I SENSI
Lic. Scientifico “A. Meucci”
Aprilia
Prof. Rolando Neri
INDICE
1. La percezione degli stimoli
1.1 I recettori sensoriali
1.2 la trasduzione e la trasmissione dell’impulso nervoso
1.3 L’elaborazione delle informazioni
2. L’occhio e la ricezione della luce
2.1 La macchia oculare e l’occhio composto
2.2 L’occhio a lente singola
2.3 Il cristallino e i difetti della vista
3. L’orecchio: la ricezione dei suoni e l’equilibrio
3.1 L’orecchio e il senso dell’udito
3.2 L’organo dell’equilibrio
4. La ricezione degli altri stimoli
4.1 I recettori olfattivi e l’olfatto
2.2 I bottoni gustativi e il senso del gusto
2.3 Il senso del tatto
3. L’orecchio: la ricezione dei suoni e l’equilibrio
L’orecchio ha due funzioni:
1. percepisce i suoni e
2. raccoglie informazioni riguardo ai movimenti e alle posizioni della testa per aiutarci a
mantenere l’equilibrio.
Le due funzioni sono distinte e affidate a meccanocettori che rispondono
indipendentemente a stimoli differenti.
L’orecchio è un vero e proprio organo diviso in tre parti:
– orecchio esterno,
– orecchio medio e
– orecchio interno.
L’orecchio esterno e medio sono coinvolti esclusivamente nella funzione uditiva: essi
raccolgono le onde sonore, dirigendole all’organo sensoriale e amplificando il loro
effetto sui meccanocettori.
L’orecchio interno contiene i recettori dell'udito e dell'equilibrio.
continua
3.1 L’orecchio e
il senso dell’udito
Il percorso delle
onde sonore
l'orecchi umano è composto da tre parti:
ORECCHIO ESTERNO
ORECCHIO MEDIO
ORECCHIO INTERNO
il PADIGLIONE AURICOLARE ed il CONDOTTO UDITIVO, elementi
dell'orecchio esterno, raccolgono e convogliano le onde sonore
verso:
il TIMPANO, una membrana che separa l'orecchio esterno da quello medio,
e se viene sollecitato comincia a VIBRARE trasmettendo queste
onde a:
tre ossicini: il MARTELLETTO, l'INCUDINE e la STAFFA;
dalla staffa le vibrazioni passano:
attraverso la FINESTRA OVALE, un foro del cranio rivestito da una membrana
nell'ORECCHIO INTERNO, che è costituito da diversi canali, contenenti
un LIQUIDO che si muove in risposta alle onde sonore e ai
movimenti della testa
uno di questi canali è la COCLEA, il vero organo dell'udito.
il nostro organo dell'udito, L'ORGANO DI CORTI, è una lunga e sottile spirale,
ed è formato da una MEMBRANA BASILARE su cui sono inserite una serie di
CELLULE CILIATE, che sono i recettori sensoriali dell'orecchio.
continua
3. L’orecchio: la ricezione dei suoni e l’equilibrio
L’orecchio esterno raccoglie le onde sonore e le convoglia verso l’interno. È
costituito da padiglione auricolare, condotto uditivo esterno e timpano.
Il padiglione auricolare è un lembo di cartilagine elastica ricoperta di pelle
che convoglia le onde verso il condotto uditivo esterno protetto da peli e
cerume contro l’ingresso di sostanze estranee. Il timpano è una lamina sottile
e semitrasparente tra il condotto uditivo esterno e l’orecchio medio.
continua
3. L’orecchio: la ricezione dei suoni e l’equilibrio
1 – incudine, 2 – martello, 3 – mastoide, 4 – membrana timpanica, 5 – condotto auditivo
esterno, 6 – orecchio medio, 7 – staffa, 8 – finestra rotonda, 9 – tromba di Eustachio, 10 – ostio
faringeo, 11 – chiocciola, 12 – nervo auditivo, 13 – labirinto, 14 – finestra ovale
continua
3. L’orecchio: la ricezione dei suoni e l’equilibrio
L’ orecchio medio trasporta le vibrazioni sonore alla finestra ovale, piccola
cavità piena d’aria posta tra il timpano e l’orecchio interno.
È costituito da
•tuba uditiva o tromba di Eustachio;
•gli ossicini dell’udito: martello, incudine e staffa;
•finestra ovale.
•
•
•
La tuba uditiva o tromba di Eustachio è una piccola apertura che
mette in comunicazione l’orecchio medio con la porzione superiore
della gola.
Gli ossicini dell’udito (martello, incudine e staffa) sono mantenuti in
posizione da legamenti e controllati nei movimenti da muscoli
scheletrici.
La finestra ovale è una piccola apertura del sottile divisorio osseo da
cui ha inizio l’orecchio interno.
continua
3. L’orecchio: la ricezione dei suoni e l’equilibrio
L’orecchio interno ospita i recettori per l’udito e l’equilibrio.
E’ costituito da:
•labirinto osseo, cavità dell’osso temporale comprendente la coclea, il
vestibolo e i canali semicircolari.
•labirinto membranoso interno circondato dalla perilinfa.
All’interno della coclea è situato l’organo del Corti, composto da cellule di
sostegno e cellule ciliate.
continua
3. L’orecchio: la ricezione dei suoni e l’equilibrio
continua
3.1 L’orecchio e il senso dell’udito
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.
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.
Orecchio esterno
Orecchio interno
Timpano
Padiglione
auricolare
Condotto Orecchio medio
uditivo
Tromba di Eustachio
La forma dell’orecchio esterno aiuta inoltre il cervello a localizzare la sorgente sonora
continua
3.1 L’orecchio e il senso dell’udito
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
Incudine
Attraverso la finestra ovale le vibrazioni
sono infine trasmesse al liquido della
coclea, nell’orecchio interno.
La coclea è una struttura in grado di
tradurre i suoni in impulsi elettrici da
trasmettere
al
sistema
nervoso
(trasduzione).
La tromba di Eustachio collega orecchio
medio e faringe, consentendo di
mantenere entro la cavità timpanica una
pressione pari a quella atmosferica
Ossa del cranio
Staffa
Martello
Canali
semicircolari
(equilibrio)
Nervo
acustico
Timpano
Finestra ovale
(dietro la staffa)
Coclea
Tromba di Eustachio
continua
3.1 L’orecchio e il senso dell’udito
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
Canale
mediano
Cellule ciliate
Osso
Canale
superiore
Membrana tettoria
Nervo
acustico
Neuroni
sensoriali
Canale
inferiore
Organo del Corti
Sezione trasversale della coclea
Membrana basilare
Al nervo acustico
continua
3.1 L’orecchio e il senso dell’udito
La trasduzione sensoriale dell’orecchio
come abbiamo precedentemente affermato, le CELLULE CILIATE
sono i RECETTORI dell'orecchio.
i NEURONI SENSORIALI, posti alla base delle
CELLULE CILIATE trasportano:
attraverso il NERVO ACUSTICO
i potenziali d'azione dall'organo di CORTI al
CERVELLO
continua
3.1 L’orecchio e il senso dell’udito
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.
continua
3.1 L’orecchio e il senso dell’udito
SINTESI – FISIOLOGIA DELL’UDITO
La fisiologia dell’udito si attua secondo una sequenza di eventi ben precisa:
1. il padiglione auricolare convoglia le onde sonore dentro il canale uditivo esterno;
2. le onde sonore fanno vibrare il timpano;
3. l’area centrale del timpano trasmette le vibrazioni al martello, da qui all’incudine e alla staffa;
4. la staffa spinge dentro e fuori la finestra ovale;
5. il movimento della finestra ovale produce onde pressorie nella perilinfa della coclea;
6. le onde pressione della perilinfa si trasmettono dalla scala vestibolare alla scala timpanica e alla
membrana che ricopre la finestra rotonda;
7. le stesse onde pressorie distorcono la membrana vestibolare creando altre onde nell’endolinfa
contenuta nel dotto cocleare;
8. Le onde pressorie dell’endolinfa trasmettono le vibrazioni alla membrana basilare che spinge le
cellule ciliate dell’organo del Corti entro la membrana tectoria. La flessione delle ciglia stimola il
rilascio di neurotrasmettitori da parte delle cellule ciliate in corrispondenza delle sinapsi con i neuroni
sensoriali che generano impulsi nervosi trasmessi lungo il nervo vestibolococleare.
continua
3.1 L’orecchio e il senso dell’udito
SINTESI – FISIOLOGIA DELL’UDITO
3.2 L’organo dell’equilibrio
nervo
vestibolare sup.
utriculo
canale semicircolare anteriore
ampolla anteriore
ampolla laterale
lembo comune
dotto cocleare
nervo cocleare
canale semicircolare
laterale
VIII nervo
vestibolo-cocleare
canale semicircolare
posteriore
sacculo
nervo
vestibolare inf.
ampolla posteriore
dotto
endolinfatico
L’organo dell’equilibrio, detto labirinto membranoso, è composto da due parti – il
vestibolo (ripartito in sacculo e utriculo) e i canali semicircolari – che forniscono
informazioni al cervello in merito alla posizione e ai movimenti della testa.
continua
3.2 L’organo dell’equilibrio
Vi sono due tipi di equilibrio, statico e dinamico.
•L’equilibrio statico si riferisce al mantenimento della posizione
del corpo rispetto alla forza della gravità.
•L’equilibrio dinamico è il mantenimento della posizione del
corpo in risposta a movimenti improvvisi.
continua
3.2 L’organo dell’equilibrio
Le macule sono i recettori per l’equilibrio statico. Sono formazioni situate sulle pareti
dell’utricolo e del sacculo nel labirinto membranoso dell’orecchio interno, e in esse hanno
sede i recettori sensoriali sensibili alle accelerazioni lineari (e quindi in particolare
all’accelerazione di gravità). Da questi recettori originano le informazioni relative alla
posizione della testa nello spazio, dirette ai centri del sistema nervoso centrale.
continua
3.2 L’organo dell’equilibrio
Le macule sono costituite da cellule sensoriali, munite di ciglia a loro volta immerse in una
sostanza gelatinosa detta cupola, e da cellule di sostegno. La stimolazione di queste
strutture è determinata dallo spostamento di piccoli cristalli romboidali di carbonato di
calcio (detti otoliti e contenuti nella parte superiore della cupola), che comporta
stiramenti o compressioni sulle ciglia delle cellule sensoriali.
continua
3.2 L’organo dell’equilibrio
I canali semicircolari sono l’organo deputato all’equilibrio dinamico.
Canali
semicircolari
Nervo
Coclea
Quando la testa si muove il liquido in essi contenuto sposta una
massa gelatinosa, detta cupola, che sollecita delle cellule ciliate,
facendo percepire spostamenti in tutte le direzioni dello spazio
Otricolo
Sacculo
Flusso del liquido
Flusso del liquido
Cupola
Ciglia
Cellula
ciliata
Cupola
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
Fibre nervose
Direzione del movimento del corpo
continua
3.2 L’organo dell’equilibrio
I dotti semicircolari membranosi
sono l’organo deputato all’equilibrio
dinamico.
I movimenti della testa generano
correnti dell’endolinfa al loro
interno.
continua
3.2 L’organo dell’equilibrio
Fig. 2 – Localizzazione del “labirinto”
e le sue connessioni nervose. La
freccia indica che queste connessioni
si intrecciano con quelle della vista e
dell’udito e vanno parte al cervello e
al cervelletto, e in parte alle corna
anteriori del midollo spinale. 1 –
antro mastoideo, 2 – recesso
epitimpanico, 3 – timpani, 4 – tromba
di Eustachio.
Fig. 2a. 1 – ampolla del canale
semicircolare laterale, 2 – ampolla
del canale semicircolare superiore, 3
– ampolla del canale semicircolare
posteriore.
4. La ricezione degli altri stimoli
Oltre alla luce e alle onde sonore, gli esseri umani sono in grado di percepire la presenza di
sostanze chimiche disperse nell’aria, attraverso l’olfatto, e all’interno dei cibi, attraverso il
gusto.
Questi sensi dipendono da chemiocettori, e forniscono informazioni generali sull’ambiente
circostante e soprattutto ci mettono in guardia sulla presenza di sostanze potenzialmente
nocive e velenose.
Il senso del tatto si realizza attraverso diversi tipi di meccanocettori distribuiti nella pelle.
Esso fornisce informazioni sulla superficie degli oggetti che tocchiamo.
Ci sono recettori anche nei muscoli, nei tendini, nelle ossa e negli organi viscerali, che sono
detti propriocettori. Essi ci informano sulla posizione e lo stato del corpo.
continua
4.1 I recettori olfattivi e l’olfatto
In alcuni animali, ad esempio i cani, l’olfatto è un senso molto importante, usato per il riconoscimento,
l’orientamento, la riproduzione e numerose altre funzioni.
Negli esseri umani questo senso ha perso parzialmente importanza a favore della vista, che può essere
considerata il nostro senso più importante.
I recettori olfattivi (
chemiocettori) di un
cane sono circa 220
milioni, mentre l’uomo
ne possiede solo 5
milioni.
Tuttavia, il nostro organo
olfattivo, il naso, è
capace di riconoscere
circa 50 tipi principali di
odori.
Cervello
Bulbo
olfattivo
Osso
Cavità nasale
Cellula
epiteliale
Cellula
chemiorecettrice
Muco
Ciglia
continua
4.1 I recettori olfattivi e l’olfatto
L’epitelio olfattivo occupa la porzione
superiore della cavità nasale e
consiste in tre tipi di cellule:
•recettori olfattivi;
•cellule di sostegno;
•cellule basali.
continua
4.1 I recettori olfattivi e l’olfatto
•I recettori olfattivi sono i neuroni di primo
ordine della via olfattiva
•Le cellule di sostegno sono cellule epiteliali
colonnari della mucosa che riveste il naso.
•Le cellule basali sono cellule staminali poste
tra le basi delle cellule di sostegno e si
dividono ininterrottamente per produrre
nuovi recettori olfattivi.
•Le ghiandole olfattive producono muco che
rende umida la superficie dell’epitelio e serve
da solvente per le sostanze odorose inalate.
•La via olfattiva è costituita dai fascicoli
costituiti dagli assoni amielinici dei recettori
olfattivi. Questi fascicoli formano i nervi
olfattivi, che terminano nel cervello in masse
di sostanza grigia dette bulbi olfattivi.
•Gli assoni dei neuroni che si estendono dal
bulbo raggiungono l’area olfattiva primaria
nel lobo temporale della corteccia cerebrale
dove inizia la consapevolezza cosciente
dell’odore.
4.2 I bottoni gustativi e il gusto
Nel senso del gusto si distinguono 5 gusti
primari:
• acido;
• dolce;
• amaro;
• salato;
• umami (in giapponese “saporito”),
associato al glutammato monosodico,
composto particolarmente presente in
carni, formaggi ed altri alimenti ricchi
di proteine
I recettori per il senso del gusto alloggiano all’interno dei calici
gustativi che, a loro volta, sono inseriti nelle papille gustative.
Le papille possono essere circumvallate, fungiformi e filiformi.
continua
4.2 I bottoni gustativi e il gusto
I recettori dei calici gustativi (o bottoni
gustativi) rilevano le molecole in
soluzione.
Le sostanze chimiche che stimolano i
recettori gustativi si chiamano sapori.
Le molecole si sciolgono nella saliva,
penetrano nei pori gustativi ed entrano in
contatto con la membrana plasmatica dei
peli gustativi (o microvilli) che innesca il
rilascio di molecole neurotrasmettitrici.
continua
4.2 I bottoni gustativi e il gusto
La via gustativa parte dai calici
gustativi: da qui gli impulsi si
propagano lungo i nervi cranici
(facciale, glossofaringeo e vago) verso il
midollo allungato, poi i segnali passano
al sistema limbico e al talamo, fino
all’area gustativa primaria presente nel
lobo parietale della corteccia cerebrale.
I gusti primari sono 4 o 5, eppure siamo capaci di percepire un gran numero di gusti, perché
le cellule gustative rispondono in modo diverso ai segnali innescati da sostanze diverse, e
non inviano tutti lo stesso messaggio in risposta a una stessa sostanza.
A ciò si aggiunge l’elaborazione dei messaggi operata dal cervello, che ci dà, infine,
un’interpretazione generale ed unica del sapore con tutte le sue sfumature.
4. 3 Il senso del tatto
La pelle è in grado di percepire
molte sensazioni diverse.
Anche un’area molto piccola di pelle
contiene un’ampia varietà di cellule
recettoriali, che possono essere
semplici terminazioni nervose o veri
e propri organi più o meno
complessi.
continua
4.3 Il senso del tatto
Meccanorecettori della pelle: sono di vari tipi e producono impulsi nervosi quando la loro membrana
viene deformata o stirata.
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.
Pelo Tocco
leggero
Altre sono invece libere, come quelle che registrano
Calore
sensazioni di prurito o di solletico, oppure variazioni di
pressione più lente (tatto)
Altre infine sono associate ai peli, di cui rilevano il
piegamento
Termorecettori: nella pelle ed in alcune mucose vi sono
terminazioni nervose libere sensibili alla temperatura e
soprattutto alle sue variazioni
Movimento
Nervo
del pelo
continua
Pressione
forte
4.3 Il senso del tatto
I recettori sensitivi possono essere raggruppati in classi diverse in base a caratteristiche strutturali e
funzionali.
Dal punto di vista strutturale i recettori
semplici sono:
•terminazioni nervose libere;
•terminazioni nervose incapsulate;
•cellule separate.
Dal punto di vista funzionale i recettori
sensitivi sono:
•meccanocettori;
•termocettori;
•nocicettori;
•fotocettori;
•chemocettori;
•osmocettori.
continua
4.3 Il senso del tatto
Le sensazioni tattili sono quelle del tatto, della pressione, della vibrazione, del prurito, e del
solletico.
Le sensazioni del tatto risultano dalla stimolazione di recettori tattili posti nella pelle o nello strato
sottocutaneo.
I corpuscoli di Meissner si trovano nelle papille dermiche della pelle glabra.
I plessi delle radici pilifere consistono di terminazioni nervose libere avvolte ai follicoli piliferi della
pelle irsuta e rilevano i movimenti sulla superficie della pelle che interesano i peli.
I dischi tattili sono terminazioni nervose libere discoidali, appiattite a contatto con le cellule di
Merkel dello strato basale.
I corpuscoli di Ruffini sono recettori allungati, incapsulati, posti in profondità, nel derma, nei
legamenti e nei tendini.
continua
4.3 Il senso del tatto
La pressione è una sensazione intensa.
I corpuscoli lamellari o del Pacini sono grosse strutture ovoidali composte da lamelle concentriche
di fibre collagene che racchiudono una terminazione nervosa.
I termocettori sono terminazioni nervose libere che mediano le sensazioni termiche distinte.
Temperature tra 10° e 40°C attivano i recettori del freddo.
Temperature tra 32° e 48°C attivano i recettori del caldo.
Temperature inferiori a 10°C e superiori a 48°C stimolano i nocicettori.
I recettori sensitivi per il dolore, o nocicettori, sono terminazioni nervose libere. Si trovano in tutti i
tessuti del corpo, a esclusione dell’encefalo.
La percezione del dolore può essere
•acuta: dolore rapido e veloce;
•cronica;
•riferita: malessere viscerale localizzato con esattezza.
Le sensazioni propriocettive originano in recettori o propriocettori, localizzati nei muscoli
scheletrici, nei tendini, nelle articolazioni sinoviali e nell’orecchio interno.
continua
4.3 Il senso del tatto
I recettori di tensione forniscono informazioni
sul carico cui sono sottoposti i muscoli e le
articolazioni nell’arto.
(A) I segnali dai fusi neuromuscolari al SNC
promuovono la contrazione muscolare.
(B) L’organo di Golgi che si trova nei tendini e nei
legamenti inibisce una contrazione muscolare troppo
intensa, provocando il rilassamento del muscolo e
proteggendolo da un eventuale strappo.