Dunkeladaptation

Stäbchen und Zapfen adaptieren beide an die schlechteren Lichtverhältnisse: Mit zunehmender Dunkelheit werden die Sinneszellen empfindlicher, ihre Reizschwelle sinkt. Dies hat mehrere Ursachen:

• Rhodopsin-Konzentration: Je dunkler es wird, desto mehr von dem Sehfarbstoff (Rhodopsin) kann regeneriert werden ohne gleich wieder zu zerfallen.
• Steigerung des Wirkungsgrads der Enzymkaskade

Wie zuvor beschrieben, adaptieren die Sinneszellen an die geringeren Lichtverhältnisse. Allerdings kann die Empfindlichkeit der Zellen nur in einem gewissen Ausmaß gesteigert werden; bei den Zapfen in einem deutlich geringeren als bei den Stäbchen.

Die Stäbchen haben allgemein eine geringere Reizschwelle als die Zapfen, sodass ihr Rhodopsin bei normalen Lichtverhältnissen in zerfallener Form vorliegt.

Bei normaler Helligkeit sind also die Zapfen geeigneter zum Sehen, weil die Stäbchen zu empfindlich sind. Bei Dunkelheit sind dann aber die empfindlicheren Stäbchen besser geeignet. Daher findet nicht nur eine Steigerung der Empfindlichkeit der Sinneszellen statt, sondern auch ein Wechsel von der einen Sinneszellart zur anderen: von den Zapfen zu den Stäbchen.

Eine Besonderheit hierbei ist, dass die Stäbchen langsamer adaptieren als die Zapfen. Dadurch sinkt die Reizschwelle nicht kontinuierlich, sondern für eine gewisse Zeit bleibt die Reizschwelle konstant. Nämlich an dem Punkt, wo die minimale Schwelle der Zapfen erreicht ist. Erst wenn die Reizschwelle der Stäbchen diesen Punkt erreicht hat, beginnt die Reizschwelle durch die weitere Adaptationsfähigkeit der Stäbchen weiter zu sinken. Hier ist also der Übergang vom Zapfen- zum Stäbchensehen – auch als Kohlrausch-Knick bezeichnet.

Mit abnehmender Beleuchtungsstärke nimmt auch die laterale Hemmung ab und damit die Größe der rezeptiven Felder zu. Je größer die rezeptiven Felder sind, desto mehr Sinneszellen konvergieren auf eine nachgeschaltete Ganglienzelle, desto stärker wird diese also erregt.

Indem die Pupille weit gestellt wird, gelangt mehr Licht auf die Retina und damit zu den Sinneszellen. Diese schnelle Anpassung wird als Pupillenlichtreflex oder Pupillenreflex bezeichnet.

Durch „längeres Hinschauen“ können unterschwellige Reize überschwellig werden.

Wenn die Stäbchenfunktion gestört ist (z. B. durch Vitamin A-Mangel), entspricht die Kurve der Dunkeladaptation der Kurve der Zapfenadaptation. Die Reizschwelle sinkt also nur bis zum Punkt des Kohlrausch-Knicks ab und es kann nur schlecht in Dunkelheit gesehen werden, was man als Nachtblindheit bezeichnet.

Durch die Umstellung vom Zapfen- auf das Stäbchensehen kann in der Dunkelheit nur unscharf gesehen werden, weil die Stäbchen größere rezeptive Felder besitzen als die Zapfen (mehr Sinneszellen auf eine Ganglienzelle konvergieren).