Anatomia e Fisiologia Humana Introduo ao Sistema Nervoso

Ncleo de Anatomia e Fisiologia da Unip

A estrutura de um neurnio

Sinapse Local por onde so transmitidos os sinais eltricos de um neurnio outro at chegar em seu destino final. A sinapse pode ser qumica ou eltrica.

TECIDO NERVOSO O tecido nervoso constitudo por dois componentes principais: os neurnios e clulas da glia; Servem para sustentar os neurnios, participam da atividade neural, da nutrio dos neurnios e de processos de defesa do tecido nervoso.

TECIDO NERVOSO A substncia cinzenta (Polio) formada principalmente por corpos celulares e clulas da glia, contendo tambm prolongamentos de neurnios. A substncia branca (Leuco) constituda somente por prolongamentos de neurnios e clulas da glia. A substncia branca tem esse nome devido a grande quantidade de material esbranquiado denominado mielina, que envolve certos prolongamentos dos neurnios (axnios).

TECIDO NERVOSO - Funo As funes fundamentais do sistema nervoso so detectar, transmitir, analisar e utilizar as informaes geradas pelos estmulos sensoriais representados por calor, luz, energia mecnica e modificaes qumicas do ambiente externo e interno; organizar e coordenar, direta ou indiretamente, o funcionamento de quase todas as funes do organismo, entre as quais, as motoras, viscerais, endcrinas e psquicas.

Os Neurnios Neurnio a clula do SN responsvel pela conduo do impulso nervoso. H cerca de 35 bilhes de neurnios e 350 a 500 bilhes de clulas da glia; O neurnio constitudo pelas seguintes partes: corpo celular (onde se encontra o ncleo celular), dendritos, axnio e telodendro. O neurnio a unidade bsica da estrutura do crebro e do sistema nervoso.

Quanto velocidade de conduo TIPO A => Grande calibre mielinizadas. Alfa => proprioceptores dos msculos esquelticos Beta => mecanorreceptores da pele (Tato) Gama => dor e frio

TIPO B => Mdio calibre - pr-ganglionares do SNA. TIPO C => Pequeno calibre - ps-ganglionares do SNA.

A Classificao dos Neurnios Existem trs tipos de neurnios: sensitivos, motores e conectores. O neurnio sensitivo leva a mensagem do receptor (rgo dos sentidos) at medula espinal ou ao crebro. O neurnio motor transmite aos msculos ou glndulas a ordem do crebro ou da medula. O neurnio conector conduz os impulsos entre os neurnios sensitivos e os neurnios motores.

A Classificao dos Neurnios Os neurnios tambm podem ser classificados segundo sua funo: Eferentes - controlam rgos efetores tais como glndulas excrinas e endcrinas e fibras musculares; Aferentes - recebem estmulos sensoriais do meio ambiente e do prprio organismo; interneurnios estabelecem conexes e entre outros neurnios, formando circuitos complexos.

Impulso Nervoso O impulso nervoso uma mudana eltrica que passa de um neurnio ao outro e finalmente chegando a um rgo, msculo ou grupamento muscular.

Estado de Repouso

Potencial de Ao

Eventos durante o potencial de Ao1 Estado de Repouso 2 Despolarizao 3 Propagao do Potencial de Ao 4 Repolarizao 5 Retorno ao estado de repouso com ajudada da bomba de Na/ K+.

As clulas da glia A glia ou neuroglias so clulas e fibras do SNC que sustentam e preenchem os espaos entre os neurnios. Neuroglia: Macrglia astrcitos - forma de estrela (astro = estrela, cito = clula) grande quantidade, inmeros prolongamentos; apresentam-se sob duas formas: astrcitos protoplasmticos, localizados na substncia cinzenta; e astrcitos fibrosos localizados na substncia branca. Tm como funes sustentao e isolamento de neurnios, controle dos nveis de potssio extraneuronal e armazenamento de glicognio no SNC. oligodendrcitos (no SNP lemcitos) so as clulas da responsveis pela formao e manuteno das bainhas de mielina dos axnios.

Micrglia microglicitos so as menores clulas da neuroglia, muito ramificadas. clulas ependimrias com disposio epitelial e geralmente ciliadas, revestem as paredes dos ventrculoscerebrais, do aqueducto cerebral e do canal da medula espinhal.

As clulas da glia Inicialmente considerada como uma simples cola (da a etimologia do seu nome); A glia efetivamente constituda por clulas que tambm transmitem informaes; Podem estar ativamente envolvidas em vrias doenas degenerativas: ex. Alzheimer; So 10 a 15 vezes mais numerosas que os neurnios.

Funes da Glia1 - cercar os neurnios e mant-los no lugar (sustentao); 2 - fornecer nutrientes e oxignio para os neurnios (nutrio); 3 - isolar um neurnio do outro (separao); 4 - destruir patgenos e remover neurnios mortos (proteo e limpeza).

Sinapse

TIPOS DE SINAPSESSinapses eltricasDuas clulas excitveis se comunicam pela passagem direta de corrente eltrica entre elas

Sinapses qumicasSinapses qumicas so capazes de sinalizaes mais variadas e podem produzir alteraes mais complexas

Pr-sinptico

Ps-sinptico

Pr-sinptico

Ps-sinptico

Sinapse: local por onde so transmitidos os sinais eltricos de uma clula a outra O sentido normal do fluxo de informao do terminal axonal ao neurnio-alvo. O terminal axonal dito pr-sinptico, enquanto o neurnio-alvo dito ps-sinptico

Sinapse eltrica

Sinapses eltricas

Sinapses qumicas

DESCRIO DO MECANISMO DA SINAPSE QUMICA

Ca2+

Mecanismos Bioqumicos nos Neurnios na transmisso de sinais atravs do axnio O corpo humano consiste principalmente de gua, 55% dentro das clulas e 45% fora nos ambientes intercelulares.

Alguns sais, presentes no corpo, dissolvem-se nos fluidos intracelulares e extracelulares, em ons positivos e negativos.

O cloreto de sdio, por exemplo, dissocia-se em ons positivos de sdio (Na+) e ons negativos de cloro (Cl-). Outros ons positivos presentes no interior e exterior das clulas so o potssio (K+) e o clcio (Ca2+).

Conduo do impulso nervosoSentido: dendrito corpo celular axnio Estado de repouso: neurnio polarizado Na+

K+

Alta [ ] de Na+ e baixa [ ] de k+ no meio extracelularBaixa [ ] de Na+ e alta [ ] de k+ dentro do axnio

Conduo do impulso nervosoNa presena de estmulo despolarizao da membrana, aumento de permeabilidade da membrana pelo Na+ e entrada deste no axnio

Na+

K+

++++++++----------++++++-----------++++++++-------++++++++----------++++++

Conduo do impulso nervosoRe-polarizao da membrana: aumento de permeabilidade da membrana pelo K+ e sada deste no axnio

Na+

K+

++++++++++++++++ +++++-----------------------------+++++++++++++++++++++

Conduo do impulso nervosoBomba de Na+ e K+: restabelece as concentraes de Na+ e K+ dentro e fora do axnio aps a passagem do impulso transporte ativo

Na+

K+

Alta [ ] de Na+ e baixa [ ] de k+ no meio extracelularBaixa [ ] de Na+ e alta [ ] de k+ dentro do axnio

As membranas das clulas exibem diferentes graus de

permeabilidade para cada um desses ons.

A permeabilidade determinada pelo nmero e tamanho dos poros (canais inicos) na membrana.Assim, os canais so seletivamente permeveis para ons de sdio, potssio e calcio.

Devido a existncia de diferentes concentraes de ons internas e externas s clulas, o potencial tpico das clulas de 70 mV. Os dois principais ons internos clula so sdio e potssio. O potencial de equilbrio do potssio de -80 mV e o do sdio fica em torno de 58 mV. A clula atinge um potencial entre -80mV e 58 mV. O potencial de equilbrio perto do valor induzido pelo potssio. Existe um fluxo de difuso do potssio para o exterior, e de sdio para o interior, porm os ons de sdio so menos mveis porque existem poucos canais abertos disponveis.Fluido intracelular (concentrao relativa) Fluido extracelular

K+ 125 Na+ 12 Cl- 5 A- 108

K+ 5 Na+ 120 Cl- 125 A- 0

Modelo de Alan Hodgkin e Andrew Huxley Nesse modelo, a membrana comporta-se como um capacitor, carregado por ons positivos ou negativos.

As condutncias gNa, gK e gL refletem a permeabilidade da membrana para o sdio, potssio, e disperso (leakage). Fazendo gNa maior, e portanto a mobilidade dos ons de sdio maior que a mobilidade dos ons de potssio, a polaridade da clula muda de -70mV para um valor positivo, prximo a 58 mV que o potencial de equilbrio para os ons de sdio. Se a condutncia gK tornar-se maior que gNa a polaridade volta para o valor original.Capacitncia da membrana Cm VNa VK VL

gNa

gK

gL

Quando o potencial no interior da clula em relao ao exterior atinge um limiar, os canais seletivos ao sdio abrem-se automaticamente e os ons positivos de sdio fluem para dentro da clula, tornando o potencial positivo. Isso por seu lado, faz com que os canais seletivos aos ons de potssio abram e ons positivos de potssio fluam para o exterior da clula, restaurando a polarizao negativa original.

Exterior da clulaNa+ Na+ Na+

Membrana celular

Canal fechado

Canal aberto

Canal fechado

Interior da clulaTempo = 1 Tempo = 2 Tempo = 3

Bomba de ons

Uma bomba de ons transporta o excesso de ons de sdio para fora da clula e, ao mesmo tempo, ons de potssio para o interior, ajudando a restaurao do potencial de repouso de 70mV.

Exterior da clula ons de sdio

Essa bomba de ons consome um composto denominado membrana trifosfato de adenosina (ATP). As bombas de ons so constantemente ativas e so responsveis por uma parte considervel do consumo de energia do sistema nervoso.

Bomba de ons

ons de potssio

Interior da clula

Potencial de ao.

O potencial aumenta de -70mV para +40mV. Aps certo tempo o potencial se torna negativo novamente, mas fazendo um overshoot, indo para -80mV. A clula recupera gradualmente o potencial e a membrana retorna para o potencial inicial, com a ajuda da bomba de ons. O tempo de durao do pulso determinado, como em qualquer circuito resistorcapacitor com constante de tempo RC. Em neurnios, 2.4 ms um valor tpico para essa constante de tempo.deslocamento

Potencial de ao+40 +20 0 -20 -40 -60 -80 2ms mV

K+ sai

Na+ entrax

Bomba de ons

A - REPOUSO

B - SDIO ENTRA

C - POTSSIO SAI

D BOMBA DE ONS recupera o potencial de repouso

Propagao do potencial de aodireo da onda potencial de repouso

Exterior do axnio

K+ (a) propagao da onda no axnio

+++++ Na+ Interior do axnio

K+

+++++

Na+

K+

+++++ Na+

(b) uma onda seguida de outra

Quatro etapas na transmisso sinptica Sntese e armazenamento do neurotransmissor na vescula sinptica; Liberao do neurotransmissor na fenda sinptica; Ativao dos receptores ps-sinpticos; Inativao dos neurotransmissores remanescentes.

Morfologia da sinapseMembrana pr-sinptica

Morfologia da sinapse

Zona ativa

Morfologia da sinapseTipos de Sinapses

axodendrtica

axossomtica

axoaxnica

A maioria dos neurotransmissores situa-se em trs categorias: peptdeos constituem-se de grandes molculas armazenadas e liberadas em grnulos secretores. A sntese dos neurotransmissores peptdicos ocorre no retculo endoplasmtico rugoso do soma. Aps serem sintetizados, so clivados no complexo de golgi, transformando-se em neurotransmissores ativos, que so secretados em grnulos secretores e transportados ao terminal axonal (transporte antergrado) para serem liberados na fenda sinptica. endorfinas e encefalinas: bloqueiam a dor, agindo naturalmente no corpo como analgsicos. dopamina: inibitrio derivado da tirosina. Produz sensaes de satisfao e prazer. Os neurnios dopaminrgicos podem ser divididos em trs subgrupos com diferentes funes. O primeiro grupo regula os movimentos: uma deficincia de dopamina neste sistema provoca a doena de Parkinson, caracterizada por tremuras, inflexibilidade, e outras desordens motoras, e em fases avanadas pode verificar-se demncia.

GABA (cido gama-aminobutirico): principal neurotransmissor inibitrio do SNC. Ele est presente em quase todas as regies do crebro, embora sua concentrao varie conforme a regio. Est envolvido com os processos de ansiedade. Seu efeito ansioltico seria fruto de alteraes provocadas em diversas estruturas do sistema lmbico, inclusive a amgdala e o hipocampo. A inibio da sntese do GABA ou o bloqueio de seus neurotransmissores no SNC, resultam em estimulao intensa, manifestada atravs de convulses generalizadas.cido glutmico ou glutamato: principal neurotransmissor estimulador do SNC. A sua ativao aumenta a sensibilidade aos estmulos dos outros neurotransmissores. Serotonina: neurotransmissor derivado do triptofano, regula o humor, o sono, a atividade sexual, o apetite, o ritmo circadiano, as funes neuroendcrinas, temperatura corporal, sensibilidade dor, atividade motora e funes cognitivas. Atualmente vem sendo intimamente relacionada aos transtornos do humor, ou transtornos afetivos e a maioria dos medicamentos chamados antidepressivos agem produzindo um aumento da disponibilidade dessa substncia no espao entre um neurnio e outro. Tem efeito inibidor da conduta e modulador geral da atividade psquica. Influi sobre quase todas as funes cerebrais, inibindo-a de forma direta ou estimulando o sistema \GABA.

Memria Um dos resultados de um processo de aprendizagem a criao de um padro de conexes sinpticas duradouro, que resulta na memorizao. As memrias podem ser classificadas como: imediata: capacidade de memorizao de at 7 a 10 nmeros de telefone de curto prazo: duram vrios minutos ou at semanas, porm so esquecidas de longo prazo: resulta de alteraes estruturais nas sinapses e duram quase que infinitamente.

Os potenciais de ao de longa durao, so vistas na regio do crebro denominada hipocampo.

Tcnicas de Anlise Mtodos tradicionais: estudo de pacientes que sofreram danos cerebrais e uso de modelos animais. A atividade de um nico neurnio pode ser analisado usando um microeletrodo. (um conjunto de neurnios com multi-eletrodos). Um microeletrodo de fio de tungstnio isolado com vidro inserido no crebro de um animal e a sua posio ajustada at atingir um neurnio numa rea cerebral particular.

Tcnicas de Anlise no invasivas Tomografia computadorizada usa raios-X para uma anlise no invasiva do crebro.

Imageamento por Ressonncia Magntica (MRI) ao invs de raios-X usa um campo magntico extremamente forte, de tal forma que algumas molculas do crebro giram (spin) em certa direo. Se uma frequncia de rdio ento passada atravs do corpo, esses ncleos emitem ondas de rdio. Diferentes molculas emitem ondas em diferentes frequncias. Os scanners de MRI so sintonizados para detectar radiaes de molculas de hidrognio. Como essas molculas esto presentes em diferentes concentraes em diferentes tecidos do crebro, o scanner pode usar essa informao para preparar figuras de fatias do crebro. Essas tcnicas (CT e MRI) mostram a estrutura do crebro, porm no mostram como elas funcionam.