Anatomia e Fisiologia Humana NEURÔNIOS E SINAPSES. DEMONSTRAÇÃO (páginas iniciais)

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1 Anatomia e Fisiologia Humana NEURÔNIOS E SINAPSES DEMONSTRAÇÃO (páginas iniciais) 1ª edição novembro/2006

2 NEURÔNIOS E SINAPSES SUMÁRIO Neurônios O neurônio conduzindo informação Impulso nervoso: o que é isso? Polarização Despolarização Repolarização Impulso nervoso: o que o origina? Células da Glia ou Neuróglia Astrócitos Oligodendrócitos Micróglia Células ependimárias Fibras Nervosas Com e Sem Bainha de Mielina Sinapses As sinapses podem ser químicas ou elétricas Sinapses químicas Sinapses elétricas Mecanismo da Transmissão Química Os neurotransmissores causam alteração no potencial de membrana A freqüência dos impulsos nervosos determina a quantidade de neurotransmissores liberados Como desativar a neurotransmissão? Os neurônios possuem dois tipos de neurotransmissores Os neurotransmissores agem sobre dois tipos de receptores pós-sinápticos Mecanismos de Integração Elementares dos Sinais Neurais Os PEPS e PIPS são computados algebricamente na membrana pós-sináptica por somação Potenciais de placa das junções neuromusculares Somação espacial e temporal Os potenciais pós-sinápticos das sinapses nervosas e das junções neuromusculares operam com níveis diferentes de segurança 17 Propriedades das comunicações neurais Um neurônio pode regular a excitabilidade de outro neurônio por meio de neurônios inibitórios Circuitos Neurais: Um Sistema Lógico de Processamento de Sinais Elétricos Neurotransmissores Biossíntese dos Neurotransmissores ª edição novembro/2006 2

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4 NEURÔNIOS O tecido nervoso é formado basicamente por dois tipos de células: os neurônios e as células da glia ou neuróglia. O neurônio é a unidade funcional do sistema nervoso e as células as glia constituem elementos de sustentação, revestimento, modulação da atividade nervosa e de defesa. Cada neurônio do Sistema Nervoso (SN) é uma unidade sinalizadora capaz de gerar e conduzir eletricidade e possui morfologia adaptada para recepção, transmissão e processamento de sinais. Apesar de muito variados na forma, os neurônios apresentam um corpo celular (soma ou pericário) e extensões protoplasmáticos denominados dendritos e axônio. Os dendritos são curtos, mas profusamente arborizados (e com isso, aumentando significativamente a sua superfície) e o axônio é único e longo servindo de condutor dos impulsos nervosos para outros neurônios. O axônio (ou fibra nervosa) é cilíndrico e varia de comprimento e diâmetro. Pode se ramificar emitindo ramos colaterais de mesmo calibre. Em seu interior há um complexo sistema de transporte anterógrado e retrógrado formado por microtúbulos, microfilamentos e neurofilamentos. No órgão de destino, o axônio ramifica-se formando os telodendros ou botões sinápticos. Os neurônios comunicam-se com outros neurônios (e com as células efetuadoras) através sinapses. Assim, por meio do longo axônio, um neurônio do córtex cerebral pode-se comunicar com um outro da medula ou do tronco encefálico que ficam bem distantes. A classificação dos neurônios é baseada na morfologia dos dendritos e dos axônios conforme ilustra a figura abaixo: 4

5 Os neurônios comunicam-se entre si formando uma rede que chamamos de circuito nervoso. Nesse circuito, identificamos um neurônio sensorial que detecta as informações do meio ambiente, um ou mais neurônios associativos que processam os sinais nervosos que situam-se dentro do Sistema Nervoso Central (SNC) e os neurônios motores que comandam as funções dos órgãos efetuadores. Conforme, a complexidade do circuito podem ocorrer milhares de neurônios associativos entre os neurônios sensoriais e motores que elaboram os comandos nervosos. O Neurônio Conduzindo Informação Como o neurônio conduz a informação? Os neurônios permitem ao sistema nervoso conduzir a informação rapidamente de uma parte do corpo a outra. Uma lesão em um dedo do pé é percebida quase que imediatamente. Pense o quão rápido a informação viajou do dedo do seu pé, onde ocorreu a lesão, para o seu cérebro, onde ela é interpretada como dor. A informação é carregada ao longo do neurônio na forma de um sinal elétrico, ou impulso nervoso. Impulso Nervoso: O Que é Isso? O impulso nervoso é um sinal elétrico que conduz informação ao longo do neurônio. Uma série de eventos determina uma carga elétrica no interior da célula que passa do seu estado de repouso (negativo, ) para um estado despolarizado (positivo, +). Esses eventos constituem o potencial de ação, ou impulso nervoso. O potencial de ação é um processo de polarização, despolarização e repolarização. Acompanhe esses eventos na figura abaixo. Impulso nervoso (potencial de ação): polarização, despolarização e repolarização. As séries de alterações elétricas no neurônio são a base do impulso nervoso, ou potencial de ação. A: O neurônio não estimulado, ou em repouso, tem carga negativa ( ) no seu interior. Este é o estado de polarização. A B: Quando estimulado, o interior do neurônio torna-se positivo (+) por um curto período. B C C: A célula, muito rapidamente, retorna ao seu estado de repouso com uma carga interna negativa ( ). O retorno ao estado de repouso é chamado de repolarização. 5

6 Polarização A polarização caracteriza o estado de repouso do neurônio. Quando o neurônio é polarizado, o seu interior é mais negativo do que o seu exterior; nesse período, nenhum impulso nervoso está sendo transmitido. A célula encontra-se em repouso. Despolarização Quando o neurônio é estimulado, ocorre uma mudança no seu estado elétrico. No estado de repouso (polarizado), o interior da célula é negativo. Quando a célula é estimulada, o interior se torna positivo, ocorrendo assim a despolarização. Repolarização Muito rapidamente, o interior da célula novamente se torna negativo; em outras palavras, ele retorna ao seu estado de repouso, sendo esse processo chamado de repolarização. As células não podem ser estimuladas novamente, exceto as repolarizadas. A falta de capacidade da célula para receber outros estímulos até sua repolarização é denominada de período refratário, ou seja, um período sem reação. Impulso Nervoso: O que o Origina? As alterações associadas com o potencial de ação, ou impulso nervoso, devem-se ao movimento de íons específicos através da membrana celular do neurônio. Recorde que o impulso nervoso inclui polarização, despolarização e repolarização. Polarização (Estado de Repouso) O que torna o interior da célula negativo ( ) no estado de repouso? O estado de repouso deve-se aos números e tipos de íons localizados no interior do neurônio. Os íons intracelulares mais importantes incluem a positividade da carga dos íons potássio (K + ) e vários ânions (íons carregados negativamente). Como esses íons são captados para o interior da célula, em altas concentrações? Eles são bombeados por uma bomba de ATP na membrana celular. No estado de repouso, os íons K + tendem a escoar para fora da célula, levando consigo a carga positiva. A carga positiva perdida para o exterior e o excesso de ânions presos no interior da célula a tornam negativa ( ). Despolarização (Estado Estimulado) Por que o interior da célula torna-se positivo (+) quando estimulado? Quando o neurônio é estimulado, a membrana do neurônio se altera de maneira a permitir aos íons sódio (Na + ), que são o principal cátion extracelular, atravessarem a membrana e penetrarem na célula. Com mais Na + fora do que dentro da célula, o Na + se difunde para o interior da célula, levando consigo a carga positiva. Esse processo torna o interior da célula positivo. Desse modo, a difusão do Na + para dentro da célula é que determina a despolarização. Repolarização (Retorno ao Estado de Repouso) Por que o interior da célula retorna rapidamente a seu estado de repouso ou negativo? Logo após a despolarização da célula, a membrana do neurônio sofre uma segunda alteração. Essa mudança na membrana interrompe a difusão de Na + para o interior da célula e permite sua difusão para o meio extracelular. A saída de K + remove a carga positiva de dentro da célula, 6

7 deixando para trás os ânions carregados negativamente ( ). Desse modo, a saída de K + causa a repolarização. Eventualmente, o sódio pode ser removido do neurônio por uma bomba localizada na membrana neuronal (bombas de ATP, que ajudam a manter as concentrações de sódio e potássio). Note que a fase de repolarização do impulso NÃO se deve à remoção do sódio (Na + ) pela bomba, e sim à difusão do potássio (K + ) para fora da célula. O que determina o impulso nervoso? As alterações elétricas associadas com o impulso nervoso são causadas pelo movimento dos íons através da membrana. A: Polarização: a célula em repouso ou polarizada tem uma negatividade interna. Esta fase é determinada pela saída dos íons potássio (K + ). B: A despolarização ocorre quando a célula é estimulada. O interior da célula torna-se positivo como conseqüência da entrada dos íons sódio (Na + ). C: A repolarização é causada pela saída de potássio (K + ); este processo determina que o interior da célula se torne negativo. 7

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