SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICO Sistemas que integran y coordinan el funcionamiento de los distintos órganos y sistemas de los animales Daniella Agrati Asistente Sección Fisiología y Nutrición Facultad de Ciencias Universidad de la República Oriental del Uruguay dagrati@fcien.edu.uy
RESPIRACIÓN: aumento de la frecuencia. CARDIOVASCULAR: aumento de frecuencia cardíaca y redistribución del flujo sanguíneo(mayor a cerebro y músculos). INTEGRACIÓN DE LAS DISTINTAS FUNCIONES DE UN ANIMAL SISTEMAS FISIOLÓGICOS DE CONTROL ACTO MOTOR: contracción y distensión alternada de diferentes músculos en un patrón temporal y espacial determinado. RETROALIMENTACIÓN SENSORIAL: inicio y retroalimentación.
ORGANIZACIÓN DE LA CLASE 1- SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICO: sistema nervioso y sistema endócrino 2-ORGANIZACIÓN Y FUNCIONAMIENTO GENERAL DEL SN 3-EL SN EN DISTITNOS ANIMALES. SU EVOLUCIÓN. 4-INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS SENSORIALES Daniella Agrati Asistente Sección Fisiología y Nutrición Facultad de Ciencias Universidad de la República Oriental del Uruguay dagrati@fcien.edu.uy
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 estado excitado desde sitios receptores o desde otra neurona a efectores u otras neuronas T Bullock 1965 INTEGRA y COORDINA la respuesta de los organismos frente: estímulos internos estímulos externos organismo medio SENSA INTEGRA RESPONDE 1
SISTEMA NERVIOSO MANTENER EL ½ INTERNO O CIERTAS VARIABLES DEL ½ INTERNO 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 ) Respuestas de escape, caza, comunicación, manipulación del ½, etc 1 SENSA INTEGRA RESPONDE (comunicar)
SISTEMA ENDÓCRINO: comunicador Conformado por células y conjuntos de células(glándulas) que secretan sustancias químicas (HORMONAS) a la circulación. 1 Folículo tiroideo
COMUNICADOR CELULAR SISTEMA ENDÓCRINO Hormonas viajan a todo el organismo por el sistema circulatorio. Regula diversas funciones del organismo: metabólicas, reproductivas, crecimiento, etc. COORDINADOR del funcionamiento de diferentes sistemas. ej. Respuesta de Estrés: glándulas adrenales gluococorticoides diferentes órganos 1
SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICO SISTEMA NERVIOSO SISTEMA ENDÓCRINO Rápidas Precisas unión especializada sistema circulatorio Expansiva Económica resolución temporal y espacial actividades difusas prolongadas y EFECTORES 1 sistemas y aparatos digestivo, respiratorio, excretorio, reproductor actividad de músculos y glándulas
2 2-ORGANIZACIÓN Y FUNCIONAMIENTO GENERAL DEL SISTEMA NERVIOSO
NEURONAS Células que conforman la unidad anatómica y funcional del SN. Compartimientos estructurales especializados: Dendritas Soma Axón 2 Tinción de Golgi
NEURONAS 2- generan y transmiten SEÑALES ELÉCTRICAS excitables y conductoras Dendritas Soma Axón RECEPCIÓN e INEGRACIÓN COMUNICA- CIÓN 2 Tinción de Golgi 1- Lasneuronas se conectan entre si por contactos especializados llamados SINAPSIS
ORGANIZACIÓN JERÁRQUICA EN NIVELES Distintos niveles de procesamiento de la información -entrada -integración -transmisión -neuronas aferentes -inter-neuronas -neuronas eferentes Forman CIRCUITOS Forman SISTEMAS SISTEMAS DE PROCESAMIENTO 2 SISTEMAS MOTORES SISTEMAS SENSORIALES
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: 3 sensorial y motoneurona ESPECIALIZACIÓN
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
CÓMO CONTINÚAN DIFERENCIÁNDOSE LOS SN? Neuronas de metazoos son muy similares, si bien: INVERTEBRADOS predom. MONOPOLARES. VERTEBRADOS predom. MULTIPOLARES En la evolución del SN los mayores cambios han sido en la ESPECIALIZACIÓN y aumento de COMPLEJIDAD de la ORGANIZACIÓN. 3
ORGANIZACIÓN DEL SN: DE DIFUSOS A CENTRALIZADOS SN DIFUSO Redes de neuronas sin concentración discernible. En el Filo más antiguo con SN Entrada sensorial y salida motora, sin integración SN RETICULADO central. Cnidarios 3
SN CENTRALIZADO ORGANIZACIÓN DEL SN: DE DIFUSOS A CENTRALIZADOS Concentración interna de neuronas de procesamiento. Funciones especializadas en núcleos o ganglios (acúmulo de neuronas). Acompañada de CEFALIZACIÓN creciente. Filo BILATERAL más antiguo centralización y cefalización Platelmintos 3
ORGANIZACIÓN DEL SN: DE DIFUSOS A CENTRALIZADOS Platelmintos 3 SN GANGLIONAR ventral y sólido SEGMENTACIÓN cierto grado de control sensorial y motor por segmentos CEFALIZACIÓN concentración de estructuras y funciones en la parte anterior
ORGANIZACIÓN DEL SN: AUMENTO DE LA CENTRALIZACIÓN Y CEFALIZACIÓN Artrópodos SN GANGLIONAR ventral y sólido Ganglios cefálicos CENTRALIZACIÓN MÁXIMA División de SN Central (procesamiento) y Periférico (aferencias y eferencias) AUMENTO DE CEFALIZACIÓN Por órganos sensoriales 3 Protocerebro- ojos Deuterocerebroantenas y olfato Tritocerebropiezas bucales Cuerda nerviosa ventral
SN ENCEFÁLICO ORGANIZACIÓN DEL SN: AUMENTO DE LA CEFALIZACIÓN tubo neural dorsal y hueco/ columnar ENCÉFALO Grado máximo de cefalización Vertebrados MÉDULA 3
SN GANGLIONAR de invertebrados bilaterales SN ENCEFÁLICO/COLUMNAR de vertebrados SNC: neuronas en ganglios cefálicos + segmentarios (CNV) conectados entre si posición ventral SNC: neuronas en un continuo (encéfalo + médula) posición dorsal 3
SN GANGLIONAR de invertebrados bilaterales SN ENCEFÁLICO/COLUMNAR de vertebrados GANGLIO SEGMENTO MEDULAR TRACTOS NEUROPILO integración sin somas SUST. GRIS integración con somas MACIZO HUECO: epéndimo SUST. BLANCA 3
TENDENCIAS EVOLUTIVAS EN LA ORGANIZACIÓN DEL SN INTERNALIZACIÓN disposición sub-epitelia CENTRALIZACIÓN SN Central-integrador SN Periférico-aferencias(sensoriales) y eferencias(motoras) CEFALIZACIÓN ganglios cefálicos y encéfalo ejercen cierto grado de control sobre los ganglios segmentarios y los segmentos medulares. 3
3 CONVERGENCIA EVOLUTIVA EN LA ORGANIZACIÓN DE LOS SN
CONVERGENCIA EVOLUTIVA EN LA ORGANIZACIÓN DE LOS SN Cephalopodos PULPOS gran desarrollo de capacidades motoras, sensoriales y cognitivas, similares a vertebrados organización de su SN muy similar a vertebrados 3
CONVERGENCIA EVOLUTIVA EN LA ORGANIZACIÓN DE LOS SN Cephalopodos organización de su SN muy similar a vertebrados: aumento de masa nerviosa/masa corporal e importante cefalización: mayor que peces y reptiles áreas especializadas en distintas funciones con arquitectura similar a 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 cambios enelmedio. Éstolebrindaalosanimales,deformacrecienteenrelaciónal incremento de complejidad, versatilidad en su respuesta, con el consecuente aumento en la capacidad de adaptación La organización del SN determinar el comportamiento de los animales(ejemplo pulpo vs vertebrados), Sin embargo, esta organización, en muchos aspectos, es plástica: Behavior is the product of Nervous System organization and is also the agent in modeling that organization (Shepard, 3era edición) 3
4 4-INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS SENSORIALES
El mundo no es el mismo para una serpiente que para un primate por qué? La PERCEPCIÓN SENSORIAL del mundo depende de: 1.quéenergíadelmedio(yrango)somoscapacesdeDETECTAR 2.asícómodelaINTERPRETACIÓNdelamismaporelSNC MUNDO PERCEPTUAL(Merkwelt) Cada animal tiene su propio mundo perceptual y este mundo difieredesuentornotalcualnosostroslopercibimos,locuales lo mismo que decir: de nuestro propio mundo perceptual Timbergen, 1951 4
PROCESAMIENTO SENSORIAL RECEPTOR FOTORECEPTORespecializado en captar luz y transformarlo en una señal eléctrica ENERGÍA LUZ-ondas electromagnéticas ÓRGANO SENSORIAL OJO de vertebradosestructura anatómica especializada donde se encuentran los fotoreceptores SISTEMA SENSORIAL Fotoreceptor+ ojo + vías hacia y dentro del SNC 4
PROCESAMIENTO SENSORIAL Recepción sensorial comprende: ABSORCIÓN absorber la energía, genera uncambioenelreceptor TRANSDUCCIÓN convertirla en señal eléctrica AMPLIFICACIÓN de la señal receptorial CODIFICACIÓN/TRANSMISIÓN transmisiónhaciaelsncdeunnúmeroy frecuencia X de potenciales de acción en funcióndelaintensidaddelaseñal 4
ALGUNOS EJEMPLOS SENSORIALES ENERGÍA RECEPTOR ESTÍMULO PERCIBIDO ELECTRO- MAGNÉTICA fotoreceptores Luz visible electroreceptores Campo eléctrico 4
ALGUNOS EJEMPLOS SENSORIALES ej SISTEMA SENSORIAL ACTIVO ELECTRORECEPCIÓN ACTIVA Gymotus sp y Brachypopomus sp 4
ALGUNOS EJEMPLOS SENSORIALES ENERGÍA RECEPTOR ESTÍMULO PERCIBIDO TÉRMICA termoreceptores Calor/Frío QUÍMICA quimioreceptores Olfato, gusto, CO2, O2, etc. MECÁNICA mecanoreceptores Tacto, presión, sonido, equilibrio, distensión muscular 4
LA PERCEPCIÓN SENSORIAL ES UN PROCESO CONSTRUCTIVO Detectar el estímulo- SENSAR Proceso por el cual los receptores sensoriales detectan información proveniente de los estímulos y la transmiten al SNC. Interpretación del estímulo-percibir Asignar sentido a la sensación, implica la interpretación de las sensaciones 4
LA PERCEPCIÓN SENSORIAL ES UN PROCESO CONSTRUCTIVO: ILUSIONES VISUALES CÓMO PRUEBA EMPÍRICA 4
LA PERCEPCIÓN SENSORIAL ES UN PROCESO CONSTRUCTIVO: ILUSIONES VISUALES CÓMO PRUEBA EMPÍRICA 4
PERCEPCIÓN SENSORIAL Forma de entender el mundo 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. Interpretación del estímulo-percepción Asignar sentido a la sensación, implica la interpretación de las sensaciones 4
ORGANIZACIÓN DE LA CLASE 1- SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICO: Sistema nervioso y sistema endócrino 2-ORGANIZACIÓN Y FUNCIONAMIENTO GENERAL DEL SN 3-EL SN EN DISTITNOS ANIMALES. SU EVOLUCIÓN. 4-INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS SENSORIALES Daniella Agrati Asistente Sección Fisiología y Nutrición Facultad de Ciencias Universidad de la República Oriental del Uruguay dagrati@fcien.edu.uy
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Anderson. Fisiología Animal. Hill, Wyse y Capítulo 10: Control neurológico y endócrino y sistema nervioso(no reloj biológico) Capitulo 13: Procesos sensoriales-organización de los sistemas sensoriales On the origins of the nervous system. Miller G. Science, vol 325, 2009. Binyaminetal.,.TheOctopus:a model for comparative analysis of the evolution of learning and emory mechanisms. Marine Biological Laboratory, 2006.