Receptores e efetores

Classifique os receptores sensoriais segundo o tipo de estímulo que detectam (fotorreceptores, mecanorreceptores, quimiorreceptores, termorreceptores e nociceptores) e indique um exemplo corporal de cada um.

Distinga exterorreceptores, interorreceptores e proprioceptores, indicando onde se localizam e que informação cada tipo fornece.

A pele contém vários tipos de receptores (tato, pressão, temperatura e dor). Explique que vantagem representa essa integração sensorial e descreva o que ocorre quando você toca simultaneamente em algo frio, áspero e pontiagudo.

As pontas dos dedos distinguem duas picadas separadas por um milímetro; as costas, apenas se estiverem separadas por vários centímetros. Explique o teste de discriminação de dois pontos, o que o determina (densidade de receptores e território cortical) e o que revela sobre a sensibilidade de cada região.

O que é o homúnculo sensorial? Explique como o corpo está representado no córtex somatossensorial, por que razão os lábios e as mãos ocupam muito mais território do que as costas ou as coxas e o que isso significa quanto à importância de cada zona para o tato.

Uma equipe de pesquisa registra a atividade elétrica de dois neurônios sensoriais distintos diante de um estímulo mecânico contínuo e de intensidade constante aplicado durante 10 segundos:

• No Neurônio A, a frequência de potenciais de ação decai rapidamente para zero aos 0,8 segundo, embora o estímulo continue ativo.

• No Neurônio B, a frequência de potenciais de ação diminui ligeiramente no início, mas se mantém elevada e constante durante os 10 segundos completos.

1. a) Deduza de forma fundamentada qual destes registros corresponde a um receptor de adaptação rápida (fásico) e qual corresponde a um de adaptação lenta (tônico). Associe cada comportamento a um exemplo funcional do corpo humano: a percepção do roçar da roupa sobre a pele em comparação com a detecção da dor de uma queimadura contínua (nocicepção).
2. b) Justifique, de uma perspectiva evolutiva e de sobrevivência, por que razão seria desadaptativo ou letal para um animal que os nociceptores mostrassem o mesmo padrão de adaptação sensorial que os receptores olfativos ou táteis diante de um estímulo nocivo constante.

Um paciente com o braço esquerdo amputado acima do cotovelo apresenta uma experiência sensorial incomum: ao tocar com um cotonete na sua bochecha esquerda com os olhos fechados, afirma sentir com nitidez carícias nos dedos polegar e indicador da sua mão esquerda amputada. Além disso, sofre de uma dor intensa porque sente a sua mão fantasma fechada num punho rígido e contraído, com as unhas enterrando-se na palma.

1. a) Com base na distribuição do homúnculo somatossensorial de Penfield no córtex parietal, explique por que a estimulação tátil da face desencadeia sensações nos dedos da mão ausente. Que fenômeno de neuroplasticidade e reorganização cortical está na base desse achado?
2. b) O cérebro do paciente continua enviando ordens motoras à mão para abrir o punho, mas não recebe sinais de retorno proprioceptivos, o que gera um ciclo de dor contínua. Elabore um roteiro de terapia do espelho (caixa de espelho de Ramachandran) e preveja que sinal visual o paciente deve gerar para enganar o seu córtex sensoriomotor e aliviar o espasmo fantasma.

Indique os três tipos de órgãos efetores da função de relação e apresente um exemplo de resposta coordenada para cada um.

Diante de um ruído repentino, as pupilas se dilatam e o coração acelera, como resume o esquema. Indique que elemento da cadeia (receptor, centro nervoso ou efetor) representa cada caixa numerada (1 a 4) e que parte do sistema nervoso (voluntário ou autônomo) controla cada passo.

Desafio do tema. Como o seu corpo responde diante de um alerta ou esforço? Elabore uma investigação caseira sobre o tempo de reação e a integração neuroendócrina.

1. Coleta de dados: Com a ajuda de alguém que mora com você, realize o teste da régua em repouso e após $1\text{ min}$ de atividade física intensa (como pular ou fazer agachamentos). Meça a distância de queda ($d$, em metros) cinco vezes por condição e calcule o tempo de reação médio por meio da fórmula $t = \sqrt{2d/g}$ (com $g = 9,8\text{ m/s}^2$). Registre também o seu pulso em repouso e ativo.

2. Processamento: Elabore uma tabela com as médias obtidas e construa um gráfico de barras que compare o tempo de reação e a frequência cardíaca nas duas situações.

3. Relatório fisiológico: Redija um relatório breve fundamentando os resultados: identifique os receptores sensoriais ativados, descreva as vias nervosas aferentes e os efetores musculares envolvidos, e explique a modulação endócrina exercida pela adrenalina sobre a resposta cardíaca e o estado de alerta.

Será avaliado:

• Rigor na obtenção de dados empíricos e cálculo matemático adequado com vírgula decimal.

• Representação gráfica clara, ordenada e corretamente identificada.

• Integração conceitual precisa de receptores, efetores e a coordenação entre o sistema nervoso e o endócrino.

Explique o trajeto da luz no olho (córnea, pupila, cristalino, humor vítreo, retina) e a função de cada elemento, indicando onde se forma a imagem e onde ela se transforma em sinal nervoso.

Diferencie bastonetes e cones da retina: o que detecta cada tipo (luz fraca versus cor e detalhe), onde abundam (periferia versus fóvea) e por que razão à noite vemos em preto e branco.

Compare o olho composto de um inseto com o olho de um vertebrado: estrutura básica de cada um, tipo de imagem que formam e que vantagem cada desenho confere ao animal que o possui.

Explique em que ponto a imagem é focalizada num olho míope e num hipermétrope (à frente ou atrás da retina), que tipo de lente corrige cada defeito (divergente ou convergente) e que fatores estão relacionados ao aumento da miopia nos jovens (trabalho de perto, poucas horas ao ar livre).

Na ilusão do tabuleiro de Adelson, um cilindro opaco projeta sombra sobre casas xadrezadas. O quadrado A (situado em zona iluminada e percebido como casa cinza-escura) e o quadrado B (situado dentro da sombra e percebido como casa branca) refletem para os olhos exatamente a mesma irradiância física (o mesmo número de fótons por milímetro quadrado estimula os fotorreceptores da retina).

1. a) Se a cena for coberta com uma cartolina opaca com duas pequenas perfurações que isolem exclusivamente as casas A e B do seu contexto e da sombra, preveja o que o observador perceberá. A partir deste resultado, justifique a diferença formal entre sensação e percepção visual.
2. b) Se ambas as casas enviam um sinal sensorial idêntico, por que o córtex visual insiste em "ver" a casa B muito mais clara do que a A quando se observa a imagem completa? Explique o conceito de constância da cor/brilho e justifique que vantagem adaptativa isso supôs para os primatas em relação à alternativa de registrar unicamente a fotometria física absoluta do seu ambiente.

Descreva o caminho do som através do ouvido (pavilhão auricular, canal auditivo, tímpano, ossículos, cóclea) e explique em que estrutura as vibrações se convertem em impulsos nervosos.

O ouvido interno é também o órgão do equilíbrio. Explique o que detectam os canais semicirculares e o utrículo (rotações e acelerações, posição da cabeça) e por que enjoar em um barco resulta de um conflito entre o que a visão indica e o que o ouvido interno transmite (cinetose).

Em uma consulta médica avalia-se o equilíbrio de dois pacientes por meio da prova de Romberg (permanecer ereto com os pés juntos e os braços encostados no tronco, primeiro com os olhos abertos e em seguida fechados):

• O Paciente 1 mantém-se estável com os olhos abertos, mas perde o equilíbrio de imediato e cambaleia com risco de queda assim que fecha os olhos.

• O Paciente 2 apresenta instabilidade e marcha em zigue-zague tanto com os olhos abertos quanto fechados, praticamente sem melhora visual.

1. a) Sabendo que um dos pacientes sofre de uma degeneração nas vias proprioceptivas dos cordões posteriores da medula espinhal e o outro apresenta uma atrofia do cerebelo, deduza, justificando, qual diagnóstico corresponde a cada um a partir da integração multissensorial do equilíbrio.
2. b) Uma pessoa saudável consegue manter o equilíbrio em uma bicicleta em movimento com os olhos fechados durante alguns segundos, mas falha se tentar fazê-lo com a bicicleta completamente parada sem apoiar os pés. Explique que informação sensorial dinâmica fornecem os canais semicirculares do ouvido interno e o movimento de pedalar, em oposição ao equilíbrio puramente estático.

Num serviço de otorrinolaringologia são atendidos dois casos de surdez neurossensorial bilateral profunda:

• Paciente A: Jovem de 19 anos que sofreu uma ototoxicidade farmacológica que provocou a destruição irreversível das células ciliadas do órgão de Corti, mas conserva íntegros os neurônios do gânglio espiral e o nervo vestibulococlear (VIII par craniano).

• Paciente B: Adulto de 50 anos com compressão bilateral avançada do nervo vestibulococlear devida a neurinomas do acústico que interromperam a condução axonal.

1. a) Justifique por que razão um implante coclear é uma alternativa terapêutica eficaz para o Paciente A, mas se revela completamente inoperante para o Paciente B. Descreva a rota que o impulso elétrico segue desde o eletrodo do implante até o córtex auditivo primário no caso viável.
2. b) A membrana basilar apresenta tonotopia: a sua base é rígida e estreita (ressoa perante frequências altas ou tons agudos), enquanto o ápice ou vértice é frouxo e largo (ressoa perante frequências baixas ou tons graves). Explique como a equipe médica deve programar a ativação espacial dos eletrodos ao longo da cóclea para que o Paciente A diferencie uma voz aguda (4000 Hz) do som grave de um bumbo (150 Hz).

Nomeie os cinco sentidos «clássicos» e acrescente pelo menos dois sentidos internos menos conhecidos (equilíbrio, propriocepção, fome, sede, dor visceral), indicando que informação cada um fornece.

Diferencie paladar e olfato, e explique por que razão, com um resfriado forte, a comida «não tem gosto de nada», recorrendo ao olfato retronasal e à noção de sabor como combinação de ambos os sentidos.

Os nociceptores nos avisam do dano. Explique a função protetora da dor e justifique por que as pessoas com insensibilidade congênita à dor sofrem queimaduras, fraturas e infecções que não detectam a tempo.

Uma equipe de etologia estuda os mecanismos sensoriais de dois predadores por meio de montagens experimentais:

• Experimento 1: Um tubarão nada em um tanque com areia. Ataca com precisão um peixe-chato vivo enterrado no fundo. Se o peixe for substituído por pedaços de carne fresca envoltos em plástico isolante impermeável à água e à eletricidade, o tubarão passa direto. Contudo, se sob a areia for enterrado um dipolo elétrico que emite uma microcorrente contínua de 5 nV/cm (semelhante à atividade neuromuscular branquial da presa) sem qualquer rastro químico de comida, o tubarão se lança para morder os eletrodos.

• Experimento 2: Registram-se morcegos insetívoros capturando mariposas no escuro. Ao introduzir mariposas da família Erebidae, observa-se que elas emitem trens de cliques ultrassônicos quando detectam que o morcego acelera suas chamadas de ecolocalização; diante disso, a porcentagem de capturas do morcego cai 80 %.

1. a) A partir do Experimento 1, deduza qual receptor sensorial guia o ataque final do tubarão (ampolas de Lorenzini em comparação com quimiorreceptores olfativos) e justifique por que a barreira plástica impediu a detecção apesar do cheiro de carne.
2. b) A partir do Experimento 2, formule uma hipótese neurofisiológica sobre como os ultrassons emitidos pela mariposa alteram o sistema de ecolocalização do morcego e interprete essa interação como um caso de coevolução sensorial predador-presa.
3. c) Use os dois exemplos para argumentar o conceito de «Umwelt» de Jakob von Uexküll e justifique por que projetar uma armadilha para pragas baseando-se exclusivamente nas capacidades sensoriais humanas costuma ser ineficaz.