Potencial de Ação no Sistema Nervoso

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<p>GÊNESE E PROPAGAÇÃO DO</p><p>POTENCIAL DE AÇÃO</p><p>Comunicação entre os neurônios</p><p>no sistema nervoso</p><p>Introdução</p><p>• Mesmo para um simples reflexo é</p><p>necessário que o SN, colete, distribua e</p><p>integre a informação que deve ser</p><p>conduzida por longas distâncias.</p><p>O problema de conduzir a informação por</p><p>longas distâncias é resolvido pelo</p><p>neurônio que conduz sinais elétricos que</p><p>percorrem o axônio.</p><p>O Potencial de ação (PA) é um sinal que</p><p>supera as limitações biológicas da</p><p>condução e não diminui com a distância,</p><p>pois possui tamanho e duração fixos.</p><p>A informação é codificada pelo padrão</p><p>dos impulsos elétricos.</p><p>Introdução</p><p>POTENCIAL DE AÇÃO:</p><p>Todas as células nervosas têm uma membrana, que é</p><p>seletivamente permeável por íons.</p><p>Introdução</p><p>• As células que geram e conduzem os</p><p>PA’s possuem uma membrana</p><p>excitável.</p><p>• A ação dos PA’s ocorre na membrana</p><p>celular.</p><p>• Quando a célula não está gerando</p><p>impulsos ela está em repouso.</p><p>• Potencial de repouso: Diferença de</p><p>carga elétrica.</p><p>Potencial de repouso = cerca - 65 mV</p><p>Componentes envolvidos no potencial de repouso da membrana:</p><p>Membrana fosfolípidica: Isola o citosol do neurônio do fluido extracelular.</p><p>Membrana celular:</p><p>Componentes envolvidos no potencial de</p><p>repouso da membrana</p><p>Proteínas:</p><p>Canais Iônicos - Contém de 4-6 moléculas que se</p><p>juntam e formam um poro entre elas</p><p>Bombas Iônicas - Utilizam ATP para transportar íons</p><p>através da membrana.</p><p>Durante o estado de repouso, a membrana das células nervosas</p><p>é pouco permeável aos íons. A concentração de K+ e mais alto</p><p>dentro das células que fora, resultando em um potencial de</p><p>repouso negativo de cerca – 65 mV até – 90 mV dentro da célula.</p><p>POTENCIAL DE AÇÃO:</p><p>O potencial de ação é um fenômeno das células excitáveis,</p><p>como as neuronais e as musculares, consistindo em des-</p><p>polarização rápida, seguida por repolarização da membrana</p><p>celular. Os potenciais de ação representam o mecanismo</p><p>básico para a transmissão de informação, no sistema nervoso</p><p>e em todos tipos de músculos.</p><p>O estimulo para um potencial de ação pode ser produzido por</p><p>um estimulo sensorial (por exemplo deformação de um</p><p>receptor tátil na pele), por potencial de ação, em área próxima</p><p>da célula, ou por corrente elétrica, aplicada</p><p>experimentalmente.</p><p>Transdução:</p><p>O processo pelo qual um estímulo ambiental</p><p>causa uma resposta elétrica em um receptor</p><p>sensorial é chamado de transdução. O sistema</p><p>nervoso possui uma miríade de mecanismos de</p><p>transdução que o tornam sensível a substâncias</p><p>químicas, pressão, sons e luz. A natureza do</p><p>mecanismo de transdução determina a</p><p>sensibilidade específica de um sistema sensorial.</p><p>Modalidades e Sistemas Sensoriais</p><p>Sistema Modalidade Estímulo Receptor</p><p>1.Visual Visão Luz Foto</p><p>2.Auditivo Audição Som Mecano</p><p>3.Vestibul Equilíbrio Gravidade Mecano</p><p>4.Somato-</p><p>sensorial</p><p>Tato, dor,</p><p>temperat.</p><p>Mecânico e</p><p>térmico</p><p>Mecano</p><p>e termo</p><p>5.Gustat. Sabor Químico Químio</p><p>6.Olfatór. cheiro Químico Químio</p><p>Transdução do estimulo:</p><p>POTENCIAL DE AÇÃO:</p><p>Durante o potencial de ação ocorrem dois efeitos, os canais de</p><p>Na+, controlados pela voltagem, são abertos, permitindo que</p><p>o Na+ flua dentro da célula. Isso tende a despolarizar a célula.</p><p>Logo depois os canais Na+ se fecham de novo e os canais de K+</p><p>estão abertos, permitindo que K+ flui para fora da célula. Isso</p><p>tende a repolarizar a célula.</p><p>Resposta tudo ou nada: Um potencial de ação é gerado ou não.</p><p>Se a membrana não for despolarizada até seu limiar, nenhum</p><p>potencial de ação pode ocorrer.</p><p>POTENCIAL DE AÇÃO:</p><p>Limiar: Se um número suficiente de canais de sódio for aberto de forma</p><p>que a corrente de sódio interna exceda a corrente externa de potássio,</p><p>a célula terá expedido o limiar e continuará a se despolarizar.</p><p>Canais de Na+ dependentes de</p><p>voltagem</p><p> A proteína forma um poro</p><p>na membrana seletivo aos</p><p>íons de Na+, o poro é</p><p>aberto ou fechado</p><p>mediante alterações no</p><p>potencial elétrico da</p><p>membrana.</p><p>Propriedades funcionais dos canais</p><p>de Na+ dependentes de voltagem</p><p>Tem ativação</p><p>rápida</p><p>Não podem ser</p><p>abertos</p><p>novamente até</p><p>que o Vm fique</p><p>próximo ao</p><p>limiar</p><p>Permanecem</p><p>abertos por 1ms</p><p>e então fecham-</p><p>se</p><p>Quão rapidamente um neurônio pode</p><p>gerar potenciais de ação?</p><p>Existe um limite para a geração de PA, a</p><p>frequência máxima é de 1.000 Hz.</p><p>2 fases importantes do PA:</p><p>Período Refratário Absoluto: Após iniciado o PA é</p><p>impossível iniciar outro por cerca de 1ms.</p><p>Período Refratário Relativo: Após o fim do</p><p>período refratário absoluto, aumentando-se a</p><p>corrente pode-se gerar outro PA.</p><p>Após ter ocorrido um potencial de ação, e impossível, para a fibra</p><p>nervosa gerar um segundo potencial de de ação por curto tempo</p><p>(período refratário absoluto) e difícil gerar outro, durante um</p><p>tempo prolongado (período refratário relativo)</p><p>POTENCIAL DE AÇÃO:</p><p>Os potenciais de ação, em diversos tipos de células, têm</p><p>propriedades diferentes como distintos decursos temporais.</p><p>Código de frequência: Quanto maior o potencial receptor, maior</p><p>a frequência de potenciais de ação no neurônio sensorial .</p><p>Propriedades intrínsecas de neurônios:</p><p>A grande maioria dos potenciais</p><p>de ação são gerados no cone de</p><p>emergência.</p><p>A condução do PA</p><p> Para que a informação trafegue pelo SN, o PA gerado</p><p>deve ser conduzido pelo axônio.</p><p>Células de glia:</p><p>Formação da bainha de mielina pelas células de Schwann</p><p>no sistema nervosa periférico.</p><p>Condução saltatória de um potencial de ação em um nervo mielinizado:</p><p>Velocidade de condução</p><p>do PA</p><p>propriocepção</p><p>tato dor temperatura</p><p>Sinapse:</p><p>A sinapse é um local por onde a informação é transmitida de uma</p><p>célula a outra. A informação pode ser transmitida por mecanismo</p><p>elétrico (sinapses elétricas) ou químico (sinapses químicas).</p><p>Sinapses Químicas:</p><p>Nas sinapses químicas, existe um espaço entre a membrana</p><p>da célula pré-sináptica e a membrana da célula pós-sinaptica,</p><p>conhecido como fenda sínaptica. A informação é transmitida,</p><p>através da fenda sínaptica, por meio de neurotransmissor,</p><p>uma substância que é liberada pela terminação pré-sináptica</p><p>e que se fixar a receptores na terminação pós-sinaptica.</p><p>A seguinte seqüência de etapas ocorre nas sinapses químicas.</p><p>Um potencial de ação, na célula pré-sináptica faz com que</p><p>canais de Ca2+ se abram. Ocorre influxo de Ca2+ para a</p><p>terminação pré-sináptica, provocando a liberação do</p><p>neurotransmissor por excocitose. O neurotransmissor se</p><p>difunde pela fenda sínaptica, fixa-se a receptores na</p><p>membrana pós-sínaptica, produzindo variação do potencial</p><p>de membrana na célula pós-sináptica.</p><p>Existem potenciais pós-sinápticos excitatórios e</p><p>inibitórios.</p><p>Os potenciais pós-sinápticos excitatórios (PPSEs) são entradas</p><p>sinápticas que despolarizam a célula pós-sináptica, trazendo seu</p><p>potencial de membrana para valor mais próximo de seu limiar,</p><p>com maior probabilidade de gerar um potencial de ação. Eles</p><p>são gerados na sinapse química pelos neurotransmissores</p><p>excitatórios como o glutamato e a acetilcolina.</p><p>Os potenciais pós-sinápticos inibitórios (PPSIs) são entradas</p><p>sinápticas que hiperpolarizam a célula pós-sináptica, afastando</p><p>o potencial de membrana de seu limiar e menor probabilidade</p><p>de gerar um potencial de ação. Eles são gerados na sinapse</p><p>química pelos neurotransmissores inibitórios como o GABA e a</p><p>glicina.</p><p>Fisiologia do receptor GABA A</p><p>• Permite o influxo de íons CL – para dentro da célula</p><p>diminuindo sua excitabilidade. Além do sítio de ligação do</p><p>GABA contém vários outros sítios nos quais substâncias</p><p>químicas se ligam e modulam sua função.</p><p>Duração da abertura</p><p>do canal</p><p>Corrente de cloreto</p><p>inibitória</p><p>Potenciais inibitórios</p><p>pós sinápticos</p><p>Inibição</p><p>Os dendritos recebem entradas sinápticas de outros neurônios:</p><p>Os potenciais pós-sinápticos excitatórios se somam:</p><p>Muitas células (terminais de axônios) pré-sinápticas podem</p><p>convergir sobre uma mesma célula pós-sináptica, com seus</p><p>entradas podendo ser excitatórias ou inibitórias.</p><p>A somação de potenciais excitatórios (PPSEs, ou em inglês</p><p>EPSP) e inibitórios (PPSIs, ou em inglês IPSP). resulte em uma</p><p>despolarização menor que a soma de os dois.</p><p>From: Metzger et al. (2002)</p><p>Apical dendrite</p><p>O número e a forma das espinhas e as entradas pré-sináptcas</p><p>delas não é constante (irreversível) e pode ser mudado pelo</p><p>aprendizagem e treinamento (conceito de neuroplasticidade).</p><p>Modelos de aprendizagem: Potenciação a longo-prazo - LTP:</p><p>(Bliss &</p><p>Lomo 1973)</p><p>Paradigma da potenciação a longo-prazo - LTP:</p><p>O paradigma da LTP consiste em breves estimulações elétricos por</p><p>15-30 minutos, para assegurar que a linha de base seja estável, seguidos</p><p>por um forte estimulo tetânico, que é uma breve seqüência de estímulos</p><p>de alta freqüência. Normalmente, este tétano induz a LTP e estimulações</p><p>subseqüentes evocam um PEPS ( potencial excitatório pós-sinaptico) Que</p><p>é muito major que antes da LTP</p><p>Conseqüências da LTP:</p><p>1. Insercão de novos receptores de glutamato do tipo AMPA.</p><p>2. Fortalecimento de sinapses existentes</p><p>3. Formação de novas sinapses</p><p>Antes da LTP: Depois da LTP:</p>