Biofísica: Audição, Visão e Óptica

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE 
Disciplina: Biofísica para Biólogos
1) Explique como ocorre a amplificação do som no aparelho auditivo.
No ouvido médio, que começa no tímpano, as vibrações fazem tremer ,do seu próprio sangue correndo nos vasos sangüíneos, amplificado.
o estribo age como um pistão, criando ondas no fluido do ouvido interno para representar as flutuações da pressão do ar da onda sonora. Os ossículos amplificam a força do tímpano de duas maneiras. A amplificação principal vem da diferença de tamanho entre o tímpano e o estribo,por sua vez este último transmite a informação à 
bigorna e esta ao estribo, estando este alojado numa abertura chamada janela oval, onde se passará a informação ao ouvido interno. 
2) Explique como o tímpano se encontra em altas altitudes.
Quando vamos para mais próximo do nível do mar, diferentemente de quando vamos para lugares altos, a pressão de ar sobre nós aumenta, tornando a pressão no ouvido externo maior do que a do ouvido médio. Dessa forma o tímpano fica estirado para dentro, não sendo capaz de exercer suas funções de forma normal.
3) Como o ser humano diferencia os sons agudos e graves? 
Estudos revelaram que a cóclea apresenta regiões definidas para detectar sons de diferentes frequências. Os sons de alta frequência atingem regiões próximas da base da cóclea, frequências intermediárias atingem distâncias intermediárias e frequências baixas causam ativação máxima da membrana basilar próximo ao fim da cóclea, no ápice. É através dos diferentes locais que são estimuladas dentro da cóclea que detectamos quais são as frequências sonoras que estamos recebendo.
Sons de alta intensidade promovem mais vibrações da membrana basilar e, consequentemente, mais células ciliadas são ativadas. Há tanto um aumento do ritmo de excitação das terminações nervosas quanto da transmissão do sinal elétrico por muitas fibras nervosas e não por poucas fibras
4) Explique como é gerado o pulso hidráulico na cóclea e como este pulso estimula propagação do impulso elétrico ao cérebro.
A geração é a propagação do pulso hidráulico dentro da cóclea só é possível devido á elasticidade da janela redonda, A diferença de pressão entre as rampas superior e inferior promove uma vibração da membrana basilar em uma direção perpendicular ao seu plano. Esse movimento perpendicular da membrana basilar faz a membrana tectorial se movimentar em uma direção longitudinal. Ao deslizar, a membrana tectorial comprime os cílios das células ciliadas internas e externas.
 Com isso, elas são ativadas com consequente liberação de neurotransmissores. O principal neurotransmissor liberado é o glutamato. A liberação de glutamato despolariza os neurônios que estão em sinapse com as células ciliadas propagando o impulso elétrico ao cérebro. 
5) Como atua a Trompa de Eustáquio no mergulho e em altas altitudes?
No mergulho – Quando o indivíduo mergulha a pressão externa aumenta. Com isso, a pressão dentro do ouvido médio fica inferior à pressão externa. Esta pressão negativa dentro do ouvido médio traciona a membrana timpânica para dentro do ouvido médio.
Na altitude – em grandes altitudes, por exemplo durante uma viagem em avião com cabine não-pressurizada, a pressão atmosférica é reduzida, empurrando o tímpano para o meato acústico externo. Para igualar as pressões entre as duas faces da membrana timpânica é recomendado bocejar ou mastigar chiclete, condições que abrem a trompa de Eustáquio.
6) Como ocorre a amplificação do som no ouvido médio? (ossículos/tímpano/janela oval)
O ouvido médio abre-se na faringe através da trompa auditiva .
A janela do vestíbulo (oval), sobre a qual se encontra a platina do estribo , e a janela coclear (redonda) separam o ouvido médio do ouvido interno. A cadeia ossicular é constituída pelo martelo , a bigorna e o estribo: ela liga a membrana do tímpano à janela do vestíbulo.
A relação entre as superfícies permite uma amplificação que assegura a transferência das pressões acústicas entre o meio aéreo e o meio líquido do ouvido interno.
7)Quais são os fenômenos ópticos que ocorrem quando um feixe luminoso passa de um meio para outro?
Reflexão – Acontece em superfícies polidas. Os raios de luz de luz que se propagam no meio 1 e incidem sobre a superfície, retornam ao meio original.
 Refração – Acontece quando raios de luz que se propagam no meio 1 incidem sobre uma superfície transparente S e, depois de atravessá-la, passam a se propagar num outro meio 2. 
- Absorção - Acontece quando os raios de luz que incidem sobre uma superfície são por ela absorvidos, transformando-se em calor. Desta forma, não são gerados nem raios refletidos, nem refratados.
8) Explique o mecanismo de acomodação visual do cristalino.
O mecanismo de acomodação do cristalino se refere a sua alteração de geometria ou poder de convergência de acordo com a distância em que o objeto se encontra do globo ocular.
Quando focalizamos um objeto, os raios luminosos penetram na córnea, atravessam o humor aquoso, entram pelo orifício da íris, a pupila, atravessam o cristalino e o corpo vítreo chegando finalmente na retina. Nela, a imagem do objeto se forma invertida e menor. Entretanto, nosso cérebro interpreta corretamente o que estamos vendo.
9)Explique o processo de transformação da energia do fóton em informação elétrica para ser conduzida ao cérebro.
A energia do fóton de luz (estímulo físico) provocará alteração na estrutura química da molécula de retina, presente nas fotocélulas da retina e semelhante à vitamina A. A alteração na estrutura química da molécula de retinal acarretará variação no potencial elétrico de repouso de suas membranas celulares, gerando um potencial de ação. Este pulso elétrico propagar-se-á, através de sinais eletroquímicos mediados por neurotransmissores, como um código elétrico conduzido ao cérebro que o decodificará na forma de imagem.
Os pulsos elétricos são levados ao cérebro, onde provocam sensações psicofísicas conhecidas como visão.A Molécula de retinal que, ao receber energia (hf) de um fóton de luz, sofre uma isomerização cis-trans, mudando de forma.
10) O que é miose e midríase? Explique 2 condições ambientais/físicas ou fisiológicas que está envolvida em cada uma.
O músculo dilatador da pupila, comandado pelo sistema simpático, promove aumento da pupila. Este ato é chamado de midríase. O músculo esfíncter pupilar, inervado pelo sistema parassimpático, quando ativado, promove a diminuição do diâmetro pupilar, evento que se conhece como miose. O diâmetro da pupila no ser humano varia de 1,5 a 8 mm. Com isso, ela pode controlar a entrada de luz no globo ocular. Em um ambiente muito iluminado, a pupila entra em miose para diminuir a entrada da luz no olho e em um ambiente pouco iluminado, a pupila ela se torna midriática, a fim de captar mais luz. Outro fator importante que altera o diâmetro da pupila, é a distância em que o objeto visualizado se encontra do olho. Ao focalizar um objeto próximo, a pupila entra em miose, enquanto que para os objetos distantes, ela entra em midríase. 
Em ambientes com pouca iluminação, por ação do sistema nervoso simpático, ocorre a dilatação da pupila (midríase), permitindo a entrada de maior quantidade de luz.
Já em ambientes com muita claridade, pela ação do sistema nervoso parassimpático, ocorre a redução do diâmetro da pupila (miose), impedindo a entrada de grande quantidade de luz.