Ejercicios: Receptores y efectores

Clasifica los receptores sensoriales según el tipo de estímulo que detectan (fotorreceptores, mecanorreceptores, quimiorreceptores, termorreceptores y nociceptores) y pon un ejemplo corporal de cada uno.

Diferencia exterorreceptores, interorreceptores y propioceptores, indicando dónde se localizan y qué información aporta cada tipo.

Cita los tres tipos de órganos efectores de la función de relación y pon un ejemplo de respuesta coordinada por cada uno.

Nombra los cinco sentidos «clásicos» y añade al menos dos sentidos internos menos conocidos (equilibrio, propiocepción, hambre, sed, dolor visceral), indicando qué información aporta cada uno.

Explica el recorrido de la luz en el ojo (córnea, pupila, cristalino, humor vítreo, retina) y la función de cada elemento, indicando dónde se forma la imagen y dónde se transforma en señal nerviosa.

Diferencia bastones y conos de la retina: qué detecta cada tipo (luz tenue frente a color y detalle), dónde abunda (periferia frente a fóvea) y por qué de noche vemos en blanco y negro.

Describe el camino del sonido por el oído (pabellón, canal auditivo, tímpano, huesecillos, cóclea) y explica en qué estructura las vibraciones se convierten en impulsos nerviosos.

Diferencia gusto y olfato, y explica por qué con un resfriado fuerte la comida «no sabe a nada», recurriendo al olfato retronasal y a la noción de sabor como combinación de ambos sentidos.

La piel contiene varios tipos de receptores (tacto, presión, temperatura y dolor). Explica qué ventaja supone esa integración sensorial y describe qué ocurre cuando tocas a la vez algo frío, rugoso y punzante.

Compara el ojo compuesto de un insecto con el ojo de un vertebrado: estructura básica de cada uno, tipo de imagen que forman y qué ventaja ofrece cada diseño al animal que lo posee.

Ante un ruido brusco se dilatan las pupilas y se acelera el corazón, como resume el esquema. Indica qué elemento de la cadena (receptor, centro nervioso o efector) representa cada caja numerada (1 a 4) y qué parte del sistema nervioso (voluntario o autónomo) controla cada paso.

Explica en qué punto se enfoca la imagen en un ojo miope y en uno hipermétrope (delante o detrás de la retina), qué tipo de lente corrige cada defecto (divergente o convergente) y qué factores se relacionan con el aumento de la miopía en los jóvenes (trabajo en cerca, pocas horas al aire libre).

El oído interno también es el órgano del equilibrio. Explica qué detectan los canales semicirculares y el utrículo (giros y aceleraciones, posición de la cabeza) y por qué marearse en un barco es un conflicto entre lo que dice la vista y lo que dice el oído interno (cinetosis).

Los nociceptores nos avisan del daño. Explica la función protectora del dolor y razona por qué las personas con insensibilidad congénita al dolor sufren quemaduras, fracturas e infecciones que no detectan a tiempo.

Las yemas de los dedos distinguen dos pinchazos separados un milímetro; la espalda, solo si se separan varios centímetros. Explica la prueba de discriminación de dos puntos, qué la determina (densidad de receptores y territorio cortical) y qué dice sobre la sensibilidad de cada zona.

¿Qué es el homúnculo sensorial? Explica cómo se representa el cuerpo en la corteza somatosensorial, por qué labios y manos ocupan mucho más territorio que la espalda o los muslos y qué significa eso sobre la importancia de cada zona para el tacto.

Un equipo de investigación registra la actividad eléctrica de dos neuronas sensoriales distintas ante un estímulo mecánico continuo y de intensidad constante aplicado durante 10 segundos:

• En la Neurona A, la frecuencia de potenciales de acción decae rápidamente a cero a los 0.8 segundos, aunque el estímulo continúa activo.

• En la Neurona B, la frecuencia de potenciales de acción disminuye ligeramente al principio, pero se mantiene elevada y constante durante los 10 segundos completos.

1. a) Deduce de forma razonada cuál de estos registros corresponde a un receptor de adaptación rápida (fásico) y cuál a uno de adaptación lenta (tónico). Asocia cada comportamiento a un ejemplo funcional del cuerpo humano: la percepción del roce de la ropa sobre la piel frente a la detección del dolor por una quemadura continuada (nocicepción).
2. b) Justifica, desde una perspectiva evolutiva y de supervivencia, por qué sería desadaptativo o letal para un animal que los nociceptores mostrasen el mismo patrón de adaptación sensorial que los receptores olfativos o táctiles ante un estímulo nocivo constante.

En una consulta médica se evalúa el equilibrio de dos pacientes mediante la prueba de Romberg (permanecer erguido con los pies juntos y los brazos pegados al tronco, primero con los ojos abiertos y a continuación cerrados):

• El Paciente 1 se mantiene estable con los ojos abiertos, pero pierde el equilibrio de inmediato y se tambalea con riesgo de caída en cuanto cierra los ojos.

• El Paciente 2 presenta inestabilidad y marcha tambaleante tanto con los ojos abiertos como cerrados, apenas sin mejoría visual.

1. a) Sabiendo que uno de los pacientes sufre una degeneración en las vías propioceptivas de los cordones posteriores de la médula espinal y el otro presenta una atrofia del cerebelo, deduce justificadamente qué diagnóstico corresponde a cada uno a partir de la integración multisensorial del equilibrio.
2. b) Una persona sana puede mantener el equilibrio en una bicicleta en marcha con los ojos cerrados durante unos segundos, pero fracasa si intenta hacerlo con la bicicleta completamente detenida sin apoyar los pies. Explica qué información sensorial dinámica aportan los canales semicirculares del oído interno y el movimiento de pedaleo frente al equilibrio puramente estático.

En un laboratorio de neurofisiología se analiza el efecto de dos toxinas:

• La Toxina X bloquea específicamente los receptores nicotínicos de acetilcolina en la placa motora del músculo esquelético, sin alterar los receptores muscarínicos.

• La Toxina Y actúa como un antagonista competitivo potente de los receptores muscarínicos de acetilcolina en las vísceras y glándulas.

1. a) Predice razonadamente los efectos inmediatos que causará la intoxicación por Toxina X sobre la ventilación pulmonar (diafragma), el peristaltismo intestinal y el diámetro de las pupilas.
2. b) Un estudiante afirma: «Como el sistema somático controla los actos voluntarios y el autónomo los involuntarios, la Toxina X no afectará a ningún reflejo espinal, mientras que la Toxina Y paralizará todos los movimientos automáticos del cuerpo». Rebate su afirmación analizando qué sucede con el reflejo rotuliano bajo el efecto de la Toxina X y con el ritmo cardíaco bajo la Toxina Y.
3. c) ¿Cuál de las dos intoxicaciones requerirá de forma urgente intubación con ventilación mecánica asistida para evitar la muerte por asfixia? Justifica tu respuesta según el tipo de inervación motora del diafragma.

Un paciente con el brazo izquierdo amputado por encima del codo presenta una experiencia sensorial llamativa: al tocar con un bastoncillo su mejilla izquierda con los ojos cerrados, afirma sentir con nitidez caricias en los dedos pulgar e índice de su mano izquierda amputada. Además, padece un dolor intenso porque siente su mano fantasma cerrada en un puño rígido y crispado, con las uñas clavándose en la palma.

1. a) Basándote en la distribución del homúnculo somatosensorial de Penfield en la corteza parietal, explica por qué la estimulación táctil de la cara desencadena sensaciones en los dedos de la mano ausente. ¿Qué fenómeno de neuroplasticidad y reorganización cortical subyace a este hallazgo?
2. b) El cerebro del paciente sigue enviando órdenes motoras a la mano para abrir el puño, pero no recibe señales de retorno propioceptivas, lo que genera un bucle de dolor mantenido. Diseña una pauta de terapia con espejo (caja de espejo de Ramachandran) y predice qué señal visual debe generar el paciente para engañar a su corteza sensoriomotora y aliviar el espasmo fantasma.

La retina humana tricromática normal dispone de tres tipos de conos cuyos fotopigmentos (opsinas) presentan máximos de absorción en longitudes de onda distintas: S (azul, ~420 nm), M (verde, ~530 nm) y L (rojo, ~560 nm). Los genes que codifican las opsinas M y L se sitúan en tándem en el cromosoma X.

1. a) Un individuo con deuteranopía carece por completo de la opsina funcional M. Si se le proyectan dos haces de luz de igual radiancia, uno a 540 nm y otro a 565 nm, deduce y justifica si su corteza visual podrá discriminar ambos estímulos como colores distintos mediante la comparación de señales entre conos o si los percibirá como tonalidades indistinguibles.
2. b) En una población en equilibrio genético, la prevalencia del daltonismo ligado al cromosoma X entre los varones es del 6.0 % (0,06). Calcula razonadamente la frecuencia alélica esperada, el porcentaje de mujeres daltónicas y el porcentaje de mujeres portadoras con visión fenotípicamente normal.
3. c) Una mujer con visión normal cuyo padre es daltónico tiene descendencia con un hombre con visión normal. Justifica la probabilidad de que sus hijos varones e hijas padezcan daltonismo. ¿Por qué, debido al proceso de inactivación estocástica del cromosoma X (lionización), las mujeres portadoras pueden presentar un mosaico celular en la retina sin llegar a manifestar ceguera cromática clínica?

En un servicio de otorrinolaringología se atienden dos casos de sordera neurosensorial bilateral profunda:

• Paciente A: Joven de 19 años que sufrió una ototoxicidad farmacológica que provocó la destrucción irreversible de las células ciliadas del órgano de Corti, pero conserva íntegras las neuronas del ganglio espiral y el nervio vestibulococlear (VIII par craneal).

• Paciente B: Adulto de 50 años con compresión bilateral avanzada del nervio vestibulococlear debida a neurinomas del acústico que han interrumpido la conducción axonal.

1. a) Justifica por qué un implante coclear es una alternativa terapéutica eficaz para el Paciente A pero resulta completamente inoperante para el Paciente B. Describe la ruta que sigue el impulso eléctrico desde el electrodo del implante hasta la corteza auditiva primaria en el caso viable.
2. b) La membrana basilar presenta tonotopía: su base es rígida y estrecha (resuena ante altas frecuencias o tonos agudos), mientras que el ápice o vértice es laxo y ancho (resuena ante bajas frecuencias o tonos graves). Explica cómo debe programar el equipo médico la activación espacial de los electrodos a lo largo de la cóclea para que el Paciente A diferencie una voz aguda (4000 Hz) del sonido grave de un bombo (150 Hz).

En la ilusión del tablero de Adelson, un cilindro opaco proyecta sombra sobre casillas ajedrezadas. El parche A (situado en zona iluminada y percibido como casilla gris oscura) y el parche B (situado dentro de la sombra y percibido como casilla blanca) reflejan hacia los ojos exactamente la misma irradiancia física (el mismo número de fotones por milímetro cuadrado estimula los fotorreceptores de la retina).

1. a) Si se cubre la escena con una cartulina opaca con dos pequeñas perforaciones que aíslen exclusivamente las casillas A y B de su contexto y de la sombra, predice qué percibirá el observador. A partir de este resultado, justifica la diferencia formal entre sensación y percepción visual.
2. b) Si ambas casillas envían una señal sensorial idéntica, ¿por qué la corteza visual insiste en «ver» la casilla B mucho más clara que la A cuando se observa la imagen completa? Explica el concepto de constancia del color/brillo y justifica qué ventaja adaptativa supuso para los primates frente a la alternativa de registrar únicamente la fotometría física absoluta de su entorno.

Un equipo de etología estudia los mecanismos sensoriales de dos depredadores mediante montajes experimentales:

• Experimento 1: Un tiburón nada en un tanque con arena. Ataca con precisión a un pez plano vivo enterrado en el fondo. Si el pez se sustituye por trozos de carne fresca envueltos en plástico aislante impermeable al agua y a la electricidad, el tiburón pasa de largo. Sin embargo, si bajo la arena se entierra un dipolo eléctrico que emite una microcorriente continua de 5 nV/cm (similar a la actividad neuromuscular branquial de la presa) sin ningún rastro químico de comida, el tiburón se lanza a morder los electrodos.

• Experimento 2: Se registran murciélagos insectívoros capturando polillas en oscuridad. Al introducir polillas de la familia Erebidae, se observa que estas emiten trenes de clics ultrasónicos cuando detectan que el murciélago acelera sus llamadas de ecolocalización; ante esto, el porcentaje de capturas del murciélago cae en un 80 %.

1. a) A partir del Experimento 1, deduce qué receptor sensorial guía el ataque final del tiburón (ampollas de Lorenzini frente a quimiorreceptores olfativos) y justifica por qué la barrera plástica impidió la detección a pesar del olor a carne.
2. b) A partir del Experimento 2, formula una hipótesis neurofisiológica sobre cómo los ultrasonidos emitidos por la polilla alteran el sistema de ecolocalización del murciélago e interpreta esta interacción como un caso de coevolución sensorial depredador-presa.
3. c) Utiliza ambos ejemplos para argumentar el concepto de «Umwelt» de Jakob von Uexküll y justifica por qué diseñar una trampa para plagas basándose exclusivamente en las capacidades sensoriales humanas suele resultar ineficaz.