Unità 15 Gli organi di senso Obiettivi Conoscere i diversi tipi di recettori sensoriali degli animali Sapere in che modo il sistema nervoso percepisce

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

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Prova di competenza - Sensi sovraumani

Come fanno alcuni animali a orientarsi e cacciare anche al buio?

Lezione 1

LA RECEZIONE SENSORIALE

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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

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5

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7

STEP BY STEP

Che cosa distingue una percezione da una sensazione?

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15.1 Gli stimoli sensoriali diventano sensazioni e percezioni nell’encefalo

Tutti gli stimoli dono forme di energia e sono rilevati da strutture specializzate in questo compito, i recettori sensoriali

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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

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LinguaCalicegustativo

Porogustativo

Neurone sensoriale

Recettori sensoriali

Molecola di zucchero

5

4

3

21Molecola di zucchero(stimolo)

Recettore che rileva la presenza di zucchero

Membrana delrecettoresensoriale

Via di trasduzione del segnale

Recettori sensoriali

Canali ionici

Ione

Potenziale generatore

Neurotrasmettitore

Neurone sensoriale

Potenziale d’azione

Potenziali d’azione

mV

Assenza di zucchero Presenza di zucchero

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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

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Sugarreceptor

Interneurone “dello zucchero” Interneurone “del sale”

Recettore che rileva la presenzadi sale

Calice gustativo

Neuroni sensoriali

Telencefalo

Calice gustativo

Assenza di zucchero

Assenza di sale

Dolcezza crescente Sapidità crescente

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STEP BY STEP

Che cosa si intende per trasduzione sensoriale?

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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

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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

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Caldo

Epidermide

Contatto lieve

Dolore Freddo Pelo

Forte pressione

Movimento del pelo

Tessutoconnettivo

Nervo

Derma

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I recettori presenti nell’epidermide e i recettori tattili alla base dei peli sono dendriti nudi

I dendriti delle cellule sensoriali che si trovano nel derma sono avvolti da una o più lamine di tessuto connettivo

Ciglia della cellularecettrice

Neurotrasmettitore alivello della sinapsi

Neuronesensoriale



Cellula recettrice a riposo1 2 3

Piùneurotrasmettitori

Liquido che si sposta in una direzione

Liquido che si sposta in un’altra direzione

Menoneurotrasmettitori

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Ciglia della cellularecettrice

Neurotrasmettitore alivello della sinapsi

Neuronesensoriale

Cellula recettrice a riposo1

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Piùneurotrasmettitori

Liquido che si sposta in una direzione

2

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Liquido che si sposta in un’altra direzione

Menoneurotrasmettitori

3

21

Chemocettori: sono specializzati nel rilevamento di sostanze chimiche

− Nell’ambiente esterno

− Nell’ambiente interno

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Recettori elettromagnetici: rilevano l’energia che si propaga a diverse lunghezze d’onda, sotto forma di

– Elettricità

– Magnetismo

– Luce (fotocettori)

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Occhio

Recettoriper leradiazioniinfrarosse

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STEP BY STEP

Qual è il tipo di recettore coinvolto in ciascuno dei seguenti sensi umani?

vista • gusto • udito • olfatto • tatto

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Lezione 2

L’UDITO E L’EQUILIBRIO

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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 28

15.4 L’orecchio converte la pressione generata dalle onde sonore in potenziali d’azione percepiti come suoni

Orecchio interno

Padiglioneauricolare

Condotto uditivo

Timpano

Orecchio medio

Tromba di Eustachio

Orecchio esterno

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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

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Martello

Incudine

StaffaOssa del cranioCanali semicircolari(servono per l’equilibrio)

Nervo acustico,diretto al cervello

Coclea

Tromba di EustachioFinestra ovale (dietro alla staffa)

Timpano

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Canale mediano

Osso

Canale superiore

Nervo acustico

Canalainferiore

Organo di CortiSezione trasversaledella coclea

Cellule ciliate

Membrana basilare

Membrana tettoria

Neuronisensoriali

al nervo acustico

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OssoCanale mediano

Canale superiore

Canale inferiore

Nervo acustico

Organo di CortiSezione trasversale della coclea

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Cellule ciliate

Membrana basilare

Membrana tettoria

Neuroni sensoriali

al nervo acustico

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Le vibrazioni provenienti dal timpano sono amplificate nell’orecchio medio

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Orecchio esterno Orecchio medio Orecchio interno

Padiglioneauricolare

Condotto uditivo

timpano martello, incudine e staffa

Finestraovale

Canali della cocleasuperiore e mediano inferiore

Pre

ssio

ne

Unavibrazione

Ampiezza Amplificazionenell’orecchiomedio

Stimolazionedell’organo

del Corti

Tempo

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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

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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?

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15.5 L’organo dell’equilibrio risiede nell’orecchiointerno

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

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Canali semicircolari

NervoCoclea

Otricolo

Sacculo

Flusso del liquidoFlusso del liquido

Cupola

Ciglia

Cellula ciliata

Cupola

Fibre nervose

Direzione di movimento del corpo

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15.5 L’organo dell’equilibrio risiede nell’orecchiointerno

STEP BY STEP

Quale tipo di recettore è comune al senso dell’udito e a quello dell’equilibrio?

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Un occhio alla strada ma non solo

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

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COLLEGAMENTO salute

Lezione 3

LA VISTA

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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

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alla luce dell’evoluzione

15.6 Nel mondo animale si sono evoluti diversi tipi di occhio

Macchie oculari

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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

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Occhio a lente singola

– Si è evoluto indipendentemente

– In alcuni invertebrati

– In alcuni vertebrati

– Tra i quali gli esseri umani

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Sclera

Corpo ciliare

Legamento

Cornea

Iride

Pupilla

Umore acqueo

Cristallino

Umore vitreo

Coroide

Retina

Fovea(centro delcampo visivo)

Nervo ottico

Arteriae venaPunto cieco

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STEP BY STEP

Quale struttura ottica tipica si trova negli occhi di insetti e calamari, ma è invece assente in quelli delle planarie?

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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

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15.7 Gli occhi a lente singola mettono a fuoco la luce modificando la posizione o la forma del cristallino

Muscolo ciliare contratto

Legamenti allentati

Luce proveniente da unoggetto vicino(raggi divergenti)

Visione da vicino (accomodamento)

Cornea

Sclera

Coroide

Retina

Cristallino

Muscolo ciliare rilasciato

I legamenti esercitano una trazione sul cristallino

Luce proveniente da un oggetto lontano (raggi paralleli)

Visione da lontano

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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

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15.7 Gli occhi a lente singola mettono a fuoco la luce modificando la posizione o la forma del cristallino

Quando la vista è difettosa

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

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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

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Quando la vista è difettosaCOLLEGAMENTO salute

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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

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Quando la vista è difettosaCOLLEGAMENTO salute

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

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Corpo cellulare Bastoncello

Terminazionisinaptiche

Cono

Dischi membranosi contenenti pigmenti visivi

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Retina

Fibredelnervoottico

Neuroni Fotorecettori

ConoBastoncello

Retina

Nervoottico

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STEP BY STEP

Spiega perché la nostra visione notturna è composta prevalentemente da immagini grigie e non colorate

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15.8 La retina umana contiene due tipi di fotocettori: i coni e i bastoncelli

Lezione 4

IL GUSTO E L’OLFATTO

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Gusto e olfatto

– Dipendono da cellule recettrici che rilevano le sostanze chimiche presenti nell’ambiente

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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

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Recettori del gusto

– Si trovano nei calici gustativi localizzati sulla lingua

– Cinque categorie di sapori

– Dolce

– Acido

– Salato

– Amaro

– Umami

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Encefalo

Cavità nasale

Bulboolfattivo

Osso

Cellula epiteliale

Neuronesensoriale(chemo-cettore)

CigliaMuco

Potenzialid’azione

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STEP BY STEP

Qual è la differenza strutturale fondamentale tra i recettori del gusto e quelli dell’olfatto?

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Documents

Unità 15 Gli organi di senso Obiettivi Conoscere i diversi tipi di recettori sensoriali degli animali Sapere in che modo il sistema nervoso percepisce