Fotorrecepção em Vertebrados Camila de Moura e Renan Carvalho

Consiste na transdução de fótons de luz em sinais elétricos que podem ser interpretados pelo sistema nervoso;

Está fortemente relacionada com a percepção do ambiente (busca por recursos, evasão de predadores), ritmo circadiano, etc...

Fotorrecepção

Fotopigmentos: responsáveis pela captação dos fótons de luz; Composição dos fotopigmentos:

Todos os pigmentos visuais dos vertebrados terrestres são

rodopsinas;

Porfiropsinas estão presentes em peixes de água doce, peixes eurialinos e alguns anfíbios

Fotopigmentos

Opsina + Pigmento

Retineno → Rodopsina

3 - desidroretineno → Porfiropsinas

Fotopigmentos são pigmentos instáveis que sofrem uma transformação química quando absorvem luz;

Estão localizados em altas concentrações nas lamelas dos fotorreceptores;

Cada receptor sintetiza um único fotopigmento;

O espectro de ação do fotorreceptor depende do espectro de absorção do seu fotopigmento;

Fotopigmentos

Os fotorreceptores dos vertebrados hiperpolarizam-se em resposta ao estímulo luminoso;

Fototransdução

São neurônios modificados;

Captam a energia da luz e a traduzem em sinais neuronais;

Estão localizadas na retina do olho dos vertebrados;

Estrutura dos fotorreceptores

Segmento externo: zona altamente especializada contendo pilhas de membranas onde se localizam os fotopigmentos;

Segmento interno: contendo as organelas celulares habituais;

Terminal sináptico: zona de comunicação com outros neurônios;

Células fotorreceptoras dos vertebrados

Fotorreceptores

Responsáveis pela visão em cores (visão fotópica);

Funcionam melhor na luz brilhante e tem alta resolução;

Existem vários tipos de cones contendo diferentes fotopigmentos:

Visão dicromática (duas classes de cones) → maioria dos mamíferos;

Visão tricromática (três classes de cones) → primatas superiores;

Visão quadricromática (quatro classes de cones) → aves;

Cones

Maioria dos mamíferos (incluindo humanos):

Cones concentrados na fóvea (ou area centralis): acuidade visual elevada;

Animais de ambientes planos e abertos (Ex.: leopardos e coelhos):

Cones concentrados em faixas visuais horizontais: resolução máxima para esta parte do cenário;

Cones

Responsáveis pela visão em tons de cinza e sem cor (visão escotópica);

Funcionam melhor na iluminação fraca;

Apresentam uma convergência sináptica maior: menor acuidade e alta sensibilidade (10X mais sensibilidade que os cones);

Apenas um tipo de fotopigmento;

Rãs têm dois tipos de bastonetes - vermelhos e verdes - além dos cones;

Bastonetes

Animais diurnos: Olhos grandes com retina maior;

Fóvea com grande n° de cones e pouca convergência neuronal: maior acuidade e visão mais detalhada;

Animais noturnos: Grande n° de bastonetes;

Tapetum lucidum: camada de células com cristais de guanina atrás da retina que refletem a luz;

Bastonetes

Tapetum lucidum

Principais estruturas:

Córnea: superfície externa transparente do olho;

Cristalino: lente onde os raios de luz incidentes são desviados;

Retina: superfície interna posterior do olho onde a imagem é formada;

Íris: parte mais visível e colorida do olho dos vertebrados;

Pupila: abertura variável que controla a entrada de luz;

O olho dos vertebrados

O olho e suas estruturas

Peixes, anfíbios e serpentes: focalizam a imagem na retina movimentando a lente;

Mamíferos, aves e répteis (exceto serpentes): lente e retina são imóveis! A imagem é focalizada pela alteração da curvatura e da espessura da lente:

Fibras da zônula + Músculos ciliares (relaxam) = lente é achatada

Objetos distantes do olho são focalizados na retina!

Fibras da zônula + Músculos ciliares (contraem) = lente é

arredondada Objetos próximos do olho são focalizados na retina! (= acomodação

visual)

Como a imagem é focalizada?

Adaptação pupilar: A pupila pode se comprimir ou dilatar, adaptando-se à luminosidade do ambiente. Quanto mais iluminado o ambiente, menor é o diâmetro da pupila.

Esse método é bem desenvolvido em mamíferos, aves e alguns répteis.

Répteis e mamíferos de hábito noturno possuem pupilas fendidas que ficam bem abertas à noite, mas quase fechadas durante o dia.

Como é feito o controle da entrada de luz no olho?

Presente em todos os vertebrados, a glândula pineal está relacionada com a fotorrecepção extra retiniana e regulagem do ritmo circadiano em anfíbios, répteis e aves;

Em mamíferos, a glândula pineal está relacionada com a regulação do ciclo circadiano, mas não com a fotorrecepção, que é estritamente retiniana;

Possui a mesma origem embriológica dos olhos laterais, sendo que os pinealócitos (células da glândula) são muito semelhantes com os fotorreceptores da retina;

Glândula pineal

Fotorrecepção: Conversão de luz em sinais elétricos gerando uma imagem;

Fotopigmentos: Opsinas + pigmento;

Fotorreceptores: Cones e bastonetes;

Olho dos vertebrados: Câmara com pequena abertura + lente refratária;

Conclusão

http://www.vision.ime.usp.br/~ronaldo/mac0417-03/aula_02/BIO2_329.jpg

https://www.youtube.com/watch?v=SSeEqeeh8rg

http://www.crono.icb.usp.br/glandpineal.htm

http://www.pigeon.psy.tufts.edu/psych26/umvelt.htm

Randall, D.; Burggren, W.; French, K. : Eckert Fisiologia animal: Mecanismos e Adaptações. 4 ed., Guanabara Koogan, 2000

Schmidt-Nielsen, K. Fisiologia animal - adaptação e meio ambiente. 5ª ed., Livraria e Editora Santos, 2002.

Referências