O CONTROLE DO COMPORTAMENTO. Papel do Sistema Nervoso

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1 O CONTROLE DO COMPORTAMENTO Papel do Sistema Nervoso Alcock cap. 4 Scott cap. 2 Platt cap. 21 Os comportamentos são geralmente expressos como movimento, e por isso são a exteriorização das porções motoras do sistema nervoso do animal. A manifestação do comportamento depende também do reconhecimento do ambiente, que depende das capacidades sensoriais do sistema nervoso. O CONTROLE DO COMPORTAMENTO Pontos principais: Funcionamento e papel integrativo das sinapses químicas; Sistemas sensoriais: papel dos receptores, vias e áreas de processamento; Sistemas motores: centros de controle executivo, controle dos músculos pelos neurônios motores; A transmissão de informações de uma célula nervosa para outra acontece principalmente por meio de sinapses químicas (intermediadas por um neurotransmissor). Papel Integrativo das Sinapses Químicas A célula pré-sináptica pode usar mais de um tipo de neurotransmissor, cada um em uma situação de ativação diferente, causando respostas pós-sinápticas diferentes. NT 1 R 1 NT 2 R 2 1

2 Cada potencial de ação pré-sináptico pode corresponder, na célula pós-sináptica, a um potencial de ação, um potencial graduado, ou uma mudança metabólica ou genética, dependendo do receptor ativado. Vários potenciais pós-sinápticos somados podem resultar em um ou mais potenciais de ação, nenhuma mudança de potencial de membrana, ou mudanças graduadas nesse potencial. A comunicação por sinapses químicas liga os neurônios em redes convergentes e divergentes, e não simplesmente em série. A resposta do neurônio pós-sináptico a muitas entradas sinápticas depende da integração (somação) dessas entradas pelo neurônio. A integração dos potenciais pós-sinápticos acontece no segmento inicial do axônio (região de baixo limiar - alta excitabilidade). Princípios Funcionais dos Sistemas Sensoriais Receptores sensoriais (pele, tecidos profundos, órgãos dos sentidos) ESTÍMULO Sistemas sensoriais Centros de integração Sistemas motores COMPORTAMENTO Transdução: estímulo impulsos nervosos Vias sensoriais Condução e distribuição das informações sensoriais Centros sensoriais centrais (gânglios centrais, cérebro) Interpretação das informações sensações 2

3 Centros de Integração Interface entre os sistemas sensoriais e motores Compostos por redes de neurônios Podem ser representados por: Gânglios segmentares Gânglios, núcleos ou áreas centrais Medula espinhal Tronco encefálico Córtex cerebral Princípios Funcionais dos Sistemas Motores Neurônios Motores Impulsos Nervosos Músculos Contração muscular Comportamento de pedir dos filhotes de gaivota INSTINTO: comportamento totalmente funcional desde a primeira vez que é realizado, sem necessidade de experiência prévia. ESTÍMULO-SINAL OU LIBERADOR MECANISMO LIBERADOR INATO Sistemas sensoriais Cérebro Sistemas motores PADRÃO FIXO DE AÇÃO 3

4 Amplitude/intensidade Liberadores têm a vantagem de focalizar a atenção do animal no sinal relevante, e a liberação de um comportamento estereotipado préprogramado pode permitir ao animal responder rapidamente. ESTÍMULO-SINAL OU LIBERADOR PADRÃO FIXO DE AÇÃO Sob condições que são relativamente constantes e previsíveis, as respostas automáticas pré-programadas podem ser mais eficientes do que aquelas resultantes de aprendizado. Mesmo os comportamentos inatos podem ser modificados pela experiência (afinamento perceptual). PAPEL DOS SISTEMAS SENSORIAIS ESTÍMULO Sistemas sensoriais Centros de Integração Sistemas motores COMPORTAMENTO NO COMPORTAMENTO Receptores Auditivos da Mariposa DIMENSÕES FÍSICAS DO SOM Amplitude da onda sonora (db): determina a altura do som (baixo/alto) Frequência da onda sonora (Hz): determina o tom do som (grave/agudo) comprimento de onda frequência Quanto maior o comprimento de onda, menor a frequência do som. 4

5 Receptores Auditivos da Mariposa Indiferentes à frequência do ultrassom Indiferentes a sons de baixa frequência Estímulo-sinal ou liberador ULTRASSOM Os receptores auditivos da mariposa, juntamente com os neurônios do sistema nervoso central do inseto, podem identificar: - A presença de ultrassons no ambiente - A natureza pulsátil do ultrassom - A distância da fonte do ultrassom (o morcego) - A direção do morcego em relação à mariposa - O deslocamento do morcego em relação à mariposa Mecanismo liberador Padrão fixo de ação Receptores auditivos A1 e A2 Interneurônios/Gânglios torácicos/cérebro Neurônios motores Músculos das asas FUGA Os receptores auditivos da mariposa e de outros insetos noturnos, juntamente com seus sistemas sensoriais associados, são particularmente sensíveis a estímulos sonoros relevantes (ultrassom produzido por seu predador, o morcego). OS SISTEMAS SENSORIAIS DE UM ORGANISMO ESTÃO SINTONIZADOS PARA A FAIXA DE ESTÍMULOS DE MAIOR SIGNIFICADO BIOLÓGICO PARA A ESPÉCIE FILTRAÇÃO DE ESTÍMULOS Capacidade de neurônios e redes neurais de ignorar (filtrar) vastas quantidades de informações potenciais para focalizar elementos biologicamente relevantes. 5

6 Os sistemas sensoriais dos animais dão prevalência a certos estímulos ambientais por meio de três níveis de seleção sensorial: Magnificação Cortical Sensorial na Toupeira de Nariz Estrelado Nível 1: os receptores respondem a uma faixa limitada do espectro completo de estímulos possíveis Nível 2: receptores sensíveis a estímulos mais importantes biologicamente transmitem suas informações por vias de baixa convergência (vias exclusivas) Nível 3: mais módulos funcionais cerebrais são dedicados à análise de informações originadas nesses receptores ESTÍMULO Sistemas sensoriais Centros de Integração Sistemas motores COMPORTAMENTO PAPEL DOS SISTEMAS MOTORES NO COMPORTAMENTO 6

7 Respostas de Fuga em Grilos Mudança de direção de vôo Desvio evasivo ULTRASSOM Receptores auditivos Interneurônios Int-1/Gânglios torácicos/cérebro Neurônios motores Músculos das patas posteriores MUDANÇA DE DIREÇÃO DO VÔO Respostas de Fuga na Lesma do Mar Tritonia Os surtos de potenciais de ação alternados entre os neurônios motores flexores dorsais (DFN) e ventrais (VFN) são resultado de uma rede interconectada de células nervosas, conhecida genericamente como GERADOR CENTRAL DE PADRÃO. Os geradores centrais de padrão desempenham um conjunto pré-programado de comandos que ajudam a organizar a eferência motora e o comportamento do animal. 7

8 COMPOSTOS QUÍMICOS Receptores químicos Gerador central de padrão Neurônios motores Músculos flexores e extensores NATAÇÃO Nos vertebrados, os sistemas motores que controlam o comportamento estão organizados em três níveis hierárquicos funcionais: -nível reflexo, controlado por circuitos da medula espinhal (tronco e membros) e tronco encefálico (cabeça e pescoço) -nível intermediário, representado por estruturas do tronco encefálico e subcorticais que controlam postura, equilíbrio e movimentos axiais -nível superior, representado pelo córtex cerebral, responsável principalmente por movimentos complexos derivados de aprendizagem* *em conjunto com cerebelo e núcleos da base O controle do comportamento pelos sistemas sensoriais e motores somáticos é acompanhado por alterações viscerais, estados emocionais, hormonais e imunológicos. Todos esses fatores interagem e modulam uns aos outros, de modo que um determinado comportamento, em função das circunstâncias, pode ser acentuado, reduzido ou bloqueado totalmente. A abstração significa a extração de regras conceituais relevantes a partir de informações altamente processadas e sua aplicação a situações fisicamente diferentes. A capacidade de abstrair informações parece estar limitada a apenas certas espécies: humanos, chimpanzés, macacos rhesus, golfinhos, leões marinhos, corvídeos e papagaios. 8

9 Em primatas, os lobos frontais parecem fundamentar a capacidade de usar informações abstratas: Expansão dramática de tamanho na filogenia dos mamíferos (38% do córtex em grandes símios). Ativação neuronal progressivamente mais anterior do lobo frontal com aumento da complexidade da abstração. Polo frontal desproporcionalmente maior em humanos. Se X e Y, então Z Se X, então Y Se X e Y no contexto Z, então W Se X e Y no contexto Z e no momento W, então K 9