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INTRODUÇÃO AO ESTUDO DO SISTEMA NERVOSO

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INTRODUÇÃO AO ESTUDO DO SISTEMA NERVOSO

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FUNÇÕES

Lobo occipital=visão

Lobo temporal= audição/compr. linguística/memória

Parietal= sens corporal, reconh espacial

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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.

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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

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ANATOMIA DO SISTEMA NERVOSO

mesencéfalo

ORGANIZAÇÃO ANATÔMICASNC

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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

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NEUROBIOLOGIA CELULAR

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• 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

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• 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

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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

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– 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

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TECIDO NERVOSO

- Neurônios

- Células gliais

- Vasos sanguíneos: fonte de O2 e glicose.

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

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MARIANA SILVEIRA

POTENCIAIS DE MEMBRANA:

POTENCIAL DE REPOUSO E POTENCIAL DE AÇÃO.

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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

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

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PROTEÍNAS DE MEMBRANAex. canais iônicos

aminoácidos

alfa-hélicesubunidades

leucina

serina

serina

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canais iônicosBomba de sódio e potássiofluido extracelular

subunidade polipeptídica

Citoplasma bicamadalipídica

fluido extracelular

membrana

bomba de Na+/K+

citoplasma

Permeabilidade seletiva!

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+ 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

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TRANSPORTE ATIVO X TRANSPORTE PASSIVOPROTEÍNAS TRANSPORTADORAS CANAIS IÔNICOS

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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.

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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.

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DISTRIBUIÇÃO DE ÍONS ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR

Na+

K+

Cl-

K+

Na+

Cl-

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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

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dentrofora

dentrofora

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<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.

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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

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Limiar

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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.

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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.

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ESTÍMULOS FISIOLÓGICOS

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POTENCIAL GERADOR/ELETROTÔNICO

Mudança no potencial de membrana (mV)

Potencial de ação

Estímulo: % do limiar

Correntesdespolarizantes

Correnteshiperpolarizantes

Conceito de Limiar.

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Limiar

Pot deRepouso

Tempo (ms)

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

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POTENCIAS LOCAIS SE PROPAGAM?

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

ONDE GERALMENTE SÃO GERADOS OS PA?

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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

*

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Linguagem: frequência de disparo.

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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?

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CONDUÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO:

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

A MIELINA

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

COMO A MIELINA É FEITA?

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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)

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

A INFLUÊNCIA DAS CARACTERÍSTICAS PASSIVAS

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POSSÍVEIS ESTADOS DO NEURÔNIO:

EM REPOUSO - SEM SINALIZAÇÃO

DESPOLARIZADO

HIPERPOLARIZADO(inibido)

SINALIZANDO(potencial de ação)

FACILITADO

Cone de implantação(zona de disparo)

Colaterais axônicos

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Terminal pré-sináptico

Neurônio pós-sináptico

Neurônio facilitado

- 60 mv

FACILITAÇÃO NEURONAL

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ALTERAÇÃO CRÍTICA DA VOLTAGEM (~20mV)

POTENCIAL DE AÇÃO

Terminal pré-sináptico

Neurônio pós-sináptico

- 45 mv

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INIBIÇÃO HIPERPOLARIZAÇÃO

- 70 mv

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