Sistema Nervoso 1 - ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA NERVOSO, FUNÇÕES BÁSICAS DAS SINAPSES E NEUROTRANSMISSORES

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ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA NERVOSO, FUNÇÕES BÁSICAS DAS
SINAPSES E NEUROTRANSMISSORES
O sistema nervoso é único em relação à complexidade dos processos cognitivos e das
ações de controle que pode executar. Ele recebe, a cada minuto, literalmente, milhões de
dados de informação provenientes de diferentes órgãos e nervos sensoriais e, então, os
integra para determinar as respostas a serem executadas pelo corpo.
PLANO GERAL DO SISTEMA NERVOSO
- PARTE SENSORIAL: RECEPTORES SENSORIAIS
As experiências sensoriais ativam os receptores sensoriais, que provocam reações
cerebrais imediatas ou informações que podem ser armazenadas no cérebro, sob a forma
de memória, por minutos, semanas, ou anos, e determinar reações do organismo em data
futura. Esses receptores podem ser os receptores visuais nos olhos, os receptores auditivos
nos ouvidos, os receptores táteis na superfície do corpo, ou receptores de outros tipos.
- PARTE MOTORA: OS EFETORES
O papel eventual mais importante do sistema nervoso é o de controlar as diversas
atividades do corpo. Essa função é realizada pelo controle:
1. da contração dos músculos esqueléticos apropriados, por todo o corpo,
2. da contração da musculatura lisa dos órgãos internos,
3. da secreção de substâncias químicas pelas glândulas exócrinas e endócrinas que
agem em diversas partes do corpo.
Essas atividades são coletivamente chamadas funções motoras do sistema nervoso, e os
músculos e glândulas são denominados efetores, porque são as estruturas anatômicas que
verdadeiramente executam as funções ditadas pelos sinais nervosos.
- PROCESSAMENTO DE INFORMAÇÕES — FUNÇÃO “INTEGRATIVA” DO
SISTEMA NERVOSO
Uma das funções mais importantes do sistema nervoso é de processar a informação que
chega para que seja efetuada uma resposta adequada.
● Cerca de 99% das informações que chegam ao nosso cérebro são bloqueadas.
● Apenas 1% dessas informações serão imediatamente canalizadas para regiões
integrativas e motoras apropriadas do cérebro, para poder provocar respostas
desejadas.
A isso, tanto a canalização quanto o processamento da informação, são chamados funções
integrativas do sistema nervoso.
É por essas duas circunstâncias que não sentimos tudo à nossa volta e também o porquê
temos uma atenção vinculada àquilo que estamos fazendo.
- O PAPEL DAS SINAPSES NO PROCESSAMENTO DE INFORMAÇÕES
A sinapse é o ponto de contato entre um neurônio e o neurônio seguinte. Elas
determinam as direções em que os sinais nervosos vão se distribuir pelo sistema nervoso.
Algumas sinapses transmitem sinais de um neurônio para outro com facilidade, enquanto
outras transmitem sinais, mas com dificuldade. Deve-se considerar também que sinais
facilitatórios e inibitórios vindos de diferentes áreas do sistema nervoso podem controlar a
transmissão sináptica, algumas vezes abrindo as sinapses para a transmissão e, em outras,
fechando-as. Além disso, enquanto determinados neurônios pós-sinápticos respondem com
grande número de impulsos, outros respondem apenas com alguns.
Portanto, as sinapses executam ação seletiva.
- ARMAZENAMENTO DA INFORMAÇÃO — MEMÓRIA
O armazenamento da informação é o processo chamado memória e é também função
exercida pelas sinapses. Cada vez que determinados tipos de sinais sensoriais passam por
sequência de sinapses, essas sinapses ficam mais capazes de transmitir o mesmo tipo de
sinal em outras oportunidades. Esse processo é chamado facilitação.
Uma vez que as informações tenham sido armazenadas no sistema nervoso sob a forma de
memória, elas passam a ser parte do mecanismo do processamento do cérebro, para uso
futuro sob a forma do “pensamento”.
GRANDES NÍVEIS FUNCIONAIS DO SISTEMA NERVOSO
Existem 3 tipos: o da medula espinhal, o cerebral inferior e o nível cerebral superior/nível
cortical.
- NÍVEL MEDULAR
Os níveis supraespinais do sistema nervoso geralmente operam não pelo envio de sinais
diretamente para a periferia do corpo, mas, sim, enviando sinais aos centros de controle da
medula espinal, ou seja, simplesmente “comandando” esses centros para que realizem
suas funções.
- NÍVEL CEREBRAL INFERIOR/SUBCORTICAL
As atividades subconscientes do corpo são controladas por regiões encefálicas subcorticais,
isto é, no bulbo, na ponte, no mesencéfalo, no hipotálamo, no tálamo, no cerebelo e nos
gânglios da base.
- NÍVEL CEREBRAL SUPERIOR/CORTICAL
O córtex cerebral é a região extremamente grande de armazenamento de memórias. O
córtex nunca funciona sozinho e, sim, sempre em associação às estruturas subcorticais do
sistema nervoso central. Sem o córtex cerebral, as funções dos centros subcorticais são,
em geral, imprecisas.
Por fim, o córtex cerebral é essencial para a maior parte dos nossos processos mentais,
porém não pode funcionar sozinho. Assim, cada porção do sistema nervoso executa
funções específicas, no entanto, é o córtex que abre o mundo de informações armazenadas
para que seja explorado pela mente.
REGIÕES DO SISTEMA NERVOSO CENTRAL
SINAPSES DO SISTEMA NERVOSO CENTRAL
A informação é transmitida para o sistema nervoso central, em sua maior parte, na forma de
potenciais de ação, chamados simplesmente impulsos nervosos que se propagam por
sucessão de neurônios, um após o outro. Entretanto, além disso, cada impulso:
1. pode ser bloqueado, na sua transmissão de um neurônio para o outro;
2. pode ser transformado de impulso único em impulsos repetitivos;
3. pode ainda ser integrado a impulsos vindos de outros neurônios, para gerar padrões
de impulsos muito complexos em neurônios sucessivos.
Todas essas funções podem ser classificadas como funções sinápticas dos neurônios.
- TIPOS DE SINAPSES — QUÍMICAS E ELÉTRICAS
● sinapse química: constitui a maioria das sinapses do nosso corpo. Nessa sinapse,
o primeiro neurônio secreta por seu terminal a substância química chamada
neurotransmissor, e esse neurotransmissor, por sua vez, vai atuar em proteínas
receptoras, presentes na membrana do neurônio seguinte, para promover excitação,
inibição ou ainda modificar de outro modo a sensibilidade dessa célula. Os
neurotransmissores mais conhecidos são: acetilcolina, norepinefrina, epinefrina,
histamina, ácido gama-aminobutírico (GABA), glicina, serotonina e glutamato.
● sinapse elétrica: nela, os citoplasmas das células adjacentes estão conectados
diretamente por aglomerados de canais de íons chamados junções comunicantes
(gap junctions), que permitem o movimento livre dos íons de uma célula para outra.
É por meio dessas junções comunicantes e de outras junções similares que os
potenciais de ação são transmitidos de fibra muscular lisa para a próxima no
músculo liso visceral, e de célula muscular cardíaca para a próxima no músculo
cardíaco. Sinapses elétricas transmitem sinais de direção dupla.
Condução unidirecional nas sinapses químicas
Uma característica importante destacada nas sinapses é de que os sinais sejam sempre
transmitidos em uma única direção, ou seja, do neurônio que secreta o neurotransmissor,
chamado neurônio pré-sináptico, para o neurônio no qual o neurotransmissor age, o
neurônio pós-sináptico. Esse fenômeno é o princípio da condução unidirecional que ocorre
nas sinapses químicas.
É um mecanismo que permite que os sinais sejam direcionados para alvos específicos.
- TRANSMISSÃO SINÁPTICA
ANATOMIA FISIOLÓGICA DA SINAPSE
Terminais pré-sinápticos
O terminal pré-sináptico é separado do corpo celular do neurônio pós-sináptico pela fenda
sináptica. O terminal tem dois tipos de estruturas internas importantes para a função
excitatória ou inibitória da sinapse: as vesículas transmissoras e as mitocôndrias. As
vesículas transmissoras contêm o neurotransmissor que, quando liberado na fenda
sináptica, excita ou inibe o neurônio pós-sináptico. Excita o neurônio pós-sináptico se a
membrana neuronal contiver receptores excitatórios, e inibe o neurônio se a membrana tiver
receptores inibitórios. As mitocôndrias fornecem o trifosfato de adenosina (ATP), que, por
sua vez, supre a energia necessária para sintetizar novas moléculas da substância
transmissora.Mecanismo pelo qual o potencial de ação provoca a liberação do neurotransmissor
pelos terminais pré-sinápticos - o papel dos íons Ca+
A membrana do terminal pré-sináptico é chamada membrana pré-sináptica. Essa
membrana tem grande número de canais de cálcio dependentes de voltagem. Quando o
potencial de ação despolariza a membrana pré-sináptica, esses canais de cálcio se abrem e
permitem a passagem de inúmeros íons cálcio para o terminal pré-sináptico. A quantidade
de neurotransmissor que é, então, liberada na fenda sináptica é diretamente proporcional ao
número de íons cálcio que entram.
Ação da substância transmissora sobre o neurônio pós-sináptico - função das
“proteínas receptoras”
Os neurônios contém uma grande quantidade de proteínas receptoras. Essas proteínas
possuem 2 componentes importantes:
● Componente de ligação: local onde se liga o neurotransmissor, vindo do terminal
pré-sináptico.
● Componente intracelular: atravessa toda a membrana pós-sináptica até alcançar o
interior do neurônio pós-sináptico.
A ativação dos receptores controla a abertura dos canais iônicos na célula pós-sináptica
segundo uma de duas formas seguintes:
● controle direto dos canais iônicos: para permitir a passagem de tipos específicos
de íons, através da membrana.
● mediante a ativação de um “segundo mensageiro” que não é canal iônico e, sim,
molécula que, projetando-se para o citoplasma da célula, ativa uma ou mais
substâncias localizadas no interior do neurônio pós-sináptico.
Canais iônicos
Existem 2 tipos: canais catiônicos e canais aniônicos.
● Canais catiônicos: eles permitem a passagem de íons Na+ quando abertos, mas
que, por vezes, deixam passar também íons potássio e/ou cálcio. São revestidos
com cargas negativas. Essas cargas atraem os íons Na+ carregados positivamente
para o canal. Entretanto, essas mesmas cargas negativas repelem os íons cloreto e
outros ânions e impedem sua passagem.
● Canais aniônicos: eles permitem a passagem de íons Cl- e também de pequenas
quantidades de outros ânions. quando o diâmetro do canal fica grande o bastante,
íons cloreto passam pelo canal até atingirem o lado oposto, enquanto o fluxo de
cátions como sódio, potássio e cálcio está bloqueado principalmente porque seus
íons hidratados são muito grandes para passar por eles.
Quando canais catiônicos se abrem e permitem a entrada de íons sódio com carga positiva,
suas cargas positivas irão, por sua vez, excitar o neurônio. Portanto, um neurotransmissor
que abre os canais catiônicos é chamado transmissor excitatório. Por sua vez, a abertura de
canais aniônicos permite a passagem de cargas elétricas negativas, o que inibe o neurônio.
Desse modo, os neurotransmissores que abrem esses canais são chamados transmissores
inibitórios.
Assim, tanto a abertura quanto o fechamento do canal iônico ocorre de maneira rápida
e igual, acontecendo em milissegundos.
Sistema de “Segundos Mensageiros” pós-sinápticos
Ele é responsável por provocar o efeito prolongado. Um dos mais comuns tipos é o do
grupo de proteínas G.
O complexo de proteínas G inativo está livre no citosol e é formado por GDP mais três
componentes: o componente alfa (a), que é a porção ativadora da proteína G, e os
componentes beta (b) e gama (g), que estão ligados ao componente alfa. Enquanto o
complexo de proteínas G estiver ligado ao GDP, ele permanece inativo.
Quando o receptor é ativado por um neurotransmissor, após um impulso nervoso, o
receptor sofre uma mudança conformacional, que deixa exposto um local de ligação
ao complexo de proteínas G, que em seguida se liga a uma porção do receptor que se
destaca no interior da célula. Esse processo permite que a subunidade a libere GDP e,
simultaneamente, se ligue a um GTP ao mesmo tempo que separa as proporções b e g do
complexo.
Em seguida, podem ocorrer 4 mudanças:
● Abertura de canais iônicos específicos na membrana da célula pós-sináptica
● Ativação do AMPc ou GMPc na célula neuronal
● Ativação de uma ou mais enzimas intracelulares
● Ativação da transcrição gênica
A inativação da proteína G ocorre quando o GTP ligado à subunidade a é hidrolisado
para formar GDP. Essa ação leva a que a subunidade a se libere da sua proteína-alvo, o
que inativa os sistemas de segundos mensageiros, e em seguida volta a combinar-se com
as subunidades b e g, retornando o complexo de proteínas G ao seu estado inativo.
Assim, a ativação dos sistemas de segundos mensageiros no neurônio é importante para
modificar as características das respostas a longo prazo.
Receptores excitatórios ou inibitórios na membrana pós-sináptica
Excitação
1. Abertura dos canais de sódio, permitindo o fluxo de grande número de cargas
elétricas positivas para a célula pós-sináptica. Esse evento celular aumenta o
potencial intracelular da membrana em direção ao potencial mais positivo, no sentido
de atingir o nível do limiar para sua excitação. Esse é de longe o meio mais
generalizado utilizado para causar excitação.
2. Condução reduzida pelos canais de cloreto ou potássio ou de ambos. Esse evento
diminui a difusão de íons cloreto, com carga negativa para o neurônio pós-sináptico
ou a difusão de íons potássio com carga positiva para fora da célula. Em ambos os
casos, o efeito é o de fazer com que o potencial interno da membrana seja mais
positivo do que o normal, o que tem caráter excitatório.
3. Diversas alterações no metabolismo do neurônio pós-sináptico, para excitar a
atividade celular ou em alguns casos, aumentar o número de receptores de
membrana excitatórios, ou diminuir o número de receptores inibitórios da membrana.
Inibição
1. Abertura dos canais para íon cloreto na membrana neuronal pós-sináptica. Esse
fenômeno permite a rápida difusão dos íons cloreto com carga negativa do meio
extracelular para o interior do neurônio pós-sináptico, dessa forma, transportando
cargas negativas para o interior da célula e aumentando a negatividade interna, o
que tem caráter inibitório.
2. Aumento na condutância dos íons potássio para o exterior dos neurônios. Esse
evento permite que íons positivos se difundam para o meio extracelular, provocando
aumento da negatividade do lado interno da membrana do neurônio, o que é
inibitório para a célula.
3. Ativação de enzimas receptoras que inibem as funções metabólicas celulares,
promovendo aumento do número de receptores sinápticos inibitórios, ou diminuindo
o número de receptores excitatórios.
- SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS QUE ATUAM COMO TRANSMISSORES SINÁPTICOS
Características de alguns neurotransmissores importantes
● Acetilcolina: geralmente excitatório, liberado por todos os axônios motores que
emergem da medula espinhal. Atua em: receptores colinérgicos nicotínicos (canais
iônicos) e receptores colinérgicos muscarínicos (proteínas G).
● Norepinefrina: geralmente excitatório, liberado pelos neurônios pós-ganglionares
simpáticos. Atua em: receptores alfa adrenérgicos(proteína G) e receptores beta
adrenérgicos (proteínas G).
● Glutamato: neurotransmissor excitatório mais comum no SNC. Aumenta a
sensibilidade aos estímulos dos outros neurotransmissores. Atua em: Receptores
AMPA e NMDA (canais iônicos); Receptores metatrópicos (proteína G) e está
relacionado ao armazenamento da memória.
● Glicina: sendo um aminoácido, ele é um neurotransmissor inibitório distribuído pelo
SNC (tronco cerebral e medula espinhal). Sua antagonista é a estricnina. A glicina
hiperpolariza a célula (abertura dos canais de Cl-).
● GABA (Ácido Gama Amino-Butírico): principal neurotransmissor inibitório no SNC
(encéfalo). Atua em: Receptores GABAa (canal iônico) e Receptores GABAb
(proteína g). Participa nos efeitos de ansiolíticos, hipnóticos e anticonvulsivantes.
● Dopamina: é geralmente inibitório, sendo um neurotransmissor que se concentra
em algumas regiões do SNC. Sistema nigroestriatal da dopamina (controle motor) e
sistema mesolímbico da dopamina (sistema de recompensa).
● Serotonina: tem um efeito inibidor da conduta e modulador geral da atividade
psíquica. Participa da Regulação do humor, sono, atividade sexual, apetite,ritmo
circadiano; funções neuroendócrinas, temperatura corporal, sensibilidade à dor,
atividade motora e funções cognitivas. Derivado do L-triptofano. Antidepressivos
(prozac, paxil, zoloft, luvox): inibidores específicos da receptação de serotonina.