sistemas de control fisiolÓgico · procesamiento sensorial sensar absorciÓn traducciÓn potencial...

SISTEMAS DE CONTROL SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICOFISIOLÓGICO

Daniella AgratiAsistente

Sección Fisiología y Nutrición

Facultad de Ciencias

Universidad de la República Oriental del Uruguay

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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.





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4- Integración sistemas nervioso y endócrina: EJE HIPOTÁLAMO-HIPÓFISIS

5-INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS SENSORIALES

1- SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICO


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

INTEGRA y COORDINA la respuesta de los organismos frente :

estímulos internos organismo

estímulos externos medio

SENSA INTEGRA RESPONDE

mantener medio interno “constante”

aumentar la adaptación al medio

1

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 INTROBIOL…)

Respuestas de escape, caza, comunicación, manipulación del ½, etc…

SENSA INTEGRA RESPONDE (comunicar)

1

SISTEMA ENDÓCRINO:

comunicador

Conformado por células endócrinas y conjuntos de célulasendócrinas (GLÁNDULAS) que secretan sustancias químicasproducidasmetabólicamente (HORMONAS) a la circulación.

•Distribución por todo el cuerpo

1

•Actúan en células dianas: que tienen susRECEPTORES

SISTEMA ENDÓCRINO:

comunicador

Conformado por células endócrinas y conjuntos de célulasendócrinas (GLÁNDULAS) que secretan sustancias químicasproducidasmetabólicamente (HORMONAS) a la circulación.

COMUNICADOR CELULAR señalización mediada porhormonas viajando por el sistema circulatorio.

1

COORDINADOR delfuncionamiento de diferentessistemas

•ej. respuesta fisiológica deestrés

•ej. metamorfosis

SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICO

SISTEMANERVIOSO 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.

Compartimientos estructurales

especializados:

Dendritas

Tinción de Golgi

Soma

Axón

2

NEURONAS

Dendritas

Soma

Axón

RECEPCIÓN e INEGRACIÓN

COMUNICACIÓN

Generan y transmiten SEÑALES ELÉCTRICAS

excitables y conductoras

Las neuronas se conectan entre si porcontactos especializados llamadosSINAPSIS

2

NEURONAS

SINAPSIS

neurona-neurona

dentro del SN: comunicación eINTEGRACIÓN

neurona-efector (músculo o endócrina)

periféricas: COMUNICACIÓN

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�� predom. MONOPOLARES.

VERTEBRADOS �� predom. 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.


1ero- DE DIFUSOS A CENTRALIZADOS

Platelmintos

Filo BILATERAL más antiguo �

centralización y cefalización

3

Platelmintos


DE DIFUSOS A CENTRALIZADOS

SN GANGLIONAR

ventral y sólido

SEGMENTACIÓN

cierto grado de controlsensorial y motor porsegmentos

CEFALIZACIÓN

concentración de estructuras yfunciones en la parte anterior

3

Artrópodos SN GANGLIONAR

ventral y sólido

Protocerebro- ojos

Deuterocerebro-antenas

•GANGLIOS CEFÁLICOS


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


AUMENTO DE LA CEFALIZACIÓN

MÉDULA

3

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:

EJE HIPOTÁLAMO-HIPÓFISIS:

GLÁNDULA HIPÓFISIS DE VERTEBRADOS:

Control de múltiples sistemas endócrinos

4

GLÁNDULA HIPÓFISIS DE VERTEBRADOS:

Control de múltiples sistemas endócrinos

NEUROHIPÓFISISADENOHIPÓFISIS

células endócrinas noneuronales

•ACTH (adrenocorticotropina)

•TSH (hormona estimulante de tiroides)

•GH (hormona de crecimiento)

•GnRH (gonadotrofinas)

•Prolactina

intermedia

axones de neuronas hipotalámicas neurosecretoras

•vasopresina y oxitocina

HIPÓFISIS

Ejemplo de estructura MAMÍFEROS 4

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

15

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

15

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

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

15

ENERGÍA RECEPTOR ESTÍMULO PERCIBIDO

ELECTRO-MAGNÉTICA

fotoreceptores Luz visible

electroreceptores Campo eléctrico

ALGUNOS EJEMPLOS SENSORIALES

eléctrico

15


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


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

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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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ORGANIZACIÓN DE LA CLASE

1- SISTEMAS DE CONTROL FISIOLÓGICO:


2-ORGANIZACIÓN Y FUNCIONAMIENTO GENERAL DEL SN






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4-Integración sistemas nervioso y endócrina: EJE HIPOTÁLAMO-HIPÓFISIS

5-INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS SENSORIALES

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.

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