Biología Sensorial Animal

Tamaño: px

Comenzar la demostración a partir de la página:

Download "Biología Sensorial Animal"

Marta Ramírez Villalba
hace 6 años
Vistas:

1 Biología Sensorial Animal Teórica #10 Violeta Medan

2 INFORMACIÓN DEFENSA (evitar predación) EXTERNA (sensorial) INTERNA (motivación, hormonal, estatus social) Visual Mecanosensorial /auditiva INTERNA (motivación, hormonal, estatus social) receptores sensoriales INTEGRACIÓN TOMA DE DECISIONES CIRCUITO DE LA CÉLULA MAUTHNER interneuronas RESPUESTA COMPORTAMENTAL RESPUESTA DE ESCAPE (C-START) motoneuronas

3 Recorrido de la clase: bottom-up 1. Cómo es la respuesta comportamental de ESCAPE (startle o C-START)? 2. DÓNDE se INTEGRA la información y se realiza la TOMA DE DECISIONES? 3. De QUÉ INFORMACIÓN (externa) disponen (vista-mecanorrecepción)?

4 La respuesta de escape de peces: C-START Cómo se mide en el laboratorio? (1000 fps) Torsión rápida Propulsión Lo primero que se mueve (se aleja del peligro) es la cabeza

5 La respuesta de escape de peces: C-START Curso temporal de la respuesta de escape estímulo inicio de C-start fin del escape La decisión de iniciar o no un escape, es tomada dentro de los 5ms posteriores a la detección del estímulo auditivo. El inicio del escape se produce dentro de los primeros 10-15ms. CORTA LATENCIA, para qué?

6 sonido actómetro (respuesta comportamental) 0 20 ms Por qué??... Koch 1999

7 La respuesta de escape de peces: C-START DIRECCIONALIDAD SA S1A Eaton et al. 1977, 1991 El ángulo con que llega el estímulo, determina el ángulo de torsión de la cabeza (S1A): Una ecuación lineal predice el ángulo de escape

8 Casi siempre. El C-start es una respuesta balística pero modulable

9 2. DÓNDE se INTEGRA la información y se realiza la TOMA DE DECISIONES?

10 Circuito de la célula Mauthner. Prototipo de una neurona comando lóbulos ópticos bulbo raquídeo lóbulos vagales médula espinal estímulo Comando neuronal: Mauthner inicio de C-start fin del escape El disparo de 1 PA en la célula Mauthner es NECESARIO Y SUFICIENTE para desencadenar el escape

11 Si la integración dendrítica supera el umbral de disparos de PA => escape Circuito de la célula Mauthner: tipo integrate & fire

12 La célula Mauthner. Prototipo de una neurona comando La ablación de las células Mauthner afecta la probabilidad de ocurrencia y latencia de la respuesta de escape Zottoli et al. 1999

13 Cómo se se asegura que la respuesta sea rápida y efectiva?

14 Para evitar la predación: respuesta ultra-rápida (10ms!) 1) Sólo 4 sinapsis entre la entrada sensorial y la salida motora

15 1 Para evitar la predación: asegurarse de que la señal de peligro llegue! Entradas auditivas masivas!

16 2 Para evitar la predación: asegurarse de que la señal de peligro llegue! 2) Sinapsis eléctricas (mixtas), latencia menor a 0.1ms!

se propaguen 3) Las dendritas y el axón mielínico

17 3 La velocidad de propagación de las señales nerviosas depende del calibre del cable por el que se propaguen 3) Las dendritas y el axón mielínico de las células Mauthner tienen un diámetro inusualmente grande

18 4 1. La célula Mauthner contacta las motoneuronas más grandes de cada columna motora 2. Esas motoneuronas innervan exclusivamente las fibras musculares más rápidas de cada miómero 3. Tienen muy corta latencia de respuesta (~0.5ms) para una sinapsis química (Ach)

19 3. De QUÉ INFORMACIÓN (externa) disponen (vista-mecanorrecepción)?

20 Qué información sensorial tienen disponible? OÍDO VISIÓN OLFATO LÍNEA LATERAL GUSTO (electrorrecepción)

21 Qué información sensorial tienen disponible? OÍDO Sonido: 1) Componente de PRESIÓN, propagación como ONDA (compresión y rarefacción) 2) Componente INERCIAL, propagación de partículas: decae rápidamente con distancia a fuente de sonido Atenuación depende de la longitud de onda (frecuencia): a menor frecuencia, mayor propagación

Qué información sensorial tienen disponible? OÍDO En peces no hay tímpano: en principio sólo se transduce el componente inercial del sonido (no la presión).

22 Qué información sensorial tienen disponible? OÍDO En peces no hay tímpano: en principio sólo se transduce el componente inercial del sonido (no la presión). Los tejidos del pez son de la misma densidad que el agua, mientras que el otolito es tres veces más denso, por lo que se empieza a mover con una fase y amplitud distinta al resto del cuerpo. Esa diferencia de fases resulta en el movimiento de los receptores. Algunos peces detectan desplazamientos de 0.1nm a 100Hz.

23 Kindt et al. 2012

24 Cómo «aprovechar» el componente de presión del sonido? Qué información sensorial tienen disponible? OÍDO Aparato de Weber Especialización para transducir el componente de presión del sonido (en Peces «especialistas», No todos!) Una estructura de menor densidad que el agua, es deformada (comprimida/expandida) por cambios en la presión: BURBUJA DE AIRE (vejiga natatoria), ese movimiento es transmitido a los otolitos mediante los Osículos de Weber

25 Qué información sensorial tienen disponible? OÍDO

26 Respuestas postsinápticas a la estimulación sonora en la célula Mauthner

27 Cómo se implementa una respuesta direccional? No hay componente direccional Tejido es transparente : no hay comparación biaural Localización del sonido? Qué pasa si el estímulo no tiene componente visual (o es de noche)?

28 Qué información sensorial tienen disponible? LÍNEA LATERAL Estímulos hidrodinámicos: nado predación orientación NEUROMASTOS SUPERFICIALES NEUROMASTOS DE LA LÍNEA LATERAL

29 C. auratus: ~2000 neuromastos superficiales ~20 hair cells /neuromasto Sistema de detección de direccionalidad? Schmitz et al. 2008

30 Respuestas comportamentales a la estimulación de la línea lateral (alln) CoCl2 «envenena» a los neuromastos (sólo veremos la respuesta auditiva) Pb. de respuesta y sensibilidad no varían La latencia aumenta (sobre todo para las intensidades menores) Mirjani et al. 2011

31 Respuestas comportamentales a la estimulación de la línea lateral (alln) near wall Mirjani et al Disminuye la direccionalidad Los animales se chocan más contra la pared La línea lateral proveería la información que desempata y otorga direccionalidad

32 Respuestas electrofisiológicas a la estimulación de la línea lateral (alln) Los neuromastos aportan información sobre la direccionalidad del estímulo? Las entradas a la M-cell ipsi y contralateral son diferentes?

33 Respuestas electrofisiológicas a la estimulación de la línea lateral (alln) Hay evidencias de que entradas de la LÍNEA LATERAL proveen información direccional (asimétrica entre las dos células Mauthner)

34 Qué información sensorial tienen disponible? VISIÓN

comida/predadores Navegación Mantener posición en cardumen

35 Qué información sensorial tienen disponible? VISIÓN Sentido que funciona A DISTANCIA: Localización de comida/predadores Navegación Mantener posición en cardumen Comunicación intraespecífica Foco: la lente se mueve (en vez de deformarse)

36 Palacios et al. 1998

37 3 mv Respuestas electrofisiológicas a la estimulación eléctrica en el tectum óptico 10 ms

38 Qué tipo de estímulos gatillan la respuesta C-start? (cómo son los estímulos llave?) VISUALES ABRUPTOS e INTENSOS! AUDITIVOS Pip sinusoidal, 5ms 200Hz Latencia mínima ~ 100ms Latencia de respuesta < 10ms

39 Segregación anatómica de entradas auditivas y visuales a la célula Mauthner 100 um Ventral (VISUAL) dendrite Lateral Zottoli et al (AUDITORY) dendrite soma Zottoli 1987 M-cell axon Existirá alguna interacción entre las claves visuales y sonoras durante el escape?

40 The Mauthner cell activity matches behavioral multimodal integration Samantha Cohen Behavior Physiology

Documentos relacionados

Procesamiento de la información

Realidad Procesamiento de la información Entrada Procesamiento interior Salida Estímulos Sensación Percepción Memoria Aprendizaje Inteligencia Comportamiento Sensación Sensación Fase física Fase fisiológica