Kijken en Zien - Bètasteunpunt Utrecht

Hoofdstuk 3. Donkeradaptatie Kijken en Zien!
die net zo probleemloos functioneert wanneer enkele klanten op bezoek komen als wanneer de
hele bevolking van de volksrepubliek China komt winkelen. Hoe krijgt ons netvlies dit voor elkaar?
Wanneer er maar weinig licht is, dan zal
een lichtgevoelige cel op ieder foton dat
ze treft reageren met een verandering
van de membraanpotentiaal. Echter,
wanneer er veel licht is, dan zal de grote
meerderheid van de fotonen zonder
gevolg voor de cel voorbij stromen. Dit
betekent dat het netvlies zijn
gevoeligheid voor licht regelt: het is
heel gevoelig bij weinig licht en heel
ongevoelig bij veel licht. Deze
gevoeligheid druk je uit in de respons
van de lichtgevoelige cel per eenheid
van lichtintensiteit. In natuurkundige
termen is dat:
mV membraanpotentiaalverandering
Watt lichtvermogen
Samenvattend: in het netvlies treedt
automatische gevoeligheidsregeling voor
licht op. Dit begrip wordt aangeduid met
licht/donker adaptatie.
Hoe vindt die automatische gevoeligheidsregeling plaats?
In de staafjes bevindt zich het lichtabsorberende pigment, retinal. Aan dit retinal is het eiwit opsine
gebonden. Samen vormen zij een structuur genaamd rhodopsine. Rhodopsine kan fotonen
absorberen. Fotonen zijn een vorm van elektromagnetische straling, waaruit licht bestaat.
Door absorptie van een foton verandert het retinal gedeelte van vorm. In die nieuwe vorm is het
retinal niet langer in staat te reageren. Het pigment heet dan ′gebleekt′. Licht zorgt ervoor dat het
pigment gebleekt blijft. Als het donkerder wordt zal na enige tijd het gebleekte retinal door een
biochemisch herstelproces weer omgezet worden in de oorspronkelijke vorm. Dit heet dan
ongebleekt. Een hersteld pigment kan weer reageren met een foton: het staafje is weer
lichtgevoelig.
Naar analogie van de winkel: de meeste Chinezen worden niet te woord gestaan, omdat de
verkoper na iedere klant een pauze neemt. Een klant wordt tijdelijk niet geholpen. Wanneer er
maar weinig klanten zijn hindert die gewoonte niet, omdat er nog veel verkopers beschikbaar
blijven. Naarmate er zich meer klanten per tijdseenheid aanbieden zullen naar verhouding steeds
minder geholpen worden, omdat steeds meer verkopers aan het pauzeren zijn.
De oorzaak van de automatische gevoeligheidsregeling is dus dat meer licht de beschikbaarheid
van ongebleekt pigment vermindert. Hoe kunnen we dit idee in wiskundige termen vatten, zodat
we een kwantitatief model hebben van het adaptatieproces?
Vraag 3-1 Waarom hebben we dat kwantitatieve model nodig?
3.3 Modelleren
Figuur 3-2: De plaats van Rhodopsine in een staafje.
De verandering van de lichtgevoeligheid door adaptatie kan gemodelleerd worden door een
differentiaalvergelijking. Een differentiaalvergelijking geeft de verandering van een grootheid weer.
Bijvoorbeeld de groei van de bevolking, de toename van temperatuur op aarde, of, - in ons geval -
de gevoeligheid van ons visuele systeem voor licht. Kenmerkend voor een differentiaalvergelijking
is de eigenschap dat de verandering van een grootheid afhangt van de grootheid zelf. Denk
bijvoorbeeld aan bevolkingsgroei: het aantal geboorten is afhankelijk van het aantal vrouwen in de
vruchtbare leeftijd.
24