Fisiologia Sensoriale: Recettori e Fotorecettori

Fisiologia Sensoriale

TABELLA 10-1
Informazioni elaborate
nei sistemi sensoriali

Stimoli Prevalentemente Elaborati a Livello Conscio

Sensi Speciali

Vista
Udito
Gusto
Olfatto
Equilibrio

Sensi Somatici

Tatto-pressione
Temperatura
Dolore
Prurito
Propriocezione

Stimoli Prevalentemente Elaborati a Livello Inconscio

Stimoli Somatici

Lunghezza e tensione
muscolare
Altri stimoli
propriocettivi

Stimoli Viscerali

Pressione arteriosa
Distensione del tratto
gastrointestinale
Concentrazione ematica
del glucosio
Temperatura degli organi
profondi dell'organismo
Osmolarità dei liquidi corporei
Inflazione polmonare
pH del liquido cerebrospinale
Livelli ematici di ossigeno e pH

Apparati Recettoriali

• Neuroni sensoriali
• Organi sensoriali (occhio, orecchio)

(a)
AI SNC
Energia
Membrana
dello stimolo recettoriale
Neurone
afferente
(b)
AI SNC
Cellula
recettoriale
Vescicola contenente
neurotrasmettitore
Stimolo
Intensità dello stimolo
Membrana
recettoriale
+
Mielina
Potenziali recettoriali (mV)
Primo nodo
di Ranvier
Soglia
Potenziali d'azione al primo nodo di Ranvier
Nel SNC
Potenziali d'azione lungo l'assone
Terminazione
assonale
con neurotrasmettitore

Recettori del Sistema Sensoriale

Stimolo
Terminazioni nervose
libere
Strati di tessuto
connettivo
cellula ciliata dell'orecchio
(anche rec. gustativi e fotorecettori)
Terminazione nervosa
incapsulata
Cellula recettoriale
specializzata (cellula cigliata)
Vescicole sinaptiche
Sinapsi
Assone
non mielinizzato
Neurone sensoriale
Assone mielinizzato
Corpo cellulare
Corpo cellulare
Corpo cellulare
(a) I recettori semplici sono terminazioni
assonali libere.
(somatosensoriali)
(b) I recettori complessi sono costituiti
da una terminazione nervosa racchiusa
in una capsula di tessuto connettivo.
(c) La maggior parte dei recettori dei sensi
speciali è costituita da cellule che rilasciano
un neurotrasmettitore su un neurone sensoriale,
che a sua volta può poi scatenare
un potenziale d'azione.

Classificazione dei Recettori Sensoriali

ČILIĆSI GIGLIOLI 26UŽOLISI
TABELLA 10-2
Tipi di recettori sensoriali

Tipi di Recettore e Esempi degli Stimoli

TIPO DI RECETTORE ESEMPI DEGLI STIMOLI
Chemocettori
Ossigeno, pH, varie molecole
organiche come per esempio
il glucosio
Meccanocettori
Pressione (barocettori),
distensione cellulare (osmocettori),
vibrazione, accelerazione, suoni,
stiramento muscolare
Fotorecettori
Fotoni
Termocettori
Vari gradi di calore
Nocicettori
Stimoli che possono provocare
un danno tissutale (interpretati
come dolore)

Stimolo Adeguato

Forma di energia a cui è più sensibile

Stimolo Soglia

Stimolo minimo per attivare recettore

Conversione dello Stimolo in Variazioni di Potenziale di Membrana

Apertura/chiusura di canali ionici
Potenziale d'AZIONE
(raggiunge il SNC)
TRASDUCONO (convertono uno stimolo in segnale elettrico)
iBVeDnCONO
COUAGLIOUO NUO EriWojo IU 26duSie GIGILICOCampi recettivi dei neuroni sensoriali
CWDI LGCGLIAI qGI UGNLOUI 26U2OLISI

Campi Recettivi dei Neuroni Sensoriali

Sistema nervoso centrale
Terminazioni
centrali
Processo
centrale
Corpo cellulare
neuronale
Assone
del neurone
afferente
Processo
periferico
Terminazioni
periferiche
con recettori
Campo recettivo
Cute
I neuroni sensoriali primari convergono
su un neurone sensoriale secondario.
Neuroni sensoriali
primari
All'encefalo
A
Neurone
sensoriale
secondario
I campi recettivi di tre
neuroni sensoriali primari
si sovrappongono
parzialmente.
Il neurone sensoriale secondario
ha un campo recettivo ampio,
che comprende i tre campi recettivi
primari parzialmente sovrapposti.
MIDOLLO SPINALE
Convergenza
3 campi recettivi primari > 1 campo recettivo secondario

Test della Discriminazione di Due Punti

Leží qejis gieciliussioue qi ane bnuți
(a) Molti neuroni sensoriali
primari che convergono su
un singolo neurone sensoriale
secondario creano un campo
recettivo molto grande. I due
stimoli saranno percepiti
come un singolo punto
perché cadono all'interno
di un unico campo
recettivo.
Compasso con punte
distanti
2 cm
(b) Quando pochi neuroni convergono,
i campi recettivi sono molto più
piccoli. Di conseguenza, i due stimoli
attiveranno vie separate e saranno
percepiti come stimoli distinti.
A
Neuroni
sensoriali
primari
Neuroni
sensoriali
secondari
Un solo segnale viene
trasmesso all'encefalo
Due segnali vengono
trasmessi all'encefalo
Braccia e gambe
Polpastrelli
L'estensione del campo recettoriale di un recettore sensoriale promario determina la sensibilità di
quell'area allo stimolo.

Vie Sensoriali

ЛЕ ГЕИГОВІУГІ

Soglia Percettiva

puo' essere abbassata mediante
modulazione inibitoria sui neuroni
sensitivi secondari e terziari.
Corteccia somatosensoriale
primaria
Corteccia
gustativa
Corteccia olfattiva
Corteccia
uditiva
Corteccia
visiva
Bulbo
olfattivo
1
Le vie olfattive dal naso
proiettano al bulbo olfattivo
e poi arrivano alla corteccia
olfattiva.
Occhio
2
Talamo
Cervelletto
2
La maggior parte delle vie
sensoriali proietta al
talamo; il talamo elabora
le informazioni e le
trasmette ai centri corticali.
Naso
1
Suono
Tronco
encefalico
Equilibrio
3
3
Le vie dell'equilibrio proiettano
al cervelletto.
Lingua
Sensi
somatici
Ad eccezione dell'olfatto
tutte le
informazioni sensoriali
vengono integrate ..
Nel midollo e
nell'encefalo le risposte
viscerali inconsce
Nel talamo quelle conscie
prima di raggiungere la
corteccia

Distinzione degli Stimoli nel SNC

Se tutti gli stimoli sono convertiti in PdA del
neurone sensoriale primario, come puo' il SNC
che riceve le informazioni distinguere tra:
1.Natura
2.Sede
3.Intensita'
4.Durata
dello stimolo?

Natura (o Modalità) Sensoriale

dipende da
1) quali recettori vengono attivati
2) dalla regione della corteccia che viene raggiunta dallo stimolo
1
Distribuzione dei recettori cutanei
Recettori
Estensione
Recettori
per il freddo
3/cm2
Recettori
per il caldo
1/cm2
Cellule
di Merkel
20/cm2
Corpuscoli
di Meissner
100/cm2
Recettori
tattili
Corpuscoli
di Ruffini
10/cm2
Corpuscoli
di Vater-Pacini
2/cm2
Recettori
per il dolore
100/cm2
Nelle aree associative della corteccia uno stimolo proveniente da un
gruppo di recettori viene associato a quella modalità (Caldo, freddo,
dolore)
2
Corteccia somatosensoriale
primaria
Corteccia
gustativa
Corteccia olfattiva
Corteccia
uditiva
Corteccia
visiva
Bulbo
olfattivo
0
a
2
Cervelletto
1
Suono
Tronco
encefalico
i.
Equilibrio
3
tano
Lingua
Sensi
somatici
Uno stimolo che raggiunge la corteccia olfattiva verrà
decodificato come segnale olfattorio
Talamo
Naso
7

Sede dello Stimolo

Corteccia Somatosensoriale

La corteccia somatosensoriale
Nella corteccia somatosensoriale c'è una
proiezione della disposizione topografica
dei recettori della cute
L'estensione della regione
di corteccia somatosensoriale
destinata a ogni segmento
corporeo è proporzionale
alla finezza della discriminazione
in quel segmento.
Talamo
Segnali
somatosensoriali
dall'emisoma
sinistro.
Sezione coronale della corteccia somatosensoriale dell'emisfero destro.

Sede della Sorgente Sonora

Sorgente
del suono
Il suono richiede più tempo
per raggiungere l'orecchio destro
Il tempo di attivazione dei
recettori fornisce informazione
circa la sede di produzione del
suono.
Sinistra
Il suono
raggiunge prima
l'orecchio sinistro,
quindi i potenziali
d'azione
dall'orecchio
sinistro
raggiungono
prima il sistema
nervoso centrale
Destra
Visione della testa dall'alto

Inibizione Laterale

Migliora la localizzazione
di uno stimolo
Stimolo
Stimolo
Spillo
Cute
a
C
La risposta del neurone
primario è proporzionale
all'intensità dello stimolo.
Neuroni
sensoriali
primari
La via più vicina
allo stimolo inibisce
le vie circostanti.
Neuroni
secondari
Frequenza dei potenziali d'azione
A
B C
Livello tonico
Neuroni
terziari
L'inibizione laterale
aumenta la discriminazione
dello stimolo.
A
B
C
Frequenza dei potenziali d'azione
A
B C
Livello tonico
A
Aumenta il contrasto tra campi recettivi piu' attivati ed i limitrofi
Sede
2696

Intensità e Durata dello Stimolo

Potenziali
d'azione
Neurone afferente
Cute
Sonda di vetro
1
1
1
t
t
Pressione
(mm Hg)
180
120
60
Temno
(a) Stimolo
20 -
0-
20 -
-40-
Soglia
60-
80
1
0
5
10
0
5
10
0
5
10
Tempo (s)
(b) Stimolo più
intenso e più
lungo
20
0-
20 -
40 -
Soglia
60
80
0
5
10
0
5
10
0
5
10
1
L'intensità e la durata
del potenziale di
recettore (che in questo
caso è anche potenziale
generatore) variano col
variare dello stimolo.
2
Il potenziale
generatore viene
integrato nella zona
trigger.
3
La frequenza dei potenziali
d'azione è proporzionale
all'intensità dello stimolo.
La durata della serie di
potenziali d'azione è
proporzionale alla durata
dello stimolo nei recettori
tonici (si veda la figura 10-8).
4
Il rilascio di neuro-
trasmettitore varia
a seconda della scarica
di potenziali d'azione
che giungono al terminale
assonale.
+ Corpo cellulare
Stimolo
Sito
della trasduzione
Zona trigger
Assone mielinico
Terminale assonale
L'intensità è codificata da
1.numero di recettori attivati
2.frequenza dei potenziali d'azione da essi provenienti
La durata è codificata da
durata delle serie di potenziali d'azione nel neurone sensoriale §

Durata e Adattabilità dei Recettori

Durata
Potenziale di membrana (mV) Potenziale di membrana (mV)
Ampiezzaper stimoli costanti nel tempo la sensibilità del SNC può diminuire nel tempo.
.....
Adattabilita' dei RECETTORI
Harpillfg, qGI BECELLOKI
apertura di canali al K+
inattivazione di canali al Na+
Barocettori
Nocicettori
Propriocettori
Tattili
Olfatto
(a) I recettori tonici sono recettori
ad adattamento lento che
continuano a rispondere per
tutta la durata di uno stimolo.
(b) I recettori fasici si adattano
rapidamente a uno stimolo costante
e si inattivano. Quando lo stimolo
cessa, i recettori fasici possono
attivarsi brevemente di nuovo.
Stimolo
Stimolo
Recettore
Potenziale
di recettore
Assone
del neurone
sensoriale
Potenziali
d'azione
nel neurone
sensoriale
Tempo
Tempo

Vie Somatosensoriali

Sensi Somatici

Modalità somatosensoriali
v tatto-pressione
v propriocezione
v temperatura
V nocicezione
4
4
Le sensazioni vengono
percepite nella corteccia
somatosensoriale primaria.
Corteccia somatosensoriale
Talamo
Collaterali
alla formazione
reticolare
Tronco encefalico
Nucleo troncoencefalico
BULBO
2
2
Le vie del tatto fine
(epicritico), della
vibrazione e della
propriocezione
s'incrociano nel bulbo.
Midollo spinale
Colonna dorsale
del midollo spinale
Colonna
anterolaterale
del midollo spinale
Neurone afferente da recettore dolorifico o termico
Recettori per movimenti corporei, posizioni
degli arti, discriminazione tattile fine e pressione
(a) Sistema anterolaterale
(b) Sistema della colonna dorsale
Tatto fine,
propriocezione,
vibrazione
Dolore,
temperatura,
tatto grossolano
1
Il dolore, la temperatura
e il tatto grossolano
(protopatico) incrociano
la linea sagittale mediana
nel midollo spinale.
LEGENDA
º Neurone sensoriale di primo ordine
* Neurone sensoriale di secondo ordine
* Neurone sensoriale di terzo ordine
MIDOLLO SPINALE
3
Le vie sensoriali fanno
sinapsi nel talamo.
3
+
TALAMO
Nuclei sensoriali somatici e viscerali