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LICEO SCIENTIFICO STATALE“LEONARDO da VINCI” di FIRENZE

CORSO SPERIMENTALE FDOCENTE Prof. Enrico Campolmi

Organi di senso

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Essi sono spesso raccolti in organi di senso, le strutture deputate a rilevare le condizioni dell’ambiente interno ed esterno all’organismo

Recettori sensoriali: sono cellule (spesso neuroni modificati) capaci di trasformare uno stimolo cui vengono sottoposti in un impulso nervoso.

I recettori sensoriali possono essere raggruppati in cinque categorie:

Chemiorecettori: analizzano chimicamente l’aria inspirata, i cibi introdotti nella bocca ed i liquidi interni dell’organismo

Meccanorecettori: rilevano l’energia meccanica associata a variazioni di pressione, di posizione o alla gravità

Fotorecettori: rilevano le variazioni della luce

Termorecettori: rilevano variazioni di temperatura

Recettori del dolore: sono sensibili alle sensazioni di dolore

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Tipo di recettoreCellula sensoriale

StimoloLocalizzazione

TermorecettoreTerminazione nervosa libera

Caldo, freddo Pelle

Meccanorecettore

Cellula ciliataVibrazione, movimento, gravità

Orecchio interno

Terminazione nervosa cutanea

Vibrazione, movimento

Pelle

Terminazione nervosa libera

StiramentoMuscoli, tendini

Fotorecettore Bastoncello, cono

LuceRetina dell’occhio

Chemiorecettore

Recettore olfattivo

Odore (molecole gassose)

Naso

Recettore gustativo

Gusto (molecole in soluzione)

Lingua

Recettore del dolore

Terminazione nervosa libera

Sostanze liberate in seguito a danno dei tessuti

Tutto il corpo

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Tutti i recettori trasformano lo stimolo cui sono sensibili in impulsi nervosi convogliati verso l’encefalo dai neuroni del sistema nervoso sensoriale.

Gli impulsi nervosi sono tutti uguali, indipendentemente dallo stimolo che li ha attivati. Il discernimento delle sensazioni avviene nel cervello, perché i vari impulsi attivano aree cerebrali specifiche (visiva, uditiva ecc.).

L’intensità dello stimolo fa variare numero e frequenza degli impulsi prodotti; varia inoltre il numero dei recettori attivati dalla stimolazione.

Recettore dello zucchero

Interneurone «dello zucchero»

Cervello

Calice gustativo

Interneurone «del sale»

Recettore del sale

Neuroni sensoriali

Aumento di dolcezza

Calice gustativo

Aumento di salinità

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Pelo Tocco leggero

NervoMovimento

del peloPressione

forte

Alcune di queste terminazioni nervose sono avvolte da strati di tessuto connettivo, a formare dei corpuscoli, che reagiscono a variazioni rapide della pressione, come quelle generate da un colpo o da una vibrazione.

Altre sono invece libere, come quelle che registrano sensazioni di prurito o di solletico, oppure variazioni di pressione più lente (tatto)

Altre infine sono associate ai peli, di cui rilevano il piegamento

Meccanorecettori della pelle: sono di vari tipi e producono impulsi nervosi quando la loro membrana viene deformata o stirata.

Calore

Termorecettori: nella pelle ed in alcune mucose vi sono terminazioni nervose libere sensibili alla temperatura e soprattutto alle sue variazioni

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Udito: il suono è prodotto da qualsiasi oggetto che vibra. L’orecchio umano è in grado di rilevare direzione, intensità e altezza di un suono; esso è costituito da tre parti: orecchio esterno, orecchio medio e orecchio interno.

Orecchio esterno Orecchio interno

Padiglione auricolare

Condotto uditivo

Tromba di Eustachio

Orecchio medio

Timpano

L’orecchio esterno è formato da padiglione auricolare e condotto uditivo, che raccolgono e convogliano le onde sonore verso il timpano, una membrana che separa l’orecchio esterno da quello medio.

La forma dell’orecchio esterno aiuta inoltre il cervello a localizzare la sorgente sonora

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Staffa

Ossa del cranio Canali semicircolari

(equilibrio)

Nervo acustico

Incudine

Martello

TimpanoFinestra ovale (dietro la staffa)

Tromba di EustachioCoclea

Sollecitato dalle onde sonore, il timpano vibra, trasmettendo il movimento ai tre ossicini dell’orecchio medio (martello, incudine e staffa), che a loro volta mettono in vibrazione la finestra ovale. Poiché questa è molto più piccola del timpano, l’intensità della vibrazione risulta amplificata

Attraverso la finestra ovale le vibrazioni sono infine trasmesse al liquido della coclea, nell’orecchio interno

La tromba di Eustachio collega orecchio medio e faringe, consentendo di mantenere entro la cavità timpanica una pressione pari a quella atmosferica

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Canale mediano Osso

Nervo acustico

Organo del Corti

Cellule ciliate Membrana tettoria

Neuroni sensoriali

Al nervo acusticoMembrana basilareSezione trasversale della coclea

Canale superiore

Canale inferiore

La coclea è divisa per tutta la sua lunghezza in tre cavità, riempite di liquido.

Nella cavità mediana, tra la membrana basilare e la membrana tettoria, si trova l’organo del Corti, dotato di speciali cellule ciliate.

Quando le vibrazioni nel liquido cocleare piegano tali ciglia, i neuroni sensoriali posti alla base delle cellule generano impulsi nervosi che raggiungono la corteccia uditiva attraverso il nervo acustico

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Il volume del suono dipende dall’ampiezza delle onde sonore. Onde più ampie producono vibrazioni più forti, che incurvano maggiormente le ciglia e generano una frequenza più elevata di impulsi nervosi.

Il tono del suono dipende invece dalla frequenza delle onde sonore: ogni regione della membrana basilare è sensibile a una particolare frequenza ed il cervello discerne quindi l’altezza del suono in base alla zona da cui proviene il segnale.

La membrana basale infatti è rigida e stretta in prossimità della finestra ovale, mentre è più larga flessibile verso l’apice della coclea. Le frequenze elevate (note alte) fanno vibrare soprattutto l’estremità vicina alla finestra ovale, mentre le frequenze minori (note più basse) fanno vibrare zone più spostate verso l’apice.

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Canali semicircolari

NervoCoclea

Orticolo

Sacculo

Flusso del liquido

Cupola

Flusso del liquido

Cupola

Ciglia

Cellula ciliata

Fibre nervoseDirezione del movimento del corpo

Nell’orecchio interno ha sede anche l’organo dell’equilibrio, costituito da tre canali semicircolari e da due concamerazioni dette orticolo e sacculo.

Quando la testa si muove il liquido in essi contenuto deforma cellule ciliate, facendo percepire spostamenti in tutte le direzioni dello spazio

I disturbi legati al movimento (chinetosi) si hanno quando il cervello rileva un contrasto tra i segnali provenienti dall’organo dell’equilibrio e quelli provenienti dagli occhi

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Sclera

Cornea

Iride

Pupilla

Umore acqueo

Cristallino

Retina

Vista: i vertebrati possiedono un occhio ad obiettivo fotografico, in quanto è formato da uno strato fotosensibile (retina), una lente per la messa a fuoco (cristallino) ed una serie di muscoli che regolano il punto focale, modificando la curvatura della lente

L’occhio è rivestito esternamente dalla sclera, robusta membrana connettivale con funzione protettiva, opaca alla luce e di colore bianco.

Anteriormente la sclera sfuma in una membrana trasparente, la cornea.

Dietro la cornea vi è una cavità riempita da umor acqueo, liquido trasparente che nutre e sostiene il cristallino La quantità di luce che entra nell’occhio è regolata da un diaframma, l’iride, la parte colorata dell’occhio, che, secondo le necessità, allarga o restringe un foro: la pupilla

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Dietro la pupilla vi è il cristallino, lente biconvessa formata da fibre proteiche trasparenti, attaccata a fibre muscolari che ne variano la curvatura

Sclera

Muscolo ciliare

Legamento

Cornea

Iride

Pupilla

Umore acqueo

Cristallino

Umore vitreo

Coroide

Retina

Fovea (centro del campo visivo)

Nervo ottico

Arteria e vena

Punto cieco

Vi è poi un’altra cavità, riempita da una sostanza gelatinosa trasparente, l’umor vitreo, che mantiene la forma e la pressione interna dell’occhio.

Sulla parete posteriore dell’occhio troviamo la retina, un tessuto nervoso pluristratificato contenente i fotorecettori

Sotto la retina troviamo infine la coroide, membrana molto vascolarizzata, che nutre le cellule della retina e contiene un pigmento scuro con funzione antiriflesso

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Muscolo ciliare contratto

Legamento allentato

Coroide

RetinaCristallino

Luce proveniente da oggetto vicino (raggi divergenti)

Visione da vicino (accomodamento)

Muscolo ciliare rilassatoLegamento contratto

Luce proveniente da oggetto distante (raggi paralleli)

Visione da lontano

L’occhio mette a fuoco le immagini sulla retina grazie ai muscoli ciliari, che variano la curvatura del cristallino

Quando i muscoli sono invece rilasciati stirano il cristallino distendendolo; in questo caso l’occhio mette a fuoco oggetti lontani.

Per mettere a fuoco oggetti vicini il cristallino deve curvarsi, per far convergere i raggi luminosi.

I muscoli ciliari allora si contraggono, allentando la loro tensione e consentendo al cristallino di arrotondarsi

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Forma normale del globo oculare

Punto focale

Cristallino

Retina Lente correttiva divergente

Punto focale

Occhio miope

Forma normale del globo oculare

Punto focale

Lente correttiva convergente

Punto focale

Retina

Occhio ipermetrope

I miopi non mettono bene a fuoco gli oggetti lontani, mentre vedono chiaramente gli oggetti vicini: il globo oculare è più lungo del normale e l’immagine si forma davanti alla retina

Gli ipermetropi invece non mettono bene a fuoco gli oggetti vicini, mentre vedono chiaramente gli oggetti lontani: il globo oculare è più corto del normale e l’immagine si forma dietro alla retina

Difetti della vista

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I fotocettori dell’occhio umano sono i coni e i bastoncelli

Cono Bastoncello

FotorecettoriNeuroni

Retina

Fibre del nervo ottico

Nervo ottico

Retina

Corpo cellulare Bastoncello

Cono

Membrane discoidali contenenti pigmenti visivi

Terminazioni sinaptiche

I coni meno sensibili alla luce, sono in grado di distinguere i colori

I bastoncelli più numerosi dei coni ed assai più sensibili alla luce (consentono la visione notturna), non distinguono i colori

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Potenziali d’azione

Olfatto e gusto dipendono da cellula recettrici che captano le sostanze chimiche presenti nell’ambiente

I chemiocettori del naso individuano le molecole disperse nell’aria, distinguendo tra circa 50 tipi principali di odori

Oltre ai quattro gusti più familiari, (dolce, salato, acido e amaro), ne esiste un quinto, chiamato umami (in giapponese “saporito”), associato al glutammato monosodico, composto particolarmente presente in carni, formaggi ed altri alimenti ricchi di proteine

Bulbo olfattivo

Osso

Cellula epiteliale

Cellula chemiorecettrice

Ciglia

Cervello

Cavità nasale

MucoI recettori dei calici gustativi rilevano le molecole in soluzione