No nível molecular, os sinais visuais desencadeiam transformações nas moléculas de fotopigmento, resultando em alterações no potencial de membrana da célula fotorreceptora. O nível de energia do fóton é denotado por seu comprimento de onda, com cada comprimento de onda específico da luz visível associado a uma cor distinta. A faixa espectral da luz visível, classificada como radiação eletromagnética, se estende de 380 a 720 nm. Os comprimentos de onda da radiação eletromagnética superiores a 720 nm se enquadram na categoria de infravermelho, enquanto aqueles abaixo de 380 nm são classificados como radiação ultravioleta. A luz azul corresponde a um comprimento de onda de 380 nm, enquanto a luz vermelha escura corresponde a um comprimento de onda de 720 nm. Outras cores estão em pontos variados dentro desse espectro de comprimento de onda, do vermelho ao azul.

Os pigmentos de opsina, na verdade, são proteínas transmembranares integradas a um cofator chamado retinal. Esta retina é um constituinte da vitamina A e uma molécula de hidrocarboneto. A alteração bioquímica significativa na extensa cadeia de hidrocarbonetos da molécula da retina é desencadeada quando um fóton a impacta. Este processo específico, conhecido como fotoisomerização, faz a transição de alguns dos carbonos de ligação dupla dentro da cadeia de uma configuração cis para uma trans devido à interação do fóton. Antes da interação do fóton, os carbonos flexíveis de ligação dupla da retina estão na conformação cis, levando à formação de uma molécula conhecida como 11-cis-retinal. Os carbonos de ligação dupla assumem a transconformação quando um fóton impacta a molécula, formando um totalmente trans-retinal caracterizado por uma cadeia direta de hidrocarbonetos.

O processo de transdução visual dentro da retina começa com a alteração na estrutura da retina nos fotorreceptores. Isso leva à ativação das proteínas retinianas e opsina, que estimulam uma proteína G. A proteína G ativada então modifica o potencial de membrana da célula fotorreceptora, causando uma diminuição na liberação de neurotransmissores na camada sináptica externa da retina. Esse estado continua até que a molécula da retina volte à sua forma original, a forma 11-cis-retiniana – um processo conhecido como branqueamento. Se uma quantidade substancial de fotopigmentos sofrer branqueamento, a retina transmite dados como se estivessem sendo recebidas entradas visuais contrastantes. Pós-imagens, normalmente observadas como imagens do tipo negativo, são uma ocorrência comum após a exposição a um intenso flash de luz. Uma série de alterações enzimáticas facilita o processo de reversão da fotoisomerização, permitindo assim a reativação da retina em resposta à energia luminosa adicional.

As opsinas exibem sensibilidade específica a comprimentos de onda de luz específicos. O fotopigmento de bastonete, rodopsina, exibe pico de sensibilidade à luz com comprimento de onda de 498 nm. Por outro lado, três opsinas de cores respondem perfeitamente a comprimentos de onda de 564 nm, 534 nm e 420 nm, que se alinham aproximadamente com as cores primárias – vermelho, verde e azul. A rodopsina encontrada em bastonetes demonstra uma sensibilidade maior à luz do que as opsinas de cone; Isso significa que os bastonetes contribuem para a visão em condições de pouca luz, enquanto os cones contribuem em condições mais claras. Sob luz solar normal, a rodopsina é continuamente branqueada e os cones permanecem ativos. Por outro lado, em uma sala mal iluminada, a intensidade da luz é insuficiente para estimular as opsinas do cone, tornando a visão totalmente dependente de bastonetes. Na verdade, os bastonetes têm uma sensibilidade tão alta à luz que um fóton solitário pode desencadear um potencial de ação no RGC correspondente de um bastonete.

As opsinas de cone, diferenciadas por sua sensibilidade a comprimentos de onda de luz distintos, fornecem a capacidade de perceber cores. Ao analisar as respostas dos três tipos únicos de cones, nosso cérebro destila dados de cores do que vemos. Considere, por exemplo, uma luz azul brilhante com um comprimento de onda próximo a 450 nm. Isso causaria estimulação mínima dos cones “vermelhos”, leve ativação dos cones “verdes” e estimulação significativa dos cones “azuis”. O cérebro calcula essa ativação diferencial dos cones e interpreta a cor como azul. No entanto, em condições de pouca luz, os cones são ineficazes e os bastonetes, que não conseguem discernir a cor, dominam. Como resultado, nossa visão com pouca luz é essencialmente monocromática, o que significa que tudo aparece em vários tons de cinza em um quarto escuro.

Alguns distúrbios oculares comuns:

O daltonismo, clinicamente conhecido como acromatopsia, é uma condição caracterizada por uma deficiência na distinção de cores. Esse distúrbio geralmente resulta de um defeito hereditário nos cones da retina (células sensíveis à luz). Os sintomas podem incluir dificuldade em distinguir entre cores ou tons de cores.

A cegueira noturna, clinicamente chamada de nictalopia ou hemeralopia, é um distúrbio que afeta a capacidade de um indivíduo de ver com pouca luz ou à noite. As causas podem variar de deficiência de vitamina A a doenças subjacentes, como retinite pigmentosa. Indivíduos com esse distúrbio apresentam dificuldades com a visão noturna ou com a adaptação à iluminação fraca.

A catarata, um distúrbio ocular comum, especialmente entre adultos mais velhos, é caracterizada pela turvação da lente do olho normalmente transparente. Isso pode resultar em visão turva, semelhante a olhar através de uma janela embaçada. A maioria das cataratas se desenvolve lentamente ao longo do tempo e pode eventualmente interferir na visão.

O glaucoma é outra condição ocular grave em que o nervo óptico, que envia imagens ao cérebro, é danificado devido ao aumento da pressão no olho. Pode levar à perda de visão se não for tratada. O tipo mais comum de glaucoma, o glaucoma de ângulo aberto, geralmente não apresenta outros sintomas além da perda gradual da visão.