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Todos os animais exibem velocidade reflexa comparável?

Todos os animais exibem velocidade reflexa comparável?



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Primeiro, minha exposição à biologia é no ensino médio. Se a resposta à pergunta for óbvia - por favor, pare um momento para rir e depois me indique a direção certa. Uma rápida pesquisa no Google (ou talvez meus parâmetros de pesquisa estivessem errados) não me deu o que procuro.

Os animais geralmente apresentam alguma forma de reflexo. O que estou curioso é isso - Todos os animais exibem velocidade reflexa comparável? Aqui, uso 'velocidade de reflexo' para significar a quantidade de tempo decorrido entre o estímulo e o início da ação reflexa.


Em termos simples, as velocidades reflexas de diversas espécies animais não deveriam ser as mesmas. Primeiro, mesmo dentro de um indivíduo, as velocidades de condução do sinal realmente variam entre os nervos, em uma faixa bastante significativa de cerca de duas ordens de magnitude. As velocidades de condução entre as espécies, e provavelmente até mesmo entre os indivíduos, serão diferentes. Em segundo lugar, nem todas as espécies possuem os mesmos reflexos, que podem ser, na verdade, eventos neurais bastante elaborados. Para qualificar velocidades para reflexos semelhantes, deve-se usar espécies intimamente relacionadas. Eu encontrei um artigo que descobriu que o reflexo pupilar à luz em macacos é essencialmente semelhante ao dos humanos, mas essa informação não é suficiente para falar das semelhanças entre os reflexos em geral entre as espécies.


Ciclo estral

o ciclo estral ou ciclo estral (derivado do latim estro "frenesi", originalmente do grego οἶστρος, oîstros "mosca") é o conjunto de mudanças fisiológicas recorrentes que são induzidas por hormônios reprodutivos na maioria das fêmeas Therian mamíferas. [1] Os ciclos do cio começam após a maturidade sexual nas mulheres e são interrompidos pelas fases de anestro, também conhecidas como fases de "descanso", ou pela gravidez. Normalmente, os ciclos de estro se repetem até a morte. Esses ciclos são amplamente variáveis ​​em duração e frequência, dependendo da espécie. [2] Alguns animais podem apresentar secreção vaginal com sangue, muitas vezes confundida com menstruação. [3] Muitos mamíferos usados ​​na agricultura comercial, como gado e ovelhas, podem ter seus ciclos estrais artificialmente controlados com medicamentos hormonais para produtividade ideal. [4] [5] Naturalmente, os ciclos estrais são complementados por um período de cio das contrapartes masculinas dentro de uma espécie. [2]


Todos os animais exibem velocidade reflexa comparável? - Biologia

Escola Notas de biologia: uma introdução sobre como funciona o sistema nervoso

UMA n introdução ao sistema nervoso

T Os experimentos de arco reflexo e tempo de resposta

Notas de revisão de biologia escolar do Doc Brown: biologia GCSE, biologia IGCSE, biologia de nível O,

Cursos escolares de ciências da 8ª, 9ª e 10ª séries dos EUA ou equivalente para

Estudantes de biologia de 14 a 16 anos

Esta página responderá a muitas perguntas, por exemplo O que queremos dizer com órgão sensorial? Quais são os seus cinco órgãos dos sentidos? Como os sinais dos órgãos sensoriais são enviados ao cérebro? O que é uma sinapse? O que é um neurônio sensorial?

(a) Introdução ao sistema nervoso

O sistema nervoso e hormônios nos permite responder a mudanças externas - estímulos externos.

O sistema nervoso e hormônios também nos ajude a controlar as condições dentro de nossos corpos.

Células nervosas (neurônios) são aqueles que se comunicam entre si em sistemas complexos que incluem mensagens de informações para todas as estruturas do corpo, como órgãos, glândulas e músculos, etc.

A infância são períodos críticos, quando a maioria dessas conexões de células nervosas vitais são feitas e são cruciais para o nosso desenvolvimento físico e mental e bem-estar geral.

Um organismo unicelular "simples" pode responder apenas ao seu ambiente imediato, mas as células dos organismos multicelulares devem ser capazes de se comunicar umas com as outras antes de responder a quaisquer mudanças internas ou externas.

Portanto, sistemas multicelulares complexos desenvolveram sistemas de "mensagens" nervosos e hormonais.

O sistema nervoso permite aos humanos detectar mudanças em sua situação, reagir ao ambiente e coordenar suas respostas de comportamento - que pode ser deliberada da mente consciente ou autônoma, significando uma resposta automática do sistema nervoso como o arco reflexo (descrito em detalhes posteriormente).

Os organismos precisam ser capazes de responder aos estímulos de mudanças em seu ambiente, principalmente para sobreviver!

Qualquer mudança em seu ambiente, por exemplo, temperatura, visual, som etc. é potencialmente um estímulo detectável para um de seus órgãos sensoriais, por exemplo, pele, olhos, ouvidos etc. O estímulo pode ser químico, luz, dor, posição, pressão, som, temperatura, toque etc.

Você tem cinco diferentes órgãos dos sentidos, ouvidos, olhos, nariz, pele e língua Que contêm receptores (grupos de células) que são sensíveis a estímulos específicos.

Nas células receptoras, a entrada de estímulo é convertida em um sinal nervoso elétrico - um impulso elétrico que é enviado para o sistema nervoso central (CNS)

Embora complexo, o sistema nervoso tem dois grupos principais de conexões de células nervosas:

(i) o sistema nervoso central ( CNS ) para vertebrados (animais com coluna vertebral) consiste no cérebro e medula espinhal .

O CNS é efetivamente o centro de controle.

(ii) o sistema nervoso periférico consiste em todo o resto das células nervosas (neurônios) que se conectam a todo o resto das partes do corpo .

Todas essas conexões nervosas periféricas conduzem de e para o cérebro e a medula espinhal, de modo que todas as mensagens de qualquer parte do corpo devem ocorrer por meio do SNC.

As ações reflexas que podem acontecer em virtude de nosso sistema nervoso central ajudam a prevenir lesões de várias fontes em situações potencialmente perigosas - detalhes a seguir.

Com nossas células receptoras variadas, nós, como seres humanos, podemos reagir ao ambiente e coordenar nosso comportamento da melhor maneira possível - ao longo de milhões de anos, todos os animais apresentam adaptações de sobrevivência.

(b) Lembrete - comparar dois sistemas de controle (hormônios e células nervosas)

O sistema nervoso e o sistema hormonal endócrino são dois bastante diferentes mecanismos de controle no corpo, MAS, em princípio, eles funcionam de maneiras semelhantes E interagem entre si também.

O sistema endócrino usa mensageiros de moléculas químicas (hormônios) para comunicar informações.

Ver Homeostase - introdução a como funciona (explicação dos sistemas de feedback negativo)

e Sistema hormonal - Introdução ao sistema endócrino - papel da biologia da tiroxina gcse

O sistema nervoso usa mensagens de impulso elétrico para comunicar informações (Esta página).

Comparando funções nervosas e hormonais

Hormônios efetivamente atuam como 'mensagens químicas' para desencadear reações bioquímicas específicas e seus efeitos são ..

mais gerais em todo o corpo, mas tendem a afetar células específicas em órgãos específicos,

e relativamente duradouro em comparação com, por exemplo, os impulsos nervosos rápidos, mas de curto prazo, e as respostas de um arco reflexo.

Em comparação com o sistema hormonal de resposta e controle do corpo, sinais nervosos são elétricos (não químicos), os nervos agem muito rápido - uma curta explosão de um impulso nervoso por um curto período de tempo, agindo de uma área precisa para outra no corpo.

(c) Função e tipos de células receptoras

Células chamadas de receptores podem detectar estímulos (mudanças no ambiente fora do organismo).

As células receptoras e os estímulos que detectam incluem:

Luz células receptoras no olhos que são sensíveis à luz, a energia da luz cria sinais elétricos que são enviados ao cérebro para 'processamento'.

As células receptoras de luz, como a maioria das células animais, têm núcleo, citoplasma e membrana celular.

Som receptores no ouvidos que são sensíveis a vibrações sonoras no ar

Há também Saldo receptores nos ouvidos que são sensíveis a mudanças em posição e nos permite manter nosso equilíbrio.

Os receptores no língua são sensíveis a produtos químicos e nos permitem gostoe, portanto, detectar uma grande variedade de alimentos diferentes (estímulos químicos amargos, salgados, azedos, doces etc.) ou qualquer outra coisa em contato com a língua - bons ou ruins!

Os receptores no nariz também são sensíveis a produtos químicos e nos permitem cheiro todos os tipos de coisas diferentes que podem ser uma experiência agradável ou desagradável.

Os receptores no pele que são sensíveis a toque, pressão, dor e para temperatura alterar.

Os receptores às vezes são agrupados e funcionam como uma unidade, ou seja, um órgão sensorial.

(d) A estrutura e função do sistema nervoso central (SNC)

Todos os vertebrados, aqueles animais com coluna vertebral, têm um SNC que consiste no cérebro e na medula espinhal.

A informação na forma de um sinal elétrico, proveniente de receptores, passa ao longo das células dos nervos (neurônios) para o cérebro através do sistema nervoso central (medula espinhal == & gt cérebro) e.

. o cérebro então coordena a resposta,

. ações reflexas são automáticas e rápidas,

. e frequentemente envolvem neurônios sensoriais, de retransmissão e motores.

Os 'componentes' do sistema nervoso

Como já mencionado, o O SNC dos vertebrados consiste apenas no cérebro e na medula espinhal.

O CNS é então conectado ao corpo por neurônios sensoriais e neurônios motores.

Lembrete do cérebro!

o medula espinhal é uma longa coluna de neurônios (células nervosas) que vai da base do cérebro até a coluna vertebral - fisicamente protegida pelos ossos da coluna vertebral.

É a medula espinhal que transmite informações entre o cérebro e o resto do corpo.

Os impulsos nervosos elétricos ('informações') são transmitidos através de neurônios sensoriais, neurônios de transmissão e neurônios motores E muito rápido também em uma fração de segundo!

A estrutura e função das diferentes partes do sistema nervoso são descritas a seguir.

Células nervosas , também chamados de neurônios /neurônios, estão, células alongadas que transportam sinais elétricos ou impulsos por todo o corpo.

O diagrama à direita mostra a estrutura básica de uma célula nervosa ou neurônio.

Neurônios podem ser muito longos! O corpo da célula, contendo o núcleo, tem cerca de 0,1 mm de diâmetro, mas o axônio pode ter um metro de comprimento (1000 mm) - esta única célula nervosa longa atua mais rapidamente na transmissão de sinais elétricos do que uma série de células individuais menores conectadas entre si.

O axônio, que transporta o sinal elétrico, é coberto por uma proteção eletricamente isolante bainha de mielina (não mostrado aqui, mas veja outros diagramas de células abaixo).

O corpo celular se conecta a muitos outros neurônios.

Algum g pontos gerais sobre a estrutura da célula nervosa (neurônio):

(i) Tudo neurônios , como a maioria das outras células, tem um corpo celular contendo o núcleo em um citoplasma rodeado por uma membrana e outras estruturas subcelulares.

O corpo celular de todos os neurônios é encontrado no sistema nervoso central (SNC)

O corpo celular tem extensões de pontas finas chamadas dendritos / dendrons que se conectam a outros neurônios e transportam os impulsos elétricos dos sinais nervosos.

Assim como os dendritos para a comunicação das células nervosas, os neurônios têm uma forma estendida para que possam transportar impulsos nervosos elétricos de uma parte do corpo para outra.

(ii) Dendritos (dendrons) são extensões protoplasmáticas ramificadas de uma célula nervosa que propagam a estimulação eletroquímica recebida de outras células neurais para o corpo celular, ou soma, do neurônio a partir do qual os dendritos se projetam.

(iii) um axônio (fibra nervosa), é uma projeção longa e delgada de uma célula nervosa (neurônio), em vertebrados, que normalmente conduz impulsos elétricos conhecidos como potenciais de ação para longe do corpo da célula nervosa.

(4) Os neurônios são células relativamente longas que ajuda a transferência rápida do impulso elétrico entre um neurônio e outro - a transferência de uma célula nervosa longa é mais rápida do que através de muitas células menores e mais curtas.

(v) o bainha de mielina é uma camada de tecido gorduroso eletricamente isolante em torno das conexões dos axônios entre os neurônios. A bainha de mielina também ajuda a acelerar a transferência do impulso elétrico e o axônio nas células neuronais carrega o sinal elétrico - se não houver isolamento de mielina, o sinal será perdido.

Terminações de axônio (terminais de axônio) são terminações em forma de botão de axônios por meio dos quais os axônios fazem contatos sinápticos com outras células nervosas ou com células efetoras.

Receptores - grupos de células que respondem a um estímulo específico - por exemplo, eles detectam estímulos como calor, luz, dor, som, paladar, cheiro, pressão (consulte a seção anterior para obter mais detalhes).

Os receptores frequentemente fazem parte de órgãos complexos maiores, e. as papilas gustativas em sua língua ou as células da retina do olho que respondem à luz.

Receptores iniciam o que é conhecido como 'arco reflexo'descrito na próxima seção.

Neurônios sensoriais - as células nervosas que transmitem o sinal de impulso elétrico dos receptores nos órgãos dos sentidos para a medula espinhal e o cérebro do sistema nervoso central.

Estrutura do neurônio sensorial

Um dendron longo carrega sinais nervosos de células receptoras para o corpo celular, que está no centro do neurônio.

Um axônio mais curto então transfere o impulso elétrico do corpo celular para os terminais do axônio que se conectam ao SNC.

O SNC processa as informações e coordena como o corpo deve responder às informações recebidas dos impulsos nervosos.

Neurônios de retransmissão - as células nervosas que transmitem os sinais elétricos através do SNC (cérebro + medula espinhal) dos neurônios sensoriais para os neurônios motores.

Neurônios de retransmissão têm muitos dendritos espalhando-se que transportam os sinais nervosos dos neurônios sensoriais para o corpo celular e um axônio transporta os impulsos nervosos para os neurônios motores.

UMA sinapse (diagrama abaixo) é uma conexão entre dois neurônios, por exemplo, o fenda fina da junção entre um neurônio sensorial e um neurônio de retransmissão, permite que os sinais de impulso elétrico dos receptores atinjam a medula espinhal e o cérebro (isto é, o sistema nervoso central) e para os efetores.

Entre o final de um neurônio e o início de outro, produtos químicos são liberados na lacuna que difundir-se rapidamente através da lacuna na sinapse, desencadeando a transferência do sinal elétrico.

Você pode pensar no produto químico liberado como "molécula mensageira" e, tecnicamente, é chamado de neurotransmissor porque dispara o sinal elétrico de uma célula nervosa (neurônio) para outra.

A transferência dos impulsos nervosos é bastante rápida, mas a difusão das moléculas do neurotransmissor através da lacuna da sinapse leva um tempo curto, então as coisas são um pouco mais lentas.

Neurotransmissor - produtos químicos produzidos que transmitem o sinal elétrico através de uma lacuna de sinapse entre uma célula neuronal e outra (ver texto e diagrama na sinapse).

Neurônios motores - as células nervosas que transmitir os sinais elétricos do sistema nervoso central do cérebro e da medula espinhal de um neurônio a outro para as células efetoras dos músculos ou glândulas (veja o diagrama acima).

Os sinais acionam o resposta apropriada pelos músculos (por exemplo, contrato) ou glândula (por exemplo, secreção de hormônio)

Um neurônio motor tem muitos dendritos curtos que transportam impulsos nervosos do SNC para o corpo celular, então um longo axônio carrega o sinal do corpo celular para as células efetoras.

Os ramos (dendritos) se conectam com outras células nervosas.

Células efetoras no músculos ou glândulas que respondem de várias maneiras ao sinal elétrico do cérebro ou da medula espinhal (SNC) - as células respondem aos impulsos nervosos e fazem com que as coisas aconteçam.

Impulsos nervosos causam músculos para responder e contrair por exemplo. de receptores que detectam calor ou dor.

Impulsos nervosos causam glândulas para secretar hormônios - mensageiros químicos para efetuar uma resposta.

Os efetores completam o que é conhecido como ' arco reflexo 'descrito na próxima seção, que descreve totalmente a sequência:

estímulo === & gt receptor === & gt coordenador CNS === & gt efetor == & gt resposta

(e) O sistema nervoso central (SNC) e as ações reflexas - o arco reflexo

Você deve conhecer e compreender o papel dos receptores, neurônios sensoriais, neurônios motores, neurônios de retransmissão, sinapses e efetores em ações reflexas simples.

o CNS coordena a resposta quando recebe informação dos receptores e faz com que os efetores respondam ao estímulo detectado, e.

(i) suponha que você comece a atravessar a rua, mas seu olho detecta um carro se aproximando - o visual estímulo.

(ii) Seu receptor as células (retina do olho) enviam impulsos nervosos ao cérebro, que criam uma imagem do ambiente - incluindo o carro que se aproxima.

(ii) o neurônios sensoriais transmitir a informação das células receptoras do olho para o SNC.

(iv) o O CNS então decide o que fazer por exemplo. como você vai o seu cérebro responder ao estímulo detectado.

(v) O CNS então envia impulsos através do neurônios motores que transmitem as 'instruções' de seu cérebro, através da medula espinhal, para seus músculos.

(vi) Seu efetores, ou seja, seus músculos, contraiam e você se afasta de ser atropelado pelo carro, trabalho feito!

Neste exemplo, tanto o seu cérebro quanto a medula espinhal do seu SNC estão envolvidos, e você fez um decisão consciente para evitar ser atropelado pelo carro.

MAS, às vezes, seu corpo reage sem qualquer pensamento consciente aparente, mas o SNC ainda está envolvido por meio da medula espinhal ou de uma parte inconsciente do cérebro (consulte a próxima seção sobre o arco reflexo).

Ações reflexas são respostas automáticas a estímulos detectados pelos receptores nos órgãos do corpo.

Ações reflexas são respostas automáticas rápidas a estímulos específicos, naquela NÃO envolva a parte consciente do cérebro - eles são um importante mecanismo de defesa do nosso corpo para prevenir lesões por exemplo

Você não precisa pensar em ações reflexas, dado um estímulo, elas simplesmente acontecem!

A ação reflexa ocorre em organismos mais simples do que os humanos e, em termos evolutivos, podem ser considerados uma ajuda para a sobrevivência,

por exemplo. se estiver em perigo, especialmente se você receber um choque - experimentar uma situação traumática, seu corpo libera automaticamente o hormônio adrenalina para aumentar sua resposta mental e física à nova situação.

Se a intensidade da luz que atinge o seu olho for muito grande, o seu a pupila fica automaticamente menor para permitir menos luz. Em uma sala mal iluminada, a resposta oposta ocorre e sua pupila se alarga para permitir a entrada de mais luz.

Se algo quente tocar sua pele, em sentindo dor você imediatamente tenta recuar com o calor Por exemplo, ao queimar sua mão, os músculos se contraem rapidamente para afastar sua mão.

Um bebê agarra um dedo colocado perto de sua mão - um reflexo de agarrar.

Nesses ação de reflexo situações, não envolvendo o cérebro consciente funções, a transferência de informações do receptor para o efetor é chamada de arco reflexo.

Saiba e entenda que em uma simples ação de arco reflexo de um receptor para um efetor - a propósito, o medula espinhal ou um parte inconsciente do cérebro):

Um estímulo detectado por receptores (células receptoras) causa impulsos de um receptor para passar adiante um neurônio sensorial (célula nervosa) para o sistema nervoso central.

Em uma junção nervosa (sinapse) entre um neurônio sensorial e um neurônio de retransmissão no sistema nervoso central, um produto químico é liberado que faz com que um impulso seja transmitido por um neurônio de retransmissão,

Um produto químico é então liberado no sinapse entre um neurônio de retransmissão e neurônio motor no sistema nervoso central, fazendo com que os impulsos sejam enviados por um neurônio motor para o órgão (o efetor) que provoca a resposta (das células efetoras).

O efetor é um músculo ou uma glândula, um músculo responde se contraindo ou uma glândula responde liberando (secretando) substâncias químicas chamadas hormônios.

O sistema nervoso central decide o que deve ser feito dependendo de qual estímulo é recebido

Exemplos de respostas de arco reflexo:

Os músculos do seu braço podem contrato para retirar a mão de uma fonte de calor, ponta afiada ou picada de vespa / abelha!

As glândulas podem secretar um determinado hormônio em resposta a um determinado estímulo, por exemplo adrenalina em uma 'resposta de vôo' de uma situação perigosa.

o pupilas em seus olhos responder diminuindo / aumentando o tamanho se o nível de luz for muito alto / baixo.

Resumo da sequência do arco reflexo através do sistema nervoso central:

estímulo === & gt receptor === & coordenador gt === & gt efetor == & gt resposta

e com um pouco mais de detalhes.

estímulo == & gt células receptoras == & gt neurônio sensorial == & gt sinapse == & gt relay neurônio e sinapse no SNC (medula espinhal ou cérebro inconsciente) == & gt neurônios motores == & gt células efetoras / órgão = & gt resposta

Observe que os três neurônios no arco reflexo NÃO se ligam fisicamente, há uma lacuna, o sinapse, entre cada par, permitindo que muitos neurônios sejam conectados entre si.

A ação do arco reflexo é automático e rápido, nenhum pensamento envolvido - não envolve o cérebro consciente, apenas uma resposta automática rápida por parte do seu corpo!

Outro bom exemplo é ao enfrentar e experimentar uma situação de ameaça! Quando um inseto morde sua mão, o arco reflexo entra em ação e os músculos de seu corpo (por exemplo, em seu braço) retiram rapidamente sua mão da ameaça - detalhes descritivos para acompanhar o diagrama acima são apresentados abaixo. CNS = sistema nervoso central.

Um estímulo é detectado por células receptoras.

A dor células receptoras na sua pele são estimulados pela picada do inseto!

É a mesma sequência "dolorosa" como se sua mão tocasse uma superfície quente.

A resposta da célula receptora desencadeia uma resposta dos neurônios sensoriais.

As células receptoras estimuladas fazem com que os neurônios sensoriais enviem sinais nervosos elétricos para os neurônios de retransmissão no SNC - transmissão de impulsos para a medula espinhal.

(iii) Transmissão do impulso nervoso por neurônios de retransmissão e sinapses

Quando os impulsos nervosos atingem uma sinapse (lacuna) entre um neurônio sensorial e um neurônio de retransmissão no SNC (ou entre um neurônio de retransmissão e um neurônio motor), eles desencadeia a liberação de um produto químico (moléculas de neurotransmissores) fazendo com que o impulso seja enviado através da lacuna (diagrama abaixo).

Em outras palavras, quando o impulso elétrico atinge o final do primeiro neurônio, ele desencadeia a liberação de moléculas transmissoras químicas no gap e elas se difundem através do gap e se ligam a locais receptores no próximo neurônio.

Isso aciona o segundo neurônio para retransmitir o sinal do impulso nervoso.

Assim, as sinapses permitem que os neurônios de retransmissão na medula espinhal transmitam o impulso nervoso dos neurônios sensoriais para os neurônios motores.

Embora os próprios neurônios transmitam os impulsos rapidamente devido à sua natureza de carga elétrica, as sinapses retardam a transmissão dos impulsos porque a difusão das moléculas do neurotransmissor leva um pouco de tempo.

No entanto, o processo geral é rápido, o tempo médio para a reação do 'arco reflexo' ocorrer é de 0,25 segundos, 0,17 s para o estímulo de áudio e 0,15 s para um estímulo de toque.

(4) Neurônios motores - dor sentida - decisão tomada automaticamente!

Os neurônios motores transmitem o sinal de resposta para as células efetoras

Neste caso, as células do músculo bíceps do seu braço, mas poderia ser uma glândula para secretar hormônios.

o medula espinhal do CNS processa os sinais nervosos e inicia o 'procedimento' de resposta.

Quando os impulsos atingem uma sinapse entre um neurônio de retransmissão no SNC e um neurônio motor, eles acionam a liberação de uma substância química (neurotransmissor) fazendo com que o impulso seja enviado ao longo dos neurônios motores.

Observe que outros neurônios na medula espinhal por meio de sinapses também envia uma mensagem de impulso nervoso para o seu cérebro depois que sua mão se retira - que é quando você realmente sente a dor de uma mordida ou superfície quente, mas tudo é tão rápido que sua mão se retrai efetivamente ao mesmo tempo em que você sente a dor.

Os sinais do neurônio motor acionam a resposta das células efetoras.

Ao receber o sinal nervoso dos neurônios motores, as células efetoras agem, ou seja, seus músculos se contraem para produzir a resposta automática - o recuo rápido de seu braço e mão da vizinhança do inseto ou superfície quente.

Se você estiver em perigo, a glândula adrenal do corpo responde secretando o hormônio adrenalina - deixa você mais alerta e aumenta a taxa metabólica, principalmente nos músculos.

e é assim que um arco reflexo funciona e seus processos de tomada de decisão consciente mais rápidos do que o normal, PORQUE você não precisa pensar sobre isso.

(a procrastinação NÃO faz parte de uma ação de arco reflexo!)

Para uma descrição detalhada de a ação reflexa da íris do olho, veja

(f) S testes de resposta física simples - quão rápido é o seu tempo de reação!

Copiado e reeditado de Tempos de reação e distâncias de parada do veículo notas de revisão da física do gcse

Experimentos simples de tempo de reação

Seu tempo de reação a uma situação pode ser normalmente de 0,2 a 0,8 segundos quando totalmente alerta. No entanto, seu tempo de reação pode ser afetado por cansaço, mal-estar, drogas, álcool, em outras palavras, qualquer coisa que afete a velocidade de seu funcionamento cerebral.

Você pode conduzir experimentos bastante simples para testar seu tempo de reação a uma situação particular. No entanto, uma vez que o tempo de reação é muito curto.

(eu) Teste de reação da tela do computador - respondendo o mais rápido possível a algo que aparece na tela.

Nessa situação, o software do computador gera algo na tela e você clica com o mouse ou toca no teclado em resposta ao estímulo visual (ou sonoro?).

O computador mede o tempo de sua resposta automaticamente, monitorando seu contato com o teclado ou clicando com o mouse - é mais preciso, especialmente porque pode medir os tempos de reação em milissegundos.

Os estímulos gerados por computador fornecem tempos de reação de resposta mais precisos do que, e. o experimento com régua caído descrito na seção (b) que potencialmente envolve erro humano - experimentos de computador evitam a possibilidade de a pessoa antecipar quando o evento deve acontecer, por exemplo, ler a linguagem corporal de alguém que deixa cair a régua no experimento (b) descrito abaixo.

Eu rapidamente escrevi um extremamente simples programa de computador para testar sua resposta a um X que aparece na tela.

Teste de tempo de resposta: provavelmente só funciona em plataformas Microsoft, e talvez não em todas?

Sua proteção antivírus pode questioná-lo, porque é um arquivo .exe, mas é escrito com BBC BASIC compilado e não deve representar qualquer ameaça. Infelizmente, nunca aprendi a escrever em uma linguagem de programação de computador profissional multiplataforma, mas não estou exatamente com falta de projetos para sites!

(ii) Teste de captura de objeto em queda

Cheio de erros humanos, mas um pouco divertido em sala de aula!

Você consegue alguém para segurar uma régua verticalmente, com o polegar e o indicador, acima da mão de outra pessoa, que está pronta para pegá-la com o polegar e o indicador.

Primeira imagem à direita. A régua deve ser segurada no topo da escala e com as mãos firmes de ambas as pessoas.

A pessoa que está pegando deve ter o meio do polegar e o dedo adjacentes a zero na escala em cm - agache-se para ter certeza de que está lendo a escala horizontalmente.

Então, sem aviso, a pessoa que está segurando a régua, larga-a. A segunda pessoa deve reagir o mais rápido possível e segurar a régua entre o polegar e o indicador.

Segunda imagem à direita.

Quanto maior for a distância d, mais lento será o seu tempo de reação!

Quando pega, você lê o quão longe a régua caiu, fazendo a leitura, até o centímetro mais próximo, de onde está o meio do polegar e do dedo indicador.

Você repete a experiência várias vezes para obter uma média, mas não é um experimento particularmente preciso.

Você precisa ter as mãos firmes e não deixar a régua oscilar ou cair em um ângulo diferente da vertical.

Variáveis ​​de controle - critérios de teste justo:

Você deve deixar cair a régua da mesma altura cada vez que o experimento for realizado.

Você também deve usar a mesma régua e a mesma mão para pegá-la.

Use a mesma pessoa / pessoas largando a régua e pegando-a, embora, obviamente, você possa comparar os resultados de uma pessoa com a de outra.

Quanto mais lento for o tempo de resposta, mais longe a régua cai antes de ser pega.

Você pode repetir a experiência tendo, por exemplo,

ter algumas distrações de fundo - um grupo de pessoas conversando nas proximidades, ou alguém tentando envolvê-lo em uma conversa ou reprodução de música,

ou tomar uma bebida com cafeína, como café ou cola, para atuar como estimulante. - um medicamento que acelera a atividade neural no sistema nervoso central.

Extensão de resultados experimentais

Você pode agrupar os resultados da aula e produzir um histograma do número de alunos versus tempos de reação igualmente espaçados.

Você pode fazer a mesma coisa com um teste de tela do computador também.

Você pode investigar o efeito de estimulantes como a cafeína no café.

ou seja, faça o teste 10 vezes, descanse, beba uma xícara de café e depois repita o teste.

Você deve descobrir que é um pouco mais rápido, um tempo de resposta menor porque a cafeína é um estimulante do sistema nervoso central. Isso o deixa mais alerta.

Como calcular o tempo de resposta de seus resultados

Existe uma fórmula simples que você pode usar para calcular o tempo de reação real (t em s) da distância em que a régua cai (d em m), sob a aceleração da gravidade (uma = 9,81 m / s 2).

t = & # 8730 (2d / a) = & # 8730 (2d / 9,81)

por exemplo. se a régua cair 10 cm (0,10 m), tempo de reação = & # 8730 (2 x 0,1 / 9,81) = & # 8730 = 0,14 s

De onde vem a fórmula do tempo de reação?

Não se preocupe, você não precisa saber disso para os exames de biologia ou física do GCSE / IGCSE!, mas aqui está a derivação para minha própria satisfação e talvez alguns alunos interessados ​​também?

CHAVE: a = aceleração (= g = 9,8 m / s 2), você = velocidade inicial (m / s), v = velocidade final (m / s), t = tempo (s), d = distância (m)

Se um corpo está se movendo com uma velocidade inicial de você e acelera de maneira uniforme (aceleração constante uma),

o aumento da velocidade em um tempo é dado por: t = em.

Portanto, a velocidade final v depois do tempo t É dado por

Agora, se um corpo está se movendo com aceleração uniforme sua velocidade média é igual a metade da soma da velocidade inicial você e velocidade final v.

velocidade média = (u + v) / 2

mas da equação (1), v = u + em, e substituindo na equação acima dá

(equação 2) velocidade média = (u + u + em) / 2 = u + at

Agora o distância d, movido (deslocamento) = velocidade média x tempo (lembrar v = & # 8710 d / & # 8710 t)

tão, d = (u + at) x t

e, multiplicando dá (3): d = ut + at 2

agora no experimento, u = 0, então a equação simplifica para (4): d = at 2

isso agora pode ser reorganizado para dar a equação (5): t = & # 8730 (2d / a)

que é a equação que você pode usar para calcular o seu tempo de reação real a partir da distância que a régua caiu antes de você interrompê-la.

Qualquer trabalho prático e investigações que você fez também devem ser revisados

(que também deve ser revisado, ajuda a entender 'como a ciência funciona' e questões de exame de contexto):

tempos de reação medir os tempos de reação usando regras de medição, relógios de parada ou ICT,

usando termômetros de testa antes e depois do exercício,

demonstrando a velocidade de transmissão ao longo dos nervos por candidatos em pé em um semicírculo, de mãos dadas e apertando com os olhos fechados,

projetar uma investigação para medir a sensibilidade da pele,

demonstrando a reação instintiva,

investigação para medir a quantidade de suor produzido durante o exercício,


Procedimento

Este experimento será dividido em duas fases. O primeiro teste usará uma régua, enquanto o segundo teste usará duas.

Experimento 1: nesta fase, você e seu parceiro irão testar os tempos de reação visual, auditiva e tátil usando uma régua.

  1. Faça com que seu amigo se sente à mesa com a mão dominante sobre a borda.
  2. Primeiro, testaremos a resposta visual. Segure a régua na marca de 30 cm de forma que a extremidade de 0 cm fique exatamente no dedo indicador do seu amigo.
  3. Diga ao seu amigo que quando você soltar a régua, ele deve agarrá-la o mais rápido possível. Não faça nenhum som ou gesto de que você está liberando a régua. Eles precisam reagir ao estímulo visual de ver a régua sendo solta. Registre a marca do centímetro.
  4. Repita a experiência mais três vezes. Em seguida, troque de lugar com seu parceiro e refaça.
  5. Agora você vai registrar as reações auditivas. Peça ao seu parceiro para se sentar à mesa como antes, também certifique-se de que ele coloque a máscara para os olhos.
  6. Testando novamente a mão dominante, diga ao seu parceiro que você dirá a palavra "Solte" ao soltar a régua. Assim que pegarem, registre a marca centimétrica e repita 3 vezes. Troque de lugar com seu parceiro novamente.
  7. Para o último teste, peça ao seu parceiro que se sente à mesa usando os óculos escuros novamente. Desta vez, você testará a resposta tátil. Diga a seu parceiro que você tocará o ombro do braço não dominante ao soltar a régua.
  8. Não dê ao seu parceiro nenhuma pista auditiva que você está liberando, apenas um simples toque. Grave a medição e, como antes, repita três vezes, troque de lugar e refaça.
Aqui está a tabela para o primeiro experimento:

Experiência 2: nesta fase, você e seu parceiro irão testar os tempos de reação visual e auditiva usando duas réguas.

  1. Para a parte Visual deste experimento, faça com que seu parceiro se sente à mesa, como antes, mas coloque as duas mãos sobre a borda.
  2. Você vai segurar as duas réguas desta vez, em vez de apenas uma.
  3. Diga ao seu parceiro que você vai liberar apenas uma régua e ele deve escolher a correta e agarrá-la o mais rápido possível ... Diga que não deve apertar as duas mãos, apenas uma.
  4. Quando estiver pronto para começar, decida aleatoriamente uma régua para soltar. Não importa qual, você executará este teste mais 3 vezes, mas nunca diga ao seu parceiro qual régua irá largar.
  5. Novamente, como antes, troque os papéis e refaça.
  6. Por fim, testaremos a reação auditiva novamente. Desta vez, usando as duas réguas.
  7. Fique na mesma posição de antes com as duas réguas. Certifique-se de que seu parceiro esteja usando óculos escuros.
  8. Em seguida, você continuará a dizer "esquerda" ou "direita". Ao dizer isso, você deixará cair a régua esquerda ou direita correspondente. Seu parceiro deve decidir qual régua agarrar com base na dica auditiva que você der: "esquerda" ou "direita". Como antes, seu parceiro deve apertar apenas uma das mãos.
  9. Grave a medição e repita mais 3 vezes, lembre-se de decidir aleatoriamente qual régua cair. Troque os papéis e repita.
Aqui está a tabela para o segundo experimento:

No gráfico acima, você vai tirar todas as medidas centimétricas que coletou e converter as medidas em centímetros para segundos. Isso vai te dizer quanto tempo leva, em segundos, um objeto (a régua) para cair uma certa distância. A fórmula abaixo é composta por três variáveis.

Aqui está um exemplo da equação sendo usada:

Pode parecer tedioso converter manualmente cada número que você registrou, então, em vez disso, você receberá um gráfico rápido para converter sua medida em centímetros em segundos. No entanto, existem vários valores ausentes na tabela. Você precisará preenchê-los para completar a tabela. Use a equação acima para preencher o restante do gráfico. Se você for experiente, também pode criar um programa de computador para fazer isso.

Depois de usar o gráfico e converter suas medidas em centímetros em segundos, você terá o tempo de reação da régua em segundos. Olhando para seus dados, você pode estar pensando em como se compara ao tempo de reação médio humano. Aqui está! O tempo médio de reação para humanos é de 0,25 segundos para um estímulo visual, 0,17 para um estímulo de áudio e 0,15 segundos para um estímulo de toque.


Os humanos têm melhor visão de cores do que os animais?

É verdade que vemos mais cores do que alguns animais. Seu cão e gato de estimação vêem menos cores e cores mais fracas. Sua visão do mundo é feita de cores pastel. No entanto, alguns animais veem cores que não podemos. Aranhas e muitos insetos podem ver um tipo de luz chamada ultravioleta que a maioria dos humanos não consegue ver. Outros animais, como as cobras, são capazes de ver a luz infravermelha. Você pode usar o gráfico abaixo para explorar as cores que certos animais veem e como elas se comparam à visão humana das cores.

ANIMAIS COMUNS E AS CORES QUE PODEM VER

ANIMALAS CORES QUE VÊEMRELATIVO AOS HUMANOS
ARANHAS (aranhas saltadoras)ULTRAVIOLETA E VERDEDiferente
INSETOS (abelhas)ULTRAVIOLETA, AZUL, AMARELODiferente
CRUSTÁCEOS (lagostins)AZUL E VERMELHOMenos
CEFALÓPODOS (polvos e lulas)SOMENTE AZULMenos
PEIXEMAIS VEZ APENAS DUAS CORESMenos
ANFÍBIOS (sapos)MAIS VER ALGUMAS CORESMenos
RÉPTEIS (cobras *)ALGUMA COR E INFRAVERMELHODiferente
AVESCINCO A SETE CORESMais
MAMÍFEROS (gatos)DUAS CORES MAS FRACAMENTEMenos
MAMÍFEROS (cães)DUAS CORES MAS FRACAMENTEMenos
MAMÍFEROS (coelho)AZUL E VERDEMenos
MAMÍFEROS (ratos)ULTRAVIOLETA, AZUL, VERDEDiferente
MAMÍFEROS (esquilos)AZUIS E AMARELOSMenos
MAMÍFEROS (primatas-macacos e chimpanzés)MESMOS QUE OS HUMANOSMesmo
MAMÍFEROS (macacos africanos)MESMOS QUE OS HUMANOSMesmo
MAMÍFEROS (macacos sul-americanos)NÃO POSSO VER RED WELLMenos
* víboras, algumas jibóias e algumas pítons

Qual é a forma de vida "mais baixa" que realiza um reflexo de alongamento?

Enquanto eu procuro r / aww e coisas assim, vejo fotos de pequenos animais esticando seus membros em uma espécie de reflexo. Apenas me perguntando se alguém conhece a forma de vida mais antiga (ou eu acho que a mais baixa) em que isso foi observado.

Editar: para esclarecer o que quero dizer com "o mais baixo", acho que quero dizer que, de todos os ramos evolutivos que exibem esse comportamento (ou um comportamento que o aproxima), o ramo mais antigo isso não inclui humanos que tem espécies existentes.

Edição 2: Bônus se alguém puder responder à mesma pergunta por bocejo.

Eu acho que você quer dizer alongamento para limpar a tensão muscular, correto?

Nesse caso, seria qualquer coisa de sangue quente (mamíferos, pássaros). A principal maneira pela qual geramos calor para regular a temperatura do corpo é mantendo nossos músculos parcialmente tensos o tempo todo. No entanto, isso pode causar cãibras e outros problemas se certos músculos ficarem tensos por muito tempo ou perderem a sincronia com os músculos ao redor deles. O alongamento contrai e relaxa grandes grupos de músculos de uma só vez e ajuda a corrigir a configuração muscular deficiente. O alongamento também ajuda a reter os músculos que ficaram excessivamente relaxados durante um ciclo de sono.

O animal menos “evoluído” que poderia se estender morreu milhões de anos atrás, já que seriam os ancestrais comuns para todas as classes de mamíferos e aves do reino animal, respectivamente.

Se você quer o animal mais baixo da cadeia alimentar que pode se esticar, provavelmente é algum tipo de roedor. Eu vou com ratos.

(Não consegui encontrar nenhuma informação sobre se os répteis se alongam. Não acredito que sim, mas se alguém mais experiente me corrigir, vá com a resposta.)

Bocejar é um pouco diferente, pois é um reflexo para limpar o canal auditivo. De acordo com a Wikipedia, ele foi observado em todos os ramos dos vertebrados. (Também é “contagioso” para outras espécies e classes.)

Edit: Estou recebendo muitas respostas aqui e em meu outro comentário sobre como tartarugas / peixes / insetos / etc movem partes individuais de seus corpos em um trecho. Quando eu estava escrevendo isso, presumi que estávamos falando sobre o tipo de alongamento de corpo inteiro que humanos / gatos / cães fazem. Meu comentário foi especificamente sobre esse tipo de comportamento de alongamento, não que répteis e peixes não precisem mover seus músculos se algo estiver inativo por um tempo.


Evolução da nocicepção e dor: evidências de modelos de peixes

Para sobreviver, os animais devem evitar lesões e ser capazes de detectar estímulos potencialmente prejudiciais por meio de mecanismos nociceptivos. Se a lesão for acompanhada por um componente afetivo negativo, o comportamento futuro deve ser alterado e pode-se concluir que o animal sentiu o desconforto associado à dor. Os peixes são o grupo de vertebrados mais bem-sucedido quando se considera o número de espécies que ocuparam uma variedade de nichos aquáticos. A evidência empírica para nocicepção em peixes da biologia molecular subjacente, neurobiologia e anatomia de nociceptores até respostas comportamentais de animais inteiros é revisada para demonstrar a conservação evolutiva da nocicepção e dor de invertebrados a vertebrados. Estudos em peixes mostraram que a biologia do sistema nociceptivo é surpreendentemente semelhante à encontrada em mamíferos. Além disso, eventos potencialmente dolorosos resultam em mudanças comportamentais e fisiológicas, como redução da atividade, comportamento de guarda, suspensão do comportamento normal, aumento da taxa de ventilação e comportamentos anormais que são evitados pelo uso de medicamentos analgésicos. Os peixes também desempenham menos tarefas concorrentes quando tratados com um estímulo doloroso putativo. Portanto, há ampla evidência para demonstrar que é altamente provável que os peixes experimentem dor e que as mudanças comportamentais relacionadas à dor sejam conservadas entre os vertebrados.

Este artigo é parte da edição da reunião de Theo Murphy ‘Evolução de mecanismos e comportamento importantes para a dor’.

1. Introdução

A dor é considerada um estado afetivo negativo associado à lesão tecidual e buscamos aliviá-la para melhorar a condição humana e o bem-estar animal [1,2]. Estudos biomédicos e básicos básicos exploram os mecanismos da dor com o objetivo de descobrir novos compostos ou drogas para reduzir a dor. Em tais estudos, modelos animais são freqüentemente empregados e estes têm sido eficazes no entendimento da dor e analgesia em humanos e outros animais [2,3]. Uma variedade de modelos animais foi explorada, de invertebrados, como nematóides (Caenorhabditis elegans), sanguessugas (Hirudo medicinalis), moscas da fruta (Drosophila melanogaster) e moluscos (Aplysia califonica) até os vertebrados [4]. Ao adotar uma abordagem comparativa, uma análise desses estudos pode fornecer insights sobre a evolução da dor. Esta revisão se concentrará na evidência empírica de peixes, uma vez que eles representam um grupo evolutivo e ecológico interessante. Filogeneticamente, os peixes são o grupo de vertebrados mais próximo dos invertebrados e deram origem aos tetrápodes vertebrados [5]. Os peixes também vivem um estilo de vida principalmente aquático e, portanto, têm diferentes histórias de vida e pressões ecológicas moldando sua evolução em comparação com invertebrados e vertebrados terrestres [6]. Uma exploração das descobertas da pesquisa com peixes pode descobrir a extensão da conservação evolutiva ou diferenças nos mecanismos subjacentes até as respostas comportamentais de todo o animal à dor.

2. Definição de dor

A definição de dor humana sugere que existem dois componentes: em primeiro lugar, um estímulo que pode ou causa dano é percebido (denominado nocicepção) e, em segundo lugar, isso leva a um estado psicológico em que um indivíduo experimenta sofrimento ou desconforto (denominado dor) [1 ] A avaliação da dor em humanos se baseia no autorrelato, pois compartilhamos uma linguagem comum e podemos transmitir se estamos com dor ou não, e ainda podemos classificar essa dor [2]. Isso se torna problemático na avaliação da dor em animais e bebês humanos, uma vez que não podemos nos comunicar diretamente com eles [2]. Em vez disso, identificamos indicadores comportamentais e fisiológicos em resposta a um evento potencialmente doloroso que são usados ​​para indicar dor e, em alguns casos, avaliar a gravidade dessa dor. Por exemplo, escalas de caretas baseadas em mudanças na expressão facial usando Esquemas de Codificação de Ação Facial foram desenvolvidas para uma variedade de mamíferos, incluindo ratos [7], camundongos [8,9], coelhos [10], cavalos [11] e leitões [12] ] Na verdade, contamos com medidas científicas que significam dor em animais e fazemos um julgamento com base nas respostas do animal para fazer nossa avaliação. Portanto, a definição moderna de dor em animais se baseia em uma série de princípios testáveis ​​ao decidir se um animal pode ser considerado capaz de sentir dor [2]. Todos os animais são considerados capazes de nocicepção, que é a detecção de estímulos potencialmente prejudiciais, e geralmente é acompanhada por um reflexo de retirada nocifensivo longe desse estímulo. Para a dor, no entanto, o animal deve demonstrar uma mudança nas futuras decisões comportamentais e mudanças motivacionais [2]. Isso se baseia no fato de que a dor é uma experiência psicológica adversa que resulta em aprendizagem, formação de memória e tomada de decisão estratégica alterada durante e após o evento. Se um animal tem o aparelho neural para detectar e experimentar estímulos dolorosos, seu comportamento é alterado e isso indica uma mudança em seu repertório normal (por exemplo, suspensão da alimentação), o que pode ser prejudicial para o animal e todas as respostas são evitadas por medicamentos analgésicos, então, essa evidência confirma que a dor ocorre. A dor humana é freqüentemente referida quando se considera a dor em animais, mas este é um pensamento errôneo de várias maneiras, já que o sistema nociceptivo e de dor terá uma forma bastante diferente em animais que tiveram uma história ecológica e evolutiva diferente [13,14]. Assim, as diferenças ou semelhanças nas mudanças moleculares, fisiológicas, neurobiológicas e comportamentais em resposta à dor em peixes serão discutidas a seguir com o objetivo de compreender a biologia comparativa da nocicepção na dor em animais.

3. Biologia molecular da nocicepção

Muitas moléculas e seus receptores estão envolvidos na nocicepção e na dor. Nem todos podem ser discutidos aqui, mas exemplos daqueles que foram implicados na dor em mamíferos são os canais iônicos de detecção de ácido (ASICs), que medeiam as respostas nociceptivas aos ácidos [15-18], canais de potencial transiente do receptor (TRP), que sustentam os canais térmicos (calor) nocicepção [19] e receptores opióides e substâncias endógenas inerentes ao alívio da dor ou analgesia mediada por opióides [20,21].

ASICs são codificados por quatro genes que com splicing alternativo resultam em seis isoformas (ASIC1a, ASIC1b, ASIC2a, ASIC2b, ASIC3 e ASIC4) [17] que são expressos em neurônios mecanossensoriais de mamíferos e são bloqueados por baixo pH ou prótons. Esses receptores ligados à membrana são ativados pela diminuição do pH extracelular, resultando na abertura de um canal de sódio intrínseco que atravessa a membrana. ASICs foram identificados em vertebrados [17,22]. No entanto, a filogenética molecular e as abordagens eletrofisiológicas também caracterizaram ASICs de tunicados, lanceletes, ouriços-do-mar, estrelas do mar e vermes da bolota (pertencentes aos filos Hemichordata e Chordata). Portanto, a função dos ASICs é conservada entre esses filos animais [22]. Antes deste estudo, acreditava-se que a ativação mediada por prótons de ASICs (exceto ASIc2b e ASIC4) se originava em peixes teleósteos (ósseos), uma vez que os ASICs identificados em um peixe sem mandíbula, Lampetra fluviatilis, e um peixe cartilaginoso, Squalus acanthias, formaram proteínas de membrana que não foram ativadas por prótons [23]. Isso significa que se essas espécies possuem nociceptores ou outros receptores quimiossensoriais, elas podem não responder ao ácido. Seis ASICs foram caracterizados em peixes-zebra, Danio rerio, (zASICs ZASIC1.1, zASIC1.2, zASIC1.3, zASIC2, zASIC4.1 e zASIC4.2) e têm massas moleculares previstas semelhantes e compartilham 60-75% de similaridade de aminoácidos com ASICs de rato e humanos [24]. A exposição ou injeção de produtos químicos de baixo pH, e em particular ácido acético, resulta em comportamento e fisiologia alterados em peixes-zebra e truta arco-íris [25–33] que é evitada por drogas analgésicas e foi demonstrado ser mediada por ASICs [34] . Assim, a função dos ASICs parece estar evolutivamente conservada.

Canais de íons controlados por ligante TRP (TRPV1, TRPV2, TRPV3, TRPV4, TRPM8 e TRPA1) inervam sensações relacionadas à temperatura e estímulos mecânicos e são expressas em nociceptores de mamíferos [19]. Esses canais iônicos constituem uma etapa primária para a detecção de dor, uma vez que transduzem estímulos nocivos em correntes. Canais de íons TRP ou homólogos podem ser encontrados em invertebrados (por exemplo Drosófila [35] Hirudo [36,37]). Nove canais termo-TRP foram identificados no peixe-zebra, alguns deles diferindo daqueles presentes em mamíferos [38], o que pode ser devido à duplicação genômica anterior no peixe-zebra. Uma vez ativados, os termotrips do peixe-zebra (TRPV1 / 2, TRPV4, TRPM2, TRPM4a, TRPM4b, TRPM4c, TRPM5, TRPA1a e TRPA1b) promovem o influxo de íons provocando mudanças no potencial de membrana em repouso. Eles respondem a uma ampla gama de temperaturas, desde o frio nocivo até a alta temperatura, que são potencialmente prejudiciais aos tecidos [39]. Estudos eletrofisiológicos em truta arco-íris (Oncorhynchus mykiss) não conseguiram encontrar nociceptores responsivos ao frio [40], mas esta espécie vive em temperaturas muito baixas (0–25 ° C), enquanto o peixe-zebra é uma espécie tropical que habita uma faixa menor de temperaturas (20–30 ° C). O calor nocivo tem um efeito negativo no peixinho dourado (Carassius auratus) e o comportamento do peixe-zebra que é melhorado pela analgesia [41,42], mas a analgesia não evitou as respostas comportamentais ao frio no peixe-zebra larval, onde parecia que o frio tinha um efeito anestesiante [42].

O sistema opioide endógeno compreende três receptores acoplados à proteína G, os receptores µ, δ e κ, e seus respectivos ligantes β-endorfina, encefalina e dinorfina [20]. Esses receptores e substâncias são encontrados principalmente nas regiões do sistema nervoso envolvidas na nocicepção e na dor em mamíferos [20], e as substâncias endógenas oferecem analgesia nos sistemas nociceptivo central e periférico. Os receptores opióides periféricos podem estar localizados principalmente nos neurônios sensoriais primários [21], mas esses receptores geralmente ficam inativos até que os neurônios respondam a um estímulo nocivo. As drogas opióides exercem efeitos antinociceptivos periféricos [43-46]. A morfina, um opioide clássico, exerce influência por meio dos receptores opioides μ e é administrada em caso de dor intensa [47,48]. Em invertebrados, foram encontrados receptores do tipo opióide e substâncias endógenas (por exemplo, Aplysia de C. elegans) embora algumas espécies não tenham quaisquer receptores ou substâncias opioides discerníveis (por exemplo, Drosófila [49]). No entanto, os opioides podem modular e reduzir as respostas nociceptivas de invertebrados (por exemplo Drosófila [50] Hirudo [51] Aplysia [52–54] portanto, os mecanismos não são conhecidos [49]. O sistema opióide em peixes é muito semelhante ao encontrado em mamíferos [55] e, portanto, modelos de peixes são usados ​​para testar o vício e abstinência [56]. Vários estudos demonstraram mudanças significativas no comportamento do peixe-zebra a estímulos potencialmente dolorosos, incluindo atividade reduzida [28-33,57,58], que também foi observada em mamíferos [2]. A concentração de exposição a 0,1% de ácido acético ou acima causa hipoatividade no peixe-zebra 5 dias após a fertilização (dpf), enquanto os anestésicos aspirina (2,5 mg l -1), lidocaína (5 mg l -1) e morfina (48 mg l -1) prevenir a mudança de comportamento [59]. A injeção subcutânea de ácido acético nos lábios frontais resultou em uma redução substancial da atividade no peixe-zebra adulto e na truta arco-íris [29,58]. A administração de morfina previne efetivamente essas mudanças, fornecendo evidências para o papel conservado dos receptores opióides na analgesia de peixes [32,59,60]. Embora mais testes sejam necessários, os opioides parecem exercer a mesma função na nocicepção em todo o reino animal.

4. Nociceptores

Os nociceptores são terminações nervosas livres que detectam preferencialmente estímulos prejudiciais que causam danos aos tecidos em vertebrados; eles geralmente são de dois tipos de fibras: pequenas fibras mielinizadas A-delta e fibras menores não mielinizadas C [61]. Os nociceptores podem ser encontrados tanto na periferia [17,61] como nas vísceras e tecidos profundos [62,63]. A investigação eletrofisiológica e anatômica pode identificar que tipo de fibras nociceptoras são, visto que as fibras C não possuem mielinização, são de pequeno diâmetro e têm uma velocidade de condução lenta. Vários tipos de fibras do nociceptor C foram caracterizados em mamíferos. Por exemplo, um tipo é apenas mecanicamente sensível, enquanto outro tipo também responde ao frio ou ao calor. Fibras C 'silenciosas' apenas respondem ao calor quando sensibilizadas [64]. A maioria dos tipos de fibra cutânea de mamíferos tem uma função nociceptiva (aproximadamente 67% do tipo de fibra total (12% Aδ, 30% C-polimodal '20% C-mecanotérmico ou apenas calor e 5% C silencioso)) deixando 33% como fibras de toque e pressão [64-67]. Assim, o sistema de nocicepção dos mamíferos deve ser capaz de diferenciar entre os tipos de estímulos nocivos, uma vez que eles possuem uma variedade de receptores específicos para estímulos. Os mamíferos terrestres podem ter desenvolvido essa capacidade de evitar extremos de calor e frio, bem como produtos químicos e estímulos mecânicos prejudiciais.

Os mecanonociceptores Aδ conduzem rapidamente e acredita-se que sinalizam a "primeira dor" [68]. Esses receptores têm limiares mecânicos relativamente mais altos do que as fibras de toque (5 versus 1–1,5 mN [66,68]), e uma pequena porcentagem é responsiva ao calor (12%) e metade é estimulada por temperaturas frias [66]. Acredita-se que as fibras C sustentam a dor de longo prazo, com humanos categorizando a estimulação Aδ como dor de "pontada" e a estimulação mediada por C como dor "pressionante" e "maçante" [69]. Aproximadamente um terço das fibras C em mamíferos são polimodais e respondem a produtos químicos nocivos, além de estímulos mecânicos e térmicos. As propriedades eletrofisiológicas dos nociceptores foram bem investigadas (revisões em [15,19,32]) funcionalmente, eles codificam informações sobre a modalidade de estímulo, intensidade e duração dos centros reflexos no sistema nervoso central, eles medeiam as respostas de retirada nocifensiva longe do danificam o estímulo [70] e facilitam as alterações comportamentais de longo prazo, uma vez que sua excitação contínua resulta em dor prolongada [2].

Ao considerar o ambiente aquático em que os peixes habitam, é improvável que sua nocicepção e sistema de dor sejam semelhantes aos animais que vivem em um ambiente terrestre. A história ecológica e evolutiva dos peixes pode apresentar riscos diferentes e, em particular, isso afetará o risco de encontrar eventos ou estímulos potencialmente dolorosos. Peixes que têm bexiga natatória podem ajustar sua flutuabilidade na água, portanto, lesões relacionadas à gravidade (queda) podem ser reduzidas. Desta perspectiva, seria interessante explorar a nocicepção em espécies bentônicas ou de fundo que constantemente entram em contato com substratos possivelmente duros. A diluição de produtos químicos nocivos que entram em um grande corpo de água pode significar que representam um risco menor se a diluição resultar em uma concentração abaixo do limite. Mudanças substanciais de temperatura ocorrem menos em comparação com ambientes terrestres, portanto, o risco de danos pelo calor ou frio pode ser menor. Quaisquer diferenças no sistema nociceptivo dos peixes podem refletir essas diferenças ambientais.

Um peixe sem mandíbula, a lampreia, possui receptores que respondem a estímulos prejudiciais, juntamente com receptores neuronais semelhantes aos opióides [71,72]. Os estudos ainda não encontraram nociceptores em elasmobrânquios de forma conclusiva [73]. No entanto, nos peixes teleósteos, estudos eletrofisiológicos e anatômicos identificaram nociceptores na truta arco-íris [74,75]. Fibras C e fibras Aδ foram caracterizadas em três classes de nociceptores, incluindo polimodal, mecanotérmico e mecanoquímico [40,75-77]. Estes estudos eletrofisiológicos confirmaram que os nociceptores da truta são fisiologicamente idênticos aos nociceptores dos mamíferos [78,79]. No entanto, há uma série de diferenças fascinantes: por exemplo, os nociceptores da truta não respondem a temperaturas frias nocivas abaixo de 4 ° C [40]. Em um contexto evolutivo, essa falta de responsividade ao frio nocivo (menos de 4 ° C) faz sentido, uma vez que as trutas são encontradas em temperaturas muito baixas, tornando-as inadequadas para ter nociceptores frios. Esta perda de função também é observada em um mamífero: o rato-toupeira pelado africano (Heterocephalus glaber), que vive em dióxido de carbono (CO2) - tocas ricas têm nociceptores que não respondem aos ácidos. CO alto2 níveis causam acidose nos tecidos periféricos, que excita os nociceptores em muitas espécies, mas para o rato-toupeira pelado essa função foi perdida, uma vez que não seria adaptável em seu ambiente natural [80,81]. Assim, a história de vida e a ecologia podem moldar o sistema de nocicepção e dor. As larvas do peixe-zebra a 5 dpf realizam mudanças comportamentais quando expostas ao calor nocivo, CO2-água infundida e ácido acético, mas nenhuma mudança comportamental ocorre quando uma variedade de drogas analgésicas são fornecidas [42,59,82].Em termos de composição de fibra, uma porcentagem comparativamente pequena é inervada por fibras C (4-5%, [83,84]) (vertebrados terrestres (aprox. 50-65%, [84]). Répteis, incluindo espécies terrestres, também têm menos fibras C do que mamíferos [85]. No entanto, na truta, as fibras Aδ funcionam como nociceptores polimodais e, portanto, têm a mesma funcionalidade que as fibras C de mamíferos. Esses nociceptores polimodais Aδ de peixes são mielinizados, de modo que a velocidade de condução é mais rápida e, portanto, sinaliza de estímulos prejudiciais pode ser mais rápido.

Os limiares também diferem em peixes em comparação com mamíferos. Os limiares mecânicos e térmicos dos nociceptores da truta arco-íris são mais baixos do que os encontrados nos mamíferos. Os limiares mecânicos dos peixes são comparáveis ​​aos registrados na córnea de mamíferos, onde baixos limiares mecânicos são encontrados em comparação com os nociceptores cutâneos de mamíferos [86]. Se considerarmos a natureza facilmente danificada da pele do peixe, os peixes podem ter desenvolvido nociceptores que respondem a limiares relativamente mais baixos para evitar lesões mecânicas [75], embora as escamas possam fornecer alguma proteção, elas também podem ser perdidas durante a abrasão. O limiar térmico dos nociceptores de mamíferos é superior a 40 ° C, embora os nociceptores de truta sejam um tanto responsivos a temperaturas superiores a 33 ° C [40]. Se refletirmos sobre a ecologia térmica das trutas arco-íris, elas podem ser encontradas em temperaturas de até 25 ° C e o risco de entrar em contato com temperaturas mais altas é improvável para esta espécie temperada. Em contraste, o comportamento do peixe-zebra, uma espécie tropical, não é alterado por uma temperatura de 30 ° C, que está dentro de sua faixa de tolerância natural. No entanto, quando sujeito a 40 ° C, a atividade do peixe-zebra é significativamente reduzida, o que pode ser evitado pela administração de analgésicos [42]. Estudos usando paradigmas de evitação sugerem que o limiar nocivo é de 36,5 ° C no peixe-zebra [87]. Esses achados sugerem que o limiar de calor dos nociceptores de peixes pode diferir entre as espécies temperadas e tropicais. Seria interessante testar a influência do ambiente térmico ainda mais pela inclusão de limiares de peixes polares e do deserto e aqueles que habitam áreas de fontes hidrotermais. Como ectotérmicos, a temperatura corporal dos peixes depende das temperaturas ambientais (normalmente 0-30 ° C), enquanto os mamíferos endotérmicos mantêm amplamente sua temperatura a 37 ° C. Temperaturas acima de 30 ° C podem ser prejudiciais para os peixes, mas não para os mamíferos, portanto, os nociceptores de peixes podem ter evoluído para responder a um limiar de calor relativamente mais baixo.

As diferenças nos limiares mecânicos e térmicos são observadas em invertebrados e, como tais, os peixes são um trampolim entre invertebrados e vertebrados? Para o limiar mecânico, a resposta é não invertebrados, incluindo artrópodes, nematóides, anelídeos e moluscos, têm altos limiares mecânicos semelhantes aos encontrados em anfíbios, pássaros e mamíferos (revisado em [4]). No caso dos limiares de calor, a resposta também é não, uma vez que esses grupos de invertebrados têm limiares de calor mais elevados do que os peixes, que são semelhantes aos encontrados em outros grupos de vertebrados [4]. A única semelhança parece ser a falta de nociceptores responsivos ao frio em invertebrados e peixes, o que sugere o desenvolvimento de nociceptores frios desenvolvidos em vertebrados terrestres. Para testar esta hipótese, seria interessante investigar as propriedades dos nociceptores em mamíferos aquáticos, que são expostos a condições ambientais semelhantes a muitos peixes, para determinar se a responsividade ao frio foi perdida ou é conservada. É claro que muitos mamíferos marinhos realizam migrações oceânicas e naturalmente entrariam em contato com uma ampla gama de temperaturas das regiões polares aos trópicos.

5. Custos comportamentais de nocicepção e dor

Muitas espécies exibem respostas de abstinência instantâneas nocifensivas a estímulos prejudiciais, mas para inferir uma experiência de dor, as respostas comportamentais devem ser mais longas do que uma reação reflexa curta e devem ser mais complicadas por natureza. Por exemplo, o comportamento normal deve ser suspenso por um período prolongado e outras decisões futuras devem ser alteradas [2]. Os reflexos nocifensivos foram documentados em muitos taxa e não requerem necessariamente áreas superiores do cérebro para o processamento [2–4]. Mudanças prolongadas no comportamento após um estímulo potencialmente doloroso também foram documentadas em vertebrados e alguns invertebrados e são indicativas de maior processamento central [2]. Portanto, as alterações comportamentais e o desempenho de comportamentos anormais ou incomuns geralmente indicam dor. Mudanças em mamíferos incluem comportamento modificado (por exemplo, [88]), respostas ao manuseio (por exemplo, [89]), postura alterada (por exemplo, [90]), atividade reduzida (por exemplo, [91]), vocalizações (por exemplo, [10]), mudanças na ingestão de alimentos e água (por exemplo, [10]), marcha [92], criação [93] e muitos mais, dependendo da espécie e modalidade de dor. O comportamento normal é afetado em peixes durante um evento potencialmente doloroso. Embora dependam da espécie, mudanças na atividade, desempenho de comportamentos anômalos (por exemplo, esfregar a área afetada balançando no substrato flutuando na natação estereotipada da nadadeira caudal), postura alterada, suspensão da alimentação e aumento da ventilação foram registrados em peixes [25-33,57, 58]. Mudanças motivacionais e mudanças comportamentais de longo prazo também foram registradas em várias espécies e revisadas extensivamente [2–4].

Os comportamentos são freqüentemente reduzidos ou não realizados durante a dor, e pode-se inferir que mudanças deletérias no comportamento normal significam que o animal paga um custo, seja pela redução da ingestão de energia quando a alimentação é suspensa, ou pelo tempo e energia gastos em comportamentos relacionados à dor. Por exemplo, os roedores são altamente impelidos a se erguer em suas gaiolas, mas isso é reduzido após a cirurgia abdominal [94]. Assim, a experiência da dor resulta em um custo comportamental que em alguns casos pode ser letal. Estudos em cefalópodes demonstraram que lulas feridas, Doryteuthis pealeii, alterou sua estratégia de fuga: a lula ferida fugiu de predadores a uma distância maior do que a lula não ferida, portanto, a resposta ao dano ao tecido evoluiu como uma tática de sobrevivência. A lesão motivou a lula a responder a uma distância maior para reduzir o risco de predação de forma mensurável [95]. No entanto, quando as lulas danificadas foram anestesiadas durante o ferimento de forma que não experimentaram o componente afetivo negativo associado, elas não mostraram um voo intensificado e ficaram mais vulneráveis ​​à predação. Quando exposto a um predador, ileso D. pealeii teve 80% de sobrevivência em contraste com apenas 19% em animais feridos anestesiados. A anestesia administrada sem lesão resultou em uma taxa de sobrevivência de 75%, portanto, a anestesia sozinha não afetou significativamente a sobrevivência. Quando D. pealeii foram feridos sem anestesia para que experimentassem a lesão, 45% sobreviveram, pois responderam aos predadores a uma distância maior do que aqueles que foram anestesiados. Assim, o custo da lesão é a mortalidade de 35%, mas se a experiência associada da lesão for bloqueada pela anestesia, o custo da mortalidade aumenta para 61%. Estudos que investigam as respostas ao choque elétrico em caranguejos eremitas (Pagurus bernhardus) que ocupam conchas de moluscos, que protegem seu abdômen mole, demonstraram que 95% desses animais evacuam uma concha quando um choque elétrico é aplicado [96]. Isso deixaria esses caranguejos vulneráveis ​​à predação, no entanto, quando isso foi repetido na presença de um sinal de predador, apenas 47% dos caranguejos deixaram sua concha, o que representa uma compensação entre a dor e o risco de predação. Em peixes, o comportamento alimentar normal da truta arco-íris pode ser suspenso por aproximadamente 3 horas em comparação com peixes tratados com sham (injeção de solução salina não nociva) [25-28]. Além disso, quando com dor, a truta arco-íris não mostra neofobia a novos objetos [26] (2003 figura 1uma), nem respostas anti-predador na presença de um sinal de predador [29]. Obviamente, deixar de responder aos predadores pode ter consequências prejudiciais em um habitat natural onde predadores podem estar presentes. No entanto, isso ainda não foi testado explicitamente. Lesões de pesca na boca do poleiro pescador marinho (Agregados Cymatogaster), que usam um método de sucção de forrageamento, resultou em alimentação reduzida em comparação com peixes capturados usando um método de captura não prejudicial, portanto, o dano é caro em termos de ingestão de energia [97]. O peixe-zebra adulto demonstra uma redução substancial na atividade e na distância de natação, resultando em uma redução na complexidade do movimento (figura 2), bem como no uso do espaço [58] durante a dor. O impacto de eventos nocivos na atividade também é visto em larvas de 5 dpf [42,59,82] (figura 1b) Essas mudanças terão um custo em termos de tempo e energia, mas os benefícios podem ser a redução da dor, a prevenção de danos adicionais e a promoção da cura. Essas respostas são melhoradas pelo uso de analgésicos ou analgésicos e, de fato, uma variedade de medicamentos previne alterações relacionadas à dor em peixes (revisado na [3] figura 1b), o que também é o caso em mamíferos [2,4]. Um estudo explorou o impacto de um choque elétrico em peixes dourados dados em uma área de seu tanque onde recebiam comida, os peixes evitavam nessa área por 3 dias antes de entrarem [98]. Essas descobertas mostram claramente que os peixes pagaram um custo nutricional onde sua ingestão de energia caiu por 3 dias, o que afetaria negativamente sua fisiologia. Após 3 dias de jejum, o peixinho dourado faminto trocou a prevenção do choque doloroso e nocivo por saciar sua fome e satisfazer suas necessidades de energia.

Figura 1. (uma) A proporção média (+ sd) de tempo gasto dentro de 5 cm do objeto para truta arco-íris de controle ou aqueles injetados subcutaneamente com ácido acético em cada um dos três grupos de teste: 1. Exposição a um novo objeto 2. Exposição a um objeto familiar ou 3. Exposição a um novo objeto com morfina administrada como analgésico. **p & lt 0,001 *p & lt 0,05 n.s., não significativo. (Reproduzido de [26] com a gentil permissão da Elsevier.) (b) Alteração da porcentagem média (± IQR, intervalo interquartil) dos valores de pré-estimulação (linha de base) no tempo gasto ativo mostrado por 5 dpf de peixe-zebra exposto a 0,1% de ácido acético com 30 min de exposição anterior a diferentes substâncias analgésicas. CD, controle perturbado com adição de água CU, controle não perturbado, sem adição de água AC, ácido acético AS, aspirina MO, morfina LI, lidocaína FL, flunixina. ‡ Diferença significativa do grupo de controle não perturbado * diferença significativa do grupo de controle perturbado (Mann-Whitney você-teste com a correção de Bonferroni aplicada, p & lt 0,0026). Tamanhos das amostras: CD, n = 437 CU, n = 429 0,1% AC, n = 416 1 mg L -1 AS, n = 416 2,5 mg L -1 AS, n = 438 1 mg l -1 MO, n = 435 48 mg l -1 MO, n = 439 1 mg l -1 LI, n = 402 5 mg l -1 LI, n = 391 8 mg l -1 FL, n = 411 e 20 mg l -1 FL, n = 443. (Reproduzido de [59] com a gentil permissão da Company of Biologists).

Figura 2. Análise da dimensão fractal das trajetórias de natação complexas de peixes-zebra adultos em peixes-zebra não perturbados de controle, em peixes-zebra anestesiados, mas sem tratamento, e em peixes-zebra que receberam um clipe de nadadeira, clipe de nadadeira com alívio da dor (etiqueta PIT inserida no abdômen), ou injeção subcutânea de 1, 5 ou 10% de ácido acético com valores de rendimento variando de normal (1,15) a baixo (0,83), demonstrando uma redução na complexidade em resposta ao tratamento estressante ou doloroso, com pontos arbitrários indicando o impacto do estresse e leve, dor moderada (mod.) e intensa. (Reproduzido de [58] sob a Licença de Atribuição Creative Commons CC BY 4.0.)

6. Conclusão

As propriedades anatômicas, moleculares e eletrofisiológicas subjacentes dos nociceptores geralmente parecem conservadas de invertebrados a vertebrados, com algumas anomalias interessantes. A perda ou a falta de evolução de uma função ocorre em peixes onde os nociceptores frios ainda não foram identificados. Isso pode ser devido às espécies testadas habitarem águas frias ou nunca entrarem em contato com essas temperaturas frias em seu habitat natural, portanto, eles não desenvolveram nociceptores frios. Por outro lado, os vertebrados terrestres podem sofrer danos nos tecidos em eventos climáticos de frio extremo e, portanto, requerem nocicepção fria para evitar tal lesão. Testes em mamíferos marinhos podem fornecer informações interessantes sobre se esses mamíferos aquáticos perderam nociceptores responsivos ao frio. Certamente, o rato-toupeira pelado africano perdeu nociceptores responsivos ao ácido, possivelmente devido ao CO2- rico ambiente que habita, mostrando que os mecanismos de percepção da dor são provavelmente moldados para se adequar ao ambiente que uma espécie habita ao longo de períodos evolutivos. Os reflexos de retração instantâneos nocifensivos são observados em muitos taxa e, como tais, são conservados evolutivamente, pois têm uma função importante - prevenir e limitar o contato com estímulos prejudiciais. Respostas comportamentais de natureza prolongada e complicada foram registradas em cefalópodes e crustáceos, gerando custos. Custos comportamentais também são observados em peixes e outras espécies de vertebrados. Ao experimentar um estímulo doloroso, os peixes não mostram respostas adequadas de medo ou anti-predador, e isso pode ser prejudicial para o ambiente natural se o risco de predação for um fator. Mudanças no comportamento são evitadas por medicamentos que fornecem analgesia eficaz, fornecendo evidências de que essas mudanças são impulsionadas por mecanismos de nocicepção e dor. Tomadas em conjunto, essas evidências combinadas sugerem uma experiência de dor que domina a atenção em peixes e, portanto, é vital que procuremos minimizar e aliviar a dor em peixes quando logisticamente possível. A evidência empírica em peixes demonstra que os comportamentos relacionados à dor são conservados em vertebrados, com mais pesquisas necessárias em invertebrados para investigar mudanças prolongadas no comportamento para discernir quando esses comportamentos surgiram pela primeira vez na evolução.


Introdução: a ocorrência de nocicepção e dor

A capacidade de detectar estímulos perigosos e prejudiciais é adaptativa em termos de sobrevivência e, portanto, a evolução de um sistema de alerta precoce em animais parece intuitiva. De fato, o sistema nociceptivo, que detecta estímulos nocivos, prejudiciais e causadores de lesões, como temperaturas extremas, alta pressão mecânica e produtos químicos irritantes, foi identificado em invertebrados (por exemplo, Drosófila e Caenorhabditis elegans Tobin e Bargmann, 2004 Neely et al., 2010 Im e Galko, 2012) até os humanos (revisado em Sneddon et al., 2014). A nocicepção é a simples percepção de um evento nocivo e normalmente é acompanhada por uma resposta reflexa de retirada da fonte do dano. Em humanos, "sentimentos" negativos de desconforto ou sofrimento são experimentados ao lado da lesão e isso é denominado dor. O conceito de dor que ocorre em animais tem sido amplamente debatido, com alguns autores sugerindo que apenas primatas e humanos podem experimentar o componente afetivo adverso por possuírem um neocórtex humano (ou semelhante em primatas) (Rose, 2002 Rose et al., 2014). Opondo-se a esta opinião, os cientistas sugerem que a experiência negativa que acompanha o dano ao tecido é crucial para alterar o comportamento subsequente de um animal para realizar reações de proteção e guarda, permitindo que o animal evite tais estímulos no futuro, e para que ocorra o aprendizado de evitação (Sneddon et al. , 2014). Isso implica que o desagradável estado interno de sentir dor anda de mãos dadas com sua percepção, já que tem que ser um forte estímulo aversivo para garantir que os animais alterem o comportamento futuro e aprendam com o evento. Se não fosse esse o caso, os animais continuariam a se machucar repetidamente, resultando em doenças, perda de membros e até mortalidade. É improvável que animais que vivem em ambientes muito diferentes tenham desenvolvido a mesma maquinaria neural nociceptiva ou de detecção de dor que os humanos. A evolução e a história de vida colocam pressões muito diversas em diferentes grupos de animais, bem como os expõem a diferentes tipos de estímulos nociceptivos. Por exemplo, peixes que vivem em um mundo aquático podem manter a flutuabilidade, então o risco de colisão devido à gravidade é provavelmente raro em comparação com um vertebrado terrestre (Sneddon, 2004). Portanto, a evolução, a ecologia e a história de vida podem ter moldado os sistemas nociceptivos e de dor em animais aquáticos para atender às demandas de seu ambiente de maneira bastante diferente dos animais terrestres (Broom, 2001 Rutherford, 2002).

Estudos sobre o cérebro de pássaros desafiaram antigos dogmas sobre a evolução do cérebro e mostraram que a teoria da evolução linear e progressiva, onde se acreditava que o córtex cerebral evoluiu de vertebrados inferiores para superiores, com pássaros em um estágio intermediário, está incorreta (ver Jarvis et al., 2005 para revisão). O cérebro aviário foi proposto para ser relativamente simples em estrutura e comportamentos primitivos controlados (Ariëns Kappers et al., 1936). Experimentos modernos demonstram que o córtex aviário se desenvolveu a partir de regiões paliais (ou semelhantes às corticais), estriatal e palidal de um ancestral comum aviário / reptiliano. A região palial das aves é organizada diferencialmente em comparação com o pálio ou córtex dos mamíferos, pois a região das aves é nuclear e o córtex dos mamíferos é dividido em camadas. No entanto, o pallia dos dois grupos desempenha funções semelhantes e têm conectividade comparável. Assim, as regiões corticais aviárias são diferentes do córtex mamífero ou humano, mas desenvolveram papéis análogos. Portanto, devemos esperar que outros taxa de vertebrados não mamíferos possam ter estruturas cerebrais que diferem anatomicamente do córtex dos mamíferos, mas que podem ter evoluído para desempenhar funções semelhantes. Este exemplo demonstra como o estudo de grupos díspares de animais pode nos esclarecer sobre a evolução do sistema nervoso. Nesta revisão, as evidências de dor e nocicepção em animais totalmente aquáticos serão consideradas discutindo as diferenças com grupos terrestres para verificar como o ambiente aquático pode ter resultado em diferenças anatômicas, neurobiológicas e funcionais. Infelizmente, existem dados insignificantes sobre mamíferos aquáticos e aves aquáticas, e muito poucos dados publicados sobre formas aquáticas de anfíbios (ver Guenette et al., 2013), portanto, esta revisão se concentrará nos grupos de animais aquáticos onde há evidências empíricas significativas, especificamente peixes, cefalópodes e crustáceos.

As definições de dor em animais propuseram que existem dois critérios principais que os animais devem cumprir para serem considerados capazes de sentir dor (Tabela 1 Sneddon et al., 2014). A primeira é que as respostas do animal inteiro a um evento nocivo e potencialmente doloroso diferem daquelas à estimulação inócua.Mais especificamente, sugere-se que: os animais devem ter o aparelho neural para perceber estímulos prejudiciais com nociceptores, muitas vezes terminações nervosas livres que detectam especificamente estímulos prejudiciais a informação é transmitida ao sistema nervoso central (SNC) da periferia o processamento central ocorre envolvendo o cérebro áreas que inervam o comportamento motivacional e emocional e as respostas fisiológicas de aprendizagem são alteradas que podem estar ligadas a uma resposta ao estresse. As alterações comportamentais não são simples reflexos, com respostas de longo prazo, incluindo comportamentos de proteção e evitação como parte da resposta e, finalmente, todas essas reações devem ser reduzido pelo uso de analgésicos ou analgésicos (embora observe que eles só podem ser eficazes em mamíferos e compostos específicos podem não funcionar necessariamente em invertebrados com receptores diferentes, etc. por exemplo, Barr e Elwood, 2011). A primeira espécie de invertebrado em que os nociceptores foram identificados foi a sanguessuga (Hirudo medicinalis), um anelídeo aquático que habita água doce (Nicholls e Baylor, 1968). Esses nociceptores têm propriedades semelhantes aos nociceptores de mamíferos, incluindo responder a vários tipos de estímulos nocivos e prejudiciais, classificando-os como polimodais (Pastor et al., 1996). Outros estudos demonstraram que os compostos analgésicos e a estimulação de receptores de toque adjacentes podem reduzir a atividade do nociceptor (Higgins et al., 2013 Yuan e Burrell, 2013), sendo este último comparável ao controle do portão em mamíferos, pelo qual o toque modula a transmissão da dor (Melzack e Wall, 1965). Portanto, os mecanismos fisiológicos e moleculares podem ser altamente conservados entre invertebrados aquáticos, vertebrados e grupos de vertebrados terrestres (Sneddon et al., 2014).

Os dois princípios-chave e critérios detalhados para dor em animais


5 principais tipos de simetria observados em animais

Os pontos a seguir destacam os cinco principais tipos de simetria vistos em animais. Os tipos são: 1. Simetria assimétrica 2. Simetria esférica 3. Simetria radial 4. Simetria biradial 5. Simetria bilateral.

Tipo # 1. Simetria assimétrica:

Em alguns animais não há eixo corporal e nenhum plano de simetria, por isso os animais são chamados de assimétricos. As formas amebóides (por exemplo, Amoeba) e muitas esponjas têm um padrão de crescimento irregular do corpo e não podem ser divididas em duas metades iguais (Fig. 9.1).

Modelo # 2. Simetria esférica:

Na simetria esférica, a forma do corpo é esférica e carece de qualquer eixo. O corpo pode ser dividido em duas metades idênticas em qualquer plano que atravesse o centro do organismo & # 8217s. Na simetria assimétrica e na simetria esférica, a polaridade não existe e a simetria esférica é vista em protozoários radiolários (Fig. 9.2).

Modelo # 3. Simetria radial:

Na simetria radial, o corpo pode ser dividido em duas metades quase iguais por qualquer um dos muitos planos verticais que passam pelo eixo central (Fig. 9.3A-C) como os raios de uma roda. Os animais que exibem simetria radial primitiva e timidamente têm forma cilíndrica e as partes semelhantes do corpo estão dispostas igualmente em torno do eixo. O eixo se estende do centro da boca ao centro do lado aboral.

A simetria radial é observada entre os animais sésseis e sedentários, como em algumas esponjas, hidroides, anthozoários pol & tímidos, medusas e estrelas do mar.

Formas especiais de simetria radial são observadas em diferentes grupos de animais, tais como:

(i) Simetria tetrâmera:

Muitas medusas possuem 4 canais radiais e o corpo pode ser dividido em 4 partes iguais. Conseqüentemente, os animais exibem simetria raidal tetrâmero (Fig. 9.3B).

(ii) Simetria pentamerosa:

A maioria dos equinodermos possui simetria radial pentâmero e timidez porque o corpo pode ser dividido em 5 partes aproximadamente iguais (Fig. 20.1). As partes do corpo são dispostas em torno do eixo da boca em orientações de 72 ° de distância. As larvas dos equinodermos são bilateralmente simétricas, mas adquirem simetria radial na fase adulta. A simetria radial dos equinodermos é considerada uma aquisição secundária.

(iii) Simetria hexâmera:

Os anemo e shynes do mar e os verdadeiros pólipos de coral pertencem à subclasse Hexacorallia (classe Anthozoa). Os mesentérios e tentáculos são organizados em múltiplos de seis. Os mesentérios geralmente são emparelhados e organizados em múltiplos de seis. O corpo dos pólipos hexacoralianos exibe um plano hexamérico e tem simetria interna sêxtupla.

(iv) Simetria octomérica:

O corpo dos pólipos octocoralianos (subclasse Octocorallia) mostra simetria radial octomérica e contém 8 tentáculos marginais ocos e 8 mesentérios e o corpo pode ser dividido em 8 partes iguais (Fig. 9.3C).

Os animais com simetria radial não possuem faces anterior e posterior ou face dorsal e ventral. Eles têm um lado oral agudo e tímido e o lado oposto à boca chamado de lado aboral.

Modelo # 4. Simetria biradial:

O corpo dos animais que exibe simetria birradial, representa uma combinação de simetria radial e bilateral. Os órgãos são dispostos radialmente e o corpo pode ser dividido em dois por um plano médio-longitudinal. Os ctenóforos exibem simetria birradial.

Modelo # 5. Simetria bilateral:

Na simetria bilateral, as partes do corpo são dispostas de tal forma que o animal é divisível em metades de imagem espelhada por meio de um plano (plano sagital médio) apenas (Fig. 9.4A). Este plano passa pelo eixo do corpo para separar as duas metades, chamadas de metades direita e esquerda.

Os animais que apresentam simetria bilateral denominados bilateria. Animais bilateralmente sim e shimétricos incluem acoelomados, pseudo-coelomatos e eucoelomados entre invertebrados e cordados inferiores e vertebrados.

Todo o corpo de uma bilateria pode ser dividido em três planos, tais como: (i) frontal (ii) sagital e (iii) transversal (Fig. 9.4). Qualquer um dos planos verticais perpen e shydicular ao plano sagital que passa pelo corpo separando o lado superior e inferior é chamado de plano frontal.

A parte superior também é chamada de dorsal, que geralmente fica tímida longe do solo e perto das costas do animal. A parte inferior também é chamada de ventral, geralmente voltada para o solo. Um plano longitudinal que passa ao longo do eixo do corpo do animal bilateralmente sim e shimétrico para separar os lados direito e esquerdo é denominado plano sagital mediano (Fig. 9.4B).

Um plano imaginário que cruza o corpo, perpendicular ao plano sagital médio denominado plano transversal. O corpo da bilateria tem o termo lateral (dois lados do corpo), anterior (a extremidade que geralmente se move para a frente durante o movimento de retraimento e comporta a boca) e poste e shyrior (Fig. 9.5) (a extremidade oposta a anterior).

Vantagens da simetria:

1. A simetria bilateral está associada ao termo cefalização - significando a especialização da extremidade anterior do corpo para formar a cabeça onde os tecidos nervosos, órgãos dos sentidos e órgãos de alimentação estão concentrados e tímidos.

2. Outras vantagens dessa simetria são a racionalização do corpo, o desenvolvimento de diferentes órgãos em diferentes regiões do corpo e o movimento unidirecional mais eficiente.


ATRIBUIÇÃO

O material deste laboratório será incluído na prática do laboratório (junto com o material dos laboratórios 7 e 8). Certifique-se de compreender os conceitos, cálculos, testes estatísticos e gráficos cobertos.


Resultados:
Use dados de toda a classe para comparar as velocidades médias de condução dos três nervos examinados hoje. Faça uma ANOVA comparando a velocidade de condução (m / s) dos nervos de humanos, sapos e minhocas. A diferença é significativa no nível de probabilidade de 0,05? Parece haver uma diferença na condutividade dos nervos do ser humano, da rã e da minhoca?

Discussão:
Os dados coletados neste laboratório podem ser comparados às taxas de condução dos nervos previamente documentadas de uma ampla variedade de animais vertebrados e invertebrados. Seus dados são consistentes com esse conjunto de dados mais amplo?


Fig. 9.8. Velocidade de condução do impulso nervoso em função do diâmetro da fibra em diversos animais. Modificado de Bullock e Horridge, 1965, Structure and function of the Nervous System of Invertebrates. W. H. Freeman and Company.


Assista o vídeo: 10 Najszybszych zwierząt na świecie (Agosto 2022).