Sinalização neural

Escola de Educação Física e Esporte de Ribeirão Preto (EEFERP)

SINALIZAÇÃO NEURONAL E ESTRUTURA DO SISTEMA NERVOSO - Parte I

Disciplina: Fisiologia Geral

Docente Responsável: Prof. Dr. Adelino Sanchez Ramos da Silva

SISTEMA NERVOSO

SISTEMA NERVOSO CENTRAL

SISTEMA NERVOSO PERIFÉRICO

ENCÉFALO + MEDULA ESPINAL

NERVOS QUE SE ENTENDEM ENTRE O ENCÉFALO, MEDULA ESPINAL, MÚSCULOS CORPORAIS,

GLÂNDULAS E ÓRGÃOS DOS SENTIDOS



UNIDADE BÁSICA DO SISTEMA NERVOSO: NEURÔNIO

GERAM SINAIS ELÉTRICOS QUE SÃO TRANSMITIDOS NA MESMA CÉLULA DE UMA PARTE PARA OUTRA OU PARA OUTRAS CÉLULAS;

ESSES SINAIS LIBERAM NEUROTRANSMISSORES QUE ATUAM COMO MENSAGEIROS QUÍMICOS;

OS NEURÔNIOS ATUAM COMO INTEGRADORES, POIS SEUS IMPULSOS EFERENTES REFLETEM O EQUILÍBRIO DAS INFORMAÇÕES QUE RECEBEM DE MILHARES DE OUTROS NEURÔNIOS QUE ENTRAM EM CONTATO;

ESTRUTURA E MANUTENÇÃO DOS NEURÔNIOS

EXISTEM NEURÔNIOS DE DIVERSOS TAMANHOS E FORMATOS;

NO ENTANTO, CARACTERÍSTICAS COMUNS A TODOS OS NEURÔNIOS PERMITEM A COMUNICAÇÃO INTERCELULAR;

PROLONGAMENTOS CONECTAM OS NEURÔNIOS ENTRE SI E REALIZAM AS FUNÇÕES DE APORTE AFERENTE E DE PRODUÇÃO EFERENTE DO NEURÔNIO;

CONTÉM O NÚCLEO E OS RIBOSSOMOS E É RESPONSÁVEL PELA SÍNTESE PROTÉICA

PROJEÇÕES ARBORIZADAS DO CORPO CELULAR QUE RECEBEM A MAIORIA DOS

IMPULSOS AFERENTES DOS OUTROS NEURÔNIOS

PROLONGAMENTO ÚNICO QUE SE ESTENDE A PARTIR

DO CORPO CELULAR E CONDUZ OS IMPULSOS EFERENTES PARA AS

CÉLULAS ALVO

PORÇÃO DO AXÔNIO MAIS PRÓXIMA DO CORPO CELULAR

TAMBÉM DENOMINADA DE “ZONA DE DISPARO”, LOCAL EM QUE O

SINAL ELÉTRICO É GERADOSÃO BRAÇOS DO AXÔNIO PRINCIPAL QUE SOFREM NOVAS ARBORIZAÇÕES AUMENTANDO A

ÁREA DE INFLUÊNCIA DESSA CÉLULA NERVOSA

LOCAL EM QUE SE ENCERRA O AXÔNIO, É RESPONSÁVEL PELA

LIBERAÇÃO DO NEUROTRANSMISSOR VISÃO

MICROSCÓPICA

A MAIORIA DOS NEURÔNIOS POSSUI OS AXÔNIOS COBERTOS POR MIELINA, RESPONSÁVEIS PELO AUMENTO DA VELOCIDADE DE CONDUÇÃO DOS SINAIS ELÉTRICOS; CONSISTE EM 20 A 200 CAMADAS DE MEMBRANA PLASMÁTICA DE UMA CÉLULA SUPORTE MODIFICADA, ENROLADAS EM TORNO DO AXÔNIO

Escola de Educação Física e Esporte de Ribeirão Preto (EEFERP) NO ENCÉFALO E NA MEDULA ESPINAL, AS CÉLULAS FORMADORAS DE MIELINA SÃO OS OLIGODENDRÓCITOS, QUE PODEM SE ARBORIZAR E FORMAR MIELINA SOBRE ATÉ 40 AXÔNIOS; NO SISTEMA NERVOSO PERIFÉRICO , AS CÉLULAS FORMADORAS DE MIELINA SÃO AS CÉLULAS DE SCHWANN; OS ESPAÇOS ENTRE AS SEÇÕES ADJACENTES DE MIELINA, SÃO DENOMINADOS DE NÓS DE RANVIER;

CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DOS NEURÔNIOS

A JUNÇÃO ANATOMICAMENTE ESPECIALIZADA QUE OCORRE ENTRE DOIS NEURÔNIOS, ONDE UM ALTERA A ATIVIDADE ELÉTRICA E QUÍMICA DO OUTRO É DENOMINADA DE SINAPSE; NA MAIORIA DAS SINAPSES, O SINAL É TRANSMITIDO DE UM NEURÔNIO PARA O OUTRO ATRAVÉS DOS NEUROTRANSMISSORES QUE SE LIGAM COM RECEPTORES PROTÉICOS ESPECÍFICOS NA MEMBRANA DO NEURÔNIO RECEPTOR; A MAIOR PARTE DAS SINAPSES OCORREM ENTRE O TERMINAL AXÔNICO DE UM NEURÔNIO E O DENDRITO OU CORPO CELULAR DE OUTRO NEURÔNIO, MAS TAMBÉM É POSSÍVEL ENTRE DENDRITOS, DENDRITO E CORPO CELULAR; O NEURÔNIO QUE CONDUZ O SINAL EM DIREÇÃO À SINAPSE É DENOMINADO DE PRÉ-SINÁPTICO E O QUE CONDUZ O SINAL A PARTIR DA SINAPSE DE PÓS-SINÁPTICO;

CÉLULAS GLIAIS OU NEURÓGLIAS

OS NEURÔNIOS SOMAM APENAS 10% DO TOTAL DE CÉLULAS NERVOSAS DO SNC, MAS DEVIDO AS SUAS RAMIFICAÇÕES OCUPAM CERCA DE 50% DO VOLUME DO ENCÉFALO E DA MEDULA ESPINAL;

90% DO TOTAL DE CÉLULAS DO SNC SÃO DENOMINADAS GLIAIS OU NEURÓGLIAS, ESSAS CÉLULAS CIRCUNDAM O CORPO CELULAR, AXÔNIO E DENDRITOS DOS NEURÔNIOS FORNECENDO SUPORTE FÍSICO E METABÓLICO;

CLASSIFICAÇÃO DAS NEURÓGLIAS:

OLIGODENDRÓCITOS: FORMAM A MIELINA;

ASTRÓGLIAS: REGULAM A COMPOSIÇÃO DO LÍQUIDO EXTRACELULAR, FORMAM A BARREIRA HEMATOENCEFÁLICA QUE IMPEDE A ENTRADA DE TOXINAS E OUTRAS SUBSTÂNCIAS NO SNC E SUSTENTAM METABOLICAMENTE OS NEURÔNIOS, FORNECENDO GLICOSE E REMOVENDO AMÔNIA;

MICRÓGLIAS: RESPONSÁVEL PELAS FUNÇÕES IMUNES DO SNC;

CÉLULAS DE SCHWANN: CÉLULAS GLIAIS DO SNP;

CARGAS IGUAIS SE REPELEM, CARGAS OPOSTAS SE ATRAEM;

A FORÇA DE ATRAÇÃO É DEPENDENTE DO NÚMERO DE CARGAS E DA DISTÂNCIA ENTRE AS MESMAS;

POTENCIAL ELÉTRICO: POTENCIAL DE ATRAÇÃO ENTRE CARGAS DE SINAIS OPOSTOS SEPARADAS;

DE ACORDO COM A LEI DE OHM, A CORRENTE É IGUAL AO POTENCIAL ELÉTRICO (DIFERENÇA NA QUANTIDADE DE CARGAS ENTRE DOIS PONTOS) DIVIDIDO PELA RESISTÊNCIA;

MATERIAIS COM BAIXA RESISTÊNCIA SÃO DENOMINADOS DE CONDUTORES (H2O);

MATERIAIS COM ALTA RESISTÊNCIA SÃO DENOMINADOS ISOLANTES (MEMBRANA LIPÍDICA);

PRINCÍPIOS BÁSICOS DE ELETRICIDADE


TODAS AS CÉLULAS EM REPOUSO POSSUEM UMA DIFERENÇA DE POTENCIAL ENTRE O LADO INTRA E EXTRA;

ESSE POTENCIAL (DIFERENÇA NA QUANTIDADE DE CARGAS ENTRE DOIS PONTOS) É DENOMINADO DE POTENCIAL DE MEMBRANA;

A VOLTAGEM DO LÍQUIDO EXTRACELULAR É ZERO;

ASSIM, A POLARIDADE DO POTENCIAL DE MEMBRANA É ESTABELECIDA EM TERMOS DO SINAL DE EXCESSO DE CARGAS DO LADO INTERNO DA CÉLULA;

EXEMPLO: SE O LÍQUIDO INTRACELULAR TEM EXCESSO DE CARGAS NEGATIVAS E A DIFERENÇA DO POTENCIAL DE MEMBRANA TEM MAGNITUDE DE 70mV, O POTENCIAL DE MEMBRANA É DE -70mV;

POTENCIAL DE REPOUSO DA MEMBRANA


VOLTÍMETRO: APARELHO REGISTRA A DIFERENÇA ENTRE ELETRODOS INTRA E EXTRACELULARES E FORNECE A MEDIDA DOS POTENCIAIS DE MEMBRANA

A EXISTÊNCIA DO POTENCIAL DE REPOUSO DA MEMBRANA DEVE-SE AO FATO DOS EXCESSOS DE ÍONS NEGATIVOS DENTRO DA CÉLULA E DE POSITIVOS FORA DELA;



DEVIDO A ATRAÇÃO, O EXCESSOS DE CARGAS NEGATIVAS E POSITIVAS CONCENTRAM-SE NUMA FINA CAMADA PRÓXIMA DAS SUPERFÍCIES INTERNA E EXTERNA DA MEMBRANA PLASMÁTICA

A MAGNITUDE DO POTENCIAL DE REPOUSO DA MEMBRANA DEPENDE DE DOIS FATORES:

DIFERENÇAS NAS CONCENTRAÇÕES IÔNICAS ESPECÍFICAS ENTRE OS LÍQUIDOS INTRA E EXTRA CELULAR;

DIFERENÇAS NAS PERMEABILIDADES DAS MEMBRANAS AOS DIFERENTES ÍONS;


Escola de Educação Física e Esporte de Ribeirão Preto (EEFERP) A. Compartimento 1 = 0.15M de NaCl; Compartimento 2 = 0.15M de KCl. Não existe diferença de potencial de membrana, pois nessa situação os dois compartimentos possuem a mesma quantidade de íons negativo e positivo;

B. Considere a existência apenas de canais de potássio na membrana, esse íon irá se mover de 2 para 1 devido a diferença de concentração. Após alguns íons potássio irem para 1, esse compartimento ficará mais positivo que 2, gerando uma diferença de potencial;

C. Devido a essa diferença, os íons potássio são atraídos de volta para o compartimento 2 pois são atraídos pelas cargas negativas e repelidos pelas positivas;

D. Enquanto o movimento de íons devido ao gradiente de concentração for maior do que fluxo devido ao potencial de membrana, os íons potássio irão de 2 para 1;

E. No entanto, o potencial de membrana pode se tornar negativo e produzir um fluxo local igual, mas oposto ao gradiente de concentração. Nesse caso atingimos o POTENCIAL DE EQUILÍBRIO para o íon potássio;

SITUAÇÃO A: FORÇAS QUE IMPULSIONAM OS ÍONS POTÁSSIO E SÓDIO EM UMA MEMBRANA DE UMA CÉLULA NERVOSA QUANDO A MESMA ESTÁ NO POTENCIAL DE REPOUSO;

SITUAÇÃO B: FORÇAS QUE IMPULSIONAM OS ÍONS SÓDIO E POTÁSSIO EM UMA MEMBRANA DE UMA CÉLULA NERVOSA QUANDO A MESMA ESTÁ NO POTENCIAL DE EQUILÍBRIO;

1. COMPARANDO O POTENCIAL DE MEMBRANA DO NEURÔNIO COM OS POTENCIAS DE EQUILÍBRIO DO POTÁSSIO E SÓDIO, É POSSÍVEL AFIRMARMOS QUE AS CÉLULAS NERVOSAS SÃO MAIS PERMEÁVEIS AO POTÁSSIO OU AO SÓDIO?

2. ENTÃO PORQUE O POTENCIAL DE MEMBRANA DO NEURÔNIO NÃO É IGUAL AO POTENCIAL DE MEMBRANA DO POTÁSSIO?

RECORDANDO: QUAL O MECANISMO RESPONSÁVEL PELAS BAIXAS CONCENTRAÇÕES DE SÓDIO E ALTAS CONCENTRAÇÕES DE SÓDIO NO INTERIOR DAS CÉLULAS?

RESPOSTA: BOMBA Na+K+-ATPase

ALTERAÇÕES TRANSITÓRIAS NO POTENCIAL DE REPOUSO DA MEMBRANA GERAM SINAIS ELÉTRICOS QUE TRANSMITEM AS INFORMAÇÕES;

ESSES SINAIS PODEM OCORRER DE DUAS MANEIRAS:

POTENCIAS GRADUAIS: SINALIZAÇÃO A CURTA DISTÂNCIA;

POTENCIAIS DE AÇÃO: SINALIZAÇÃO A LONGA DISTÂNCIA;

AS DIREÇÕES DAS VARIAÇÕES DO POTENCIAL DE REPOUSO DA MEMBRANA SÃO DESCRITOS PELOS SEGUINTES TERMOS: DESPOLARIZAÇÃO, REVERSÃO, REPOLARIZAÇÃO E HIPERPOLARIZAÇÃO;

ESSAS VARIAÇÕES OCORREM DEVIDO A ABERTURA DE CANAIS IÔNICOS QUE PERMITEM MOVIMENTOS A FAVOR DO GRADIENTE DE CONCENTRAÇÃO, ALTERANDO O POTENCIAL DA MEMBRANA;

POTENCIAIS GRADUAIS E POTENCIAIS DE AÇÃO


ALTERAÇÕES DO POTENCIAL DE MEMBRANA QUE OCORREM EM REGIÕES ESPECÍFICAS E PEQUENAS DA MEMBRANA PLASMÁTICA;

SÃO CHAMADOS DE GRADUAIS, POIS A MAGNITUDE DA ALTERAÇÃO DO POTENCIAL PODE VARIAR;

POTENCIAIS GRADUAIS


A. DEPENDENDO DO EVENTO DESENCADEADOR, OS

POTENCIAIS GRADUAIS PODEM OCORRER TANTO EM DIREÇÃO

DESPOLARIZANTE QUANTO HIPERPOLARIZANTE;

B. A MAGNITUDE DOS POTENCIAS GRADUAIS DEPENDE DA MAGNITUDE DO EVENTO

DESENCADEADOR; C. A MAGNITUDE DO POTENCIAL GRADUAL DECRESCE A MEDIDA QUE AUMENTA A DISTÂNCIA DO

LOCAL INICIAL DO ESTÍMULO. ISSO OCORRE, POIS AS CARGAS

SÃO PERDIDAS ATRAVÉS DOS CANAIS IÔNICOS;

CORRENTES DECREMENTAIS: DEVIDO A ALTA PERMEABILIDADE DAS MEMBRANAS AOS ÍONS, AS CORRENTES PRATICAMENTE DESAPARECEM NA MEDIDA EM QUE SE DISTANCIAM DO LOCAL DE ORIGEM DO ESTÍMULO (ANALOGIA A MANGUEIRA FURADA)

ALTERAÇÕES RÁPIDAS (1000/s) E GRANDES (VARIAÇÃO DE 100mV) DO POTENCIAL DE MEMBRANA QUE OCORREM NAS MEMBRANAS PLASMÁTICAS (EXCITÁVEIS - EXCITABILIDADE) DE CÉLULAS ESPECÍFICAS (NERVOSAS, MUSCULARES, ENDÓCRINAS, IMUNES E REPRODUTORAS);

POTENCIAIS DE AÇÃO


1. ESTADO DE REPOUSO: maioria dos canais iônicos abertos são permeáveis ao potássio, o que explica o valor do potencial de membranas;

2. ESTÍMULO: provoca a abertura dos canais de sódio e despolarização da membrana até que o POTENCIAL LIMIAR seja atingido e o POTENCIAL DE AÇÃO deflagrado;

3. Assim que o potencial limiar é atingido, mais canais de sódio se abrem e o potencial da membrana ultrapassa a voltagem zero, tornando-se mais positivo dentro do que fora e aproximando-se do potencial de equilíbrio do sódio (+60mV);

4. No pico do potencial de ação, a permeabilidade ao sódio diminui abruptamente, abram-se os canais de potássio e a membrana começa a se repolarizar;

5. PÓS-HIPERPOLARIZAÇÃO: ocorre devido a permanência da abertura dos canais de potássio (curto período de tempo), mesmo após o fechamento dos canais de sódio;

APÓS O RESTABELECIMENTO DO POTENCIAL DE AÇÃO, QUAL O MECANISMO RESPONSÁVEL PELO BOMBEAMENTO DOS ÍONS

POTÁSSIO PARA DENTRO DA CÉLULA E DOS ÍONS SÓDIO PARA FORA?

1. A primeira parte da despolarização e do potencial gradual ocorre devido a uma corrente local através de canais que foram abertos por estímulo elétrico, mecânico ou químico;

2. Após o início da despolarização, a saída de potássio ainda excede a entrada de sódio, mas com a continuidade do estímulo a despolarização aumenta e mais canais de sódio dependentes de voltagem são abertos;

3. Com o LIMIAR sendo atingido, ocorre abertura repentina dos canais de sódio devido a presença de proteínas no interior do canal que são sensores de voltagem sensíveis a presença de íons positivos (RETROALIMENTAÇÃO POSITIVA);

MECANISMOS DE ALTERAÇÃO DOS CANAIS IÔNICOS


INÍCIO

4. Deste momento em diante, os eventos da membrana ocorrem independentes do estímulo inicial, totalmente controlados pelas ações dos canais;

5. No pico do potencial de ação, a permeabilidade ao sódio diminui abruptamente devido a atividade das proteínas denominadas comportas de inativação que fecham esses canais;

6. Essa mudança súbita de permeabilidade ao sódio começa a repolarizar a membrana, além disso, os canais de potássio também dependentes de voltagem (resposta mais lenta) são ativados e auxiliam nesse processo;

7. O fechamento dos canais de potássio também é mais lento e ocorre após o restabelecimento do potencial de membrana, o que explica a PÓS-HIPERPOLARIZAÇÃO;

MECANISMOS DE ALTERAÇÃO DOS CANAIS IÔNICOS


1. A maioria das membranas possui limiar de 15 mV menos negativo que o potencial de repouso da membrana;

2. Estímulos sublimiares geram potenciais sublimiares que não desencadeia potencias de ação;

3. Estímulos acima do limiar disparam potenciais de ação com amplitude igual aos provocados por estímulos no limiar (LEI DO TUDO OU NADA);


1. PERÍODO REFRATÁRIO ABSOLUTO: ocorre quando os canais de sódio dependentes de voltagem estão abertos e/ou quando as comportas de inativação desses canais estão realizando o bloqueio no pico do potencial de ação, e impede que um segundo estímulo independente da magnitude gere um segundo potencial de ação;

2. PERÍODO REFRATÁRIO RELATIVOS: coincide com o momento de pós-hiperpolarização e é quando um segundo potencial de ação pode ser gerado;

DE ACORDO COM A DEFINIÇÃO ACIMA, A MAGNITUDE DO ESTÍMULO PARA GERAR UM SEGUNDO POTENCIAL DE AÇÃO DEVE SER CLASSIFICADA

COMO SUBLIMIAR, LIMIAR OU SUPRALIMIAR?

PERÍODOS REFRATÁRIOS: ABSOLUTO E RELATIVO


1. No potencial de ação, a membrana é despolarizada ponto a ponto com relação as suas porções adjacentes, que ainda estão em potencial de repouso;

2. Na realidade, ocorre uma abertura e fechamento seqüencial dos canais de sódio e potássio ao longo da membrana;

3. Devido ao processo de RETROALIMENTAÇÃO POSITIVA, o potencial de ação que chega ao final da membrana é idêntico ao inicial;

4. A velocidade do potencial de ação é dependente do diâmetro da membrana e de sua mielinização;

5. Quanto maior o diâmetro, maior a velocidade, pois a fibra maior oferece menos resistência a corrente local, e os íons se propagam mais rapidamente;

PROPAGAÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO


5. Os potencias de ação não ocorrem nas regiões mielinizadas, pois a concentração de canais de sódio dependentes de voltagem é baixa. Assim, os potenciais de ação saltam através dos Nós de Ranvier (condução saltatória) e suas conduções são mais rápidas;

NA ESCLEROSE MÚLTIPLA, OCORRE PERDA DE MIELINA EM UM OU VÁRIOS LOCAIS DO SISTEMA NERVOSO, QUAL É O IMPACTO DESSE PROCESSO?

PROPAGAÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO


QUESTÕES1. A CONCENTRAÇÃO EXTRACELULAR DE POTÁSSIO DE UMA PESSOA É

AUMENTADA. O QUE OCORRE COM O POTENCIAL DE REPOUSO E COM O POTENCIAL DE AÇÃO?

2. O COMPOSTO TETRAETILAMÔNIO (TEA) BLOQUEIA A PERMEABILIDADE DOS CANAIS DE POTÁSSIO DEPENDENTES DE VOLTAGEM QUE OCORRE DURANTE O POTENCIAL DE AÇÃO. APÓS A ADMINISTRAÇÃO DO TEA, QUE MUDANÇAS VOCÊ ESPERARIA DO POTENCIAL DE AÇÃO E NA PÓS-HIPERPOLARIZAÇÀO?


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