LA FUNCIÓN DE RELACIÓN EN LOS ANIMALES LA FUNCIÓN DE RELACIÓN PERCIBIR CAMBIOS INTERPRETAR SEÑALES MANTENER LA HOMEOSTASIS SISTEMAS QUE INTERVIENEN El SISTEMA NERVIOSO se encarga de la relación con el entorno y la respuesta rápida. El SISTEMA ENDOCRINO controla las actividades corporales por medio de hormonas, más lento y duradero. ETAPAS DE LA FUNCIÓN DE RELACIÓN RECEPCIÓN DE ESTÍMULOS INTERNOS ÓRGANOS RECEPTORES O SENSORIALES PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN Y ELABORACIÓN DE RESPUESTAS COORDINADAS SISTEMAS DE COORDINACIÓN EXTERNOS Movimientos EJECUCIÓN DE LAS RESPUESTAS ÓRGANOS EFECTORES Secreciones División celular Respuestas inmunitarias EL SISTEMA NERVIOSO Es el principal encargado de llevar a cabo las funciones de recepción, integración y transmisión de las informaciones del medio Elabora y coordina todas las respuestas del organismo a dichas informaciones LA COORDINACIÓN NERVIOSA CONSISTE EN CENTRALIZAR LOS ESTÍMULOS CAPTADOS POR LOS RECEPTORES Y EMITIR RESPUESTAS A CADA UNO DE ELLOS COMPONENTES DE LA COORDINACIÓN RECEPTORES SENSORIALES: Transforman estímulos en impulsos eléctricos VÍAS NERVIOSAS SENSITIVAS: Conducen impulsos desde los receptores CENTROS NERVIOSOS: Integran la información y elaboran respuestas VÍAS NERVIOSAS MOTORAS: Conducen impulsos desde los Centros Nerviosos EFECTORES: Órganos que realizan la respuesta NEUROTRANSMISIÓN Transmisión del impulso nervioso en la neurona mediante cambios en su potencial de membrana. Transmisión del impulso nervioso entre dos neuronas adyacentes, mediante sinapsis. TRANSMISIÓN DEL IMPULSO NERVIOSO El impulso nervioso se transmite a lo largo de la neurona en forma de onda eléctrica, gracias a modificaciones en el potencial eléctrico de la membrana. POTENCIAL DE REPOSO El potencial de membrana es la diferencia de voltaje a través de la membrana plasmática y depende de la distribución de cargas eléctricas a ambos lados de la misma mediante los iones Na+, K+ y Cl-. En equilibrio tiene un valor de unos -70 mV CANALES IÓNICOS Bomba sodio-potasio activa. Introduce dos iones K+ en el interior celular por cada tres iones Na+ que extrae hacia el Canales de Na+ cerrados. Canales de Cl - cerrados. Canales de K+ abiertos. exterior, para lo que utiliza la energía procedente de la hidrólisis del ATP. Impiden la entrada de Na+ y, por tanto, se acumula en el exterior celular. La concentración extracelular de ion cloruro es alta, pero, al estar cerrados sus canales, no puede entrar a la neurona. Permiten su salida a favor de gradiente, compensando así las cargas negativas de los iones Cl- con lo que el exterior celular es cada vez más positivo con respecto al interior. En el momento en que las cargas positivas del exterior impiden que salgan más iones K+ ya que se repelen al ser del mismo signo, se alcanza el potencial de equilibrio de -70 mV. POTENCIAL DE ACCIÓN Consiste en la despolarización de la membrana al estimularse una fibra nerviosa FASES DEL IMPULSO NERVIOSO 1.-ESTADO DE POTENCIAL DE REPOSO: La membrana está polarizada: Iones+ en el exterior, iones- en el interior. Se mantiene gracias a la bomba de Na+/K+. 2. PROCESO DE DESPOLARIZACIÓN El estímulo aumenta la permeabilidad de la membrana para los iones Na+ que entran bruscamente al interior. Se invierte la polaridad: SE PRODUCE UN POTENCIAL DE ACCIÓN. 3.- PROCESO DE REPOLARIZACIÓN Esta despolarización pasa a las zonas contiguas en un efecto dominó por toda la membrana (impulso nervioso) Cuando el impulso recorre toda la fibra nerviosa se produce la REPOLARIZACIÓN (pasa al estado de reposo con iones iniciales) TRANSMISIÓN DEL IMPULSO NERVIOSO POR LA MEMBRANA Acuérdate de que el K+ es menos positivo que el Na+, por lo que actúa de forma semejante a un negativo. NEURONA DESPOLARIZA DA Sale K+ y entra Na+ NEURONA REPOLARIZADA Sale Na+ y entra K+ PROPAGACIÓN DEL IMPULSO Es más rápida en las fibras con mielina. Se produce la transmisión saltatoria: de nódulo de Ranvier a nódulo de Ranvier. Sólo se despolarizan partes de la célula, no toda la fibra. Típico de vertebrados. Ahorro energético, ya que la bomba de Na/K moviliza menos iones. L a flecha roja y negra en sentido contrario, indica la fase de despolarización y de repolarización que ocurrre inmediatamente después SINAPSIS ES LA UNIÓN FUNCIONAL DE LAS NEURONAS ENTRE SÍ O CON LOS MÚSCULOS/ÓRGANOS SENSORIALES. IDENTIFICACIÓN DE LAS NEURONAS EN UN SINAPSIS NEURONA PRESINÁPTICA: Conduce el impulso nervioso NEURONA POSTSINÁPTICA: Recibe el impulso nervioso. TIPOS DE SINAPSIS: ELÉCTRICA: QUÍMICA: Neuronas muy próximas. Conectadas por proteínas. Transmisión muy rápida. Típica de invertebrados y respuestas rápidas (vista) Neuronas más separadas, con hendidura sináptica. Los axones tienen botones sinápticos, con vesículas sinápticas rellenas de neurotransmisores que se liberan a la hendidura, hasta alcanzar los receptores específicos de otra neurona. Los neurotransmisores se pueden clasificar por su tamaño Una vez que los neurotransmisores cumplen su función deben ser eliminados del espacio sináptico para el correcto funcionamiento de la sinapsis. Esto puede ocurrir de dos formas: enzimas específicas destruyen al neurotransmisor o bien los transportadores de neurotransmisores los llevan hasta la membrana de la neurona presináptica que los había liberado (recaptación). La acción de los neurotransmisores puede ser interferida por el consumo de algunas drogas como la morfina Un defecto en la producción de neurotransmisores causa graves alteraciones La morfina se une a receptores nerviosos ubicados en neuronas del cerebro y de la médula espinal. Estas neuronas son parte de vías que conducen impulsos nerviosos para el dolor. Debido a esta capacidad de la morfina, se le utiliza para reducir el dolor y producir sedación. Las neuronas moduladoras participan en la regulación de la actividad de los neurotransmisores en la sinapsis. En el caso de la figura, la encefalina es el neurotransmisor de la neurona moduladora. La morfina se une a los receptores de la membrana presináptica inhibiendo la liberación de los neurotransmisores desde la neurona presináptica hacia el espacio sináptico. Gracias a este proceso se interrumpe la transmisión de impulsos nerviosos para el dolor. EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS NERVIOSOS (esquema general) SISTEMAS NERVIOSOS DE LOS INVERTEBRADOS Cnidarios Contactos sinápticos que forman plexos nerviosos. Sinapsis en todas direcciones. Platelmintos Tiene neuronas sensitivas, motoras y de asociación. Sinapsis unidireccionales. Organización cefalo-caudal. Dos cordones nerviosos longitudinales unidos a intervalos. Ganglio cerebroide. Anélidos Extremo cefálico: masa ganglionar dorsal, conectado a dos cordones nerviosos ventrales por el collar perisofágico. Cordones unidos transversalmente. Presentan ganglios en cada metámero. Artrópodos Similar a anélidos.Estructura en escalera o cerebro más desarrollado con cadena nerviosa ventral y con órganos de los sentidos. Moluscos Mayor concentración de ganglios. Dos pares de cordones nerviosos., cuatro pares de ganglios conectados por anillos. Pueden unirse formando un cerebro más desarrollado (cefalópodos) Equinodermos Sistema nervioso radial, formado por un anillo del que parten cordones nerviosos a los brazos. No está centralizado. SISTEMA NERVIOSO EN LOS VERTEBRADOS Se dispone, a diferencia del resto de los animales, en posición dorsal y deriva del tubo neural dorsal, presente en el embrión de todos los vertebrados. Está constituido por el sistema nervioso central y el sistema nervioso periférico. SISTEMA NERVIOSO CENTRAL O CEFALORRAQUÍDEO Formado por el encéfalo y la médula espinal. Ambos están envueltos por unas membranas denominadas meninges. Sus características varían en función de los grupos: - En peces existe una única meninge. - En aves, reptiles y anfibios hay dos meninges: la duramadre y una secundaria interna. - En mamíferos hay tres meninges, que son, de fuera adentro: duramadre, aracnoides y piamadre. Entre las dos primeras se localiza el espacio subaracnoideo, por el que circula el líquido cefalorraquídeo. SISTEMA NERVIOSO PERIFÉRICO Formado por los ganglios y los nervios, que nacen en el sistema nervioso central. Consta de dos sistemas: - SISTEMA NERVIOSO SOMÁTICO. Integrado por los nervios craneales, que parten por parejas del encéfalo, y los nervios raquídeos o espinales, que salen de la médula espinal. - SISTEMA NERVIOSO AUTÓNOMO O VEGETATIVO. Se compone de ganglios y nervios, que parten de diversas regiones del encéfalo y de la médula espinal y cuya función es regular las actividades de la vida vegetativa. ORIGEN DEL SISTEMA NERVIOSO DE VERTEBRADOS Todos los sistemas nerviosos de los vertebrados, desde los peces hasta los mamíferos, tienen la misma estructura básica, formada a partir de capas de células embrionarias. El sistema nervioso, situado en posición dorsal, se origina a partir del ectodermo que constituye el tubo neural. ESTE TUBO SE EXPANDE Y SE DIFERENCIA: LA PARTE ANTERIOR origina el encéfalo y LA PARTE POSTERIOR se convierte en la médula espinal. El encéfalo y la médula espinal se continúan y sus cavidades se comunican. A medida que el encéfalo comienza a diferenciarse surgen tres protuberancias en el extremo anterior: encéfalo anterior o PROSENCÉFALO; encéfalo medio o MESENCÉFALO; encéfalo posterior o ROMBENCÉFALO. El encéfalo y la médula espinal no son estructuras macizas sino que al derivar de un tubo poseen cavidades internas comunicadas entre sí que están llenas de un líquido llamado líqu. cefalorraquídeo. A las cavidades más grandes del encéfalo se les denomina ventrículos, mientras que a la de la médula espinal se le llama canal central o canal ependimario. EL PROSENCÉFALO : Telencéfalo y diencéfalo EL MESENCÉFALO no se divide. EL ROMBENCÉFALO origina el Metencéfalo y el Mielencéfalo. SMA. NERVIOSO PERIFÉRICO SOMÁTICO SISTEMA NERVIOSO AUTÓNOMO EMBRIÓN TEMPRANO prosencéfalo (encéfalo anterior) mesencéfalo (encéfalo medio) rombencéfalo (encéfalo posterior) EMBRIÓN TARDÍO ADULTOS FUNCIÓN TELENCÉFALO CEREBRO controla movimientos de músculos voluntarios, centro de percepción consciente de tacto, presión, dolor, temperatura, gusto; integración y proceso de datos sensoriales DIENCÉFALO TÁLAMO HIPOTÁLAMO integra la información que llega al tálamo y la retransmite a los lóbulos frontales del cerebro controla funciones autónomas, apetencias, sed, hambre, estados emocionales MESENCÉFALO LÓBULOS ÓPTICOS integra la información visual con otras informaciones y NÚCLEOS DEL transmite la información auditiva control involuntario del tono MESENCÉFALO muscular METENCÉFALO CEREBELO PUENTE coordinación involuntaria, equilibrio, tono muscular, postura une el cerebelo con otros centros encefálicos, el bulbo y la médula espinal MIELENCÉFALO MÉDULA OBLONGA (BULBO RAQUÍDEO) regula el ritmo cardiaco, tono vasomotor, respiración, deglución EVOLUCIÓN DEL ENCÉFALO EN VERTEBRADOS, (observad cómo el cerebro va recubriendo al resto de componentes del encéfalo) Comparación del tamaño del cerebro en relación con el mesencéfalo y rombencéfalo LA MÉDULA ESPINAL Compuesta por: LA SUSTANCIA BLANCA, por axones de las neuronas. SUSTANCIA GRIS, dentro, forma de mariposa, con orificio interior: epéndimo La sustancia gris tiene la forma de mariposa, formada por astas dorsales (alas pequeñas de la mariposa) por donde entran fibras sensitivas, y astas ventrales (alas grandes de la mariposa) de donde salen fibras motoras. Están recubiertos por meninges y protegidos por columna vertebral De ella parten los nervios motores y llegan los sensitivos Centros de control involuntarios: conjunto de cuerpos neuronales, rodeados por fibras nerviosas que llevan o traen impulsos desde el encéfalo o los receptores, a los órganos efectores ARCO REFLEJO No pasa por el encéfalo ARCO REFLEJO No pasa por el encéfalo ARCO REFLEJO CON SENSACIÓN DE DOLOR ACTO VOLUNTARIO SISTEMA NERVIOSO PERIFÉRICO 1. Consta de nervios y ganglios. Conecta los centros de control con los órganos receptores de estímulos y con los órganos motores. Según desde dónde arranquen, existen: NERVIOS CRANEALES. Los que salen del encéfalo. 12 pares NERVIOS RAQUIDEOS. Los que salen de la médula. 31 pares 2. Puede enviar información a músculos de contracción voluntaria o regular funciones vegetativas. 3. El SNP está compuesto por el sistema nervioso somático y el sistema nervioso autónomo o vegetativo. El somático activa todas las funciones orgánicas mientras que El autónomo protege y modera el gasto de energía SISTEMA NERVIOSO AUTÓNOMO 1.Transmite impulsos desde el S.N.C. hacia órganos periféricos. 2. Estos efectos incluyen: 1. control de la frecuencia cardíaca y fuerza de contracción, 2. contracción y dilatación de vasos sanguíneos, 3. contracción y relajación del músculo liso en varios órganos, 4. acomodación visual, 5. tamaño pupilar y 6. secreción de glándulas exocrinas y endocrinas SISTEMA SIMPÁTICO: Se encarga de activar al organismo, por lo que incrementa el gasto de energía y suele funcionar durante el día. SISTEMA PARASIMPÁTICO: 1.Produce los efectos contrarios al simpático, es decir, relaja el organismo, disminuye el consumo de energía y suele funcionar por la noche. 2.Situaciones de reposo y ahorro de E LOS NERVIOS Estos conjuntos de fibras nerviosas se disponen en haces y están recubiertos por tejido conjuntivo Se pueden clasificar en: Nervios SENSITIVOS, transportan información captada por los receptores. Nervios MOTORES, trasladan las respuestas elaboradas por los centros de control. Nervios MIXTOS, llevan indistintamente uno u otro tipo de impulsos, y son la mayoría. ACTO REFLEJO Muchas veces se conectan entre sí varios nervios a través de centros de control. Cuando sólo se conectan dos, uno sensitivo que capta y transmite un estímulo, y otro motor, que elabora y produce una respuesta. Esto es un ARCO REFLEJO.Estos actos son involuntarios, puesto que la respuesta se elabora lejos de nuestro encéfalo, por lo que no somos conscientes de ello y la respuesta es involuntaria. ACTO VOLUNTARIO Son actos conscientes que dependen de nuestra voluntad. En ellos intervienen la médula espinal y el encéfalo. Se producen cuando un receptor recibe un impulso y envía la información a las vías sensitivas, que lo llevan a la médula espinal y de éstas al cerebro, donde se elabora una respuesta. LOS RECEPTORES SENSORIALES Son células especializadas en captar determinados estímulos (variaciones en el medio) y transformarlos en impulsos nerviosos, que son conducidos, a través de neuronas, hasta los centros nerviosos. TIPOS DE RECEPTORES RECEPTORES NEUROSENSORIALES. Neuronas especializadas en la percepción de estímulos. RECEPTORES SENSORIALES. Células no nerviosas especializadas en recibir estímulos y, mediante sinapsis química, transmitir el impulso a neuronas sensoriales CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES Muestran una sensibilidad diferencial, es decir, solo son capaces de responder ante determinados tipos de estímulos específicos de calor, presión, luz, sustancias químicas, etc. Tienen un umbral mínimo de excitación, esto es, se requiere una intensidad mínima de estímulo para que el receptor se excite. Cuando el estímulo supera una intensidad máxima, el receptor puede dejar de funcionar (como ocurre con los receptores del olfato) o sobreexcitarse, en cuyo caso el estímulo es interpretado como de diferente naturaleza; tal es el caso de las sensaciones de dolor. RECEPTORES SENSORIALES MECANORRECEPTORES Responden a variaciones mecánicas TANGORRECEPTORES sensibles a las variaciones de presión: Tacto GEORRECEPTORES sensibles a la fuerza de gravedad: Equilibrio FONORRECEPTORES sensibles a las vibraciones del aire: Oído GUSTO quimiorrecepción por contacto OLFATO quimiorrecepción a distancia QUIMIORRECEPTORES responden a la presencia de sustancias químicas gaseosas o disueltas. FOTORRECEPTORES responden a las variaciones en la intensidad de luz OJOS COMPUESTOS PRESENTES EN INVERTEBRADOS EN GENERAL, En casos se complementan con los compuestos PRESENTES EN ARTRÓPODOS OJO EN CÁMARA PRESENTES EN VERTEBRADOS OJOS SIMPLES U OCELOS TANGORRECEPTORES En INVERTEBRADOS, se encuentran por todo el cuerpo y se trata de células epidérmicas modificadas, con prolongaciones sensitivas a modo de seda o pelo, o bien células neurosensitivas, cuyas dendritas atraviesan la epidermis y conectan con el exterior. En VERTEBRADOS, se distribuyen por la dermis de toda la superficie del cuerpo, aunque en determinadas zonas (la lengua, los labios o la palma de las manos) aparecen en mayor concentración. LOS VERTEBRADOS ACUÁTICOS presentan un tipo especial de tangorreceptores, los neuromastos, sensibles a las corrientes de agua. Se localizan dispersos por la superficie de los anfibios y en la línea lateral de los peces óseos. GEORRECEPTORES En INVERTEBRADOS están representados por los estatocistos, que son pequeños sacos tapizados por células ciliadas, en cuyo interior hay una pequeña masa calcárea pesada, el estatolito. Los cilios de las células sensoriales se excitan con los cambios de posición del estatolito cuando el animal varía la postura. En VERTEBRADOS, asociado a los fonorreceptores, aparece un órgano del equilibrio, el LABERINTO, que consta de sáculo, utrículo y canales semicirculares. Estos últimos se disponen en las tres direcciones del espacio y su interior está tapizado de células sensitivas ciliadas y relleno de un líquido, la endolinfa. Cuando el animal gira o varía su posición, la endolinfa contenida en los canales vibra y esta vibración estimula a las células ciliares de los canales semicirculares. FONORRECEPTORES Entre los INVERTEBRADOS, algunos artrópodos han desarrollado oídos simples a modo de membranas timpánicas. Los VERTEBRADOS poseen un sentido del oído que en principio surgió como órgano para el equilibrio, el laberinto, y posteriormente desarrolló un sentido auditivo, especializado en detectar las ondas sonoras. En los peces, la base del sáculo del laberinto se expande en forma de una delgada lengüeta, que evolutivamente ha originado el receptor auditivo de los tetrápodos: LA CÓCLEA O CARACOL. Las vibraciones del medio son transmitidas por el conducto auditivo externo hasta la membrana del tímpano, haciéndola vibrar. Esta vibración es recogida, amplificada y transmitida por la cadena de huesecillos del oído medio (martillo, yunque y estribo) hasta la ventana oval del oído interno, de donde es transferida a la endolinfa que rellena la cóclea. El movimiento de la endolinfa estimula las células ciliares del órgano de Corti, que conectan con ramas del nervio auditivo. LOS INVERTEBRADOS, especialmente los insectos sociales, producen feromonas, que forman un lenguaje químico social muy elaborado. En los VERTEBRADOS, excepto en los peces cuyos quimiorreceptores se distribuyen por todo el cuerpo, existe un sentido del gusto y del olfato físicamente separados. -EL SENTIDO DEL GUSTO está formado por células gustativas que se localizan en el epitelio de la lengua. Aparecen asociadas a otras células de sostén formando los botones gustativos, que, a su vez, se sitúan en protuberancias de la superficie de la lengua, las llamadas papilas gustativas. - EL SENTIDO DEL OLFATO lo constituyen células olfatorias localizadas en el epitelio olfativo, que tapiza el techo de la cavidad nasal, intercaladas entre células epiteliales típicas. Las células olfatorias son neuronas receptoras provistas de terminaciones ciliares en su extremo libre, que son estimuladas por las moléculas volátiles que entran por la nariz. INSECTOS PECES OJOS SIMPLES U OCELOS. Son propios de los invertebrados. Distinguen intensidades de luz y su función es orientar al animal durante el movimiento. OJOS COMPUESTOS. Son característicos de los artrópodos. Están formados por numerosas lentes u omatidios (unos 15 000 en la abeja), cada uno de los cuales forma una imagen por separado del objeto, de manera que el resultado neto es una visión en mosaico. OJO EN CÁMARA. Está presente en los moluscos cefalópodos y en los vertebrados. El globo ocular consta de tres capas: esclerótica, coroides y retina. La córnea es la parte anterior modificada de la capa esclerótica. En el interior del ojo hay dos cámaras: la anterior (situada entre la córnea y el cristalino), que contiene el humor acuoso, y la posterior (localizada detrás del cristalino), que contiene el humor vítreo. Estas cámaras junto con el cristalino, son las responsables del enfoque de la imagen. CÉLULAS FOTOSENSIBLES LOS CONOS Y LOS BASTONES. Los conos son la base de la visión diurna, pues perciben los colores; mientras que los bastones son la base de la visión nocturna, ya que, aunque solo perciben gamas de grises, son capaces de excitarse con muy pequeñas cantidades de luz. Las sensaciones visuales captadas por los fotorreceptores forman el sentido de la vista. Están situados en la retina. OJOS SIMPLES OCELOS OJOS COMPUESTOS Las serpientes son SORDAS. No oyen: sienten las vibraciones. Han desarrollado órganos sensoriales, tales como la lengua bífida, que se alberga en una cavidad llamada órgano de Jacobson que les sirve para percibir olores, y además detectar cambios de temperatura . Los huesos de la mandíbula inferior son sensibles a las vibraciones del suelo. Algunos grupos de serpientes han desarrollado órganos sensoriales evolucionados como las "fosetas loreales" (termorreceptoras) y las "fosas labiales". Las fosas termorreceptoras están situadas en la cabeza, entre el ojo y las fosas nasales. Una serpiente de cascabel puede identificar y matar a su presa en una oscuridad total. Si hay un ratón cerca, sus sensores infrarrojos detectan el calor del cuerpo del roedor Y cuando ataca, la cabeza y los colmillos son guiados con gran precisión por unos sensores de calor adicionales situados dentro de la boca.Un ratón que se encuentra con una serpiente puede convertirse en un aperitivo de medianoche sin ver siquiera a su atacante. ECOLOCALIZACION Algunos animales, como los murciélagos y las ballenas son capaces de orientarse y localizar a sus presas, aún en total oscuridad, gracias a un tipo de percepción de objetos a distancia llamado ecolocación. Estos animales emiten ultrasonidos, estos rebotan en los obstáculos y regresan a los oídos, lo que permite al animal determinar su localización.