Thích nghi bóng tối: vì sao vào phòng tối một lúc mới nhìn thấy

Vừa bước từ chỗ sáng vào phòng tối, ta gần như không thấy gì, rồi vài phút sau đồ vật hiện dần ra. Đó là thích nghi bóng tối: đồng tử mở to trong vài giây, nhưng phần chính là các tế bào ở võng mạc phải tái tạo sắc tố nhạy sáng đã bị ánh sáng "tẩy" mất. Tế bào nón hồi phục trong khoảng 10 phút, tế bào que cần 20–30 phút hoặc hơn mới đạt độ nhạy cao nhất — lúc đó mắt nhạy hơn lúc mới vào tối hàng nghìn lần trở lên.

Hai hệ thống nhìn trong một con mắt

Võng mạc có hai loại tế bào cảm quang làm hai ca khác nhau:

Vì tế bào que không phân biệt màu, đêm tối mọi thứ trông xám bạc. Câu ngạn ngữ phương Tây "ban đêm mèo nào cũng xám" phản ánh đúng điều đó.

Chuyện gì xảy ra trong mắt khi vào chỗ tối

Bước 1: đồng tử mở to (vài giây)

Đồng tử co lại dưới nắng, có thể nhỏ cỡ 2 milimet, và mở rộng tới khoảng 7–8 milimet trong bóng tối ở người trẻ. Diện tích tăng hơn chục lần, nên lượng ánh sáng vào mắt tăng tương ứng. Nhưng chừng đó chưa đủ: chênh lệch độ sáng giữa trưa nắng và đêm không trăng lên tới hàng triệu lần.

Bước 2: sắc tố được tái tạo (vài phút đến nửa giờ)

Tế bào que chứa sắc tố rhodopsin (còn gọi là sắc tím thị giác). Khi hấp thụ ánh sáng, rhodopsin bị biến đổi và mất khả năng nhạy sáng — hiện tượng "tẩy màu". Dưới ánh sáng mạnh, phần lớn rhodopsin ở trạng thái đã bị tẩy. Vào tối, tế bào phải dựng lại rhodopsin từ protein opsin và một dẫn xuất của vitamin A, với sự giúp sức của lớp biểu mô sắc tố phía sau võng mạc. Quá trình này mất thời gian, và độ nhạy của mắt tăng dần theo lượng rhodopsin hồi phục.

Bước 3: mạch thần kinh điều chỉnh

Các tế bào thần kinh trong võng mạc cũng thay đổi cách gom tín hiệu: nhiều tế bào que dồn tín hiệu về một đường dẫn, đổi độ nét lấy độ nhạy. Vì thế trong tối ta thấy được vật mờ nhưng không đọc được chữ nhỏ.

Đường cong thích nghi tối: chỗ gãy nổi tiếng

Nếu đo ngưỡng ánh sáng yếu nhất mà một người thấy được theo từng phút sau khi vào phòng tối, ta được một đường cong có hai đoạn:

1. Phút đầu đến khoảng phút thứ 7–10: độ nhạy tăng nhanh rồi chững lại. Đây là phần của tế bào nón.
2. Khoảng phút thứ 7–10: đường cong gãy khúc — gọi là điểm gãy que – nón. Từ đây tế bào que vượt lên nhạy hơn nón.
3. Đến phút 20–30 và sau đó: độ nhạy tiếp tục tăng chậm, đạt gần mức tối đa.

Chiều ngược lại — từ tối ra sáng — nhanh hơn nhiều, chỉ vài giây đến một phút, dù lúc đầu ta thấy loá chói. Ánh sáng tẩy rhodopsin rất nhanh, còn dựng lại thì chậm.

Những hệ quả nhìn thấy được

Nhìn lệch để thấy sao mờ

Giữa điểm vàng không có tế bào que. Vì thế trong đêm, nhìn thẳng vào một ngôi sao mờ lại khó thấy hơn nhìn lệch sang bên một chút. Người quan sát thiên văn gọi đây là kỹ thuật "nhìn lệch" (averted vision).

Màu đỏ "tắt" trước khi trời tối

Lúc chạng vạng, hoa đỏ trong vườn tối sầm đi trong khi hoa lam, lá xanh vẫn còn sáng tương đối. Lý do: tế bào que nhạy nhất với ánh lam lục (khoảng 500 nanomet) và gần như không nhạy với đỏ. Hiện tượng này mang tên nhà sinh lý học người Séc Jan Evangelista Purkyně (Purkinje), người mô tả nó năm 1825.

Đèn đỏ giữ được thị lực đêm

Cũng vì que ít nhạy với đỏ, ánh sáng đỏ yếu ít tẩy rhodopsin. Người ngắm sao, phi công bay đêm, thuỷ thủ trên đài chỉ huy tàu dùng đèn đỏ mờ để đọc bản đồ mà không mất thích nghi tối. Màn hình điện thoại sáng trắng thì ngược lại: liếc một cái là phải chờ lại từ đầu một phần.

Ra khỏi hầm, vào hầm khi lái xe

Lái xe vào đường hầm giữa trưa, mắt cần thời gian thích nghi. Đây là lý do nhiều đường hầm có đoạn đầu chiếu đèn sáng hơn đoạn giữa, và người lái nên giảm tốc, bật đèn trước khi vào hầm.

Chuyện miếng che mắt của cướp biển

Trên mạng hay lan truyền giả thuyết rằng cướp biển đeo miếng che một mắt để mắt đó luôn thích nghi tối, khi xuống khoang tàu chỉ cần chuyển miếng che sang mắt kia. Về sinh lý, ý tưởng này hợp lý: mỗi mắt thích nghi tối độc lập. Nhưng chưa có tư liệu lịch sử nào xác nhận cướp biển thật sự làm thế; miếng che mắt trong hình ảnh cướp biển nhiều khả năng chỉ vì người bị thương ở mắt. Có thể tự thử: che một mắt vài phút trong phòng sáng, rồi tắt đèn và mở miếng che — mắt vừa được che sẽ thấy rõ hơn hẳn.

Quáng gà: khi mắt không thích nghi được

Người không nhìn được hoặc nhìn rất kém trong ánh sáng yếu gọi là quáng gà (nhìn kém ban đêm). Nguyên nhân có thể là thiếu vitamin A (vì cơ thể cần nó để tạo rhodopsin), một số bệnh võng mạc di truyền, đục thuỷ tinh thể, hoặc nguyên nhân khác. Thiếu vitamin A từng là vấn đề sức khoẻ cộng đồng ở nhiều nước, trong đó có Việt Nam, và là lý do có các chương trình bổ sung vitamin A cho trẻ nhỏ.

Nếu bạn hoặc người thân thấy khó nhìn rõ rệt khi trời tối, hay vấp ngã khi vào chỗ tối, hãy đi khám bác sĩ mắt để tìm nguyên nhân. Không tự ý uống vitamin A liều cao, vì thừa vitamin A cũng gây hại.

Góc nhìn hôm nay: tự trải nghiệm thích nghi tối

• Vào một phòng tối, đặt đồng hồ, ghi lại phút nào bắt đầu thấy khung cửa, phút nào thấy được hoa văn trên rèm.
• Thử ngắm sao ở nơi ít đèn: sau 20–30 phút không nhìn điện thoại, số sao thấy được tăng rõ rệt.
• Thử che một mắt như "mẹo cướp biển" để so sánh hai mắt.

Các câu lạc bộ thiên văn nghiệp dư thường có buổi quan sát ngoài trời và hướng dẫn cách giữ thị lực đêm — nơi tốt để thấy tận mắt con mắt người nhạy tới mức nào khi được cho đủ thời gian.