Em formação

Uma pergunta especulativa sobre sensação


Sei que isso é especulativo e não sou biólogo, mas há muito tempo que penso nisso. Sempre fui capaz de localizar a linha central de qualquer parte do meu corpo exatamente como se houvesse algum nervo passando por ela. Por exemplo, com uma caneta, eu poderia traçar a linha que divide um dos meus dedos do pé com precisão. Eu, de alguma forma, sinto que o lápis está exatamente no meio? Existe alguma razão fisiológica para isso? Isso é verdade para todos ou é uma ilusão peculiar para mim?


com uma caneta, você pode traçar uma linha em qualquer lugar do corpo. Isso porque os humanos têm propriocepção. podemos sentir o movimento de nossos músculos, tendões e articulações e rastrear a localização de cada elemento de nosso corpo. Usando isso, podemos controlar nosso corpo precisamente sem outras entradas sensoriais. Leva tempo para dominar completamente isso, mas a maioria das pessoas já o fez quando se tornaram adultas.


Psicologia AP: Sensação e Percepção

Os receptores gustativos são sensíveis a todos os sabores a seguir, exceto __________.

A sensação de picante não é realmente um gosto, mas uma reação de dor. Os produtos químicos dos alimentos (como a capsaicina) provocam a estimulação das terminações nervosas livres na boca, resultando na sensação de picante da mesma forma que as fibras detectariam a dor.

Doce, salgado e umami são sabores que os receptores gustativos nas papilas gustativas podem reconhecer independentemente.

Exemplo de pergunta no. 1: Sensação e percepção

Qual método é comumente usado na pesquisa do sono para detectar ondas cerebrais?

EEG (eletroencefalograma) envolve a colocação de eletrodos no couro cabeludo de uma pessoa para detectar ondas cerebrais, especificamente quando o sujeito está dormindo.

Exemplo de pergunta no. 1: Sensação e percepção

Onde os bastonetes e cones estão localizados no olho?

Os bastonetes (que detectam o preto e o branco) e os cones (que detectam as cores) estão localizados na retina, que reveste a parte de trás do olho. Depois que os bastonetes e cones detectam os estímulos visuais, a informação é transmitida ao cérebro por meio do nervo óptico, que sai do olho pelo disco óptico. Não há fotorreceptores no disco óptico, resultando em nosso ponto cego.

Exemplo de pergunta no. 1: Biologia e sensação

Que tipos de estímulos resultam na criação de memórias ecóicas?

Uma memória ecóica é uma memória momentânea e sensorial de estímulos auditivos que dura apenas alguns segundos. Essa forma de memória sensorial pode ser esquecida ou enviada para nossa memória de longo prazo para posterior codificação.

Exemplo de pergunta no. 1: Sensação e percepção

Qual conceito é exemplificado por ser capaz de distinguir uma ligeira mudança na luz quando um dimmer é usado para ajustar o brilho?

A diferença apenas perceptível é a mudança mínima que pode ocorrer em um estímulo para apenas ser detectada pelo observador. Nesse caso, o estímulo é o brilho da luz.

Quanto às outras opções de resposta, o limite absoluto é a intensidade mínima na qual um estímulo mal pode ser detectado. Este conceito é semelhante à diferença apenas perceptível, mas tem a ver com a detecção da existência, ao invés da detecção de mudança. A adaptação sensorial se refere a como um observador se torna menos sensível a um estímulo com o tempo. A detecção de sinal afirma que a resposta de um observador a um estímulo depende tanto de sua sensibilidade quanto de seu critério de decisão. A transdução é o processo de conversão de sinais físicos em sinais neurais.

Exemplo de pergunta # 2: sensação e percepção

Quais são os blocos de construção do sistema nervoso?

Os neurônios são células especializadas que transmitem sinais nervosos. Essas células constituem o sistema nervoso e consistem em um axônio (envia impulsos nervosos para outros neurônios), dendritos (recebem impulsos nervosos de outros neurônios) e soma (o corpo celular do neurônio).

As células da glia também são consideradas parte do sistema nervoso, mas não representam a unidade funcional fundamental. Em vez disso, as células gliais fornecem suporte e nutrição aos neurônios.

Exemplo de pergunta # 1: estimulação e detecção

Ps_ch_lo_y is ve_y i_ter_st_ng!

Rapidamente, você pode preencher os espaços em branco acima para ler "A psicologia é muito interessante!" Qual das alternativas a seguir descreve sua capacidade de perceber o significado da frase incompleta?

O processamento de cima para baixo usa um contexto maior para assumir bits menores de informações ausentes. O processamento ascendente é o oposto - usar pequenos pedaços de informação para entender um quadro maior. A teoria de detecção de sinal é a capacidade de escolher e identificar estímulos. Constância perceptiva refere-se à tendência dos humanos de ver as coisas familiares como tendo formas, cores e tamanhos semelhantes, apesar das mudanças que possam ter ocorrido naquele objeto.

Exemplo de pergunta no. 3: Sensação e percepção

Quais células do olho transduzem ondas de luz em impulsos neurais para que o cérebro possa processar a informação visual?

Bastonetes e cones são as células receptoras sensíveis à luz responsáveis ​​pela transdução de ondas de luz em impulsos neurais.

Exemplo de pergunta no. 1: Sensação e percepção

Os artistas costumam usar pistas monoculares de profundidade para dar ilusões de profundidade às suas pinturas. Qual das alternativas a seguir não é uma sugestão de profundidade monocular?

A ilusão autocinética é quando uma única luz imóvel em uma sala escura parece se mover quando encarada por vários segundos. Não é uma pista de profundidade monocular.

A interposição se refere à pista de profundidade monocular que indica a proximidade relativa de um objeto ao ver se esse objeto está empilhado em cima de um objeto ou se um objeto está empilhado sobre ele.

O tamanho relativo refere-se a objetos mais distantes parecendo menores.

Sombra (ou sombreamento) refere-se a objetos mais próximos refletindo mais luz e, portanto, parecendo menos escuros do que objetos mais distantes.

Exemplo de pergunta # 2: sensação e percepção

Um estímulo deve ser detectado __________ do tempo para ser considerado limite absoluto.

O limite absoluto se refere à quantidade mínima de um determinado estímulo (luz, odor, som, pressão ou sabor) que pode ser detectado pelo menos 50% das vezes.

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Limiares de diferença sensorial

A quantidade mínima de mudança na estimulação sensorial necessária para reconhecer que uma mudança ocorreu é conhecida como a diferença apenas perceptível.

Objetivos de aprendizado

Defina a diferença apenas perceptível (JND) em termos de estímulos sensoriais

Principais vantagens

Pontos chave

  • A diferença apenas perceptível (JND) é a menor diferença detectável entre um nível inicial e um nível secundário de estímulo sensorial. Esta é a diferença no nível de estímulo necessário para uma pessoa reconhecer que ocorreu uma mudança.
  • O limite absoluto é o nível mais baixo no qual um estímulo pode ser detectado. Este é o ponto em que um odor é finalmente sentido ou um som finalmente ouvido.
  • O limite de reconhecimento é o nível no qual um estímulo pode não apenas ser detectado, mas também reconhecido. Este é o ponto onde reconhecemos um certo cheiro como fumaça, ou um som como um alarme.
  • O limite terminal é o nível além do qual um estímulo não é mais detectado. Este é o ponto onde o estímulo sensorial é tão forte que os receptores sensoriais não detectam mais o estímulo.

Termos chave

  • receptor sensorial: Uma terminação nervosa sensorial que reconhece um estímulo no ambiente interno ou externo de um organismo.
  • limiar absoluto: O nível mais baixo no qual um estímulo pode ser detectado 50% do tempo.

Diferença apenas perceptível

A diferença apenas perceptível (JND), também conhecida como o limite de diferença ou limiar diferencial, é a menor diferença detectável entre um nível inicial e secundário de estímulo sensorial. Em outras palavras, é a diferença no nível do estímulo necessário para que uma pessoa reconheça que ocorreu uma mudança.

Aumentando o volume: O limite de diferença é a quantidade de mudança de estímulo necessária para reconhecer que uma mudança ocorreu. Se alguém altera o volume de um alto-falante, o limite de diferença é a quantidade que deve ser alterada para que os ouvintes notem a diferença.

Influenciando a diferença apenas perceptível

O JND é geralmente uma proporção fixa do nível sensorial de referência. Por exemplo, considere segurar um peso de cinco libras (o nível de referência) e, em seguida, adicionar um peso de uma libra. Este aumento de peso é significativo em comparação com o nível de referência (um aumento de 20% no peso). No entanto, se você segurar um peso de cinquenta libras (o novo nível de referência), provavelmente não notará nenhuma diferença se uma libra for adicionada. Isso ocorre porque a diferença na quantidade de peso adicional do nível de referência não é significativamente maior (aumento de 2% no peso) do que o nível de referência.

O limite absoluto é o volume mínimo do rádio que precisaríamos para perceber que ele foi ligado. No entanto, determinar a diferença apenas perceptível, a quantidade de mudança necessária para perceber que o rádio ficou mais alto, depende de quanto o volume mudou em comparação a onde começou. É possível aumentar o volume apenas ligeiramente, tornando a diferença no volume indetectável. Isso é semelhante a adicionar apenas meio quilo de peso quando você está segurando 25 quilos.


Diários de um biólogo especulativo

Como um grande pássaro totalmente aquático poderia se reproduzir? Esta pergunta tem sido feita por escritores de biologia especulativa há um bom tempo, sem muitas respostas plausíveis. O nascimento vivo está fora de questão, visto que as aves põem ovos de casca dura que não podem ser substituídos por vivipários. Portanto, a possibilidade de pássaros totalmente aquáticos foi jogado pela janela. Gansos-da-índia parecidos com foca e outras criaturas semelhantes que retornam à terra para acasalar e botar ovos parecem ideias melhores. Mas agora, um tópico nos Fóruns de Evolução Especulativa parece ter produzido algumas idéias interessantes sobre como os pássaros semelhantes às baleias poderiam realmente se propagar sem a necessidade de retornar à terra.

A discussão começou com a sugestão de que talvez as críticas ao vórtice de Dixon sejam um pouco fortes demais e que os ovos desse pássaro poderiam se desenvolver de uma maneira que não prejudicasse os filhotes em seu interior. SSJRaptog, um usuário no fórum de discussão, sugeriu que os ovos poderiam ter câmaras de ar que os permitissem flutuar na superfície como cocos, com outros usuários sugerindo uma cobertura pegajosa permitindo que os ovos em uma ninhada fiquem juntos. O principal problema com essa ideia é que eles seriam alvos fáceis para predadores e, portanto, um grande número de ovos seria necessário em cada ninhada ou os ovos precisariam ser fixados em raízes de coral ou mangue para que fiquem um tanto protegidos.

A segunda ideia que surgiu na discussão foi que os pássaros desenvolvessem uma bolsa para proteger seus filhotes. A bolsa ficaria entre as asas com as asas como as dobras da bolsa ou penas semelhantes a velcro protegendo a embreagem do ovo (as penas seriam necessárias, pois a penugem não é rígida o suficiente, conforme descrito por JohnFaa). Este conceito parece mais plausível, mas os ovos podem estar sujeitos a águas mais profundas e um pouco mais de pressão, por isso pode ser tão perigoso quanto o primeiro.

Se isso o inspirou a ter suas próprias ideias ou se você gostaria de contribuir com a discussão, visite este tópico em Evolução especulativa.

3 Resposta a "A questão dos ovos do pássaro-baleia"

Você sabe, os aquavianos poderiam fazer algo ecologicamente para evitar os perigos da pressão sobre o embrião em desenvolvimento. Pense em como algumas criaturas marinhas vivem hoje, passando suas vidas adultas em águas mais profundas à caça de lulas, peixes ou o que quer que tenham se adaptado para se alimentar, e quando começam a procriar, dão à luz em águas rasas e ricas em alimentos estuários da costa. Durante esta época do ano, um aquaviano piscívoro / teutívoro hipotético mudaria sua dieta para incluir não apenas peixes e lulas, mas outras fontes de alimento. Talvez o período de nascimento coincida com as estações de reprodução das tartarugas marinhas ou aves marinhas.

Isso parece razoável, visto que os mamíferos marinhos e répteis tendem a alterar ligeiramente seu estilo de vida para atender às necessidades de seus filhotes em desenvolvimento ou nascidos.

Por exemplo, como algumas das maiores baleias de barbatanas têm diferentes bases para o parto e alimentação. Por acaso, vi por acaso um documentário no Discovery Channel que mostrava que os tubarões-tigre na verdade migravam por longas distâncias para ficar onde as tartarugas e pássaros marinhos estavam dando à luz, então a ideia de & quot mudar para onde está a comida & quot para cuidar do bebê não é muito buscado.


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Visão: Biologia e Sensação

Se o objeto estiver FECHADO:
Quando se contraem, eles se movem para baixo, liberando a tensão nos ligamentos suspensores, permitindo que o cristalino seja arredondado.

A luz viaja do humor vítreo através
1) células ganglionares da retina
2) células amácrinas (também horizontais) e células bipolares
3) Células horizontais
Até atingir os fotorreceptores

um recorte no centro da retina acima do nervo óptico que ajuda a minimizar a distorção da luz causada pelas 4 camadas neuronais pelas quais a luz teve que passar antes de atingir os fotorreceptores

1) segmento externo dendrítico (o tamanho e a forma determinam se é uma haste ou cone)
- contém os muitos discos ópticos fotossensíveis usados ​​para transduzir luz

2) um segmento interno que contém organelas

facilitado por cones

Existem 3 tipos de cones diff que são receptivos a 3 cores diff:
- vermelho (60% dos cones)
- verde (30% dos cones)
- azul (10% dos cones)

2) Dentro do segmento externo está um disco óptico (existem muitos) que contém uma proteína pigmentar que absorve luz
- pigmento = rodopsina em hastes
- pigmento = fotopsina em cones

3) Esses pigmentos contêm um cromóforo chamado rentinal que captura a luz. Quando a luz é absorvida pela retina, ela muda da forma cis para a forma trans, causando uma mudança na forma do pigmento.

4) Etapa de amplificação: quando o pigmento muda de forma, causa uma mudança nas 100 proteínas chamadas transducina que normalmente estão vinculados a ele. A unidade alfa da Transducina é interrompida.

5) As unidades alfa se ligam e ativam um Fofodiesterase específica de GMP cíclico (PDE)

6) Etapa de amplificação: 100 PDEs hidrolisam cerca de 1000 moléculas de cGMP (ligadas a canais de Na + abertos) em GMP. (diminuindo a quantidade de cGMP)

7) Quando o cGMP é convertido em GMP, ele sai dos canais de Na + e o canal de Na + fecha.

8) Quando os canais de Na + se fecham, a membrana celular torna-se hiperpolarizada

9) A hiperpolarização da membrana celular leva a menos glutamato liberado na sinapse com a célula bipolar ou célula horizontal


Os cegos sonham com imagens visuais?

Sim, os cegos realmente sonham com imagens visuais. Para as pessoas que nasceram com visão e depois ficaram cegas, não é surpreendente que tenham sensações visuais enquanto sonham. Os sonhos são tirados de memórias armazenadas no cérebro, bem como de circuitos cerebrais desenvolvidos durante a experiência do mundo exterior. Portanto, mesmo que uma pessoa que perdeu a visão possa estar cega no momento, seu cérebro ainda é capaz de se basear nas memórias visuais e nos circuitos cerebrais relacionados que foram formados antes de ela ficar cega. Por isso, ele pode sonhar em imagens visuais. O que é mais surpreendente é a descoberta de que as pessoas que nasceram cegas também sonham com imagens visuais.

A experiência humana da visão envolve três etapas: (1) a transformação de um padrão de luz em impulsos elétricos nos olhos, (2) a transmissão desses impulsos elétricos dos olhos para o cérebro ao longo dos nervos ópticos, e (3) a decodificação e montagem desses impulsos elétricos em sensações visuais experimentadas no cérebro. Se qualquer uma dessas três etapas for significativamente prejudicada, o resultado será a cegueira. Na grande maioria dos casos, a cegueira resulta de problemas nos olhos e nos nervos ópticos, e não no cérebro. Nos poucos casos em que a cegueira resulta de problemas no cérebro, a pessoa geralmente recupera uma parte da visão devido à plasticidade do cérebro (ou seja, a capacidade do cérebro de se reconectar). Portanto, as pessoas cegas desde o nascimento ainda têm, tecnicamente, a capacidade de experimentar sensações visuais no cérebro. Eles simplesmente não enviam impulsos elétricos com informações visuais para o cérebro. Em outras palavras, eles ainda são capazes de ter experiências visuais. Só que essas experiências não podem se originar do mundo exterior. Os sonhos são uma área interessante, porque os sonhos não se originam diretamente do mundo exterior. Portanto, do ponto de vista da plausibilidade, é possível que pessoas cegas desde o nascimento sonhem em imagens visuais. No entanto, só porque pessoas cegas têm a capacidade neural de experimentar sensações visuais não significa automaticamente que realmente as têm. Os cientistas tiveram que realizar pesquisas para determinar se as pessoas cegas desde o nascimento realmente sonham em imagens visuais.

Nesse ponto, você pode estar se perguntando: "Por que simplesmente não perguntamos às pessoas cegas desde o nascimento se elas sonham com imagens visuais?" O problema é que, quando você faz essa pergunta a essas pessoas, elas sempre respondem não. Eles não estão necessariamente respondendo não porque, na verdade, não têm sonhos visuais. Eles estão dizendo não porque não sabem o que são imagens visuais. Uma menina com visão reconhece visualmente uma maçã porque em algum momento no passado ela viu a maçã e a comeu e, portanto, é capaz de conectar a imagem de uma maçã com o sabor, a forma, o tamanho e o toque de uma maçã. Ela também consegue conectar a imagem com a palavra "maçã". Em outras palavras, a imagem visual de uma maçã se torna um gatilho para todas as memórias e experiências que ela teve anteriormente com maçãs. Se uma garota nunca experimentou pessoalmente a imagem visual de uma maçã real, então ver uma imagem em uma maçã em um sonho pela primeira vez não tem conexão com nada no mundo real. Ela não perceberia que está vendo uma maçã. Como analogia, suponha que você nunca tenha provado sal. Não importa o quanto as pessoas descrevam o sal para você, você não sabe como é realmente a experiência até que a experimente pessoalmente. Suponha que você estivesse sozinho e encontrasse um saco de batatas fritas muito salgadas em um saco sem etiqueta. Ao comer as batatas fritas, você experimentaria o sabor do sal pela primeira vez, mas não saberia que é isso que está experimentando, porque não experimentaria outras experiências anteriores ou conexões com ele. Da mesma forma, as pessoas cegas desde o nascimento não têm experiência de conectar sensações visuais com objetos externos no mundo real, ou relacioná-las com o que as pessoas com visão descrevem como visão. Portanto, perguntar a eles sobre isso não é útil.

Em vez disso, os cientistas realizaram varreduras cerebrais em pessoas cegas desde o nascimento, enquanto dormiam. O que os cientistas descobriram é que essas pessoas têm o mesmo tipo de atividade elétrica relacionada à visão no cérebro durante o sono que as pessoas com visão normal. Além disso, as pessoas cegas desde o nascimento movem os olhos durante o sono de uma forma que é coordenada com a atividade elétrica relacionada à visão no cérebro, assim como as pessoas com visão normal. Portanto, é altamente provável que pessoas cegas desde o nascimento realmente tenham sensações visuais enquanto dormem. Eles simplesmente não sabem como descrever as sensações ou mesmo conectar conceitualmente de alguma forma essas sensações com o que as pessoas com visão descrevem como visão.

Com isso dito, as varreduras cerebrais durante o sono de pessoas cegas desde o nascimento não são idênticas às de pessoas com visão. Embora as pessoas cegas desde o nascimento de fato sonhem com imagens visuais, elas o fazem com menos frequência e intensidade do que as pessoas com visão. Em vez disso, eles sonham com mais frequência e intensidade com sons, cheiros e sensações de toque.

Devemos ter em mente que uma pessoa cega desde o nascimento nunca teve a experiência de ver imagens provenientes do mundo externo e, portanto, nunca formou memórias visuais conectadas ao mundo externo. Os componentes visuais de seus sonhos, portanto, não podem ser formados a partir de memórias visuais ou dos circuitos associados. Em vez disso, as sensações visuais devem surgir das flutuações elétricas que se originam no cérebro. O que isso significa é que as pessoas cegas desde o nascimento provavelmente não experimentam imagens visuais detalhadas de objetos reais, como maçãs ou cadeiras, enquanto sonham. Em vez disso, eles provavelmente veem manchas ou manchas coloridas flutuando ou piscando. Os pontos podem até se correlacionar significativamente com os outros sentidos. Por exemplo, um sonho com o som da sirene de um carro de polícia viajando da esquerda para a direita pode ser acompanhado pela sensação visual de um ponto colorido viajando da esquerda para a direita na mesma velocidade. Em resumo, as evidências atuais sugerem que pessoas cegas desde o nascimento de fato sonham em imagens, mas não sabemos exatamente o que vêem.

Em uma nota relacionada, as varreduras cerebrais descobriram que todos os humanos sonham em imagens visuais antes de nascerem. A escuridão do útero leva ao fato de que nenhum de nós teve uma visão real antes de nascer. Portanto, um feto é equivalente em experiência a um adulto cego desde o nascimento. Por esse motivo, não deve ser surpresa que os fetos também sonhem em imagens visuais.


Transdução de som

Objetos vibrantes, como cordas vocais, criam ondas sonoras ou ondas de pressão no ar. Quando essas ondas de pressão chegam ao ouvido, o ouvido transduz esse estímulo mecânico (onda de pressão) em um impulso nervoso (sinal elétrico) que o cérebro percebe como som. As ondas de pressão atingem o tímpano, fazendo-o vibrar. A energia mecânica do tímpano em movimento transmite as vibrações aos três ossos do ouvido médio. O estribo transmite as vibrações para um diafragma fino chamado de Janela oval, que é a estrutura mais externa do ouvido interno. As estruturas do ouvido interno são encontradas no labirinto, uma estrutura óssea oca que é a parte mais interna da orelha. Aqui, a energia da onda sonora é transferida do estribo através da janela oval flexível e para o fluido da cóclea. As vibrações da janela oval criam ondas de pressão no fluido (perilinfa) dentro da cóclea. o cóclea é uma estrutura espiralada, como a concha de um caracol, e contém receptores para a transdução da onda mecânica em um sinal elétrico (conforme ilustrado na Figura 3). Dentro da cóclea, o membrana basilar é um analisador mecânico que percorre todo o comprimento da cóclea, curvando-se em direção ao centro da cóclea.

Figura 3. No ouvido humano, as ondas sonoras fazem com que o estribo pressione a janela oval. As vibrações sobem pelo interior cheio de fluido da cóclea. A membrana basilar que reveste a cóclea fica continuamente mais fina em direção ao ápice da cóclea. Diferentes espessuras de membrana vibram em resposta a diferentes frequências de som. As ondas sonoras então saem pela janela redonda. No corte transversal da cóclea (figura superior direita), observe que, além do canal superior e do canal inferior, a cóclea também possui um canal médio. O órgão de Corti (imagem inferior) é o local da transdução do som. O movimento dos estereocílios nas células ciliadas resulta em um potencial de ação que viaja ao longo do nervo auditivo.

As propriedades mecânicas da membrana basilar mudam ao longo de seu comprimento, de modo que é mais espessa, esticada e mais estreita na parte externa do verticilo (onde a cóclea é maior), e mais fina, mais flexível e mais larga em direção ao ápice, ou centro, do verticilo (onde a cóclea é menor). Diferentes regiões da membrana basilar vibram de acordo com a frequência da onda sonora conduzida através do fluido na cóclea. Por essas razões, a cóclea cheia de fluido detecta diferentes frequências de onda (tons) em diferentes regiões da membrana. Quando as ondas sonoras no fluido coclear entram em contato com a membrana basilar, ele se flexiona para frente e para trás em forma de onda. Acima da membrana basilar está o membrana tectorial.

Pergunta Prática

Os implantes cocleares podem restaurar a audição em pessoas que têm uma cóclea não funcional. O implante consiste em um microfone que capta o som. Um processador de fala seleciona sons na faixa da fala humana e um transmissor converte esses sons em impulsos elétricos, que são então enviados ao nervo auditivo. Qual dos seguintes tipos de perda auditiva não seria restaurada por um implante coclear?

  1. Perda auditiva resultante da ausência ou perda de células ciliadas no órgão de Corti.
  2. Perda auditiva resultante de um nervo auditivo anormal.
  3. Perda auditiva decorrente de fratura da cóclea.
  4. Perda auditiva resultante de danos aos ossos do ouvido médio.

O local de transdução está no Órgão de corti (órgão espiral). É composto de células ciliadas mantidas no lugar acima da membrana basilar, como flores projetando-se do solo, com seus cabelos curtos expostos estereocílios em contato ou embutido na membrana tectorial acima deles. As células ciliadas internas são os receptores auditivos primários e existem em uma única fileira, numerando aproximadamente 3.500. Os estereocílios das células ciliadas internas se estendem em pequenas covinhas na superfície inferior da membrana tectória. As células ciliadas externas são organizadas em três ou quatro fileiras. Eles somam aproximadamente 12.000 e funcionam para sintonizar as ondas sonoras que chegam. Os estereocílios mais longos que se projetam das células ciliadas externas, na verdade, se fixam na membrana tectória. Todos os estereocílios são mecanorreceptores e, quando dobrados por vibrações, respondem abrindo um canal iônico com comportas. Como resultado, a membrana da célula ciliada é despolarizada e um sinal é transmitido ao nervo coclear. A intensidade (volume) do som é determinada por quantas células ciliadas em um determinado local são estimuladas.

As células ciliadas estão dispostas na membrana basilar de forma ordenada. A membrana basilar vibra em diferentes regiões, de acordo com a frequência das ondas sonoras que incidem sobre ela. Da mesma forma, as células ciliadas que ficam acima dele são mais sensíveis a uma frequência específica de ondas sonoras. As células ciliadas podem responder a uma pequena faixa de frequências semelhantes, mas requerem estimulação de maior intensidade para disparar em frequências fora de sua faixa ideal. A diferença na frequência de resposta entre as células ciliadas internas adjacentes é de cerca de 0,2 por cento. Compare isso com as cordas de piano adjacentes, que são cerca de seis por cento diferentes. A teoria do lugar, que é o modelo de como os biólogos pensam que a detecção de pitch funciona no ouvido humano, afirma que os sons de alta frequência vibram seletivamente na membrana basilar do ouvido interno perto da porta de entrada (a janela oval). As frequências mais baixas viajam mais longe ao longo da membrana antes de causar uma excitação apreciável da membrana. O mecanismo básico de determinação do pitch é baseado na localização ao longo da membrana onde as células ciliadas são estimuladas. A teoria do lugar é o primeiro passo para a compreensão da percepção do tom. Considerando a extrema sensibilidade de afinação do ouvido humano, acredita-se que deve haver algum mecanismo de "aguçamento" auditivo para aumentar a resolução de afinação.

Quando as ondas sonoras produzem ondas de fluido dentro da cóclea, a membrana basilar se flexiona, dobrando os estereocílios que se fixam à membrana tectorial. Sua flexão resulta em potenciais de ação nas células ciliadas, e a informação auditiva viaja ao longo das terminações neurais dos neurônios bipolares das células ciliadas (coletivamente, o nervo auditivo) até o cérebro. Quando os cabelos se dobram, eles liberam um neurotransmissor excitatório em uma sinapse com um neurônio sensorial, que então conduz potenciais de ação para o sistema nervoso central. O ramo coclear do nervo craniano vestibulococlear envia informações sobre a audição. O sistema auditivo é muito refinado e há alguma modulação ou "aguçamento" embutido. O cérebro pode enviar sinais de volta para a cóclea, resultando em uma mudança de comprimento nas células ciliadas externas, aguçando ou amortecendo a resposta das células ciliadas ao certas frequências.

Processamento Superior

As células ciliadas internas são mais importantes para transmitir informações auditivas ao cérebro. Cerca de 90 por cento dos neurônios aferentes carregam informações das células ciliadas internas, com cada célula ciliada em sinapse com cerca de 10 neurônios. As células ciliadas externas se conectam a apenas 10% dos neurônios aferentes, e cada neurônio aferente inerva muitas células ciliadas. Os neurônios aferentes bipolares que transmitem informações auditivas viajam da cóclea para a medula, através da ponte e do mesencéfalo no tronco cerebral, finalmente alcançando o córtex auditivo primário no lobo temporal.


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Carl Woese nasceu em Syracuse, Nova York, em 15 de julho de 1928. Woese frequentou a Deerfield Academy em Massachusetts. Ele recebeu um diploma de bacharel em matemática e física pelo Amherst College em 1950. Durante seu tempo no Amherst, Woese fez apenas um curso de biologia (Bioquímica, em seu último ano) e "não tinha nenhum interesse científico em plantas e animais" até ser aconselhado por William M. Fairbank, então professor assistente de física em Amherst, para estudar biofísica em Yale. [11]

Em 1953, ele completou o doutorado. Em biofísica na Universidade de Yale, onde sua pesquisa de doutorado se concentrou na inativação de vírus por calor e radiação ionizante. [12] [13] Ele estudou medicina na Universidade de Rochester por dois anos, parando dois dias em uma rotação de pediatria. [13] Então ele se tornou um pesquisador de pós-doutorado em biofísica na Universidade de Yale, investigando esporos bacterianos. [14] De 1960 a 63, ele trabalhou como biofísico no General Electric Research Laboratory em Schenectady, Nova York. [12] [15] Em 1964, Woese ingressou no corpo docente de microbiologia da Universidade de Illinois em Urbana – Champaign, onde se concentrou em Archaea, genômica e evolução molecular como suas áreas de especialização. [10] [12] [15] Ele se tornou um professor da Universidade de Illinois em Urbana – Champaign Carl R. Woese Institute for Genomic Biology, que foi renomeado em sua homenagem em 2015, após sua morte. [15]

Woese morreu em 30 de dezembro de 2012, após complicações de câncer de pâncreas, deixando como sobreviventes sua esposa Gabriella e dois filhos. [16] [17] [18]

Primeiros trabalhos sobre o código genético Editar

Woese voltou sua atenção para o código genético enquanto montava seu laboratório no Knolls Laboratory da General Electric no outono de 1960. [13] O interesse entre físicos e biólogos moleculares começou a se aglutinar em torno de decifrar a correspondência entre os vinte aminoácidos e as quatro letras alfabeto de bases de ácido nucléico na década seguinte à descoberta de James D. Watson, Francis Crick e Rosalind Franklin da estrutura do DNA em 1953. [19] Woese publicou uma série de artigos sobre o assunto. Em um deles, ele deduziu uma tabela de correspondência entre o que era então conhecido como "RNA solúvel" e o DNA com base em suas respectivas proporções de pares de bases. Ele então reavaliou os dados experimentais associados à hipótese de que os vírus usavam uma base, ao invés de um tripleto, para codificar cada aminoácido, e sugeriu 18 códons, prevendo corretamente um para a prolina. [13] [21] Outro trabalho estabeleceu a base mecanicista da tradução de proteínas, mas na visão de Woese, em grande parte negligenciou as origens evolutivas do código genético como uma reflexão tardia. [19]

Em 1962, Woese passou vários meses como pesquisador visitante no Instituto Pasteur em Paris, um locus de intensa atividade na biologia molecular da expressão e regulação gênica. [13] Enquanto em Paris, ele conheceu Sol Spiegelman, que convidou Woese para visitar a Universidade de Illinois após ouvir seus objetivos de pesquisa nesta visita. Spiegelman ofereceu a Woese um cargo com mandato imediato no outono de 1964. [13] Com a liberdade to patiently pursue more speculative threads of inquiry outside the mainstream of biological research, Woese began to consider the genetic code in evolutionary terms, asking how the codon assignments and their translation into an amino acid sequence might have evolved. [13] [22]

Discovery of the third domain Edit

For much of the 20th century, prokaryotes were regarded as a single group of organisms and classified based on their biochemistry, morphology and metabolism. In a highly influential 1962 paper, Roger Stanier and C. B. van Niel first established the division of cellular organization into prokaryotes and eukaryotes, defining prokaryotes as those organisms lacking a cell nucleus. [23] [24] Adapted from Édouard Chatton's generalization, Stanier and Van Niel's concept was quickly accepted as the most important distinction among organisms yet they were nevertheless skeptical of microbiologists' attempts to construct a natural phylogenetic classification of bacteria. [25] However, it became generally assumed that all life shared a common prokaryotic (implied by the Greek root πρό (pro-), before, in front of) ancestor. [24] [26]

In 1977, Carl Woese and George E. Fox experimentally disproved this universally held hypothesis about the basic structure of the tree of life. [27] Woese and Fox discovered a kind of microbial life which they called the “archaebacteria” (Archaea). [5] They reported that the archaebacteria comprised "a third kingdom" of life as distinct from bacteria as plants and animals. [5] Having defined Archaea as a new "urkingdom" (later domain) which were neither bacteria nor eukaryotes, Woese redrew the taxonomic tree. His three-domain system, based on phylogenetic relationships rather than obvious morphological similarities, divided life into 23 main divisions, incorporated within three domains: Bacteria, Archaea, and Eucarya. [3]

Acceptance of the validity of Woese's phylogenetically valid classification was a slow process. Prominent biologists including Salvador Luria and Ernst Mayr objected to his division of the prokaryotes. [28] [29] Not all criticism of him was restricted to the scientific level. A decade of labor-intensive oligonucleotide cataloging left him with a reputation as "a crank," and Woese would go on to be dubbed as "Microbiology's Scarred Revolutionary" by a news article printed in the journal Ciência. [6] The growing body of supporting data led the scientific community to accept the Archaea by the mid-1980s. [13] Today, few scientists cling to the idea of a unified Prokarya.

Woese's work on Archaea is also significant in its implications for the search for life on other planets. Before the discovery by Woese and Fox, scientists thought that Archaea were extreme organisms that evolved from the microorganisms more familiar to us. Now, most believe they are ancient, and may have robust evolutionary connections to the first organisms on Earth. [30] Organisms similar to those archaea that exist in extreme environments may have developed on other planets, some of which harbor conditions conducive to extremophile life. [31]

Notably, Woese's elucidation of the tree of life shows the overwhelming diversity of microbial lineages: single-celled organisms represent the vast majority of the biosphere's genetic, metabolic, and ecologic niche diversity. [32] As microbes are crucial for many biogeochemical cycles and to the continued function of the biosphere, Woese's efforts to clarify the evolution and diversity of microbes provided an invaluable service to ecologists and conservationists. It was a major contribution to the theory of evolution and to our knowledge of the history of life. [19]

Woese wrote, "My evolutionary concerns center on the bacteria and the archaea, whose evolutions cover most of the planet's 4.5-billion-year history. Using ribosomal RNA sequence as an evolutionary measure, my laboratory has reconstructed the phylogeny of both groups, and thereby provided a phylogenetically valid system of classification for prokaryotes. The discovery of the archaea was in fact a product of these studies". [12]

Evolution of primary cell types Edit

Woese also speculated about an era of rapid evolution in which considerable horizontal gene transfer occurred between organisms. [27] [33] First described by Woese and Fox in a 1977 paper and explored further with microbiologist Jane Gibson in a 1980 paper, these organisms, or progenotes, were imagined as protocells with very low complexity due to their error-prone translation apparatus ("noisy genetic transmission channel"), which produced high mutation rates that limited the specificity of cellular interaction and the size of the genome. [34] [35] This early translation apparatus would have produced a group of structurally similar, functionally equivalent proteins, rather than a single protein. [27] Furthermore, because of this reduced specificity, all cellular components were susceptible to horizontal gene transfer, and rapid evolution occurred at the level of the ecosystem. [33] [36]

The transition to modern cells (the "Darwinian Threshold") occurred when organisms evolved translation mechanisms with modern levels of fidelity: improved performance allowed cellular organization to reach a level of complexity and connectedness that made genes from other organisms much less able to displace an individual's own genes. [33]

In later years, Woese's work concentrated on genomic analysis to elucidate the significance of horizontal gene transfer (HGT) for evolution. [37] He worked on detailed analyses of the phylogenies of the aminoacyl-tRNA synthetases and on the effect of horizontal gene transfer on the distribution of those key enzymes among organisms. [38] The goal of the research was to explain how the primary cell types (the archaeal, eubacterial, and eukaryotic) evolved from an ancestral state in the RNA world. [12]

Woese shared his thoughts on the past, present, and future of biology in Biologia Atual: [11]

The "important questions" that 21st century biology faces all stem from a single question, the nature and generation of biological organization. . . . Yes, Darwin is back, but in the company of . . . scientists who can see much further into the depths of biology than was possible heretofore. It is no longer a "10,000 species of birds" view of evolution—evolution seen as a procession of forms. The concern is now with the process of evolution itself. [11]

I see the question of biological organization taking two prominent directions today. The first is the evolution of (proteinaceous) cellular organization, which includes sub-questions such as the evolution of the translation apparatus and the genetic code, and the origin and nature of the hierarchies of control that fine-tune and precisely interrelate the panoply of cellular processes that constitute cells. It also includes the question of the number of different basic cell types that exist on earth today: did all modern cells come from a single ancestral cellular organization? [11]

The second major direction involves the nature of the global ecosystem. . . . Bacteria are the major organisms on this planet—in numbers, in total mass, in importance to the global balances. Thus, it is microbial ecology that . . . is most in need of development, both in terms of facts needed to understand it, and in terms of the framework in which to interpret them. [11]

Woese considered biology to have an "all-important" role in society. In his view, biology should serve a broader purpose than the pursuit of "an engineered environment": [11]

What was formally recognized in physics needs now to be recognized in biology: science serves a dual function. On the one hand it is society's servant, attacking the applied problems posed by society. On the other hand, it functions as society's teacher, helping the latter to understand its world and itself. It is the latter function that is effectively missing today. [11]

Woese was a MacArthur Fellow in 1984, was made a member of the National Academy of Sciences in 1988, received the Leeuwenhoek Medal (microbiology's highest honor) in 1992, the Selman A. Waksman Award in Microbiology in 1995 from the National Academy of Sciences, [39] and was a National Medal of Science recipient in 2000. In 2003, he received the Crafoord Prize from the Royal Swedish Academy of Sciences "for his discovery of a third domain of life". [40] [41] He was elected to the American Philosophical Society in 2004. [42] In 2006, he was made a foreign member of the Royal Society. [10]

Many microbial species, such as Pyrococcus woesei, [43] Methanobrevibacter woesei, [44] and Conexibacter woesei, [45] are named in his honor.

Microbiologist Justin Sonnenburg of Stanford University said "The 1977 paper is one of the most influential in microbiology and arguably, all of biology. It ranks with the works of Watson and Crick and Darwin, providing an evolutionary framework for the incredible diversity of the microbial world". [19]

With regard to Woese's work on horizontal gene transfer as a primary evolutionary process, Professor Norman R. Pace of the University of Colorado at Boulder said, "I think Woese has done more for biology writ large than any biologist in history, including Darwin. There's a lot more to learn, and he's been interpreting the emerging story brilliantly". [46]


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