Neurociências e Comportamento I

Thiago Lemoslemos_thiago@hotmail.com

1. Potencial de Repouso1. Potencial de Repouso2. Geração do Potencial de Ação2. Geração do Potencial de Ação3. Propagação do Potencial de Ação3. Propagação do Potencial de Ação4. Transmissão Sináptica4. Transmissão Sináptica

EXEMPLO DE FUNÇÃO DO SISTEMA NERVOSO– reflexo de retirada (ou reflexo flexor ou reflexo doloroso)

Neurônio Pseudo-unipolarsensorial somestésico (ex: tato)

Neurônio Multipolar(ex: motoneurônio)

Extremidade PeriféricaSensorial, receptores

mecânicos

Extremidade CentralTransmite a informação sensorial para o SNC

EXEMPLO DE FUNÇÃO DO SISTEMA NERVOSO– reflexo de retirada (ou reflexo flexor ou reflexo doloroso) = ELEMENTOS NEURAIS

O CONCEITO DE BIOELETROGÊNESE

BIOELETROGÊNESE = a capacidade que as BIOELETROGÊNESE = a capacidade que as células vivas possuem de células vivas possuem de GERAR SINAIS GERAR SINAIS ELÉTRICOS.ELÉTRICOS.

TODAS as células do organismo apresentam TODAS as células do organismo apresentam uma uma DIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICODIFERENÇA DE POTENCIAL ELÉTRICO através da membrana plasmática. O lado da através da membrana plasmática. O lado da membrana voltado para o meio intracelular membrana voltado para o meio intracelular acumula cargas negativas. A face extracelular acumula cargas negativas. A face extracelular acumula cargas positivas. Este é o chamado acumula cargas positivas. Este é o chamado POTENCIAL DE REPOUSO.POTENCIAL DE REPOUSO.

Para medirmos esta diferença de potencial, é Para medirmos esta diferença de potencial, é necessário equipamento adequado que inclui necessário equipamento adequado que inclui MICROELETRÓDIO, AMPLIFICADOR de sinal, MICROELETRÓDIO, AMPLIFICADOR de sinal, e VOLTÍMETROe VOLTÍMETRO

IMPORTANTE

O potencial de repouso é uma variação de potencial elétrico RESTRITA À MEMBRANA. A CÉLULA COMO UM TODO É ELETRICAMENTE NEUTRA.

Somatório das cargas citoplasma + meio extracelular = zero

SOBRE O POTENCIAL DE REPOUSO

DIFERENÇAS NA COMPOSIÇÃO IÔNICA DO LÍQUIDO INTRACELULAR (CITOPLASMA) EM COMPARAÇÃO COM O MEIO EXTRACELULAR.

O QUE GERA ESSA DIFERENÇA?

SOBRE O POTENCIAL DE REPOUSODA DISTRIBUIÇÃO ASSIMÉTRICA DE CARGAS ELÉTRICAS ATRAVÉS DA MEMBRANA

A membrana plasmática é composta por uma BICAMADA LIPÍDICA impermeável a íons.

Principais componentes lipídicos da membrana:- FOSFOLIPÍDIOS- COLESTEROL

SOBRE O POTENCIAL DE REPOUSOMEMBRANA PLASMÁTICA = BARREIRA SELETIVA

PROTEÍNAS constituintes da membrana = muitas delas são CANAIS IÔNICOS.

A membrana NÃO É TOTALMENTE IMPERMEÁVEL A ÍONS. Existem vários tipos diferentes de canais iônicos. Cada tipo corresponde a uma proteína diferente e é ESPECÍFICO PARA UM DETERMINADO ÍON (ou classe de íons).

SOBRE O POTENCIAL DE REPOUSOPOROS SELETIVOS (ou nâo) NA MEMBRANA PLASMÁTICA

- CANAL DE K+- CANAL DE K+ (passivo) (passivo) →→ DETERMINA O POTENCIAL DE REPOUSO, comum a DETERMINA O POTENCIAL DE REPOUSO, comum a todas as células excitáveis ou não. É encontrado em toda a membrana plasmática.todas as células excitáveis ou não. É encontrado em toda a membrana plasmática.

- CANAL DE Na+ DEPENDENTE DE VOLTAGEM- CANAL DE Na+ DEPENDENTE DE VOLTAGEM →→ permite fase de permite fase de DESPOLARIZAÇÃO do potencial de ação. É encontrado apenas ao longo do axônio.DESPOLARIZAÇÃO do potencial de ação. É encontrado apenas ao longo do axônio.

- Canal de K+ dependente de voltagem- Canal de K+ dependente de voltagem →→ permite rápida REPOLARIZAÇÃO do permite rápida REPOLARIZAÇÃO do neurônio de volta ao potencial de repouso. neurônio de volta ao potencial de repouso.

- - Canal de Na+ dependente de estímulo mecânicoCanal de Na+ dependente de estímulo mecânico →→ presente nas células receptoras presente nas células receptoras do tato.do tato.

- - CANAIS DEPENDENTES DE ESTÍMULO QUÍMICOCANAIS DEPENDENTES DE ESTÍMULO QUÍMICO →→ são abertos apenas na são abertos apenas na presença de uma determinada molécula = o presença de uma determinada molécula = o NEUROTRANSMISSOR.NEUROTRANSMISSOR.

ALGUNS DOS DIFERENTES TIPOS DE CANAIS IÔNICOS

OUTRAS PROTEÍNAS DE MEMBRANAA BOMBA DE Na+ E K+

A A BOMBA DE NaBOMBA DE Na++ + K + K++ - retira 3 ÍONS NA+ para o meio extracelular - retira 3 ÍONS NA+ para o meio extracelular EE joga para o citoplasma 2 ÍONS K+. joga para o citoplasma 2 ÍONS K+.

ELETROGÊNICAELETROGÊNICA- gera - gera UMA CONCENTRAÇÃO ALTA DE K+ E BAIXA DE NA+ UMA CONCENTRAÇÃO ALTA DE K+ E BAIXA DE NA+ no citoplasma.no citoplasma.

É o GRADIENTE ELETROQUÍMICO de um íon que define o seu movimento através da membrana.É o GRADIENTE ELETROQUÍMICO de um íon que define o seu movimento através da membrana.

GRADIENTE ELÉTRICO e GRADIENTE QUÍMICO: SE IGUAIS EM MAGNITUDE E DIREÇÕES OPOSTASGRADIENTE ELÉTRICO e GRADIENTE QUÍMICO: SE IGUAIS EM MAGNITUDE E DIREÇÕES OPOSTAS

= EQUILÍBRIO ELETROQUÍMICO (não há passagem efetiva através da membrana)= EQUILÍBRIO ELETROQUÍMICO (não há passagem efetiva através da membrana)

SOBRE O POTENCIAL DE REPOUSOMOVIMENTO DE ÍONS PELA MEMBRANA = FORÇA MOTRIZ

SOBRE O POTENCIAL DE REPOUSOINFLUÊNCIA DO K+

SOBRE O POTENCIAL DE AÇÃOETAPAS DA TRANSMISSÃO DA INFORMAÇÃO

ESTÍMULO

SOBRE O POTENCIAL DE AÇÃOESTÍMULOS INFRA- E SUPRALIMIAR

SOBRE O POTENCIAL DE AÇÃOEVENTOS ELETROQUÍMICOS

SOBRE O POTENCIAL DE AÇÃOPROPAGAÇÃO AO LONGO DO AXÔNIO

SOBRE O POTENCIAL DE AÇÃOPROPAGAÇÃO AO LONGO DO AXÔNIO

SOBRE O POTENCIAL DE AÇÃOFUNÇÃO DA BAINHA DE MIELINA

SOBRE O POTENCIAL DE AÇÃOFLUXO POLARIZADO DE INFORMAÇÃO

1. geração do potencial de ação

(receptor sensorial)

2. propagação do potencial de ação

(axônio do neurônio sensorial)

3. transmissão sináptica

(de um neurônio para outro, que passa a gerar seu próprio potencial de ação)

4. A transmissão sináptica do neurônio motor para a célula muscular resulta na CONTRAÇÃO

MUSCULAR

EXEMPLO DE FUNÇÃO DO SISTEMA NERVOSO– reflexo de retirada (ou reflexo flexor ou reflexo doloroso)

COMUNICAÇÃO NEURONALSINAPSE

F i g u r a 4 . 1 6 . M u i t a s v e z e s u m n e u r ô n i o t e m q u e d e c i d i r s e p r o d u z i r á o u n ã o p o t e n c i a i s d e a ç ã o e m s u a z o n a d e d i s p a r o . F a z i s s o c o m b a s e n a s i n f o r m a ç õ e s q u e r e c e b e d e c e r c a d e 1 0 m i l s i n a p s e s d e a x ô n i o s a f e r e n t e s v i n d o s d e n e u r ô n i o s l o n g í n q u o s o u d e i n t e r n e u r ô n i o s s i t u a d o s n a s p r o x i m i d a d e s , a l g u m a s e x c i t a t ó r i a s , o u t r a s i n i b i t ó r i a s . A i n t e g r a ç ã o s i n á p t i c a é j u s t a m e n t e a c o m p u t a ç ã o d e t o d a e s s a m a s s a d e i n f o r m a ç ã o , p a r a d e f i n i r c o m o s e r á a i n f o r m a ç ã o d e s a í d a d o n e u r ô n i o .

Neurônio Multipolar: recebe muitas informações provenientes de outros neurônios que se conectam com seu CORPO CELULAR ou com seus DENDRITOS.

Estes contatos entre neurônios diferentes são pontos onde a informação neural é repassada de uma célula para outra.

Tais contatos são as chamadas SINAPSES.

Conceito de “SINAPSE”

SINAPSES ELÉTRICAS

Estrutura de uma SinapseEstrutura de uma Sinapse

F i g u r a 4 . 2 . A u l t r a - e s t r u t u r a d a s i n a p s e p o d e s e r v i s u a l i z a d a a o m i c r o s c ó p i o e l e t r ô n i c o ( ) . A l g u n s d o s s e u s c o m p o n e n t e s a p a r e c e m n a f o t o , e o u t r o s p o d e m s e r v i s t o s n o e s q u e m a e m .

AB F o t o m i c r o g r a f i a r e p r o d u z i d a d e A . P e t e r s e c o l a b o r a d o r e s ( 1 9 7 6 ) T h e F i n e

S t r u c t u r e o f t h e N e r v o u s S y s t e m . W . B . S a u n d e r s C o . , E U A .

F i g u r a 4 . 3 .

A

B

A s s i n a p s e s ( c í r c u l o s v e r m e l h o s ) p o d e m a p r e s e n t a r d i f e r e n t e s t i p o s m o r f o f u n c i o n a i s . A s s i n a p s e s a s s i m é t r i c a s s ã o e x c i t a t ó r i a s , e a s s i m é t r i c a s s ã o i n i b i t ó r i a s ( ) . T a n t o u m a s c o m o a s o u t r a s , e n t r e t a n t o , p o d e m e s t a r l o c a l i z a d a s e m d e n d r i t o s , n o s o m a o u e m a x ô n i o s ( ) .

• ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA• 1) O potencial de ação, propagado ao longo do axônio, chega ao terminal sináptico que é despolarizado.

• 2) A despolarização do terminal sináptico leva à abertura de canais de Ca++ dependentes de voltagem.

• 3) O Ca++ entra no terminal sináptico porque sua concentração no meio extracelular é muito maior.

• 4) O Ca++ dentro do citoplasma do terminal sináptico promove a fusão das vesículas sinápticas com a • membrana do terminal (membrana pré-sinaptica): EXOCITOSE DAS VESÍCULAS

• 5) Com a exocitose das vesículas, as moléculas de neurotransmissores são liberadas na FENDA SINÁPTICA.

• 6) O neurotransmissor atravessa a fenda sináptica e se liga a RECEPTORES da MEMBRANA PÓS-SINÁPTICA. Muitos destes receptores são Canais dependentes de estímulo químico ou seja, são canais iônicos que possuem uma comporta que só se abre ao se ligarem com a molécula neurotransmissora.

• 7) A abertura do canal/receptor permite, por exemplo, a entrada de íons Na+, causando a despolarização da célula seguinte (o neurônio pós-sináptico).

• 8) Se a despolarização for intensa o suficiente, os Canais de Na+ dependentes de voltagem irão se abrir, provocando um potencial de ação na célula pós-sináptica.

• ATENÇÃO:• Há vários tipos diferentes de RECEPTORES PÓS-SINÁPTICOS. Dependendo do receptor, pode haver INIBIÇÃO do

neurônio pós-sináptico. Neste caso, o efeito da ação sináptica será tornar mais difícil a deflagração do potencial de ação.•

F i g u r a 4 . 8 . A s p r i m e i r a s e t a p a s d a t r a n s m i s s ã o s i n á p t i c a c o n s i s t e m n a c h e g a d a d o p o t e n c i a l d e a ç ã o a o t e r m i n a l a x ô n i c o ( e ) . S e g u e - s e a a b e r t u r a d o s c a n a i s d e C a d e p e n d e n t e s d e v o l t a g e m ( ) , e a g r a n d e e n t r a d a d e C a q u e o c o r r e p r o v o c a a a n c o r a g e m d a s v e s í c u l a s c o n t e n d o n e u r o t r a n s m i s s o r n a s z o n a s a t i v a s d a m e m b r a n a p r é - s i n á p t i c a ( ) . O r e s u l t a d o é a l i b e r a ç ã o d o n e u r o t r a n s m i s s o r n a f e n d a s i n á p t i c a .

AB

C

D

+ +

+ +

ETAPAS DA TRANSMISSÃO SINÁPTICA

F i g u r a 4 . 9 . O n e u r o t r a n s m i s s o r l i b e r a d o n a f e n d a s i n á p t i c a s e d i f u n d e a t é o s r e c e p t o r e s s i t u a d o s n a m e m b r a n a p ó s - s i n á p t i c a ( ) . C o m o m u i t o s r e c e p t o r e s s ã o a o m e s m o t e m p o c a n a i s i ô n i c o s , a r e a ç ã o d o n e u r o t r a n s m i s s o r c o m e l e s p r o v o c a a a b e r t u r a d o s c a n a i s e a e n t r a d a d e c á t i o n s ( ) . R e s u l t a u m p o t e n c i a l p ó s - s i n á p t i c o ( P P S ) .

AB

Potenciais Pós-Sinápticos Excitatórios (PPSEs)Potenciais Pós-Sinápticos Excitatórios (PPSEs)

Potenciais Pós-Sinápticos Inibitórios (PPSIs)Potenciais Pós-Sinápticos Inibitórios (PPSIs)

F i g u r a 4 . 1 0 .A B

AB

Q u a n d o s e r e g i s t r a o p o t e n c i a l d e m e m b r a n a d o t e r m i n a l a x ô n i c o , s e m p r e s e o b t é m u m p o t e n c i a l d e a ç ã o c u j a f o r m a d e o n d a é s e m e l h a n t e e m t o d o s o s n e u r ô n i o s ( g r á f i c o s d e c i m a e m e ) . M a s q u a n d o s e r e g i s t r a o p o t e n c i a l p ó s - s i n á p t i c o q u e o c o r r e c o m o c o n s e q ü ê n c i a d a t r a n s m i s s ã o s i n á p t i c a , e m a l g u n s n e u r ô n i o s a r e s p o s t a é d e s p o l a r i z a n t e ( g r á f i c o d e b a i x o e m ) e o p o t e n c i a l p ó s - s i n á p t i c o é d i t o e x c i t a t ó r i o ( P P S E ) , e n q u a n t o e m o u t r o s é h i p e r p o l a r i z a n t e ( g r á f i c o d e b a i x o e m ) e o p o t e n c i a l p ó s - s i n á p t i c o é i n i b i t ó r i o ( P P S I ) . I s s o r e s u l t a d a c o m b i n a ç ã o d o n e u r o t r a n s m i s s o r e s p e c í f i c o c o m o r e c e p t o r c o r r e s p o n d e n t e , q u e n o p r i m e i r o c a s o d e i x a p a s s a r c á t i o n s d e f o r a p a r a d e n t r o d a c é l u l a , e n o s e g u n d o d e i x a p a s s a r C l ( o u K n o s e n t i d o c o n t r á r i o ) ._ +

Receptores Metabotrópicos

Integração Sináptica

Mecanismos de Término de Efeito