introduÇÃo ao estudo do sistema nervoso. funÇÕes lobo occipital=visão lobo temporal=...

INTRODUÇÃO AO ESTUDO DO SISTEMA NERVOSO

FUNÇÕES

Lobo occipital=visão

Lobo temporal= audição/compr. linguística/memória

Parietal= sens corporal, reconh espacial

Fig ura 1.11 . A loca lização funcional pode hoje ser dem onstrada em pessoas norm ais em vida, a través da ressonância m agnética funcional. Essa técnica de im agem m ostra as regiões m ais ativas do cérebro, quando o ind ivíduo é estim ulado ou executa um a tarefa específica . N este caso, o indivíduo fo i so licitado a re fle tir sobre um a frase com im plicações m ora is: a a tiv idade neura l correspondente ficou bem localizada no lobo fron ta l em am bos os lados (áreas em verm elho e am arelo). Foto cedida por Jorge Moll Neto, do Grupo Labs - Rede D’Or.

ESTRUTURA DO SISTEMA NERVOSO

Sistema Nervoso

Sistema Nervoso

Periférico

Sistema Nervoso Central

Divisão Eferente Divisão Aferente

Sistema Nervoso Autônomo

Sistema Nervoso Somático

Parassimpático Simpático Entérico

ANATOMIA DO SISTEMA NERVOSO

mesencéfalo

ORGANIZAÇÃO ANATÔMICASNC

Canal medular

Sulco mediano posterior

Corno posterior

Coluna dorsal

Coluna lateral

Fissura mediana anterior

Subst. cinzenta

Subst. branca

Cornoanterior

Zona intermediária

Coluna ventralComissura ventral

MEDULA ESPINHAL

NEUROBIOLOGIA CELULAR

• 2 tipos de células- neurônios

- células gliais. sustentação. constituem ponte metabólica. regulação da concentração de íons. bainha de mielina

(oligodendrócitos-SNC; células de Schwann- SNP)

SISTEMA NERVOSO

• Unidade estrutural e funcional do Sistema Nervoso;

• Responde a estímulos físicos e químicos;• Produz e conduz impulsos

eletroquímicos;• Libera reguladores químicos;

• Organizam-se na forma de nervos:– Feixes de axônios localizados dentro

ou fora do SNC– Maioria composta por fibras

sensoriais e motoras

NEURÔNIO

Morfologia adaptada a função.

•Corpo Celular:–corpos celulares no SNC estão organizados em núcleos e no SNP em gânglios

•Dendritos:–área receptora.–Transmite impulsos elétricos para o corpo celular.

•Axônio:- conduz os impulsos elétricos

Dendritos Cone de implantação do axônioDireção de condução

Axônio colateral

Corpo celular

Axônio

Direção decondução

Dendritos

axônio

– Baseada na direção do impulso conduzido:

– Aferentes ou sensoriais:• conduzem os impulsos

dos receptores sensoriais para o SNC.

– Eferentes ou motores:• Conduzem os impulsos

para fora do SNC a órgãos ou estruturas efetoras.

– Interneurônios:• Localizados no SNC.• Possuem função

integrativa.

CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DOS NEURÔNIOS

TECIDO NERVOSO

- Neurônios

- Células gliais

- Vasos sanguíneos: fonte de O2 e glicose.

- Espaço intersticial: preenchido por líquido intersticial (troca de nutrientes, íons,...)

MARIANA SILVEIRA

POTENCIAIS DE MEMBRANA:

POTENCIAL DE REPOUSO E POTENCIAL DE AÇÃO.

Corpo celular do neurônio motor

Corpo celular do neurônio sensorial

Para o cérebro

Medula espinhal

Axônio do neurônio motor

Axônio do neurônio sensorial

Para compreender como se dá a geração e condução do impulso nervoso é necessário estudar as características da membrana neuronal responsáveis pelo estabelecimento do POTENCIAL DE REPOUSO.

COLETA, DISTRIBUIÇÃO E INTEGRAÇÃO DE INFORMAÇÃO

CONSTITUINTES FUNDAMENTAIS:- membrana lipídica;- solução salina intra- e extracelular;- proteínas localizadas na membrana.

PROTEÍNAS DE MEMBRANAex. canais iônicos

aminoácidos

alfa-hélicesubunidades

leucina

serina

serina

canais iônicosBomba de sódio e potássiofluido extracelular

subunidade polipeptídica

Citoplasma bicamadalipídica

fluido extracelular

membrana

bomba de Na+/K+

citoplasma

Permeabilidade seletiva!

+ Canais de Repouso: permanentemente abertos.

Canais dependentes de ligantes(receptores de neurotransmissores)

Canais regulados por fosforilação

CANAIS VOLTAGEM-DEPENDENTES

CANAIS REGULADOS POR ESTIRAMENTO(respondem a estímulos mecânicos)

TIPOS DE CANAIS IÔNICOS

TRANSPORTE ATIVO X TRANSPORTE PASSIVOPROTEÍNAS TRANSPORTADORAS CANAIS IÔNICOS

POTENCIAL DE REPOUSO

QUAIS AS BASES IÔNICAS PARA O ESTABELECIMENTO DESTE POTENCIAL DE MEMBRANA?

Potencial de membrana pode ser medido com um eletrodo.

Membrana é polarizada.

DIFUSÃO EMMEMB. PERMEÁVEL

• membrana é impermeável a passagem de íons

• presença de canais permite o movimento através dos dois compartimentos por difusão (gradiente químico).

• equilíbrio é atingido qdo a concentração iônica estiver igualmente distribuída nos dois compartimentos.• movimento é determinado somente pelo gradiente de concentração.

MEMB. COM PERMEABILIDADE

SELETIVA

Neste caso o movimento de íons será determinado por dois fatores: difusão e eletricidade (gradiente elétrico).

Chega-se a um estado de equilíbrio qdo essas duas forças são iguais e contrárias.

Nessas condições o potencial de membrana = potencial de equilíbrio (E) do potássio (-80mV).(Equação de Nerst)

Soluções eletricamenteNeutras=> Vm=0mV.

20X

* Gradiente elétrico+ gradiente químico.

DISTRIBUIÇÃO DE ÍONS ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR

Na+

K+

Cl-

K+

Na+

Cl-

VÁRIAS CORRENTES (I) E VOLTAGENS (Vm)

Concentrações intra e extracelulares dos

principais íons e seus respectivos potenciais de

equilíbrio (potencial de Nernst para

o íon)

Eion = 60 mV / z . log ([ion]e/[ion]i)

100

dentrofora

dentrofora

<5nm

A membrana neuronal apresenta permeabilidade seletiva a diferentes íons que determina que o potencial de repouso de um neurônio típico seja –65mV.Principais fatores q contribuem:-maior permeabilidade ao K+ q a qualquer outro íon;- Na+/K+ ATPase e Ca2+ ATPase.

Corpo celular do neurônio motor

Corpo celular do neurônio sensorial

Para o cérebro

Medula espinhal

Axônio do neurônio motor

Axônio do neurônio sensorial

COLETA, DISTRIBUIÇÃO E INTEGRAÇÃO DE INFORMAÇÃO

Limiar

POTENCIAL DE AÇÃO

1

2

3

4

1- Fase de despolarização.2- Pico máximo (dentro +, fora -)3- Fase de repolarização4- Pico mínimo (há hiperpolarização).

FASES SÃO DETERMINADAS EM FUNÇÃO DE MUDANÇAS DA PERMEABILIDADE DA MEMBRANA A ÍONS.

DISPARO DO POTENCIAL DE AÇÃO:-evento despolarizante que atinja o limiar;-abertura de canais de Na+ dependentes de voltagem;-pico do PA;-inativação dos canais de Na+ dependentes de voltagem (período refratário absoluto *1);-abertura dos canais de K+ dependentes de voltagem -resposta mais tardia a despolarização (período refratário relativo *2)-hiperpolarização;-restabelecimento do potencial de repouso, neurônio é capaz de responder a novos estímulos.

*1 – Período refratário absoluto: canais de Na+ são inativados qdo na membrana há máxima despolarização. *2 – Período refratário relativo: potencial de membrana permanece hiperpolarizado. canais voltagem dependentes permeáveis a K+ ainda estão abertos. É necessário estímulo despolarizante de maior intensidade para disparar potencial de ação.

ESTÍMULOS FISIOLÓGICOS

POTENCIAL GERADOR/ELETROTÔNICO

Mudança no potencial de membrana (mV)

Potencial de ação

Estímulo: % do limiar

Correntesdespolarizantes

Correnteshiperpolarizantes

Conceito de Limiar.

Limiar

Pot deRepouso

Tempo (ms)

DINÂMICA DOS CANAIS IÔNICOS VOLTAGEM-DEPENDENTES DURANTE O DISPARO DO POTENCIAL DE AÇÃO

POTENCIAS LOCAIS SE PROPAGAM?

Professor Alfred Sholl – Programa Neurobiologia – Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho – UFRJ

ONDE GERALMENTE SÃO GERADOS OS PA?

COMPARAÇÃO ENTRE POTENCIAL GERADOR/ELETROTÔNICO E POTENCIAL DE AÇÃO

PROPRIEDADE POTENCIAL GERADOR

POTENCIAL DE AÇÃO

Localização Qualquer Axônio Intensidade Relativamente fraca,

proporcional ao estímulo, se dissipa com a distância do estímulo.

Constante/Tudo ou nada.

Característica da mudança do potencial de membrana

Despolarizante ou hiperpolarizante dependendo do estímulo.

Despolarizante

Somação Espacial e temporal Não há. Período refratário Não há Absoluto e relativo Tipos de canais envolvidos

Canais que respondem a ligantes e canais que respondem a estímulo mecânico

Canais dependentes de voltagem

Íons envolvidos Normalmente Na+, K+, Cl- Na+, K+ Duração

Poucos mseg a seg 1-2 mseg (após

hiperpolarização pode demorar 15mseg).

*conceito de neurônio facilitado

*

Linguagem: frequência de disparo.

Corpo celular do neurônio motor

Corpo celular do neurônio sensorial

Para o cérebro

Medula espinhal

Axônio do neurônio motor

Axônio do neurônio sensorial

COLETA, DISTRIBUIÇÃO E INTEGRAÇÃO DE INFORMAÇÃO

Como o Potencial de Ação (PA) é conduzido?

CONDUÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO:

Professor Alfred Sholl – Programa Neurobiologia – Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho – UFRJ

A MIELINA

Professor Alfred Sholl – Programa Neurobiologia – Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho – UFRJ

COMO A MIELINA É FEITA?

Fig ura 3.16 .

A

BA

B1

2 3

2 3B

A propagação do potencia l de ação é m ais l e n t a n o s a x ô n i o s am ielín icos (em ) do que nos axônios m ie línicos (em

). Com o se pode ver nas seqüências de 1 a 3 em e

, em cada reg ião onde o c o r r e u m P A ( ) a s correntes de Na através da m em brana (setas cinzas) g e r a m c o r re n te s lo c a is dentro do axôn io (se ta s pretas) que despolarizam a reg ião viz inha até o lim iar, provocando nela tam bém um PA ( e ). A trás da reg ião ativa segue sem pre a reg ião de re po la rizaçã o , onde atuam as correntes t r a n s m e m b r a n a s d e K (setas vio le tas em e ). Nos axônios m ie línicos ( ) os pontos “viz inhos” são os nós de Ranvier, que estão separados por um a bainha i s o l a n t e c o m p o s t a d e m ie lina. Com o só os nós são excitados, tudo se passa com o se os PAs “saltassem ” de um nó a outro , resu ltando em m aior ve locidade de propagação do im pulso.

+

+

Ex. Esclerose múltipla

PROPAGAÇÃO PONTO A PONTO(axônios amielínicos)

PROPAGAÇÃO SALTATÓRIA(axônios mielínicos)

Professor Alfred Sholl – Programa Neurobiologia – Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho – UFRJ

A INFLUÊNCIA DAS CARACTERÍSTICAS PASSIVAS

POSSÍVEIS ESTADOS DO NEURÔNIO:

EM REPOUSO - SEM SINALIZAÇÃO

DESPOLARIZADO

HIPERPOLARIZADO(inibido)

SINALIZANDO(potencial de ação)

FACILITADO

Cone de implantação(zona de disparo)

Colaterais axônicos

Terminal pré-sináptico

Neurônio pós-sináptico

Neurônio facilitado

- 60 mv

FACILITAÇÃO NEURONAL

ALTERAÇÃO CRÍTICA DA VOLTAGEM (~20mV)

POTENCIAL DE AÇÃO

Terminal pré-sináptico

Neurônio pós-sináptico

- 45 mv

INIBIÇÃO HIPERPOLARIZAÇÃO

- 70 mv