# Zeci de picoamperi în întuneric: de ce ochii consumă energie în beznă > **Ediție canonică:** https://mariuscomper.uk/patruzeci-de-picoamperi/ > **Autor:** Marius Comper > **Domeniu:** Biofizică senzorială cantitativă · Retină --- ## 1. Paradoxul energetic al vederii umane Spre deosebire de senzorii aparatelor foto, fotoreceptorii retinieni rămân activi electric și metabolic în beznă completă. Când stingi lumina în cameră, un torent neîntrerupt de sarcini numit **curentul de întuneric** obligă celulele să consume oxigen și ATP. În comparațiile de țesut și de metodă, cererea energetică a retinei poate depăși consumul cortexului. Lumina zilei acționează ca o frână metabolică ce reduce această cheltuială. Curentul de întuneric este de ordinul zecilor de picoamperi, însă cifra depinde de specie și de protocol. Baylor, Lamb și Yau au măsurat în 1979, în bastonașe de broască râioasă (*Bufo marinus*), răspunsuri saturante de până la 27 pA. În bastonașe umane, Kraft, Schneeweis și Schnapf au înregistrat în 1993 fotocurenți declanșați de flash de până la aproximativ 20 pA. Această pagină folosește 20 pA ca limită superioară ilustrativă, nu ca o constantă universală a curentului de întuneric uman. Curentul este purtat de ioni de sodiu și calciu care pătrund prin canalele cationice activate de guanozin monofosfatul ciclic (canale CNG) din membrana segmentului extern. Din cauza acestui flux continuu de ioni pozitivi, potențialul transmembranar al bastonașului în beznă se menține la o valoare depolarizată de aproximativ **−40 de milivolți**, mult peste potențialul obișnuit de repaus al unui neuron cortical (−70 de milivolți). La această tensiune, celula eliberează continuu neurotransmițătorul glutamat în sinapsele cu neuronii bipolari. --- ## 2. Prețul în ATP plătit de pompele moleculare Într-un model de limită superioară bazat pe 20 de picoamperi, fiecare bastonaș primește în fiecare secundă aproximativ **1,25 × 10⁸ sarcini ionice echivalente**. Este o conversie a curentului în unități de sarcină elementară; nu este un număr de ioni de sodiu, deoarece curentul real include și calciu. Pentru a preveni dezechilibrul ionic, segmentul intern al celulei conține o densitate excepțională de pompe Na⁺/K⁺-ATPază. Dacă tratăm sarcina echivalentă ca pe un proxy didactic și folosim raportul de 3 unități de sarcină la 1 ATP, modelul estimează circa **4,2 × 10⁷ molecule de ATP pe secundă** pentru un bastonaș. Este un calcul orientativ, nu o măsurătoare a fiecărui bastonaș uman. La scara celor 120 de milioane de bastonașe ale unei retine, același model ajunge la aproximativ **5,0 × 10¹⁵ molecule de ATP pe secundă**. Pentru ambii ochi, valoarea este de aproximativ **1,0 × 10¹⁶ molecule pe secundă**. Studiile pe retină de iepure și de pisică arată o cerere mare de oxigen, dar comparația de 2–3 ori față de cortex depinde de țesut, specie și metodă. --- ## 3. Cascada fotonică: de ce lumina acționează ca o frână Când un singur foton lovește o moleculă de rodopsină din discurile segmentului extern, cromoforul 11-*cis*-retinal se izomerizează în *all-trans*-retinal în mai puțin de 200 de femtosecunde. Această modificare declanșează o amplificare enzimatică uriașă: - În bastonașe intacte de șoarece, Yue și colaboratorii estimează aproximativ **12–14 complexe transducină–PDE efective** pentru fiecare rodopsină activată; alte preparate și modele pot oferi valori diferite. - Complexele activează PDE6, care hidrolizează cGMP și închide canalele CNG; pagina prezintă această avalanșă ca pe un model de amplificare, nu ca pe o constantă universală. - Scăderea locală a concentrației de cGMP determină desprinderea acestuia de pe canalele CNG, provocând închiderea a sute de pori ionici. - Curentul de întuneric se prăbușește, interiorul celulei se hiperpolarizează până la **−70 de milivolți**, eliberarea de glutamat este suspendată, iar pompele de sodiu își reduc activitatea. --- ## 4. Experiment pe propriul corp: Scotomul foveal nocturn 1. **Fixează o stea palidă:** Privește fix, drept înainte, spre o sursă slabă de lumină pe timp de noapte. Vei observa că steaua dispare complet din câmpul vizual. 2. **Privește la 10–15 grade lateral:** Deplasează privirea ușor în stânga sau în dreapta. Obiectul reapare instantaneu și mult mai strălucitor. 3. **Mecanismul:** Foveola centrală conține exclusiv conuri și strict 0 bastonașe. La 10°–15° excentricitate, densitatea bastonașelor atinge vârful de circa 160.000/mm², susținând vederea nocturnă. --- ## 5. Referințe științifice decisive 1. Baylor, D. A., Lamb, T. D., & Yau, K. W. (1979). *The membrane current of single rod outer segments.* J Physiol, 288, 589–611. [PubMed](https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/112242/) 2. Kraft, T. W., Schneeweis, D. M., & Schnapf, J. L. (1993). *Visual transduction in human rod photoreceptors.* J Physiol, 464, 747–765. [PubMed](https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/8229828/) 3. Ames, A., Li, Y. Y., et al. (1992). *Energy metabolism of rabbit retina as related to function.* J Neurosci, 12(3), 840–853. [PubMed](https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/1312136/) 4. Okawa, H., Sampath, A. P., et al. (2008). *ATP consumption by mammalian photoreceptors in darkness and in light.* Curr Biol, 18(24), 1917–1921. [PubMed](https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/19084410/) 5. Linsenmeier, R. A. (1986). *Effects of light and darkness on oxygen distribution and consumption in the cat retina.* J Gen Physiol, 88(4), 521–542. 6. Curcio, C. A., et al. (1990). *Human photoreceptor topography.* J Comp Neurol, 292(4), 497–523. 7. Rieke, F., & Baylor, D. A. (1998). *Single-photon detection by rod cells of the retina.* Rev Mod Phys, 70(3), 1027–1036. 8. Yue, W. W. S., et al. (2019). *Elementary response triggered by transducin in retinal rods.* Proc Natl Acad Sci, 116(11), 5144–5153. [PubMed](https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30796193/)