При действии света на сетчатку в ней происходят: 1) фотохимические процессы; 2) химические изменения; 3) электрические явления; 4) ретино-моторные явления.
Фотохимические процессы заключаются в обесцвечивании родопсина и йодопсина. Однако скорость распада родопсина значительно больше скорости распада йодопсина и поэтому возбудимость палочек к свету примерно в 1000 раз больше, чем колбочек. Палочки более возбудимы к действию коротких волн, а колбочки — длинных. В красной части спектра палочки невозбудимы. Скорость обесцвечивания родопсина в лучах спектра, имеющих разную длину волны, неодинакова. Поглощение родопсином волн света разной длины также неодинаково. Но кривые обесцвечивания родопсина, поглощения им лучей света и ощущения яркости света почти совпадают друг с другом. Это соответствие позволяет считать, что родопсин — светореактивное вещество, которое, разлагаясь на свету, дает возможность видеть в сумерки, при слабом освещении, когда цвета предметов неразличимы.
В обычной обстановке глаз человека воспринимает интенсивности света, отражаемого предметами, которые отличаются не больше чем в 30-50 раз. Хорошо различаются интенсивности света в диапазоне, к которому глаз адаптирован. При переходе от одной яркости к другой световая чувствительность сначала падает, а затем восстанавливается.
Фотохимическая реакция распада родопсина и йодопсина при действии света вызывает возникновение импульсов в волокнах зрительного нерва и, следовательно, является начальным моментом зрительных восприятий. Различная скорость обесцвечивания этих веществ при действии лучей разной длины волны вызывает различную импульсацию в волокнах зрительного нерва.
Обработка сетчатки раствором квасцов предохраняет родопсин и йодопсин от дальнейшего распада и поэтому фиксирует изображение предмета, на который смотрел глаз. Изображение предмета на сетчатке, или оптограмма, получается благодаря тому, что эти вещества больше изменяются в месте действия лучей, исходящих от сильно освещенных частей предмета, и меньше — в месте действия лучей, исходящих от слабо освещенных частей предмета.
Распад и восстановление родопсина, как и йодопсина, совершается в темноте и на свету, но восстановление усиливается в темноте. Обязательное условие восстановления этих веществ — соприкосновение сетчатки с клетками пигментного эпителия. Сам пигмент роли не играет, так как это восстановление происходит и у людей, у которых в сетчатке глаза нет пигмента.
Йодопсин синтезируется с гораздо большей скоростью, чем родопсин.
Родопсин на свету распадается на белок опсин и на пигмент ретинен, который является производным витамина А. При дальнейшем, более продолжительном действии света ретинен восстанавливается в витамин А. На свету и особенно в темноте витамин А превращается в ретинен, который соединяется с опсином и образует родопсин. Поэтому в темноте в сетчатке содержатся ничтожные количества витамина А, а на свету, особенно ярком, обнаруживается значительное количество свободного витамина А. Следовательно, витамин А — источник образования родопсина.
Недостаток в пище витамина А сильно нарушает образование родопсина, что вызывает резкое ухудшение сумеречного зрения, или гемералопию.
Обмен веществ в сетчатке сходен с обменом веществ в головном мозге. В сетчатке происходит гликолиз, в палочках и колбочках распадается АТФ. В сетчатке обнаруживаются электрические явления. Потенциалы сетчатки — одно из проявлений фотохимических процессов распада зрительного пурпура. Запись потенциалов сетчатки обозначается как электроретинограмма.
Запись потенциалов указывает на различное физиологическое значение палочек и колбочек (П. И. Шпильберг, 1943, 1947). Наружные концы палочек и колбочек имеют электроотрицательный заряд, а внутренние их концы — положительный. Поэтому задний полюс глаза всегда заряжен электроотрицательно по отношению к переднему, т. е. к роговице. При отсутствии освещения глаза разность потенциалов равна 6 мВ.
Ретино-моторные явления заключаются в том, что у рыб и амфибий при действии света на глаз происходит укорочение внутренних члеников колбочек и удлинение наружных члеников палочек. У высших животных это явление не обнаружено.
При действии сильного света, особенно ультрафиолетовой части спектра, в отростках пигментных клеток пигмент перемещается навстречу свету. При этом пигмент окутывает палочки и колбочки, что предохраняет от быстрого разрушения родопсин и йодопсин. В темноте пигмент движется в обратном направлении.