3. Fisiologia do Sistema Nervoso: sinapse e transmissão sináptica

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1 3. Fisiologia do Sistema Nervoso: sinapse e transmissão sináptica

2 Organização anatômica do Sistema Nervoso Sistema Nervoso Sistema Nervoso Central (SNC) Sistema Nervoso Periférico (SNP) Encéfalo Medula Espinhal Nervos cranianos Nervos espinhais

3 Organização anatômica do Sistema Nervoso Sistema Nervoso Periférico Sistema Nervoso Somático (SNS) Sistema Nervoso Autônomo (SNA) Simpático Parasimpático

4 Reconstrução 3-D digital do corpo humano Sistema Nervoso Central

5 Sistema Nervoso Central

6 Sensorial (Entrada) Sistema Nervoso (SN) SNC (Integrativa) Motora (Saída) Estímulo sensitivo Resposta Meio interno (corpo) Meio externo Contração muscular Análise e armazenamento (parte) da informação sensitiva Decisão comportamentos apropriados Secreção glandular

7 Caracterização do Sistema Nervoso Central (SNC) Função Processamento de informações e geração de respostas mentais e motoras apropriadas: função integradora Exemplo: resposta a estímulo térmico

8 Relações funcionais dos principais componentes do SNC e SNP

9 Caracterização do Sistema Nervoso Central (SNC) Sistema Nervoso Central (SNC) encéfalo: região integrativa (memórias, pensamentos, emoções) medula espinhal: região integrativa de atividades neurais subconscientes Encéfalo: cérebro, tronco encefálico e cerebelo Cérebro: tálamo e hipotálamo; hemisférios cerebrais

10 Caracterização do Sistema Nervoso Sistema Nervoso Periférico (SNP): Periférico (SNP) Sistema Nervoso Somático (SNS) + Sistema Nervoso Autônomo (SNA)

11 Caracterização do Sistema Nervoso Periférico (SNP) Neurônios sensitivos ou aferentes Conduzem impulsos nervosos dos receptores sensitivos ao SNC (terminam dentro do SNC)

12 Caracterização do Sistema Nervoso Periférico (SNP) Neurônios motores ou eferentes Conduzem impulsos nervosos do SNC aos órgão efetores (têm sua origem dentro do SNC)

13 Caracterização do Sistema Nervoso Periférico (SNP)

14 Caracterização do Sistema Nervoso Interneurônios Periférico (SNP) Conduzem impulsos nervosos dos neurônios sensoriais aos motores localizados no SNC Sistema Nervoso Somático (SNS) (soma = corpo) Neurônio aferente (nociceptor) SNC

15 Caracterização do Sistema Nervoso Periférico (SNP) Sistema Nervoso Somático (SNS) Neurônios motores do SNC conduzem impulsos ao músculo esquelético Respostas motoras podem ser controladas:porção voluntária

16 Caracterização do Sistema Nervoso Periférico (SNP) Sistema Nervoso Autônomo (SNA) (auto = próprio; nomos = lei) Neurônios motores do SNC conduzem impulsos aos músculos lisos, cardíaco e glândulas

17 Caracterização do Sistema Nervoso Periférico (SNP) Sistema Nervoso Autônomo (SNA) Respostas motoras não estão sob controle consciente SNA: controle involuntário

18 Caracterização do Sistema Nervoso Periférico (SNP) SNA (auto = próprio; nomos = lei) Sistema Nervoso Autônomo Simpático e Sistema Nervoso Autônomo Parassimpático Vísceras recebem instruções de ambas divisões (poucas exceções) Duas divisões têm ações oposta (usualmente)

19 Componentes celulares do Sistema Nervoso Células do sistema nervoso Neurônios Glia Unidade básica Células de sustentação Funções: recepção, integração, transmissão e transferência da informação

20

21 Partes funcionais de neurônio cerebral

22 Variedade morfológica das células nervosas humanas

23 Neurônio: unidade funcional básica do Sistema Nervoso Célula de Purkinje Neurônios da retina Interneurônio

24 Estrutura do neurônio

25 dendrito sinapses vesículas Mielina Nodo de Ranvier

26 Estrutura do corpo celular

27 Neurônio: unidade funcional básica Soma (corpo celular) do Sistema Nervoso Núcleo e nucléolo bem definidos Citoplasma com organelas típicas (lisossomas, mitocôndrias, complexo de Golgi) Não contém aparelho mitótico

28 Neurônio: unidade funcional básica Dendritos do Sistema Nervoso Extensões uniformes Principais locais para estimulação das células Especializados em receber informações de outras células: unidade receptora dos neurônios

29 Neurônio: unidade funcional básica Axônio do Sistema Nervoso Unidade transmissora do neurônio: especializada em enviar informações (outros neurônios, células musculares ou glandulares Neurônios: único axônio

30 Neurônio: unidade funcional básica do Sistema Nervoso Terminais pré-sinápticos Ramificações do axônio Elementos transmissores dos neurônios

31 Características e funções das células macrogliais: astrócitos, oligodendrócitos e células de Schwann Células do sistema nervoso Neurônios Glia sustentação e proteção

32 Características e funções das células macrogliais: oligodendrócitos e células de Schwann Células gliais micróglias: pequenas macróglias: grandes astrócitos oligodendrócitos células de Schwann

33 Características e funções das células macrogliais: oligodendrócitos e células de Schwann astrócito oligodendrócito célula Schwann micróglia

34 Oligodendrócitos e células de Schwann Função mielinização de neurônios isolante elétrico: bainha de mielina neurônios SNC: oligodendrócitos neurônios SNP: células de Schwann

35 Oligodendrócitos e células de Mielina Schwann formada por lipídios e proteínas envolve os axônios dos neurônios Função Isolante: protege os neurônios do ambiente extracelular

36 Oligodendrócitos e células de Schwann

37 Canais iônicos neuronais Canais iônicos não regulados regulados pela modalidade canais de sódio e potássio pelo ligando voltagem-dependentes pela voltagem

38 Canais iônicos neuronais Não regulados permitem difusão de pequeno número de íons através da membrana celular Regulados abrem em resposta a um estímulo

39 Canais iônicos regulados pelo ligando: fixação de neurotransmissor à superfície de um receptor de canal na membrana celular pós sináptica pela voltagem: abrem em resposta a variações do potencial elétrico através da membrana pela modalidade: estímulos mecânicos (neurônios sensoriais de estiramento, tato, pressão)

40 Canais iônicos regulados pela voltagem e pelo ligante

41 Canais de Na + (A) e K + (B) regulados por voltagem (A) (B)

42 Potencial de repouso da membrana Repouso membrana polarizada : potencial de membrana negativo (-90mV) presença de ânions de proteínas difusão do K + através da membrana atuação da bomba de Na + / K +

43 Potencial de repouso da membrana

44 Potencial de Ação Potencial de ação neural Limiar: nível despolarização suficiente para gerar um potencial de ação Tudo ou nada: ocorre ou não ocorre Despolarizada limiar: potencial de ação Não despolarizada até o limiar: não ocorre nenhum potencial de ação

45 Potencial de ação neural Etapas Repouso Despolarização Repolarização

46 Repouso Despolarização Potencial de ação Repolarização Repouso

47 Condução do PA ao longo do axônio

48 Condução do potencial de ação Fibras nervosas mielínicas Envolvidas por uma bainha de mielina

49 Condução do potencial de ação Fibras nervosas amielínicas Não são envolvidas pela bainha de mielina

50 Fibras mielínicas (A) e amielínicas (B)

51 Condução saltatória do potencial de ação Esfingomielina: isolante elétrico Íons não podem flui através das espessas bainhas de mielina Fluem com facilidade através dos nodos de Ranvier

52 Condução saltatória em axônio mielinizado

53 Mecanismo da condução saltatória Condução saltatória Potenciais de ação conduzidos de nodo a nodo: condução saltatória Condução do impulso nervoso é acompanhada quase que exclusivamente pela condução através dos canais de sódio voltagem-dependentes

54 Mecanismo da condução saltatória Importância Aumenta velocidade da transmissão nervosa Conserva energia para o axônio

55 Comparação da velocidade de condução do PA em axônio mielinizado e não mielinizado

56 Tipos de sinapse e princípios da transmissão sináptica química Sinapse Elétrica Química Quase todas usadas na transmissão de sinais no sistema nervoso central

57 Sinapses elétrica (A) e química (B) (A) (B)

58 Sinapse elétrica

59 Sinapse química Primeiro neurônio secreta uma substância química chamada neurotransmissor Neurotransmissor atua sobre proteínas receptoras na membrana do neurônio seguinte: excitação ou inibição Acetilcolina, norepinerina, histamina, ácido gamaaminobutírico (GABA), glicina, serotonina, glutamato.

60 Exemplos de neurotransmissores Tabela 4.1 Alguns neurotransmissores e neuromoduladores mais comuns Neurotransmissores Neuromoduladores Aminoácidos Aminas Purinas Peptídeos Gases Ácido -aminobutírico (GABA) Acetilcolina (ACh) Adenosina Gastrinas: gastrina, colecistocinina (CCK) Óxido nítrico (NO) Glutamato (Glu) Adrenalina ou Epinefrina Trifosfato de adenosina (ATP) Hormônios da neuro-hipófise: vasopressina, ocitocina Monóxido de carbono (CO) Glicina (Gly) Dopamina (DA) Insulinas Aspartato (Asp) Histamina Opióides: encefalinas (Enk), - endorfina Noradrenalina ou Norepinefrina (NA ou NE) Serotonina (5- HT) Secretinas: secretina, glucagon, peptídeo intestinal vasoativo (VIP) Somatostatinas Taquicininas: substância P (SP), substância K (SK)

61 Transmissão sináptica química

62 Síntese e armazenamento dos neurotransmissores

63 Mecanismos de retirada do neurotransmissor da fenda sináptica Difusão para fora da fenda sináptica Degradação por enzimas (acetilcolinesterase) Captação pela terminação pré-sináptica

64 Metabolismo da Acetilcolina em terminais colinérgicos

65 Integração sináptica Membrana do neurônio pós sináptico: grande número de proteínas receptoras Receptores Ionotrópicos: receptor e canal iônico no mesmo complexo protéico Metabotrópicos: ativam proteínas G que modulam canais iônicos direta ou indiretamente

66 Receptores sinápticos Proteínas estruturais que cruzam toda espessura da membrana Canais iônicos regulados pelo ligando (ionotrópico) Receptores mediados por proteínas G (metabotrópico)

67

68 Receptores ionotrópicos (A) Receptores metabotrópicos (B)

69 Receptores sinápticos Canais iônicos regulados pelo ligando Atuam como comporta Ligação do neurotransmissor provoca alteração conformacional: abertura da comporta Fluxo de íons conforme gradiente eletroquímico: entrada de Na + e saída de K +

70 Receptores sinápticos Receptores mediados por proteínas G Abertura de canais iônicos Respostas celulares de maior duração

71 Receptores sinápticos mediados por proteínas G

72 Integração sináptica Potenciais pós-sinápticos Variações locais das concentrações iônicas na membrana pós sináptica Fixação do neurotransmissor Despolarização local: potencial excitatório pós-sináptico (PEPS) Hiperpolarização local: potencial inibitório pós-sináptico (PIPS)

73 Potencial excitatório pós-sináptico (PEPS) Potencial Excitatório Pós-sináptico (PEPS) Influxo de íons Na + ou Ca ++ Despolarização local Criação do PEPS Somatório de PEPS pode levar à geração de PA Junção neuromuscular (acetilcolina)

74 Potencial excitatório pós-sináptico (PEPS)

75 Potencial Inibitório pós-sináptico (PIPS) Potencial Inibitório Pós-sináptico (PIPS) Influxo de íons Cl - (afluxo) ou K + (efluxo) Hiperpolarização local Inibição da geração de PA

76 Potencial inibitório póssináptico (PIPS)

77 Junção neuromuscular

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