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Biology, Seventh Edition
Solomon • Berg • Martin
Capítulo 42
Recepción sensorial
Dr. Robert J. Mayer
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CHAPTER 41 Sensory Perception
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Receptores sensoriales
• Estructuras que detectan información en el ambiente
interno y externo
• Receptores sensoriales –
1. Terminaciones de neuronas
especializadas
2. Células especializadas en contacto
directo con neuronas
Energía del estímulo → séñales eléctricas
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Mecanismo de transfusión
El mecanismo de transfusión que
acopla el estímulo con la apertura o
clausura de un canal iónico en la
membrana celular de una neurona
aferente es un área activa de
investigación
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CHAPTER 41 Sensory Perception
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Órganos sensoriales
Receptores sensoriales
Células accesorias
Especializados para detectar un tipo de
energía en particular
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Tipos de receptores sensoriales
• Mecanoreceptores
• Transducen energía mecánica en
señales eléctricas
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CHAPTER 41 Sensory Perception
• Quimioreceptores
• Transducen algunos tipos de
compuestos químicos
• Hacen posible el sabor y el olfato
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CHAPTER 41 Sensory Perception
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CHAPTER 41 Sensory Perception
• Termoreceptores
• Transducen energía termal
• Endotérmicos – señales temp. int.
• Algunos invertebrados y vertebrados
– localizan presa endotérmicas
• Hipotálamo – detecta cambios
internos en temperatura
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Termorecepción
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Electroreceptores
• Detectan diferencias en potencial
eléctrico - músculos de la presa
• Utilizados por peces depredadores
para detectar presas y comunicación
• Responden a estímulos eléctricos
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CHAPTER 41 Sensory Perception
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CHAPTER 41 Sensory Perception
• Fotoreceptores
• Transducen energía luminosa
• Sirven como receptores
sensoriales en “eyespots” y ojos
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Clasificación de los receptores de acuerdo
al origen del estímulo
• Exteroreceptores – reciben estímulos
del ambiente externo
• Interoreceptores – reciben estímulos
del ambiente interno que detectan
cambios en pH, presión osmótica,
temperatura corporal, y composición de
la sangre.
• Uno no se da cuenta de esto!
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Receptores sensoriales
• Absorben energía del estímulo
• El estímulo es transducido a energía
eléctrica (transducción de energía)
• Produce potenciales en los receptores (no
es el potencial de acción que transmitirá el
mensaje al CNS)
–Depolarizaciones e hiperpolarizaciones
de la membrana
–Respuesta gradual
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CHAPTER 41 Sensory Perception
• El cambio en la polarización de la membrana
del receptor – potencial del receptor (PR)
• El PR es una respuesta gradual en el cual la
magnitud del la respuesta depende de la
magnitud del estímulo
• No producen un potencial de acción
• La energía viaja a un lugar donde se pueda
producir el potencial de acción
• Receptor – libera neurotransmisor – activa la
neurona sensorial – se produce un potencial
de acción - SNC
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Proceso de las sensaciones
• Los receptores sensoriales
transmiten señales codificadas
• El cerebro interpreta las señales
no los receptores
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Los impulsos provenientes de los receptores
sensoriales pueden variar en:
• Número total de neuronas transmitiendo la
señal
• Las neuronas específicas que estén
transmitiendo el mensaje
• Número total de potenciales de acción
transmitidos por una neurona
• La frecuencia de los potenciales de acción
transmitidos por una fibra en específico
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Adaptación sensorial
• Disminución en la frecuencia de los
potenciales de acción en una neurona
sensorial
• Ocurre cuando el estímulo es mantenido
• Disminuye la respuesta al estímulo
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Mecanoreceptores
Detectan:
•
•
•
•
•
Tacto
Presión
Gravedad
Estiramiento
Movimiento
• Audición
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CHAPTER 41 Sensory Perception
• Los mecanoreceptores son activados
cuando cambian de forma como resultado
del estiramiento o compresión
• Algunos mecanoreceptores – detectan
gravedad (medusas), presencia de
alimentos en el estómago
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Receptores táctiles
CHAPTER 41 Sensory Perception
• Localizados en la base de un folículo en
la piel
• Detectan vibraciones en el aire y en el
agua – vellos táctiles
• El receptor asociado a un vello debe
estar en movimiento para generar un
potencial de receptor que luego podría
formar una serie de potenciales de
acción
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Free nerve
endings
(pain)
Hair
Epidermis
Ruffini
corpuscle
(pressure)
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Meissner
corpuscle
(touch, pressure)
Subcutaneous
tissue
Dermis
Merkel disc
(touch, pressure)
Hair follicle
receptor
(hair displacement)
Pacinian
corpuscle
(deep pressure,
touch)
500 µm
Receptores táctiles
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Tipos de receptores táctiles en la piel
de un ser humano
• Discos de Merkel – detectan tacto y presión –
se adaptan lentamente – sigues sintiendo
• Corpúsculos de Meissner – sensitivos a tacto
y presión leve – se adaptan rápidamente a
estímulo continuo
• Corpúsculos de Pacinian – sensitivos a
presión profunda que causa movimientos
rápidos del tejido – e.g. vibraciones – se
adapta rapidamente
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Free nerve
endings
(pain)
Hair
Epidermis
Ruffini
corpuscle
(pressure)
CHAPTER 41 Sensory Perception
Meissner
corpuscle
(touch, pressure)
Subcutaneous
tissue
Dermis
Merkel disc
(touch, pressure)
Hair follicle
receptor
(hair displacement)
Pacinian
corpuscle
(deep pressure,
touch)
500 µm
Receptores táctiles
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Pressure
Sodium
channel
closed
Sodium
channel
opens
Membrana de un corpúsculo de Pacinian
• La compresión – desplaza las capas de tejido conectivo
• El potencial desparece rápidamente – adaptación sensorial
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Free nerve
endings
(pain)
Hair
Epidermis
Ruffini
corpuscle
(pressure)
CHAPTER 41 Sensory Perception
Meissner
corpuscle
(touch, pressure)
Subcutaneous
tissue
Dermis
Merkel disc
(touch, pressure)
Hair follicle
receptor
(hair displacement)
Pacinian
corpuscle
(deep pressure,
touch)
500 µm
Receptores táctiles
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CHAPTER 41 Sensory Perception
“Lateral line system”
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Otros receptores en la piel de los seres
humanos
Nocioreceptores
• Terminaciones nerviosas libres (dendritas)
Tipos de nocioreceptores:
• Mecánicos (detectan pinchazos)
• Termales (quemaduras)
• Químicos
Nocioreceptor – neuronas sensoriales (neuropéptidos ,
substancia P) – interneuronas en la espina dorsal tálamo – lóbulos parietales y región cortical, sistema
límbico (aspecto emocional del dolor)
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Free nerve
endings
(pain)
Hair
Epidermis
Ruffini
corpuscle
(pressure)
CHAPTER 41 Sensory Perception
Meissner
corpuscle
(touch, pressure)
Subcutaneous
tissue
Dermis
Merkel disc
(touch, pressure)
Hair follicle
receptor
(hair displacement)
Pacinian
corpuscle
(deep pressure,
touch)
500 µm
Receptores táctiles
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Proprioceptores
• Permiten al amimal percibir información sobre la
orientación del cuerpo y las posiciones de sus
partes – permiten movimientos complicados.
• Los mas numerosos y activos de todos –
potenciales de acción continuos – varia magnitud
• Responden a la tensión y el movimiento
• Tres tipos de proprioreceptores humanos
– “Muscle spindles” – movimiento muscular – tono
muscular
– “Golgi tendon organs” – responden a la tensión
de los músculos y tendones
– “Joint receptors” – movimiento de ligamentos
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Proprioceptores
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Estatocistos – envaginación de la
epidermis, con vellos sensoriales y un
estatolito.
• Receptores de gravedad
• Comun en invertebrados desde los
Cnidarios hasta los Crustaceos
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Rhopalia
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Estatocitos
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CHAPTER 41 Sensory Perception
“Hair cells” de los vertebrados
• Detectan movimiento
• Se encuentran en
–“Lateral line” de los peces
–Aparato vestibular
–Canales semicirculares
–Cochlea
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CHAPTER 41 Sensory Perception
“Vertebrate hair cells”
Kinocilios
– Cilios (9+2)
Estereocilios – cambios en el voltaje libera un
neurotransmisor que depolariza neuronas cercanas –
estímulo en una dirección = polariza, en la otra =
hiperpolariza
– Microvellos
– Contienen fibras de actina
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Linea lateral – (“Lateral line organs”)
• Suplementan la visión de los peces y
algunos anfibios
• Le proveen al animal información
acerca de movimientos de objetos
que se encuentren en su paso –
detectan vibraciones en el agua
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Lateral line organ
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Oido interno de los vertebrados
• Un laberinto de cámaras llenas
de fluido
• Ayudan a mantener el equilibrio
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CHAPTER 41 Sensory Perception
• No todos los vertebrados tienen oído medio y externo
pero todos tienen un oído interno
• El oido medio de los mamíferos tiene que ver con el
equilibrio
Aparato vestibular – oído interno
•
•
•
•
Parte superior del laberinto
Sáculo
Utrículo
Canales semicirculares
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Inner ear
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Human ear
Turning movements
(angular acceleration)
Full of endolymph
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Otolitos
• Estimulan los “hair cells” que
envían cénales al cerebro
• Permiten al animal a percibir la
dirección de la gravedad
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CHAPTER 41 Sensory Perception
• “Saccule and utricle”
• Cambian de posición cuando la
cabeza es inclinada
• Cambian de posición cuando el
organismo se mueve en linea
recta
• Canales semicirculares
• Le informa al cerebro acerca de
movimientos de viraje
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Stereocilium
Kinocilium
Otolith
Cupula
Hair cell
Supporting
cell
Nerve fiber
Utricle
Saccule
Saccule and utricle – gravity detectors = otoliths
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CHAPTER 41 Sensory Perception
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Cristas
• Grupos de “hair cells”
• Localizados en cada
agrandamiento en forma de
bulbo (ampulla)
• Estimulado por los movimientos
de la endolinfa
–Fluido dentro de cada canal
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Inner ear
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CHAPTER 41 Sensory Perception
No otoliths
Stimulus – movement of endolymph
Bony
portion
Cupula
(pushed to left)
Membranous
portion
Endolymph
flow
Crista
Sea sickness
Bent stereocilia of hair cells
Vestibular nerve
Direction of body movement
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Órgano auditivo
• Se encuentra en la cochlea –
contiene vellos mecanoreceptivos
• Contiene receptores auditivos
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Human ear
Turning movements
(angular acceleration)
Full of endolymph
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CHAPTER 41 Sensory Perception
La Cochlea
• Forma de caracol
• Cosiste de tres canales
–Canal vestibular – lleno de perilinfa
–Canal timpánico – lleno de perilinfa
–Ducto cochlear – lleno de endolinfa
– contiene órgano auditivo = órgano
de Corti
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Cochlear nerve, division
of the vestibulocochlear
(VIII) nerve
Oval
window
Organ of
Corti
(cont’d next slide)
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Vestibular canal
(contains perilymph)
Vestibular membrane
Cochlear duct (contains endolymph)
Tectorial membrane
Vestibular canal
Organ of Corti
Tectorial
membrane
Basilar membrane
Cochlear
duct
Stereocilia
Tympanic canal
(contains perilymph)
Force
Hair cell
Cochlear nerve
Basilar membrane
1800 hair cells
Each hair cell – stereocilia
Sound waves – pressure waves in
choclear fluid
Fluid vibrations
Tympanic canal
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CHAPTER 41 Sensory Perception
• Ruta seguida por las ondas de sonido dentro
del oido humano
• Las ondas de sonido pasan por el canal
auditivo externo
• La membrana timpánica vibra
• Los huesos del oido medio vibran,
transmiten y amplifican las vibraciones
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CHAPTER 41 Sensory Perception
• Las vibraciones pasan a través
de la ventana ovalada al fluido dentro
del ducto vestibular
• Las ondas de presión actuan sobre
las membranas que separan los tres
ductos de la cochlea
• La ventana redonda se comprime y
funciona como una válvula de escape
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CHAPTER 41 Sensory Perception
• Las ondas de presión causan
movimientos de la membrana
basilar
• Los movimientos estimulan los
“hair cells” del órgano de Corti
mediante el roce de las mismas
con la membrana tectorial
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CHAPTER 41 Sensory Perception
• Impulsos nerviosos
• Iniciados en las dendritas de las neuronas
que estan colocadas en la base de cada
“hair cell”
• Transmitidos por el nervio cochlear al
cerebro
• Esto ocurre cuando los estereocilios se doblan y los canales
iónicos en la membrana plasmática de las mismas se abren –
entran los iones de calcio a la célula causando que se libere el
neurotransmisor glutamato – depolariza las neuronas sensoreiales
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CHAPTER 41 Sensory Perception
• Quimioreceptores para el gusto y olfato
• Células receptoras gustatorias
–Células especializadas epiteliales en los
“taste buds” o papilas gustatorias de los
vertebrados
–Los insectos poseen vellos sensoriales
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Microvellos de las células gustatorias
Epithelial cells
Taste pore
Taste receptor cell
Papillae
Taste bud
En los seres humanos las papilas gustatorias se encuentran en
las papilas en la lengua
100 células receptoras
Pueden responder a mas de un sabor
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50 µm
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Sugar molecule
1
Receptor
K+ channel
open
2
3
G protein
Adenylyl
cyclase
GTP
4
activates
5
Action potential on sensory
neuron that synapses with
taste receptor cell
Protein
kinase A
Depolarizing receptor potential
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6
K+ channel
closes
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Tipos de sabores
•
•
•
•
•
Dulce
Amargo
Salado
Agrio
¿“Glutamato” ?
• Componente genético
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Epitelio olfatorio
• Olfacción – invertebrados y vertebrados –
detección de olores
• Epitelio olfatorio – cielo de la cavidad nasal – 100
millones de células receptoras con puntas
ciliadas
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Epitelio
olfatorio
Mucosidad
Las moléculas receptoras en los cilios se
unen a compuestos disueltos en la
capa de mucosidad
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Tipos de olores
•
•
•
•
•
•
•
CHAPTER 41 Sensory Perception
Camphor
Musk
Floral
Peppermint
Ethereal
Pungent
Putrid
• Approx. 1000 genes codifican para
aproximadamente 1000 tipos de receptores
olfatorios – cada receptor acepta un tipo de molecula
Sentido que se adapta mas rápido – los receptores se
adaptan por un 50 % durante el primer segundo
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Fotoreceptores
CHAPTER 41 Sensory Perception
• Contienen pigmentos que absorben
energía de la luz
• Rhodopsinas – fotopigmentos en la
mayor parte de los animales
• Luz – fotoreceptor – cambios químicos
en las moléculas de pigmento –
potenciales de receptor
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CHAPTER 41 Sensory Perception
La visión en invertebrados
Eyespots (ocelli)
• Se encuentran en los cnidarios y los
platihelmintos
• Detecta intensidad y dirección de la luz
• No forman imagenes (se requiere lente –
concentra luz sobre fotoreceptores)
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Eyespots
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Ojos compuestos de los insectos
y crustaceos
Compuestos de unidades
llamadas omatidios
–Producen una imagen de mosaico
–Lente transparente
–Cono cristalino
–Enfoca luz en células receptoras
retinulares
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Facetas – cornea
convexa de un
omatidio
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Lens
Crystalline cone
Ommatidia
Crystalline cone
stalk
Iris cell with
screening
pigment
Rhabdome –
membranes of
adjacent retinular
Cells – sensitive to light
Facets
Retinular cell –
Optic
ganglion
Photoreceptor cells
Optic
nerve
Rhodopsin
El número de ommatidios varía con la especie (cangrejos = 20, insectos = 28,000)
Migración de pigmento = control neural en insectos y hormonal en crustaceos
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Imagen rústica
265 flickers per sec – insectos
45 to 53 flickers per sec - humanos
Sensitive to Red and UV
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Los gastrópodos y los vertebrados
tienen ojos tipo cámara binocular –
distancia y percepción de profundidad
(visión binocular)
• Función del ojo humano
•
•
•
•
La luz entra por la cornea
Es enfocada por el lente
La imagen es producida en la retina
El iris regula la cantidad de luz que entra
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CHAPTER 41 Sensory Perception
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CHAPTER 41 Sensory Perception
(black – prevents backscattering)
(tough opaque connective tissue)
Human eye
fluido acuoso
Capacidad refractiva
6 músculos
(humor vitrioso)
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Disco óptico
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Distant vision
Ciliary muscles contract, lens “rounds up”
CHAPTER 41 Sensory Perception
Retina
Lens
Fovea
Cornea
Accomodation
Optic nerve
Suspensory ligaments
Near vision
Ciliary muscles
relax, and lens is
pulled to a flatter shape
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OPTIC DISK
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•
CHAPTER 41 Sensory Perception
Células fotoreceptoras de la retina (cubre 2/3 de la parte de atrás del ojo)
•
Compuesta de 10 capas
•
Rods (bastones) (125 millones)
– Funcionan en luz tenue
– Produce imagenes en blanco y negro
– Responden hasta a un solo fotón !!!!!!!
•
Conos (6.5 millones)
– Funciona en luz brillante
– Visión a colores
– Sensitivos a diferentes largos de onda
– Mas concentrados en la FOVEA – area de mejor visibilidad
= mas fina la retina y mayor cantidad de conos….
Los seres humanos poseen tres tipos de conos (azul, rojo y verde) con
fotopigmentos diferentes – produccion de color es una combinación de lo
que reciba cada tipo de cono
La mayor parte de los animales poseen dos tipos de cono
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Ganglion cell
Choroid
layer & sclera
Bipolar cell
Retina
Vitreous body
Light rays
Optic nerve
fibers
Cone cell
Rod cell
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Pigmented
epithelium
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Pigments increase absorption
of light
Neural pathway
in the retina
5 types of neurons
SCN
Melanopsina – respuesta
no visual de la luz
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Cone cell
Rod cell
10 µm
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CHAPTER 41 Sensory Perception
• Proceso de la visión humana
• La luz choca con el fotopigmento
rodopsina en las “rod cells”
• La porción del retinal cambia de
conformación (de cis a trans) causa el
rompimiento de la rodopsina a opsina y
retinal
• Inicia el proceso de transducción que
envuelve la transducina (proteína G)
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Discs
Na+
channel
open
Na+
channel
closes
Plasma
membrane
of rod
Plasma
membrane
of disc
Photon
More -
transducin
CIS
TRANS
Rod
Esterase G protein Rhodopsin
Conformational change
Disc interior
Light dependent process
In the dark, the rod cell is
depolarized
In the light, the rod cell becomes
hyperpolarized
Libera el neurotransmisor
Libera menos glutamato – depolarización
glutamato – hiperpolariza la membrana
de la célula bipolar – la luz reduce el número
de la célula bipolar – no transmite mensaje alguno de señales neurales provenientes de los
“rod cells”
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CHAPTER 41 Sensory Perception
• La proteina G activa una
esterasa que hidroliza el cGMP
• Reduce la concentración de
cGMP
• Los canales iónicos se cierran
• La membrana se hiperpolariza
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CHAPTER 41 Sensory Perception
• Las rod cells liberan menos glutamato
• Menos señales son transmitidas
• Las células bipolares se depolarizan
• Las células bipolares liberan el
neurotransmisor que estimula las
células de los ganglios
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CHAPTER 41 Sensory Perception
• En luz fuerte – entras a un
cuarto oscuro – no ves nada –
la luz brillante activa toda la
rodopsina en los rods – cuando
entras a la oscuridad la
rodopsina regresa a su estado
exitable
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Discs
Na+
channel
open
Na+
channel
closes
Plasma
membrane
of rod
Photon
Plasma
membrane
of disc
Rod
Esterase G protein Rhodopsin
Disc interior
In the dark, the rod cell is
depolarized
In the light, the rod cell becomes
hyperpolarized
Libera el neurotransmisor
Glutamato – hiperpolariza la membrana
de la célula bipolar – no transmite mensaje alguno
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Optic chiasm
Lateral geniculate nucleus
of the thalamus
Right primary
visual cortex
Optic
nerves
Left primary
visual cortex
Leer la parte de integración de la
información visual en los seres humanos
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CHAPTER 41 Sensory Perception
Dr. Jonathan H. Cohen
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