Os cones são os fotorreceptores localizados na retina, transformando o sinal eletromagnético da luz em sinal nervoso permitindo a visão fotópica da luz do dia. A visão escotópica noturna é fornecida pelas hastes .
Os cones têm entre 3 e 4 milhões por olho em humanos. Eles representam apenas 5% do total de fotorreceptores e estão concentrados principalmente na fóvea , no centro da retina , na extensão do eixo óptico. A parte central da fóvea (ou "fovéola"), em um raio de 0,3 mm , contém apenas cones.
Esta região central é dotada de grande acuidade visual . Cada cone está conectado apenas a uma célula bipolar, ele próprio ligado a uma única célula ganglionar . Essa minúscula região então se projeta no córtex sobre uma área mil vezes maior. Assim que alguém se afasta do centro, a densidade dos cones diminui muito rapidamente, o grau de convergência com as células ganglionares aumenta e a acuidade é correspondentemente muito reduzida.
Esta propriedade de restringir a acuidade a uma pequena região da retina requer movimento constante dos olhos para perceber claramente os objetos de interesse.
Os humanos percebem uma enorme variedade de cores diferentes. No entanto, possui apenas três tipos de cones com maior sensibilidade a certas radiações de comprimentos de onda entre 400 e 700 nm: cones (B) sensíveis a radiações de comprimentos de onda baixos ou cones cianolábicos (437 nm ), cones (V) sensíveis a comprimentos de onda médios radiação ou cones clorolábicos (533 nm ), e cones (R) sensíveis à radiação de longo comprimento de onda ou cones eritrolábicos (564 nm ) (estes últimos reagem d 'em outros lugares principalmente à radiação causando sensação amarela ). Na literatura científica anglo-saxônica, é costume qualificar os cones azuis de S (para abreviar ), os cones verdes de M (para médio ) e vermelhos de L (para longo ) com referência ao comprimento de onda na sensibilidade máxima. Esses máximos de sensibilidade também são diferentes por vários nanômetros de um indivíduo para outro.
Cada tipo de cone é sensível à radiação pertencente a uma ampla faixa de comprimento de onda, pois sua resposta reflete apenas o número de fótons que captura, independentemente do comprimento de onda (o cone vermelho captura tanto fótons verdes de 500 nm , amarelos de 560 nm ou vermelhos de 650 nm ). Um fotorreceptor é apenas um “contador de fótons”, segundo a fórmula de Michel Imbert, cada fóton absorvido pelo pigmento produz o mesmo efeito. O comprimento de onda intervém apenas no nível da probabilidade de absorção, dependendo da sensibilidade espectral do pigmento. A percepção da cor só é possível no nível central, comparando os sinais de duas classes de cones.
Além disso, a sensibilidade espectral muito próxima dos cones V e R significa que eles são usados principalmente para detectar a estrutura espacial das imagens.
Em humanos, os cones B são os menos numerosos (4% - 5%); em seguida, vêm os cones V e os cones R (em uma relação V / R variável de 1,1 a 4), com variações interindividuais significativas. Os cones formam um mosaico com cada tipo organizado de forma aleatória.
Vertebrados como peixes , répteis e pássaros têm uma visão mais rica em cores graças aos seus quatro pigmentos (respondendo de forma otimizada aos comprimentos de onda vermelho, verde, azul e ultravioleta, a última cor interferindo em particular nas características sexuais. Secundária importante nas exibições de corte ) . Em comparação com mamíferos, pássaros, por exemplo, vêem uma proporção maior de cores naturais como não espectrais (como um lembrete, uma cor é considerada não espectral quando "os tipos de cones não adjacentes (sensíveis a partes amplamente separadas de o espectro de luz) são estimulados principalmente; para humanos, o roxo é uma luz não monocromática que aparece quando há estimulação simultânea de cones sensíveis azuis e vermelhos, dois cones com curvas de sensibilidade espectral não adjacentes) é uma cor não espectral ” . Um estudo recente (2020) baseado em beija-flores selvagens treinados para participar de testes de visão de cores mostra que eles distinguem uma variedade de cores não espectrais, incluindo UV + vermelho; UV + verde; roxo e UV + amarelo. Isso melhora sua capacidade de sinalizar para parceiros em potencial e outras aves, ao mesmo tempo que facilita seu forrageamento.
Os mamíferos não primatas têm dois tipos de pigmentos azuis e vermelhos, a perda de dois pigmentos correspondendo a seus hábitos como caçadores noturnos insetívoros no Triássico . A duplicação de um gene que produz um pigmento retiniano e sua mutação teriam dotado um ancestral comum dos primatas de um terceiro pigmento sensível ao vermelho, permitindo que essa espécie, que se tornou diurna e onívora, pudesse distinguir melhor a cor dos frutos em relação aos fundo verde da folhagem.
A função dos cones é converter a energia luminosa em uma mudança no potencial elétrico da membrana. A transdução do sinal é feito nos discos do segmento exterior com um pigmento chamado iodopsine , molula consistindo de uma proteína a partir da classe de opsina e retinene (ou da retina), um derivado da vitamina A . Um fóton, ao cair sobre uma molécula de retineno, muda sua conformação, fazendo com que passe do estado 11-cis para o estado all- trans . Segue-se uma cascata de reações que, por meio da estimulação de uma proteína G , resulta no fechamento dos canais de sódio e hiperpolarização da membrana.
Assim, estranhamente, a luz que ilumina um cone não produz sua despolarização, mas sua hiperpolarização. No escuro, o cone é despolarizado, com um potencial de membrana de cerca de −40 mV . À medida que a intensidade da luz aumenta, o potencial de membrana é cada vez mais negativo, até atingir a saturação em -65 mV .
Assim, no escuro, os fotorreceptores são despolarizados, um grande número de canais de cálcio da terminação sináptica são abertos, causando uma liberação significativa de um neurotransmissor , o glutamato , pela terminação sináptica. E ao acender, acontece o inverso: a luz produz uma diminuição na velocidade de liberação dos transmissores. À medida que a intensidade do estímulo de luz aumenta gradualmente, a taxa de liberação de glutamato diminui correspondentemente.
Cada tipo de cone tem uma largura de banda limitada, em comprimentos de onda correspondentes ao que é percebido como cores . Assim, pássaros e répteis, como provavelmente os ancestrais dos mamíferos, distinguem quatro cores básicas.
Árvore filogenética simplificada | Tipo de visão | Comprimentos de onda |
---|---|---|
─┬─ Tetrápode primitivo |
Duotônico de |
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Pesquisas atuais tendem a comprovar que em uma determinada porcentagem de homens (10%) e mulheres (50%) , existe um quarto tipo de cones sensíveis à laranja.
Os daltônicos têm uma falha de sistema relacionada a um desses três cones. Na verdade, os cones funcionam apenas graças à presença de "pigmentos fotorreceptores", sensíveis à luz. A ausência de um desses pigmentos causa falha do tipo de cone em questão ( S, M ou L ). O cérebro deve, portanto, prescindir das informações enviadas por esse cone para conceber a visão.
O daltonismo Congênito é uma doença decorrente da ausência total de pigmento: apenas palitos funcionam, não permitindo à pessoa uma visão em tons de cinza (não em preto e branco). No entanto, esta doença permanece muito rara e afeta apenas uma em 33.000 pessoas.
Finalmente, algumas pessoas podem sofrer de visão distorcida das cores devido ao mau desempenho de um pigmento, que em seu caso detecta um espectro de luz reduzido.