Widzenie w ciemności – jak to działa?

Ludzki wzrok jest niezwykłym narządem, który dostosowuje się do różnych warunków oświetleniowych, umożliwiając nam widzenie zarówno w jasnym świetle, jak i w ciemności. Widzenie w ciemności, znane jako widzenie skotopowe, opiera się na specjalnych mechanizmach biologicznych, które pozwalają nam funkcjonować w słabo oświetlonych środowiskach. W tym artykule przyjrzymy się bliżej, jak działa adaptacja ludzkiego oka do ciemności, co na nią wpływa i dlaczego nasze widzenie nocne różni się od zdolności zwierząt

Najważniejsze informacje:

• Czym jest widzenie w ciemności?
• Czy oczy widzą w całkowitej ciemności?
• Adaptacja oka do ciemności
  • Etapy adaptacji oka do ciemności
• Rola rodopsyny w widzeniu nocnym
• Wiek a widzenie nocne
• Problemy z widzeniem w ciemności - kurza ślepota
  • Przyczyny kurzej ślepoty
• Dlaczego ludzie widzą gorzej w nocy niż zwierzęta?

Czym jest widzenie w ciemności?

Widzenie w ciemności, zwane również widzeniem skotopowym, to zdolność dostrzegania otoczenia w warunkach słabego oświetlenia. Osiągane jest to dzięki pracy pręcików – wyspecjalizowanych komórek fotoreceptorowych znajdujących się w siatkówce oka. Widzenie nocne jest czarno-białe, ponieważ pręciki nie są wrażliwe na kolory, a ich główną funkcją jest wychwytywanie nawet minimalnej ilości światła.
 

Czy oczy widzą w całkowitej ciemności?

Ludzkie oczy nie są w stanie widzieć w całkowitej ciemności. Wzrok działa dzięki światłu, które wpada do oka i stymuluje receptory w siatkówce – pręciki i czopki. Pręciki, odpowiedzialne za widzenie w słabym świetle, są niezwykle czułe, ale potrzebują przynajmniej minimalnego źródła światła, aby mogły funkcjonować. W całkowitej ciemności, wzrok przestaje działać, ponieważ nie ma bodźców do przetwarzania przez siatkówkę.

Mimo to, nasze oczy są zdolne do dostosowania się do bardzo niskich poziomów oświetlenia. Z tego powodu w nocy, pod minimalnym światłem gwiazd czy księżyca, jesteśmy w stanie dostrzec kontury otoczenia.
 

Adaptacja oka do ciemności

Adaptacja wzroku do ciemności to proces, który pozwala naszym oczom dostosować się do warunków o ograniczonej ilości światła.
 

Etapy adaptacji oka do ciemności

Adaptacja pierwotna
Czas trwania: 5–10 minut.

W pierwszych minutach po wejściu do ciemnego pomieszczenia zachodzi natychmiastowa reakcja organizmu. Źrenica rozszerza się, co pozwala na wpuszczenie większej ilości światła do oka. U zdrowego człowieka źrenica może zwiększyć średnicę z około 2 mm w jasnym świetle do nawet 8-9 mm w ciemności. Proces ten odbywa się automatycznie, jednak jego zakres może się różnić w zależności od wieku i indywidualnych predyspozycji. Mechanizm ten pozwala na szybkie, choć ograniczone, poprawienie zdolności widzenia w ciemności.
 

Adaptacja wtórna
Czas trwania: około 40 minut.

Pełna adaptacja obejmuje regenerację światłoczułego pigmentu – rodopsyny – w pręcikach siatkówki. Ten etap pozwala osiągnąć maksymalną wrażliwość na światło, umożliwiając wyraźniejsze widzenie w słabym oświetleniu.

Rola rodopsyny w widzeniu nocnym

Rodopsyna, znana również jako purpura wzrokowa, odgrywa kluczową rolę w widzeniu przy słabym oświetleniu.

Lokalizacja: Szczególnie bogate w rodopsynę są pręciki, które stanowią około 120 milionów fotoreceptorów w siatkówce.

Działanie: Rodopsyna pochłania światło, co inicjuje reakcję chemiczną, pozwalającą na przekształcenie sygnałów świetlnych w impulsy nerwowe przesyłane do mózgu. W ciemności rodopsyna regeneruje się stopniowo, co prowadzi do zwiększenia wrażliwości na światło i umożliwia coraz to lepsze widzenie w słabym oświetleniu wraz z upływem czasu. Jest ona jednak wrażliwa na jasne światło, które może ją dezaktywować. Dlatego pełna adaptacja do ciemności – czyli regeneracja rodopsyny – zajmuje około 40-45 minut.
 

Wiek a widzenie nocne

Wraz z wiekiem zdolność widzenia nocnego ulega pogorszeniu. Powodem są m.in. ograniczona maksymalna szerokość źrenicy i spowolniona regeneracja rodopsyny, kluczowej dla widzenia w ciemności. Starsze osoby mają wydłużony czas adaptacji do ciemności, co sprawia, że trudniej im dostosować wzrok do słabego oświetlenia.
 

Problemy z widzeniem w ciemności - kurza ślepota

Kurza ślepota, znana również jako nyctalopia, to zaburzenie widzenia charakteryzujące się trudnościami w widzeniu w warunkach słabego oświetlenia. Choć nazwa sugeruje całkowitą „ślepotę”, osoby cierpiące na to schorzenie zachowują widzenie w dzień, ale ich zdolność do widzenia nocnego jest znacznie ograniczona.
 

Przyczyny kurzej ślepoty

Głównymi przyczynami nyctalopii są:

• Niedobór witaminy A – kluczowej dla produkcji rodopsyny, białka fotoreceptorów w siatkówce odpowiedzialnego za widzenie w ciemności.
   
• Zaćma – zmętnienie soczewki oka ograniczające przepuszczanie światła.
   
• Zwyrodnienie barwnikowe siatkówki – dziedziczna choroba siatkówki, prowadząca do jej uszkodzenia.
   
• Jaskra i leki na nią – sama choroba prowadzi do uszkodzenia nerwu wzrokowego, a leki zmniejszają średnicę źrenicy, ograniczając ilość wpadającego światła.

Dlaczego ludzie widzą gorzej w nocy niż zwierzęta?

Ludzkie oko, choć imponujące, jest znacznie mniej skuteczne w widzeniu nocnym niż oczy wielu zwierząt. Wynika to z kilku różnic anatomicznych i funkcjonalnych:

• Brak tapetum lucidum – warstwy tkanki odbijającej światło, która występuje u wielu zwierząt nocnych. Dzięki tej strukturze światło przechodzi przez siatkówkę dwukrotnie, zwiększając szanse na jego wykrycie. Tapetum lucidum odpowiada za charakterystyczny efekt oczu świecących w ciemności.
   
• Większa liczba pręcików u zwierząt – nocne ssaki mają siatkówki zdominowane przez pręciki, co zwiększa ich zdolność widzenia w ciemności.
   
• Szersze źrenice – zwierzęta nocne mają większe źrenice, które mogą rozszerzać się bardziej niż u ludzi, co pozwala na wpuszczenie większej ilości światła.
   

Widzenie w ciemności to złożony proces, który opiera się na współdziałaniu pręcików, rodopsyny i adaptacyjnych właściwości oka. Chociaż ludzie nie mogą rywalizować ze zwierzętami nocnymi pod względem zdolności widzenia w ciemności, nasze oczy posiadają mechanizmy umożliwiające funkcjonowanie w słabym świetle. Dbanie o zdrowie oczu, odpowiednia dieta oraz unikanie nadmiernego narażenia na jasne światło mogą wspierać te zdolności.

Bibliografia:

1. https://en.wikipedia.org/wiki/Night_vision
2. https://my.clevelandclinic.org/health/articles/24309-night-vision
3. https://www.allaboutvision.com/over40/night-vision/
4. Lamb, T. D., & Pugh, E. N., Jr (2004). Dark adaptation and the retinoid cycle of vision. Progress in retinal and eye research, 23(3), 307–380. https://doi.org/10.1016/j.preteyeres.2004.03.001
5. Janosik E. (2008). Zdolność adaptacyjna narzadu wzroku i czynniki ja zaburzajace [Adaptation capacity of the sight organ and factors causing its disorders]. Klinika oczna, 110(1-3), 112–115.