O documento discute a fisiologia sensorial, especificamente a transdução e amplificação dos estímulos sensoriais. Explica que os receptores sensoriais são os únicos canais de comunicação entre o sistema nervoso e o mundo exterior e que a recepção sensorial começa nos órgãos dos sentidos através das células receptoras. Também descreve os principais tipos de receptores sensoriais e como convertem a energia dos estímulos em impulsos nervosos.

1. Fisiologia Sensorial
Transdução e Amplificação dos
estímulos

2. • Os receptores sensoriais (órgãos dos sentidos)
constituem os únicos canais de comunicação
entre o sistema nervoso e o mundo exterior.
• O processo de recepção sensorial começa nos
órgãos dos sentidos, especificamente nas
células receptoras.
– Estas células estão “sintonizadas” para modalidades
específicas de estímulos: nos animais superiores, a
conseqüência da maioria dos estímulos sensoriais é
uma sensação subjetiva identificada com os
estímulos.
Recepção sensorial e sensação

3. Recepção sensorial e sensação
• Assim:
– luz, modalidade de onda eletromagnética, com
comprimento de 650-700 nm, incidindo sobre a retina
do olho humano, é sentida como “vermelho”;
– açúcar na língua é sentido como “doce”;
• Então:
– as sensações são fenômenos subjetivos gerados por
meios físicos e químicos desconhecidos dentro do
sistema nervoso;
• Portanto:
– não são inerentes da própria fonte de estímulos.

4. Classificação dos sentidos:
• A classificação tradicional dos sentidos - visão,
audição, tacto, olfato e gosto – é subjetiva e
incompleta.
• Esta classificação deixa de fora certos tipos de
sentidos interceptivos (internos) dos quais não
temos consciência.
• Dentro destes incluem-se os proprioreceptores
(receptores posicionados nos músculos e
ligamentos) e certos receptores sensoriais que
monitorizam as condições químicas e térmicas
do organismo.

5. Classificação dos sentidos:
• Uma classificação mais fundamental dos
receptores é baseada simplesmente na forma
de energia à qual cada um é especialmente
sensível.
• Assim, os receptores sensoriais são
classificados como:
– Quimioreceptores (energia química e umidade);
– Mecanoreceptores (energia mecânica);
– Fotoreceptores (energia luminosa);
– Termoreceptores (energia térmica);
– Eletroreceptores (energia elétrica);
– Magnetoreceptores (energia magnética);

6. • As células sensoriais são seletivas em relação
aos estímulos que transduzem.
• As células receptoras transduzem o input
(entrada) sensorial, isto é , convertem a energia
do estímulo em energia de um impulso nervoso.
• Toda a transdução sensorial envolve os
mesmos três passos:
– detecção,
– amplificação, e
– codificação do estímulo sensorial.
• A menor quantidade de energia capaz de
estimular, e de produzir uma resposta num
receptor, é chamada de limiar de detecção.

7. Potencial de receptor
• Potencial de receptor: resposta das células receptoras a um
estímulo;
– é codificado numa zona específica tendo cada estímulo uma freqüência
característica;
• Estímulo forte: provoca um elevado valor de potencial de receptor;
• Estímulo fraco: provoca um menor potencial de receptor;
• Independentemente da intensidade do estímulo, este é convertido
em potencial de ação na zona de iniciação/codificação;
– um estímulo fraco gera menor freqüência de potencial de ação
enquanto que um estímulo mais intenso produz um potencial de ação
com maior freqüência, mas todos com a mesma amplitude; é assim que
o SNC distingue a intensidade dos estímulos.

8. Tipos de receptores sensoriais:
• Receptores tônicos
– Disparam continuamente em resposta a um
estímulo constante – podem dar informação
sobre a duração de um estímulo;
• Receptores fásicos
– O disparo persiste apenas durante o período
que se segue ao estímulo contínuo – não
fornecem informação sobre a duração de um
estímulo;

9. • Em suma:
Estímulo chega às células receptoras
Proteína receptora é ativada
Cascata de interações protéicas
Modifica 2o
s mensageiros intracelulares
Amplificação
Canais iônicos abrem (ou fecham)

10. Qumiorrecepção
• Quimioreceptores
– Receptores gustativos
• Nos vertebrados as células gustativas (receptores) estão
rodeadas por células de suporte e basais, formando uma
papila gustativa; as células basais têm origem nas células
epiteliais e dão origem a novos receptores; cada receptor
tem um tempo de vida de aproximadamente 10 dias.
• poro
• microvilosidades
• cél receptoras
• cél epiteliais
• cél de suporte
• cél basal
• fibras nervosas

11. • Na espécie humana existem cerca de 3000 papilas cada uma com
100 células receptoras.
• Apesar da nossa experiência sugerir a existência de diversos
sabores, estas sensações podem ser agrupadas em 4 “palavras”:
– Doce: alimentos ricos em calorias, logo absorvidos;
– Salgado: essencialmente para manter o equilíbrio hídrico e também
porque perdemos sais na sudorese;
– Amargo: associamos a veneno, ou seja, substâncias tóxicas: rejeição;
– Azedo: identifica, por exemplo, fruta verde!
• Relativamente à gordura, não temos receptores na língua para este
estímulo;
– Assim a gordura é consumida e triturada juntamente com outros
alimentos. Quando triturada liberta moléculas de lipídios que vão
estimular a mucosa nasal (olfato);
– No entanto, lipídios não são solúveis em água e, por isso, não podem
estimular os nossos receptores. Para serem percebidos devem ligar-se
às proteínas OBP(odor binding proteins) que os tornam solúveis.

12. Como interagem as moléculas com a
membrana para produzir sabores distintos?
• Cada célula receptora reage a um estímulo particular e cada classe de
estímulos gustativos ativam uma via celular distinta.
– Substâncias, como o NaCl, dissociam-se rapidamente em H2O e o íon passa
através dos canais de sódio, provocando a despolarização da membrana;
– Os estímulos azedos, caracterizados por um excesso de H+, atuam no mesmo
canal que os salgados, ou bloqueando os canais de potássio (em qualquer dos
casos a membrana é despolarizada);
– Os compostos doces ligam-se a receptores de membrana originando uma
cascata intracelular que vai fechar os canais de potássio (ou de sódio);
– Algumas substâncias amargas tal como o Ca++, fecham também os canais de
potássio, provocando a despolarização. Pensa-se que tanto o doce como o
amargo atuam sobre a proteína G e que esta ativa outra entidade que produz o
2º mensageiro. Em qualquer dos casos o evento inicial no receptor origina um
aumento da concentração de Ca++ intracelular, o que provoca um aumento na
quantidade de neurotransmissor liberado.
• Em suma:
– Salgado e azedo: diretamente mediado;
– Doce e amargo: indiretamente mediado.
• O gosto ajuda a decidir se engolir o alimento é uma boa idéia ou não!

13. Receptores olfativos
• Nos vertebrados os receptores olfativos encontram-se no interior da
cavidade nasal;
– Cada neurônio receptor tem um longo e fino dendrito que termina numa
pequena protuberância na superfície. Desta protuberância partem cílios
que estão cobertos por muco.
– É nos cílios que ocorre a transdução da informação.
• Os neurônios olfativos são renovados mensalmente ou a cada 2
meses!
Mecanismo de transdução olfativo

14. • Nos neurônios olfativos dos mamíferos, 1000 receptores (3%
dos genes humanos) são capazes de reconhecer 10000 odores
distintos! Cada odor é codificado por uma combinação única
de vários receptores.
Mecanorrecepção
Estruturas e Mecanismos de transdução
• Mecanorrecepção
– A capacidade de sentir o contacto físico deve-se aos
mecanoreceptores que possuímos na superfície corporal.
– Quinocílio
– Esterocílios : dispostos por tamanho
– Sinapse eferente inibitória
– Sinapse aferente excitatória

15. Célula ciliada
• As células ciliadas são mecanoreceptores
extremamente sensíveis, responsáveis por transduzir
estímulos mecânicos em sinais elétricos.
• Pensa-se que a ativação dos mecanoreceptores se dá
por angulação da zona ciliada.
– Quando os cílios sofrem um ângulo, dá-se o aumento do
diâmetro dos canais de Ca ++, o que provoca a despolarização
da membrana.
– Assim, conforme a angulação se dá para um lado ou para outro,
há despolarização ou hiperpolarização da célula
• O 1º caso ocorre quando a angulação se dá para o lado do
quinócilio;
• O 2º caso ocorre quando a angulação se dá para o lado dos
esterocílios.

16. TATO
• Corpúsculo de Pacini:
– Órgão de pressão e vibração, com uma sensibilidade entre 250 e
300 Hz e possui um dendrito gigante com muitas camadas de
células à volta; tem uma adaptação muito rápida!
– Corpúsculo Meissner: toque (pressão),vibração; tem uma
adaptação muito rápida!
– Corpúsculo Ruffini: toque (pressão),vibração; adaptação lenta!
– Disco de Merkel: toque (pressão),vibração; adaptação lenta!
– Receptor do folículo piloso: movimentação dos pelos; adaptação
rápida!
• Linha lateral de batráquios e peixes:
– A linha lateral é formada por receptores externos, constituídos por
células ciliadas e que detectam movimentos na água que os circunda
(neuromastos);

17. Orgãos de equilíbrio:
• Estatocistos
– Informam o animal da sua posição em relação à gravidade
ou à sua aceleração;
– Consiste numa cavidade oca revestida por
mecanoreceptores ciliados que contatam com um
estatólito, que pode ser um grão de areia, de calcário ou de
qualquer outro material relativamente denso;
– Quando o animal se vira o estatólito inclina também estimulando
os mecanoreceptores de um lado e inibindo os do outro lado;
• existem vias nervosas com ligação que informam o animal da
posição que ele ocupa no espaço.
– Nos peixes os estatólitos em vez de serem grãos de areia, são
proteínas duras que o peixe sintetiza a partir do calcário;
• os estatocistos estão implantados debaixo do cérebro do peixe; a
essas proteínas chamamos otólitos.

18. Equilíbrio em vertebrados
• O equilíbrio em vertebrados é da responsabilidade do
utrículo, canais semicirculares e sáculo (ver figura de
baixo).
• O bipedalismo está relacionado com os canais
semicirculares;
– As células ciliadas presentes nesse canais, ao detectarem
deslocamentos da cabeça e do corpo, enviam mensagens para
os músculos dos olhos , originando um reflexo ocular;
– Este reflexo permite aos olhos manterem uma imagem fixa do
mundo mesmo quando a cabeça (ou o corpo) se movem!

19. Audição em mamíferos:
• Limiares de audição :
– Humano: Um humano com boa audição pode perceber sons de 20 Hz a 23 kHz;
– A audição humana funciona melhor com sons cuja freqüência fica entre 700 Hz
e 6 kHz, mas nos limites dessa faixa os sons só podem ser percebidos se forem
muito intensos (130 dB).
– os sons da fala humana têm freqüências de 250 Hz a 4 kHz.
– Qualidade dos sons :
• intensidade (amplitude da vibração);
• altura ( freqüência) e
• timbre ( distinção de dois sons de igual intensidade e da mesma altura, produzidos
por dos corpos sonoros diferentes).
– Só 5% da energia sonora entra no sistema auditivo;
• 95% é refletida; mas em termos de pressão recuperamos 95 vezes mais ;
• A pressão aplicada na janela oval (ver figuras) é 17 vezes superior
à pressão aplicada na membrana do tímpano;
– os ossículos geram uma amplificação de 1,7 vezes.
– Membrana timpânica → 3 ossículos → ouvido interno
(Receptor) → (Amplificação) → (Transdução)
– O estribo vai propagar energia para dentro da cóclea, abaixo dos
canais semicirculares;
• é neste local que é feita a transdução da energia mecânica em energia
elétrica.

20. Ecolocalização
• Golfinhos, focas, morcegos, alguns pássaros (como os
curiangos e andorinhas cavernícolas) e alguns
mamíferos insetívoros (musaranhos, ouriços), são
capazes de emitir clique de som ou de ultra-som que,
refletidos por objetos, indicam com razoável precisão
sua distância, tamanho e forma.
• A ecolocação permite detectar objetos como se fosse
– Uma Visão -2 com alcance de cerca de 10 metros para a
maioria dos morcegos,
– Visão -4 ou -6 com alcance de 100 metros para os golfinhos,
– Visão -8 com alcance de 100 metros para as focas e leões-
marinhos.

21. Estrutura e função da cóclea
• A cóclea está dividida em 3 compartimentos
longitudinais;
– 2 compartimentos exteriores – câmara timpânica e câmara
vestibular, que estão cheios de perilinfa (alta concentração de
Na+ e baixa concentração de K+).
– Entre estes dois compartimentos, e delimitado pela membrana
basilar e pela membrana de Reissner, está o 3º compartimento,
a câmara média, que está cheia de endolinfa (alta concentração
de K+ e baixa concentração de Na+);
– É neste último compartimento que se encontra o órgão de
Corti.

22. Transdução auditiva : mecano-química-elétrica
• A transdução dá-se a nível da cóclea;
– Membrana basilar
• Estribo vibra → líquido do ouvido interno vibra →
membrana basilar vibra → membrana tectorial vibra
• Estímulo → membrana tectorial vibra → angulação dos
cílios → despolarização
– A transdução dá-se então ao nível das células ciliadas :

23. Visão e Processos Visuais
• 90% da informação do sistema nervoso chega através da visão;
• Funções da visão:
– Funciona como uma máquina fotográfica:
• sistema de lentes;
• sistema de controle da entrada de luz : sistema de abertura variável – íris
(que tem no centro a pupila) dilata ou contrai ;
• película: para impressão da imagem;
– Retina : conversão da energia luminosa em energia elétrica;
– Coroide: estrutura que evita que os raios luminosos se reflitam;
– Estrutura conjuntiva: protege o olho na superfície;
– Mancha cega: zona onde sai o nervo óptico; não existem fotoreceptores não sensível;
– Lágrimas:
• glândulas lacrimais
– 12 núcleos
– lubrificação: através do pestanejar, conserva a córnea húmida;
– 0.9% de NaCl;
– esterilidade: contém enzimas bactericidas que evitam
infecções;

24. Índice de refração:
• depende da variação da velocidade da luz por um meio transparente
– Ir = velocidade da luz no ar/velocidade da luz no meio transparente
– Ir (ar)=1
– Ir (córnea) = 1,38
– Ir (humor aquoso) = 1,34
– Ir (cristalino)= 1,41
– Ir (humor vítreo) = 1,336
• A diferença entre as interfaces (diferença entre Ir) de cada lente é que
determina o seu poder;
– Ar/córnea=0.38→ córnea apresenta maior diferença, logo é a mais potente
– Córnea/humor aquoso = 0.05
– Humor aquoso/cristalino = 0.07
– Cristalino/humor vítreo = 0.06
• Poder de refração total do olho:
– A distância focal é a capacidade que um meio transparente tem para fazer
convergir a luz para determinado ponto, e:
– Ir = 1/distância focal
• A dioptria é a unidade que afere a o poder de refração de um sistema
óptico, ou seja, distância focal, em m, na qual os raios paralelos
convergem.

25. • Na óptica, expressa a potência de uma lente corretiva
(grau)
– 1 dioptria = 1 /distância focal em m
– Olho: 17 mm (distância entre o princípio do olho e a retina) →
0.017 m
– 1/0.017= 59 dioptrias → poder total de refração do olho
• córnea = 46 dioptrias
• cristalino = 18 dioptrias = 64 dioptrias
• 64 – 59 = 5 dioptrias a mais! Mas porque razão?
– A resposta reside no fato da córnea possuir duas
lentes: uma convexa e outra côncava, sendo que
numa os raios convergem e na outra divergem!

26. • Olho emetrope (normal), não necessita de correção.
– Miopia
– Hipermetropia
• Olho de vertebrados dentro de água:
– Ir da água = humor aquoso
– Córnea deixa de convergir os raios → raios refratam → focam para
além da retina
– Dentro de água é como se fossem míopes!!
– Os crocodilos por exemplo, não enxergam bem debaixo de água!
• Adaptação dos peixes:
– Possuem córneas lisas → cristalino esférico com Ir = 1.67 → todo o
poder de refração é feito à custa do cristalino
• Olho de anfíbios:
– Há uma super acomodação do olho → músculos super poderosos que
transformam o cristalino em esfera.
• Óptica de visão nas focas (pinguins,etc):
– Possuem a córnea plana e o cristalino quase esférico; mas e quando
saem da água?
– São míopes!!
– Íris contrai tanto que fica reduzida a uma fina faixa!

27. Fotoreceptores :
• As células são de dois tipos:
– bastonetes : estimulados com muito pouca luz (à noite), sendo por isso
muito mais sensíveis;
– cones : só são excitados com muita luz e permitem a visão a cores;
• Vermelho + azul + verde – todas as cores possíveis.
– Existem fotopigmentos sensíveis a três tipos de cores, cuja combinação
resulta em todas as milhões de cores que somos capazes de distinguir.
– Quer os cones quer os bastonetes contêm camadas externas que se
vão sobrepondo umas às outras, sendo aí que se localizam os
fotopigmentos. Assim a parte mais sensível à luz está localizada no
exterior, quer nos cones quer nos bastonetes.
– Só vêm a cores os animais que têm fóvea, onde estão 90% dos cones;
na restante retina estão os bastonetes.
• A resposta electrofisiológica ao estímulo luminoso é diferente em
vertebrados e invertebrados:
– os vertebrados respondem com uma hiperpolarização;
– os invertebrados respondem com uma despolarização das membranas;
• Os fotoreceptores da retina recebem a luz e procedem à
transmissão sináptica a duas camadas de nervos – bipolares e
ganglionares – que estão à frente da retina.
– Destes a informação segue no sentido posterior para o nervo.

28. • Assim:
– Quando há luz a produção de neurotransmissor é
inibida: as células hiperpolarizam, fecham os canais
de K+ (há despolarização) e as células bipolares e
ganglionares despolarizam, criando um impulso.
– Se não houver luz, há produção neurotransmissores:
os canais de K+ abrem e não se dá a despolarização
das outras células.
• Em suma:
– Hiperpolarizar os receptores é despolarizar as outras
células condutoras, de modo, que a luz é transferida
para o SNC.
– Quando não há luz essa células fotoreceptoras
despolarizam, isso faz com que as células bipolares e
as células ganglionares hiperpolarizem, não gerando
sinal para o SNC.

29. Fototransdução em invertebrados

30. • As ampolas de Lorenzini: estão localizadas na
cabeça do tubarão; são pequenas aberturas que
permitem ao tubarão perceber as vibrações no
meio.
– As ampolas de Lorenzini sentem um campo elétrico
até 20.000 vezes menores que 1 volt, equivalente à
batida do coração de um peixe.
• Além de possuir o sistema de linhas laterais
como os outros peixes, os tubarões têm ainda
um sentido extra: conseguem perceber o campo
elétrico de seres vivos.
– Os animais, inclusive os homens, emitem um campo
elétrico produzido pelo próprio organismo. Como os
tubarões têm receptores de eletricidade, descobrem,
por exemplo, se um peixe está escondido sob a
areia.