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Mecanismos Fisiológicos del Comportamiento Animal
Curso 2006-07
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Tema 7
Visión y comportamiento
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Espectro electromagnético IPr
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Características de la E radiantePr
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aEspectro electromagnético II
Banda de luz visible
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aGeneración del campo electromagnético
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aUbicación de la rodopsina
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aAbsorción de E por la rodopsina
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Distribución de la rodopsina
Presencia
Ausencia
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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
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Química de la rodopsinaPr
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aRespuestas eléctricas de los fotorreceptores la luz
Invertebrado Vertebrado
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Tipos de ojos en invertebrados:ocelo
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Tipos de ojos en invertebrados II:Ojo de cámara con agujero de aguja
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Tipos de ojos en invertebrados III:Ojo compuesto
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Tipos de ojos en invertebrados IV:Ojo con lente y retina
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Ojo compuesto: estructura de onmatidios
De aposición De superposiciónProf
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1. Córnea2. Cristalino 3. Células retinulares4. Rabdoma5. Células pigmentarias con
pigmento extendido6. Células pigmentarias con
pigmento agrupado
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Ojo compuesto: funcionamientoPr
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Aposición (animales diurnos) Superposición (animales crepusculares)b1: funcionamiento diurno con pigmento extendido. b2: funcionamiento nocturno con pigmento agrupado
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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)
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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.
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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.
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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
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aOrganización sináptica de la retina en Necturus
Necturus maculosus
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aEl ojo de los mamíferos
Corte esquemático de un ojo humano
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Morfología de los fotorreceptoresPr
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Segmentos externos de los fotorreceptoresPr
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aSensibilidades espectrales
Fotorreceptores de un primate
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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.
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aPropiedades de los sistemas fotópico y escotópico
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aCapas de la retina
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Integración visual en mamíferosPr
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Proyección visual corticalPr
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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)
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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 correcta.
Orientación rotada.
4. Bloqueo de la visión del sol, y de casi todo el cielo despejado.
Orientación correcta.
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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.
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Tema 8
Naturaleza de la función motora
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Músculo lisoMúsculo esquelético
Tipos de células musculares
Músculo cardíaco
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aEstructura del músculo esquelético I
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aEstructura del músculo esquelético II
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aEstructura del músculo esquelético III
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aEstructura del músculo esquelético IV
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Proteínas contráctiles I
Actina
Miosina
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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
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aProteínas contráctiles II
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aMecanismo de la contracción muscular I
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aMecanismo de la contracción muscular II
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Mecanismo de la contracción muscular III Pr
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Tipos de fibras musculares en crustáceos I Pr
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aInervación de los músculos del cangrejo
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aOrganización sináptica en la unión neuromuscular
de los artrópodos
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Inhibición en el sistema nervioso de los artrópodosPr
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aIntegración de la respuesta motora (Mantis religiosa) I
Santateresa (Mantis religiosa) al acecho
Organización del sistema nerviosoOrganización nerviosa del cerebro
Cambiando de lugar
Cazando
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Regulación nerviosa de la respuesta motora
Integración de la respuesta motora (Mantis religiosa) II
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Tipos de inervación motoraPr
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Fibra fásica de un vertebrado Fibra tónica de un vertebrado. Inervación multiterminal
Fibra de artrópodo. Inervación multiterminal polineuronal
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aExcitación muscular
Vertebrado
Artrópodo
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aFibras del músculo esquelético de vertebrados
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Tema 9
Locomoción
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Clasificación de movimientosPr
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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
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aRelación entre especializaciones
estructurales y tipos de locomoción
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aComponentes neurales de los sistemas motores
VER
TEB
RA
DO
S
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Detección de las deformaciones del exoesqueletoPr
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Comparación de ritmos de marcha
Barras amarillas: pie levantado
Barras negras: pie asentado
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Tipos básicos de generadores de ritmo
D: neurona conductora; E: motoneurona extensora; F: motoneurona flexora; P: marcapasos; I: interneurona
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Control neural de la locomoción humana
Ganglios basales moduladores
Control motor inmediato
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aNatación y reptación primitiva
Pez Salamandra
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# 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)
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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
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Ciclo del caminar en el gato (Felis catus)Pr
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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.
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aRespuesta de huida de la cucaracha I
Bufo marinus
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Respuesta de huida de la cucaracha IIPr
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Cercos: 17 segmentos con 13 pelos sensoriales cada uno
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Respuesta de huida de la cucaracha IIIPr
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Generador rítmico de la marcha en la cucarachaPr
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Adaptaciones al vuelo: convergencia evolutivaPr
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Vuelo en los insectos
Vuelo sincrónico (libélulas) Vuelo asincrónico (abejas, avispas)
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Cortejo en la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster)Pr
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aAdaptación al vuelo en las aves
Fragata (Fregata magnificens)
Albatros real del norte(Diomedea sanfordi)