Sichtbares Licht ist eine Form elektromagnetischer Strahlung mit Wellenlängen zwischen 400 und 700 nm. Die Umwandlung von Lichtenergie in eine Änderung des Membranpotenzials erfolgt in spezialisierten Sinneszellen, die entweder in Form von ciliären oder rhabdomeren Photorezeptoren vorkommen. Alle Photorezeptoren verfügen über sensorische Membranen, in denen lichtabsorbierende Moleküle wie Rhodopsin – bestehend aus dem Protein Opsin und dem Chromophor Retinal – in hoher Dichte vorhanden sind. Wenn Photonen auf das Rhodopsin treffen, kommt es zu einer molekularen Umlagerung des Retinals, die eine intrazelluläre Signalkaskade aktiviert. Bei ciliären Photorezeptoren wird cGMP durch Phosphodiesterase hydrolysiert, woraufhin sich CNG-Kanäle schließen und die Zellmembran hyperpolarisiert. Im Gegensatz dazu werden rhabdomere Photorezeptoren durch Licht depolarisiert. Die Lichtreaktion wird beendet, wenn Rhodopsin durch Phosphorylierung inaktiviert wird und die molekularen Komponenten der Signalkaskade in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzt werden. Zusätzlich zur Regulierung der einfallenden Lichtmenge ermöglicht die Adaptation eine Anpassung an die enormen Helligkeitsunterschiede in der Umgebung. Dieser Anpassungsprozess findet auf verschiedenen Organisationsebenen – von Molekülen über Zellen bis hin zu neuronalen Schaltreisen – statt und erweitert den Arbeitsbereich des visuellen Systems. Das Farbsehen bei Trichromaten beruht auf drei unterschiedlichen Typen von Photorezeptoren, die jeweils bevorzugt auf kurzwelliges, mittelwelliges und langwelliges Licht reagieren. Das Aktivierungsmuster dieser drei Photorezeptortypen repräsentiert einen Farbraum, der es ermöglicht, etwa eine Million verschiedene Farben zu unterscheiden.