Temas 7
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Mecanismos Fisiológicos del Comportamiento Animal Curso 2006-07 Tema 7 Visión y comportamiento Prof. Miguel Ángel Mateu García Prof. Miguel Ángel Mateu García Prof. Miguel Ángel Mateu García Espectro electromagnético I Prof. Miguel Ángel Mateu García Características de la E radiante Espectro electromagnético II Prof. Miguel Ángel Mateu García Banda de luz visible Prof. Miguel Ángel Mateu García Generación del campo electromagnético Prof. Miguel Ángel Mateu García Ubicación de la rodopsina Prof. Miguel Ángel Mateu García Absorción de E por la rodopsina Distribución de la rodopsina Prof. Miguel Ángel Mateu García Presencia Ausencia Rodopsina Prof. Miguel Ángel Mateu García Molécula de rodopsina Isomerización del retinal por acción de la luz Mecanismo hipotético por el cuál el retinal puede alterar la conformación de la opsina Prof. Miguel Ángel Mateu García Química de la rodopsina Prof. Miguel Ángel Mateu García Respuestas eléctricas de los fotorreceptores la luz Invertebrado Vertebrado Tipos de ojos en invertebrados: Prof. Miguel Ángel Mateu García ocelo Tipos de ojos en invertebrados II: Prof. Miguel Ángel Mateu García Ojo de cámara con agujero de aguja Tipos de ojos en invertebrados III: Prof. Miguel Ángel Mateu García Ojo compuesto Tipos de ojos en invertebrados IV: Prof. Miguel Ángel Mateu García Ojo con lente y retina Ojo compuesto: estructura de onmatidios Prof. Miguel Ángel Mateu García 1. Córnea 2. Cristalino 3. Células retinulares 4. Rabdoma 5. Células pigmentarias con pigmento extendido 6. Células pigmentarias con pigmento agrupado De aposición De superposición Prof. Miguel Ángel Mateu García Ojo compuesto: funcionamiento Aposición (animales diurnos) Superposición (animales crepusculares) b1: funcionamiento diurno con pigmento extendido. b2: funcionamiento nocturno con pigmento agrupado La visión de la rana leopardo Prof. Miguel Ángel Mateu García Rana leopardo (Rana pipiens) Vista superior del cerebro de la rana Sección lateral esquematizada del techo óptico, con 4 capas de células cerebrales Células ganglionares en rana I Según Hartline (1938) Células de apertura (ON CELLS) Generan impulsos prolongados y lentos durante el estímulo lumínico. Prof. Miguel Ángel Mateu García Células de cierre (OFF CELLS) Generan impulsos prolongados después del cese del estímulo lumínico. Células de apertura-cierre (ON-OFF CELLS) Generan impulsos en pequeños trenes que responden al cambio de intensidad del estímulo lumínico. Células ganglionares en rana II Según Lettvin y col. (1960) Célula ganglionar 1 Detecta perfiles estáticos: respuesta máxima al desplazarse una pequeña silueta y detenerse en su campo visual. Grandes siluetas estáticas no desencadenan respuesta. Célula ganglionar 2 Detecta perfiles convexos: se estimula muy rápidamente por pequeños objetos de tonalidades oscuras, bordes curvos y dotados de movimientos espasmódicos. Si sus movimientos son parsimoniosos, la tasa de actividad es mucho más baja. Prof. Miguel Ángel Mateu García Célula ganglionar 3 Detecta perfiles móviles: especializada en detección de siluetas que penetran o salen de su campo de percepción. Son las células de apertura-cierre de Hartline. Célula ganglionar 4 Detecta amortiguamiento: se activan por falta de iluminación en el campo de percepción. Son las células de cierre de Hartline. Célula ganglionar 5 Detecta intensidad luminosa: su puesta en marcha depende de la intensidad de las ondas que chocan con la capa superficial de la retina. Son las células de apertura de Hartline. Efectos comportamentales Objetos grandes e inmóviles: Prácticamente imperceptibles. Ignora objetos estáticos. Objetos móviles: Respuesta de las células 1, 2 y 3. Posible alimento/predador. Prof. Miguel Ángel Mateu García Perfiles convexos: Respuesta de la célula 2. “Detector de insectos”. Predadores: Respuesta de las células 1, 3 y 4. Contornos en movimiento (1 y 3). Movimiento seguido de detención (1). Sombra (4). Organización sináptica de la retina en Necturus Prof. Miguel Ángel Mateu García Necturus maculosus Prof. Miguel Ángel Mateu García El ojo de los mamíferos Corte esquemático de un ojo humano Prof. Miguel Ángel Mateu García Morfología de los fotorreceptores Prof. Miguel Ángel Mateu García Segmentos externos de los fotorreceptores Prof. Miguel Ángel Mateu García Sensibilidades espectrales Fotorreceptores de un primate Propiedades de los sistemas fotópico y escotópico Propiedad Sistema fotópico Sistema escotópico Receptores Conos Bastones Nº de receptores por ojo (aprox.) 6 millones 120 millones Fotopigmentos Rodopsina Localización en la retina 3 opsinas del cono. Base de la visión en color Baja. Requiere estimulación relativamente intensa. Empleados para la visión diurna. En la fóvea y a su alrededor. Tamaño del campo receptivo Pequeño. Su exactitud es alta. Grande. Su exactitud es baja. Prof. Miguel Ángel Mateu García Sensibilidad Alta. Puede estimularse con una intensidad luminosa débil. Empleados para la visión nocturna. En el exterior de la fóvea. Prof. Miguel Ángel Mateu García Capas de la retina Prof. Miguel Ángel Mateu García Integración visual en mamíferos Prof. Miguel Ángel Mateu García Proyección visual cortical El mundo visual en la abeja I Prof. Miguel Ángel Mateu García Abeja (Apis mellifera) Danza de la abeja de la miel en la superficie de un panal dentro de la colmena. La flecha larga indica el componente de la danza que marca la localización de la fuente de alimento. El mundo visual en la abeja II Experimentos de K. von Frish (1967) 1. Bloqueo de la visión del cielo y del sol durante la danza. Orientación incorrecta. 2. Bloqueo de la visión del cielo y del sol. Sustitución por foco artificial. Orientación correcta. Prof. Miguel Ángel Mateu García 3. Bloqueo de la visión del sol, pero no del resto del cielo despejado. Orientación correcta. 4. Bloqueo de la visión del sol, y de casi todo el cielo despejado. Orientación correcta. 5. Paso de la luz incidente por un filtro polarizador rotado. Orientación rotada. Prof. Miguel Ángel Mateu García El mundo visual en la abeja III Mapa parcial de la orientación del vector E en el cielo diurno, visto como una semiesfera desde un punto distante. Las líneas negras representan el meridiano solar y parte de otros tres grandes círculos que pasan a través del sol. Tema 8 Naturaleza de la función motora Tipos de células musculares Músculo liso Prof. Miguel Ángel Mateu García Músculo esquelético Músculo cardíaco Prof. Miguel Ángel Mateu García Estructura del músculo esquelético I Prof. Miguel Ángel Mateu García Estructura del músculo esquelético II Prof. Miguel Ángel Mateu García Estructura del músculo esquelético III Prof. Miguel Ángel Mateu García Estructura del músculo esquelético IV Proteínas contráctiles I Prof. Miguel Ángel Mateu García Actina Miosina Prof. Miguel Ángel Mateu García Proteínas contráctiles II 1. Bandas o líneas Z 2. Filamentos de actina en el interior del sarcómero 3. Filamento aislado de actina. Agregado de monómeros de actina (son las esferas) 4. Filamento de tropomiosina 5. Troponina 6. Banda central de haces de miosina, ubicada en el centro del sarcómero 7. Filamentos de miosina, con la región de la cabeza proyectada hacia afuera 8. Sarcómero 9. Bandas I de los sarcómeros vecinos. Están insertadas en la banda Z 10. Banda A 11. Banda H Prof. Miguel Ángel Mateu García Mecanismo de la contracción muscular I Prof. Miguel Ángel Mateu García Mecanismo de la contracción muscular II Prof. Miguel Ángel Mateu García Mecanismo de la contracción muscular III Prof. Miguel Ángel Mateu García Tipos de fibras musculares en crustáceos I Prof. Miguel Ángel Mateu García Inervación de los músculos del cangrejo Prof. Miguel Ángel Mateu García Organización sináptica en la unión neuromuscular de los artrópodos Prof. Miguel Ángel Mateu García Inhibición en el sistema nervioso de los artrópodos Integración de la respuesta motora (Mantis religiosa) I Cambiando de lugar Santateresa (Mantis religiosa) al acecho Prof. Miguel Ángel Mateu García Cazando Organización del sistema nervioso Organización nerviosa del cerebro Prof. Miguel Ángel Mateu García Integración de la respuesta motora (Mantis religiosa) II Regulación nerviosa de la respuesta motora Tipos de inervación motora Prof. Miguel Ángel Mateu García Fibra fásica de un vertebrado Fibra tónica de un vertebrado. Inervación multiterminal Fibra de artrópodo. Inervación multiterminal polineuronal Excitación muscular Prof. Miguel Ángel Mateu García Vertebrado Artrópodo Prof. Miguel Ángel Mateu García Fibras del músculo esquelético de vertebrados Tema 9 Locomoción Prof. Miguel Ángel Mateu García Clasificación de movimientos Prof. Miguel Ángel Mateu García Comportamientos estereotipados A: Movimiento oscilante de la pinza del cangrejo violinista B: Cópula en el pulpo C: Cópula en Helix pornatia D: Ataque del gato salvaje europeo E: Macho de Sepia officinalis en parada nupcial F: Avispa cavadora con su presa G: Macho del pez espinoso estimulando la freza de la hembra mediante vibraciones H: Salto del ratón en el perro doméstico Prof. Miguel Ángel Mateu García Relación entre especializaciones estructurales y tipos de locomoción Prof. Miguel Ángel Mateu García INVERTEBRADOS VERTEBRADOS Componentes neurales de los sistemas motores Prof. Miguel Ángel Mateu García Detección de las deformaciones del exoesqueleto Prof. Miguel Ángel Mateu García Comparación de ritmos de marcha Barras amarillas: pie levantado Barras negras: pie asentado Prof. Miguel Ángel Mateu García Tipos básicos de generadores de ritmo D: neurona conductora; E: motoneurona extensora; F: motoneurona flexora; P: marcapasos; I: interneurona Prof. Miguel Ángel Mateu García Control neural de la locomoción humana Ganglios basales moduladores Control motor inmediato Prof. Miguel Ángel Mateu García Natación y reptación primitiva Pez Salamandra Control de la natación en la lamprea marina (Petromyzon marinus) # Red nerviosa en cada segmento medular. Prof. Miguel Ángel Mateu García # Tronco del encéfalo señal excitatoria a grupos neuronales bilaterales. # Respuesta excitatoria o inhibitoria de algunas neuronas. # Acción de neuronas excitadoras (E). • Activación de motoneuronas û Contracción músculos de ese lado. • Activación de neuronas inhibidoras (I) û Relajación músculos del otro lado. # Receptores de estiramiento: • Unos limitan la contracción del otro lado. • Otros activan la contracción del mismo lado. # Neuronas inhibidoras (L) • Reciben información cerebral. • Inhiben neuronas I del mismo lado. Apéndices locomotores Prof. Miguel Ángel Mateu García Las patas de las cucarachas y las piernas humanas funcionan gracias a los mismos tipos de músculos. Los músculos semitendinosos humanos corresponden a los flexores de las cucarachas, y los cuádriceps a los extensores. Los sensores de los insectos se hayan orientados de manera que puedan detectar deformaciones en todas direcciones, y puedan regular músculos concretos. Prof. Miguel Ángel Mateu García Ciclo del caminar en el gato (Felis catus) Forma de caminar de la cucaracha americana (Periplaneta americana) Prof. Miguel Ángel Mateu García Se basa en ciclos de dos fases. La figura muestra un ciclo de la pata posterior derecha (destacada). En la fase de estabilidad (1, 2), la pata presiona contra la superficie e impulsa al insecto; en la de balanceo (3, 4), se levanta la pata y se la impulsa hacia delante. 1 2 3 4 Las mediciones de la actividad muscular muestran que los músculos extensores actúan en la primera fase y los flexores en la segunda. Respuesta de huida de la cucaracha I Prof. Miguel Ángel Mateu García Bufo marinus Respuesta de huida de la cucaracha II Prof. Miguel Ángel Mateu García Cercos: 17 segmentos con 13 pelos sensoriales cada uno Prof. Miguel Ángel Mateu García Respuesta de huida de la cucaracha III Prof. Miguel Ángel Mateu García Generador rítmico de la marcha en la cucaracha Prof. Miguel Ángel Mateu García Adaptaciones al vuelo: convergencia evolutiva Prof. Miguel Ángel Mateu García Vuelo en los insectos Vuelo sincrónico (libélulas) Vuelo asincrónico (abejas, avispas) Prof. Miguel Ángel Mateu García Cortejo en la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) Prof. Miguel Ángel Mateu García Adaptación al vuelo en las aves Fragata (Fregata magnificens) Albatros real del norte (Diomedea sanfordi)
