Departmento de Zoologia da Universidade de Coimbra

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1 Departmento de Zoologia da Universidade de Coimbra Órgãos dos sentidos Caetana Carvalho e Paulo Santos Órgãos dos sentidos Os órgãos dos sentidos são receptores, compostos de tecido nervoso especializado, que são sensíveis a estímulos ou alterações no ambiente. Os receptores são dendrites de neurónios sensoriais, ou são células especializadas associadas aos neurónios sensoriais. Os receptores estão espalhados por todas as partes do corpo e podem ser classificados em receptores gerais, tais como os receptores da dor, calor, frio, pressão e tacto; ou receptores especiais, que são mais especializados na sua função. Os receptores especiais são receptores do gosto, do olfacto, audição, equilíbrio e visão. Cada receptor é sensível a um tipo particular de estímulo ambiental, como se indica na tabela I. TABELA I: Órgãos dos sentidos Órgãos dos sentidos Sensação Estímulo Temperatura Quente; frio Fluxo de calor Gerais Especiais Tacto Tacto Mecânico Pressão Pressão Mecânico Dor Dor Traumatismo do tecido Olho Visão Luz Ouvido Botões gustativos Células olfactivas Audição Equilíbrio Gosto Cheiro Ondas sonoras Deslocamento mecânico Químico Químico Nesta aula estudam-se alguns dos órgãos dos sentidos e realizam-se experiências simples que ilustram o seu funcionamento

2 Parte A. A VISÃO 1. CONSTITUIÇÃO DA RETINA A retina é uma estrutura especializada do sistema nervoso, que transforma a luz num sinal com significado biológico, processa este sinal e transfere a informação visual para o sistema nervoso central (SNC). A retina é composta por um número relativamente pequeno de células com propriedades específicas que se diferenciam durante o desenvolvimento embrionário. É constituída por seis tipos de neurónios: fotoreceptores (subclassificados em cones e bastonetes com base na morfologia e nos pigmentos visuais constituintes), células horizontais, células bipolares, células amácrinas, células interplexiformes e células ganglionares. Para além das células neuronais, a retina é também constituída por um tipo de células da glia, as células de Müller, e por células epiteliais pigmentadas. (Fig.1). Epitélio pigmentado Camadas da retina Camada nuclear externa Camada plexiforme externa Camada nuclear interna Camada plexiforme interna Camada das células ganglionares Nervo óptico Fig. 1- Organização celular da retina. As células são designadas como R, bastonetes; C, cones; H, células horizontais; B, células bipolares; I, células interplexiformes; A, células amácrinas; G, células ganglionares; M, células de Müller (adaptado de Faber e Adler, 1986)

3 2. MECANISMO DE TRANSDUÇÃO DO SINAL VISUAL Os fotoreceptores podem-se dividir em duas partes principais: o segmento externo, que contém os pigmentos que absorvem a luz, e o segmento interno, que contém o núcleo, mitocôndrias e todos os outros organitos celulares que suportam metabolicamente o segmento externo. Os bastonetes possuem um segmento externo alongado. Na membrana destes segmentos existem canais de Na + que se encontram abertos quando na presença de GMPc, possibilitando a entrada de Na + e originando um despolarização da membrana do fotoreceptor. Essa despolarização permite a libertação de neurotransmissores no terminal do fotoreceptor. O segmento externo possui no seu interior uma série de disco achatados constituídos por membranas internas. É nestas membranas que se encontra o pigmento visual, a rodopsina. Este pigmento é constituído pela proteína opsina que se encontra ligado a uma molécula sensível à luz designada retinal. Esta molécula pode encontrar-se em vária formas, de entre as quais a 11-cis-retinal e all-transretinal são os dois maiores isómeros (Fig. 2). A absorção de um fotão de luz causa a isomerização do 11-cis para all-trans. Esta isomerização origina um rearranjo estrutural da proteína, o que origina activação de uma proteína G, denominada transducina, a qual vai activar enzimas que clivam GMPc em GMP (fosfodiesterases), diminuindo os níveis de GMPc e causando o fecho dos canais de Na +. A membrana do fotoreceptor hiperpolariza e liberta menos neurotransmissores. A libertação de mais ou menos neurotransmissores origina uma resposta diferenciada nos vários tipos de células bipolares, a qual é depois transferida para as células ganglionares, que transmitem o sinal ao cérebro. O pigmento visual dos bastonetes absorve maximamente na zona dos 500 nm, e é responsável pela visão em condições de menor luminosidade. Os cones são menos sensíveis à luz, mas possibilitam a visão a cores. De acordo com a teoria tricromática da visão a cores, a nossa percepção de uma grande variedade de cores é devida à estimulação de apenas três tipos de cones. Esta subdivisão dos cones é devida à existência de três pigmentos visuais distintos que absorvem maximamente - 3 -

4 a comprimentos de onda diferentes, 445, 535 e 570 nm, sendo os cones que os possuem designados por cones azuis, verdes e vermelhos, respectivamente (Fig. 3). Fig.2. Mecanismo de fototransdução do sinal visual. Fig. 3. Os três tipos de cones. Cada tipo contém um tipo distinto de pigmento, que absorve maximamente a comprimentos de onda diferentes. (Fox, 1999) - 4 -

5 Experiência 1 O disco óptico ( blind spot ) O disco óptico é a área em que o nervo óptico deixa a retina em direcção ao cérebro. Esta área não tem cones nem bastonetes e por isso é insensível à luz e é conhecida por blind spot. O disco óptico é também a zona em que os vasos sanguíneos retinianos entram e saem do olho Localização do disco óptico do olho esquerdo a) Na Fig. 4 estão desenhados uma cruz e um círculo. Segurar a página a cerca de 30 cm dos olhos. b) Fechar o olho direito e olhar fixamente para a cruz, apenas com o olho esquerdo. Deverá ver também o círculo no mesmo campo visual. c) Aproximar a página lentamente dos olhos, continuando a olhar com o olho esquerdo fixamente para a cruz até que o circulo preto deixe de se ver. Neste momento a luz proveniente do circulo está a ser focada no disco óptico do olho esquerdo. Portanto, não se vê. d) Continuar a aproximar a página dos olhos até ver reaparecer o círculo. e) Medir a distância entre o olho esquerdo e o papel, quando o círculo desaparece em cm. Qual é a distância?. Fig. 4- Localização do disco óptico Localização do disco óptico do olho direito a) Repetir os passos a a d da experiência anterior, agora fechando o olho esquerdo e olhando para o círculo com o olho direito. b) Medir a distância do olho a que a cruz desaparece do campo visual. Qual é a distância?. A distância é a mesma para ambos os olhos?

6 Experiência 2 Acomodação do olho O olho acomoda-se para focar objectos a várias distâncias alterando a forma do cristalino (lente), que é controlada pelos músculos ciliares. Quando se olha para um objecto distante, a lente está achatada; quando se olha para um objecto próximo, a lente torna-se mais esférica. A elasticidade do cristalino determina a sua capacidade de acomodação e vai diminuindo com a idade, isto é, com a idade o cristalino deixa de se poder acomodar às curtas distâncias Acomodação do olho esquerdo a) Segurar um lápis com a mão esquerda com o bico para cima, na vertical, com o braço estendido. Fechar o olho direito. b) Aproximar o lápis do olho esquerdo, até que o bico do lápis se deixa de ver focado (com contornos nítidos). A mais curta distância a que o bico do lápis se consegue ver nitidamente chama-se ponto próximo. Qual o ponto próximo do olho esquerdo? Acomodação do olho direito a) Repetir a experiência anterior, mas segurando o lápis na mão direita e com o olho esquerdo fechado. Qual é o ponto próximo do olho direito? Idade dos olhos com base na distância de acomodação Na Tabela II relacionam-se os valores normais médios do ponto próximo com a idade. TABELA II Idade Ponto próximo Qual a idade do seu olho esquerdo?. Qual a idade do seu olho direito?. Nota: No caso de usar óculos deve determinar o ponto próximo com e sem óculos

7 Experiência 3 Dessensibilização dos fotoreceptores A visão a cores é possibilitada pela estimulação dos cones. Se um dos tipos de cones é estimulado durante muito tempo fica fatigado, originando uma resposta menor do que a ocorreria normalmente. A percepção das cores reais será afectada pela ausência de resposta desse tipo particular de cones. a) Utilizando um programa de computador desenhe um pássaro verde brilhante, com um olho preto. b) Fixe o pássaro durante 20 segundos. c) Rapidamente torne o ecrã branco. d) Deverá observar um pássaro idêntico mas de cor vermelho-azulada. e) Repita os passos anteriores mas com um pássaro vermelho, e depois com um pássaro azul. De que cor observa o pássaro nessas duas situações? Justifique as observações? Nota: Se não tiver ao seu dispor um computador, poderá realizar o exercício com desenhos efectuados em papel branco, tendo o cuidado de o realizar em zonas com bastante luminosidade

8 PARTE B. O TACTO Nesta experiência testa-se a capacidade de descriminar entre dois pontos, tocando com os bicos de uma tesoura, em diferentes locais da pele. Experiência a) aluno que está a realizar a experiência senta-se com os olhos fechados. b) O experimentador segura numa tesoura de bicos afiados e toca na pele do aluno, primeiro com um dos bicos, ou com os dois afastados uma certa distância. O aluno deve responder se experimenta uma ou duas sensações. c) Registar na tabela III a mais pequena distância à qual é possível descriminar entre dois pontos, em várias regiões da pele. TABELA III Região da pele Região anterior do braço Região posterior do braço Dedo indicador Costas da mão Distância (mm) d) Em qual destas regiões da pele existe maior número de receptores do tacto? Porquê? - 8 -

9 PARTE C. CALOR E FRIO Nesta experiência demonstra-se que os receptores do frio e do calor não detectam calor ou frio mas sim diferenças de temperatura Experiência a) Encher três copos de 1 litro cada um com água a diferentes temperaturas: Água gelada (0-4º C) Água à temperatura ambiente (20º C) Água aquecida (45º C) b) Colocar a mão esquerda na água fria (a) e a mão direita na água quente (c) e mantê-las imersas durante aproximadamente 1 minuto. c) Ao fim deste tempo colocar as mãos na água à temperatura ambiente. d) Registar as sensações que sente em ambas as mãos. Mão esquerda: Mão direita: e) Explicar os resultados

10 PARTE D. O GOSTO Os receptores do gosto respondem a estímulos químicos e as estruturas especializadas para a recepção dos estímulos são os botões gustativos, localizados na língua. Experiência a) Aplicar cada uma das seguinte soluções nas seguintes partes da língua: ponta, lados e região posterior, e registar se o aluno as consegue detectar ou não. Soluções: Sacarose a 5% (doce) Café (amargo) NaCl a 10% (salgado) Sumo de limão (azedo) b) O aluno deve aplicar as soluções com um cotonete e deve lavar a boca entre as várias aplicações. c) Registar os resultados na tabela IV Sabor Doce Amargo Salgado Azedo TABELA IV Língua Ponta Lados Posterior d) Localizar estas regiões do paladar na língua (esquema da figura 5) Fig. 5- Localização das várias sensíveis ao gosto

11 Parte E. O OLFACTO As sensações do olfacto são despertadas por substâncias voláteis que são transportadas por correntes de ar para a região do epitélio olfactivo, localizado no tecto da cavidade nasal. Experiência Nesta experiência testa-se acção simultânea do gosto e do olfacto na identificação dos alimentos. a) Obter uma maçã rija e uma cenoura tenra. Cortar dois pedaços de maçã e dois pedaços de cenoura descascadas. Todos eles devem ser de igual tamanho e forma. b) O aluno deve comer um pedaço de cenoura e outro de maçã antes de iniciar a experiência. c) Um outro aluno deve colocar o pedaço de cenoura ou de maçã na boca do colega, sem deixar que ele lhe toque no céu da boca. Após a resposta remove-se o pedaço da boca. d) Durante a experiência o aluno fecha os olhos e comprime as narinas. Um colega coloca-lhe um pedaço de cenoura, e depois, de maçã, na língua e regista o tempo que o aluno leva a indicar se é maçã ou cenoura. NÃO SE DEVE DIZER SE A RESPOSTA É CORRECTA OU NÃO. e) Preencha a Tabela V com os resultados obtidos no fim de cinco experiências idênticas. TABELA V Teste Alimento real Tempo (s) Resposta dada

12 f) Repetir a experiência anterior, mas com as narinas abertas. Permitir que o aluno cheire os pedaços antes de lho colocar na língua. Reunir os resultados na tabela VI. TABELA VI Teste Alimento real Tempo (s) Resposta dada