Sistema sensoriale

SISTEMA SENSORIALE

Un sistema sensoriale è costituito da recettori, vie neuronali e parti del cervello atte alla percezione

del determinato segnale.

I recettori sono cellule nervose che ricevono gli stimoli, si distinguono: esterocettori che ricevono

i segnali provenienti dall’ambiente esterno, ed interocettori che ricevono informazioni provenienti

dal corpo. I recettori, uniti a cellule non neuronali, formano organi complessi, gli organi di senso.

Differenti tipi di stimoli sono captati da differenti recettori, ad esempio le cellule della retina captano

le radiazioni luminose ecc..

Il meccanismo sensoriale consiste delle seguenti fasi:

1. Rilevazione del segnale

2. Traduzione , che consiste nella conversione dello stimolo in impulso nervoso: la percezione

dello stimolo determina una variazione del potenziale di riposo della membrana dei recettori,

che da origine al potenziale generatore o potenziale del recettore.

3. Interpretazione dei segnali nervosi. I segnali che arrivano da uno specifico recettore, arrivano

nelle aree del sistema nervoso, che sono in grado di interpretarli; ad esempio le informazioni di

tipo sonoro arrivano nel cervello sempre nell’area acustica. La codifica dell’intensità

dell’impulso è legata al numero di potenziali d’azione che arrivano al cervello (frequenza

dell’impulso). Al crescere dell’intensità dello stimolo, aumenta la frequenza degli impulsi

nervosi.

ADATTAMENTO = importante proprietà dei recettori, consiste nella capacità di un recettore di

ridurre la risposta in presenza di uno stimolo persistente. Vi sono recettori che si adattano

facilmente come i recettori tattili, altri che sono poco adattabili, come i recettori dello stato di

contrazione dei muscoli che devono segnalare costantemente la posizione del corpo ed in

generale recettori di stimoli che richiedono un monitoraggio costante.

CHEMIORECETTORI

Neuroni sensoriali sensibili alla presenza di sostanze chimiche. I sistemi sensoriali principali

preposti alla captazione di sostanze chimiche sono il gusto e l’olfatto. Si distinguono generalmente

per il fatto che l’olfatto è un sistema di rilevazione a distanza, mentre il gusto richiede il contatto

ravvicinato con la molecola.

A partire dagli cnidari si registra la presenza di chemiorecettori generalmente diffusi sulla superficie

corporea e sui tentacoli. Anche platelminti e anellidi presentano cellule cutanee chemiorecettrici.

Negli artropodi i chemiorecettori sono

localizzati prevalentemente sulle

antenne (ad esempio per la

percezione dei ferormoni) ma anche

sulle parti boccali, sui cheliceri o

talvolta sulle zampe o sugli ovopositori

(in tal modo una cavalletta

introducendo l’ovopositore nel terreno

valuta se questo è chimicamente

idoneo per lo sviluppo delle uova).

Trattandosi di fenomeni di percezione

da contatto, alcuni casi rientrano nei

fenomeni gustativi, mentre la

percezione che avviene a distanza, a

livello delle antenne, sarebbe da

considerarsi di tipo olfattivo. Gli insetti

percepiscono gli odori attraverso unità

chemiosensoriali note come sensilli.

Un sensillo è una setola cava che

termina con un foro apicale, all’interno

di esso decorrono fino al polo apicale, i

dendriti dei neuroni sensoriali posti alla

base (al di sotto della cuticola).

Nei vertebrati i recettori olfattivi sono localizzati nelle

cavità nasali. In alcuni tetragoni, come anfibi, rettili e

molti mammiferi (gatto), è presente un organo olfattivo

accessorio noto come organo di Jacobson o organo

vomeronasale, localizzato in nella volta della bocca

(nell’osso vomere). Il rapido movimento della lingua dei

serpenti serve a catturare molecole olfattive per condurle

in contatto con l’organo vomeronasale.

I recettori gustativi sono invece localizzati in strutture note

come bottoni gustativi localizzati sulla lingua, e nei pesci

anche nella gola, sul capo e talora anche sulla superficie

del corpo.

MECCANORECETTORI

Recettori predisposti alla percezione di stimoli come contatto, stiramento, pressione, gravità,

suono.

I recettori tattili consentono di percepire modificazioni pressorie del corpo e quindi il contatto

• fisico. Ricoprono l’intera superficie del corpo fatta eccezione per gli animali rivestiti da parti rigide

come ad esempio i molluschi. Si concentrano in aree implicate in funzioni tattili, come i tentacoli

dei cefalopodi o le mani dell’uomo. Spesso sono associati dei peli tattili in grado di rilevare

anche il minimo contatto (ad esempio negli insetti), nei vertebrati ritroviamo analogamente le

vibrisse, peli sensoriali rigidi posti sul muso di molti mammiferi che consentono l’estensione del

senso tattile anche a distanza dal corpo. Alcuni animali sono in grado di utilizzare i recettori tattili

per orientarsi, percependo ad esempio la direzione del vento o la corrente dell’acqua e mettendo

di conseguenza in atto un comportamento di restassi negativa, dirigendosi controcorrente, o

positiva, a favore di essa. Nei vertebrati i recettori tattili più frequenti sono i corpuscoli di

Meissner disposti superficialmente nella cute e i corpuscoli di Pacini più profondi: i primi sono

sensibili a tocchi molto lievi mentre i secondi percepiscono stimoli pretori più forti.

I propriocettori sono particolare recettori interni situati nei muscoli, nei tendini, nelle pareti di

• vasi sanguigni che rilevano modificazioni meccaniche di stiramento, flessione, tensione,

compressione e sono utili per rilevare il grado di stiramento muscolare e quindi la posizione

reciproca degli elementi del corpo. Questo monitoraggio continuo permette che la motilità sia

perfettamente coordinata. Per questo motivo il sistema propriocettivo è particolarmente

sviluppato in organismi che compiono movimenti elaborati come la deambulazione o il volo.

Georecettori si basano sull’attrazione gravitazionale e fanno parte di organi di senso statico. Il

• più semplice è la statocisti degli invertebrati (Cnidaria) costituita da una capsula rivestita da

cellule ciliate sensoriali, al cui interno è presente una sferetta di materiale inorganico nota come

statolite; quando l’animale cambia la sua posizione, lo statolite attratto dalla forza di gravità,

tocca alcuni punti della capsula stimolando alcune cellule che trasmettono l’info ai centri di

elaborazione nervosa, i quali interpretano la posizione del corpo. L’organo dell’equilibrio nei

vertebrati è l’orecchio interno, nel quale è presente un sistema più complesso ma con simile

funzionamento. Nell’orecchio interno sono infatti presenti le cellule culliate che ricevono le

informazioni posizionali e dei granelli inorganici detti otoliti. Il movimento della testa provoca lo

spostamento degli otoliti che deformano il gel che li separa dalla cellule sensoriali ciliate

sollecitandole. Cnidaria

Fonorecettori meccanorecettori sensibili al suono. Solo alcuni insetti i vertebrati utilizzano la

• comunicazione sonora. Le falene ad esempio non comunicano attraverso suoni, ma la presenza

di un sistema uditivo permette loro di percepire gli ultrasuoni dei pipistrelli, per cercare di evitare

la predazione. La percezione dei suoni negli insetti (ortotteri ed alcuni coleotteri) avviene

attraverso cellule sensoriali disperse sul corpo, gli scolopidii che si possono associare a

formare gruppetti definiti scolopofori. In alcuni insetti può essere presente una vera propria

membrana timpanica che nei grilli si trova sopra le zampe anteriori, nelle cicale nell’addome e

nelle falene nel torace. Il sistema uditivo dei vertebrati è più complesso ed è scomponibile in 3

parti: orecchio esterno, medio ed interno. L’orecchio esterno è formato dal condotto uditivo che

canalizza i suoni fino alla membrana timpanica situata alla fine del canale (ben visibile ai lati

testa nelle rane ed assente nei pesci che segna il confine tra orecchio esterno e medio. Nei

mammiferi il canale uditivo è preceduto da un padiglione auricolare che può essere direzionato

verso la fonte del suono. Nell’orecchio medio sono presenti strutture ossee in grado di trasferire ed

amplificare il segnale sonoro. Nei tetragoni questa struttura ossea è la staffa, nei mammiferi oltre

alla staffa sono presenti due ossicini aggiuntivi, il martello e l’incudine. Le cellule ciliate

predisposte alla captazione del suono sono invece situate nell’orecchio interno, in una struttura nota

come laguna che nei mammiferi si avvolge a spirale a formare la coclea. Nei pesci non è presente

una struttura omologa all’orecchio medio dei tetrapodi ma la vescicola natatoria, vibrando,

trasferisce lo stimolo agli ossicini del Weber analoghi a staffa incudine e martello, trasferiscono il

segnale sonoro all’orecchio interno.

Linea laterale nei pesci e negli anfibi. costituita da cellule

sensoriali che rilevano le vibrazioni che si diffondono

nell’acqua, in questo modo possono percepire ostacoli

laterali senza vederli o un corpo in avvicinamento.

FOTORECETTORI (organi visivi: stigma, ocello a coppa pigmentata, occhio composto e occhio a camera)

Le cellule fotoelettrici, fotorecettori, sono in grado di convertire l’energia elettromagnetica della

radiazione luminosa in segnali nervosi che il cervello è in grado di analizzare. Questo processo

coinvolge un fotopigmento: la rodopsina. Essa è costituita da un cromofobo (carotenoide) cui è

legata l’opina (proteina incolore). La luce che colpisce il pigmento determina una modificazione del

cromofobo che si separa dall’opsina. L’energia che si libera dalla rottura di questo legame è

convertita in un potenziale d’azione inviato a cervello per la decodifica ed il pigmento viene

successivamente rigenerato.

Anche gli organismi più semplici sono in grado sensibili a radiazioni luminose. Alcuni protozoi

fitoflagellati, organismi eucarioti unicellulari natanti caratteriali dalla presenza di cloroplasti, hanno

un organo sensoriale fotosensibile che gli consente di orientarsi nella maniera ottimale per

soddisfare le loro esigenze fotosintetiche, lo stigma.

Negli invertebrati i fotorecettori sono organizzati in strutture di varia complessità.

Una delle strutture più semplici è l’ocello a coppa pigmentata presente nei platelminti (=vermi

piatti). In queste strutture, i fotorecettori sono situati all’interno di una struttura a coppa, costituita

da un gruppo di cellule pigmentate che mascherano i fotorecettori; in questo modo uno stimolo

proveniente da dx potrà arrivare solo ai fotorecettori di dx e meno in quelli di sx, l’animale si

orienterà quindi in modo da minimizzare la quantità di luce che raggiunge entrambi gli ocelli, verso

zone più profonde dove il rischio di predazione è minore.

Gli artropodi