Estímulo (fisiologia)

A luz da lâmpada (1.) funciona como uma mudança detectável no ambiente da planta. Como resultado, a planta exibe uma reação de fototropismo - crescimento direcional (2.) voltado para o estímulo luminoso.

Em fisiologia, um estímulo é uma mudança detectável nos ambientes interno ou externo. A habilidade de um organismo ou órgão para responder a estímulos externos é chamada sensibilidade. Quando um estímulo é aplicado a um receptor sensorial, normalmente provoca ou influencia um reflexo pela transdução de estímulos. Estes receptores sensoriais podem receber informações de fora do corpo, como receptores sensíveis ao toque encontrados na pele ou receptores sensíveis à luz no olho, assim como de dentro do corpo, como os quimiorreceptores e mecanorreceptores.

Um estímulo interno é, frequentemente, o primeiro componente de um sistema de controle homeostático. Estímulos externos são capazes de produzir respostas sistêmicas ao longo do corpo, como na reação de lutar ou fugir. Para que um estímulo tenha uma alta probabilidade de ser detectado, sua intensidade deve exceder o limiar absoluto; se um sinal ultrapassa o limiar, a informação é transmitida ao sistema nervoso central (SNC), ao qual é integrada e uma decisão sobre como reagir é feita. Ainda que estímulos comumente façam o corpo responder, é o SNC que determina ao fim se um sinal causará ou não uma reação.

Tipos

Interno

Desequilíbrios homeostáticos

Desequilíbrios homeostáticos são as principais forças causadoras de mudanças no corpo. Estes estímulos são monitorados de perto por receptores e sensores em diferentes partes do corpo. Estes sensores são os mecanorreceptores, os quimiorreceptores e os termorreceptores que, respectivamente, responde a pressões e tensões, mudanças químicas ou alterações de temperatura. Exemplos de receptores incluem os barorreceptores, que detectam mudanças na pressão arterial, os discos de Merkel, que detectam toque ou pressão continuados, e as células ciliadas, que detectam estímulos sonoros. Desequilíbrios homeostáticos que podem servir como estímulos internos incluem níveis de nutrientes e íons no sangue, de oxigênio e de água. Desvios do ideal homeostático podem gerar uma emoção homeostática, como dor, sede e fadiga, que motiva o comportamento que restaurará a estabilidade do corpo (como a flexão muscular, a ingestão de líquido ou o descanso).[1]

Pressão arterial

Pressão arterial, frequência cardíaca e débito cardíaco são medidos por receptores de tensão encontrados nas artérias carótidas. Nervos inseridos nestes receptores, quando detectam tensão, são estimulados e emitem potenciais de ação ao sistema nervoso central. Estes impulsos inibem a constrição dos vasos sanguíneos e diminuem a frequência cardíaca. Se estes nervos não detectarem tensão, o corpo considera a baixa pressão arterial percebida um estímulo perigoso e sinais não são enviados, impedindo a ação de inibição do SNC; vasos sanguíneos se comprimem e a frequência cardíaca aumentará, causando uma elevação da pressão arterial no corpo.[2]

Externos

Tato e dor

Estados sensoriais, especialmente a dor, são estímulos que podem provocar uma intensa resposta e causar mudanças neurológicas no corpo. A dor também causa uma mudança comportamental no corpo, proporcional à intensidade da dor. A sensação é registrada por receptores sensoriais na pele e viaja até o sistema nervoso central, no qual é integrada e uma decisão sobre como responder é feita; se for decidido que uma resposta deve ser dada, um sinal é enviado a um músculo, que age apropriadamente de acordo com o estímulo.[1] No giro pós-central, está localizado o córtex somatossensorial primário, a principal área sensorial receptiva ao tato.[3]

Os receptores de dor são conhecidos como nociceptores. Existem dois tipos principais de nociceptores, os de fibra A e os de fibra C. Receptores de fibra A são mielinizados e conduzem correntes rapidamente. Eles são usados principalmente para conduzir dores agudas, que se iniciam rapidamente. Receptores de fibra C não são mielinizados e transmitem em baixa velocidade. Estes receptores conduzem dores difusas, que se iniciam lentamente.[4]

O limiar absoluto para o tato é a quantidade mínima da sensação necessária para provocar uma resposta dos receptores de contato. A quantidade desta sensação tem um valor definível e é frequentemente considerada como a força exercida pela queda da asa de uma abelha na bochecha a um centímetro de distância. Este valor mudará conforme a parte do corpo que é tocada.[5]

Visão

A visão dá ao cérebro a oportunidade de perceber e responder a mudanças que ocorrem ao redor do corpo. Informações, ou estímulos, na forma de luz entram na retina, onde excitam um tipo especial de neurônio chamado célula fotorreceptora. Um potencial graduado local começa no fotorreceptor, excitando a célula o bastante para que o impulso seja transmitido ao longo de uma sequência de neurônios rumo ao sistema nervoso central. Conforme o sinal viaja dos fotorreceptores a neurônios maiores, potenciais de ação devem ser criados para que o sinal tenha força suficiente para chegar ao SNC.[2] Se o estímulo não garantir uma resposta suficientemente intensa, é dito que ele não atingiu o limiar absoluto e o corpo não reage. Entretanto, se o estímulo é forte o bastante para criar um potencial de ação nos neurônios distantes do fotorreceptor, o corpo integrará a informação e reagirá ao estímulo apropriadamente. Informações visuais são processados no lobo occipital do SNC, especificamente no córtex visual primário.[2]

O limiar absoluto para a visão é a quantidade mínima da sensação necessária para provocar uma resposta dos fotorreceptores no olho. A quantidade desta sensação tem um valor definível e é frequentemente considerada como a quantidade de luz apresentada por alguém que segura uma vela a 48 quilômetros de distância, se os olhos do receptor estiverem adaptados à escuridão.[5]

Olfato

O olfato permite ao corpo reconhecer moléculas químicas no ar pela inalação. Órgãos olfatórios localizados nos dois lados do septo nasal consistem em epitélio olfatório e lâmina própria. O epitélio olfatório, que contém células receptoras olfatórias, cobre a superfície inferior da lâmina crivosa, a porção superior da lâmina perpendicular e a concha nasal superior. Apenas aproximadamente dois por cento dos compostos transportados pelo ar inalados são levados aos órgãos olfatórios como uma pequena amostra do ar que é inalado. Receptores olfatórios se estendem pela superfície epitelial, servindo de base a muitos cílios imersos no muco circundante. Proteínas ligadas a odorantes interagem com estes cílios, estimulando os receptores. Odorantes são geralmente pequenas moléculas orgânicas. Maior umidade e lipossolubilidade tornam mais forte a sensação provocada por um odorante. Um odorante ligado a receptores acoplados à proteína G ativa adenilato ciclase, que converte trifosfato de adenosina (ATP) em monofosfato cíclico de adenosina (cAMP). cAMP, por sua vez, promove a abertura dos canais de sódio, resultando em um potencial localizado.[6]

O limiar absoluto para o olfato é a quantidade mínima da sensação necessária para provocar uma resposta dos receptores no nariz. A quantidade desta sensação tem um valor definível e é frequentemente considerada como uma única gota de perfume em uma casa de seis cômodos. Este valor mudará dependendo a substância inalada.[5]

Paladar

O paladar registra o sabor dos alimentos e de outros materiais que passam pela língua e pela boca. Células gustativas estão localizadas na superfície da língua e em porções adjacentes da faringe e da laringe. Células gustativas formam papilas gustativas, células epiteliais especializadas, que geralmente são substituídas a cada dez dias. De cada célula, saem microvilos, às vezes chamados de pelos gustativos, que também estão nos poros da língua e dentro da cavidade oral. Substâncias dissolvidas interagem com estas células receptoras; diferentes sabores ligam-se a receptores específicos. Receptores dos sabores salgado e azedo são receptores ionotrópicos, que despolarizam a célula. Receptores dos sabores doce, amargo e umami são chamados de gustaducinas, receptores acoplados à proteína G especializados. As células de ambos os tipos de receptores emitem neurotransmissores a fibras aferentes, criando um potencial de ação.[6]

O limiar absoluto para o paladar é a quantidade mínima da sensação necessária para provocar uma resposta dos receptores na boca. A quantidade desta sensação tem um valor definível e é frequentemente considerada como uma gota de quinino em 946 litros de água.[5]

Audição

Mudanças na pressão causadas pela chegada de um som na orelha externa ressoam na membrana timpânica, que se articula com os ossículos auditivos, também conhecidos como ossos da orelha média. Estes minúsculos ossos multiplicam estas flutuações na pressão conforme passam a perturbação à cóclea, uma estrutura óssea espiralada no interior da orelha interna. Células ciliadas no duto coclear, especificamente no órgão de Corti, se curvam conforme as ondas de fluido e do movimento da membrana viajam pelas câmaras da cóclea. Neurônios sensoriais bipolares situados no centro da cóclea monitoram as informações destas células receptoras e passam os dados ao tronco cerebral pelo ramo coclear do nervo craniano VIII. Informações sobre sons são processadas no lobo temporal do SNC, especificamente no córtex auditivo primário.[6]

O limiar absoluto para a audição é a quantidade mínima da sensação necessária para provocar uma resposta dos receptores nos ouvidos. A quantidade desta sensação tem um valor definível e é frequentemente considerada como o tique-taque de um relógio a seis metros de distância em um ambiente silencioso.[5]

Equilíbrio

Dutos semicirculares, conectados diretamente à cóclea, podem interpretar e enviar ao cérebro informações sobre o equilíbrio por um método parecido com aquele usado para a audição. Células ciliadas nestas partes do ouvidos contam com cinocílios e estereocílios em um material gelatinoso que forra os dutos deste canal. Em partes destes canais semicirculares, especificamente nas máculas, cristais de carbonato de cálcio conhecidos como estatocônios repousam na superfície deste material gelatinoso. Quando se inclina a cabeça ou quando o corpo entra em aceleração linear, estes cristais se movem, perturbando os cílios das células ciliadas e, consequentemente, afetando a emissão do neurotransmissor a ser recebido pelos nervos sensoriais ao redor. Em outras áreas do canal semicircular, especificamente na âmpula, uma estrutura conhecida como cúpula — análoga ao material gelatinoso na mácula — entorta células ciliadas como quando o meio fluido que a envolve faz a própria cúpula se mover. A âmpula comunica ao cérebro informações sobre a rotação horizontal da cabeça. Neurônios do gânglio vestibular adjacente monitoram as células ciliadas nestes dutos. Estas fibras sensoriais formam o ramo vestibular do nervo craniano VIII.[6]