Unità 15 Gli organi di senso

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1 Unità 15 Gli organi di senso

2 Unità 15 Gli organi di senso Obiettivi Conoscere i diversi tipi di recettori sensoriali degli animali Sapere in che modo il sistema nervoso percepisce ed elabora gli stimoli Conoscere come vengono percepiti i suoni e come viene mantenuto l equilibrio Conoscere le strutture che compongono l occhio degli esseri umani Capire le basi fisiologiche del gusto e dell olfatto

3 Prova di competenza - Sensi sovraumani Come fanno alcuni animali a orientarsi e cacciare anche al buio? 3

4 Lezione 1 LA RECEZIONE SENSORIALE 4

5 15.1 Gli stimoli sensoriali diventano sensazioni e percezioni nell encefalo Le informazioni inviate dai recettori all encefalo hanno sempre la forma di potenziali d azione La capacità di discriminare tra i diversi stimoli dipende da quale regione dell encefalo riceve il segnale in entrata Quando il potenziale d azione arriva all encefalo genera una sensazione L encefalo elabora le sensazioni dandone interpretazioni significative: le percezioni 5

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9 15.1 Gli stimoli sensoriali diventano sensazioni e percezioni nell encefalo STEP BY STEP Che cosa distingue una percezione da una sensazione? 9

10 15.2 I recettori sensoriali convertono l energia dello stimolo in potenziali d azione Tutti gli stimoli dono forme di energia e sono rilevati da strutture specializzate in questo compito, i recettori sensoriali 10

11 15.2 I recettori sensoriali convertono l energia dello stimolo in potenziali d azione Trasduzione sensoriale Conversione dello stimolo in un segnale elettrico Lo stimolo genera un potenziale generatore Il potenziale generatore innesca un potenziale d azione che viene inviato all encefalo 11

12 mv Lingua Calice gustativo Poro gustativo 1 Molecola di zucchero Recettori sensoriali Molecola di zucchero (stimolo) Recettore che rileva la presenza di zucchero 2 Membrana del recettore sensoriale Via di trasduzione del segnale Neurone sensoriale Recettori sensoriali Potenziale generatore Canali ionici 3 Ione 4 Neurotrasmettitore Neurone sensoriale Potenziale d azione Assenza di zucchero Presenza di zucchero 5 Potenziali d azione 12

13 15.2 I recettori sensoriali convertono l energia dello stimolo in potenziali d azione L intensità dello stimolo varia la frequenza del potenziale d azione In alcuni recettori sensoriali la ripetizione dello stimolo Genera un adattamento sensoriale Il recettore sensoriale diventa meno sensibile In questo modo l encefalo smette di ricevere informazioni che lo sovraccaricherebbero inutilmente 13

14 Sugar receptor Interneurone dello zucchero Telencefalo Interneurone del sale Recettore che rileva la presenza di sale Calice gustativo Neuroni sensoriali Calice gustativo Assenza di zucchero Dolcezza crescente Assenza di sale Sapidità crescente 14

15 15.2 I recettori sensoriali convertono l energia dello stimolo in potenziali d azione STEP BY STEP Che cosa si intende per trasduzione sensoriale? 15

16 15.3 Recettori sensoriali specializzati rilevano cinque diverse categorie di stimoli A seconda del tipo di segnale al quale rispondono, i recettori sensoriali possono essere classificati in cinque categorie generali Nocicettori Termocettori Meccanocettori Chemocettori Recettori elettromagnetici 16

17 15.3 Recettori sensoriali specializzati rilevano cinque diverse categorie di stimoli Nocicettori: sono i recettori del dolore Termocettori: quelli presenti nella pelle rilevano la temperatura esterna; altri più in profondità rilevano la temperatura del sangue Meccanocettori: sono stimolati da varie forme di energia meccanica Contatto lieve / pressione Tensione dei muscoli Suono 17

18 Caldo Contatto lieve Dolore Freddo Pelo Epidermide I recettori presenti nell epidermide e i recettori tattili alla base dei peli sono dendriti nudi Derma I dendriti delle cellule sensoriali che si trovano nel derma sono avvolti da una o più lamine di tessuto connettivo Nervo Tessuto connettivo Movimento del pelo Forte pressione 18

19 Ciglia della cellula recettrice Neurotrasmettitore a livello della sinapsi Neurone sensoriale Potenziali d azione Più neurotrasmettitori Meno neurotrasmettitori Potenziali d azione Cellula recettrice a riposo Liquido che si sposta in una direzione Liquido che si sposta in un altra direzione 19

20 Potenziali d azione Ciglia della cellula recettrice Neurotrasmettitore a livello della sinapsi Neurone sensoriale Potenziali d azione 1 Cellula recettrice a riposo 20

21 Più neurotrasmettitori 2 Liquido che si sposta in una direzione 21

22 Meno neurotrasmettitori 3 Liquido che si sposta in un altra direzione 22

23 15.3 Recettori sensoriali specializzati rilevano cinque diverse categorie di stimoli Chemocettori: sono specializzati nel rilevamento di sostanze chimiche Nell ambiente esterno Nell ambiente interno 23

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25 15.3 Recettori sensoriali specializzati rilevano cinque diverse categorie di stimoli Recettori elettromagnetici: rilevano l energia che si propaga a diverse lunghezze d onda, sotto forma di Elettricità Magnetismo Luce (fotocettori) 25

26 Occhio Recettori per le radiazioni infrarosse 26

27 15.3 Recettori sensoriali specializzati rilevano cinque diverse categorie di stimoli STEP BY STEP Qual è il tipo di recettore coinvolto in ciascuno dei seguenti sensi umani? vista gusto udito olfatto tatto 27

28 Lezione 2 L UDITO E L EQUILIBRIO 28

29 15.4 L orecchio converte la pressione generata dalle onde sonore in potenziali d azione percepiti come suoni L orecchio umano convoglia le onde sonore Dal padiglione auricolare Al condotto uditivo Al timpano Il timpano trasmette le vibrazioni a una catena di ossicini Martello Incudine Staffa La staffa, attraverso la finestra ovale, trasmette le vibrazioni alla coclea dove vengono convertite in segnali nervosi dall organo di Corti 29

30 Orecchio esterno Orecchio interno Padiglione auricolare Condotto uditivo Timpano Orecchio medio Tromba di Eustachio 30

31 15.4 L orecchio converte la pressione generata dalle onde sonore in potenziali d azione percepiti come suoni Le vibrazioni della finestra ovale producono onde di pressione nel fluido contenuto nella coclea Le onde di pressione fanno piegare le ciglia delle cellule ciliate all interno dell organo di Conti Quando le ciglia si piegano inducono un potenziale generatore e la cellula libera un neurotrasmettitore Il neurotrasmettitore viene captato da un neurone sensoriale che attraverso il nervo acustico invia un potenziale d azione all encefalo 31

32 Canali semicircolari Nervo acustico, Staffa Ossa del cranio (servono per l equilibrio) diretto al cervello Incudine Martello Coclea Timpano Finestra ovale Tromba di Eustachio (dietro alla staffa) 32

33 Canale mediano Osso Canale superiore Nervo acustico Cellule ciliate Membrana tettoria Canala inferiore Neuroni sensoriali Sezione trasversale della coclea Organo di Corti Membrana basilare al nervo acustico 33

34 Canale mediano Osso Canale superiore Nervo acustico Canale inferiore Sezione trasversale della coclea Organo di Corti 34

35 Cellule ciliate Membrana tettoria Neuroni sensoriali Membrana basilare al nervo acustico 35

36 15.4 L orecchio converte la pressione generata dalle onde sonore in potenziali d azione percepiti come suoni Le vibrazioni provenienti dal timpano sono amplificate nell orecchio medio 36

37 Pressione Orecchio esterno Orecchio medio Orecchio interno Padiglione auricolare Condotto uditivo timpano martello, incudine e staffa Finestra ovale Canali della coclea superiore e mediano inferiore Una vibrazione Ampiezza Amplificazione nell orecchio medio Stimolazione dell organo del Corti Tempo 37

38 15.4 L orecchio converte la pressione generata dalle onde sonore in potenziali d azione percepiti come suoni Volume e tono Più alto è il volume di un suono maggiore è la frequenza dei potenziali d azione generati nei neuroni sensoriali Ogni regione della membrana basilare è più sensibile a una particolare frequenza, e la regione che vibra più energicamente in ogni istante invia il maggior numero di potenziali d azione ai centri uditivi dell encefalo L encefalo interpreta l informazione e ci dà la percezione del tono 38

39 15.4 L orecchio converte la pressione generata dalle onde sonore in potenziali d azione percepiti come suoni STEP BY STEP In che modo l orecchio converte le onde sonore (che viaggiano nell aria) in onde di pressione che si trasmettono nel fluido della coclea? 39

40 15.5 L organo dell equilibrio risiede nell orecchio interno Nell orecchio interno sono presenti diverse strutture piene di liquido che rilevano la posizione e i movimenti del corpo: Tre canali semicircolari L otricolo Il sacculo Queste strutture per l equilibrio sfruttano tutte la deformazione delle ciglia specializzate delle cellule ciliate per rilevare posizione movimento del corpo 40

41 Canali semicircolari Nervo Coclea Otricolo Sacculo Flusso del liquido Flusso del liquido Cupola Ciglia Cellula ciliata Cupola Fibre nervose Direzione di movimento del corpo 41

42 15.5 L organo dell equilibrio risiede nell orecchio interno STEP BY STEP Quale tipo di recettore è comune al senso dell udito e a quello dell equilibrio? 42

43 Un occhio alla strada ma non solo COLLEGAMENTO salute Chinetosi (disturbo da movimento) Deriva dal fatto che il cervello riceve dai recettori dell equilibrio segnali in contrasto con quelli visivi I segnali contrastanti provocano reazioni di compenso non congruenti a livello muscolare e posturale I sintomi possono essere alleviati Chiudendo gli occhi Limitando i movimenti della testa Concentrandosi su un orizzonte stabile Utilizzando farmaci appositi 43

44 Lezione 3 LA VISTA 44

45 15.6 Nel mondo animale si sono evoluti diversi tipi di occhio Uno degli organi della vista più semplici è la macchia oculare dei platelminti Le due macchie oculari forniscono informazioni Sull intensità della luce Sulla direzione da cui proviene la luce alla luce dell evoluzione 45

46 Macchie oculari 46

47 15.6 Nel mondo animale si sono evoluti diversi tipi di occhio Occhio composto Si trova negli insetti e nei crostacei È costituito da molti ommatidi, piccole unità in grado di rilevare la luce Ogni ommatide ha la propria lente Rilevatori di movimento molto sensibilli La maggior parte è in grado di distinguere i colori alla luce dell evoluzione 47

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49 15.6 Nel mondo animale si sono evoluti diversi tipi di occhio Occhio a lente singola Si è evoluto indipendentemente In alcuni invertebrati In alcuni vertebrati Tra i quali gli esseri umani alla luce dell evoluzione 49

50 Sclera Corpo ciliare Legamento Cornea Iride Pupilla Coroide Retina Fovea (centro del campo visivo) Nervo ottico Umore acqueo Cristallino Umore vitreo Arteria e vena Punto cieco 50

51 15.6 Nel mondo animale si sono evoluti diversi tipi di occhio STEP BY STEP alla luce dell evoluzione Quale struttura ottica tipica si trova negli occhi di insetti e calamari, ma è invece assente in quelli delle planarie? 51

52 15.7 Gli occhi a lente singola mettono a fuoco la luce modificando la posizione o la forma del cristallino Gli esseri umani hanno occhi a lente singola La cornea consente alla luce di entrare nell occhio e contribuisce alla messa a fuoco Accomodamento Nei mammiferi il cristallino può cambiare forma per mettere a fuoco la luce sulla retina In altri animali (come i calamari e molti pesci) il cristallino è rigido e la messa a fuoco viene effettuata allontanandolo o avvicinandolo alla retina 52

53 Muscolo ciliare contratto Legamenti allentati Coroide Retina Luce proveniente da un oggetto vicino Cornea (raggi divergenti) Sclera Visione da vicino (accomodamento) Cristallino Muscolo ciliare rilasciato I legamenti esercitano una trazione sul cristallino Luce proveniente da un oggetto lontano (raggi paralleli) Visione da lontano 53

54 15.7 Gli occhi a lente singola mettono a fuoco la luce modificando la posizione o la forma del cristallino STEP BY STEP Ordina le seguenti parti dell occhio nell esatta sequenza in cui vengono incontrate dalla luce in entrata pupilla retina cornea cristallino umore vitreo umore acqueo 54

55 Quando la vista è difettosa COLLEGAMENTO salute Acuità visiva: è la capacità degli occhi di distinguere i dettagli fini I più comuni difetti della vista sono causati da problemi nella messa a fuoco della luce sulla retina Questi difetti possono essere corretti con lenti che distorcono la luce rendendo possibile la messa a fuoco 55

56 Quando la vista è difettosa COLLEGAMENTO salute Miopia: il bulbo oculare è più lungo del normale e per questo il cristallino non riesce ad appiattirsi abbastanza per mettere a fuoco oggetti lontani Il difetto può essere corretto con una lente divergente 56

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59 Quando la vista è difettosa COLLEGAMENTO salute Presbiopia: il bulbo oculare è più corto della norma, oppure il cristallino a perso di elasticità e non riesce a ispessirsi a suficenza da mettere a fuoco l immagine sulla retina Può essere corretto con una lente convergente Astigmatismo: il cristallino o la cornea sono disomogenei e la luce viene messa a fuoco in punti diversi Può essere corretto con una lente asimmetrica 59

60 15.8 La retina umana contiene due tipi di fotocettori: i coni e i bastoncelli Coni Sono stimolati dalla luce intensa e ci permettono di distinguere i colori Contribuiscono poco alla visione notturna Bastoncelli Sono estremamente sensibili alla luce e ci permettono di vedere con la luce fioca della notte Non rilevano i colori 60

61 Corpo cellulare Bastoncello Cono Terminazioni sinaptiche Dischi membranosi contenenti pigmenti visivi 61

62 Neuroni Retina Fotorecettori Fibre del nervo ottico Cono Bastoncello Retina Nervo ottico 62

63 15.8 La retina umana contiene due tipi di fotocettori: i coni e i bastoncelli STEP BY STEP Spiega perché la nostra visione notturna è composta prevalentemente da immagini grigie e non colorate 63

64 Lezione 4 IL GUSTO E L OLFATTO 64

65 15.9 I recettori del gusto e dell olfatto rilevano le sostanze chimiche nell ambiente esterno Gusto e olfatto Dipendono da cellule recettrici che rilevano le sostanze chimiche presenti nell ambiente 65

66 15.9 I recettori del gusto e dell olfatto rilevano le sostanze chimiche nell ambiente esterno Recettori dell olfatto Sono neuroni sensoriali che rivestono la parte superiore della cavità nasale Mandano impulsi lungo i loro assoni direttamente al bulbo olfattivo dell encefalo Sono in grado di captare circa cinquanta tipi di odori (pungente, fruttato, aromatico ecc. ) e migliaia di odori specifici 66

67 15.9 I recettori del gusto e dell olfatto rilevano le sostanze chimiche nell ambiente esterno Recettori del gusto Si trovano nei calici gustativi localizzati sulla lingua Cinque categorie di sapori Dolce Acido Salato Amaro Umami 67

68 Encefalo d azione Bulbo olfattivo Cavità nasale Osso Cellula epiteliale Neurone sensoriale (chemocettore) Muco Ciglia 68

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70 15.9 I recettori del gusto e dell olfatto rilevano le sostanze chimiche nell ambiente esterno STEP BY STEP Qual è la differenza strutturale fondamentale tra i recettori del gusto e quelli dell olfatto? 70