Adattamento al buio: come l'occhio impara a vedere di notte

Entrate in una sala cinematografica buia dopo essere stati alla luce del sole e per qualche istante sarete ciechi: non distinguete le file di poltrone, urtate le persone, brancolate. Poi, minuto dopo minuto, il buio si popola di forme. Questo lento "accendersi" della vista notturna si chiama adattamento al buio, ed è uno dei processi più raffinati del nostro corpo, governato da una molecola dal nome quasi poetico: la rodopsina, o "porpora visiva".

Due tipi di sentinelle nella retina

La nostra retina ospita due famiglie di cellule fotosensibili. I coni, concentrati al centro (nella fovea), ci danno la visione dei colori e i dettagli fini, ma funzionano solo con buona luce. I bastoncelli, molto più numerosi (oltre 100 milioni) e distribuiti nella periferia, sono invece sensibilissimi: bastano pochi fotoni per attivarli. Non distinguono i colori, ma sono i veri protagonisti della visione notturna. Quando la luce cala, il sistema visivo passa gradualmente dai coni ai bastoncelli, una transizione che spiega perché di notte vediamo il mondo in toni di grigio.

Il cuore della faccenda è il pigmento contenuto nei bastoncelli, la rodopsina, formata da una proteina (l'opsina) legata a una molecola derivata dalla vitamina A, il retinale. Quando un fotone colpisce la rodopsina, la molecola di retinale cambia forma e innesca la cascata di segnali che il cervello interpreta come luce. Ma in questo processo la rodopsina si "scinde" e si disattiva: deve essere rigenerata prima di poter catturare un altro fotone. La risorsa di approfondimento Webvision dell'Università dello Utah descrive in dettaglio questo ciclo.

Perché ci vogliono venti minuti

Alla luce intensa la rodopsina è quasi tutta "scolorita" (per questo si parla di porpora visiva: alla luce sbiadisce). Quando passiamo al buio, i bastoncelli devono ricostruire le loro scorte di pigmento, e questo richiede tempo. L'adattamento avviene in due fasi: i coni si adattano in circa 5-10 minuti, ma raggiungono presto il loro limite; i bastoncelli sono più lenti e impiegano fino a 20-30 minuti per arrivare alla massima sensibilità. Al termine del processo, l'occhio può diventare decine di migliaia di volte più sensibile rispetto a quando eravamo alla luce.

È per questo che dopo mezz'ora sotto un cielo stellato lontano dalle luci della città si vedono molte più stelle: la nostra retina ha avuto il tempo di "ricaricarsi". E basta un solo lampo di luce intensa – l'accensione di una torcia, lo schermo di uno smartphone – per scolorire di nuovo la rodopsina e azzerare in un istante il lavoro di mezz'ora.

Il trucco della luce rossa e della visione laterale

Astronomi, marinai e militari conoscono da tempo due strategie pratiche legate a questa fisiologia. La prima è l'uso di luci rosse: i bastoncelli sono pochissimo sensibili alla luce rossa, perciò una torcia rossa permette di leggere una mappa o regolare uno strumento senza distruggere l'adattamento al buio. La seconda è la visione distolta: per scorgere una stella debole conviene non guardarla direttamente, ma puntare lo sguardo poco di lato. Così la sua luce cade non sulla fovea (ricca di coni, ciechi al buio) ma sulla periferia, dove abbondano i sensibilissimi bastoncelli.

A queste si lega un curioso fenomeno percettivo descritto nell'Ottocento dal fisiologo Jan Evangelista Purkyně: l'effetto Purkinje. Al calare della luce, i colori caldi come il rosso ci appaiono spenti e quasi neri, mentre i blu e i verdi restano relativamente luminosi. Il motivo è che i bastoncelli sono più sensibili alle lunghezze d'onda corte. Ecco perché, al crepuscolo, un fiore rosso vivido sembra svanire nel buio prima delle foglie verdi che lo circondano.

Quando l'adattamento si guasta

Tutto questo dipende da un rifornimento costante di vitamina A. Una sua carenza compromette la rigenerazione della rodopsina e provoca la cecità notturna (nictalopia), una delle prime e più antiche carenze nutrizionali documentate: già gli antichi Egizi la curavano facendo mangiare fegato, ricchissimo di vitamina A. Difetti genetici dei pigmenti o malattie come la retinite pigmentosa, che danneggia i bastoncelli, causano analoghe difficoltà a vedere al buio. La voce di Britannica sull'adattamento al buio riassume questi aspetti. La prossima volta che entrerete in una stanza buia, ricordate: non siete ciechi, state solo aspettando che la vostra porpora visiva si ricarichi.