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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