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Mecanismos Fisiológicos del Comportamiento Animal

Curso 2006-07

Tema 7

Visión y comportamiento

uel Á

Espectro electromagnético IPr

l Áng

Características de la E radiantePr

l Áng

uel Á

aEspectro electromagnético II

Banda de luz visible

uel Á

aGeneración del campo electromagnético

uel Á

aUbicación de la rodopsina

uel Á

aAbsorción de E por la rodopsina

Distribución de la rodopsina

Presencia

Ausencia

uel Á

aRodopsina

Molécula de rodopsina

Isomerización del retinal por acción de la luz

Mecanismo hipotético por el cuál el retinal puede alterar la conformación de la opsina

Química de la rodopsinaPr

l Áng

uel Á

aRespuestas eléctricas de los fotorreceptores la luz

Invertebrado Vertebrado

Tipos de ojos en invertebrados:ocelo

uel Á

Tipos de ojos en invertebrados II:Ojo de cámara con agujero de aguja

uel Á

Tipos de ojos en invertebrados III:Ojo compuesto

uel Á

Tipos de ojos en invertebrados IV:Ojo con lente y retina

uel Á

Ojo compuesto: estructura de onmatidios

De aposición De superposiciónProf

uel Á

1. Córnea2. Cristalino 3. Células retinulares4. Rabdoma5. Células pigmentarias con

pigmento extendido6. Células pigmentarias con

pigmento agrupado

Ojo compuesto: funcionamientoPr

l Áng

Aposición (animales diurnos) Superposición (animales crepusculares)b1: funcionamiento diurno con pigmento extendido. b2: funcionamiento nocturno con pigmento agrupado

uel Á

aLa visión de la rana leopardo

Vista superior del cerebro de la rana

Sección lateral esquematizada del techo óptico, con 4 capas de células cerebrales

Rana leopardo (Rana pipiens)

uel Á

aCélulas ganglionares en rana I

Según Hartline (1938)

Células de apertura (ON CELLS)Generan impulsos prolongados y lentos durante el estímulo lumínico.

Células de cierre (OFF CELLS)Generan impulsos prolongados después del cese del estímulo lumínico.

Células de apertura-cierre (ON-OFF CELLS)Generan impulsos en pequeños trenes que responden al cambio de intensidad del estímulo lumínico.

uel Á

aCélulas ganglionares en rana II

Según Lettvin y col. (1960)

Célula ganglionar 1Detecta perfiles estáticos: respuesta máxima al desplazarse una pequeña silueta y detenerse

en su campo visual. Grandes siluetas estáticas no desencadenan respuesta.

Célula ganglionar 2Detecta perfiles convexos: se estimula muy rápidamente por pequeños objetos de tonalidades

oscuras, bordes curvos y dotados de movimientos espasmódicos. Si sus movimientos son parsimoniosos, la tasa de actividad es mucho más baja.

Célula ganglionar 3Detecta perfiles móviles: especializada en detección de siluetas que penetran o salen de su

campo de percepción. Son las células de apertura-cierre de Hartline.

Célula ganglionar 4Detecta amortiguamiento: se activan por falta de iluminación en el campo de percepción. Son

las células de cierre de Hartline.

Célula ganglionar 5Detecta intensidad luminosa: su puesta en marcha depende de la intensidad de las ondas que

chocan con la capa superficial de la retina. Son las células de apertura de Hartline.

Objetos grandes e inmóviles: Prácticamente imperceptibles.

Ignora objetos estáticos.

Objetos móviles: Respuesta de las células 1, 2 y 3.

Posible alimento/predador.

Perfiles convexos: Respuesta de la célula 2.

“Detector de insectos”.

Predadores: Respuesta de las células 1, 3 y 4.

Contornos en movimiento (1 y 3).

Movimiento seguido de detención (1).

Sombra (4).

Efectos comportamentalesPr

l Áng

uel Á

aOrganización sináptica de la retina en Necturus

Necturus maculosus

uel Á

aEl ojo de los mamíferos

Corte esquemático de un ojo humano

Morfología de los fotorreceptoresPr

l Áng

Segmentos externos de los fotorreceptoresPr

l Áng

uel Á

aSensibilidades espectrales

Fotorreceptores de un primate

Propiedad Sistema fotópico Sistema escotópicoReceptores Conos BastonesNº de receptores por ojo (aprox.) 6 millones 120 millonesFotopigmentos 3 opsinas del cono.

Base de la visión en colorRodopsina

Sensibilidad Baja. Requiere estimulaciónrelativamente intensa.Empleados para la visión diurna.

Alta. Puede estimularse con unaintensidad luminosa débil.Empleados para la visión nocturna.

Localización en la retina En la fóvea y a su alrededor. En el exterior de la fóvea.Tamaño del campo receptivo Pequeño. Su exactitud es alta. Grande. Su exactitud es baja.

uel Á

aPropiedades de los sistemas fotópico y escotópico

uel Á

aCapas de la retina

Integración visual en mamíferosPr

l Áng

Proyección visual corticalPr

l Áng

uel Á

Danza de la abeja de la miel en la superficie de un panal dentro de la colmena. La flecha larga indica el componente de la danza quemarca la localización de la fuente de alimento.

El mundo visual en la abeja I

Abeja (Apis mellifera)

El mundo visual en la abeja IIExperimentos de K. von Frish (1967)

1. Bloqueo de la visión del cielo y del sol durante la danza.

2. Bloqueo de la visión del cielo y del sol. Sustitución por foco artificial.

3. Bloqueo de la visión del sol, pero no del resto del cielo despejado.

5. Paso de la luz incidente por un filtro polarizador rotado.

Orientación incorrecta.

Orientación correcta.

Orientación rotada.

4. Bloqueo de la visión del sol, y de casi todo el cielo despejado.

Orientación correcta.

uel Á

aEl mundo visual en la abeja III

Mapa parcial de la orientación del vector E en el cielo diurno, visto como una semiesfera desde un punto distante. Las líneas negras representan el meridiano solar y parte de otros tres grandes círculos que pasan a través del sol.

Tema 8

Naturaleza de la función motora

Músculo lisoMúsculo esquelético

Tipos de células musculares

Músculo cardíaco

uel Á

aEstructura del músculo esquelético I

uel Á

aEstructura del músculo esquelético II

uel Á

aEstructura del músculo esquelético III

uel Á

aEstructura del músculo esquelético IV

Proteínas contráctiles I

Actina

Miosina

uel Á

1. Bandas o líneas Z 2. Filamentos de actina en el interior del sarcómero 3. Filamento aislado de actina. Agregado de monómeros de actina (son las esferas) 4. Filamento de tropomiosina 5. Troponina 6. Banda central de haces de miosina, ubicada en el centro del sarcómero 7. Filamentos de miosina, con la región de la cabeza proyectada hacia afuera 8. Sarcómero 9. Bandas I de los sarcómeros vecinos. Están insertadas en la banda Z

10. Banda A 11. Banda H

uel Á

aProteínas contráctiles II

uel Á

aMecanismo de la contracción muscular I

uel Á

aMecanismo de la contracción muscular II

Mecanismo de la contracción muscular III Pr

l Áng

Tipos de fibras musculares en crustáceos I Pr

l Áng

uel Á

aInervación de los músculos del cangrejo

uel Á

aOrganización sináptica en la unión neuromuscular

de los artrópodos

Inhibición en el sistema nervioso de los artrópodosPr

l Áng

uel Á

aIntegración de la respuesta motora (Mantis religiosa) I

Santateresa (Mantis religiosa) al acecho

Organización del sistema nerviosoOrganización nerviosa del cerebro

Cambiando de lugar

Cazando

uel Á

Regulación nerviosa de la respuesta motora

Integración de la respuesta motora (Mantis religiosa) II

Tipos de inervación motoraPr

l Áng

Fibra fásica de un vertebrado Fibra tónica de un vertebrado. Inervación multiterminal

Fibra de artrópodo. Inervación multiterminal polineuronal

uel Á

aExcitación muscular

Vertebrado

Artrópodo

uel Á

aFibras del músculo esquelético de vertebrados

Tema 9

Locomoción

Clasificación de movimientosPr

l Áng

Comportamientos estereotipados

A: Movimiento oscilante de la pinza del cangrejo violinistaB: Cópula en el pulpoC: Cópula en Helix pornatiaD: Ataque del gato salvaje europeoE: Macho de Sepia officinalis en parada nupcialF: Avispa cavadora con su presaG: Macho del pez espinoso estimulando la freza de la hembra mediante vibracionesH: Salto del ratón en el perro doméstico

uel Á

aRelación entre especializaciones

estructurales y tipos de locomoción

uel Á

aComponentes neurales de los sistemas motores

Detección de las deformaciones del exoesqueletoPr

l Áng

Comparación de ritmos de marcha

Barras amarillas: pie levantado

Barras negras: pie asentado

uel Á

Tipos básicos de generadores de ritmo

D: neurona conductora; E: motoneurona extensora; F: motoneurona flexora; P: marcapasos; I: interneurona

uel Á

Control neural de la locomoción humana

Ganglios basales moduladores

Control motor inmediato

uel Á

aNatación y reptación primitiva

Pez Salamandra

# Red nerviosa en cada segmento medular.

# Tronco del encéfalo señal excitatoria a grupos neuronales bilaterales.

# Respuesta excitatoria o inhibitoria de algunas neuronas.

# Acción de neuronas excitadoras (E).• Activación de motoneuronas û Contracción músculos de ese lado.• Activación de neuronas inhibidoras (I) û Relajación músculos

del otro lado.# Receptores de estiramiento: • Unos limitan la contracción del otro lado. • Otros activan la contracción del mismo lado.

# Neuronas inhibidoras (L) • Reciben información cerebral. • Inhiben neuronas I del mismo lado.

Control de la natación en la lamprea marina (Petromyzon marinus)

uel Á

Las patas de las cucarachas y las piernas humanas funcionan gracias a los mismos tipos de músculos. Los músculos semitendinosos humanos corresponden a los flexores de las cucarachas, y los cuádriceps a los extensores. Los sensores de los insectos se hayan orientados de manera que puedan detectar deformaciones en todas direcciones, y puedan regular músculos concretos.

Apéndices locomotoresPr

l Áng

Ciclo del caminar en el gato (Felis catus)Pr

l Áng

Forma de caminar de la cucaracha americana (Periplaneta americana)

1 2 3 4

Se basa en ciclos de dos fases. La figura muestra un ciclo de la pata posterior derecha (destacada). En la fase de estabilidad (1, 2), la pata presiona contra la superficie e impulsa al insecto; en la de balanceo (3, 4), se levanta la pata y se la impulsa hacia delante.

Las mediciones de la actividad muscular muestran que los músculos extensores actúan en la primera fase y los flexores en la segunda.

uel Á

aRespuesta de huida de la cucaracha I

Bufo marinus

Respuesta de huida de la cucaracha IIPr

l Áng

Cercos: 17 segmentos con 13 pelos sensoriales cada uno

Respuesta de huida de la cucaracha IIIPr

l Áng

Generador rítmico de la marcha en la cucarachaPr

l Áng

Adaptaciones al vuelo: convergencia evolutivaPr

l Áng

Vuelo en los insectos

Vuelo sincrónico (libélulas) Vuelo asincrónico (abejas, avispas)

uel Á

Cortejo en la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster)Pr

l Áng

uel Á

aAdaptación al vuelo en las aves

Fragata (Fregata magnificens)

Albatros real del norte(Diomedea sanfordi)

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