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- Este artículo trata sobre los estímulos y respuestas en animales.
- En primer lugar, veremos qué es un estímulo y qué es una respuesta.
- A continuación, aprenderemos sobre el acto reflejo.
- Posteriormente, analizaremos los estímulos externos.
- Después, exploraremos el comportamiento animal.
- Terminaremos viendo algunos ejemplos de estímulo y respuesta.
Estímulo y respuesta
Los estímulos y las respuestas son elementos fundamentales tanto en los procesos internos de los organismos como en la interacción entre los animales y su entorno. Además, los estímulos y respuestas de los individuos determinan su capacidad de adaptación a los cambios y desafíos que enfrentan constantemente y, por ende, sus posibilidades de sobrevivir.
Un estímulo es cualquier cambio detectable en un factor ambiental o fisiológico que es detectado por el individuo y genera una respuesta.
Una respuesta a un estímulo es cualquier cambio en el estado o la actividad de una célula o un organismo en respuesta a una señal o sustancia externa o interna, denominada estímulo.
Tanto los animales como cada una de sus células reaccionan constantemente a estímulos que pueden proceder del exterior (como el pinchazo de una aguja) o del propio organismo (como la liberación de una determinada hormona).
Responder a los estímulos es esencial para la supervivencia. Es el proceso que permite a un conejo correr cuando ve un zorro, y también permite que nuestras heridas se sellen mediante la coagulación para que no nos desangramos cuando nos cortamos.
Estímulo interno
Un estímulo interno es una señal o cambio que ocurre dentro de un organismo y que puede activar una respuesta biológica. Estos estímulos pueden ser producidos por procesos metabólicos, hormonas, neurotransmisores y otros mecanismos internos del organismo.
Los estímulos internos son el resultado de variaciones en factores fisiológicos detectados por receptores internos. Estos factores incluyen la presión sanguínea sistémica y el contenido de agua en sangre, la actividad eléctrica en el sistema nervioso central y periférico, la concentración de glucosa en sangre, la concentración de iones en el líquido intersticial y en los fluidos corporales, la presencia de ciertas hormonas en el torrente sanguíneo, la temperatura corporal interna, los cambios en el equilibrio ácido-base en el cuerpo y los niveles de oxígeno y dióxido de carbono en sangre, etc.
La presión arterial debe mantenerse a un nivel relativamente constante para garantizar que el flujo sanguíneo y el suministro de oxígeno lleguen correctamente a los sistemas orgánicos y sus células. Los cambios en la presión arterial son detectados por los barorreceptores, un tipo de sensor de presión presente en vasos sanguíneos como la aorta. Cuando la presión arterial es demasiado alta o demasiado baja, los barorreceptores reciben estímulos que desencadenan una respuesta correctora necesaria por parte de los órganos efectores.
Cuando la tensión arterial es demasiado alta, el organismo activa mecanismos para disminuirla. Por otro lado, si la tensión arterial es demasiado baja, el organismo activa mecanismos para aumentarla:
| Mecanismos para disminuir la tensión alta | Mecanismos para aumentar la tensión baja |
| Los riñones retienen menos agua | Los riñones retienen más agua |
| Vasodilatación | Vasoconstricción |
| Disminuye la frecuencia cardiaca | Aumenta la frecuencia cardiaca |
Tabla 1. Mecanismos para regular la tensión.
Este ejemplo es un caso de retroalimentación negativa, proceso que definiremos a continuación.
Mecanismos de homeostasis
La homeostasis se define como la regulación y el mantenimiento de un medio interno constante.
Existen dos formas de regular este medio interno ante los cambios:
Circuitos de retroalimentación negativa
Circuitos de retroalimentación positiva
Circuitos de retroalimentación negativa
El equilibrio homeostático se mantiene mediante mecanismos de control llamados bucles de retroalimentación negativa, los cuales contrarrestan cualquier cambio para restablecer el equilibrio mediante acciones correctoras. Si un factor relevante para la homeostasis sube o baja, desviándose de su valor óptimo, se desencadena una respuesta para disminuir o aumentar el factor.
Circuitos de retroalimentación positiva
Los bucles de retroalimentación positiva potencian el cambio en lugar de corregirlo, lo que es menos común pero igualmente importante para la homeostasis. Estos sistemas pueden conducir a cascadas de sucesos repetitivos que potencian los estímulos, por lo que son inherentemente inestables.
La coagulación sanguínea es un proceso vital para evitar la pérdida excesiva de sangre y se produce mediante un bucle de retroalimentación positiva. Cuando se produce una lesión en los vasos sanguíneos, se desencadena la agregación plaquetaria, donde las propias plaquetas liberan sustancias químicas que favorecen su acumulación en el sitio de la lesión, taponando así la hemorragia. Este proceso es crucial para asegurar la integridad del sistema circulatorio y prevenir complicaciones graves, como una hemorragia.
Acto reflejo
Un acto reflejo es un tipo particular de respuesta involuntaria a estímulos sensoriales. Los estímulos específicos y potencialmente nocivos pueden provocar una respuesta automática muy rápida del sistema nervioso sin que intervenga el pensamiento consciente.
La naturaleza involuntaria de estas respuestas minimizan el daño potencial de las amenazas al reducir el tiempo de reacción. La vía de neuronas responsable de los actos reflejos también se denomina arco reflejo.
El arco reflejo es un mecanismo neuronal que permite la realización de respuestas involuntarias y automáticas a estímulos ambientales o internos. Es un proceso rápido y automático que no requiere de la intervención consciente del individuo para llevarse a cabo.
Cuando tocamos una superficie u objeto caliente, apartamos la mano rápidamente para evitar posibles daños en nuestro cuerpo. Incluso antes de que el cerebro se dé cuenta de que la mano está caliente, la contracción muscular del brazo ya habrá actuado para que retiremos la mano.
Este proceso se lleva a cabo en una serie de pasos:
Primero, el estímulo, como una quemadura causada por el contacto con una fuente de calor, es detectado por un receptor en el cuerpo, en este caso por los termorreceptores de la piel.
Luego, la señal se transmite a través del axón de la neurona eferente (sensorial) hacia el cordón espinal.
Entonces, el cordón espinal, el centro de integración del arco reflejo, procesa la señal y decide la respuesta adecuada.
Después, la señal se transmite a través del axón de la neurona eferente motora hacia el efector correspondiente, que vendría siendo el músculo.
Finalmente, el efector produce la acción de respuesta o "reflejo" para proteger el cuerpo, en este caso la contracción muscular.
En toda la vía solo intervienen dos o tres neuronas (a veces no hay ninguna neurona intermedia implicada) con una o dos sinapsis (mecanismo de comunicación entre neuronas), de ahí que la acción sea tan rápida. El impulso también viaja hasta el cerebro desde la médula espinal, pero la reacción se desencadena inmediatamente desde la médula espinal para acelerar el tiempo de respuesta.
Estímulo externo
Los estímulos externos son cambios en los factores ambientales, es decir, condiciones externas al organismo que pueden afectar a su funcionamiento. Esto incluye las amenazas para la supervivencia, como la presencia de organismos o especies potencialmente peligrosas y las condiciones ambientales extremas.
Por ejemplo, cuando cruzas una carretera, el tráfico que se aproxima puede suponer una amenaza para ti. Por eso, miras a ambos lados para evaluar cuál es el momento adecuado para cruzar, el que reduce al máximo tus posibilidades de ser atropellado. Los estímulos visuales y sonoros se reciben a través de los receptores de los ojos y los oídos, luego, se evalúan en el centro de control del sistema nervioso que, además, toma la decisión de esperar o caminar, acción que es ejecutada por los órganos efectores (células musculares) .
Órganos de los sentidos
Los órganos sensoriales o de los sentidos son un conjunto de células especializadas o receptores sensoriales encargados de percibir nuestro entorno e identificar los cambios que se producen en este. Los órganos/receptores sensoriales son el primer elemento de la cadena estímulo-respuesta que permite a todos los organismos adaptarse a las presiones externas y sobrevivir en un entorno siempre cambiante.
Nuestros órganos sensoriales o de los sentidos son responsables de nuestros cinco sentidos:
- Audición = oídos
- Gusto = lengua
- Olfato = nariz
- Tacto = piel
- Visión = ojos
Tipos de receptores sensoriales
Un estímulo se produce cuando un factor específico, como luz, movimiento, presión, sustancias químicas, u otros, cambia, y este variación es detectada por un receptor sensorial. Estos receptores son responsables de captar estímulos de diferente naturaleza, actuando como transductores que convierten la información del estímulo en un impulso nervioso.
Hay distintos tipos de receptores presentes en los órganos de los sentidos, cada uno de los cuales detecta un tipo específico de estímulo. A grandes rasgos se dividen en cuatro categorías principales:
- Mecanorreceptores: detectan cambios de movimiento y presión. Se encuentran, por ejemplo, en la piel y los oídos.
- Quimiorreceptores: detectan la presencia de sustancias químicas en olores o sabores, y se encuentran, respectivamente, en la nariz y la lengua.
- Termorreceptores: detectan cambios térmicos. Se encuentran principalmente en la piel, pero también están presentes en la lengua.
- Fotorreceptores: detectan cambios en la intensidad de la luz. Se encuentran en los ojos.
El impulso eléctrico se genera porque al activarse por un estímulo, los receptores crean un potencial de acción en una neurona sensorial vecina que se propaga por los nervios del SNP hasta llegar al SNC. La frecuencia y la cantidad de impulsos eléctricos similares que llegan al SNC informan al centro de control sobre la naturaleza y la amenaza del cambio. El SNC envía entonces una respuesta adecuada a un órgano efector en forma de impulso eléctrico. El efector emprende una acción apropiada, normalmente correctiva, que contrarresta los efectos del cambio en el sistema biológico.
El corpúsculo paciniano es un mecanorreceptor que se encuentra en la profundidad de la piel y detecta la presión mecánica.
La mayoría de los receptores sensoriales son células especializadas con zonas sensoriales que captan las señales del entorno, como los quimiorreceptores de nuestras papilas gustativas, que distinguen diferentes sabores al detectar distintos compuestos químicos y transmiten la información a las neuronas sensoriales. Sin embargo, hay receptores, como algunos receptores del tacto, que son los extremos de las propias neuronas sensoriales.
Comportamiento animal
En su definición más básica, un comportamiento es cualquier respuesta de un organismo vivo a un estímulo. El comportamiento animal se refiere al estudio de cómo y por qué las especies animales no humanas actúan como lo hacen.
El comportamiento animal puede ser influenciado por factores internos, como la genética y la fisiología, así como factores externos, como el clima, la disponibilidad de alimento, y la presencia de depredadores o competidores.
El estudio del comportamiento animal se denomina etología e incluye elementos de la ecología, la biología evolutiva y la psicología. Se ocupa de las interacciones sociales y ambientales que experimentan los animales, así como de intentar comprender las capacidades cognitivas de los animales no humanos.
Tipos de comportamiento animal
En general, se considera que hay dos tipos diferentes de comportamiento animal: los comportamientos innatos y los aprendidos.
Innatos
Los comportamientos innatos se heredan, y están profundamente arraigados en un organismo desde su concepción o nacimiento. Automáticamente, un organismo responderá a estímulos con estos comportamientos específicos, incluso si nunca ha interactuado con estos.
Los comportamientos innatos más básicos, como las reacciones "instintivas" o la respuesta de "lucha o huida", se conocen como "actos reflejos". Estos comportamientos suelen ser involuntarios y se producen muy rápidamente en respuesta a un estímulo de algún tipo.
Aprendidos
Los comportamientos aprendidos se adquieren a través de la experiencia vital de cada individuo y no se heredan.
En general, existen cinco tipos de comportamiento aprendido:
- La habituación se produce cuando el animal deja de responder, como lo haría habitualmente, a un estímulo determinado.
- La impronta suele ser el tipo más temprano de comportamiento aprendido e implica que el individuo "imprime su huella en otro individuo". Normalmente, los animales recién nacidos siguen a sus madres e imitan su comportamiento como resultado de la impronta.
- El aprendizaje por intuición o aprendizaje intuitivo se limita a los animales con mayores capacidades cognitivas, como los primates y los cetáceos. Implica la capacidad de resolver problemas sin experiencia previa.
- El condicionamiento clásico se produce por la asociación entre un estímulo previamente neutro y uno que produce una respuesta, dando como resultado la generación de una respuesta al estímulo neutro.
- El condicionamiento operante consiste en recompensar y/o castigar a un animal por sus acciones, lo que aumenta o disminuye la probabilidad de que esas acciones sean más o menos frecuente
Pavlov fue un destacado fisiólogo ruso quien llevó a cabo una serie de experimentos, los cuales sentaron las bases del condicionamiento clásico, también conocido como condicionamiento Pavloviano: Durante sus experimentos, observó cómo los perros salivaban (respuesta incondicionada) al oler la comida (estímulo incondicionado). Luego empezó a hacer sonar una campana cada vez que daba de comer a los perros. Al cabo de un tiempo, los perros empezaron a salivar (respuesta condicionada) solo con oír la campana (estímulo condicionado), incluso en ausencia de comida.
Por ejemplo, el psicólogo estadounidense Burrhus Frederic Skinner demostró que se podía condicionar a las ratas para que se comportaran de formas específicas en función del refuerzo positivo o negativo del comportamiento utilizando su "caja de Skinner". Las ratas de los experimentos descubrieron que si tiraban de una palanca dentro de la caja, recibirían comida. Esto hacía que la rata tirara de la palanca con más frecuencia para obtener más comida. Sin embargo, la rata también recibía un refuerzo negativo en forma de descarga eléctrica cada vez que realizaba otros comportamientos. Con el tiempo, se condicionó a la rata para que se abstuviera de realizar comportamientos que provocaran una descarga eléctrica.
La mayoría de los comportamientos animales implican una combinación de comportamientos aprendidos e innatos. Muchos comportamientos consisten en un poco de ambos, siendo algunas actividades "mayoritariamente aprendidas" y otras "mayoritariamente innatas".
Ejemplos de estímulo y respuesta
A continuación, vamos a ver ejemplos aplicados a cada uno de los conceptos previamente abordados, indicando su estímulo y respuesta correspondientes:
| Ejemplo | Estímulo | Respuesta | |
| Estímulo interno | Sensación de sed | Disminución del volumen de agua en el cuerpo o deshidratación | Aumento de la sensación de sed para motivar la ingesta de agua |
| Estímulo externo | Exposición a una luz brillante | Intensidad de la luz | Contracción de la pupila para reducir la cantidad de luz que entra en el ojo |
| Órganos de los sentidos | Percepción de olores fuertes | Presencia de moléculas volátiles irritantes en el aire | Reflejo de estornudo para expulsar sustancias irritantes del sistema respiratorio |
| Homeostasis | Regulación de la temperatura | Aumento o disminución de la temperatura | Sudoración o tiriteo para mantener la temperatura corporal estable |
| Acto reflejo | Reflejo patelar | Golpe en el tendón rotuliano | Contracción refleja del músculo cuádriceps femoral |
| Retroalimentación negativa | Control de la respiración | Cambios en los niveles de dióxido de carbono en la sangre | Aumento o disminución de la frecuencia respiratoria |
| Retroalimentación positiva | Parto | Contracciones de parto |
Tabla 2. Ejemplos de los diferentes conceptos relacionados con los estímulos y respuestas en animales.
Estímulos y respuestas en animales - Puntos clave
- Un estímulo es cualquier cambio detectable en un factor ambiental o fisiológico que es detectado por el individuo y genera una respuesta.
- Una respuesta a un estímulo es cualquier cambio en el estado o la actividad de una célula o un organismo en respuesta a una señal o sustancia externa o interna, denominada estímulo.
- Un acto reflejo es un tipo particular de respuesta involuntaria a estímulos sensoriales. Los estímulos específicos y potencialmente nocivos pueden provocar una respuesta automática muy rápida del sistema nervioso sin que intervenga el pensamiento consciente.
- El comportamiento animal se refiere a todas las acciones y reacciones observables de los animales, incluyendo su conducta social, patrones de actividad, comunicación, alimentación, reproducción, y respuestas al ambiente.
- La homeostasis se define como la regulación y el mantenimiento de un medio interno constante.
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