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SISTEMAS DE CONTROL SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICOFISIOLÓGICO
Daniella AgratiAsistente
Sección Fisiología y Nutrición
Facultad de Ciencias
Universidad de la República Oriental del Uruguay
Sistemas que integran y coordinan el funcionamiento de los distintos órganos y sistemas de los animales…
RESPIRACIÓN: aumento de la frecuencia.
CARDIOVASCULAR: aumento de frecuencia cardíacay redistribución del flujo sanguíneo (mayor a cerebro ymúsculos).
INTEGRACIÓN DE LAS DISTINTAS FUNCIONES DE
UN ANIMAL
ACTO MOTOR: contracción y distensión alternada dediferentes músculos en un patrón temporal y espacialdeterminado.
RETROALIMENTACIÓN SENSORIAL: inicio yretroalimentación.
SISTEMAS FISIOLÓGICOS DE
CONTROL
ORGANIZACIÓN DE LA CLASE
1- SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICO:
sistema nervioso y sistema endócrino
2-ORGANIZACIÓN Y FUNCIONAMIENTO GENERAL DEL SN
Daniella AgratiAsistente
Sección Fisiología y Nutrición
Facultad de Ciencias
Universidad de la República Oriental del Uruguay
3-EL SN EN DISTITNOS ANIMALES. SU EVOLUCIÓN.
4-INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS SENSORIALES
1- SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICO
sistema nervioso y sistema endócrino
1
SISTEMA NERVIOSO
Constelación organizada de células neuronales (NEURONAS)especializadas para la conducción repetida de un estadoexcitado desde sitios receptores o desde otra neurona aefectores u otras neuronas T Bullock 1965
INTEGRA y COORDINA la respuesta de los organismos frente :
estímulos internos organismo
estímulos externos medio
SENSA INTEGRA RESPONDE
1
SISTEMA NERVIOSO
• MANTENER EL ½ INTERNO O CIERTAS VARIABLES DEL ½INTERNO CONSTANTES (a pesar que varíe el ½ externo)
Por ejemplo: oxígeno, glucosa, pH, electrolitos, temperatura
1
SISTEMA NERVIOSO
Ej. control de T corporal en animales ENDOTERMOS
por retroalimentación negativa
1
SISTEMA NERVIOSO:
integrador y comunicador
•MANTENER EL ½ INTERNO O CIERTAS VARIABLES DEL ½ INTERNO CONSTANTES (a pesar que varíe el ½ externo)
•RESPONDER AL ½ EXTERNO (e incluso anticiparnos- de INTROBIOL…)
SENSA INTEGRA RESPONDE (comunicar)
1
Respuestas de escape, caza, comunicación, manipulación del ½, etc…
SISTEMA ENDÓCRINO:
comunicador
Conformado por células y conjuntos de células (GLÁNDULAS)que secretan sustancias químicas (HORMONAS) a lacirculación.
Folículo tiroideo
1
SISTEMA ENDÓCRINO
COMUNICADOR CELULAR
•Hormonas “viajan” a todo el organismo por el sistemacirculatorio.
• Regula diversas funciones del organismo: metabólicas,reproductivas, crecimiento, etc.
COORDINADOR del funcionamiento de diferentes sistemas.COORDINADOR del funcionamiento de diferentes sistemas.
ej. Respuesta de Estrés:
glándulas adrenales
gluococorticoides
diferentes órganos
1
SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICO
SISTEMA NERVIOSO SISTEMA ENDÓCRINO
unión especializada sistema
circulatorioExpansiva
“Económica”
Rápidas
Precisas
sistemas y aparatos digestivo,respiratorio, excretorio, reproductor…
actividad de músculos y glándulas
EFECTORES
actividadesdifusas yprolongadas
resolucióntemporal yespacial
1
2- ORGANIZACIÓN Y FUNCIONAMIENTO GENERAL DEL SISTEMA NERVIOSO
2
NEURONAS
Células que conforman la unidad anatómica y funcional del SN.
Compartimientos estructurales
especializados:
Dendritas
Tinción de Golgi
Soma
Axón
2
NEURONAS
Dendritas
Soma
Axón
RECEPCIÓN e INEGRACIÓN
COMUNICA-CIÓN
2- generan y transmiten SEÑALES ELÉCTRICAS
excitables y conductoras
Tinción de Golgi
1- Lasneuronas se conectan entre sipor contactos especializadosllamados SINAPSIS
2
ORGANIZACIÓN JERÁRQUICA EN NIVELES
Distintos niveles de procesamiento de la información…
-entrada-integración
-transmisión
-neuronas aferentes
-inter-neuronas
-neuronas eferentes
Forman Forman
Forman CIRCUITOS
SISTEMAS SENSORIALES
SISTEMAS DE PROCESAMIENTO
SISTEMAS MOTORES
Forman SISTEMAS
2
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)
• 1 neurona
•2 neuronas:
sensorial y motoneurona
ESPECIALIZACIÓN3
Algunas agua vivas (Cnidaria) y los moluscos poseen organización más compleja.
•3 neuronas o más:
-sensorial, procesamiento y motoneurona ESPECIALIZACIÓN
-red intermedia de neuronas que integran información ASOCIACIÓN
3
•Neuronas de metazoos son muy similares, si bien:
INVERTEBRADOS ���� predom. MONOPOLARES.
VERTEBRADOS ���� predom. MULTIPOLARES
¿CÓMO CONTINÚAN DIFERENCIÁNDOSE LOS SN?
•En la evolución del SN los mayores cambios han sido en laESPECIALIZACIÓN y aumento de COMPLEJIDAD de laORGANIZACIÓN.
3
Cnidarios
En el Filo más antiguo con SN
SN RETICULADO
SN DIFUSO
•Redes de neuronas sinconcentración discernible.
•Entrada sensorial y salidamotora, sin integracióncentral.
ORGANIZACIÓN DEL SN:
DE DIFUSOS A CENTRALIZADOS
CnidariosSN RETICULADO central.
3
SN CENTRALIZADO
•Concentración interna de neuronas de procesamiento.
•Funciones especializadas en núcleos o ganglios (acúmulo deneuronas).
•Acompañada de CEFALIZACIÓN creciente.
ORGANIZACIÓN DEL SN:
DE DIFUSOS A CENTRALIZADOS
Platelmintos
Filo BILATERAL más antiguo �
centralización y cefalización
3
Platelmintos
ORGANIZACIÓN DEL SN:
DE DIFUSOS A CENTRALIZADOS
SN GANGLIONAR
ventral y sólido
SEGMENTACIÓN
cierto grado de controlsensorial y motor porsegmentos
CEFALIZACIÓN
concentración de estructuras yfunciones en la parte anterior3
ArtrópodosSN GANGLIONAR
ventral y sólido
•Ganglios cefálicos
ORGANIZACIÓN DEL SN:
AUMENTO DE LA CENTRALIZACIÓN Y CEFALIZACIÓN
•CENTRALIZACIÓN MÁXIMA
División de SN Central (procesamiento) y Periférico (aferencias y eferencias)
Protocerebro- ojos
Deuterocerebro-antenas y olfato
Tritocerebro-piezas bucales
•Cuerda nerviosa ventral3
•AUMENTO DE CEFALIZACIÓN
Por órganos sensoriales
ENCÉFALOVertebrados
Grado máximo de cefalización
SN ENCEFÁLICO
tubo neural dorsal y hueco/ columnar
ORGANIZACIÓN DEL SN:
AUMENTO DE LA CEFALIZACIÓN
MÉDULA
3
SN ENCEFÁLICO/COLUMNAR
de vertebrados
SN GANGLIONAR
de invertebrados bilaterales
SNC:
•neuronas en ganglios cefálicos + segmentarios (CNV) conectados entre si
•posición ventral
SNC:
• neuronas en un continuo (encéfalo + médula)
•posición dorsal•posición ventral
3
SN ENCEFÁLICO/COLUMNAR
de vertebrados
SN GANGLIONAR
de invertebrados bilaterales
SUST. GRIS integración
con somas
SEGMENTO MEDULAR
NEUROPILO integración
GANGLIO
TRACTOS
HUECO: epéndimo
SUST. BLANCA
integración
sin somas
MACIZO
3
TENDENCIAS EVOLUTIVAS EN LA ORGANIZACIÓN DEL SN
•INTERNALIZACIÓN disposición sub-epitelia
•CENTRALIZACIÓN SN Central-integrador
SN Periférico -aferencias (sensoriales) ySN Periférico -aferencias (sensoriales) yeferencias (motoras)
•CEFALIZACIÓN ganglios cefálicos y encéfalo ejercen ciertogrado de control sobre los gangliossegmentarios y los segmentos medulares.
3
CONVERGENCIA EVOLUTIVA EN LA ORGANIZACIÓN DE LOS SN
3
Cephalopodos
CONVERGENCIA EVOLUTIVA EN LA ORGANIZACIÓN DE LOS SN
PULPOS gran desarrollo de capacidades motoras, sensoriales y cognitivas,
similares a vertebrados…
organización de su SN muy similar a vertebrados…
3
Cephalopodos
organización de su SN muy similar a vertebrados:
•aumento de masa nerviosa/masa corporal e importante cefalización:
CONVERGENCIA EVOLUTIVA EN LA ORGANIZACIÓN DE LOS SN
•aumento de masa nerviosa/masa corporal e importante cefalización:
mayor que peces y reptiles
•áreas especializadas en distintas funciones con arquitectura similara vertebrados:
-ganglio óptico organizado como la última capa de la retina de vertebrados
- uno de los ganglios motores organizado como el cerebelo de vertebrados
3
•El SN surge como un tejido especializado en responder a cambiosen el medio.
•Ésto le brinda a los animales, de forma creciente en relación alincremento de complejidad, versatilidad en su respuesta, con elconsecuente aumento en la capacidad de adaptación…
•La organización del SN determinar el comportamiento de losanimales (ejemplo pulpo vs vertebrados),
•Sin embargo, esta organización, en muchos aspectos, es plástica:“Behavior is the product of Nervous System organization and isalso 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 SENSORIAL 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
ENERGÍARECEPTOR
ÓRGANO SENSORIAL
LUZ-ondas electromagnéticasFOTORECEPTOR-
especializado en captar luzy transformarlo en unaseñal eléctrica
OJO de vertebrados-
Fotoreceptor+ ojo + vías hacia y dentro del SNC
SISTEMA SENSORIAL
OJO de vertebrados-estructura anatómicaespecializada donde seencuentran losfotoreceptores
4
Recepción sensorial comprende :
ABSORCIÓN absorber la energía, genera
un cambio en el receptor
TRANSDUCCIÓN convertirla en señal
eléctrica
PROCESAMIENTO SENSORIAL
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
ENERGÍA RECEPTOR ESTÍMULO PERCIBIDO
ELECTRO-MAGNÉTICA
fotoreceptores Luz visible
electroreceptores Campo eléctrico
ALGUNOS EJEMPLOS SENSORIALES
eléctrico
4
ALGUNOS EJEMPLOS SENSORIALES
ELECTRORECEPCIÓN ACTIVA
ej SISTEMA SENSORIAL ACTIVO
Gymotus sp y Brachypopomus sp
4
ENERGÍA RECEPTOR ESTÍMULO PERCIBIDO
TÉRMICA termoreceptores Calor/Frío
quimioreceptores Olfato, gusto, QUÍMICA
ALGUNOS EJEMPLOS SENSORIALES
MECÁNICA mecanoreceptores Tacto, presión, sonido, equilibrio, distensión muscular
quimioreceptores Olfato, gusto, CO2, O2, etc.
QUÍMICA
4
Detectar el estímulo- SENSAR
Proceso por el cual los receptores sensoriales detectan información proveniente de los estímulos y la transmiten al SNC.
LA PERCEPCIÓN SENSORIAL ES UN PROCESO CONSTRUCTIVO
4
Interpretación del estímulo-PERCIBIR
Asignar sentido a la sensación, implica la interpretación de las sensaciones
LA PERCEPCIÓN SENSORIAL ES UN PROCESO CONSTRUCTIVO: ILUSIONES VISUALES CÓMO PRUEBA EMPÍRICA
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LA PERCEPCIÓN SENSORIAL ES UN PROCESO CONSTRUCTIVO: ILUSIONES VISUALES CÓMO PRUEBA EMPÍRICA
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Detectar el estímulo- SENSACIÓN (determinada energía y rango)
Proceso por el cual los receptores sensoriales detectan información proveniente de los estímulos y la transmiten al SNC.
PERCEPCIÓN SENSORIAL
Forma de entender el mundo
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Interpretación del estímulo-PERCEPCIÓN
Asignar sentido a la sensación, implica la interpretación de las sensaciones
ORGANIZACIÓN DE LA CLASE
1- SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICO:
Sistema nervioso y sistema endócrino
2-ORGANIZACIÓN Y FUNCIONAMIENTO GENERAL DEL SN
Daniella AgratiAsistente
Sección Fisiología y Nutrición
Facultad de Ciencias
Universidad de la República Oriental del Uruguay
3-EL SN EN DISTITNOS ANIMALES. SU EVOLUCIÓN.
4-INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS SENSORIALES
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
�Fisiología Animal. Hill, Wyse yAnderson.
Capítulo 10: Control neurológico y endócrino y sistema nervioso (NOreloj biológico)
Capitulo 13: Procesos sensoriales-Organización de los sistemassensorialessensoriales
� On the origins of the nervoussystem. Miller G. Science, vol 325, 2009.
� Binyamin et al.,. The Octopus: amodel for comparative analysis of the evolution of learning andemory mechanisms. Marine Biological Laboratory, 2006.