Organi di senso - marcantonio224
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Unità 15 Gli organi di senso 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 Prova di competenza - Sensi sovraumani Come fanno alcuni animali a orientarsi e cacciare anche al buio? 3 Lezione 1 LA RECEZIONE SENSORIALE 4 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 5 6 7 8 15.1 Gli stimoli sensoriali diventano sensazioni e percezioni nell’encefalo STEP BY STEP Che cosa distingue una percezione da una sensazione? 9 15.2 I recettori sensoriali convertono l’energia dello stimolo in potenziali d’azione Tutti gli stimoli dono forme di energia e sono rilevati da strutture specializzate in questo compito, i recettori sensoriali 10 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 11 Poro gustativo Lingua 1 Recettori sensoriali Molecola di zucchero (stimolo) Membrana del recettore sensoriale 2 Via di trasduzione del segnale Canali ionici Neurone sensoriale 3 Recettori sensoriali Ione Potenziale generatore 4 Neurotrasmettitore Neurone sensoriale Potenziale d’azione mV Calice gustativo Recettore che rileva la presenza di zucchero Molecola di zucchero Assenza di zucchero Presenza di zucchero 5 Potenziali d’azione 12 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 13 Interneurone “dello zucchero” Sugar receptor Interneurone “del sale” Recettore che rileva la presenza di sale Telencefalo Calice gustativo Neuroni sensoriali Assenza di zucchero Calice gustativo Assenza di sale Dolcezza crescente Sapidità crescente 14 15.2 I recettori sensoriali convertono l’energia dello stimolo in potenziali d’azione STEP BY STEP Che cosa si intende per trasduzione sensoriale? 15 15.3 Recettori sensoriali specializzati rilevano cinque diverse categorie di stimoli 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 16 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 17 Caldo Contatto lieve Dolore Freddo Pelo I recettori presenti nell’epidermide e i recettori tattili alla base dei peli sono dendriti nudi Epidermide I dendriti delle cellule sensoriali che si trovano nel derma sono avvolti da una o più lamine di tessuto connettivo Derma Nervo Tessuto connettivo Movimento del pelo Forte pressione 18 Ciglia della cellula recettrice Neurotrasmettitore a livello della sinapsi Neurone sensoriale Più neurotrasmettitori Meno neurotrasmettitori Potenziali d’azione Potenziali d’azione 1 Cellula recettrice a riposo 2 Liquido che si sposta in una direzione 3 Liquido che si sposta in un’altra direzione 19 Ciglia della cellula recettrice Neurotrasmettitore a livello della sinapsi Neurone sensoriale Potenziali d’azione Potenziali d’azione 1 Cellula recettrice a riposo 20 Più neurotrasmettitori 2 Liquido che si sposta in una direzione 21 Meno neurotrasmettitori 3 Liquido che si sposta in un’altra direzione 22 15.3 Recettori sensoriali specializzati rilevano cinque diverse categorie di stimoli Chemocettori: sono specializzati nel rilevamento di sostanze chimiche − Nell’ambiente esterno − Nell’ambiente interno 23 24 15.3 Recettori sensoriali specializzati rilevano cinque diverse categorie di stimoli Recettori elettromagnetici: rilevano l’energia che si propaga a diverse lunghezze d’onda, sotto forma di – Elettricità – Magnetismo – Luce (fotocettori) 25 Occhio Recettori per le radiazioni infrarosse 26 15.3 Recettori sensoriali specializzati rilevano cinque diverse categorie di stimoli STEP BY STEP Qual è il tipo di recettore coinvolto in ciascuno dei seguenti sensi umani? vista • gusto • udito • olfatto • tatto 27 Lezione 2 L’UDITO E L’EQUILIBRIO 28 15.4 L’orecchio converte la pressione generata dalle onde sonore in potenziali d’azione percepiti come suoni 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 29 Orecchio esterno Orecchio interno Timpano Padiglione auricolare Condotto uditivo Orecchio medio Tromba di Eustachio 30 15.4 L’orecchio converte la pressione generata dalle onde sonore in potenziali d’azione percepiti come suoni 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 31 Nervo acustico, Canali semicircolari Staffa Ossa del cranio(servono per l’equilibrio) diretto al cervello Incudine Martello Coclea Timpano Finestra ovale Tromba di Eustachio (dietro alla staffa) 32 Canale mediano Osso Canale superiore Nervo acustico Cellule ciliate Membrana tettoria Neuroni sensoriali Canala inferiore Sezione trasversale Organo di Corti della coclea Membrana basilare al nervo acustico 33 Canale mediano Osso Nervo acustico Canale superiore Canale inferiore Sezione trasversale della coclea Organo di Corti 34 Cellule ciliate Membrana tettoria Neuroni sensoriali Membrana basilare al nervo acustico 35 15.4 L’orecchio converte la pressione generata dalle onde sonore in potenziali d’azione percepiti come suoni Le vibrazioni provenienti dal timpano sono amplificate nell’orecchio medio 36 Orecchio esterno timpano martello, incudine e staffa Finestra ovale Orecchio interno Canali della coclea superiore e mediano inferiore Pressione Padiglione Condotto auricolare uditivo Orecchio medio Una Ampiezza vibrazione Amplificazione nell’orecchio medio Stimolazione Tempo dell’organo del Corti 37 15.4 L’orecchio converte la pressione generata dalle onde sonore in potenziali d’azione percepiti come suoni 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 38 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? 39 15.5 L’organo dell’equilibrio risiede nell’orecchio interno 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 40 Canali semicircolari Nervo Coclea Otricolo Sacculo Flusso del liquido Flusso del liquido Cupola Ciglia Cellula ciliata Fibre nervose Cupola Direzione di movimento del corpo 41 15.5 L’organo dell’equilibrio risiede nell’orecchio interno STEP BY STEP Quale tipo di recettore è comune al senso dell’udito e a quello dell’equilibrio? 42 Un occhio alla strada ma non solo COLLEGAMENTO salute 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 43 Lezione 3 LA VISTA 44 15.6 Nel mondo animale si sono evoluti diversi tipi di occhio alla luce dell’evoluzione 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 45 Macchie oculari 46 15.6 Nel mondo animale si sono evoluti diversi tipi di occhio alla luce dell’evoluzione 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 47 48 15.6 Nel mondo animale si sono evoluti diversi tipi di occhio alla luce dell’evoluzione Occhio a lente singola – Si è evoluto indipendentemente – In alcuni invertebrati – In alcuni vertebrati – Tra i quali gli esseri umani 49 Sclera Corpo ciliare Coroide Retina Legamento Cornea Fovea (centro del campo visivo) Iride Pupilla Nervo ottico Umore acqueo Cristallino Umore vitreo Arteria e vena Punto cieco 50 15.6 Nel mondo animale si sono evoluti diversi tipi di occhio alla luce dell’evoluzione STEP BY STEP Quale struttura ottica tipica si trova negli occhi di insetti e calamari, ma è invece assente in quelli delle planarie? 51 15.7 Gli occhi a lente singola mettono a fuoco la luce modificando la posizione o la forma del cristallino 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 52 Muscolo ciliare contratto Coroide Legamenti allentati Retina Luce proveniente da un Cornea oggetto vicino (raggi divergenti) Sclera Visione da vicino (accomodamento) Cristallino Muscolo ciliare rilasciato I legamenti esercitano una trazione sul cristallino Luce proveniente da un oggetto lontano (raggi paralleli) Visione da lontano 53 15.7 Gli occhi a lente singola mettono a fuoco la luce modificando la posizione o la forma del cristallino 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 54 Quando la vista è difettosa COLLEGAMENTO salute 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 55 Quando la vista è difettosa 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 56 57 58 Quando la vista è difettosa COLLEGAMENTO salute 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 59 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 60 Corpo cellulare Bastoncello Cono Terminazioni sinaptiche Dischi membranosi contenenti pigmenti visivi 61 Retina Neuroni Fotorecettori Cono Bastoncello Fibre del nervo ottico Retina Nervo ottico 62 15.8 La retina umana contiene due tipi di fotocettori: i coni e i bastoncelli STEP BY STEP Spiega perché la nostra visione notturna è composta prevalentemente da immagini grigie e non colorate 63 Lezione 4 IL GUSTO E L’OLFATTO 64 15.9 I recettori del gusto e dell’olfatto rilevano le sostanze chimiche nell’ambiente esterno Gusto e olfatto – Dipendono da cellule recettrici che rilevano le sostanze chimiche presenti nell’ambiente 65 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 66 15.9 I recettori del gusto e dell’olfatto rilevano le sostanze chimiche nell’ambiente esterno Recettori del gusto – Si trovano nei calici gustativi localizzati sulla lingua – Cinque categorie di sapori – Dolce – Acido – Salato – Amaro – Umami 67 Encefalo d’azione Bulbo olfattivo Osso Cavità nasale Cellula epiteliale Neurone sensoriale (chemocettore) Ciglia Muco 68 69 15.9 I recettori del gusto e dell’olfatto rilevano le sostanze chimiche nell’ambiente esterno STEP BY STEP Qual è la differenza strutturale fondamentale tra i recettori del gusto e quelli dell’olfatto? 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