir el color, dominan. Como resultado, nuestra visión con poca luz es esencialmente monocromática, lo que significa que todo aparece en diferentes tonos de gris en una habitación oscura.
Algunos trastornos oculares comunes:
El daltonismo, clínicamente conocido como acromatopsia, es una afección caracterizada por una deficiencia en la distinción de colores. Este trastorno suele ser el resultado de un defecto hereditario en los conos de la retina (células sensibles a la luz). Los síntomas pueden incluir dificultad para distinguir entre colores o matices de colores.
La ceguera nocturna, médicamente conocida como nictalopía o hemeralopía, es un trastorno que afecta la capacidad de una persona para ver con poca luz o de noche. Las causas pueden ir desde la deficiencia de vitamina A hasta enfermedades subyacentes como la retinosis pigmentaria. Las personas con este trastorno experimentan dificultades con la visión nocturna o para adaptarse a la luz tenue.
Las cataratas, un trastorno ocular común, especialmente entre los adultos mayores, se caracterizan por la opacidad del cristalino normalmente transparente. Esto puede resultar en una visión borrosa, similar a mirar a través de una ventana empañada. La mayoría de las cataratas se desarrollan lentamente con el tiempo y eventualmente pueden interferir con la visión.
El glaucoma es otra afección ocular grave en la que el nervio óptico, que envía imágenes al cerebro, se daña debido al aumento de la presión en el ojo. Puede provocar la pérdida de la visión si no se trata. El tipo más común de glaucoma, el glaucoma de ángulo abierto, a menudo no tiene más síntomas que la pérdida gradual de la visión.
