6. Sistemas sensoriales (2016)

Apunte Español
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 3º curso
Asignatura Ampliación fisiología animal
Año del apunte 2016
Páginas 6
Fecha de subida 13/06/2017
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Sistemas sensoriales.
Un órgano, estructura o receptor sensorial, en fisiología cuando hablamos de este concepto no hablamos de receptor de una molécula sino de un concepto especial de receptor que viene a definir aquel sistema fisiológico que es capaz de traducir información de distintas modalidades de energía en energía eléctrica. Es decir, los receptores sensoriales transforman diversos tipos de energías en cambios en el potencial de membrana, modificando la permeabilidad de canales iónicos.
Evidentemente, estamos hablando de receptores que captan distintos tipos de energía: - Mecanorreceptores. Captan deformación mecánica. Se va a deformar la membrana plasmática de algunas células especiales y esto hará que se modifiquen los canales iónicos.
Hay de muchos tipos distintos: o Responsables de la captación del tacto y presión en la piel.
o Responsables de las señales que marcan la posición y la contracción de los tejidos profundos (músculos, articulaciones).
o Audición y equilibrio. Estos dos son distintos, pero tienen un origen común.
o Presión arterial.
La diferencia fundamental entre unos y otros es para qué los utilizamos, no tienen que ser necesariamente distintos, sino que la finalidad y los circuitos en los que se encuentran son distintos. No tienen por qué variar los aspectos básicos.
- Termorreceptores. Capaces de captar los cambios de temperatura, son los vulgarmente conocidos como del frío o del calor.
- Electromagnéticos. En el caso de la luz que nos permite la visión.
- Quimiorreceptores. Responden a estímulos concretos. Tenemos: o Gusto.
o Olfato.
o Oxígeno arterial.
o CO2 en sangre o Metabolitos - Nociceptores. Es un grupo aparte, son los receptores del dolor, los ponemos a parte de los quimiorreceptores, porque se caracterizan porque si los estimulamos generan dolor, pero las señales que los activan son térmicas, químicas y mecánicas.
Des del punto de vista biológico no responderemos a estímulos importantes para la supervivencia que no somos capaces de captar. Si generamos un sonido de alta frecuencia los humanos no lo captan, pero los perros y las ratas sí. Aquello que no somos capaces de captar no existe para nosotros.
Existen receptores sensoriales que nos permiten percibir cambios en el mundo externo, pero también que detectan moléculas en el ambiente interno y son fundamentales para los mecanismos de regulación homeostática.
La capacidad de captar cambios en determinadas variables es una condición necesaria para poder responder a los estímulos. La calidad de los sistemas sensoriales es en muchos casos crítica para la supervivencia.
Receptores sensoriales pueden o no ser neuronas.
Estos receptores sensoriales, pueden ser neuronas o no. Pueden ser estructuras simples o complejas. En realidad, hay todas las variantes.
Siempre hay una célula al final que es la última responsable del proceso, puede ser mediante una terminación nerviosa libre o una zona muy compleja como la retina o el oído interno. Así que los receptores sensoriales pueden ser células individuales o estructuras complejas, pero siempre hay una célula más especializada que capta directamente la señal. En el caso que no sea una neurona tiene que conectar con una y esta neurona se daría mediante una sinapsis con neurotransmisor que se liberaría al generar un cambio en el potencial de membrana.
Cuando una célula sensorial no es una neurona posee características similares a las de las neuronas y células excitables ya que: - Puede haber un cambio de potencial, por lo tanto, excitabilidad.
Puede transmitir la señal a una neurona, transmisión sináptica.
Esa información que se genera en los sistemas sensoriales va a parar a otros sitios para otras cosas de las cuales no somos conscientes. Si ahora mismo nos estamos moviendo se transmite a la corteza somatosensorial, y si somos conscientes podemos saber cómo estamos. Esta información la podemos utilizar conscientemente, pero se está transmitiendo a otros circuitos que permiten que un cambio de movimiento no nos provoque una pérdida de equilibrio. Así que esta información una parte se hace consciente y otra inconsciente. Así que, de la información captada por los receptores sensoriales, una parte se hace consciente y da lugar a las sensaciones, mientras que otras señales se procesan de forma inconsciente y dan lugar a distintas funciones.
Cuando experimentamos una sensación concreta, sensaciones, en realidad es una elaboración que hace el SN a partir de la información captada por los receptores. Esta elaboración depende de cómo está organizado el SN.
Especificidad del estímulo Cualquier sistema sensorial lo que hace es pasar una energía concreta en potencial de membrana. La especificidad del estímulo es debida a que tenemos un sistema más sensible a una modalidad de energía que a otra (por ejemplo, los mecanorreceptores).
Los receptores son especialmente sensibles a una modalidad de estímulo (especificidad), pero pueden responder a estímulos no apropiados si estos son de mayor intensidad. Si la energía que aportamos es muy potente puede que la especificidad no sea la misma. Por ejemplo, cuando nos damos un golpe en el ojo puede que la estimulación mecánica también active a los fotorreceptores.
Lo importante al final es donde llega a parar la información, esto es lo que se llama la ley de las energías específicas. Esta ley quiere decir que cuando estimulamos un receptor vamos a percibir algo relacionado con el circuito y la zona de la corteza donde va a parar. La percepción consciente de la información sensorial depende del lugar de la corteza a donde va a parar dicha información (ley de las energías específicas).
El estímulo se traduce en un cambio local en el potencial de membrana y si la célula sensorial es una neurona el estímulo puede acabar conduciendo a la aparición de potenciales de acción. Si la célula sensorial no es una neurona, la célula sensorial ha de poseer algunas características propias de las neuronas (cambios en el potencial de membrana y contactos sinápticos) y enviar información a las neuronas.
Potencial de receptor.
Cuando llega un estímulo a un receptor sensorial hay un cambio electromagnético que se llama potencial de receptor que es proporcional al estímulo que estoy aplicando.
Por lo tanto, el potencial de receptor es gradual (no es todo o nada, va sumando) y es equivalente a los potenciales locales de una sinapsis. Puede estar generando un potencial de receptor con unos estímulos muy pequeños y entonces no pasará nada. Pero hasta más adelante no se desarrolla en potencial de acción.
Si no es una neurona emitirá un potencial receptor y mientras más potencial de acción genere más potente será la sinapsis entre la célula sensorial y la misma neurona.
Características funcionales de los sistemas sensoriales.
Una característica muy interesante es el tema de sensibilidad de distintas zonas sensoriales. La precisión y la exactitud solo lo puedes garantizar en unos rangos de intensidad, por debajo o por encima no. Para evitar el que haya mucha imprecisión tenemos que buscar estos rangos de intensidad. Así que, los sistemas sensoriales (tanto físicos como biológicos) suelen captar un rango limitado de intensidades.
La intensidad suele implicar una más intensa activación de cada unidad sensorial y la activación de un mayor número de unidades sensoriales.
↑ intensidad  ↑activación de cada unidad sensorial ↑ mayor número de u. sensoriales El problema es que no puedes abarcar con la misma precisión los rangos muy grandes. Nuestros sistemas biológicos son capaces de captar rangos de intensidad muy elevados, por lo tanto, la idea sería tener diferentes sistemas sensoriales que capten distintos rangos de intensidad para tener más precisión. Una estrategia para aumentar el rango es combinar unidades sensoriales con distintos rangos de sensibilidad.
↑ grandes rangos  ↓ precisión Tenemos varias unidades sensoriales, por ejemplo, podemos tener algunas que son muy sensibles y se saturan muy rápido, otras que se activan en la intensidad del estímulo en la que las unidades sensoriales se han saturado, y este proceso se puede ir repitiendo.
Una neurona de segundo orden puede estar captando información de distintas unidades sensoriales, es un sistema sensorial en el que convergen varias unidades sensoriales. Entonces emite una respuesta a partir de las distintas características de las unidades sensoriales. El caso más evidente de la combinación de unidades sensoriales es la visión de los conos y los bastones.
Unos detectan intensidades más bajas y los otros permiten ver las formas definidas y colores.
Los sistemas sensoriales con un elevado grado de convergencia de unidades sensoriales son muy sensibles a costa de perder resolución espacial.
↑ convergencia  ↓ resolución espacial  ↑ sensibilidad Aspectos generales de los receptores sensoriales.
Campo receptivo.
Es la zona por donde se ramifican las terminales axónicas de las neuronas. Cuando miramos campos receptivos de distintas neuronas vemos que se solapan parcialmente.
Convergencia.
En un sistema convergente, la información es captada por varias neuronas, pero converge en la neurona de segundo orden. Permitiendo así que, sumando la estimulación de varias neuronas en otra de segundo orden, una señal débil pueda generar una respuesta.
Pero como inconveniente de esta convergencia es que el sistema convergente pierde la especificidad del lugar de donde se ha formado, se pierde la resolución espacial.
Inhibición lateral.
En el fondo vemos que, si estimulamos una neurona periférica y no del centro, lo que ocurre es que la señal de la periferia está inhibiendo la señal que se genera en el centro, estamos hablando entonces de una interneurona inhibitoria. Normalmente el objetivo es que el contraste con las señales próximas sea mejor, mejorar el contraste de la información.
Inhibición lateral  mejorar el contraste de información de señales próximas Adaptación sensorial.
Si el estímulo persiste nos podemos adaptar a este. La adaptación de los sistemas sensoriales quiere decir la ausencia de percepción con la estimulación persistente. La adaptación puede estar en el origen en el que hay un descenso o bloqueo de la respuesta del receptor, o bien ser consecuencia del procesamiento de la información en el SNC.
Hay diferentes niveles de adaptación, si la intensidad del estímulo se mantiene durante un periodo de tiempo, la frecuencia de los potenciales de acción que generen las neuronas será inferior. Según cuando cambie la frecuencia de los potenciales de acción podemos encontrar dos grupos: - Cambio en el tiempo rápido, adaptación en el origen. Un ejemplo a este seria los receptores de la piel.
Cambio en el tiempo lento, consecuencia del procesamiento de la información en el SNC.
La adaptación al ruido.
Los receptores o folículos pilosos i el corpúsculo de Pacinian son mecanorreceptores de la piel.
Los otros se encargan de informar cómo están las articulaciones y los músculos, hay una caída inicial de la frecuencia de los potenciales de acción, pero después se mantiene ya que tienen que informar continuamente de su situación para mantener el equilibrio.
Que sea de cambio en el tiempo rápido o lento depende de la finalidad del receptor.
Corpúsculo de Pacinian.
El corpúsculo de Pacinian es una terminación nerviosa meielinizada menos en la terminal axónica. Hay una capa de células adyacentes alrededor de la terminación muy importantes para la captación tan rápida del estímulo por parte del receptor. Este receptor es un receptor de presión, un mecanorreceptor.
Las capas se deforman delante de una alteración de la presión en la piel y eso afecta a la membrana plasmática de la terminal. Si deformamos la membrana hay mecanorreceptores sensibles a la deformación y se abrirán, se abren canales iónicos sensibles a la despolarización mecánica y hay despolarización, esto ocurre inicialmente. Pero si perdura la presión inicial se reabsorbe, las capas se acomodan, la presión ya no deforma la membrana plasmática y entonces la estructura sensorial deja de responder.
Es posible que la adaptación también tenga lugar a nivel de SNC, la adaptación fundamental no está tanto en el órgano receptor sino como procesamos la información. Un ejemplo es el ruido, un ruido monótono podemos filtrar-lo.
El estudio de la relación entre la intensidad del estímulo, valorada objetivamente, y la intensidad de la percepción (psicofísica) ha sido una de las bases históricas de la fisiología y la psicología experimental.
Una vez que pasamos el punto umbral de intensidad, podemos ver que hasta que se satura hay una relación lineal con la potencia, a escala logarítmica. En realidad, nosotros percibimos estímulos de distinta intensidad siempre y cuando el cambio sea el 10% del valor anterior. La capacidad que tenemos de diferenciar a la intensidad de un estímulo va en función del porcentaje de variación respecto al anterior y esto más o menos es equivalente a la escala logarítmica (es lo que biológicamente es más representativo des del punto de vista de la supervivencia del animal). Combinamos unidades sensoriales con distinta sensibilidad y utilizamos la escala logarítmica.
Así que la intensidad del cambio puede estar relacionada con la intensidad del cambio más que con el valor absoluto (relación logarítmica).
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