E4 Fotorrecepção: Cones, Bastonetes e Transdução Visual

Tópico

Cada fotorreceptor na retina contém um pigmento visual, uma molécula capaz de absorver um fóton de luz e mudar de forma ao absorvê-lo. Essa mudança na forma do pigmento visual desencadeia uma cascata de fototransdução dentro do fotorreceptor. Diferentemente de outros receptores sensoriais, que abrem canais iônicos ao receberem um estímulo, essa cascata termina fechando canais iônicos que permanecem abertos na escuridão, permitindo um fluxo constante do que é chamado de corrente escura.

Quanto mais fótons o pigmento visual de um fotorreceptor absorve em um dado momento, mais canais iônicos a cascata de fototransdução fecha e mais a corrente escura que entra nesse fotorreceptor na escuridão é reduzida. Essa redução na corrente escura altera a voltagem dentro do fotorreceptor, gerando um potencial receptor cuja magnitude depende diretamente de quantos fótons o pigmento visual absorveu: mais fótons absorvidos produzem uma maior redução na corrente escura e um potencial receptor maior.

A sensibilidade de um fotorreceptor — o número de fótons necessários para produzir um potencial receptor de determinada magnitude — não é fixa. Em condições de luz intensa, o fotorreceptor reduz sua sensibilidade por meio da adaptação à luz para evitar ser sobrecarregado pelo grande número de fótons que recebe a cada instante e para continuar distinguindo as diferenças de intensidade dentro desse ambiente luminoso. Por outro lado, quando o ambiente escurece repentinamente, o fotorreceptor aumenta gradualmente sua sensibilidade por meio da adaptação ao escuro, um processo que leva vários minutos, para produzir novamente um potencial de receptor detectável com o pequeno número de fótons que chegam nesse ambiente escuro.

Dentro dos fotorreceptores da retina, os cones — os mesmos cones S, M e L distinguidos pelo modelo de daltonismo — cada um tem sua própria sensibilidade espectral e estão concentrados principalmente na fóvea, a área de maior acuidade visual. Os bastonetes, por outro lado, compartilham uma única sensibilidade espectral, portanto não fornecem nenhuma comparação entre diferentes sensibilidades espectrais e, consequentemente, não contribuem para a distinção de cores. No entanto, eles são muito mais sensíveis do que qualquer cone a um pequeno número de fótons e estão concentrados fora da fóvea, no restante da retina. Isso explica por que, em condições de luminosidade muito baixa, é mais fácil enxergar um objeto fraco olhando ligeiramente para o lado do que olhando diretamente para ele.

Com base na quantidade de fótons necessários para produzir um potencial receptor detectável em um fotorreceptor, de acordo com sua sensibilidade naquele momento, este modelo calcula o limiar de detecção: a quantidade mínima de luz que um fotorreceptor pode detectar. A partir de como o potencial receptor muda quando o número de fótons varia ligeiramente de um ponto a outro em uma imagem, calcula-se a sensibilidade ao contraste — a mesma capacidade que as cataratas degradam ao dispersar a luz antes que ela atinja os fotorreceptores. E a partir da sensibilidade espectral distinta de cada cone, em comparação uns com os outros, calcula-se a cor, conforme descrito pelo modelo de discromatopsia quando essa comparação falha.

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