Monochromacy

La monocromía (mono significando uno y el color cromático) es entre los organismos o máquinas la capacidad de distinguir una sola frecuencia del espectro de luz electromagnética. En el sentido físico, ninguna fuente de radiación electromagnética es puramente monocromática, pero puede considerarse como una distribución gaussiana de frecuencias formadas alrededor de un pico. Del mismo modo, un sistema visual de un organismo o una máquina no puede ser monocromático, sino que distinguirá un conjunto continuo de frecuencias alrededor de un pico, dependiendo de la intensidad de la luz. Los organismos con monocromía se llaman monocromáticos.

Muchas especies, como todos los mamíferos marinos, el mono búho y el león marino australiano (foto a la derecha) son monocromáticas en condiciones normales. En humanos, la ausencia de discriminación de color o discriminación de color pobre es uno entre varios otros síntomas de enfermedades hereditarias o adquiridas graves como, por ejemplo, acromatopsia heredada (OMIM 216900 262300 139340 613093), acromatopsia adquirida o monocromía de cono azul heredado (OMIM 303700).

Humanos
La visión en humanos se debe a un sistema que comienza con fotorreceptores de Rod y Cones, pasa a través de las células ganglionares de la retina y llega a la corteza visual del cerebro. La visión del color se logra a través de células de conos, cada una capaz de distinguir entre una banda continua de frecuencias, células ganglionares de la retina y la corteza visual. Las varillas, que son extremadamente abundantes (alrededor de 120 millones), se encuentran en la periferia de la retina humana. Las varillas responden solo a niveles tenues de luz y son muy sensibles a la luz, por lo tanto, completamente inútiles a la luz del día porque la luz brillante las blanquea. Los conos, que están principalmente cerca de la fóvea en el ojo y son menos activos en la luz tenue, más útiles en la luz brillante y esenciales para la visión del color. Hay tres tipos de conos en los ojos humanos normales (corto, mediano y largo de onda, a veces llamados azul, verde y rojo); cada uno detecta un rango diferente de longitudes de onda. Las varillas superan en número a los conos en aproximadamente 20 a 1 en la retina humana, pero los conos proporcionan aproximadamente el 90% de la entrada del cerebro. Los conos responden más rápido que las varillas, y tienen tres tipos de pigmentos con diferentes sensibilidades de color, donde las varillas solo tienen una y son acromáticas (incoloras). Debido a la distribución de varillas y conos en el ojo humano, las personas tienen una buena visión del color cerca de la fóvea (donde están los conos) pero no en la periferia (donde están las varillas).

Estos tipos de daltonismo se pueden heredar, como resultado de alteraciones en los pigmentos del cono o en otras proteínas necesarias para el proceso de fototrasducción:

Tricromacia anómala, cuando uno de los tres pigmentos del cono está alterado en su sensibilidad espectral, pero la tricromacia (que distingue el color por las distinciones verde-rojo y azul-amarillo) no se ve afectada por completo.
Dichromacy, cuando falta uno de los pigmentos del cono y el color se reduce a la distinción verde-rojo solamente o solo a la distinción azul-amarillo.
Monochromacy cuando dos de los conos no son funcionales.
Monochromacy cuando los tres conos no son funcionales, y la percepción de la luz se logra solo con sus rod cells. La visión del color se reduce a negro y gris y blanco.
La monocromía es uno de los síntomas de las enfermedades que ocurren cuando en la retina humana solo un tipo de receptor de luz es funcional a un nivel particular de iluminación. La monocromía es uno de los síntomas de la enfermedad adquirida o heredada, como por ejemplo la acromatopsia adquirida, la acromatopsia autosómica recesiva heredada y la monocromía de cono azul ligada a X recesiva.

Hay dos tipos básicos de monocromía. “Los animales con visión monocromática pueden ser monocrómatas de varilla o monocromáticos de cono. Estos monocromáticos contienen fotorreceptores que tienen una sola curva de sensibilidad espectral”.

La monocromía de varilla (RM), también llamada acromatopsia completa congénita o daltonismo total, es una forma rara y extremadamente grave de un trastorno retiniano autosómico recesivo heredado que resulta en una discapacidad visual grave. Las personas con RM tienen una agudeza visual reducida (generalmente alrededor de 0.1 o 20/200), tienen daltonismo total, aversión a la foto y nistagmo. El nistagmo y la aversión a la foto generalmente están presentes durante los primeros meses de vida y se estima que la prevalencia de la enfermedad es de 1 / 30,000 en todo el mundo. Además, dado que los pacientes con RM no tienen función de cono y función de varilla normal, un monocromático de varilla no puede ver ningún color, sino solo tonos de gris. También vea Pingelap # Color-blindness.
La monocromía de conos (CM) es la condición de tener tanto varillas como conos, pero solo tiene un tipo de cono funcional. Un monocromático de cono puede tener una buena visión de patrón a niveles normales de luz diurna, pero no podrá distinguir los matices.
En humanos, que tienen tres tipos de conos, el corto (S o azul) sensible a la longitud de onda, medio (M o verde) sensible a la longitud y largo (L o rojo) conos de longitud de onda sensibles, tienen tres formas diferentes de cono monocromáticas, nombradas de acuerdo a la clase de cono de funcionamiento único:

La monocromía de cono azul (BCM), también conocida como monocromía de cono S, es una enfermedad del cono ligada al cromosoma X. Es un síndrome de disfunción del cono estacionario congénito raro, que afecta a menos de 1 de cada 100.000 personas, y se caracteriza por la ausencia de función de cono M y L. BCM es el resultado de mutaciones en un único gen de opsina híbrido rojo o rojo-verde, mutaciones en los genes de opsina rojo y verde, o deleciones en el LCR adyacente (región de control de locus) en el cromosoma X.
La monocromía de cono verde (GCM), también conocida como monocromía de cono M, es una condición en la que los conos azul y rojo están ausentes en la fóvea. La prevalencia de este tipo de monocromía es menor a 1 en 1 millón (1,000,000).
La monocromía de cono rojo (RCM), también conocida como monocromía de cono L, es una condición en la que los conos azules y verdes están ausentes en la fóvea. Al igual que GCM, RCM también está presente en menos de 1 en 1 millón (1,000,000) de personas. Los estudios de investigación en animales han demostrado que el lobo y el hurón nocturnos tienen densidades más bajas de receptores L-cono.
La monocromía de cono, tipo II, si se estableciera su existencia, sería el caso en el que la retina no contiene varillas y solo un tipo de cono. Tal animal no podría ver nada en niveles inferiores de iluminación, y por supuesto sería incapaz de distinguir matices. En la práctica, es difícil producir un ejemplo de dicha retina, al menos como la condición normal para una especie.
Animales que son monocromáticos
Solía ​​afirmarse con seguridad que la mayoría de los mamíferos además de los primates eran monocromáticos. En el último medio siglo, sin embargo, se ha acumulado evidencia de una visión cromática al menos dicromática en varias órdenes de mamíferos. Mientras que los mamíferos típicos son dicromáticos, con conos S y L, dos de los órdenes de mamíferos marinos, los pinnípedos (que incluye el sello, leones marinos y morsa) y los cetáceos (que incluye delfines y ballenas) son claramente monocromáticos de cono, ya que el el sistema de cono sensible a la longitud de onda corta está genéticamente desactivado en estos animales. [dudoso – discuta] Lo mismo es cierto para los monos buho, género Aotus.

Los investigadores Leo Peichl, Guenther Behrmann y Ronald HH Kroeger informan que de las muchas especies de animales estudiadas, hay tres carnívoros que son monocromáticas de cono: mapache, mapache devorador de cangrejo y kinkajou y algunos roedores son monocromáticos de cono porque carecen de la S -cono. Estos investigadores también informan que el medio de vida del animal también juega un papel importante en la vista de los animales. Utilizan el ejemplo de la profundidad del agua y la menor cantidad de luz solar visible a medida que uno continúa descendiendo. Lo explican de la siguiente manera: “Dependiendo del tipo de agua, las longitudes de onda que penetran más profundas pueden ser cortas (agua azul clara del océano) o largas (aguas costeras o estuarinas turbias, marrones)”. Por lo tanto, la variedad de disponibilidad visible en algunos los animales les hicieron perder sus opsinas S-cono.

Capacidad monocromática
Según Jay Neitz, un renombrado investigador de la visión del color de la Universidad de Washington, cada uno de los tres conos de detección de color estándar en la retina de los tricrómatas puede captar alrededor de 100 gradaciones de color. El cerebro puede procesar las combinaciones de estos tres valores para que el humano promedio pueda distinguir alrededor de un millón de colores. Por lo tanto, una monocromática podría distinguir alrededor de 100 colores.