La monocromia (mono che significa uno e il colore del cromo) è tra organismi o macchine la capacità di distinguere solo una singola frequenza dello spettro di luce elettromagnetica. Nel senso fisico, nessuna fonte di radiazione elettromagnetica è puramente monocromatica, ma può essere considerata come una distribuzione gaussiana di frequenze modellate intorno ad un picco. Allo stesso modo un sistema visivo di un organismo o di una macchina non può essere monocromatico ma distinguerà un insieme continuo di frequenze attorno ad un picco, a seconda dell’intensità della luce. Gli organismi con monocromia sono chiamati monocromatici.

Molte specie, come tutti i mammiferi marini, la scimmia civetta e il leone marino australiano (nella foto a destra) sono monocromatici in condizioni normali. Negli esseri umani, l’assenza di discriminazione cromatica o una scarsa discriminazione cromatica è uno tra molti altri sintomi di malattie ereditarie o acquisite gravi come ad esempio l’acromatopsia ereditaria (OMIM 216900 262300 139340 613093), acquisita acromatopsia o monocromia ereditaria con cono blu (OMIM 303700).

Gli esseri umani
La visione nell’uomo è dovuta a un sistema che inizia con i fotorecettori di coni e bastoncelli, passa attraverso le cellule del ganglio retinico e arriva nella corteccia visiva cerebrale. La visione del colore si ottiene attraverso le celle dei coni, ognuna in grado di distinguere tra una banda continua di frequenze, cellule gangliari retiniche e corteccia visiva. I bastoncelli, che sono estremamente abbondanti (circa 120 milioni), si trovano nella periferia della retina umana. Le canne rispondono solo a deboli livelli di luce e sono molto sensibili alla luce, quindi completamente inutili alla luce del giorno perché la luce brillante le sbianca. Coni, che sono per lo più vicino alla fovea negli occhi e sono meno attivi in ​​penombra, più utili in luce intensa, ed essenziali per la visione a colori. Ci sono tre tipi di coni negli occhi umani normali (lunghezza d’onda corta, media e lunga, talvolta chiamata blu, verde e rossa); ognuno rileva un diverso intervallo di lunghezze d’onda. I bastoncelli sono più numerosi di circa 20 a 1 nella retina umana, ma i coni forniscono circa il 90% dell’input del cervello. I coni rispondono più velocemente delle aste e hanno tre tipi di pigmenti con sensibilità cromatiche diverse, in cui le aste ne hanno solo una e quindi sono acromatiche (incolori). A causa della distribuzione di coni e bastoncelli nell’occhio umano, le persone hanno una buona visione dei colori vicino alla fovea (dove sono i coni) ma non nella periferia (dove sono le aste).

Questi tipi di daltonismo possono essere ereditati, risultanti da alterazioni nei pigmenti conici o in altre proteine ​​necessarie per il processo di fototrasduzione:

Tricromia anomala, quando uno dei tre pigmenti a cono è alterato nella sua sensibilità spettrale, ma la tricromazia (distinguendo il colore dalle due distinzioni verde-rosso e blu-giallo) non è completamente compromessa.
La dicromazia, quando manca uno dei pigmenti del cono e il colore si riduce solo alla distinzione verde-rosso o solo alla distinzione blu-giallo.
Monocromazia quando due coni non sono funzionali.
Monocromazia quando tutti e tre i coni non sono funzionali, e la percezione della luce viene raggiunta solo con le sue cellule di bastoncelli. La visione a colori è ridotta a tonalità di nero, grigio e bianco.
La monocromazia è uno dei sintomi delle malattie che si verificano quando nella retina umana solo un tipo di recettore della luce è funzionale a un particolare livello di illuminazione. La monocromia è uno dei sintomi della malattia acquisita o ereditaria, come ad esempio dell’acromatopsia acquisita, dell’acromatopsia ereditaria autosomica recessiva e della monocromia blu conica recessiva legata all’X

Esistono due tipi fondamentali di monocromia. “Gli animali con visione monocromatica possono essere monocromatici a bastoncello o monocromatici a cono: questi monocromatici contengono fotorecettori che hanno un’unica curva di sensibilità spettrale”.

La monocromatizzazione con asta (RM), detta anche acromatopsia completa congenita o cecità totale da colorazione, è una forma rara ed estremamente grave di una patologia retinica autosomica recessivamente ereditaria con conseguente grave handicap visivo. Le persone con RM hanno un’acuità visiva ridotta, (di solito circa 0,1 o 20/200), hanno una totale cecità ai colori, foto-avversione e nistagmo. Il nistagmo e la foto-avversione di solito sono presenti durante i primi mesi di vita e la prevalenza della malattia è stimata in 1 / 30.000 in tutto il mondo. Inoltre, poiché i pazienti con RM non hanno la funzione di cono e la normale funzione di asta, un monocromatico a stelo non può vedere alcun colore, ma solo sfumature di grigio. Vedi anche Ping -ap # Color-blindness.
La monocromia a cono (CM) è la condizione di avere sia coni retinici che coni, ma solo un tipo funzionante di cono. Un monocromatico a cono può avere una buona visione del pattern a normali livelli di luce diurna, ma non sarà in grado di distinguere le tonalità.
Negli esseri umani, che hanno tre tipi di coni, il corto (S o blu) sensibile alla lunghezza d’onda, medio (M o verde) sensibile alla lunghezza d’onda e lungo (L o rosso) coni di lunghezza d’onda, hanno tre diverse forme di cono monocromatico, chiamato in base a la singola classe cono funzionante:

La monocromia a cono blu (BCM), nota anche come monocromatismo cono a S, è una malattia del cono legata all’X. È una rara sindrome da disfunzione del cono stazionario congenita, che colpisce meno di 1 persona su 100.000 ed è caratterizzata dall’assenza della funzione L e M-cone. I risultati della BCM derivano da mutazioni in un singolo gene opsin ibrido rosso o rosso-verde, mutazioni nei geni dell’opsina rossa e verde, o delezioni all’interno della LCR adiacente (locus control region) sul cromosoma X.
La monocromia a cono verde (GCM), nota anche come monocromatismo con cono M, è una condizione in cui i coni blu e rossi sono assenti nella fovea. La prevalenza di questo tipo di monocromia è inferiore a 1 su 1 milione (1.000.000).
La monocromia a cono rosso (RCM), nota anche come monocromia a L-cono, è una condizione in cui i coni blu e verdi sono assenti nella fovea. Come GCM, RCM è presente anche in meno di 1 su 1 milione (1.000.000) di persone. Studi di ricerca sugli animali hanno dimostrato che il lupo e il furetto notturno hanno una densità inferiore dei recettori del cono L.
La monocromia a cono, di tipo II, se la sua esistenza fosse stabilita, sarebbe il caso in cui la retina non contiene aste e solo un singolo tipo di cono. Un tale animale non sarebbe in grado di vedere affatto a livelli inferiori di illuminazione e, naturalmente, non sarebbe in grado di distinguere le tonalità. In pratica è difficile produrre un esempio di tale retina, almeno come condizione normale per una specie.
Animali che sono monocromatici
Un tempo si sosteneva con sicurezza che la maggior parte dei mammiferi tranne i primati erano monocromatici. Nell’ultimo mezzo secolo, tuttavia, si sono accumulate evidenze di almeno una visione cromatica dicromatica in un numero di ordini di mammiferi. Mentre i mammiferi tipici sono bicromati, con coni S e L, due degli ordini di mammiferi marini, i pinnipedi (che include il sigillo, il leone marino e il tricheco) e i cetacei (che comprende delfini e balene) sono chiaramente monocromi a cono, dal momento che Il sistema a cono a corta lunghezza d’onda è geneticamente disabile in questi animali [discutibile]. Lo stesso vale per le scimmie gufo, genere Aotus.

I ricercatori Leo Peichl, Guenther Behrmann e Ronald HH Kroeger riportano che delle molte specie animali studiate, ci sono tre carnivori che sono monocromatici cono: procione, procione mangiatore di granchi e kinkajou e alcuni roditori sono monocromatici cono perché mancano della S -cono. Questi ricercatori riportano anche che l’ambiente di vita dell’animale svolge anche un ruolo significativo nella vista degli animali. Usano l’esempio della profondità dell’acqua e la minore quantità di luce solare che è visibile mentre si continua a scendere. Lo spiegano come segue: “A seconda del tipo di acqua, le lunghezze d’onda che penetrano più in profondità possono essere corte (acqua blu trasparente) o lunghe (acque torbide, brunastre costiere o di estuario).” Pertanto, la varietà di disponibilità visibile in alcuni gli animali hanno provocato la perdita delle opsine del cono S.

Capacità monocromat
Secondo Jay Neitz, rinomato ricercatore della visione dei colori presso l’Università di Washington, ciascuno dei tre coni standard di rilevamento del colore nella retina dei tricromati può raccogliere circa 100 gradazioni di colore. Il cervello può elaborare le combinazioni di questi tre valori in modo che l’umano medio possa distinguere circa un milione di colori. Pertanto, un monocromatico sarebbe in grado di distinguere circa 100 colori.