SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICO · Células que conforman la unidad anatómica y funcional del SN....
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SISTEMAS DE CONTROL SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICO FISIOLÓGICO Daniella Agrati Prof. Adj. Sección Fisiología y Nutrición Facultad de Ciencias Universidad de la República Oriental del Uruguay [email protected] Sistemas que integran y coordinan el funcionamiento de los distintos órganos y sistemas de muchos animales…
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SISTEMAS DE CONTROL SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICOFISIOLÓGICO
Daniella AgratiProf. Adj.
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 muchos 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
3-EL SN EN DISTITNOS ANIMALES. SU EVOLUCIÓN.
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- Integración sistemas nervioso y endócrina: HIPOTÁLAMO-HIPÓFISIS
5-INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS SENSORIALES
1- SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICO
sistema nervioso y sistema endócrino
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 Y NEUROGLÍAS
estímulos internos organismo
estímulos externos medio
SENSA INTEGRA RESPONDE
mantiene el medio interno “constante”
aumenta la adaptación al medio
1
INTEGRA y COORDINA la respuesta de los organismos
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
Retroalimentación negativa
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 BIOLOGÍA GENERAL…)
Respuestas de escape, caza, comunicación, manipulación del ½, etc…
SENSA INTEGRA RESPONDE (COMUNICA)
1
SISTEMA ENDÓCRINO:
comunicador
Conformado por células endócrinas y conjuntos de célulasendócrinas (GLÁNDULAS) que secretan sustancias químicasproducidas metabólicamente (HORMONAS) a la circulación.
•Distribución por todo el cuerpo
1
•Actúan en células dianas: que tienen susRECEPTORES
SISTEMA ENDÓCRINO:
comunicador
COMUNICADOR CELULAR señalización mediada porhormonas viajando por el sistema circulatorio.
COORDINADOR del funcionamiento de diferentes sistemas
•ej. respuesta fisiológica de estrés
•ej. metamorfosis
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
NEURONAS
Células que conforman la unidad anatómica y funcional del SN.
1- Compartimientos
estructurales especializados:
Dendritas
Tinción de Golgi
Soma
Axón
2
NEURONAS
Dendritas
Soma
Axón
RECEPCIÓN e INEGRACIÓN
COMUNICACIÓN
2- Generan y transmiten SEÑALES ELÉCTRICAS
excitables y conductoras
3- Las neuronas se conectan entre sipor contactos especializadosllamados SINAPSIS
2
ORGANIZACIÓN JERÁRQUICA EN NIVELES
Distintos niveles de procesamiento de la información…
entradaintegración
transmisión
neuronas aferentes
inter-neuronas
neuronas eferentes
Forman Forman
SINAPSISForman
CIRCUITOS
SISTEMAS SENSORIALES
SISTEMAS DE PROCESAMIENTO
SISTEMAS MOTORES
Forman SISTEMAS
2
3- EL SISTEMA NERVIOSO EN DISTINTOS ANIMALES
SU EVOLUCIÓN
…Scientists disagree on which animals were the first to have centralized nervous
system and how many times neurons and nervous system evolved
independently… Miller, 2009 (en Sub-espacio)
3
¿TODOS LOS ANIMALES TIENE SISTEMA NERVIOSO (SN)?
Esponjas de mar (Porifera) Carecen de SN, sin embargo ...
Algunas pistas …
•células en la superficie de larvas que sensan el ambiente: protoneuronas
•algunas esponjas generan potenciales de acción3
¿CUÁNDO APARECIERON POR PRIMERA VEZ LAS NEURONAS?
•Cnidarios y Ctecnóforos son los phylum más antiguo con SN
•Neuronas generan potenciales de acción y presentan sinapsis químicas (neurotransmisores).
•Cnidarios presentan gran variedad en la organización del SN…
3
¿CUÁNDO APARECIERON POR PRIMERA VEZ LAS NEURONAS?
Anémona marina (Cnidaria)
Agua vivas (Cnidaria)
•Cnidarios presentan gran variedad en la organización del SN…
• “1 neurona”:
sensoreo-motora
•“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 más abundancia de
MONOPOLARES.
VERTEBRADOS más abundancia de
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:
1ero- DE DIFUSOS A CENTRALIZADOS
CnidariosSN RETICULADO central.
3
Filo BILATERAL más antiguo
SN CENTRALIZADO
•Concentración interna de neuronas de procesamiento.
•Funciones especializadas en núcleos o ganglios (acúmulo deneuronas).
•Acompañada de CEFALIZACIÓN creciente.
ORGANIZACIÓN DEL SN:
1ero- DE DIFUSOS A CENTRALIZADOS
Platelmintos
Filo BILATERAL más antiguo
centralización y cefalización
3
SN GANGLIONAR
ventral y sólido
SEGMENTACIÓN
cierto grado de controlsensorial y motor porsegmentos
CEFALIZACIÓN
ORGANIZACIÓN DEL SN:
DE DIFUSOS A CENTRALIZADOS
concentración de estructuras yfunciones en la parte anterior
3
Artrópodos SN GANGLIONAR
ventral y sólido
Protocerebro- ojos
Deuterocerebro-antenas
•GANGLIOS CEFÁLICOS
ORGANIZACIÓN DEL SN:
AUMENTO DE LA CENTRALIZACIÓN Y CEFALIZACIÓN
•CENTRALIZACIÓN MÁXIMA
División de SN en:
-central (procesamiento) y
-periférico (aferencias y eferencias)
antenas
Tritocerebro-
antenas y otras señales
Subesofágico-
piezas bucales
•CUERDA NERVIOSA VENTRAL
•AUMENTO DE CEFALIZACIÓN
Por órganos sensoriales
3
ENCÉFALOVertebrados
Grado máximo de cefalización
SN ENCEFÁLICO
tubo neural dorsal y hueco/ columnar
ORGANIZACIÓN DEL SN:
AUMENTO DE LA CEFALIZACIÓN
3
MÉDULA
SN ENCEFÁLICO/COLUMNAR
de vertebrados
SN GANGLIONAR
de invertebrados bilaterales
SNC:
•neuronas en ganglios cefálicos y en segmentarios conectados entre si (cuerda nerviosa)
SNC:
• neuronas en un continuo (encéfalo y médula)
•posición ventral •posición dorsal
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
4- Integración sistemas nervioso y endócrino:
HIPOTÁLAMO-HIPÓFISIS
GLÁNDULA HIPÓFISIS DE VERTEBRADOS:
Control de múltiples sistemas endócrinos
HIPÓFISIS
Glándula maestra
SISTEMA NERVIOSO
SISTEMA ENDÓCRINO
Ejemplo de estructura MAMÍFEROS 4
Secreta más de 8 hormonas a la circulación quecontrolan múltiples funciones del organismo
GLÁNDULA HIPÓFISIS DE VERTEBRADOS
“Glándula maestra”, control de múltiples sistemas endócrinos
SISTEMA NERVIOSO
SISTEMA ENDÓCRINO
CRECIMIENTO METABOLISMO ENERGÉTICO
RESPUESTA DE ESTRÉS
REPRODUCCIÓN METABO. HIDRO-
MINERAL
Oxytocina ADH
FUNCIONES REGULADAS
T3/T4glucocorticoides esteroides gonadales
4
5- 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. 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
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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
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Recepción sensorial comprende :
ABSORCIÓN absorber la energía y genera un
cambio en el receptor.
TRANSDUCCIÓN convertirla en señal
eléctrica: POTENCIAL RECEPTORIAL.
PROCESAMIENTO SENSORIAL
SENSARABSORCIÓN
TRADUCCIÓN
potencial receptorial
AMPLIFICACIÓN de la señal receptorial.
INTEGRACIÓN eventos que generan los
POTENCIALES DE ACCIÓN.
CODIFICACIÓN Y TRANSMISIÓN
Por ejemplo. transmisión hacia el SNC de un
número y frecuencia X de potenciales de acción
en función de la intensidad de la señal
INTEGRACIÓN Y DISEMINACIÓN
CODIFICACIÓN Y TRANSMISIÓN
potencial de acción
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ENERGÍA RECEPTOR ESTÍMULO PERCIBIDO
ELECTRO-MAGNÉTICA
fotoreceptores Luz visible
electroreceptores Campo eléctrico
ALGUNOS EJEMPLOS SENSORIALES
eléctrico
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ALGUNOS EJEMPLOS SENSORIALES
ELECTRORECEPCIÓN ACTIVA
ej SISTEMA SENSORIAL ACTIVO
Gymotus sp y Brachypopomus sp
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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
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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
Interpretación del estímulo-PERCIBIR
Asignar sentido a la sensación, implica la interpretación de las sensaciones
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LA PERCEPCIÓN SENSORIAL ES UN PROCESO CONSTRUCTIVO: ILUSIONES VISUALES CÓMO PRUEBA EMPÍRICA
Percibiendo un mundo 3-D desde una imagen 2-D…
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LA PERCEPCIÓN SENSORIAL ES UN PROCESO CONSTRUCTIVO: ILUSIONES VISUALES CÓMO PRUEBA EMPÍRICA
Resolviendo el problema de separar las figuras/objetos del fondo…
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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
Interpretación del estímulo-PERCEPCIÓN
Asignar sentido a la sensación, implica la interpretación de las sensaciones
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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
•Generalidades del funcionamiento neuronal del Capítulo 11: Neuronas
•Generalidades del funcionamiento de los sistemas endócrinos y de laglándula hipófisis del Capítulo 14: Fisiología endócrina
On the origins of the nervoussystem. Miller G. Science, vol 325, 2009.
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.
Daniella AgratiProf. Adj.
Sección Fisiología y Nutrición
Facultad de Ciencias
Universidad de la República Oriental del Uruguay
3-EL SN EN DISTITNOS ANIMALES. SU EVOLUCIÓN.
4-Integración sistemas nervioso y endócrina: HIPOTÁLAMO-HIPÓFISIS
5-INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS SENSORIALES
