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Neurofisiologia I CURSO DE EXTENSÃO Prof Ana Paula Konzen Riffel

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Neurofisiologia I

CURSO DE EXTENSÃO

Neurofisiologia I

Prof Ana Paula Konzen Riffel

BIOELETROGÊNESE

CURSO DE EXTENSÃO

BIOELETROGÊNESE

Prof Ana Paula Konzen Riffel

ESTRUTURA DA MEMBRANA

Barreira

Permeabilidade seletiva

Hill, 2012.

CANAIS IÔNICOSProteínas integrais da membrana

Kandel, 2014

Conduzem íons;

São específicos;

Abrem e fecham em resposta a estímulos

específicos.

Os canais iônicos podem ser não reguláveis ou sujeitos a regulação:

Kandel, 2014

Filtro de seletividade

Kandel, 2014

Os íons são distribuídos de forma

desigual dos dois lados da membrana;

Moyes, 2010

A diferença iônica cria uma diferença

de voltagem através da membrana.

Moyes, 2010

Bear, 2015

Composição e concentração iônica intra e extracelular e o

respectivo potencial de equilíbrio.

Bear, 2015

O potencial de equilíbrio para qualquer íon pode ser calculado pela Equação de Nernst:

R - constante dos gasesT - temperatura (em Kelvin)Z – valência do íonF – Constante de Faraday[X]o [X]i - Concentrações dos íons dentro e fora das células

POTENCIAL DE MEMBRANA

• Permeabilidade da membrana a íons;

• Separação de cargas através da membrana plasmática;

• Proteínas aniônicas não difusíveis;

É a diferença de potencial elétrico queexiste entre a face interna e a faceexterna da membrana, durante períodoem que não está sendo excitada.

Kandel, 2014

A bomba Na+ K+ ATPase estabelece os gradientes de concentração – manutenção do potencial de membrana.

Moyes, 2010

A contribuição de diferentes íons ao potencial de repouso da membrana pode ser quantificada pela Equação de Goldman:

Kandel, 2014

Como são células excitáveis, os neurônios podem alterar

rapidamente seu potencial de membrana em resposta a

um sinal de entrada, e essas alterações de membrana

atuar como um sinal elétrico, conduzindo informação para

locais distantes.

Os neurônios podem alterar rapidamente seu potencial de membrana em resposta a um sinal de entrada, e essas alterações de membrana atuar como um sinal elétrico, conduzindo informação para locais distantes.

Silverthorn, 2003

POTENCIAL DE AÇÃO

Hill, 2011

Silverthorn, 2003

Canais de Na+ dependentes de voltagem

Kandel, 2014

Silverthorn, 2003

Princípio “tudo ou nada”

Vander, 2001

PROPAGAÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO

Silverthorn, 2003

Unidirecionalidade;

Silverthorn, 2003

Axônios mielinizados e não mielinizados

Silverthorn, 2003

SINAPSES

CURSO DE EXTENSÃO

SINAPSES

Prof Ana Paula Konzen Riffel

SINAPSESSINAPSESUnidade processadora Unidade processadora

de sinais do sistema de sinais do sistema nervosonervoso

http://www.baixaki.com.br/imagens/materias/2715/7351.jpg

SINAPSES

ELÉTRICA QUÍMICA

SINAL SINAL ELÉTRICOELÉTRICO

SINAL SINAL ELÉTRICOELÉTRICO

SINAL SINAL ELÉTRICOELÉTRICO

SINAL SINAL ELÉTRICOELÉTRICO

SINAL SINAL QUÍMICOQUÍMICO

SINAL SINAL ELÉTRICOELÉTRICO

Purves, 2004

Localização e tipos de sinapsesLocalização e tipos de sinapses

As sinapses neuromusculares são diferentes das sinapses entre neurônios.

Hill, 2012

Figura 4.4. A sinapse neuromuscular tem características estruturais especiais, visíveis aomicroscópio eletrônico. As mais evidentes são as dobras juncionais da membrana pós-sináptica(muscular), e a presença da lâmina basal na fenda sináptica. Na foto em , o terminal nervoso estádelineado em amarelo. Os filamentos contráteis da célula muscular são vistos à direita, embaixo.Na foto em a ampliação foi maior, tornando possível visualizar detalhes. Neste caso, osfilamentos contráteis foram cortados obliquamente.

A

B Fotos de Jorge E. Moreira e Gabriel Arisi, do

Departamento de Morfologia e Biologia Celular da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto (USP).

Junções comunicantes;Junções comunicantes;

Bidirecional.

Flexibilidade funcional;Flexibilidade funcional;

Neurotransmissores.

Como ocorreComo ocorrea transmissão sináptica? a transmissão sináptica?

Purves, 2004

1. Síntese, transporte e armazenamento do neurotransmissor

Purves, 2004

O que define um neurotransmissor?

O que define um neurotransmissor?

A substância deve estar presente no interior do neurônio pré-sináptico;

A substância deve ser liberada em resposta a estimulação pré-sináptica;

A substância deve possuir receptores específicos na membrana pós sináptica e um

mecanismo de remoção da fenda.

AminoácidosAminoácidos AminasAminas PurinasPurinas PeptídeosPeptídeos GasesGases

GABAGABA

GlicinaGlicina

GlutamatoGlutamato

AcetilcolinaAcetilcolina

AdrenalinaAdrenalina

DopaminaDopamina

HistaminaHistamina

SerotoninaSerotonina

AdenosinaAdenosina

Trifosfato de Trifosfato de adenosinaadenosina

GastrinasGastrinas

Hormônios Hormônios neurohipofisáriosneurohipofisários

OpióidesOpióides

SecretinasSecretinas

Óxido nítricoÓxido nítrico

2. Liberação do neurotransmissor na fenda sináptica

Silverthorn, 2003 Purves, 2004

3. Difusão e reconhecimento do neurotransmissor pelo receptor pós-sináptico

4. Deflagração do potencial pós-sináptico

Figura 4.19. A integração de sinapses excitatórias e inibitórias ( ) produz na zona de d is paro do neurônio um potencial pós-sináptico resultante ( ) que representa a soma algébrica dos PPSEs e PPSIs provocados pelas várias fibras aferentes.

A

B

Modificado de M. Bear e c o l a b o r a d o r e s ( 1 9 9 6 )

. Williams & Wilkins, EUA.Neuroscience: Exploring the Brain

Figura 4.10.A B

AB

Quando se registra o potencial de membrana do terminal axônico, sempre se obtém um potencial de ação cuja forma de onda é semelhante em todos os neurônios (gráficos de cima em e ). Mas quando se registra o potencial pós-sináptico que ocorre como conseqüência da transmissão sináptica, em alguns neurônios a resposta é despolarizante (gráfico de baixo em ) e o potencial pós-sináptico é dito excitatório (PPSE), enquanto em outros é hiperpolarizante (gráfico de baixo em ) e o potencial pós-sináptico é inibitório (PPSI). Isso resulta da combinação do neurotransmissor específico com o receptor correspondente, que no primeiro caso deixa passar cátions de fora para dentro da célula, e no segundo deixa passar Cl (ou K no sentido contrário).

_ +

5. Desativação do neurotransmissor

Silverthorn, 2003

INTEGRAÇÃO DAS

SINAPSES

A comunicação entre neurônios não ésempre um evento um para um...

SINAPSES

Estímulos em rápida sucessão em ummesmo terminal produzem somaçãotemporal. Estímulos simultâneos emterminais distintos produzem somaçãoespacial.

SISTEMA

CURSO DE EXTENSÃO

SISTEMA NEUROVEGETATIVO

Prof Ana Paula Konzen Riffel

SISTEMANEUROVEGETATIVOMOTOR VISCERAL

AUTÔNOMO

Controle de funções involuntárias mediadas pela atividade de fibras musculares lisas,

estriadas cardíacas ou glândulas.

Equilíbrio das funções corpóreas

Figura 14.1. O sistema nervoso autônomo ( e ) difere do sistema motor somático ( ) pela existência de uma sinapse periférica entre a fibra eferente de origem central e a que inerva as células efetoras. Essa sinapse periférica se localiza em gânglios e plexos situados fora das vísceras ou em plexos situados no interior da parede visceral. representa a organização básica da divisão simpática, e a da divisão parassimpática.

B C A

BC

Principal local de controle central do sistema neurovegetativo: hipotálamo.

Silverthorn, 2003

Figura 14.2. Os axônios autonômicos pós-ganglionares não formam sinapses típicas com as células efetoras, como é o caso do sistema motor somático. Próximo a elas os axônios se ramificam bastante, e cada ramo terminal forma varicosidades com muitas vesículas que contêm neurotransmissores e neuromoduladores. Essas substâncias são liberadas no meio extracelular sob comando neural, mas têm que se difundir a uma certa distância para encontrar os receptores moleculares específicos na membrana das células efetoras.

Mobilização de recursos

para atuar em alterações

Restauração de recursos; quiescência

DIVISÃO SIMPÁTICA

Figura 14.4. Quase todos os órgãos do corpo são f u n c i o n a l m e n t e influenciados pelas fibras p ó s - g a n g l i o n a r e s simpáticas (em vermelho). Estas se originam de neurônios situados na c a d e i a d e g â n g l i o s paravertebrais (onde há t a m b é m m u i t o s i n t e r n e u r ô n i o s , n ã o

Neurônios pré-ganglionares

em segmentos torácicos e

lombares da medula espinal

(T1 – L2 ou L3). i n t e r n e u r ô n i o s , n ã o representados), e em gânglios pré-vertebrais. Os gânglios que parecem “vazios” na verdade alojam o s n e u r ô n i o s p ó s -ganglionares que inervam os vasos sangüíneos de todo o corpo, bem como as glândulas sudoríparas e f o l í c u l o s p i l o s o s d a superfície cutânea. Os n e u r ô n i o s p r é -ganglionares simpáticos (em azul) situam-se em segmentos torácicos e lombares da medu la espinhal. Compare com a Tabela 14.1.

Gânglios para ou

pré-vertebrais.

Inervação simpática

Tabela 14.1. Os gânglios simpáticos e seus alvos*

Cadeia ou grupo Gânglio Principais alvos

Cervical superior ou plexo solar

Musculatura lisa dos olhos, vasos dos músculos cranianos e vasos cerebrais; glândulas salivares,

glândulas lacrimais Cervical médio

Cervical inferior ou estrelado Musculatura estriada do coração, musculatura lisa

dos pulmões e brônquios

Torácicos

Musculatura estriada do coração; musculatura lisa dos pulmões, brônquios, vasos sangüíneos e pelos

do tórax e membros superiores; glândulas sudoríparas

Lombares

Musculatura lisa dos vasos sangüíneos e pelos do abdome e membros inferiores; glândulas

Para-vertebral abdome e membros inferiores; glândulas

sudoríparas

Sacros

Musculatura lisa dos vasos sangüíneos e pelos da pelve; glândulas sudoríparas

Celíaco

Musculatura lisa e glândulas do estômago, fígado, baço, rins e pâncreas

Mesentérico superior

Musculatura lisa e glândulas do intestino delgado e colo ascendente

Mesentérico inferior

Musculatura lisa e glândulas de parte do colo transverso

Pélvico-hipogástrico

Musculatura lisa e glândulas do colo descendente e vísceras pélvicas

Pré-vertebral Medula adrenal ---

Neurônios pré-

ganglionares no tronco

encefálico e em

segmentos sacrais da

DIVISÃO PARASSIMPÁTICA

Figura 14.5. Da mesma forma que no caso da divisão simpática, quase todos os órgãos do corpo segmentos sacrais da

medula espinal (S3-S4).

Gânglios próximos ou na

parede do órgão inervado.

todos os órgãos do corpo s ã o f u n c i o n a l m e n t e influenciados pelas fibras p ó s - g a n g l i o n a r e s pa ra s s i mp á t i c a s ( e m v er me l ho ) . Es tas s e originam de neurônios situados em gânglios ou plexos situados próximo aos efetores. Os neurônios p r é - g a n g l i o n a r e s parassimpáticos (em azul) s i t ua m -s e no t ro n c o encefálico e em segmentos sacros da medula espinhal. P o r i s s o a d i v i s ã o p a r a s s i m p á t i c a é conhecida também como crânio-sacra. Compare com a Tabela 14.1.

Tabela 14.2 Os núcleos parassimpáticos, seus gânglios e seus alvos

Núcleo pré-ganglionar

Fibra pré-ganglionar

Gânglio

Alvos

Nu. Edinger-Westphal

N. oculomotor

(III) Ciliar

Músculos ciliar e circular da íris

Ptérigo-palatino

Glândulas lacrimais e mucosas nasais e palatais

Nu. salivatório superior

N. facial (VII)

Submandibular Glândulas salivares e mucosas orais Nu. salivatório inferior

N. glossofaríngeo (IX)

Ótico

Parótida e mucosas orais (IX)

Nu. dorsal do vago e Nu. ambíguo ou ventral do vago

N. vago (X)

Gânglios parassimpáticos e plexos intramurais

Musculatura lisa e glândulas das vísceras torácicas (respiratórias e

digestivas) e abdominais (digestivas até o colo ascendente), musculatura

estriada da faringe, laringe e esôfago; musculatura estriada do coração

Coluna intermédio-lateral sacra (S2 a S4)

N. esplâncnicos pélvicos

Plexo pélvico

Colo transverso e descendente, vísceras pélvicas

NEUROTRANSMISSÃO

Silverthorn, 2003

Tabela 14.3 Ações do simpático e do parassimpático

Órgão ou tecido Ativação simpática Ativação parassimpática Mecanismo

Bexiga

Enchimento (relaxamento da musculatura lisa e contração do

esfíncter interno)

Esvaziamento (contração da musculatura lisa e relaxamento

do esfíncter interno)

Antagonista

Brônquios

Broncodilatação (relaxamento da musculatura lisa) ou

broncoconstrição

Broncoconstrição (contração da musculatura lisa)

Antagonista

Coração

Taquicardia e aumento da força contrátil

Bradicardia e diminuição da força contrátil

Antagonista

Cristalino

Acomodação para longe (relaxamento do músculo ciliar)

Acomodação para perto (contração do músculo ciliar)

Antagonista

Esfíncteres digestivos

Fechamento (contração da musculatura lisa)

Abertura (relaxamento da musculatura lisa)

Antagonista

Fígado Aumento de liberação de glicose Armazenamento de glicogênio Antagonista

Glândulas digestivas Diminuição da secreção Aumento da secreção Antagonista

Glândulas lacrimais

Lacrimejamento (vasodilatação e secreção)

Diminuição do lacrimejamento (vasoconstrição)

Antagonista

Glândulas salivares Salivação viscosa Salivação fluida Sinergista

Glândulas Sudorese* --- Sinergista ou Glândulas sudoríparas

Sudorese*

---

Sinergista ou exclusiva

Íris

Midríase (contração das fibras radiais)

Miose (contração das fibras circulares)

Antagonista

Órgãos linfóides (timo, baço e nodos)

Imunossupressão (redução da produção de linfócitos)

Imunoativação (aumento da produção de linfócitos)

Antagonista

Pâncreas endócrino Redução da secreção de insulina Aumento da secreção de insulina Antagonista

Pênis e clitóris

Supressão da ereção e do entumescimento após o orgasmo

Ereção e entumescimento (vasodilatação)

Antagonista

Tecido adiposo

Lipólise e liberação de ácidos graxos

---

Exclusivo

Trato gastro-intestinal

Diminuição do peristaltismo (relaxamento da musculatura

lisa)

Ativação do peristaltismo (contração da musculatura lisa)

Antagonista

Vasos sangüíneos em geral

Vasoconstrição

--

Exclusivo

Vasos sangüíneos pélvicos e de algumas glândulas (salivares, digestivas)

Vasoconstrição

Vasodilatação

Antagonista

DIVISÃO ENTÉRICA

Figura 14.6. Para muitos neurobiólogos, a rede de neurônios dos plexos intramurais das vísceras digestivas é tão complexa que merece ser considerada uma terceira divisão autonômica - a divisão entérica. Os plexos se situam entre as camadas circular e longitudinal de músculo liso (plexo mioentérico), ou adjacente à mucosa (plexo submucoso). e representam esquematicamente cortes transversais de uma víscera digestiva, mas em as camadas foram separadas para melhor visualização da posição dos plexos.

A BA

Modificado de J. Furness e M. Costa (1980) , 5: 1-20. Neuroscience

Figura 14.16. O controle do sistema digestivo pelo SNA envolve diferentes etapas (numeradas de acordo com a descrição no texto).

REFERÊNCIAS

GANONG'S REVIEW OF MEDICAL PHYSIOLOGY. 24ª ed., McGraw-Hill, 2012.

KANDEL, E. Princípios de Neurosciências 5ª ed. Artmed, 2014.

LENT, R. Cem Bilhões de Neurônios – Conceitos Fundamentais de

Neurosciências. Atheneu, 2004.

MOYES, C.D., SCHULTE, P.M. Princípios de Fisiologia animal. 2ª ed. Artmed, MOYES, C.D., SCHULTE, P.M. Princípios de Fisiologia animal. 2ª ed. Artmed,

2010.

PURVES, D., E COLS. Neurosciências. 4° ed. Artmed. 2010.

SILVERTHORN, D.U. Fisiologia Humana. Uma Abordagem Integrada. 2°ed.

Manole. 2003.