consideraÇÕes sobre potenciais de membrana a...

CONSIDERAÇÕES SOBRE

POTENCIAIS DE MEMBRANA

A DINÂMICA DOS FUNCIONAMENTO

DOS CANAIS ATIVADOS POR

NEUROTRANSMISSORES

Canais vazantes de

potássio

POTENCIAL DE

REPOUSO

K

K Na

Na

Canais Sódio

dependentes de

voltagem

Canais Potássio

dependentes de

voltagem

Canais iônicos

dependentes de

ligante

K

K

Cl

Cl

Na

Na

K

K

POTENCIAL DE

AÇÃO

POTENCIAIS PÓS-

SINÁPTICOS

FASE ASCENDENTE FASE DESCENDENTE

3Na

3Na 2K

2K

Bomba de

sódio/potássio ATPase

PEÇAS QUE DEFINEM OS POTENCIAIS DE MEMBRANA

Potencial de Ação Axônio

Potenciais Pós-Sinápticos

Excitatórios= abertura de canais permeáveis a Na+ e a Ca++ que acabam levando o

Potencial da membrana a valores mais positivos que o Potencial Limiar = que pode gerar

um Potencial de Ação

Inibitórios = abertura de canais permeáveis ao Cl- ou só ao K+ que acabam levando o

Potencial de Membrana a valores mais negativos que o Potencial limiar = que dificulta a

geração de um Potencial de Ação

Zona de disparo ou

Zona do gatilho ou cone de

implantação

Terminais pré-sinápticos

“Sinais de entrada” compostos por diferentes neurrotransmissores

Liberação de Neurotransmissores

No terminal pré-sináptico

ORGANIZAÇÃO

FUNCIONAL DA

SINAPSE

Um Neurotransmissor Clássico

SISTEMAS DE

NEUROTRANSMISSÃO

6.1

CÉLULA PRÉ-SINÁPTICA

CÉLULA PÓS-SINÁPTICA

Potencial de Ação chega ao terminal

Pré-Sináptico

Liberação dos Neurotransmissores

dependente de PA e Cálcio

RECEPTORES

IONOTRÓPICOS

RECEPTORES

ENZIMÁTICOS RECEPTORES

METABOTRÓPICOS

OS MEDIADORES QUÍMICOS NO

ESPAÇO SINAPTICO:

Os neurotransmissores (NTs)

NEUROTRANSMISSORES PEQUENOS

Aminas biogênicas

ACETILCOLINA

AMINOÁCIDOS

GLUTAMATO

ASPARTATO

GABA

GLICINA

PURINAS

ATP

DOPAMINA

NORADRENALINA

ADRENALINA

SEROTONINA

HISTAMINA

NEUROPEPTÍDEOS

(NEUROTRANSMISSORES

GRANDES)

OPIÓIDES ENDÓGENOS

PEPTÍDEOS HIPOFISÁRIOS

PEPTÍDEOS HIPOTÂMICOS

OUTROS PEPTÍDEOS

AMINOÁCIDOS

DOMINAR O

FUNCIONAMENTO

DINÂMICO DAS SINAPSES

QUÍMICAS

SEJA NO SNC ou SNP

Receptores Ionotrópicos

Pós-Sinápticos

Potenciais de membrana dos

Neurônios

• Potenciais Graduados ou Potenciais

pós-sinápticos

• Receptores Ionotrópicos

Receptores Ionotrópicos

Pós-Sinápticos

• Receptores Excitatórios Receptor Nicotínico de Acetil Colina

Receptores de Glutamato AMPA

NMDA

Kainato

Receptor de Serotonina

5-HT3 receptor

• Receptores Inibitórios (Canais de Cloreto) – GABAA

– Glicina

Canal iônico

dependente de

ligante

NEUROTRANSMISSOR

A Liberação do Neurotransmissor

Excitatório Gera o potencial pós-

sináptico excitatório (PPSE)

Terminal pré-sináptico

Terminal pós-sináptico

Canais iônicos ativados por Neurotransmissores

Permeáveis aos ìons Sódio

-70 mV

-60 mV

-70 mV -65 mV

O PPSE promove despolarização da membrana. Essa

despolarização tende a decair quando o fluxo iônico

caminha pela membrana em direção a zona de disparo.

-70 mV -55 mV

Neurônio

Pré-sináptico Neurônio Pós-

Sináptico

Zona de

disparo

TIPICOS NEUROTRANSMISSORES EXCITATÓRIOS

GLUTAMATO

ACETILCOLINA

ATIVAM CANAIS IÔNICOS PERMEÁVEIS A

SÓDIO/CALCIO/POTASSIO QUE LEVAM A MEMBRANA A

POTENCIAIS MAIS ELETROPOSITIVOS

TIPICOS NEUROTRANSMISSORES MODULATÓRIOS

SEROTONINA, NORADRENALINA, DOPAMINA, GLUTAMATO e outros

ATIVAM RECEPTORES METABOTROPICOS QUE LEVAM INDIRETAMENTE A

ABERTURA DE CANAIS DE SÓDIO/C[ALC QUE LEVAM A MEMBRANA A

POTENCIAIS MAIS ELETRONEGATIVOS

A Liberação do Neurotransmissor

Inibitório Gera o Potencial

Pós Sináptico Inibitório (PPSI)

Terminal pré-sináptico

Terminal pós-sináptico

Canais iônicos ativados por Neurotransmissores

Permeáveis aos íons Cloreto

-70 mV

-80 mV

-70 mV -75 mV

-70 mV -85 mV

Neurônio

Pré-sináptico Neurônio Pós-

Sináptico

Zona de

disparo

O PPSI promove hiperpolarização da membrana. Essa

hiperpolarização tende a retornar ao potencial de repouso

quando o fluxo iônico caminha pela membrana em

direção a zona de disparo.

TIPICOS NEUROTRANSMISSORES INIBITÓRIOS

-65 mV

Força do

Gradiente

químico

Força do

Gradiente

elétrico

7 Cl-

1 Cl-

GABA

GLICINA

ATIVAM CANAIS IÔNICOS PERMEÁVEIS A CLORO

QUE LEVAM A MEMBRANA A POTENCIAIS MAIS

ELETRONEGATIVOS

TIPICOS NEUROTRANSMISSORES MODULATÓRIOS

SEROTONINA, NORADRENALINA, DOPAMINA, GLUTAMATO e outros

ATIVAM RECEPTORES METABOTROPICOS QUE LEVAM INDIRETAMENTE A

ABERTURA DE CANAIS DE POTASSIO QUE LEVAM A MEMBRANA A

POTENCIAIS MAIS ELETRONEGATIVOS

COMO AS SINAPSES FUNCIONAM

NO CEREBRO?

Modulação Sináptica dentro

do Sistema Nervoso Central

• Somações

SOMAÇÃO TEMPORAL

SOMAÇÃO ESPACIAL

COMBINAÇÃO DE ESTÍMULOS

EXCITATÓRIOS

INIBITÓRIOS

Somação Temporal

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

msec

mV

10 20 30 40 50 60

Estimulação no Neurônio

Pré-sináptico a Cada 20 msec

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

msec

mV

10 20 30 40 50 60

Somação

Temporal

Estimulação no Neurônio

Pré-sináptico a Cada 5 msec

Somação Espacial

Estímulo em Apenas um Neurônio

Pré-Sináptico.

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

msec

mV

10 20 30 40 50 60

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

msec

mV

10 20 30 40 50 60

Somação

Espacial

Estímulo em Dois Neurônios

PPSI e Somação

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

msec

mV

10 20 30 40 50 60

Somação de PPSIs

Somação de PPSIs torna

Mais difícil a deflagração

de Potenciais de Ação

Potencial Repouso

Potencial de Ação

Potencial limiar

Liberação do

neurotransmissor

Ligação do receptor

Abertura ou

fechamento de

canais iônicos

Mudança na

condutância causa

um fluxo de corrente

Alteração do

potencial pós-

sináptico

Células pós sinápticas

Excitadas ou Inibidas

O somatório

determina se um

potencial de ação

ocorre ou não

Ach Glu Glu

GABA

GABA

Glu

DA

Glu

Árvore Dendrítica

e Corpo Celular

Axônio Axônio

Cone de Implantação

ou Zona no gatilho

+

+ +

+ +

+

REDE NEURAL SIMPLIFICADA

PA

PEPS

PEPS

PEPS PEPS

PIPS

PIPS PIPS PEPS

CONECTANDO O

CEREBRO!

ESSE PROCESSO CONHECIDO COMO PLASCIDADE NEURAL

OS NEURÔNIOS RESPONDEM A ESTIMULOS

QUÍMICOS E ELETRICOS!!

ESSAS ESTÍMULOS INTERFEREM NA FORMAÇÃO OU

DEFORMAÇÃO DE SINAPSES

O ENCÉFALO ESTÁ EM UM EQUILIBRIO DINÂMICO

E SOFRE ALTERAÇÕES MORFOQUÍMICAS O TEMPO TODO

DINAMICA DO PROCESSO DE

PLASTICIDADE NEURAL

Neurônios precisam:

Se multiplicar

Migrar

Crescer

Sobreviver

Diferenciar

Morrer

Reconectar

proliferação

migração

crescimento

sobrevivência

diferenciação

sobrevivência

morte

morte crescimento

Conexão

DINAMICA DO PROCESSO DE PLASTICIDADE NEURAL

Proliferação neural Induzido por fatores pró-mitóticos

http://njms.umdnj.edu/gsbs/stemcell/scofthemonth/scofthemonth2/braincancerstemcellsci.htm

Proliferação neural Migração neural

Morte

Figura 5.1. Quando um axônio do SNP é cortado , pode ocorrer regeneração. Neste caso, o coto distal e a mielina degeneram, mas o coto proximal sobrevive, embora ocorram sinais de sofrimento do corpo celular ( ). Células do sangue invadem o tecido e provocam a proliferação de novas células de Schwann ( ). Com a produção de matriz extracelular favorável ao crescimento axônico, forma-se um cone de crescimento no coto distal, que se move em direção ao alvo, restabelecendo a conexão ( ). O novo axônio é então remielinizado pelas novas células de Schwann.

( )A

B C

DModificado de M. Bähr e F. Bonhoeffer (1994) 17: 473-479.Trends in Neuroscience

Crescimento neural na periferia

Figura 5.3. Quando um axônio do SNC é cortado ( ), o neurônio pode morrer. No entanto, mesmo se sobreviver após um período de cromatólise ( ), a regeneração axônica não é bem sucedida porque os cones de crescimento encontram detritos celulares e de mielina, bem como diferentes células reativas que, em conjunto, criam um ambiente impróprio para o movimento do cone em direção ao neurônio-alvo.

AB

Modificado de M. Bähr e F. Bonhoeffer (1994) 17: 473-479.Trends in Neuroscience

Crescimento neural no centro

Crescimento neural Conexão

Crescimento neural

Crescimento neural Conexão

Migração

Crescimento neural

Conexão

Migração

Sobrevivência

Diferenciação neural Conexão

Conexão Diferenciação neural

Conexão Sobrevivência

Morte

QUAIS SÃO AS BASES

MOLECULARES E CELULARES

DA MEMÓRIA E DO

APRENDIZADO?

RECONFIGURAÇÃO

DOS CIRCUITOS

NEURAIS

REARRANJO SINÁPTICO

POTENCIAÇÃO SINÁPTICA DE LONGO PERÍODO

DEPRESSÃO SINÁPTICA DE LONGO PERÍODO

LTP

LTD

Drogas, traumas, percepções sensoriais

podem induzir uma

PLASTICIDADE NEURAL

Modelo antigo de representação da

sinapse

Modelo novo de

representação da sinapse

Inclusão das células gliais

O que acontece com as

sinapses centrais após

os estímulos químicos?

xadrez

Diversos estímulos

podem interferir

nas atividades

sinápticas

MUSICA

TRAUMAS

ALIMENTOS

DROGAS

Estabelecem uma interferência

direta no balanço neuroquímico

do cérebro

PRÉ-SINÁPTICO PÓS-SINÁPTICO

ATIVAÇÃO DE SINAPSES

GLUTAMATÉRGICAS

(RECEPTORES AMPA)

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLUTAMATO Receptor MNDA

Receptor AMPA

PRÉ-SINÁPTICO PÓS-SINÁPTICO

ANTES

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLUTAMATO

ESTIMULOS REPETITIVOS

PRÉ-SINÁPTICO PÓS-SINÁPTICO

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

DEPOIS

FORTALECIMENTO SINÁPTICO

LTP (LONG-TERM POTENTIATION)

PRÉ-SINÁPTICO PÓS-SINÁPTICO

FORTALECIMENTO DAS SINAPSES

AUMENTO NO TRÁFEGO DE

INFORMAÇÕES

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

ESTIMULAÇÃO REPETIDA

DAS SINAPSES

GLUTAMATÉRGICAS

Desencadeia o

processo de LTP em

várias regiões do

cérebro

LTP

Aumento da atividade

neurofisiológica

Aumento dos níveis de GLUTAMATO

LIBERADO E POR CONSEQUENCIA

OUTROS NEUROTRANSMISSORES

TAMBÉM SÃO LIBERADOS

MODIFICAÇÃO NA

MORFOLOGIA DA

PROJEÇÕES NEURAIS e

dos CIRCUITOS NEURAIS

PRÉ-SINÁPTICO PÓS-SINÁPTICO

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

DIMINUIÇÃO DA ATIVIDADE SINÁPTICA

ANTES DEPOIS

PRÉ-SINÁPTICO PÓS-SINÁPTICO

GLU

GLU

GLU

GLU

GLU

GLUTAMATO

ENFRAQUECIMENTO SINÁPTICO

LTD (LONG-TERM DEPRESSION)

LTP

LTD

POTENCIAÇÃO SINÁPTICA DE LONGO PERÍODO

DEPRESSÃO SINÁPTICA DE LONGO PERÍODO

MODIFICA OS CIRCUITOS

SINAPTICOS PROCESSO CELULAR

RELACIONADO A FORMAÇÃO DE

MEMÓRIA

LEMBRANÇAS ESQUECIMENTO

PROCESSOS CELULARES RELACIONADOS A

DISORDENS NEUROPSIQUIATRICAS

DINAMICA DO LTP – POTENCIAÇÃO SINAPTICA DE LONGO PERÍODO

Synaptic plasticity and addiction

Julie A. Kauer & Robert C. Malenka

Nature Reviews Neuroscience 8, 844-858 (November 2007)

DINAMICA DO LTD – DEPRESSÃO SINAPTICA DE LONGO PERÍODO

Synaptic plasticity and addiction

Julie A. Kauer & Robert C. Malenka

Nature Reviews Neuroscience 8, 844-858 (November 2007)

Figura 5.1. Quando um axônio do SNP é cortado , pode ocorrer regeneração. Neste caso, o coto distal e a mielina degeneram, mas o coto proximal sobrevive, embora ocorram sinais de sofrimento do corpo celular ( ). Células do sangue invadem o tecido e provocam a proliferação de novas células de Schwann ( ). Com a produção de matriz extracelular favorável ao crescimento axônico, forma-se um cone de crescimento no coto distal, que se move em direção ao alvo, restabelecendo a conexão ( ). O novo axônio é então remielinizado pelas novas células de Schwann.

( )A

B C

DModificado de M. Bähr e F. Bonhoeffer (1994) 17: 473-479.Trends in Neuroscience