Post on 01-May-2015
Unità 15 Gli organi di senso
Obiettivi Conoscere i diversi tipi di recettori sensoriali degli
animali
Sapere in che modo il sistema nervoso percepisce ed elabora gli stimoli
Conoscere come vengono percepiti i suoni e come viene mantenuto l’equilibrio
Conoscere le strutture che compongono l’occhio degli esseri umani
Capire le basi fisiologiche del gusto e dell’olfatto
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Prova di competenza - Sensi sovraumani
Come fanno alcuni animali a orientarsi e cacciare anche al buio?
Lezione 1
LA RECEZIONE SENSORIALE
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15.1 Gli stimoli sensoriali diventano sensazioni e percezioni nell’encefalo
Le informazioni inviate dai recettori all’encefalo hanno sempre la forma di potenziali d’azione
La capacità di discriminare tra i diversi stimoli dipende da quale regione dell’encefalo riceve il segnale in entrata
Quando il potenziale d’azione arriva all’encefalo genera una sensazione
L’encefalo elabora le sensazioni dandone interpretazioni significative: le percezioni
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STEP BY STEP
Che cosa distingue una percezione da una sensazione?
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15.1 Gli stimoli sensoriali diventano sensazioni e percezioni nell’encefalo
Tutti gli stimoli dono forme di energia e sono rilevati da strutture specializzate in questo compito, i recettori sensoriali
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15.2 I recettori sensoriali convertono l’energia dello stimolo in potenziali d’azione
Trasduzione sensoriale
– Conversione dello stimolo in un segnale elettrico
– Lo stimolo genera un potenziale generatore
– Il potenziale generatore innesca un potenziale d ’azione che viene inviato all’encefalo
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15.2 I recettori sensoriali convertono l’energia dello stimolo in potenziali d’azione
LinguaCalicegustativo
Porogustativo
Neurone sensoriale
Recettori sensoriali
Molecola di zucchero
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4
3
21Molecola di zucchero(stimolo)
Recettore che rileva la presenza di zucchero
Membrana delrecettoresensoriale
Via di trasduzione del segnale
Recettori sensoriali
Canali ionici
Ione
Potenziale generatore
Neurotrasmettitore
Neurone sensoriale
Potenziale d’azione
Potenziali d’azione
mV
Assenza di zucchero Presenza di zucchero
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15.2 I recettori sensoriali convertono l’energia dello stimolo in potenziali d’azione
L’intensità dello stimolo varia la frequenza del potenziale d’azione
In alcuni recettori sensoriali la ripetizione dello stimolo
– Genera un adattamento sensoriale
– Il recettore sensoriale diventa meno sensibile
– In questo modo l’encefalo smette di ricevere informazioni che lo sovraccaricherebbero inutilmente
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Sugarreceptor
Interneurone “dello zucchero” Interneurone “del sale”
Recettore che rileva la presenzadi sale
Calice gustativo
Neuroni sensoriali
Telencefalo
Calice gustativo
Assenza di zucchero
Assenza di sale
Dolcezza crescente Sapidità crescente
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15.2 I recettori sensoriali convertono l’energia dello stimolo in potenziali d’azione
STEP BY STEP
Che cosa si intende per trasduzione sensoriale?
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A seconda del tipo di segnale al quale rispondono, i recettori sensoriali possono essere classificati in cinque categorie generali
− Nocicettori
− Termocettori
− Meccanocettori
− Chemocettori
− Recettori elettromagnetici
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15.3 Recettori sensoriali specializzati rilevano cinque diverse categorie di stimoli
Nocicettori: sono i recettori del dolore
Termocettori: quelli presenti nella pelle rilevano la temperatura esterna; altri più in profondità rilevano la temperatura del sangue
Meccanocettori: sono stimolati da varie forme di energia meccanica
– Contatto lieve / pressione
– Tensione dei muscoli
– Suono
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15.3 Recettori sensoriali specializzati rilevano cinque diverse categorie di stimoli
Caldo
Epidermide
Contatto lieve
Dolore Freddo Pelo
Forte pressione
Movimento del pelo
Tessutoconnettivo
Nervo
Derma
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I recettori presenti nell’epidermide e i recettori tattili alla base dei peli sono dendriti nudi
I dendriti delle cellule sensoriali che si trovano nel derma sono avvolti da una o più lamine di tessuto connettivo
Ciglia della cellularecettrice
Neurotrasmettitore alivello della sinapsi
Neuronesensoriale
Potenziali d’azione
Potenziali d’azione
Cellula recettrice a riposo1 2 3
Piùneurotrasmettitori
Liquido che si sposta in una direzione
Liquido che si sposta in un’altra direzione
Menoneurotrasmettitori
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Potenziali d’azione
Potenziali d’azione
Ciglia della cellularecettrice
Neurotrasmettitore alivello della sinapsi
Neuronesensoriale
Cellula recettrice a riposo1
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Piùneurotrasmettitori
Liquido che si sposta in una direzione
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Liquido che si sposta in un’altra direzione
Menoneurotrasmettitori
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Chemocettori: sono specializzati nel rilevamento di sostanze chimiche
− Nell’ambiente esterno
− Nell’ambiente interno
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15.3 Recettori sensoriali specializzati rilevano cinque diverse categorie di stimoli
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Recettori elettromagnetici: rilevano l’energia che si propaga a diverse lunghezze d’onda, sotto forma di
– Elettricità
– Magnetismo
– Luce (fotocettori)
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15.3 Recettori sensoriali specializzati rilevano cinque diverse categorie di stimoli
Occhio
Recettoriper leradiazioniinfrarosse
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STEP BY STEP
Qual è il tipo di recettore coinvolto in ciascuno dei seguenti sensi umani?
vista • gusto • udito • olfatto • tatto
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15.3 Recettori sensoriali specializzati rilevano cinque diverse categorie di stimoli
Lezione 2
L’UDITO E L’EQUILIBRIO
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L’orecchio umano convoglia le onde sonore
– Dal padiglione auricolare
– Al condotto uditivo
– Al timpano
– Il timpano trasmette le vibrazioni a una catena di ossicini
– Martello Incudine Staffa
– La staffa, attraverso la finestra ovale, trasmette le vibrazioni alla coclea dove vengono convertite in segnali nervosi dall’organo di Corti 28
15.4 L’orecchio converte la pressione generata dalle onde sonore in potenziali d’azione percepiti come suoni
Orecchio interno
Padiglioneauricolare
Condotto uditivo
Timpano
Orecchio medio
Tromba di Eustachio
Orecchio esterno
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Le vibrazioni della finestra ovale producono onde di pressione nel fluido contenuto nella coclea
– Le onde di pressione fanno piegare le ciglia delle cellule ciliate all’interno dell’organo di Conti
– Quando le ciglia si piegano inducono un potenziale generatore e la cellula libera un neurotrasmettitore
– Il neurotrasmettitore viene captato da un neurone sensoriale che attraverso il nervo acustico invia un potenziale d’azione all’encefalo
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15.4 L’orecchio converte la pressione generata dalle onde sonore in potenziali d’azione percepiti come suoni
Martello
Incudine
StaffaOssa del cranioCanali semicircolari(servono per l’equilibrio)
Nervo acustico,diretto al cervello
Coclea
Tromba di EustachioFinestra ovale (dietro alla staffa)
Timpano
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Canale mediano
Osso
Canale superiore
Nervo acustico
Canalainferiore
Organo di CortiSezione trasversaledella coclea
Cellule ciliate
Membrana basilare
Membrana tettoria
Neuronisensoriali
al nervo acustico
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OssoCanale mediano
Canale superiore
Canale inferiore
Nervo acustico
Organo di CortiSezione trasversale della coclea
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Cellule ciliate
Membrana basilare
Membrana tettoria
Neuroni sensoriali
al nervo acustico
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Le vibrazioni provenienti dal timpano sono amplificate nell’orecchio medio
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15.4 L’orecchio converte la pressione generata dalle onde sonore in potenziali d’azione percepiti come suoni
Orecchio esterno Orecchio medio Orecchio interno
Padiglioneauricolare
Condotto uditivo
timpano martello, incudine e staffa
Finestraovale
Canali della cocleasuperiore e mediano inferiore
Pre
ssio
ne
Unavibrazione
Ampiezza Amplificazionenell’orecchiomedio
Stimolazionedell’organo
del Corti
Tempo
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Volume e tono
– Più alto è il volume di un suono maggiore è la frequenza dei potenziali d’azione generati nei neuroni sensoriali
– Ogni regione della membrana basilare è più sensibile a una particolare frequenza, e la regione che vibra più energicamente in ogni istante invia il maggior numero di potenziali d’azione ai centri uditivi dell’encefalo
– L’encefalo interpreta l’informazione e ci dà la percezione del tono
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15.4 L’orecchio converte la pressione generata dalle onde sonore in potenziali d’azione percepiti come suoni
STEP BY STEP
In che modo l’orecchio converte le onde sonore (che viaggiano nell’aria) in onde di pressione che si trasmettono nel fluido della coclea?
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15.4 L’orecchio converte la pressione generata dalle onde sonore in potenziali d’azione percepiti come suoni
15.5 L’organo dell’equilibrio risiede nell’orecchiointerno
Nell’orecchio interno sono presenti diverse strutture piene di liquido che rilevano la posizione e i movimenti del corpo:
– Tre canali semicircolari
– L’otricolo
– Il sacculo
Queste strutture per l’equilibrio sfruttano tutte la deformazione delle ciglia specializzate delle cellule ciliate per rilevare posizione movimento del corpo
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Canali semicircolari
NervoCoclea
Otricolo
Sacculo
Flusso del liquidoFlusso del liquido
Cupola
Ciglia
Cellula ciliata
Cupola
Fibre nervose
Direzione di movimento del corpo
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15.5 L’organo dell’equilibrio risiede nell’orecchiointerno
STEP BY STEP
Quale tipo di recettore è comune al senso dell’udito e a quello dell’equilibrio?
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Un occhio alla strada ma non solo
Chinetosi (disturbo da movimento)
– Deriva dal fatto che il cervello riceve dai recettori dell’equilibrio segnali in contrasto con quelli visivi
– I segnali contrastanti provocano reazioni di compenso non congruenti a livello muscolare e posturale
– I sintomi possono essere alleviati
– Chiudendo gli occhi
– Limitando i movimenti della testa
– Concentrandosi su un orizzonte stabile
– Utilizzando farmaci appositi
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COLLEGAMENTO salute
Lezione 3
LA VISTA
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Uno degli organi della vista più semplici è la macchia oculare dei platelminti
– Le due macchie oculari forniscono informazioni
– Sull’intensità della luce
– Sulla direzione da cui proviene la luce
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alla luce dell’evoluzione
15.6 Nel mondo animale si sono evoluti diversi tipi di occhio
Macchie oculari
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Occhio composto
– Si trova negli insetti e nei crostacei
– È costituito da molti ommatidi, piccole unità in grado di rilevare la luce
– Ogni ommatide ha la propria lente
– Rilevatori di movimento molto sensibilli
– La maggior parte è in grado di distinguere i colori
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alla luce dell’evoluzione
15.6 Nel mondo animale si sono evoluti diversi tipi di occhio
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Occhio a lente singola
– Si è evoluto indipendentemente
– In alcuni invertebrati
– In alcuni vertebrati
– Tra i quali gli esseri umani
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alla luce dell’evoluzione
15.6 Nel mondo animale si sono evoluti diversi tipi di occhio
Sclera
Corpo ciliare
Legamento
Cornea
Iride
Pupilla
Umore acqueo
Cristallino
Umore vitreo
Coroide
Retina
Fovea(centro delcampo visivo)
Nervo ottico
Arteriae venaPunto cieco
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STEP BY STEP
Quale struttura ottica tipica si trova negli occhi di insetti e calamari, ma è invece assente in quelli delle planarie?
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alla luce dell’evoluzione
15.6 Nel mondo animale si sono evoluti diversi tipi di occhio
Gli esseri umani hanno occhi a lente singola
– La cornea consente alla luce di entrare nell’occhio e contribuisce alla messa a fuoco
Accomodamento
– Nei mammiferi il cristallino può cambiare forma per mettere a fuoco la luce sulla retina
– In altri animali (come i calamari e molti pesci) il cristallino è rigido e la messa a fuoco viene effettuata allontanandolo o avvicinandolo alla retina
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15.7 Gli occhi a lente singola mettono a fuoco la luce modificando la posizione o la forma del cristallino
Muscolo ciliare contratto
Legamenti allentati
Luce proveniente da unoggetto vicino(raggi divergenti)
Visione da vicino (accomodamento)
Cornea
Sclera
Coroide
Retina
Cristallino
Muscolo ciliare rilasciato
I legamenti esercitano una trazione sul cristallino
Luce proveniente da un oggetto lontano (raggi paralleli)
Visione da lontano
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STEP BY STEP
Ordina le seguenti parti dell’occhio nell’esatta sequenza in cui vengono incontrate dalla luce in entrata
pupilla • retina • cornea • cristallino umore vitreo • umore acqueo
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15.7 Gli occhi a lente singola mettono a fuoco la luce modificando la posizione o la forma del cristallino
Quando la vista è difettosa
Acuità visiva: è la capacità degli occhi di distinguere i dettagli fini
I più comuni difetti della vista sono causati da problemi nella messa a fuoco della luce sulla retina
– Questi difetti possono essere corretti con lenti che distorcono la luce rendendo possibile la messa a fuoco
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COLLEGAMENTO salute
Miopia: il bulbo oculare è più lungo del normale e per questo il cristallino non riesce ad appiattirsi abbastanza per mettere a fuoco oggetti lontani
– Il difetto può essere corretto con una lente divergente
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Quando la vista è difettosaCOLLEGAMENTO salute
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Presbiopia: il bulbo oculare è più corto della norma, oppure il cristallino a perso di elasticità e non riesce a ispessirsi a suficenza da mettere a fuoco l’immagine sulla retina
– Può essere corretto con una lente convergente
Astigmatismo: il cristallino o la cornea sono disomogenei e la luce viene messa a fuoco in punti diversi
– Può essere corretto con una lente asimmetrica
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Quando la vista è difettosaCOLLEGAMENTO salute
15.8 La retina umana contiene due tipi di fotocettori: i coni e i bastoncelli
Coni
– Sono stimolati dalla luce intensa e ci permettono di distinguere i colori
– Contribuiscono poco alla visione notturna
Bastoncelli
– Sono estremamente sensibili alla luce e ci permettono di vedere con la luce fioca della notte
– Non rilevano i colori
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Corpo cellulare Bastoncello
Terminazionisinaptiche
Cono
Dischi membranosi contenenti pigmenti visivi
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Retina
Fibredelnervoottico
Neuroni Fotorecettori
ConoBastoncello
Retina
Nervoottico
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STEP BY STEP
Spiega perché la nostra visione notturna è composta prevalentemente da immagini grigie e non colorate
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15.8 La retina umana contiene due tipi di fotocettori: i coni e i bastoncelli
Lezione 4
IL GUSTO E L’OLFATTO
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Gusto e olfatto
– Dipendono da cellule recettrici che rilevano le sostanze chimiche presenti nell’ambiente
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15.9 I recettori del gusto e dell’olfatto rilevano le sostanze chimiche nell’ambiente esterno
15.9 I recettori del gusto e dell’olfatto rilevano le sostanze chimiche nell’ambiente esterno
Recettori dell’olfatto
– Sono neuroni sensoriali che rivestono la parte superiore della cavità nasale
– Mandano impulsi lungo i loro assoni direttamente al bulbo olfattivo dell’encefalo
– Sono in grado di captare circa cinquanta tipi di odori (pungente, fruttato, aromatico ecc. ) e migliaia di odori specifici
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Recettori del gusto
– Si trovano nei calici gustativi localizzati sulla lingua
– Cinque categorie di sapori
– Dolce
– Acido
– Salato
– Amaro
– Umami
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15.9 I recettori del gusto e dell’olfatto rilevano le sostanze chimiche nell’ambiente esterno
Encefalo
Cavità nasale
Bulboolfattivo
Osso
Cellula epiteliale
Neuronesensoriale(chemo-cettore)
CigliaMuco
Potenzialid’azione
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STEP BY STEP
Qual è la differenza strutturale fondamentale tra i recettori del gusto e quelli dell’olfatto?
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15.9 I recettori del gusto e dell’olfatto rilevano le sostanze chimiche nell’ambiente esterno