La stimolazione dei fotocettori della retina e il percorso della luce

I fotocettori sono cellule specializzate, facenti parte dello strato nervoso della retina, che hanno il compito di convertire il segnale luminoso della luce in segnale elettrico o impulso nervoso. I fotocettori sono di due tipi: i bastoncelli ed i coni.

I bastoncelli sono i fotocettori più numerosi, se ne contano 240 milioni, e consentono la visione scotopica quando vi è uno scarso livello di illuminazione (come al crepuscolo o durante l’alba). I bastoncelli permettono quindi di vedere sfumature di grigio e non sono in grado di distinguere i colori. Essi di solito non sono funzionanti di giorno e se si passa da una stanza luminosa ad una buia, occorrono dai 5 ai 40 minuti prima che i bastoncelli funzionano efficientemente.
I coni, invece, sono meno numerosi (12 milioni) e consentono la visione a colori, possibile solo in presenza di luci più intense. I coni sono di tre tipi, in base alla sensibilità dei colori nei confronti della luce: coni rossi, coni verdi e coni blu. Le varie combinazioni di stimolazioni differenziali di questi coni consente una visione a colori molto nitida. Nel caso in cui uno o più tipi di coni scarseggiano o sono assenti nella retina, la persona non riesce a distinguere alcuni colori rispetto ad altri e si definisce daltonico. Generalmente il daltonismo è dovuto ad una carenza di coni rossi o verdi e causa difficoltà di distinzione per questi due colori.
Invece, una perdita completa della visione dei coni causa cecità, mentre una perdita di visione dei bastoncelli determina una difficoltà di visione scotopica.

I fotocettori sono costituiti da fotopigmenti, delle sostanze che cambiano la loro struttura quando assorbono la luce.
Nei bastoncelli, il fotopigmento è la rodopsina, costituita da una proteina chiamata opsina e un pigmento chiamato retinene o retinale (un derivato aldeico della vitamina A).
Una piccola quantità di luce è in grado di scindere alcune molecole di rodopsina in opsina e retinale, dando inizio ad una serie di cambiamenti chimici che generano uno stimolo nervoso.
Nei coni, invece, il fotopigmento è la iodopsina che, in presenza di luce si scinde in retinale e altre tre diverse proteine opsiniche, una in ognuno dei tre tipi di coni.

Nella fovea centrale si ha l’area di massima acutezza visiva o risoluzione perché si ha la massima concentrazione di coni. Nella fovea scarseggiano i bastoncelli che aumentano più nella periferia della retina.
Una volta stimolati i fotocettori, il segnale luminoso viene trasformato in impulso nervoso che, attraverso lo strato sinaptico esterno, arriva alle cellule bipolari, poi passa per lo strato sinaptico interno per arrivare alle cellule gangliari che si estendono fino a una piccola area della retina, la papilla ottica, o punto cieco, dove formano il nervo ottico (II).
Un cono di solito fa sinapsi con una sola cellula bipolare, mentre più bastoncelli (da 6 a 600) stabiliscono sinapsi con una singola cellula bipolare, questa formazione è dovuta per far accrescere la sensibilità alla luce dei bastoncelli (fornendo tuttavia un’immagine più sfuocata) e per consentire maggior acutezza della visione dei coni.

Il punto cieco è così chiamato perché non contiene bastoncelli o coni, perciò l’immagine che lo colpisce non può essere vista. Tale concetto può essere dimostrato con un esperimento: copri l’occhio destro ed osserva il pallino disegnato sotto. Se aumenti o diminuisci la distanza tra l’occhio e l’immagine, ad un certo punto la croce scomparirà perché la sua immagine cadrà sul punto cieco. La stessa cosa accade se si copre l’occhio sinistro e si osserva la croce: il puntino scomparirà.