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TRABALHO DE NEUROFISIOLOGIA 1. EXPLIQUE O POTENCIAL DE REPOUSO DAS MEMBRANAS DO NERVO Potencial de repouso é a diferença de potencial elétrico que as faces internas e externas na membrana de um neurônio que não está transmitindo impulsos nervosos. A existência do potencial de repouso deve-se principalmente a diferença de concentração de íons de sódio e de potássio dentro e fora da célula. Essa diferença é mantida por meio de um mecanismo de bombeamento ativo de íons pelas membranas celulares, em que o sódio é forçado a sair da célula e o potássio a entrar. Apesar do nome a manutenção do potencial de repouso demanda gasto de energia pela célula, uma vez que o bombeamento de íons é um processo ativo de transporte que consome ATP. 2. DIFERENCIE OS SEGUINTES ESTÁGIOS: REPOUSO, DESPOLARIZAÇÃO E REPOLARIZAÇÃO. Quando uma célula recebe elétrons fica carregada negativamente, já quando ela doa, fica carregada positivamente. Podemos dizer então, que cada uma dessas células apresenta um potencial elétrico. Quando temos duas células com diferentes potenciais elétricos, dizemos que existe entre elas uma diferença de potencial (d.d.p). Consequentemente, se ligarmos essas duas células através de um fio condutor, no caso o axônio, haverá uma corrente elétrica (impulso nervoso) no sentido da célula que possui mais elétrons (potencial negativo) para a que possui menos (potencial positivo). Potencial de Repouso Ocorre a alternância entre o transporte passivo e ativo do potássio ou sódio. Ao mesmo tempo ocorre à entrada do sódio mesmo tempo há saído potássio. Em seguida, ocorre o inverso, sai o sódio e entra potássio, tornando o meio externo positivo em relação ao meio interno. Com isso, a célula fica polarizada. Quando está em repouso, o interior da célula está negativo em relação ao exterior. O potencial de repouso ocorre quando o potencial de membrana não é alterado. Despolarização (entrada de sódio) No caso de uma variação brusca do potencial de membrana, provocada por um estímulo, por exemplo, uma célula nervosa é excitada por um estímulo que atinja o seu limiar de despolarização (-65mV). É quando grande quantidade de sódio entra na célula, tornando seu interior mais positivo e seu exterior mais negativo. Este mecanismo é conhecido como despolarização e nesta fase é aproximadamente +45mv. Repolarização (saída de potássio) Ocorre quando há entrada de grande quantidade de sódio (fechamento dos canais de sódio) e a imediata abertura de canais de potássio, ocorrendo à saída de potássio. Nesta fase, a bomba de sódio-potássio funciona transportando ativamente três moléculas de sódio para o exterior e recolocando duas moléculas de potássio no interior da célula, tornando seu interior mais negativo e seu exterior mais positivo. Esse transporte ativo gasta de energia (ATP) e a repolarização faz com que o potencial de membrana volte a ser negativo, retornando para o normal de potencial de repouso (-75 mV). 3- CARACTERIZE O PAPEL DOS CANAIS SÓDIO E POTÁSSIO A bomba de sódio e potássio é um tipo de transporte ativo que ocorre em todas as células do corpo. O processo ocorre devido às diferenças de concentrações dos íons sódio (Na+) e potássio (K+) dentro e fora da célula. Para manter a diferença de concentração dos dois íons no meio interno e externo da célula, é preciso utilizar energia na forma de ATP. Assim, a bomba de sódio e potássio é um tipo de transporte ativo. A bomba de sódio e potássio está diretamente relacionada com a transmissão de impulsos nervosos e contração muscular. Quando um neurônio recebe um estímulo, se este é forte o suficiente, leva a produção de um impulso nervoso. O impulso nervoso corresponde a uma corrente elétrica que caminha rapidamente no axônio até os botões sinápticos. O impulso nervoso para começar precisa encontrar a membrana numa condição denominada potencial de repouso; uma vez iniciado, se auto propagará. 4. NO QUE CONSISTE O ESTABELECIMENTO DOS GRADIENTES APÓS O TÉRMINO POTENCIAL DE AÇÃO No potencial de ação temos a fase de despolarização da membrana, ou seja, temos a fase em que a célula muda total ou parcialmente sua configuração eletrônica. Essa mudança ocorre devido à abertura de canais de Na+ (sódio) na célula permitindo sua entrada deixando a membrana positiva no seu meio interno e negativo no meio externo. Para a célula retornar ao seu estado de repouso é necessário que de alguma forma esses íons positivos em excesso deixem a membrana. Cada canal regulado por voltagem de Na+ tem duas comportas distintas, a comporta de ativação e a comporta de inativação. Na membrana em repouso, a comporta de inativação está aberta, mas a comporta de ativação está fechada. Como resultado, o Na+ não pode difundir-se para a célula através desses canais. Esse é o estado de repouso do canal de Na+ regulado por voltagem. No estado ativado: as duas comportas, tanto a de ativação quanto a de inativação, do canal ficam abertas, e o Na+ jorra para dentro da célula. Conforme se abrem mais canais, mais Na+ entra na célula, a membrana fica mais despolarizada. O Período Refratário é dividido em: Período Refratário Absoluto e Período Refratário Relativo. É denominado Período Refratário Absoluto quando não é possível de gerar um segundo potencial de ação, mesmo sendo o estímulo forte, ou seja, enquanto a membrana ainda estiver despolarizada pelo potencial de ação precedente, um novo potencial não poderá ocorrer em uma fibra elástica. Para que o canal se abra novamente é necessário o retorno do potencial de membrana ao valor original, ou quase, do potencial de repouso da membrana. Então, entre uma pequena fração de segundo, as entradas de inativação dos canais se abrirão, e um novo potencial de ação poderá ser iniciado. O Período Refratário Relativo é o intervalo no qual um segundo potencial de ação pode ser gerado, mas apenas por estímulos supra liminares, ou seja, estes estímulos têm que ser mais fortes que os normais capazes de excitar a fibra. Este Período tem duas causas: - Durante ele alguns canais de Na ainda não retornaram de seu estado de inativação; - Os canais de K ainda estão, em geral, inteiramente abertos, produzindo um estado de hiperpolarização, que dificulta a estimulação da célula. 5 CARACTERIZE O PAPEL DOS RECEPTORES SENSORIAIS Os receptores sensoriais podem ser classificados de acordo com a natureza do estímulo que captam e também de acordo com o local onde captam os estímulos. De acordo com a natureza do estímulo captado, os receptores podem ser classificados em quatro tipos básicos: Quimiorreceptores: São receptores que captam estímulos químicos. Estão localizados na língua e no nariz e são responsáveis, respectivamente, pelos sentidos do paladar e do olfato. Termo receptores: São receptores que captam estímulos térmicos. Estão distribuídos por toda a pele, ligeiramente mais concentrados nas regiões da face dos pés e das mãos. Mecanorreceptores: São receptores que captam estímulos mecânicos, como a compressão ou o estiramento da pele e de órgãos internos. Existem dois tipos especiais desses receptores: os fotorreceptores, que captam variações na pressão do ar; e os estatorreceptores, que detectam a posição do corpo em relação à força de gravidade. Fotorreceptores: São receptores que captam estímulos luminosos. São encontrados nos olhos. Conforme o local de onde captam estímulos, os receptores sensoriais podem ser classificados em três tipos básicos. Exteroceptores: Receptores que captam estímulos provenientes do ambiente, como luz, calor, sons e pressão. Proprioceptores: Receptores que captam estímulos provenientes do interior do corpo. São encontrados nos músculos, tendões, juntas e órgãos internos. Interoceptores: São receptores que percebem as condições internas do corpo, como grau de acidez, pressão osmótica, temperatura e composição química do sangue, entreoutros. 6. COMO OCORRE O PROCESSO DE MEMÓRIA Ainda não se conhece definitivamente o mecanismo, ou os mecanismos, pelo qual o cérebro adquire, armazena e evoca as informações. Não obstante, alguns modelos são propostos para explicar essa função do cérebro humano. O primeiro dos modelos propostos tem como base a atividade elétrica cerebral. Assim, a informação seria guardada em circuitos elétricos, ditos reverberantes. Evidência desse mecanismo é obtida pela existência de conexões neuronais recorrentes, ou seja, por ramificações da célula nervosa (neurônio) que voltam ao seu próprio corpo, reestimulando. É possível que esse mecanismo esteja presente na manutenção das informações nas memórias de trabalho e de curto prazo. O segundo modelo baseia-se na produção de substâncias químicas que conteriam um código relacionado às informações. Esse modelo supõe que os neurônios possam sintetizar ARN (ácido ribonucleico) e que essa substância conteria um código da memória da mesma forma que o ADN (ácido desoxirribonucleico) contém a codificação genética. Embora se tenha verificado aumento da síntese de ARN em fases de aprendizado, atualmente acredita-se que essa síntese seja responsável mais pelo funcionamento celular do que pela criação de um código químico, de forma a ter-se relegado a um segundo plano essa hipótese. Outro modelo, conhecido por modelo conexionista, pressupõe a alteração das conexões entre os neurônios. Todos os neurônios emitem ramificações que se comunicam com as de outros neurônios, tendo umas, caráter estimulante e outras, caráter inibitório para a célula a que se destinam. A transmissão do impulso nervoso é feita no ponto de encontro dessas ramificações com a célula alvo, ponto esse denominado sinapse. A hipótese é que haveria alteração da função sináptica criando novos circuitos neuronais e seriam esses circuitos que codificariam as informações. Esse modelo tornou-se bastante plausível depois que se comprovou, experimentalmente, o aumento da resposta sináptica com a aplicação de estímulos repetitivos. Assim, acredita-se que o substrato da memória é o aumento da função sináptica (hipertrofia) ou a criação de novas sinapses. Esse modelo é bastante interessante, pois, além de esclarecer como são guardadas as informações, permite explicar, também, a atenuação das lembranças, fenômeno conhecido por todos, e que ocorreria em virtude da diminuição da função sináptica causada pelo desuso. 7. RESUMA OS EVENTOS ELÉTRICOS DURANTE A EXCITAÇÃO NEURONAL Impulsos são transmitidos entre uma célula nervosa e outra célula através de sinapses. A transmissão é geralmente química, e o impulso no axônio pré-sináptico causa liberação de um neurotransmissor na terminação pré-sináptica. Este mediador químico é liberado na fenda sináptica e se liga a receptores específicos na célula pós-sináptica. Em algumas sinapses, a transmissão é puramente elétrica e em outras é mista elétrico-química. O efeito do neurotransmissor liberado não é necessariamente excitar a célula pós-sináptica gerando potenciais de ação, podendo haver inibição da célula que recebe o transmissor químico. A soma das influências excitatórias e inibitórias determinará o ajuste gradual da função neural. Nas sinapses elétricas, as membranas pré e pós-sinápticas estão muito próximas, e a troca iônica é feita através de pontes de baixa resistência. No entanto, como a grande maioria das sinapses envolve transmissão química. A atividade elétrica na sinapse de neurônios da medula espinal tem sido bastante estudada com microelétrodos inserido no corpo do neurônio e o registro dos eventos elétricos que se seguem durante a estimulação e inibição sobre estas células. Um estímulo único aplicado a um neurônio medular sensitivo não implica em geração e transmissão de um potencial pelo axônio. O estímulo geralmente causa uma curta despolarização parcial ou um curto período de hiperpolarização. A despolarização causada por um estímulo específico e adequado começa mais ou menos 0.5MS após o estímulo atingir a célula. O pico de despolarização ocorre 1 a 1.5ms depois, e então começa a declinar exponencialmente com uma constante de tempo que varia dependendo do transmissor e das propriedades da membrana. Durante este potencial, a excitabilidade do neurônio a outros estímulos aumenta - este potencial é chamado EPSP (potencial pós-sináptico excitatório). EPSP ocorre pela despolarização da célula pós-sináptica quando esta se encontra sob estimulação de um botão sináptico. Cada botão gera um pequeno EPSP, mas os potenciais gerados por diversos botões sinápticos somam-se para determinar o efeito final. Esta soma pode ser espacial ou temporal. Quando vários botões estão em atividade ao mesmo tempo, trata-se de uma soma espacial. Quando um mesmo botão é novamente estimulado e gera um novo impulso antes da queda completa do potencial anterior, a soma é temporal. Quanto maior a constante de tempo de um determinado EPSP, maior a possibilidade de ocorrer soma temporal. Quando um impulso atinge a terminação pré-sináptica, existe uma latência de pelo menos 0.5ms antes que seja obtida uma resposta no neurônio pós-sináptico. Esta latência sináptica corresponde à latência do EPSP e é devida ao tempo que leva para que o mediador sináptico seja liberado e atue na membrana da célula pós-sináptica. Devido a esta latência, a condução através de uma cadeia de neurônios é tão mais longo quanto mais neurônio existirem naquela via. Vias monosinápticas são muito mais rápidas que vias polisinápticas. 8. QUAIS SÃO AS CARACTERÍSTICAS DAS FUNÇÕES SIMPÁTICAS E PARASSIMPÁTICAS NO ORGANISMO? O sistema nervoso simpático e parassimpático são duas importantes ramificações do SNA, indispensáveis para nossa própria sobrevivência como seres humanos, que por sua vez é uma ramificação do Sistema Nervoso Periférico (SNP). Eles se encarregarem de manter o nosso corpo em equilíbrio ou em homeostase ante os estímulos extremos. Sistema Nervoso Simpático O Sistema Nervoso Simpático é encarregado de regular as respostas corporais de ativação. Os nervos e os neurônios desse sistema se encarregam de colocar nosso corpo em um estado de alerta fisiológico. Quando o cérebro manda um sinal de alerta ou ativação cortical por uma situação de estresse, o SNS envia uma mensagem aos músculos e glândulas de nosso organismo para que coloquem nosso corpo em movimento das seguintes maneiras: - A glândula suprarrenal libera adrenalina por toda a nossa corrente sanguínea - Dilata as pupilas - Acelera a frequência cardíaca - Abre as vias respiratórias para que aumente o oxigênio no sangue - Inibe o sistema digestivo para concentrar os seus esforços em tarefas de ataque e fuga - Mantém o tônus muscular - Estimula o orgasmo Sistema Nervoso Parassimpático O Sistema Nervoso Parassimpático é responsável de voltar o corpo ao estado de equilíbrio e conservação depois da ativação do sistema nervoso simpático. Para isso, ele envia sinais ao cérebro para que este libere acetilcolina e para que ela chegue aos neurônios encarregados de relaxar os músculos e órgãos. O SNP também tem como funções: - Constrição das pupilas - Redução do volume de ar nos pulmões - Diminuição da frequência cardíaca - Estimulação do processo digestivo - Relaxamento muscular - Estimulação da excitação sexual. Nesse caso, ele não é responsável por uma resposta contrária ao SNS, mas sim uma complementar. 9. CARACTERIZE A RESPOSTA DE ESTRESSE DO SISTEMA NERVOSO AUTÔNOMO (SNA) Quando o organismo detecta o estresse, o corpo inicia uma série de mudanças metabólicas e fisiológicas para se adaptar. Diante do estresse, o primeiro sistema a ser ativado é o SNA. O encarregado de iniciar este sistema é o hipotálamo, que integra a informação das rotas sensoriais e viscerais. Por sua vez, o hipotálamo se encarrega de ativar o núcleo para ventricular,que ativa os neurônios pré- ganglionar da medula espinhal. Estes últimos ativam a cadeia ganglionar simpática, que faz com que aconteça um aumento de noradrenalina nos órgãos inervados. Efeitos (resposta) ao estresse: - Aumento da força da contração e frequência cardíaca. - Vasodilatação das artérias coronárias. - Relaxamento da musculatura bronquial e aumento da frequência respiratória. - Vasoconstrição periférica. - Geração de suor (dissipação de calor). - Diminuição dos processos fisiológicos não vitais em curto prazo (inflamação, digestão, reprodução e crescimento).