Există o serie de metode diferite, cu diferite niveluri de dovezi, care au fost pretinse sau demonstrate pentru a crește rata de adaptare a vederii în întuneric.
Lumini roșii și lentileEdit
Ca urmare a faptului că celulele bastonașului au o sensibilitate maximă la o lungime de undă de 530 nanometri, ele nu pot percepe toate culorile din spectrul vizual. Deoarece celulele bastonașului sunt insensibile la lungimi de undă lungi, utilizarea luminilor roșii și a ochelarilor cu lentile roșii a devenit o practică obișnuită pentru accelerarea adaptării la întuneric. Pentru ca adaptarea la întuneric să fie accelerată în mod semnificativ, o persoană ar trebui, în mod ideal, să înceapă această practică cu 30 de minute înainte de a intra într-un mediu cu luminozitate scăzută. Această practică va permite unei persoane să își mențină vederea fotopică (diurnă) în timp ce se pregătește pentru vederea scotopică. Insensibilitatea la lumina roșie va împiedica celulele bastonașului să se decoloreze în continuare și va permite fotopigmentului rodopsină să se reîncarce înapoi la conformația sa activă. Odată ce un individ intră într-un mediu întunecat, majoritatea celulelor bastonașelor sale vor fi deja adaptate la întuneric și vor fi capabile să transmită semnale vizuale către creier fără o perioadă de acomodare.
Conceptul lentilelor roșii pentru adaptarea la întuneric se bazează pe experimentele lui Antoine Béclère și pe munca sa timpurie în domeniul radiologiei. În 1916, omul de știință Wilhelm Trendelenburg a inventat prima pereche de ochelari de adaptare la roșu pentru ca radiologii să-și adapteze ochii pentru a vizualiza ecranele în timpul procedurilor fluoroscopice.
Context evolutivEdit
Deși multe aspecte ale sistemului vizual uman rămân incerte, teoria evoluției fotopigmenților bastonaș și con este agreată de majoritatea oamenilor de știință. Se crede că primii pigmenți vizuali au fost cei ai fotoreceptorilor conici, proteinele opsinice ale bastonului evoluând mai târziu. După evoluția mamiferelor din strămoșii lor reptilieni, în urmă cu aproximativ 275 de milioane de ani, a existat o fază nocturnă în care s-a pierdut vederea complexă a culorilor. Având în vedere că aceste pro-mamifere erau nocturne, și-au mărit sensibilitatea în medii cu luminozitate scăzută și și-au redus sistemul fotopic de la tetracromatic la dicromatic. Trecerea la un stil de viață nocturn ar necesita mai mulți fotoreceptori de bastonașe pentru a absorbi lumina albastră emisă de lună în timpul nopții. Se poate extrapola faptul că raportul ridicat dintre bastonașe și conuri, prezent în ochii omului modern, a fost păstrat chiar și după trecerea de la viața nocturnă la cea diurnă.Se crede că apariția tricromatismului la primate a avut loc în urmă cu aproximativ 55 de milioane de ani, când temperatura de la suprafața planetei a început să crească. Primatele erau de natură mai degrabă diurnă decât nocturnă și, prin urmare, aveau nevoie de un sistem vizual fotopic mai precis. Un al treilea fotopigment conic a fost necesar pentru a acoperi întregul spectru vizual, permițând primatelor să discrimineze mai bine între fructe și să le detecteze pe cele cu cea mai mare valoare nutritivă.
AplicațiiEdit
- Aviatorii poartă în mod obișnuit ochelari cu lentile roșii sau ochelari de protecție înainte de decolarea pe întuneric pentru a se asigura că pot vedea în afara aeronavei. În plus, pe tot parcursul zborului, cabina de pilotaj este iluminată cu lumini roșii slabe. Această iluminare are rolul de a se asigura că pilotul este capabil să citească instrumentele și hărțile, menținând în același timp viziunea scotopică pentru a privi în exterior.
- Submarine: Deseori, submarinele sunt „echipate pentru roșu”, ceea ce înseamnă că nava va ieși la suprafață sau va ajunge la adâncimea periscopului pe timp de noapte. În astfel de momente, iluminarea în anumite compartimente este comutată la lumină roșie pentru a permite ochilor observatorilor și ofițerilor să se adapteze la întuneric înainte de a privi în afara navei. În plus, compartimentele de pe un submarin pot fi iluminate cu lumină roșie pentru a simula condițiile de noapte pentru echipaj.
Vitamina AEdit
11-cis-Retinal2
Vitamina A este necesară pentru buna funcționare a ochiului uman. Fotopigmentul rodopsină care se găsește în celulele bastonașului uman este compus din retinal, o formă de vitamina A, legată de o proteină opsină. La absorbția luminii, rodopsina se descompune în retinal și opsină prin albire. Retinalul putea avea apoi una dintre cele două sorți de izbândă: se putea recombina cu opsina pentru a reforma rodopsina sau putea fi transformat în retinol liber. Omul de știință american George Wald a fost primul care a recunoscut că sistemul vizual consumă vitamina A și că depinde de alimentație pentru a o înlocui.Vitamina A îndeplinește multe funcții în corpul uman în afara vederii sănătoase. Ea este vitală în menținerea unui sistem imunitar sănătos, precum și în promovarea creșterii și dezvoltării normale. În medie, un bărbat și o femeie adulți ar trebui să consume 900 și, respectiv, 700 micrograme de vitamina A pe zi. Un consum mai mare de 3000 de micrograme pe zi este denumit toxicitate cu vitamina A și este de obicei cauzat de ingestia accidentală de suplimente.
Surse de vitamina AEdit
Vitamina A este prezentă atât în surse animale, cât și vegetale, sub formă de retinoizi și, respectiv, carotenoizi. Retinoizii pot fi utilizați imediat de către organism în momentul absorbției în sistemul cardiovascular; cu toate acestea, carotenoizii de origine vegetală trebuie să fie transformați în retinol înainte de a fi utilizați de către organism. Cele mai mari surse de vitamina A de origine animală sunt ficatul, produsele lactate și peștele. Fructele și legumele care conțin cantități mari de carotenoizi sunt de culoare verde închis, galbenă, portocalie și roșie.
Context evolutivEdit
Proteinele opsinice pe bază de vitamina A au fost folosite pentru detectarea luminii în organisme în cea mai mare parte a istoriei evolutive, începând cu aproximativ 3 miliarde de ani în urmă. Această caracteristică a fost transmisă de la organismele unicelulare la cele multicelulare, inclusiv Homo sapiens. Cel mai probabil, această vitamină a fost selectată de evoluție pentru detectarea luminii, deoarece retinalul determină o deplasare a absorbției fotoreceptorilor către domeniul luminii vizibile. Această deplasare a absorbției este deosebit de importantă pentru viața de pe Pământ, deoarece corespunde, în general, radiației maxime a luminii solare pe suprafața sa. Un al doilea motiv pentru care retinalul a evoluat pentru a fi vital pentru vederea umană este faptul că acesta suferă o schimbare conformațională mare atunci când este expus la lumină. Se crede că această modificare conformațională face ca proteina fotoreceptorului să distingă mai ușor între starea sa silențioasă și cea activată, controlând astfel mai bine fototransducția vizuală.
Dovezi experimentaleEdit
Au fost efectuate diverse studii care au testat eficacitatea suplimentării cu vitamina A asupra adaptării la întuneric. Într-un studiu realizat de Cideciyan et al. a fost măsurată durata adaptării la întuneric la un pacient cu deficiență sistemică de vitamina A (VAD) înainte și după suplimentarea cu vitamina A. Funcția de adaptare la întuneric a fost măsurată înainte de suplimentarea cu suplimente, 1 zi după tratament și 75 de zile după tratament. S-a observat că, după doar o zi de suplimentarea cu vitamina A, cinetica de recuperare a adaptării la întuneric a fost semnificativ accelerată după albirea fotoreceptorilor. Adaptarea la întuneric a fost accelerată și mai mult după 75 de zile de tratament. Un studiu ulterior realizat de Kemp et al. a studiat adaptarea la întuneric la subiecți cu ciroză biliară primară și boala Crohn, ambii cu deficiență de vitamina A. În termen de 8 zile de la suplimentarea orală cu vitamina A, ambii pacienți și-au restabilit funcția vizuală la normal. Antocianină
Antocianinele reprezintă majoritatea celor 4000 de fitochimicale flavonoide cunoscute. Acest grup de aproximativ 600 de antioxidanți bioactivi poartă cele mai puternice efecte fiziologice ale oricărui compus vegetal. Aceste substanțe chimice sunt, de asemenea, cele mai vizibile dintre fitochimicele flavonoide, deoarece asigură pigmentarea albastră, roșie sau purpurie strălucitoare a multor specii de plante. Antocianii au, de asemenea, rolul de a proteja țesuturile fotosintetice de razele directe ale soarelui. în plus, proprietățile antioxidante, antiinflamatorii și vasoprotectoare ale antocianilor le permit să demonstreze diverse efecte asupra sănătății. La om, antocianii sunt eficienți pentru o varietate de afecțiuni de sănătate, inclusiv leziuni neurologice, ateroscleroză, diabet, precum și tulburări de vedere. Antocianii interacționează frecvent cu alte substanțe fitochimice pentru a potența efectele biologice; prin urmare, contribuțiile din partea biomoleculelor individuale rămân dificil de descifrat.Ca urmare a faptului că antocianii oferă o colorație strălucitoare florilor, plantele care conțin aceste substanțe fitochimice reușesc în mod natural să atragă polenizatorii, cum ar fi păsările și albinele. Fructele și legumele produse de astfel de plante au, de asemenea, o pigmentație strălucitoare, atrăgând animalele să le mănânce și să împrăștie semințele. Datorită acestui mecanism natural, plantele care conțin antociani sunt foarte răspândite în majoritatea zonelor din lume. Abundența și distribuția mare a plantelor care conțin antociani fac din acestea o sursă naturală de hrană pentru multe animale. Prin intermediul dovezilor fosile se știe că acești compuși erau consumați în cantități mari de homininii primitivi.
În timpul Primului și celui de-al Doilea Război Mondial, se știe că aviatorii Forțelor Aeriene Britanice consumau cantități mari de dulceață de afine. Aviatorii consumau acest aliment bogat în antociani datorită numeroaselor sale beneficii vizuale, printre care se număra adaptarea accelerată la întuneric, care ar fi fost valoroasă pentru misiunile de bombardament pe timp de noapte.
Surse alimentareEdit
Fructele de mure
Fructele și legumele viu colorate sunt bogate în antociani. Acest lucru are sens intuitiv, deoarece antocianii oferă pigmentarea plantelor. Murele sunt alimentele cele mai bogate în antociani, conținând 89-211 miligrame la 100 de grame. Alte alimente care sunt bogate în această fitochimie includ ceapa roșie, afinele, afinele, varza roșie și vinetele. Ingerarea oricăreia dintre aceste surse de alimente va produce o varietate de fitochimicale în plus față de antociani, deoarece acestea există în mod natural împreună. Se estimează că aportul zilnic de antociani este de aproximativ 200 de miligrame la un adult mediu; cu toate acestea, această valoare poate ajunge la câteva grame pe zi dacă o persoană consumă suplimente de flavonoide.
Efectul asupra adaptării la întunericEdit
Antocianii accelerează adaptarea la întuneric la om prin creșterea regenerării fotopigmentului bastonaș, rodopsina. Antocianii realizează acest lucru prin legarea directă la opsină la degradarea rodopsinei în constituenții săi individuali de către lumină. Odată legată de opsină, antocianina își modifică structura, accelerând astfel accesul său la buzunarul de legare a retinei. Având o dietă bogată în antociani, o persoană este capabilă să genereze rodopsină în perioade mai scurte de timp, datorită afinității crescute a opsinei pentru retinal. Prin acest mecanism, un individ este capabil să accelereze adaptarea la întuneric și să obțină viziunea nocturnă într-o perioadă mai scurtă de timp.
Dovezi de susținereEdit
Într-un studiu dublu-orb, controlat cu placebo, efectuat de Nakaishi et al. un concentrat de antociani sub formă de pulbere derivat din coacăze negre a fost furnizat unui număr de participanți. Participanții au primit una dintre cele trei doze de antociani pentru a măsura dacă rezultatul a apărut într-o manieră dependentă de doză. Perioada de adaptare la întuneric a fost măsurată înainte și la două ore după suplimentarea cu suplimente la toți participanții. Rezultatele acestui experiment indică faptul că antocianii au accelerat semnificativ adaptarea la întuneric doar la un singur nivel de doză în comparație cu placebo. Observând datele în ansamblu, Nakaishi et al. au concluzionat că antocianii au redus efectiv perioada de adaptare la întuneric într-o manieră dependentă de doză.
Dovezi contradictoriiEdit
În ciuda faptului că mulți oameni de știință consideră că antocianii sunt benefici în accelerarea adaptării la întuneric la om, un studiu realizat de Kalt et al. în 2014 a arătat că antocianii din afine nu au niciun efect. În acest studiu au fost efectuate două studii dublu-orb, controlate cu placebo, pentru a examina adaptarea la întuneric în urma consumului de produse din afine. În niciunul dintre aceste studii, aportul de antociani din afine nu a avut efect asupra duratei adaptării la întuneric. Din aceste rezultate, Kalt et al. au concluzionat că antocianii din afine nu oferă nicio diferență semnificativă în ceea ce privește componenta de adaptare la întuneric a vederii umane.
.