GÊNESE E PROPAGAÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO

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1 GÊNESE E PROPAGAÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO

2 Comunicação entre os neurônios no sistema nervoso

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4 Introdução Mesmo para um simples reflexo é necessário que o SN, colete, distribua e integre a informação que deve ser conduzida por longas distâncias.

5 Introdução O problema de conduzir a informação por longas distâncias é resolvido pelo neurônio que conduz sinais elétricos que percorrem o axônio. O Potencial de ação (PA) é um sinal que supera as limitações biológicas da condução e não diminui com a distância, pois possui tamanho e duração fixos. A informação é codificada pelo padrão dos impulsos elétricos.

6 POTENCIAL DE AÇÃO:

7 Todas as células nervosas têm uma membrana, que é seletivamente permeável por íons.

8 Introdução As células que geram e conduzem os PA s possuem uma membrana excitável. A ação dos PA s ocorre na membrana celular. Quando a célula não está gerando impulsos ela está em repouso. Potencial de repouso: Diferença de carga elétrica.

9 Potencial de repouso = cerca - 65 mv

10 Componentes envolvidos no potencial de repouso da membrana: Membrana fosfolípidica: Isola o citosol do neurônio do fluido extracelular.

11 Membrana celular:

12 Componentes envolvidos no potencial de repouso da membrana Proteínas: Canais Iônicos - Contém de 4-6 moléculas que se juntam e formam um poro entre elas Bombas Iônicas - Utilizam ATP para transportar íons através da membrana.

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15 Durante o estado de repouso, a membrana das células nervosas é pouco permeável aos íons. A concentração de K + e mais alto dentro das células que fora, resultando em um potencial de repouso negativo de cerca 65 mv até 90 mv dentro da célula.

16 POTENCIAL DE AÇÃO: O potencial de ação é um fenômeno das células excitáveis, como as neuronais e as musculares, consistindo em despolarização rápida, seguida por repolarização da membrana celular. Os potenciais de ação representam o mecanismo básico para a transmissão de informação, no sistema nervoso e em todos tipos de músculos. O estimulo para um potencial de ação pode ser produzido por um estimulo sensorial (por exemplo deformação de um receptor tátil na pele), por potencial de ação, em área próxima da célula, ou por corrente elétrica, aplicada experimentalmente.

17 Transdução: O processo pelo qual um estímulo ambiental causa uma resposta elétrica em um receptor sensorial é chamado de transdução. O sistema nervoso possui uma miríade de mecanismos de transdução que o tornam sensível a substâncias químicas, pressão, sons e luz. A natureza do mecanismo de transdução determina a sensibilidade específica de um sistema sensorial.

18 Modalidades e Sistemas Sensoriais Sistema Modalidade Estímulo Receptor 1.Visual Visão Luz Foto 2.Auditivo Audição Som Mecano 3.Vestibul Equilíbrio Gravidade Mecano 4.Somatosensorial Tato, dor, temperat. Mecânico e térmico Mecano e termo 5.Gustat. Sabor Químico Químio 6.Olfatór. cheiro Químico Químio

19 Transdução do estimulo:

20 POTENCIAL DE AÇÃO:

21 Durante o potencial de ação ocorrem dois efeitos, os canais de Na+, controlados pela voltagem, são abertos, permitindo que o Na+ flua dentro da célula. Isso tende a despolarizar a célula. Logo depois os canais Na+ se fecham de novo e os canais de K+ estão abertos, permitindo que K+ flui para fora da célula. Isso tende a repolarizar a célula.

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23 POTENCIAL DE AÇÃO: Resposta tudo ou nada: Um potencial de ação é gerado ou não. Se a membrana não for despolarizada até seu limiar, nenhum potencial de ação pode ocorrer. Limiar: Se um número suficiente de canais de sódio for aberto de forma que a corrente de sódio interna exceda a corrente externa de potássio, a célula terá expedido o limiar e continuará a se despolarizar.

24 Canais de Na + dependentes de voltagem A proteína forma um poro na membrana seletivo aos íons de Na +, o poro é aberto ou fechado mediante alterações no potencial elétrico da membrana.

25 Propriedades funcionais dos canais de Na+ dependentes de voltagem Tem ativação rápida Permanecem abertos por 1ms e então fechamse Não podem ser abertos novamente até que o Vm fique próximo ao limiar

26 Quão rapidamente um neurônio pode gerar potenciais de ação? Existe um limite para a geração de PA, a frequência máxima é de Hz. 2 fases importantes do PA: Período Refratário Absoluto: Após iniciado o PA é impossível iniciar outro por cerca de 1ms. Período Refratário Relativo: Após o fim do período refratário absoluto, aumentando-se a corrente pode-se gerar outro PA.

27 Após ter ocorrido um potencial de ação, e impossível, para a fibra nervosa gerar um segundo potencial de de ação por curto tempo (período refratário absoluto) e difícil gerar outro, durante um tempo prolongado (período refratário relativo)

28 POTENCIAL DE AÇÃO: Os potenciais de ação, em diversos tipos de células, têm propriedades diferentes como distintos decursos temporais.

29 Código de frequência: Quanto maior o potencial receptor, maior a frequência de potenciais de ação no neurônio sensorial.

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31 Propriedades intrínsecas de neurônios:

32 A grande maioria dos potenciais de ação são gerados no cone de emergência.

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34 A condução do PA Para que a informação trafegue pelo SN, o PA gerado deve ser conduzido pelo axônio.

35 Células de glia: Formação da bainha de mielina pelas células de Schwann no sistema nervosa periférico.

36 Condução saltatória de um potencial de ação em um nervo mielinizado:

37 Velocidade de condução do PA propriocepção tato temperatura dor

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40 Sinapse: A sinapse é um local por onde a informação é transmitida de uma célula a outra. A informação pode ser transmitida por mecanismo elétrico (sinapses elétricas) ou químico (sinapses químicas).

41 Sinapses Químicas: Nas sinapses químicas, existe um espaço entre a membrana da célula pré-sináptica e a membrana da célula pós-sinaptica, conhecido como fenda sínaptica. A informação é transmitida, através da fenda sínaptica, por meio de neurotransmissor, uma substância que é liberada pela terminação pré-sináptica e que se fixar a receptores na terminação pós-sinaptica. A seguinte seqüência de etapas ocorre nas sinapses químicas. Um potencial de ação, na célula pré-sináptica faz com que canais de Ca 2+ se abram. Ocorre influxo de Ca 2+ para a terminação pré-sináptica, provocando a liberação do neurotransmissor por excocitose. O neurotransmissor se difunde pela fenda sínaptica, fixa-se a receptores na membrana pós-sínaptica, produzindo variação do potencial de membrana na célula pós-sináptica.

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43 Existem potenciais pós-sinápticos excitatórios e inibitórios. Os potenciais pós-sinápticos excitatórios (PPSEs) são entradas sinápticas que despolarizam a célula pós-sináptica, trazendo seu potencial de membrana para valor mais próximo de seu limiar, com maior probabilidade de gerar um potencial de ação. Eles são gerados na sinapse química pelos neurotransmissores excitatórios como o glutamato e a acetilcolina. Os potenciais pós-sinápticos inibitórios (PPSIs) são entradas sinápticas que hiperpolarizam a célula pós-sináptica, afastando o potencial de membrana de seu limiar e menor probabilidade de gerar um potencial de ação. Eles são gerados na sinapse química pelos neurotransmissores inibitórios como o GABA e a glicina.

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45 Fisiologia do receptor GABA A Permite o influxo de íons CL para dentro da célula diminuindo sua excitabilidade. Além do sítio de ligação do GABA contém vários outros sítios nos quais substâncias químicas se ligam e modulam sua função. Duração da abertura do canal Corrente de cloreto inibitória Potenciais inibitórios pós sinápticos Inibição

46 Os dendritos recebem entradas sinápticas de outros neurônios:

47 Os potenciais pós-sinápticos excitatórios se somam:

48 Muitas células (terminais de axônios) pré-sinápticas podem convergir sobre uma mesma célula pós-sináptica, com seus entradas podendo ser excitatórias ou inibitórias. A somação de potenciais excitatórios (PPSEs, ou em inglês EPSP) e inibitórios (PPSIs, ou em inglês IPSP). resulte em uma despolarização menor que a soma de os dois.

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50 From: Metzger et al. (2002)

51 Apical dendrite

52 O número e a forma das espinhas e as entradas pré-sináptcas delas não é constante (irreversível) e pode ser mudado pelo aprendizagem e treinamento (conceito de neuroplasticidade).

53 Modelos de aprendizagem: Potenciação a longo-prazo - LTP: (Bliss & Lomo 1973)

54 Paradigma da potenciação a longo-prazo - LTP: O paradigma da LTP consiste em breves estimulações elétricos por minutos, para assegurar que a linha de base seja estável, seguidos por um forte estimulo tetânico, que é uma breve seqüência de estímulos de alta freqüência. Normalmente, este tétano induz a LTP e estimulações subseqüentes evocam um PEPS ( potencial excitatório pós-sinaptico) Que é muito major que antes da LTP

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56 Conseqüências da LTP: 1. Insercão de novos receptores de glutamato do tipo AMPA. 2. Fortalecimento de sinapses existentes 3. Formação de novas sinapses Antes da LTP: Depois da LTP:

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