Adaptação (olho)

Existem vários métodos diferentes, com diferentes níveis de evidência, que têm sido supostos ou demonstrados para aumentar a taxa a que a visão se pode adaptar no escuro.

Luzes e lentes vermelhasEditar

Como resultado de células de bastão com um pico de sensibilidade a um comprimento de onda de 530 nanómetros, elas não podem perceber todas as cores no espectro visual. Como as células de bastão são insensíveis a comprimentos de onda longos, o uso de luzes vermelhas e óculos de lentes vermelhas tornou-se uma prática comum para acelerar a adaptação ao escuro. Para que a adaptação à escuridão seja significativamente acelerada, o ideal é que um indivíduo comece esta prática 30 minutos antes de entrar num ambiente de baixa luminescência. Esta prática permitirá ao indivíduo manter a sua visão fotópica (dia) enquanto se prepara para a visão escotópica. A insensibilidade à luz vermelha impedirá que as células da haste continuem a ser branqueadas e permitirá que o fotopigmento de rodopsina recarregue de volta à sua conformação activa. Quando um indivíduo entra num ambiente escuro, a maioria das suas células de bastão já estará acomodada ao escuro e será capaz de transmitir sinais visuais ao cérebro sem um período de acomodação.

O conceito de lentes vermelhas para adaptação ao escuro baseia-se na experimentação de Antoine Béclère e no seu trabalho inicial com a radiologia. Em 1916, o cientista Wilhelm Trendelenburg inventou o primeiro par de óculos de adaptação vermelhos para os radiologistas adaptarem seus olhos para ver telas durante procedimentos fluoroscópicos.

Contexto evolutivoEditar

Embora muitos aspectos do sistema visual humano permaneçam incertos, a teoria da evolução dos foto-pigmentos de haste e cone é concordada pela maioria dos cientistas. Acredita-se que os primeiros pigmentos visuais foram os dos fotorreceptores de cone, com as proteínas de opsina de bastão evoluindo mais tarde. Após a evolução dos mamíferos dos seus antepassados reptilianos, há aproximadamente 275 milhões de anos, houve uma fase noturna em que a complexa visão cromática se perdeu. Sendo estes pró-mamíferos noturnos eles aumentaram sua sensibilidade em ambientes de baixa luminescência e reduziram seu sistema fotópico de tetracromático para dicrómico. A mudança para um estilo de vida noturno exigiria mais fotorreceptores de haste para absorver a luz azul emitida pela lua durante a noite. Pode-se extrapolar que a alta proporção de bastonetes para cones presentes nos olhos humanos modernos foi mantida mesmo após a mudança de noturno de volta para diurno. Acredita-se que o surgimento da tricromia em primatas ocorreu aproximadamente 55 milhões de anos atrás quando a temperatura da superfície do planeta começou a subir. Os primatas eram diurnos em vez de noturnos na natureza e, portanto, exigiam um sistema visual fototópico mais preciso. Um terceiro fotopigmento cônico foi necessário para cobrir todo o espectro visual permitindo aos primatas melhor discriminar entre frutas e detectar as de maior valor nutricional.

AplicaçõesEditar

• Aviadores normalmente usam óculos ou óculos de proteção com lentes vermelhas antes de decolar no escuro para garantir que eles sejam capazes de ver fora da aeronave. Além disso, durante todo o voo, o cockpit é iluminado com luzes vermelhas escuras. Esta iluminação é para garantir que o piloto seja capaz de ler instrumentos e mapas enquanto mantém a visão escotópica para olhar para o exterior.
• Submarinos: Muitas vezes os submarinos estão “armados para vermelho”, o que significa que o barco vai estar a emergir ou a chegar à profundidade do periscópio à noite. Durante esse tempo a iluminação dentro de certos compartimentos é mudada para vermelho para permitir que os olhos dos vigias e oficiais se ajustem à escuridão antes de olhar para fora do barco. Adicionalmente, os compartimentos em um submarino podem ser iluminados com luz vermelha a fim de simular as condições noturnas para a tripulação.

Vitamina AEdit

Vitamina A é necessária para o bom funcionamento do olho humano. A rodopsina fotopigmentar encontrada nas células da haste humana é composta de retina, uma forma de vitamina A, ligada a uma proteína de opsina. Após a absorção da luz, a rodopsina foi decomposta em retina e opsina através de branqueamento. A retina poderia então ter um de dois destinos: poderia recombinar com a opsina para reformar a rodopsina ou poderia ser convertida em retinol livre. O cientista americano George Wald foi o primeiro a reconhecer que o sistema visual gasta vitamina A e é dependente da dieta para a sua substituição. Ela é vital para manter um sistema imunológico saudável, bem como promover o crescimento e desenvolvimento normal. O homem e a mulher adultos devem consumir em média 900 e 700 microgramas de vitamina A por dia, respectivamente. O consumo acima de 3000 microgramas por dia é referido como toxicidade da vitamina A e é geralmente causado por ingestão acidental de suplementos.

Fontes de vitamina AEdit

A vitamina A está presente em fontes animais e vegetais como retinóides e carotenóides, respectivamente. Retinóides podem ser utilizados imediatamente pelo organismo após absorção no sistema cardiovascular; entretanto, carotenóides de origem vegetal devem ser convertidos em retinol antes da utilização pelo organismo. As maiores fontes de vitamina A à base de animais são o fígado, produtos lácteos e peixe. Frutas e vegetais contendo altas quantidades de carotenóides são verde escuro, amarelo, laranja e vermelho.

Contexto evolutivoEditar

Proteínas de opsina à base de vitamina A têm sido usadas para a detecção da luz em organismos durante a maior parte da história evolutiva iniciada há aproximadamente 3 bilhões de anos. Esta característica foi passada de organismos unicelulares para multicelulares, incluindo o Homo sapiens. Esta vitamina foi muito provavelmente selecionada pela evolução para a detecção da luz porque a retina causa uma mudança na absorção do fotorreceptor para a faixa de luz visível. Esta mudança na absorvância é especialmente importante para a vida na Terra porque geralmente coincide com o pico de irradiação da luz solar na sua superfície. Uma segunda razão pela qual a retina evoluiu para ser vital para a visão humana é porque ela sofre uma grande mudança conformacional quando exposta à luz. Acredita-se que esta mudança conformacional torna mais fácil para a proteína fotorreceptora distinguir entre o seu estado silencioso e activado controlando assim melhor a fototransdução visual.

Evidência experimentalEditar

Vários estudos têm sido conduzidos testando a eficácia da suplementação de vitamina A na adaptação à escuridão. Em um estudo de Cideciyan et al. a duração da adaptação ao escuro foi medida em um paciente com deficiência sistêmica de vitamina A (DVA) antes e depois da suplementação com vitamina A. A função de adaptação escura foi medida antes da suplementação, 1 dia pós-tratamento, e 75 dias pós-tratamento. Foi observado que após apenas um dia de suplementação de vitamina A a cinética de recuperação da adaptação escura foi significativamente acelerada após o clareamento fotoreceptor. A adaptação ao escuro foi ainda mais acelerada após 75 dias de tratamento. Um estudo subsequente de Kemp et al. estudou a adaptação escura em indivíduos com cirrose biliar primária e doença de Crohn, ambos com deficiência de vitamina A. Em 8 dias após a suplementação oral de vitamina A, ambos os pacientes tiveram sua função visual restaurada ao normal. Além disso, a cinética de adaptação melhorou significativamente em ambos os indivíduos após a suplementação.

AnthocyaninsEdit

Antocianinas compõem a maioria dos 4000 fitoquímicos flavonóides conhecidos. Este grupo de aproximadamente 600 antioxidantes bioactivos carrega os efeitos fisiológicos mais fortes de qualquer composto vegetal. Estes produtos químicos são também os mais visíveis dos fitoquímicos flavonóides porque fornecem pigmentação azul brilhante, vermelha ou roxa a muitas espécies de plantas. As antocianinas também servem para proteger os tecidos fotossintéticos dos raios solares directos. Além disso, as propriedades antioxidantes, anti-inflamatórias e vasoprotectoras das antocianinas permitem-lhes demonstrar diversos efeitos na saúde. Em humanos, as antocianinas são eficazes para uma variedade de condições de saúde, incluindo danos neurológicos, aterosclerose, diabetes, bem como deficiência visual. As antocianinas interagem frequentemente com outros fitoquímicos para potenciar os efeitos biológicos; portanto, as contribuições de biomoléculas individuais continuam a ser difíceis de decifrar. Como resultado das antocianinas que proporcionam coloração brilhante às flores, as plantas que contêm estes fitoquímicos são naturalmente bem sucedidas na atracção de polinizadores como as aves e as abelhas. Os frutos e vegetais produzidos por essas plantas também são pigmentados brilhantemente atraindo animais para comê-los e dispersar as sementes. Devido a este mecanismo natural, plantas que contêm antocianina são amplamente abundantes na maioria das áreas do mundo. A alta abundância e distribuição de plantas que contêm antocianina fazem dela uma fonte natural de alimento para muitos animais. Através de evidências fósseis, sabe-se que estes compostos foram consumidos em grandes quantidades por homininas primitivas.

During World Wars I and II British Air Force aviators were known to consume extensive amounts of bilberry jam. Os aviadores consumiram este alimento rico em antocianina devido aos seus muitos benefícios visuais, incluindo a adaptação acelerada ao escuro, que seria valiosa para missões de bombardeio nocturno.

Fontes de alimentoEditar

Frutas e vegetais de cor clara são ricos em antocianinas. Isto faz sentido intuitivamente porque as antocianinas oferecem pigmentação às plantas. As amoras pretas são os alimentos mais ricos em antocianina, contendo 89-211 miligramas por 100 gramas. Outros alimentos ricos neste fitoquímico incluem cebolas vermelhas, mirtilos, mirtilos, repolho vermelho e beringela. A ingestão de qualquer uma destas fontes alimentares irá produzir uma variedade de fitoquímicos, para além das antocianinas, porque estas existem naturalmente em conjunto. A ingestão diária de antocianinas é estimada em aproximadamente 200 miligramas no adulto médio; no entanto, este valor pode atingir várias gramas por dia se um indivíduo estiver consumindo suplementos flavonóides.

Efeito na adaptação ao escuroEditar

Antocianinas aceleram a adaptação ao escuro em humanos, melhorando a regeneração do fotopigmento da haste, rodopsina. As antocianinas conseguem isso ligando-se diretamente à opsina sobre a degradação da rodopsina aos seus constituintes individuais pela luz. Uma vez ligada à opsina, a antocianina altera a sua estrutura acelerando assim o seu acesso à bolsa de ligação da retina. Ao ter uma dieta rica em antocianinas um indivíduo é capaz de gerar rodopsina em períodos de tempo mais curtos devido ao aumento da afinidade da opsina com a retina. Através deste mecanismo um indivíduo é capaz de acelerar a adaptação à escuridão e alcançar visão noturna em um curto período de tempo.

Evidência de apoioEditar

Em um estudo duplo-cego, controlado por placebo, conduzido por Nakaishi et al. um concentrado de antocianina em pó derivado de groselha preta foi fornecido a um número de participantes. Os participantes receberam uma das três doses de antocianinas para medir se o resultado ocorria de forma dose-dependente. O período de adaptação escura foi medido antes e duas horas após a suplementação em todos os participantes. Os resultados deste experimento indicam que as antocianinas aceleraram significativamente a adaptação escura em apenas uma dose em comparação com o placebo. Observando os dados como um todo Nakaishi et al. concluíram que as antocianinas efetivamente reduziram o período de adaptação escura de maneira dose-dependente.

Evidência contraditóriaEditar

Apesar de muitos cientistas acreditarem que as antocianinas são benéficas para acelerar a adaptação escura em humanos, um estudo conduzido por Kalt et al. em 2014 mostrou que as antocianinas de mirtilo não têm efeito. Neste estudo foram realizados dois estudos duplo-cegos, controlados por placebo, para examinar a adaptação escura após a ingestão de produtos à base de mirtilo. Em nenhum dos estudos a ingestão de antocianina de mirtilo teve efeito sobre a duração da adaptação à escuridão. A partir destes resultados Kalt et al. concluíram que as antocianinas de mirtilo não fornecem diferença significativa ao componente de adaptação escura da visão humana.