光感覚の反応過程

🧠 光受容では、1光子がロドプシンrhodopsinロドプシン（rhodopsin）rhodopsin（ロドプシン）を活性化し、トランスデューシンtransducinトランスデューシン（transducin）transducin（トランスデューシン）―PDEカスケード（transducin–PDE cascade）が信号を約$10^6$倍へ増幅して視細胞photoreceptor視細胞（photoreceptor）photoreceptor（視細胞）に過分極を起こす。

網膜の視細胞photoreceptor視細胞（photoreceptor）photoreceptor（視細胞）が吸収した光子は、ここで扱う光受容カスケードを介して膜電位変化へ変換される。この過分極は段階的な受容器電位receptor potential受容器電位（receptor potential）receptor potential（受容器電位）として、後続ニューロンへのグルタミン酸放出glutamate releaseグルタミン酸放出（glutamate release）glutamate release（グルタミン酸放出）量を調節する。

暗所での状態

暗所では細胞内cGMPが多く、cGMP依存性陽イオンチャネルcation channel陽イオンチャネル（cation channel）cation channel（陽イオンチャネル）が開いている。この暗電流dark current暗電流（dark current）dark current（暗電流）により視細胞photoreceptor視細胞（photoreceptor）photoreceptor（視細胞）は比較的脱分極し、グルタミン酸を持続放出する。

光を受けた後

flowchart TD
  A["光子を<span class='jp-term jp-term-diagram' title='rhodopsin'>ロドプシン</span>が吸収"] --> B["11-cis-retinal → all-trans-retinal"]
  B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='activated rhodopsin (metarhodopsin II)'>活性型ロドプシン</span>"]
  C --> D["Gタンパク質<span class='jp-term jp-term-diagram' title='transducin'>トランスデューシン</span>の活性化"]
  D --> E["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='PDE'>ホスホジエステラーゼ</span>の活性化"]
  E --> F["cGMP低下"]
  F --> G["cGMP依存性<span class='jp-term jp-term-diagram' title='cation channel'>陽イオンチャネル</span>の閉鎖"]
  G --> H["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='photoreceptor'>視細胞</span>の過分極"]
  H --> I["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='glutamate release'>グルタミン酸放出</span>の低下"]

1つの活性型ロドプシンactivated rhodopsin (metarhodopsin II)活性型ロドプシン（activated rhodopsin (metarhodopsin II)）activated rhodopsin (metarhodopsin II)（活性型ロドプシン）が多数のトランスデューシンtransducinトランスデューシン（transducin）transducin（トランスデューシン）を活性化し、各PDEが多数のcGMPを分解するため、大きなカスケード増幅が得られる。

💡 通常の感覚細胞では刺激が脱分極を起こすことが多いが、視細胞photoreceptor視細胞（photoreceptor）photoreceptor（視細胞）は光でチャネルが閉じて過分極する。暗所で開き、光で閉じると覚える。

光子から膜電位までの増幅は、刺激エネルギーを電気信号PSP, postsynaptic potential電気信号（PSP, postsynaptic potential）PSP, postsynaptic potential（電気信号）へ変える共通経路common pathway共通経路（common pathway）common pathway（共通経路）のうち、Gタンパク質を介する間接型indirect間接型（indirect）indirect（間接型）の例である。

まとめ

• ロドプシンrhodopsinロドプシン（rhodopsin）rhodopsin（ロドプシン）が光子を吸収するとレチナールretinalレチナール（retinal）retinal（レチナール）が異性化isomerization異性化（isomerization）isomerization（異性化）する。
• トランスデューシンtransducinトランスデューシン（transducin）transducin（トランスデューシン）―PDE系（transducin–PDE system）がcGMPを低下させる。
• 陽イオンチャネルcation channel陽イオンチャネル（cation channel）cation channel（陽イオンチャネル）閉鎖により視細胞photoreceptor視細胞（photoreceptor）photoreceptor（視細胞）は過分極し、グルタミン酸放出glutamate releaseグルタミン酸放出（glutamate release）glutamate release（グルタミン酸放出）が減る。