Introducción a los Sistemas Sensoriales

Introducción a los Sistemas Sensoriales

• Este capítulo abarca el estudio de los sistemas sensoriales y cómo los organismos perciben su entorno.
• Al finalizar el capítulo, se espera que seas capaz de distinguir los tipos de receptores, describir su funcionamiento y comparar varios sistemas sensoriales.
• Los murciélagos que utilizan la ecolocalización son un ejemplo de cómo los sistemas sensoriales se adaptan para navegar y cazar.

Células Receptoras y su Función

• El cuerpo percibe el ambiente interno y externo mediante receptores sensoriales.
• Estos receptores consisten en terminaciones de neuronas aferentes o células especializadas en detectar energía.
• Los receptores reciben estímulos y los traducen en un potencial de acción.
• Los receptores son sensitivos a estímulos específicos.
• El estímulo despolariza una neurona y, si alcanza el nivel umbral, genera un potencial de acción.

Funcionamiento de los Sistemas Sensoriales

• Los sistemas sensoriales trabajan mediante la recepción, transducción de energía, transmisión e integración de los estímulos.
• En la recepción, los receptores sensoriales reciben los estímulos.
• La energía del estímulo se transduce en un potencial de receptor.
• La neurona sensorial se despolariza, generando potenciales de acción que se transmiten al sistema nervioso central (SNC).
• La información se integra en el cerebro o la médula espinal, lo que resulta en la percepción del estímulo.

Adaptación Sensorial

• Los receptores sensoriales se adaptan a los estímulos con el tiempo, reduciendo su respuesta incluso si la intensidad del estímulo permanece constante.
• Esta adaptación implica cambios en la sinapsis, donde la liberación de neurotransmisores disminuye en la neurona presináptica.
• Los receptores tónicos se adaptan lentamente al dolor o al frio.
• Los receptores fásicos se adaptan rapidamente como los del tacto.

Transmisión de Mensajes y Percepción

• La interpretación consciente de un estímulo se basa en la codificación de señales sensoriales.
• La codificación depende de la tasa de impulsos nerviosos, el número de potenciales de acción y el número de neuronas involucradas.
• La percepción y la capacidad de distinguir señales diferentes se llevan a cabo en el encéfalo, donde vías nerviosas específicas transmiten datos codificados.
• La percepción sensorial involucra la selección, interpretación y organización de la información sensorial.
• La percepción sensorial tambien incluye la comparación con experiencias pasadas y se ve influenciada por el estado mental, ademas de modificar los estímulos para hacerlos mas completos.

Clasificación de Receptores Sensoriales

• Exteroceptores: reciben estímulos del ambiente externo.
• Propioceptores: traducen información sobre la posición del cuerpo.
• Interoceptores: detectan cambios en pH, presión osmótica, temperatura o composición química de la sangre.
• Mecanorreceptores: traducen energía mecánica.
• Quimiorreceptores: traducen información química.
• Fotorreceptoras: traducen estímulos lumínicos.
• Termorreceptores: responden a cambios en temperatura.
• Electrorreceptores: diferencias en potenciales eléctricos.

Termorreceptores

• Son sensibles al calor.
• Muchos invertebrados, particularmente ectoparásitos (como las garrapatas), son sensibles al calor.
• Las antenas de artrópodos son capaces de detectar cambios de hasta 0.5 °C.
• Las víboras y las boas poseen termorreceptores localizados en las fosas nasales y entre los ojos para localizar presas endotérmicas.
• Estos termorreceptores poseen canales de iones sensitivos a radiación infrarroja.
• En mamíferos, la temperatura es detectada por receptores de frío, calor y dolor.
• El hipotálamo integra información sobre la temperatura recibida por los termorreceptores e inicia mecanismos homeostáticos para regular la temperatura.

Electrorreceptores

• Detectan corrientes eléctricas en el agua.
• Algunas rayas y peces óseos tienen órganos eléctricos y electrorreceptores.
• Ayudan a la obtención de alimento; los tiburones y rayas detectan los crustáceos por su bioelectricidad.
• Algunos peces producen campos eléctricos y los usan para hallar superficies y otros animales.

Nociceptores (Receptores del Dolor)

• El dolor se percibe cuando los nociceptores son estimulados.
• Los nociceptores pueden volverse más sensitivos con estimulación repetida.
• Varios tipos de nociceptores ya fueron identificados.
• Los nociceptores y otras células de esta vía liberan glutamato y sustancia P.
• La información se transmite a través de interneuronas al lado opuesto del cordón espinal y viaja al lóbulo parietal y al sistema límbico, evocando emociones.

Mecanorreceptores

• Responden a tacto, presión, gravedad, distensión o movimiento, enviando información al SNC.
• Son estimulados por la deformación del receptor.
• Incluyen receptores para postura, gravedad, textura e información interna.

Tipos de Mecanorreceptores

• Táctiles: Discos de Merkel, corpúsculos de Pacini, Ruffini y Meissner responden al tacto y la presión.
• Propioceptores: Husos musculares, órganos del tendón de Golgi y receptores de articulaciones informan sobre la posición corporal y movimiento.
• Estatocistos: Detectan la gravedad.
• Sistema de la línea lateral: Detecta olas y corrientes acuáticas.
• Aparato vestibular:
  • Sáculo y utrículo: Detectan la gravedad y aceleración lineal.
  • Canales semicirculares: Aceleración angular.
• Células ciliadas del órgano de Corti, cóclea: Detectan el sonido.

Sistemas Sensoriales de la Piel

• Discos de Merkel: Responden al tacto y la presión, son tónicos.
• Corpúsculos de Meissner: Responden al tacto ligero y la presión, son fásicos.
• Corpúsculos de Ruffini: Responden a la presión gruesa, son tónicos.
• Corpúsculos de Pacini: Responden al movimiento rápido de tejidos profundos y vibraciones.
• Receptores en la base de pelos o cerdas: Responden a movimientos.
• Terminales nerviosos libres en la dermis: Perciben tacto, presión y dolor.

Propioceptores y Movimiento Muscular

• Los propioceptores, mecanorreceptores dentro de músculos, tendones y articulaciones, coordinan el movimiento muscular.
• Permiten que los animales perciban la posición de las partes del cuerpo, lo cual es fundamental para el control motor fino.
• Husos musculares: Perciben movimiento en los músculos y mantienen el tono muscular.
• Organos del tendón de Golgi: Perciben tensión en los músculos y tendones.
• Receptores de articulaciones: Perciben movimiento en los ligamentos.

Estatocistos y Percepción de la Gravedad

• Los invertebrados poseen receptores de gravedad llamados estatocistos.
• Son compuestos de pliegues epidemiales que contienen células receptoras con vellos sensoriales.
• Los estatolitos se mueven en respuesta al movimiento y estimulan los vellos sensoriales.

Células Ciliadas

• Son células pequeñas con proyecciones apicales que típicamente poseen un cinetocilio y estereocilios.
• El movimiento de los estereocilios y/o el cinetocilio en una dirección causa despolarización y secreción de neurotransmisor.
• El movimiento en la dirección contraria causa hiperpolarización.

Línea Lateral en Peces

• Un canal se extiende a lo largo del cuerpo con numerosas aperturas. Las células ciliadas están cubiertas de una cúpula gelatinosa. Los receptores responden a olas y corrientes acuáticas.

El Oído Humano

• Se divide en tres partes principales: oído externo, medio e interno.
• El oído externo incluye la oreja y el canal auditivo externo.
• El oído medio contiene los huesecillos (martillo, yunque y estribo) que transmiten el sonido al oído interno.
• El oído interno contiene la cóclea y el aparato vestibular (utrículo, sáculo y canales semicirculares).

Aparato Vestibular y Equilibrio

• Todos los vertebrados tienen un laberinto membranoso interno compuesto por el utrículo, el sáculo y los conductos semicirculares.
• El utrículo y el sáculo contienen otolitos, que son gránulos de carbonato de calcio que estimulan las células ciliadas cuando se mueve la cabeza.
• La aceleración lineal provoca que los otolitos estimulen las células ciliadas, lo que permite percibir la posición de la cabeza.

Canales Semicirculares y Movimiento

• Tres canales semicirculares están orientados en diferentes planos y contienen ámpulas con crestas (grupos de células ciliadas). La aceleración angular causa el movimiento del fluido en los canales, estimulando las células ciliadas.

Cóclea y Audición

• La cóclea es una estructura en forma de caracol con dos canales conectados y llenos de perilinfa. El conducto coclear está lleno de endolinfa.
• El órgano de Corti está localizado en el conducto coclear y contiene células ciliadas que descansan en la membrana basilar y están cubiertas por la membrana tectorial.

Audición Humana

• Las ondas sonoras causan vibraciones en la membrana timpánica, que son amplificadas por los huesecillos y transmitidas a la ventana oval.
• Las vibraciones en la perilinfa del canal vestibular causan vibraciones en la membrana basilar.
• La membrana tectorial estimula las células ciliadas del órgano de Corti, que envía impulsos al cerebro a través del nervio coclear.
• El rango es de 20 a 20,000 ciclos por segundo (Hz).
• Permite distinguir frecuencias en distintas áreas de la membrana basilar.

Protección y Presión

• La ventana redonda actúa como una válvula para liberar presión y el tubo de Eustaquio equilibra la presión atmosférica con la del oído medio.

Quimiorreceptores, Gusto y Olfato

• Asociados con los sentidos del gusto y el olfato.
• Los quimiorreceptores detectan sustancias químicas en el agua y en el aire y son críticos para la comunicación y la búsqueda de alimento/pareja.

Gusto (Sabor)

• Los botones gustativos detectan moléculas disueltas en la comida y se reemplazan cada 10 días.
• Detectan los sabores primarios: dulce, salado, agrio y amargo, así como el glutamato monosódico (umami).
• Para la percepción del gusto, el olfato y el gusto deben trabajar juntos.

Epitelio Olfativo

• Es responsable del sentido del olfato y se localiza en la cavidad nasal.
• Las células olfatorias poseen cilios inmóviles que responden a sustancias químicas en el aire.
• Los humanos pueden detectar cerca de 1,000 tipos de sustancias químicas.
• El olfato es sensitivo pero se adapta rápidamente.

Categorías del Olfato

• Los humanos detectan 7 olores básicos: alcanfor, almizcle, floral, menta, éter, acre y pútrido.
• Los mamíferos y otros animales detectan feromonas a través del órgano vomeronasal, que envía señales al hipotálamo.

Fotorecepción (Visión)

• Los fotoreceptores utilizan pigmentos para detectar la luz.
• Las rodopsinas (proteínas transmembranales) son fotosensibles y se encuentran en cefalópodos, artrópodos y vertebrados.
• La luz que golpea las células con rodopsina causa un cambio en la conformación del pigmento, transducido a una respuesta eléctrica.

Ojos Simples y Compuestos

• Los ocelos y ojos compuestos se encuentran en invertebrados, que pueden detectar luz pero no formar imágenes detalladas.
• Los crustaceos e insectos poseen ojos compuestos con unidades visuales llamados omatidios que tienen una córnea, un lente y un rabdoma fotosensitivo
• Los ojos de los vertebrados y cefalópodos funcionan como una cámara fotográfica

Adaptación y Estructuras del ojo y Retina

• Similar a una camara fotografica, el iris regula la luz que pasa por la pupila
• Las celulas receptoras de luz, llamadas conos y bastones, son fotosensitivas
• El lente enfoca la luz que entra mientras que el cuerop ciliar lo ajusta
• La regulacion de la luz se ajusta regulando el diamtero del iris a traves de grupos de musculos antagonicos

La Fovea

• Pequeña depresión en la retina, en el centro de la llamada mácula lútea.
• Área de la retina donde se enfoca la luz
• Especializada para visión aguda y detallada ya que aumenta la densidad de las células receptoras y porque la retina es más fina en la fóvea
• Fóvea centralis: no posee bastones, sólo conos.
• Punto ciego, papila óptica o mancha ciega o disco óptico: zona de la retina de donde surge el nervio óptico. No posee células sensibles a la luz (ni conos ni bastones)

Problemas comunes de la visión

• La hipermetropía (vision cercana corta) puede ser corregida ajustando el lente convexo
• La miopía (vision lejana corta) puede ser corregida ajustando el lente concavo
• El astigmatismo (curvatura de la cornea) no uniforme puede ser corregida con un lente diferente.
• Glaucoma
• Cataratas
• Degeneración macular

Funcionamiento de la retina

• La retina contiene los conos que perciben los colores y los bastoncillos, que son mas sensibiles a lo tenue, pero no distinguen colores
• La retina se conecta a varias capaz de neuronas
• En ella la luz atraviesa la cornea, continua al fluido acuoso, entra al lente para entonces golpear los bastones y conos, entonces pasa por las cel celulas bipolares y ganglionares quienes envian la señal.