Samenvatting · Biologie · vwo 5 Zintuigen, oog en gedrag

Zintuigen, oog en gedrag

1. Zintuigen en zintuiglijke waarneming

Zintuigen zijn gevoelige organen die prikkels uit het interne milieu en het externe milieu waarnemen. In zintuigen liggen receptoren of zintuigcellen. Dit zijn gespecialiseerde zenuwcellen of uitlopers van zenuwcellen die prikkels omzetten in impulsen.

De route van een zintuiglijke waarneming verloopt in grote lijnen als volgt:

De thalamus voorkomt dat het centraal zenuwstelsel voortdurend wordt overbelast door alle informatie die zintuigen ontvangen. Alleen een deel van de impulsen krijgt dus aandacht in de hersenschors.

2. Interne en externe prikkels

Een prikkel is een invloed uit het interne of externe milieu waarop receptoren kunnen reageren.

• Externe prikkels komen uit de omgeving, bijvoorbeeld licht, geluid, temperatuur, druk en geurstoffen.
• Interne prikkels ontstaan in het lichaam, bijvoorbeeld veranderingen in lichaamstemperatuur, osmotische waarde van het bloedplasma of concentraties van voedingsstoffen.

Interne receptoren zijn belangrijk voor de handhaving van de homeostase: het dynamische evenwicht van het interne milieu.

Voorbeelden:

• Osmoreceptoren in de hypothalamus registreren de osmotische waarde van het bloedplasma. Via regelkringen beïnvloeden zij onder andere de urineproductie.
• Temperatuurreceptoren in de huid, het lichaam en de hypothalamus registreren temperatuurveranderingen. Zij beïnvloeden onder andere de zweetproductie en de doorbloeding van de huid.

3. Typen receptoren en adequate prikkels

Elke receptor reageert het gemakkelijkst op één bepaald soort prikkel: de adequate prikkel. Voor deze prikkel heeft de receptor de laagste prikkeldrempel.

De prikkeldrempel is de minimale prikkelsterkte die nodig is om impulsen in een receptor te laten ontstaan. Een receptor kan ook reageren op een niet-adequate prikkel, maar dan is meestal een veel sterkere prikkel nodig.

Pijnreceptoren vormen een aparte categorie, maar kunnen ook worden beschouwd als receptoren die reageren op uitzonderlijk sterke mechanische, thermische of chemische prikkels.

Prikkelsterkte en impulsfrequentie

De sterkte van een prikkel wordt niet uitgedrukt door sterkere impulsen: een impuls heeft steeds dezelfde grootte. De prikkelsterkte beïnvloedt vooral de impulsfrequentie in sensorische neuronen.

• Een sterkere prikkel veroorzaakt een hogere impulsfrequentie.
• Een zwakkere prikkel veroorzaakt een lagere impulsfrequentie.

Fel licht leidt bijvoorbeeld tot een hogere impulsfrequentie in sensorische zenuwcellen dan schemerlicht.

Adaptatie of gewenning

Bij een aanhoudende prikkel verandert de gevoeligheid van een zintuig. Dit heet adaptatie of gewenning.

Bij een voortdurende prikkel kan:

• de prikkeldrempel hoger worden;
• de impulsfrequentie dalen;
• de gevoeligheid voor die prikkel afnemen.

Daardoor merk je na enige tijd de druk van kleding op je huid nauwelijks nog op. Adaptatie voorkomt dat het centraal zenuwstelsel overbelast raakt met onbelangrijke informatie.

Adaptatie kan ook bestaan uit een verlaging van de prikkeldrempel. Bij donkeradaptatie worden lichtreceptoren gevoeliger wanneer je van een lichte naar een donkere ruimte gaat. Daardoor kun je na enige tijd weer meer onderscheiden.

4. Bouw van het oog

Het oog bevat verschillende onderdelen die samen zorgen voor bescherming, lichtbreking, scherpstellen en omzetting van licht in impulsen.

Traanvocht wordt via de traanbuis afgevoerd naar de neusholte. Daarom kan iemand tijdens hevig huilen ook een loopneus krijgen.

5. Beeldvorming en accommodatie

Lichtstralen worden gebroken wanneer zij van het ene medium naar een ander medium gaan, bijvoorbeeld van lucht naar het hoornvlies of van vloeistof naar de ooglens.

Het hoornvlies en de ooglens zijn beide bol en hebben daardoor een convergerende werking: zij buigen lichtstralen naar elkaar toe. Het beeld dat op het netvlies ontstaat is:

• verkleind;
• omgekeerd.

De hersenen verwerken de impulsen uit het netvlies vervolgens zo dat je een rechtopstaand en bruikbaar beeld waarneemt.

Positieve en negatieve lenzen

• Een bolle of positieve lens is in het midden dikker dan aan de randen. Deze lens laat lichtstralen convergeren. Het brandpunt ligt achter de lens.
• Een holle of negatieve lens is in het midden dunner dan aan de randen. Deze lens laat lichtstralen divergeren. Het brandpunt ligt vóór de lens.

Accommodatie

De ooglens kan van vorm veranderen om voorwerpen op verschillende afstanden scherp af te beelden op het netvlies. Dit heet accommodatie.

Bij kijken naar een voorwerp op meer dan vijf meter afstand:

• zijn de kringspieren in het straalvormig lichaam ontspannen;
• is de doorsnede van het straalvormig lichaam groot;
• staan de lensbandjes strak;
• wordt de ooglens platter;
• wordt een ver voorwerp scherp afgebeeld.

Dit is de rusttoestand van het oog, omdat de accommodatiespieren ontspannen zijn.

Bij kijken naar een voorwerp dichtbij:

Bijziendheid en verziendheid

Bij bijziendheid kan de oogbol te lang zijn of kunnen hoornvlies en ooglens het licht te sterk breken. Een negatieve lens laat lichtstralen vóór het oog iets divergeren, waardoor het brandpunt weer op het netvlies komt.

Bij verziendheid kan de oogbol te kort zijn of kunnen hoornvlies en ooglens het licht onvoldoende breken. Een positieve lens zorgt voor extra convergentie van de lichtstralen.

6. Pupilreflex en bescherming tegen licht

De pupilreflex regelt hoeveel licht op het netvlies valt. Dit beschermt de lichtreceptoren tegen te fel licht.

In de iris liggen twee typen spieren:

• Kringspieren: bij contractie wordt de pupil kleiner.
• Straalsgewijs lopende spieren: bij contractie wordt de pupil groter.

Bij fel licht trekken de kringspieren samen, waardoor de pupil kleiner wordt. Bij weinig licht trekken de straalsgewijs lopende spieren samen, waardoor de pupil groter wordt.

De pupilreflex en accommodatiereflex hebben verschillende effectoren:

• Bij de pupilreflex zijn de spieren in de iris de effectoren.
• Bij de accommodatiereflex zijn de kringspieren in het straalvormig lichaam de effectoren.

7. Netvlies, staafjes en kegeltjes

Vanaf het glasachtig lichaam bestaat het netvlies uit:

De pigmentcellen liggen tegen het vaatvlies. Zij absorberen licht en beschermen de lichtreceptoren tegen te sterke lichtprikkels.

In het netvlies liggen twee typen lichtreceptoren: staafjes en kegeltjes.

Staafjes zijn gevoelig voor bijna alle kleuren licht, maar vrijwel ongevoelig voor rood licht. Daarom ervaren mensen in zeer zwak rood licht vaak nog steeds duisternis: de kegeltjes ontvangen te weinig licht en de staafjes reageren nauwelijks op rood.

Er zijn drie typen kegeltjes:

• kegeltjes met pigment gevoelig voor blauw licht;
• kegeltjes met pigment gevoelig voor groen licht;
• kegeltjes met pigment gevoelig voor rood licht.

Door verschillende combinaties van prikkeling van deze drie typen kegeltjes neem je veel kleuren waar. Als de drie typen kegeltjes even sterk worden geprikkeld, neem je wit licht waar.

8. Optisch chiasma en stereoscopie

De oogzenuwbanen kruisen gedeeltelijk in het optisch chiasma, dat aan de onderkant van de hersenen ligt, vlak boven de hypofyse.

• Het rechterdeel van het gezichtsveld valt op het linkerdeel van beide netvliezen en wordt verwerkt in het linker gezichtscentrum.
• Het linkerdeel van het gezichtsveld valt op het rechterdeel van beide netvliezen en wordt verwerkt in het rechter gezichtscentrum.

Met beide ogen zie je een voorwerp vanuit een iets andere hoek. De gezichtscentra vergelijken deze beelden. Dit heet stereoscopie en maakt dieptezien mogelijk.

Hoe dichterbij een voorwerp staat, hoe groter het verschil tussen het beeld in het linker- en rechteroog. Daardoor kunnen de hersenen afstanden inschatten. Met één oog is stereoscopie niet mogelijk, waardoor het schatten van afstanden minder nauwkeurig wordt.

9. Gedrag en ethologie

Gedrag omvat alle waarneembare activiteiten van mens en dier. Voorbeelden zijn bewegen, slapen, geluid maken, een lichaamshouding aannemen, kleur veranderen en geurstoffen uitscheiden.

Het vakgebied waarin gedrag van dieren wordt onderzocht heet ethologie.

Gedrag is vaak gericht op het handhaven of verbeteren van de lichamelijke toestand of omgevingssituatie. Gedrag dat de overlevingskans en fitness vergroot, heet adequaat gedrag.

Gedrag is opgebouwd uit handelingen of gedragselementen. Meerdere handelingen met hetzelfde doel vormen samen een gedragssysteem, bijvoorbeeld voedingsgedrag of voortplantingsgedrag.

Wanneer het effect van een handeling leidt tot de volgende handeling, ontstaat een gedragsketen. Bij voedselopname kan voedsel zoeken bijvoorbeeld leiden tot voedsel verzamelen, waarna eten volgt.

Van prikkel tot respons

Gedrag komt tot stand door de samenwerking van zintuigen, zenuwstelsel en effectoren:

Een respons is de reactie op een prikkel. De effectoren zijn spieren en klieren.

Gedrag wordt bepaald door:

• externe prikkels;
• interne prikkels;
• motivatie;
• verwerking in het centraal zenuwstelsel;
• eerdere ervaringen en opgeslagen informatie.

Motivatie en interne prikkels

Motivatie of drang is de bereidheid om bepaald gedrag uit te voeren. Interne prikkels beïnvloeden de motivatie.

Bijvoorbeeld bij voedingsgedrag:

Andere vormen van motivatie zijn:

• vluchtdrang, gekoppeld aan behoefte aan veiligheid;
• voortplantingsdrang of paringsdrang.

10. Biologische klok en periodieke invloeden

De biologische klok regelt ritmische processen in het lichaam. Bij mensen bevindt deze zich in de hypothalamus.

De biologische klok beïnvloedt onder andere:

• slaap-waakritme;
• timing van voortplanting;
• stofwisseling.

Periodieke invloeden zijn regelmatig terugkerende schommelingen in interne of externe prikkels. Voorbeelden zijn veranderingen in daglengte, temperatuur en hormoonconcentraties.

Bij vogels kan een toenemende daglengte in het voorjaar leiden tot:

In het najaar neemt de afgifte van hypofysehormonen weer af, waarna de geslachtsorganen kunnen krimpen.

11. Gedragsonderzoek

Een etholoog onderzoekt de relatie tussen:

• input: externe en interne prikkels;
• black box: processen in het organisme;
• output: waarneembare responsen.

Een ethogram is een lijst van objectieve beschrijvingen van handelingen van een diersoort. De beschrijving mag geen interpretatie bevatten. Een lichaamshouding, beweging of geluid wordt dus beschreven zoals deze waarneembaar is.

Een protocol is een overzicht van de achtereenvolgens waargenomen handelingen van een dier. Met een protocol kun je onderzoeken:

• hoe vaak een handeling voorkomt;
• hoe lang een handeling duurt;
• of handelingen een gedragsketen vormen.

Gedragsonderzoek is vaak beschrijvend, bijvoorbeeld wanneer wordt onderzocht welk gedrag het meest voorkomt. Het kan ook hypothesetoetsend zijn wanneer wordt onderzocht of een specifieke prikkel invloed heeft op bepaald gedrag.

Voorbeeld