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CURSO DE BIOLOGÍA ANIMAL
CIO- LIC GESTION AMBIENTAL
MALDONADO 2012
Daniella Agrati
Asistente
Sección Fisiología y Nutrición
Facultad de Ciencias
Universidad de la República Oriental del Uruguay
[email protected]
SISTEMAS DE CONTROL
FISIOLÓGICO
Daniella Agrati
Asistente
Sección Fisiología y Nutrición
Facultad de Ciencias
Universidad de la República Oriental del Uruguay
[email protected]
RESPIRACIÓN: aumento de la frecuencia.
CARDIOVASCULAR: aumento de frecuencia cardíaca
y redistribución del flujo sanguíneo (mayor a cerebro y
músculos).
INTEGRACIÓN DE
LAS DISTINTAS
FUNCIONES DE
UN ANIMAL
SISTEMAS NERVIOSO
y ENDÓCRINO
MOTOR:
contracción y distensión alternada de
diferentes músculos en un patrón temporal y espacial
determinado.
SENSORIAL: inicio y retroalimentación.
ORGANIZACIÓN DE LA CLASE
1- SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICO:
Sistema nervioso y sistema endócrino
2-ORGANIZACIÓN Y FUNCIONAMIENTO GENERAL DEL SN
3-EL SN EN DISTITNOS ANIMALES. SU EVOLUCIÓN.
4-INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS SENSORIALES
Daniella Agrati
Asistente
Sección Fisiología y Nutrición
Facultad de Ciencias
Universidad de la República Oriental del Uruguay
[email protected]
1- SISTEMAS DE CONTROL
FISIOLÓGICO
1
INTEGRACIÓN DE
LAS DISTINTAS
FUNCIONES DE
UN ANIMAL
SISTEMAS NERVIOSO
y ENDÓCRINO
•Combinan información interna y externa
•Comunican a los diferentes tipos celulares y sistemas
Generando un funcionamiento coordinado y coherente de
los distintos sistemas, que responde a las necesidades
cambiantes de los individuos…
1
SISTEMA NERVIOSO
Constelación organizada de células neuronales (NEURONAS) y
no-neuronales (NEUROGLÍAS)
INTEGRA y COORDINA la respuesta de los organismos frente :
Estímulos internos
organismo
Estímulos externos
medio
SENSA
1
INTEGRA
RESPONDE
SISTEMA NERVIOSO
Permite el funcionamiento de los sistemas de forma coherente y
coordinada para:
•MANTENER EL ½ INTERNO CONSTANTE (a pesar que varíe el
½ externo)
1
SISTEMA NERVIOSO
Ej. control de T corporal en animales ENDOTERMOS
por retroalimentación negativa
1
SISTEMA NERVIOSO
Permite el funcionamiento de los sistemas de forma coherente y
coordinada para:
•MANTENER EL ½ INTERNO CONSTANTE o relativamente
constante (a pesar que varíe el ½ externo)
•RESPONDER AL ½ EXTERNO (e incluso anticiparnos- de
INTROBIOL…)
Respuestas
de
escape,
caza,
comunicación, manipulación del ½, etc…
SENSA
1
INTEGRA
RESPONDE
SISTEMA ENDÓCRINO
Conformado por células y conjuntos de células (GLÁNDULAS)
que secretan sustancias llamadas HORMONAS a la circulación.
Folículo
tiroideo
1
SISTEMA ENDÓCRINO
COMUNICADOR CELULAR
•Hormonas “viajan” a todo el organismo por el sistema
circulatorio.
• Regula diversas funciones del
reproductivas, crecimiento, etc.
organismo:
metabólicas,
COORDINADOR del funcionamiento de diferentes sistemas.
ej. Respuesta de estrés: secreción de
Gluococorticoides
1
SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICO
SISTEMA ENDÓCRINO
SISTEMA NERVIOSO
Rápidas
Precisas
unión
especializada
sistema
circulatorio
Expansiva
“Económica”
resolución
temporal y
espacial
actividades
difusas
y
prolongadas
EFECTORES
sistemas
y
aparatos
digestivo,
respiratorio, excretorio, reproductor…
1
actividad de músculos y glándulas
2- ORGANIZACIÓN Y FUNCIONAMIENTO
GENERAL DEL SISTEMA NERVIOSO
2
NEURONAS
Células que conforman la unidad anatómica y funcional del
SN.
Compartimientos estructurales
especializados:
Dendritas
Soma
Axón
2
Tinción de Golgi
NEURONAS
1- generan y transmiten SEÑALES ELÉCTRICAS
excitables y conductoras
Dendritas
RECEPCIÓN e
INEGRACIÓN
Soma
Axón
COMUNICACIÓN
2- Las neuronas se conectan entre si
por
contactos
especializados
llamados SINAPSIS
2
Tinción de Golgi
ORGANIZACIÓN JERÁRQUICA EN NIVELES
Distintos niveles de procesamiento de la información…
-entrada
-integración
-neuronas aferentes
-inter-neuronas
-neuronas eferentes
-transmisión
Forman
CIRCUITOS
Forman
SISTEMAS
SISTEMAS DE
PROCESAMIENTO
2
SISTEMAS
MOTORES
SISTEMAS
SENSORIALES
3- EL SISTEMA NERVIOSO EN DISTINTOS
ANIMALES
SU EVOLUCIÓN
3
¿TODOS LOS ANIMALES TIENE SISTEMA NERVIOSO (SN)?
Esponjas de mar (Porifera) Carecen de SN, sin embargo ...
3
¿CUÁNDO APARECIERON POR PRIMERA VEZ LAS
NEURONAS?
Anémona marina (Cnidaria)
Agua vivas (Cnidaria)
• SN de 1 neurona
•SN de 2 neuronas:
sensorial y motoneurona
3
ESPECIALIZACIÓN
Algunas agua vivas (Cnidaria) y los moluscos poseen SN complejo.
SN con 3 neuronas o más:
-sensorial, procesamiento y motoneurona
ESPECIALIZACIÓN
-red intermedia de neuronas que integran información
ASOCIACIÓN
3
¿CÓMO CONTINÚAN DIFERENCIÁNDOSE LOS SN?
•Neuronas de metazoos son muy similares, si bien:
INVERTEBRADOS predom. MONOPOLARES.
VERTEBRADOS
predom. MULTIPOLARES
•En la evolución del SN los mayores cambios han sido en la
ESPECIALIZACIÓN
y
aumento
de
COMPLEJIDAD
de
la
ORGANIZACIÓN.
3
ORGANIZACIÓN DEL SN: DE DIFUSOS A
CENTRALIZADOS
SN DIFUSO
•Redes de neuronas sin
concentración discernible.
•Entrada sensorial y salida
motora,
sin
integración
SN RETICULADO central.
Filo más antiguo con SN
Cnidarios
3
ORGANIZACIÓN DEL SN: DE DIFUSOS A
CENTRALIZADOS
SN CENTRALIZADO
•Concentración interna de neuronas de procesamiento.
•Funciones especializadas en núcleos o ganglios (acúmulo de
neuronas).
•Acompañada de CEFALIZACIÓN creciente.
Filo BILATERAL más antiguo centralización y cefalización
Platelmintos
3
ORGANIZACIÓN DEL SN: DE DIFUSOS A
CENTRALIZADOS
Platelmintos
SEGMENTACIÓN
SN GANGLIONAR
ventral y sólido
cierto grado
sensorial
y
segmentos
de control
motor
por
CEFALIZACIÓN
concentración
de
estructuras y funciones en la
parte anterior
3
ORGANIZACIÓN DEL SN: AUMENTO DE LA
CENTRALIZACIÓN Y CEFALIZACIÓN
Artrópodos
SN GANGLIONAR
ventral y sólido
•Ganglios cefálicos
•AUMENTO DE
CEFALIZACIÓN
Por órganos sensoriales
Protocerebro- ojos
Deuterocerebroantenas y olfato
Tritocerebropiezas bucales
•CENTRALIZACIÓN MÁXIMA
División de SNC y SNP
3
•Cuerda nerviosa
ventral
ORGANIZACIÓN DEL SN: AUMENTO DE LA
CENTRALIZACIÓN Y CEFALIZACIÓN
SN ENCEFÁLICO
tubo neural dorsal y hueco
Grado máximo de
cefalización
ENCÉFALO
MÉDULA
3
Vertebrados
TENDENCIAS EVOLUTIVAS EN LA ORGANIZACIÓN DEL SN
•Internalización
disposición sub-epitelia
•Centralización
SNC-integrador
SNP-aferencias (sensoriales) y eferencias
(motoras)
•Cefalización
3
ganglios cefálicos y encéfalo ejercen cierto
grado de control sobre los ganglios
segmentarios y los segmentos medulares.
SN GANGLIONAR
de invertebrados
bilaterales
SN ENCEFÁLICO
de vertebrados
SNC:
SNC:
•neuronas en
ganglios cefálicos
+ segmentarios
(CNV) conectados
entre si
• neuronas en un
continuo
(encéfalo +
médula)
•posición dorsal
•posición ventral
3
SN GANGLIONAR
de invertebrados
bilaterales
SN ENCEFÁLICO
de vertebrados
SEGMENTO MEDULAR
GANGLIO
SUST. GRIS
integración
TRACTOS
con somas
NEUROPILO
integración
sin somas
MACIZO
3
HUECO:
epéndimo
SUST. BLANCA
CONVERGENCIA EVOLUTIVA EN LA ORGANIZACIÓN DE
LOS SN
Cephalopodos
Pulpos
gran desarrollo de capacidades motoras,
sensoriales y cognitivas,
similares a vertebrados…
organización de su SN muy similar a vertebrados…
3
CONVERGENCIA EVOLUTIVA EN LA ORGANIZACIÓN DE
LOS SN
Cephalopodos
organización de su SN muy similar a vertebrados:
•aumento de masa nerviosa/masa corporal e importante cefalización:
mayor que peces y reptiles
•áreas especializadas en distintas funciones con arquitectura similar
a vertebrados:
-lóbulo óptico organizado como la última capa de la retina de vertebrados
- uno de los lóbulos motores organizado como el cerebelo de vertebrados
3
•El SN surge como un tejido especializado en responder a
cambios en el medio.
•Esto le brinda a los animales, de forma creciente en relación
al incremento de complejidad, versatilidad en su respuesta,
con el consecuente aumento en la capacidad de adaptación…
•La organización del SN determinar el comportamiento de los
animales,
•Sin embargo, esta organización, en muchos aspectos, es
plástica: “Behavior is the product of Nervous System
organization and is also the agent in modeling that
organization” (Shepard, 3era edición)
3
4- INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS
SENSORIALES
4
El “mundo” no es el mismo para una serpiente que para un
primate…¿por qué?
La PERCEPCIÓN del mundo depende de:
1. qué energía del medio (y rango) somos capaces de DETECTAR
2. así cómo de la INTERPRETACIÓN de la misma por el SNC
MUNDO PERCEPTUAL (Merkwelt)
Cada animal tiene su propio mundo perceptual y este mundo
difiere de su entorno tal cual nosostros lo percibimos, lo cual es
lo mismo que decir: de nuestro propio mundo perceptual”…
Timbergen, 1951
4
PROCESAMIENTO SENSORIAL
ENERGÍA
RECEPTOR
FOTORECEPTORespecializado en captar luz
y transformarlo en una
señal eléctrica
LUZ-ondas
electromagnéticas
ÓRGANO SENSORIAL
OJO
de
vertebradosestructura
anatómica
especializada
donde
se
encuentran
los
fotoreceptores
SISTEMA SENSORIAL
Fotoreceptor+ ojo + vías hacia y
dentro del SNC
4
PROCESAMIENTO SENSORIAL
Recepción sensorial comprende :
ABSORCIÓN absorber la energía, genera
un cambio en el receptor
TRANSDUCCIÓN convertirla en señal
eléctrica
AMPLIFICACIÓN de la señal receptorial
CODIFICACIÓN/TRANSMISIÓN
transmisión hacia el SNC de un número y
frecuencia X de potenciales de acción en
función de la intensidad de la señal
4
ALGUNOS EJEMPLOS SENSORIALES
ENERGÍA
RECEPTOR
ESTÍMULO PERCIBIDO
fotoreceptores
Luz visible
electroreceptores
Campo
eléctrico
ELECTROMAGNÉTICA
4
ALGUNOS EJEMPLOS SENSORIALES
ej SISTEMA SENSORIAL ACTIVO
ELECTRORECEPCIÓN ACTIVA
Gymotus sp y Brachypopomus sp
4
ALGUNOS EJEMPLOS SENSORIALES
ENERGÍA
RECEPTOR
ESTÍMULO PERCIBIDO
TÉRMICA
termoreceptores
Calor/Frío
QUÍMICA
quimioreceptores
Olfato, gusto,
CO2, O2, etc.
MECÁNICA
mecanoreceptores
Tacto, presión,
sonido, equilibrio,
distensión muscular
4
LA PERCEPCIÓN SENSORIAL ES UN PROCESO
CONSTRUCTIVO
Detectar el estímulo- SENSACIÓN
Proceso por el cual los receptores sensoriales detectan información
proveniente de los estímulos y la transmiten al SNC.
Interpretación del estímulo-PERCEPCIÓN
Asignar sentido a la sensación, implica la interpretación de las
sensaciones
4
LA PERCEPCIÓN SENSORIAL ES UN PROCESO CONSTRUCTIVO:
ILUSIONES ÓPTICAS CÓMO PRUEBA EMPIRICA
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LA PERCEPCIÓN SENSORIAL ES UN PROCESO CONSTRUCTIVO:
ILUSIONES ÓPTICAS CÓMO PRUEBA EMPIRICA
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ORGANIZACIÓN DE LA CLASE
1- SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICO:
Sistema nervioso y sistema endócrino
2-ORGANIZACIÓN Y FUNCIONAMIENTO GENERAL DEL SN
3-EL SN EN DISTITNOS ANIMALES. SU EVOLUCIÓN.
4-INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS SENSORIALES
Daniella Agrati
Asistente
Sección Fisiología y Nutrición
Facultad de Ciencias
Universidad de la República Oriental del Uruguay
[email protected]
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Fisiología Animal. Hill, Wyse y
Anderson.
Capítulo 10: Control neurológico y endócrino y sistema nervioso (NO
reloj biológico)
Capitulo 13: Procesos sensoriales-Organización de los sistemas
sensoriales
On the origins of the nervous
system. Miller G. Science, vol 325, 2009.
Binyamin et al.,. The Octopus: a
model for comparative analysis of the evolution of learning and
emory mechanisms. Marine Biological Laboratory, 2006.