Anatomia e Fisiologia Humana Introdução ao Sistema Nervoso

Núcleo de Anatomia e Fisiologia da Unip

Anatomia e Fisiologia Humana

Introdução ao Sistema Nervoso

A estrutura de um neurônio

Sinapse

• Local por onde são transmitidos os sinais elétricos de um neurônio à outro até chegar em seu destino final.

• A sinapse pode ser química ou elétrica.

TECIDO NERVOSO

• O tecido nervoso é constituído por dois componentes principais: os neurônios e células da glia;

• Servem para sustentar os neurônios, participam

da atividade neural, da nutrição dos neurônios e

de processos de defesa do tecido nervoso.

TECIDO NERVOSO

• A substância cinzenta (Polio) é formada principalmente por corpos celulares e células da glia, contendo também prolongamentos de neurônios.

• A substância branca (Leuco) é constituída somente por prolongamentos de neurônios e células da glia.

• A substância branca tem esse nome devido a

grande quantidade de material esbranquiçado

denominado mielina, que envolve certos

prolongamentos dos neurônios (axônios).

TECIDO NERVOSO - Função

• As funções fundamentais do sistema nervoso

são detectar, transmitir, analisar e utilizar as

informações geradas pelos estímulos sensoriais

representados por calor, luz, energia mecânica

e modificações químicas do ambiente externo e

interno; organizar e coordenar, direta ou

indiretamente, o funcionamento de quase todas

as funções do organismo, entre as quais, as

motoras, viscerais, endócrinas e psíquicas.

Os Neurônios

• Neurônio é a célula do SN responsável pela condução do impulso nervoso.

• Há cerca de 35 bilhões de neurônios e 350 a 500 bilhões de células da glia;

• O neurônio é constituído pelas seguintes partes:

corpo celular (onde se encontra o núcleo celular), dendritos, axônio e telodendro.

• O neurônio é a unidade básica da estrutura do

cérebro e do sistema nervoso.

Quanto à velocidade de condução

• TIPO A => Grande calibre mielinizadas.

– Alfa => proprioceptores dos músculos esqueléticos

– Beta => mecanorreceptores da pele (Tato) Gama => dor e frio

• TIPO B => Médio calibre - pré-ganglionares do SNA.

• TIPO C => Pequeno calibre - pós-ganglionares do SNA.

A Classificação dos Neurônios

• Existem três tipos de neurônios: sensitivos, motores e conectores.

• O neurônio sensitivo leva a mensagem do receptor (órgão dos sentidos) até à medula espinal ou ao cérebro.

• O neurônio motor transmite aos músculos ou glândulas a ordem do cérebro ou da medula.

• O neurônio conector conduz os impulsos entre

os neurônios sensitivos e os neurônios motores.

A Classificação dos Neurônios

• Os neurônios também podem ser classificados segundo sua função:

• Eferentes - controlam órgãos efetores tais como glândulas exócrinas e endócrinas e fibras musculares;

• Aferentes - recebem estímulos sensoriais do meio ambiente e do próprio organismo;

• interneurônios estabelecem conexões e entre

outros neurônios, formando circuitos complexos.

Impulso Nervoso

• O impulso nervoso é uma mudança

elétrica que passa de um neurônio ao

outro e finalmente chegando a um órgão,

músculo ou grupamento muscular.

Estado de Repouso

Potencial de Ação

Eventos durante o potencial de Ação

1 – Estado de Repouso 2 – Despolarização

3 – Propagação do Potencial de Ação 4 – Repolarização

5 – Retorno ao estado de repouso com

ajudada da bomba de Na²/ K ⁺ .

As células da glia

• A glia ou neuroglias são células e fibras do SNC que sustentam e preenchem os espaços entre os neurônios.

• Neuroglia:

– Macróglia

• astrócitos - forma de estrela (astro = estrela, cito = célula) grande quantidade, inúmeros prolongamentos; apresentam-se sob duas formas: astrócitos protoplasmáticos, localizados na substância cinzenta;

e astrócitos fibrosos localizados na substância branca. Têm como funções sustentação e isolamento de neurônios, controle dos níveis de potássio extraneuronal e armazenamento de glicogênio no SNC.

• oligodendrócitos (no SNP lemócitos) são as células da responsáveis pela formação e manutenção das bainhas de mielina dos axônios.

– Micróglia

• microgliócitos são as menores células da neuroglia, muito ramificadas.

• células ependimárias com disposição epitelial e geralmente ciliadas,

revestem as paredes dos ventrículoscerebrais, do aqueducto cerebral e

do canal da medula espinhal.

As células da glia

• Inicialmente considerada como uma simples cola (daí a etimologia do seu nome);

• A glia é efetivamente constituída por células que também transmitem informações;

• Podem estar ativamente envolvidas em várias doenças degenerativas: ex. Alzheimer;

• São 10 a 15 vezes mais numerosas que os

neurônios.

Funções da Glia

1 - cercar os neurônios e mantê-los no lugar (sustentação);

2 - fornecer nutrientes e oxigênio para os neurônios (nutrição);

3 - isolar um neurônio do outro (separação);

4 - destruir patógenos e remover neurônios

mortos (proteção e limpeza).

Sinapse

TIPOS DE SINAPSES TIPOS DE SINAPSES

Sinapses elétricas Sinapses elétricas

Pré-sináptico Pós-sináptico

Duas células excitáveis se comunicam pela passagem direta de corrente elétrica entre elas

Duas células excitáveis se comunicam pela passagem direta de corrente elétrica entre elas

Pré-sináptico Pós-sináptico

Sinapses químicas são capazes de sinalizações mais variadas e podem produzir alterações mais complexas

Sinapses químicas são capazes de sinalizações mais variadas e podem produzir alterações mais complexas

Sinapses químicas

Sinapses químicas

Sinapse: local por onde são transmitidos os sinais elétricos de uma célula a outra

O sentido normal do fluxo de informação é do terminal axonal ao neurônio-alvo. O terminal

axonal é dito pré-sináptico, enquanto o neurônio-alvo é dito pós-sináptico

Sinapse elétrica

Sinapse elétrica

Sinapses elétricas

Sinapses elétricas Sinapses químicas Sinapses químicas

DESCRIÇÃO DO MECANISMO DA SINAPSE QUÍMICA DESCRIÇÃO DO MECANISMO DA SINAPSE QUÍMICA

Ca²⁺

Mecanismos Bioquímicos nos Neurônios na transmissão de sinais através do axônio

• O corpo humano consiste principalmente de água, 55% dentro das células e 45% fora nos ambientes intercelulares.

• Alguns sais, presentes no corpo, dissolvem-se nos fluidos

intracelulares e extracelulares, em íons positivos e negativos.

• O cloreto de sódio, por exemplo, dissocia-se em íons positivos de sódio (Na+) e íons negativos de cloro (Cl-).

• Outros íons positivos presentes no interior e exterior das células

são o potássio (K+) e o cálcio (Ca2+).

Condução do impulso nervoso

Sentido: dendrito  corpo celular  axônio Estado de repouso: neurônio polarizado

Alta [ ] de Na+ e baixa [ ] de k+ no meio extracelular Baixa [ ] de Na+ e alta [ ] de k+ dentro do axônio

Na+

K+

Condução do impulso nervoso

Na presença de estímulo – despolarização da membrana, aumento de permeabilidade da membrana pelo Na+ e entrada deste no axônio

Na+

K+

- - - + + + + + + + + - - - -

+ + + + + + + + - - - + + + + + +

+ + + + + + + + - - - + + + + + +

Condução do impulso nervoso

Re-polarização da membrana: aumento de permeabilidade da membrana pelo K+ e saída deste no axônio

Na+

K+

- - - -

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +

Condução do impulso nervoso

Bomba de Na+ e K+: restabelece as concentrações de Na+ e K+ dentro e fora do axônio após a passagem do impulso – transporte ativo

Alta [ ] de Na+ e baixa [ ] de k+ no meio extracelular Baixa [ ] de Na+ e alta [ ] de k+ dentro do axônio

Na+

K+

• As membranas das células exibem diferentes graus de permeabilidade para cada um desses íons.

• A permeabilidade é determinada pelo número e tamanho dos poros (canais iônicos) na membrana.

•Assim, os canais são seletivamente permeáveis para íons de

sódio, potássio e calcio.

• Devido a existência de diferentes concentrações de íons internas e externas às células, o potencial típico das células é de – 70 mV.

• Os dois principais íons internos à célula são sódio e potássio. O potencial de equilíbrio do potássio é de -80 mV e o do sódio fica em torno de 58 mV. A célula atinge um potencial entre -80mV e 58 mV.

• O potencial de equilíbrio é perto do valor induzido pelo potássio. Existe um fluxo de difusão do potássio para o exterior, e de sódio para o interior, porém os íons de sódio são menos móveis porque existem poucos canais abertos

disponíveis.

Modelo de Alan Hodgkin e Andrew Huxley

• Nesse modelo, a membrana comporta-se como um capacitor, carregado por íons positivos ou negativos.

• As condutâncias g

, g

e g

refletem a permeabilidade da membrana para o sódio, potássio, e dispersão (leakage).

• Fazendo g

maior, e portanto a mobilidade dos íons de sódio maior que a mobilidade dos íons de potássio, a polaridade da célula muda de -70mV para um valor positivo, próximo a 58 mV que é o potencial de equilíbrio para os íons de sódio.

• Se a condutância g

tornar-se maior que g

a polaridade volta para o valor original.

• Quando o potencial no interior da célula em relação ao exterior atinge um limiar, os canais seletivos ao sódio abrem-se automaticamente e os íons positivos de sódio fluem para dentro da célula, tornando o potencial positivo.

• Isso por seu lado, faz com que os canais seletivos aos íons de potássio abram e íons positivos de potássio fluam para o exterior da célula, restaurando a

polarização negativa original.

• Uma bomba de íons transporta o excesso de íons de sódio para fora da célula e, ao mesmo tempo, íons de potássio para o interior, ajudando a restauração do potencial de repouso de -70mV.

• Essa bomba de íons consome um composto denominado

trifosfato de adenosina (ATP).

• As bombas de íons são

constantemente ativas e são responsáveis por uma parte considerável do consumo de energia do sistema nervoso.

Bomba de íons

Potencial de ação.

• O potencial aumenta de -70mV para +40mV. Após certo tempo o potencial se torna negativo novamente, mas fazendo um overshoot, indo para -80mV.

• A célula recupera gradualmente o potencial e a membrana retorna para o potencial inicial, com a ajuda da bomba de íons.

• O tempo de duração do pulso é determinado, como em qualquer circuito resistor- capacitor com constante de tempo RC. Em neurônios, 2.4 ms é um valor típico para essa constante de tempo.

Na+

entra K+

sai

Bomba de íons

Potencial de ação deslocamento

A - REPOUSO

B - SÓDIO ENTRA

C - POTÁSSIO SAI

D – BOMBA DE ÍONS recupera

o potencial de repouso

Propagação do potencial de ação

Quatro etapas na transmissão sináptica

• Síntese e armazenamento do neurotransmissor na vesícula sináptica;

• Liberação do neurotransmissor na fenda sináptica;

• Ativação dos receptores pós-sinápticos;

• Inativação dos neurotransmissores

remanescentes.

Morfologia da sinapse

Membrana pré-sináptica

Morfologia da sinapse

Zona ativa

Zona ativa

Morfologia da sinapse Morfologia da sinapse

Tipos de Sinapses Tipos de Sinapses

axodendrítica axossomática axoaxônica

A maioria dos neurotransmissores situa-se em três categorias:

• peptídeos constituem-se de grandes moléculas armazenadas e liberadas em grânulos secretores. A síntese dos neurotransmissores peptídicos ocorre no retículo endoplasmático rugoso do soma. Após serem sintetizados, são clivados no complexo de golgi, transformando-se em neurotransmissores ativos, que são secretados em grânulos secretores e transportados ao terminal axonal (transporte anterógrado) para serem liberados na fenda sináptica.

• endorfinas e encefalinas: bloqueiam a dor, agindo naturalmente no corpo como analgésicos.

• dopamina: inibitório derivado da tirosina. Produz sensações de satisfação e

prazer. Os neurônios dopaminérgicos podem ser divididos em três subgrupos

com diferentes funções. O primeiro grupo regula os movimentos: uma

deficiência de dopamina neste sistema provoca a doença de Parkinson,

caracterizada por tremuras, inflexibilidade, e outras desordens motoras, e em

fases avançadas pode verificar-se demência.

• GABA (ácido gama-aminobutirico): principal neurotransmissor inibitório do SNC. Ele está presente em quase todas as regiões do cérebro, embora sua concentração varie conforme a região. Está envolvido com os processos de ansiedade. Seu efeito ansiolítico seria fruto de alterações provocadas em diversas estruturas do sistema límbico, inclusive a amígdala e o hipocampo. A inibição da síntese do GABA ou o bloqueio de seus neurotransmissores no SNC, resultam em estimulação intensa, manifestada através de convulsões generalizadas.

• Ácido glutâmico ou glutamato: principal neurotransmissor estimulador do SNC.

A sua ativação aumenta a sensibilidade aos estímulos dos outros neurotransmissores.

• Serotonina: neurotransmissor derivado do triptofano, regula o humor, o sono, a atividade sexual, o apetite, o ritmo circadiano, as funções neuroendócrinas, temperatura corporal, sensibilidade à dor, atividade motora e funções cognitivas.

Atualmente vem sendo intimamente relacionada aos transtornos do humor, ou transtornos afetivos e a maioria dos medicamentos chamados antidepressivos agem produzindo um aumento da disponibilidade dessa substância no espaço

entre um neurônio e outro. Tem efeito inibidor da conduta e modulador geral da

atividade psíquica. Influi sobre quase todas as funções cerebrais, inibindo-a de

forma direta ou estimulando o sistema \GABA.

Memória

• Um dos resultados de um processo de aprendizagem é a criação de um padrão de conexões sinápticas duradouro, que resulta na memorização.

• As memórias podem ser classificadas como:

– imediata: capacidade de memorização de até 7 a 10 números de telefone

– de curto prazo: duram vários minutos ou até semanas, porém são esquecidas

– de longo prazo: resulta de alterações estruturais nas sinapses e duram quase que infinitamente.

• Os potenciais de ação de longa duração, são vistas na região do

cérebro denominada hipocampo.

Técnicas de Análise

• Métodos tradicionais: estudo de pacientes que sofreram danos cerebrais e uso de modelos animais.

• A atividade de um único neurônio pode ser analisado usando um microeletrodo. (um conjunto de neurônios com multi-eletrodos).

• Um microeletrodo de fio de tungstênio isolado com vidro é

inserido no cérebro de um animal e a sua posição é

ajustada até atingir um neurônio numa área cerebral

particular.

Técnicas de Análise não invasivas

• Tomografia computadorizada usa raios-X para uma análise não invasiva do cérebro.

• Imageamento por Ressonância Magnética (MRI) ao invés de raios-X usa um campo magnético extremamente forte, de tal forma que algumas moléculas do cérebro giram (spin) em certa direção. Se uma frequência de rádio é então passada através do corpo, esses núcleos emitem ondas de rádio.

Diferentes moléculas emitem ondas em diferentes frequências. Os scanners de MRI são sintonizados para detectar radiações de moléculas de hidrogênio. Como essas moléculas estão presentes em diferentes concentrações em diferentes tecidos do cérebro, o scanner pode usar essa informação para preparar figuras de fatias do cérebro.

• Essas técnicas (CT e MRI) mostram a estrutura do cérebro,

porém não mostram como elas funcionam.