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Profa. Dra. Gabriela Pintar UNIDADE I Fisiologia Aplicada e Psicobiologia Neurônios são as células que constituem a unidade funcional do sistema nervoso. O cérebro humano tem, aproximadamente, 100 bilhões de neurônios. Cada neurônio possui 1000 conexões, em média, com outros neurônios. Sinais eletroquímicos fluem em uma única direção nos neurônios. O que são os neurônios? Fonte: Adaptado de: https://learn.genetics.utah.edu/content/neuroscience/neurons/ Os neurônios Dendritos Núcleo Corpo celular Axônio Mielina Nodos de Ranvier Terminais axonais As células da glia Fonte: Adaptado de: https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Astrocytes#/media/File:Blausen_0870_TypesofNeuroglia.png Secretam os neurotransmissores Secretam os fatores neurotróficos Participam da barreira hematoencefálica Compõem o epêndima Célula especializada do sistema imune localizada no SNC Forma a bainha de mielina no SNP Células do SNP com uma função semelhante a dos astrócitos Forma a bainha de mielina no SNC Transporte passivo Membranas: a base dos sinais eletroquímicos neuronais Energia Gradiente de concentração A B C D Maior concentração Menor concentração Proteína canal Proteínas carreadoras Transporte ativo Fonte: autoria própria. De vazamento. Dependentes de voltagem. Dependentes de ligantes neurotransmissores. Os canais iônicos O potencial de membrana neuronal de repouso Fonte: autoria própria Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+Na + Na+ Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Na+ Na+ Cl- Cl- 10 Na+ 10 Cl- 2 Na+ 2 Cl- 9 Na+ 9 Cl- 3 Na+ 3 Cl- 8 Na+ 8 Cl- 4 Na+ 4 Cl- Sentido do gradiente de concentração Carga 0 0 O potencial de repouso neuronal Fonte: autoria própria Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+ Na+Na + Na+ Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Na+ Na+ Cl- Cl- 10 Na+ 10 Cl- 2 Na+ 2 Cl- 7 Na+ 5 Na+ Força de difusão Força elétrica ddp - (mV) Carga -3 +3 Equilíbrio eletroquímico O potencial graduado e o potencial de ação K+ Na+ EXTRACELULAR INTRACELULAR Repouso Portão ativação Portão inativação FECHADO ABERTO 1. CANAIS DE SÓDIO DEPENDENTES DE VOLTAGEM CANAIS DE POTÁSSIO DEPENDENTES DE VOLTAGEM 1. Repouso – todos os canais estão fechados P o te n c ia l d e m e m b ra n a ( m V ) 1. Tempo (ms) 0 1 2 3 4 5 -70 -55 0 +30 Fonte: autoria própria. O potencial graduado e o potencial de ação Abertura de canais de Na+ dependentes de estímulo (ligante, temperatura e toque) entrada de Na+. Fonte: autoria própria. 1. 1. Repouso – todos os canais estão fechados Tempo (ms) P o te n c ia l d e m e m b ra n a ( m V ) 0 1 2 3 4 5 -70 -55 0 +30 Graduado Limiar O potencial graduado e o potencial de ação 1. 2. 1. Repouso – todos os canais estão fechados Despolarização – canais de Na+ abertos e de K+ fechados Tempo (ms) P o te n c ia l d e m e m b ra n a ( m V ) 0 1 2 3 4 5 -70 -55 0 +30 Despolarização FECHADOABERTO 2. O potencial de membrana atinge um limite que abre o canal Limiar 2. Fonte: autoria própria. O potencial graduado e o potencial de ação 1. 2. 1. 2. Repouso – todos os canais estão fechados Despolarização – canais de Na+ abertos e de K+ fechados Tempo (ms) P o te n c ia l d e m e m b ra n a ( m V ) 0 1 2 3 4 5 -70 -55 0 +30 Repolarização INATIVADO ABERTO 3. O influxo de sódio leva o potencial de membrana para próximo do equilíbrio Os canais de potássio se abrem quando a célula é despolarizada 3. Repolarização – canais de Na+ inativados e de K+ abertos Limiar 3. Fonte: autoria própria. O potencial graduado e o potencial de ação 1. 2. 1. Repouso – todos os canais estão fechados Despolarização – canais de Na+ abertos e de K+ fechados Tempo (ms) P o te n c ia l d e m e m b ra n a ( m V ) 0 1 2 3 4 5 -70 -55 0 +30 3. Repolarização – canais de Na+ inativados e de K+ abertos Limiar 4. Hiperpolarização – canais de Na+ fechados e de K+, ainda, abertos 1.4. Hiperpolarização FECHADO ABERTO 4. 2. 3. Potencial de ação alteração transiente da voltagem da membrana (potencial de membrana) gerada pela atividade de um canal dependente de voltagem. Fonte: autoria própria. Absoluto: desde a abertura dos canais de Na+ até que eles retornem ao estado fechado. Relativo: maioria dos canais de Na+ voltou ao estado fechado, mas os canais de K+, ainda, estão abertos. Os períodos refratários Fonte: autoria própria. P o te n c ia l d e m e m b ra n a ( m V ) Tempo (ms) Depende: Do diâmetro do axônio; Da resistência do axônio ao vazamento de íons. Quanto maiores forem esses parâmetros, mais rápido o potencial de ação se moverá. Resistência ao vazamento de íons bainha de mielina (oligodendrócitos no SNC e célula de Schwann no SNP) condução saltatória. Fibras tipo A, tipo B ou tipo C. A velocidade de condução dos potenciais de ação Fibras nervosas Grupo A Diâmetro mais largo Bainha de mielina mais grossa Velocidade de condução até 120 m/s Grupo B Diâmetro intermediário Pouca mielina Velocidade de condução de ~10 m/s Grupo C Menor diâmetro Não mielinizada Velocidade de condução até 1 m/s Uma vez que os potenciais de ação chegam ao terminal axonal, como esse sinal é, então, transmitido para o próximo neurônio ou célula-alvo? Interatividade A maior parte das sinapses no sistema nervoso corresponde às sinapses químicas. Isso quer dizer que, na maioria dos neurônios, a chegada do potencial de ação no terminal axonal induzirá a liberação de neurotransmissores, que, por sua vez, exercerão um efeito no neurônio ou na célula-alvo pós-sináptica. Resposta Os neurônios se comunicam via sinapse Sinal elétrico Sinal químico Sinapse Neurônio pós-sináptico Neurônio pré-sináptico Fonte: Adaptado de: https://learn.genetics.utah.edu/co ntent/neuroscience/neurons/ Junção entre duas células. Local onde os potenciais de ação em uma célula causam potenciais de ação em outra célula. Tipos de células na sinapse: Pré-sináptica; Pós-sináptica. A sinapse Componentes: Terminal pré-sináptico; Fenda sináptica; Membrana pós-sináptica. Neurotransmissores liberados por potenciais de ação no terminal pré-sináptico: Vesículas sinápticas: potencial de ação promove a entrada de Ca2+ na célula liberação das vesículas; Difusão dos neurotransmissores na sinapse; O neurotransmissor liga-se ao receptor e abre os canais. A sinapse Qual é a estrutura de uma sinapse? Fonte: autoria própria. Neurotransmissores Célula pós-sináptica Célula pré-sináptica Vesícula 1 2 3a 3b 3c 1. Liberação do neurotransmissor; 2. Ligação e resposta celular; 3. Terminação: a) Recaptação; b) Degradação; c) Difusão. Direto Indireto Direto X Indireto Liga-se aos canais e os abre. Sinaliza as vias de segundos mensageiros (proteína G). Conteúdo. A transmissão da informação nas sinapses Fonte: autoria própria. Célula pré-sináptica Vesícula 1 2 3 4 5 6 7 Neurotransmissores Célula pós-sináptica Canal dependente de voltagem Sinapse Fenda sináptica Canal dependente de ligante Potencial graduado Potencial de ação Canal dependente de voltagem Potencial de ação Na+Ca2+ Acetilcolina; Noradrenalina; Dopamina; Serotonina; Glutamato; GABA; Endorfinas; ATP; Óxido nítrico; Endocanabinoides. Quais são os principais neurotransmissores? Em sinapses periféricas: Neurônios motores inervando o músculo estriado; Sinalização no sistema nervoso autonômico. Em sinapses centrais: Interneurônios no núcleo estriado (regulação da atividade motora); Neurônios do prosencéfalo basal que se projetam para o neocórtex. Acetilcolina Receptores nicotínicos localizados na junção neuromuscular esquelética,nos gânglios autonômicos e no cérebro. Receptores muscarínicos localizados em regiões parassimpáticas e no cérebro. Receptores de acetilcolina Fonte: https://www.quora .com/What-are- the-differences- between- muscarinic-and- nicotinic-receptors Neurotransmissor mais abundante no sistema nervoso central. Receptores metabotrópicos e ionotrópicos (AMPA, NMDA e kainato). Glutamato Fonte: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NB K98161/figure/bernard.f1/ Receptores de GABA agem como canais de cloreto inibitório. Ácido γ-aminobutírico (GABA) Fonte: https://www.researchgate.net/profile/Andrea_Kwak owsky/publication/319206455/figure/fig1/AS:52990 4162414592@1503350405563/An-overview-of- the-g-aminobutyric-acid-GABA-signaling-system- The-schematic-diagram.png O peixe baiacu tem bactérias que produzem o veneno chamado tetrodotoxina. O fugu é a espécie de baiacu que possui essa toxina em maiores concentrações. A neurotoxina está presente em grandes concentrações em sua pele e nas vísceras, em uma pequena bolsa de veneno, que poderia matar, até, 30 pessoas e é mais forte do que o cianeto. No Japão, apenas, os profissionais certificados e com treinamento podem manejar o fugu para servir. Mesmo assim, 50 pessoas morrem todos os anos no país. A tetrodotoxina age bloqueando os canais de Na+ nos neurônios. Por que essa atividade da tetrodotoxina é tão perigosa? Interatividade O bloqueio que a tetrodotoxina exerce sobre os canais de sódio impede a despolarização e a propagação do potencial de ação nas células nervosas. Essa ação ocorre nos nervos periféricos motores, sensoriais e autonômicos; tendo, ainda, uma ação depressora no centro respiratório e vasomotor do tronco encefálico. Resposta Medula espinal. Encéfalo: Cérebro; Diencéfalo; Cerebelo; Tronco encefálico. Transmite as instruções emitidas pelo cérebro para os nervos periféricos e as informações dos nervos periféricos de volta para o cérebro. Contém as redes neurais responsáveis pela locomoção. Se a medula espinal é lesionada, haverá a perda de sensação proveniente da pele e dos músculos, bem como a perda do controle voluntário da musculatura (paralisia). A medula espinal Anatomia da medula espinal Fonte: Adaptado de: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e9/Spinal_Cord_Sensory_Pathways.png/600px- Spinal_Cord_Sensory_Pathways.png Raiz dorsal Raiz dorsal Raiz ventral Raiz ventral Anterior Anterior Posterior Posterior Coluna posterior: Tratos espinocerebelares: Gânglio da raiz dorsal Tratos espinotalâmicos: Anterior Vias e tratos ascendentes (sensoriais) Vias e tratos descendentes (motores) Trato vestibuloespinal Trato retículoespinal Trato tecnoespinal Trato rubroespinal Trato corticoespinais: Lateral Gânglio da raiz dorsal Fascículo grácil Fascículo cuneiforme Os reflexos medulares: os fusos musculares Fonte: Adaptado de: SILVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana. 7. ed. 2017. Tendão O neurônio motor alfa inerva as fibras musculares extrafusais Fibras musculares extrafusais Fibra extrafusal Fuso muscular A região central não apresenta miofibrilas As fibras intrafusais estão localizadas nos fusos musculares Para o SNC Os neurônios sensoriais tonicamente ativos enviam as informações para o SNC Os neurônios motores gama causam as contrações das fibras intrafusais Os neurônios motores gama do SNC inervam as fibras intrafusais FUSOS MUSCULARES (b) Os fusos musculares se encontram entre as fibras extrafusais do músculo. Eles enviam informações sobre o estiramento muscular ao SNC (c) Os fusos são tonicamente ativos e disparam mesmo quando o músculo está relaxado Terminações dos neurônios sensoriais Fibras intrafusais do fuso muscular Fibras extrafusais Medula espinal Neurônio sensorial Neurônio motor alfa 1 2 5 4 3 3 2 1 4 5 Fibras extrafusais musculares no comprimento de repouso. O neurônio sensorial está tonicamente ativo. A medula espinal integra a função. Os neurônios motores alfa que inervam as fibras extrafusais recebem as aferências tônicas dos fusos musculares e disparam continuamente. As fibras extrafusais mantêm certo nível de tensão no músculo, mesmo em repouso. Os reflexos medulares: reflexo do tendão patelar Fonte: adaptado de: SILVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana. 7. ed. 2017. Estímulo: a percussão no tendão estira o músculo. Receptor: o fuso muscular é estirado e dispara potenciais. Via aferente: o potencial de ação é conduzido pelo neurônio sensorial. Centro integrador: o neurônio sensorial faz sinapse na medula espinal. Via eferente 1: neurônio motor somático. Efetor 1: músculo quadríceps femoral. Via eferente 2: interneurônio inibindo o neurônio motor somático. Efetor 2: músculos isquiotibiais. Resposta: os músculos isquiotibiais permanecem relaxados, permitindo a extensão da perna (inibição recíproca). Resposta: o quadríceps femoral central, levando a perna para a frente. O reflexo do tendão patelar (reflexo do movimento do joelho). O reflexo do tendão patelar ilustra um reflexo de estiramento monossináptico e a inibição recíproca do músculo antagonista. para O tronco encefálico é uma extensão da medula espinal e está dividido em três partes principais: o bulbo, a ponte e o mesencéfalo. A maioria dos nervos cranianos emerge do tronco encefálico. Os nervos cranianos carregam a informação sensitiva e motora, da cabeça e do pescoço. O tronco encefálico Fonte: Adaptado de: SILVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana. 7. ed. 2017. Lobo frontal Lobo parietal Lobo occipital Lobo temporal Cerebelo Giro do cíngulo Corpo caloso Ponte Bulbo Lobo frontal Lobo parietal Lobo occipital Lobo temporal Cerebelo Giro do cíngulo Corpo caloso Ponte Bulbo Transição da medula espinal para o encéfalo. Contém os tratos e as fibras, que convergem as informações entre o córtex encefálico e a medula espinal. Tratos corticoespinais cruzam (decussam) para o lado oposto do corpo em uma região do bulbo conhecida como pirâmide cada lado do encéfalo controla o lado oposto do corpo. O bulbo contém centros de controle para muitas funções involuntárias, tais como: pressão arterial, respirar, engolir e vomitar. O bulbo Fonte: Adaptado de: SILVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana. 7. ed. 2017. Protrusão do bulbo no lado ventral do tronco encefálico, abaixo do mesencéfalo. Facilita a troca de informações entre o encéfalo e o cerebelo. A ponte também coordena o controle da respiração ao longo dos centros do bulbo. A ponte Lobo frontal Lobo parietal Lobo occipital Lobo temporal Cerebelo Giro do cíngulo Corpo caloso Ponte Bulbo Fonte: Adaptado de: SILVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana. 7. ed. 2017. O mesencéfalo é uma região entre o tronco encefálico e o diencéfalo. Sua função primária é o controle do movimento dos olhos, mas também libera os sinais para os reflexos auditivos e visuais. O mesencéfalo Fonte: Adaptado de: SILVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana. 7. ed. 2017. Lobo frontal Lobo parietal Lobo occipital Lobo temporal Cerebelo Giro do cíngulo Corpo caloso Ponte Bulbo Lobo frontal Lobo parietal Lobo occipital Lobo temporal Cerebelo Giro do cíngulo Corpo caloso Ponte Bulbo Cerebelo processa a informação sensorial e coordena a execução do movimento. Diencéfalo: Tálamo: centro integrador. Recebe as fibras sensitivas do trato óptico, das orelhas e da medula espinal e projeta as fibras para o cérebro; Hipotálamo: comportamento de fome e saciedade, e, também, toma parte na homeostase corporal. Controle de funções do sistema autônomo e uma variedade de funções endócrinas; Glândula pineal melatonina. Cerebelo e diencéfalo Fonte: Adaptado de: SILVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana. 7. ed. 2017. Observe a imagem a seguir, representativa damedula espinal. Imagine uma situação em que um indivíduo saudável aproxima a mão de uma vela acesa. Esse indivíduo perceberá o calor e afastará a mão da vela antes que uma lesão ocorra. Imagine, agora, que houve uma lesão em A, conforme podemos observar na figura. O que você esperaria que acontecesse com esse indivíduo ao aproximar a mão de uma fonte de calor? E se a lesão fosse em B? Interatividade Anterior Posterior Fonte: Adaptado de: https://smart.servier.com/ B A Na região posterior encontram-se os neurônios sensoriais; enquanto na anterior, encontram-se os neurônios motores. Dessa forma, após uma lesão em A, um indivíduo conseguiria sentir o calor, mas não seria capaz de retirar a mão. Por outro lado, uma lesão em B faria com que o indivíduo não percebesse o calor. Resposta Anterior Posterior Fonte: Adaptado de: https://smart.servier.com/ B A Áreas sensitivas. Áreas motoras. Áreas de associação. Córtex cerebral Fonte: Adaptado de: SILVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana. 7. ed. 2017. p. 292. Coordena as informações de outras áreas de associação, controla alguns comportamentos Movimento dos músculos esqueléticos Córtex motor primário Área de associação motora (córtex pré-motor) Córtex somatossensorial primário Área de associação sensorial Áreas de associação visual Córtex visual Visão Informação sensorial da pele, sistema musculoesquelético, vísceras e papilas gustativas Área pré-frontal de associação Área de associação auditiva Córtex auditivo Gustação Olfação Córtex olfatório Córtex gustatório Audição LOBO TEMPORAL LOBO FRONTAL LOBO PARIETAL LOBO OCCIPITAL Áreas funcionais do córtex cerebral. O córtex cerebral contém as áreas sensoriais para a percepção, as áreas motoras que coordenam os movimentos e as áreas de associação que integram as informações. Organizações SNC e SNP Fonte: autoria própria. Cérebro SNC Medula espinal Divisão aferente SNP Divisão eferente Estímulos sensoriais Estímulos viscerais Sistema nervoso somático Neurônios motores Músculo esquelético Músculo liso Músculo cardíaco Glândulas Sistema nervoso autônomo SN simpático SN parassimpático Órgãos efetores Sistema nervoso autônomo Fonte: Adaptado de: SILVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana. 7. ed. 2017. p. 364. As vias simpáticas utilizam a acetilcolina e a noradrenalina As vias parassimpáticas utilizam a acetilcolina ACh Receptor nicotínico Gânglio autonômico Receptor adrenérgico Tecido-alvo Noradrenalina Receptor muscarínico ACh SNC SNC Fonte: https://br.pinterest.com/pin/760686193292700080/ Sistema nervoso autônomo Parassimpático Simpático Contrai a pupila Estimula a salivação Reduz os batimentos cardíacos Contrai os brônquios Estimula a atividade do estômago e do pâncreas Estimula a vesícula biliar Contrai a bexiga Promove a ereção Promove a ejaculação Relaxa a bexiga Estimula a produção de adrenalina e noradrenalina Estimula a liberação de glicose pelo fígado Inibe a atividade do estômago e do pâncreas Acelera os batimentos cardíacos Relaxa os brônquios Inibe a salivação Dilata a pupila Gânglios simpáticos Os sentidos especiais Fonte: Adaptado de: SILVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana. 7. ed. 2017. p. 314. Facilitação de vias sinápticas: Curto prazo: informação retida por poucos segundos ou minutos; Intermediária: informação retida por minutos ou semanas; Longo prazo; Retenção de fatos; Acessada pelo hipocampo (memória real) e amígdala (emocional). Memória Fonte: https://imagens.publico.pt/imagens.aspx/1352035?tp=UH&db=IM AGENS&type=JPG&w=960 Fonte: http://www.raizdavida.com.br/site/wp- content/uploads/2015/09/la-importancia-del-hipocampo- 20120919093408-5cdb65695e206a3f745b8d18366aae3a.jpg Tipos de memória Memória de trabalho Memória de curto prazo Memória de longa duração Potenciação de longa duração Consolidação Maioria perdida imediatamente Maioria perdida em curto prazo Maioria perdida ao longo do tempo Pequena quantidade perdida ao longo do tempo Explícita Implícita Repetição aumenta a transferência da MCP para a MLP. Lembrar as pequenas quantidades de informação, estudadas profundamente, é mais fácil do que lembrar as grandes quantidades de informação, estudadas superficialmente. A pessoa alerta é capaz de consolidar as memórias muito melhor do que as pessoas em um estado de fadiga mental. Consolidação da memória Estado de inconsciência no qual a pessoa pode ser despertada por um estímulo sensorial ou outro estímulo. Sono de ondas lentas descanso, sonhos não lembrados. Sono de movimentos rápidos dos olhos (REM) sonhos que são lembrados, as pessoas, geralmente, despertam pela manhã, espontaneamente, durante os episódios de sono REM. Sono Por que dormimos? Protetora Restaurativa Consolidação da memória Termorregulatória As ondas do sono no eletroencefalograma Fonte: VANPUTTE, C.; REGAN, J.; RUSSO, A. Anatomia e Fisiologia de Seeley. 2016. p. 487. O sistema límbico está localizado no centro do cérebro e age como o centro de controle emocional. O sistema límbico é constituído de muitas partes, incluindo: hipocampo, amígdala, tálamo, hipotálamo, gânglio basal e giro do cíngulo. Hipocampo aprendizado, memória e emoção. Amígdala aprendizado emocional, memórias de medo. Emoção e motivação Fonte: http://pdhpsicologia.com.br/wp- content/uploads/2016/10/sistema-l%C3%ADmbico.jpg Tálamo Hipotálamo Lóbulo frontal Bulbo olfatório Amígdala Hipocampo Chegou o momento da atividade no chat. O tema está relacionado ao assunto que vimos, hoje. Nos vemos lá! Orientação para a atividade do chat ATÉ A PRÓXIMA!
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