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Fisiologia humana e organização funcional do sistema nervoso Você vai estudar a definição de fisiologia humana com abordagem de conceitos importantes, como: célula, água corporal total e líquido extracelular, e sistemas de controle da homeostase. Você vai acompanhar a divisão funcional do sistema nervoso, seus tipos de células e suas funções, pois compreender a fisiologia e as diversas funções do sistema nervoso é imprescindível para a sua atuação como futuro profissional da área de saúde. Prof. Ercole da Cruz Rubini 1. Itens iniciais Objetivos Identificar a fisiologia humana, seus conceitos básicos e a relação existente entre os diferentes sistemas orgânicos do corpo humano. Reconhecer o significado e a importância da homeostasia e de seus sistemas de controle. Reconhecer como o sistema nervoso se divide funcionalmente, os tipos de células que o compõe, suas principais características e respectivas funções. Introdução A fisiologia humana é uma disciplina do núcleo básico da maioria das profissões da área da saúde. Portanto, compreendê-la é pré-requisito para várias outras cadeiras, como fisiopatologia, farmacologia e fisiologia do exercício, além de ser tema de muitas disciplinas aplicadas em sua grade curricular. Afinal, todo profissional de saúde deve saber como o corpo humano funciona em repouso. O bom funcionamento do corpo humano depende de uma complexa integração e regulação que envolve todas as células. Neste material, você vai estudar como esses fenômenos ocorrem. Para que o corpo funcione bem e de forma integrada, todos os sistemas orgânicos atuam na intenção de manter o equilíbrio. A partir de agora, nosso objetivo é que você compreenda como isso pode ocorrer e quais são os sistemas de controle homeostáticos que executam a tarefa de manter o equilíbrio das funções fisiológicas e do metabolismo. Fisiologicamente, o corpo é dividido em dez sistemas orgânicos e, entre eles, o sistema nervoso é hierarquicamente superior, pois tem a capacidade de controlar os demais, juntamente com o sistema hormonal. Dessa forma, após a apresentação dos conceitos básicos, vamos introduzir o estudo desses sistemas, através de uma abordagem sobre a organização funcional básica do sistema nervoso. • • • Jean François Fernel (1497-1558). 1. Introdução à fisiologia humana O conceito de fisiologia humana Assista ao vídeo e conheça o conceito e as aplicações da fisiologia humana. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. A palavra fisiologia tem sua origem na língua grega. O prefixo “fisio” é equivalente a physis, que significa natureza, função ou funcionamento; e o sufixo “logia”, que vem de logos, significa palavra ou estudo. Essa prática parece ter surgido na Grécia há mais de 2500 anos com os pré-socráticos, os primeiros a estudar de maneira racionalizada e científica a natureza. No entanto, o termo fisiologia foi criado bem depois, pelo médico francês Jean François Fernel (1497-1558), para descrever o estudo das funções corporais. Assim, a fisiologia é uma ciência que busca entender o funcionamento dos organismos vivos. Por aí já fica bem claro a vasta área de conhecimento em que a ciência está diretamente envolvida, visto que engloba toda a variedade de vida que existe no planeta Terra, que vai de uma simples bactéria do reino Monera ao ser humano do reino Animalia, ou seja, todo e qualquer ser vivo conhecido está inserido no contexto do estudo da fisiologia. Podemos citar a fisiologia bacteriana, a fisiologia vegetal, a fisiologia animal e muitas de suas subdivisões, como a fisiologia humana, nosso foco neste conteúdo. A fisiologia humana estuda o funcionamento do organismo humano e a sua capacidade de adaptação às diversas condições ambientais. Com o estudo da fisiologia humana, podemos avançar, por exemplo, na compreensão de alguns conceitos. Veja! Farmacologia Como funciona o organismo humano quando o indivíduo utiliza diferentes tipos de medicamentos com uma enorme diversidade de ações e interações. Fisiopatologia Como funciona o organismo humano quando o indivíduo está doente. Fisiologia do exercício Como funciona o organismo humano durante exercícios físicos, como caminhar, correr, nadar, fazer musculação ou pilates. Fisiologia do exercício clínico Como funciona o organismo humano doente e fazendo exercício. Partindo do princípio que durante o exercício físico e a doença o organismo humano funciona de maneira completamente diferente quando comparado a uma condição de repouso e saudável, você já deve ter deduzido que, na fisiologia humana, o estudo do funcionamento do organismo humano considera o indivíduo em estado de repouso e com boa saúde. Para que você compreenda melhor os conceitos básicos de fisiologia, vamos continuar o nosso estudo partindo da menor unidade que compõe um organismo, a célula. Veja a imagem a seguir. Diferentes tipos de células do corpo humano. Atividade 1 Questão 1 A fisiologia humana é uma disciplina muito importante para a área de saúde, pois serve de base para outras disciplinas mais específicas dos cursos. Entre as assertivas a seguir, marque a resposta correta. A A fisiologia humana explica como o corpo se adapta à utilização de medicamentos. B A fisiologia humana explica como organismo se adapta a diversas condições ambientais. C A fisiologia humana estuda como o corpo se adapta ao exercício físico. D A fisiologia humana explica como o corpo se adapta e combate as doenças. E O estudo da fisiologia humana não se relaciona com a farmacologia e com a fisiopatologia. A alternativa B está correta. A farmacologia explica como o corpo reage aos medicamentos, já a fisiologia do exercício estuda as adaptações fisiológicas ao exercício físico. A fisiopatologia explica como as doenças se desenvolvem e como o corpo as combate. Todas essas áreas de estudo se relacionam e são dependentes da fisiologia humana, que estuda o nosso organismo a partir das condições de repouso e em adaptação ao meio ambiente. Unidade básica da vida - célula Confira no vídeo as principais características das células, suas classificações e seus sistemas. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Agora que você já compreendeu o que é fisiologia humana, é necessário lembrar que o organismo humano é composto por aproximadamente 100 trilhões de células, sendo que um quarto dessas células são hemácias que têm por função fazer o transporte de oxigênio dos pulmões para todas as outras células do corpo. A célula é considerada a unidade básica da vida e a maioria delas tem a capacidade de se reproduzir e originar células de seu próprio tipo, mas também podem ser destruídas por agentes estranhos como vírus e bactérias. Células sanguíneas - hemácias. Algumas células têm um tempo de vida reduzido, durando apenas alguns dias ou meses, como as hemácias, que possuem um ciclo de vida de aproximadamente quatro meses. Outros tipos de células têm uma durabilidade maior, podendo acompanhar o indivíduo durante toda a sua vida. Conheça a seguir a classificação dada às células em relação à durabilidade. Lábeis São as células que duram pouco tempo, como as hemácias. Estáveis São as células que duram meses ou anos, como os fibroblastos, que podem ser encontrados no tecido conjuntivo. Permanentes São as células que duram a vida toda, como os neurônios e as fibras da musculatura estriada esquelética. Para que todas as células do organismo humano funcionem plenamente, é imprescindível que os parâmetros fisiológicos sejam mantidos dentro de valores de normalidade. Em fisiologia, essa condição está associada ao bom desempenho da função celular, ou seja, a manutenção desse estado quase estável é fundamental para um bom funcionamento das células, que são extremamente sensíveis às variações dos parâmetros fisiológicos. Caso a manutenção desse estado quase estável dos parâmetros fisiológicos não ocorra, as funções celulares serão afetadas e o indivíduo pode desenvolver alguma doença que, de acordo com a sua progressão,pode levar ao óbito. Um agrupamento de células formará os tecidos. No corpo humano, existem quatro tipos básicos de tecidos: Epitelial Nervoso Muscular Conjuntivo O agrupamento desses tecidos vai dar origem aos diferentes órgãos do corpo humano. Ao reunir um grupo de órgãos que realizam juntos determinadas funções, os fisiologistas criaram dez sistemas orgânicos diferentes. São eles: Sistema nervoso Sistema hormonal Sistema cardiovascular Sistema respiratório Sistema digestório Sistema urinário • • • • • • • • • • Sistema reprodutivo Sistema músculo esquelético Sistema imunológico Sistema tegumentar Veja agora os níveis de organização do corpo humano em relação aos quatro tipos de tecidos. Níveis de organização do corpo humano. Embora didaticamente o corpo humano possa ser dividido nesses sistemas orgânicos, é imprescindível que você o compreenda como algo uno e indissociável. Assim, todos os sistemas orgânicos e, consequentemente, todos os órgãos, tecidos e células trabalham, simultaneamente e de forma integrada o tempo todo para manter um bom funcionamento do organismo humano. Como podemos entender o funcionamento integrado do organismo? A ação conjunta do corpo humano e o controle da pressão arterial sistêmica seria um exemplo.Quando a pressão arterial sistêmica se eleva, o indivíduo aumenta a excreção de água pela urina. Nesse caso, o sistema cardiovascular e o sistema urinário atuam em conjunto para manter a pressão arterial dentro de valores normais, mantendo o indivíduo saudável. Quando o corpo não consegue equilibrar essa desordem orgânica, ocorre o mau funcionamento e, nesse caso, o indivíduo passa a desenvolver a hipertensão arterial sistêmica, uma doença cardiovascular que afeta aproximadamente 25 a 30% da população mundial. Um grande desafio para você, neste momento, é compreender a interação dos sistemas orgânicos que faz com que o corpo humano seja único e indivisível. Didaticamente, é interessante estudar os sistemas orgânicos de maneira separada, como observamos nos livros-textos básicos de fisiologia humana e nas grades curriculares dos cursos de graduação. Mas, em um estado mais avançado de conhecimento, as associações entre os sistemas serão possíveis e necessárias. Você que está iniciando o estudo da fisiologia humana poderá estudar o sistema neuro-hormonal ou cardiorrespiratório, unindo, assim, dois sistemas. Com um entendimento mais aprofundado, você conseguirá pensar no funcionamento do corpo humano integrando todos os sistemas orgânicos e, consequentemente, • • • • todos os órgãos, tecidos e células. Isso facilitará a sua compreensão nas aplicações em qualquer atividade profissional na área de saúde. Atividade 2 Questão 1 Um indivíduo saudável consegue manter o equilíbrio celular durante a maior parte do tempo quando se encontra em repouso. Para as células, a manutenção desse equilíbrio é fundamental. Assinale a opção correta para justificar essa afirmação. A As células são independentes umas das outras. B As células são extremamente resistentes a variações de equilíbrio apesar do seu tamanho. C As células não resistem a grandes variações nos parâmetros fisiológicos. D As células necessitam de que seu líquido intracelular seja mantido constante. E O equilíbrio celular é o alimento das células. A alternativa C está correta. Para que todas as células do corpo humano estejam funcionando plenamente, é imprescindível que os parâmetros fisiológicos sejam mantidos dentro de valores de normalidade, sendo a manutenção desses parâmetros fundamental para um bom funcionamento das células que são extremamente sensíveis a variações, podendo, caso essa manutenção não ocorra, levar ao adoecimento do indivíduo ou à morte. Água corporal total e líquido extracelular Confira no vídeo a explicação sobre a importância da água corporal total e do líquido extracelular para a manutenção da homeostase. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. O corpo humano é composto por mais de 60% de líquido. A maior parte desse líquido, aproximadamente dois terços, encontra-se dentro das células, sendo chamado de líquido intracelular. O líquido que fica fora das células, cerca de um terço, é chamado de líquido extracelular. O líquido extracelular pode ser dividido em dois compartimentos: o líquido intersticial, também conhecido como fluido intersticial ou líquido intercelular, e o plasma. Confira essa divisão na imagem a seguir. Compartimentos líquidos do corpo humano. Conheça os dois componentes do líquido extracelular! Líquido intersticial É formado por 90% de água e apresenta aspecto claro e transparente. Ele é responsável por envolver as células, estando em contato direto com elas para fazer as trocas necessárias de nutrientes e oxigênio para o seu bom funcionamento. A manutenção de certa estabilidade no ambiente que cerca a célula é vital para a sua sobrevivência. Plasma É a parte líquida do sangue, compreendendo cerca de 55% do volume total. Nele, diversas substâncias como proteínas, sais minerais, vitaminas, gás carbônico e outras estão dissolvidas em água, que constitui mais de 90% do plasma. Sua função primordial é facilitar o transporte de substâncias pelo corpo humano. Quando removemos uma proteína chamada fibrinogênio, o plasma é chamado de soro, sendo essa proteína essencial para a coagulação sanguínea. Agora, observe algumas diferenças entre os componentes do líquido extracelular e do líquido intracelular. Essa diferença de concentração de determinados íons dentro e fora da célula é mantida por transportes especializados através da membrana plasmática e é fundamental para o bom funcionamento da célula e, consequentemente, do organismo humano. Líquido extracelular Grande quantidade de sódio, cloreto, íons, bicarbonato, oxigênio e nutrientes celulares, como glicose, ácidos graxos e aminoácidos. Líquido intracelular Grandes quantidades de potássio, fosfato e magnésio. Claude Bernard (1813-1878), o pai da fisiologia experimental. O termo meio interno ainda é bastante utilizado na literatura para se referir ao líquido extracelular, apesar de ter sido criado há mais de um século pelo fisiologista francês Claude Bernard (1813-1878), considerado o pai da fisiologia experimental. Para manutenção do equilíbrio fisiológico, o líquido extracelular tem papel importantíssimo. É nele que os parâmetros fisiológicos devem ser mantidos quase constantes, pois alterações nas concentrações dos componentes do líquido extracelular podem gerar respostas fisiológicas indesejáveis. Exemplo O consumo excessivo de sódio na dieta pode levar ao aumento da concentração de sódio e gerar retenção hídrica e aumento da pressão arterial. O líquido extracelular é capaz de ser transportado para todas as partes do corpo humano, seja pela movimentação do sangue através dos vasos sanguíneos, seja pelo movimento entre os capilares e os espaços intercelulares. As paredes dos capilares são permeáveis à maior parte das moléculas presentes no plasma sanguíneo, exceto às grandes moléculas das proteínas plasmáticas, em função do tamanho. Dessa forma, existe um movimento contínuo de água e constituintes dissolvidos entre o plasma e o líquido intersticial e vice-versa em todo o corpo, fazendo com que exista uma grande similaridade em todo o conteúdo do líquido extracelular, seja plasma ou líquido intersticial. Através do líquido extracelular, o oxigênio e os nutrientes conseguem acessar as células. Nesse processo, o sistema respiratório deve captar o oxigênio do meio ambiente nas inspirações e fazê-lo chegar nos alvéolos para que possa ocorrer a hematose (passagem do oxigênio de dentro dos alvéolos pulmonares para o sangue - difusão). O sangue, antes com alta concentração de gás carbônico, passa a ter altas concentrações de oxigênio. Através do bombeamento de sangue pelo coração, o oxigênio será transportado para as células do organismo. Nessas células, à medida que o oxigênio é absorvido, o dióxido de carbono(CO2) é difundido ao líquido extracelular e, posteriormente, aos capilares para serem encaminhados aos pulmões, em sua maior parte pelas hemácias. Após a hematose, o CO2 é expelido ao meio ambiente na expiração. Troca gasosa alvéolo/capilar e capilar/celular. O líquido extracelular ou meio interno, então, tem papel fundamental no acesso de oxigênio e nutrientes para as células, bem como na remoção de dióxido de carbono e resíduos metabólicos através do funcionamento integrado entre o sistema respiratório e o sistema cardiovascular. Observe no infográfico a seguir a organização da circulação sanguínea. Organização geral da circulação sanguínea. A seguir, confira o funcionamento de alguns dos sistemas humanos. Vamos lá! Sistema digestório O alimento é engolido e segue para o estômago. Em seguida, passa para o duodeno, a primeira parte do intestino delgado. Diferentes nutrientes, como carboidratos, ácidos graxos e aminoácidos, podem ser absorvidos para o líquido extracelular e transportados para as células ou, especialmente, para o fígado, onde ocorre a transformação química de certas substâncias. Qualquer material não digerido ou reabsorvido para a circulação sanguínea é eliminado nas fezes. Além disso, o fígado desempenha um papel vital na purificação de substâncias tóxicas ao organismo, que precisam ser eliminadas. Sistema urinário Consiste na eliminação de substâncias indesejáveis ao funcionamento do corpo, muitas delas são resíduos metabólicos resultantes da atividade celular. Os rins desempenham uma função vital nesse processo, filtrando os componentes nos glomérulos e excretando-os na urina se não forem reabsorvidos nos túbulos renais. Em coordenação com o sistema hormonal, os rins também regulam a reabsorção e a excreção de substâncias, como o sódio, o que influencia diretamente a concentração dessas substâncias no líquido extracelular. Sistema endócrino Baseia-se na ação de glândulas que secretam substâncias químicas chamadas hormônios. Esses hormônios são transportados das glândulas até células-alvo específicas para desempenhar suas funções fisiológicas. Esse transporte ocorre pelo líquido extracelular e, em seguida, pelo plasma. Por exemplo, os hormônios produzidos pela tireoide aumentam a velocidade das reações químicas nas células. Eles são transportados pelo plasma sanguíneo até as células-alvo, onde são ativados. Sistema imunológico Atua no processo de defesa do corpo humano. Ele é constituído pelos glóbulos brancos e outras células derivadas, pelo timo, linfonodos e vasos linfáticos. De forma geral, essas estruturas protegem o corpo humano contra bactérias, vírus, parasitas e fungos. Sistema tegumentar Protege o corpo humano, englobando estruturas como pele, pelos e unhas. Além de sua função protetora contra o meio externo, tem papel crucial na regulação da temperatura corporal através da termorregulação. Um dos mecanismos fundamentais é a evaporação do suor, que ocorre pelas glândulas sudoríparas presentes na pele, permitindo a perda de calor. Esse processo contribui significativamente para a manutenção da homeostase, resfriando tanto a pele quanto o sangue circulante nos tecidos epiteliais, especialmente em ambientes quentes. Os sistemas orgânicos de controle fisiológico Explore neste vídeo o conceito de homeostasia e como os sistemas orgânicos se integram para manter o equilíbrio do corpo. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Atividade 3 Questão 1 O ser humano é constituído principalmente de água, o que corresponde a uma proporção de aproximadamente 60% de seu corpo. Para o mecanismo homeostático, no entanto, o compartimento de água corporal determinante é o: A líquido intracelular. B citoplasma. C citosol. D líquido extracelular. E plasma. A alternativa D está correta. Para o controle homeostático, o líquido extracelular é importantíssimo, pois é nele que os parâmetros fisiológicos devem ser mantidos quase constantes. 2. Homeostase e sistemas de controle Homeostase e sistemas de controle Assista ao vídeo e conheça o conceito de homeostase e sistemas de controle. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. O termo homeostase foi criado pelo fisiologista americano Walter Cannon em 1929. O prefixo ”homeo” indica semelhante, similar, parecido, e o termo ”estase” significa estático, o que indica que o organismo necessita de uma condição de relativa estabilidade para manter suas funções plenas. Observe que o termo não é homostase, com o prefixo ”homo”, que significa igual, deixando claro que Cannon já reconhecia a existência de uma variação nos controles biológicos. Mesmo passado tanto tempo da criação do termo por Cannon, algumas pessoas ainda têm dificuldade de entender esse conceito. Não é raro vê-las se referindo erradamente a homeostase como o equilíbrio do corpo humano. A definição correta do termo homeostase é a manutenção de condições quase constantes no líquido extracelular ou, melhor ainda, a manutenção de todos os parâmetros fisiológicos quase constantes no líquido extracelular. Observe que não se fala em constância, em equilíbrio, e sim em uma quase estabilidade que jamais é alcançada realmente. Pode-se até falar que o organismo busca um equilíbrio. No entanto, todos os parâmetros fisiológicos estão em constante oscilação. Cada um tem suas características e valores próprios chamados de ponto de ajuste, que podem variar dentro de limites inferiores e superiores que são considerados normais (veja a tabela). Valor normal Limite inferior – limite superior unidade Oxigênio 40 35 – 45 mmHg Dióxido de carbono 40 35 – 45 mmHg Íon sódio 142 138 – 145 mmol/L Íon potássio 4,2 3,8 – 5,0 mmol/L Glicose 85 75 – 95 mg/dL Ácido-base 7,4 7,3 – 7,5 pH Temperatura 37,1 36,6 – 37,6 OC Tabela: Parâmetros fisiológicos constituintes importantes do líquido extracelular. Rubini, 2020. Observe que os parâmetros fisiológicos são mantidos dentro dos seus valores de normalidade. Veja alguns exemplos! Temperatura corporal Tem como ponto de ajuste o valor de 37,1 °C, com limites inferior e superior de 36,6 °C e 37,6 °C, respectivamente, variando apenas 0,5 °C para baixo ou para cima. Quando a temperatura corporal aumenta ou diminui, um sistema de controle é ativado para manter esse parâmetro próximo ao seu valor de ajuste. Manter a temperatura dentro dessa faixa é crucial para a função celular e, portanto, para a saúde do indivíduo. Se os valores ultrapassarem os limites estabelecidos, as células podem ter sua função comprometida. À medida que a temperatura se distancia dos valores normais, a função celular é ainda mais afetada e, em casos extremos, pode levar à destruição celular e, consequentemente, ao óbito. pH do sangue Possui faixa muito estreita de controle, tem seu ponto de ajuste em 7,4 e oscila entre 7,35 e 7,45. Caso os valores de pH do sangue fiquem abaixo de 6,9 ou acima de 7,8, o indivíduo tem grande chance de morrer. A manutenção do pH do sangue dentro dos valores normais é fundamental para manter a qualidade do funcionamento das células do corpo humano. Assim, quando o sangue está com o pH ideal, as células estão saudáveis e funcionando plenamente. Porém, quando o sangue está mais ácido ou mais básico, pode haver doenças e complicações que poderão causar a destruição das células. O corpo humano é feito de trilhões de células e, para que esteja saudável, todas essas células devem estar funcionando plenamente. Glicemia Possui um espectro de variação maior, tendo um ponto de ajuste em 85 mg/dL, limite inferior de 70 mg/dL e limite superior de 100 mg/dL. Para cada parâmetro, temos seus respectivos valores de normalidade, mas nunca se pode esquecer que cada indivíduo é único e, dentro desses valores apresentados para uma população, podem haver pequenas variações individuais. Atividade 1 Questão 1 A concentração de cortisol se altera durante as horas do dia, apresentando seu pico pelas primeiras horas da manhã. Logo ao despertar, seus níveis vão declinando progressivamenteao longo do dia, ficando bastante baixos durante a noite. Qual sistema de controle homeostático está ocorrendo nesse caso? A Retroalimentação negativa B Controle circadiano C Sistema nervoso simpático D Retroalimentação positiva E Sistema nervoso parassimpático A alternativa B está correta. A quantidade de cortisol que no início do dia é maior que no final do dia ou a produção de hormônio do crescimento, que aumenta muito nas duas primeiras horas de sono, são alguns exemplos de parâmetros fisiológicos controlados circadianamente. Sistemas de controle homeostáticos Há dois tipos de sistemas de controle homeostáticos. Vamos conhecê-los! Confira exemplos desses dois tipos de feedback. Feedback negativo Ocorre no sistema de controle da pressão arterial: quando a pressão arterial aumenta, sensores específicos detectam essa elevação e enviam essa informação ao sistema nervoso central que, por sua vez, emite sinais para órgãos específicos, desencadeando uma série de reações que resultam na redução da pressão arterial. O mesmo acontece quando a pressão arterial diminui: sensores detectam a mudança e desencadeiam um processo que eleva a pressão arterial. Esse mecanismo visa manter a homeostase e o bom funcionamento do corpo humano. Nesse exemplo, as respostas são opostas à mudança inicial na pressão arterial, o que caracteriza o feedback negativo. Esse tipo de regulação ajuda a manter os diferentes parâmetros fisiológicos próximos de valores constantes na maioria das vezes em indivíduos saudáveis. Retroalimentação negativa (feedback negativo) Ocorre quando o organismo provoca uma alteração em determinado parâmetro fisiológico no sentido contrário do que estava ocorrendo. A maioria dos sistemas de controle homeostáticos opera por meio desse tipo de retroalimentação. Retroalimentação positiva (feedback positivo) Ocorre em certas situações. Se essa resposta se repetisse, poderia causar instabilidade crescente no organismo, eventualmente levando à morte. Nesse tipo de retroalimentação, o organismo muda um parâmetro fisiológico na mesma direção do que estava acontecendo. Funcionamento do ciclo circadiano durante 24h. Feedback positivo Acontece na coagulação sanguínea: quando um vaso sanguíneo é lesionado, uma série de enzimas é ativada, desencadeando uma cascata de reações que resultam em mais coagulação sanguínea. Esse processo continua até que o vaso esteja completamente fechado e o sangramento seja interrompido. Ocorre durante o parto natural: conforme o bebê se move e pressiona o colo do útero, isso leva ao aumento da secreção de ocitocina, que, por sua vez, intensifica as contrações uterinas. Esse ciclo de estímulo e resposta continua até que o bebê seja completamente expelido. Ocorre com a despolarização da membrana: quando os canais rápidos de sódio se abrem, isso estimula a abertura de mais canais de sódio a uma taxa muito rápida. Em certos contextos, como na geração de um potencial de ação em um neurônio, essa retroalimentação positiva é benéfica e fisiológica. No entanto, esses são exemplos específicos nos quais esse tipo de regulação é empregado. Os ajustes do controle circadiano Alguns parâmetros fisiológicos também têm um controle circadiano, que se ajusta de acordo com o momento do dia, em um período de 24 horas, sob o qual se baseia o relógio biológico humano (fator endógeno). Mas fatores exógenos ou ambientais também afetam o ciclo circadiano. Durante a madrugada, a temperatura corporal diminui naturalmente devido ao metabolismo mais baixo, aumentando novamente no início do dia. Esse ciclo se repete diariamente e afeta diretamente alguns parâmetros fisiológicos. Por exemplo, a quantidade de cortisol é maior no início do dia do que durante a noite. Além disso, a produção de hormônio do crescimento aumenta significativamente nas primeiras duas horas de sono, mostrando outro exemplo de parâmetros fisiológicos controlados pelo ciclo circadiano. Assim, a homeostasia é mantida basicamente por retroalimentação negativa, exceto em casos bem específicos em que a retroalimentação positiva ou o ciclo circadiano participam do controle em determinados parâmetros fisiológicos. Atividade 2 Questão 1 Quando o bebê nasce acontece um aumento contínuo da contração da musculatura uterina em razão da secreção de um neuro-hormônio chamado ocitocina. Quanto mais contrações uterinas, mais ocitocina é produzida e secretada e mais contrações uterinas acontecem, o que permite a saída do bebê. Qual sistema de controle homeostático ocorre durante o parto natural? A Retroalimentação negativa B Controle circadiano C Sistema nervoso simpático D Retroalimentação positiva E Sistema nervoso parassimpático A alternativa D está correta. No parto natural, um exemplo clássico de retroalimentação positiva fisiológica ocorre quando o bebê começa a sair e pressiona o colo do útero. Esse estiramento do colo uterino desencadeia um aumento na secreção de ocitocina, o que, por sua vez, intensifica as contrações uterinas. Consequentemente, à medida que o bebê avança, esticando ainda mais o colo do útero, ocorre um aumento adicional na secreção de ocitocina e na intensidade das contrações. Esse ciclo se repete até que o bebê seja completamente expelido. 3. Fisiologia do sistema nervoso Divisão funcional do sistema nervoso Assista ao vídeo e confira a divisão funcional do sistema nervoso e como ele opera. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Conhecer as bases anatômicas e fisiológicas do sistema nervoso é fundamental para o profissional de saúde. Atualmente, os profissionais que pesquisam o sistema nervoso são chamados de neurocientistas. O termo neurociência passou a ser muito utilizado, mas nem sempre de forma correta. É necessário um entendimento sobre o que realmente significa neurociência. Na verdade, não existe uma neurociência, mas as neurociências, pois há cinco grandes disciplinas neurocientíficas completamente interligadas. Vamos conhecê-las! Neurociência molecular Neurociência celular Neurociência sistêmica Neurociência comportamental Neurociência cognitiva Conhecer o funcionamento do sistema nervoso é imprescindível para um profissional da área da saúde, visto que o sistema nervoso e o sistema hormonal são capazes de controlar e regular os demais sistemas orgânicos e, consequentemente, as funções corporais. Hierarquicamente, o sistema nervoso e o sistema hormonal são superiores aos demais e, inclusive, em um estado de conhecimento mais avançado, não é raro que sejam estudados de maneira associada, sendo nomeados de sistema neuro-hormonal. Estudar o sistema nervoso não é importante apenas para quem pretende preservar ou restaurar a função do sistema nervoso, mas para quem quer entender o funcionamento do corpo humano sob qualquer perspectiva e pretende trabalhar diretamente com o organismo humano, seja na biomedicina, nas ciências biológicas, na educação física, estética, enfermagem, farmácia, fisioterapia, medicina, nutrição, psicologia, radiologia ou em qualquer outra área da saúde que trabalhe diretamente com seres humanos. Como funciona o sistema nervoso? O sistema nervoso recebe ininterruptamente uma infinidade de estímulos nervosos (informações) provenientes de todas as partes do interior do corpo humano e do meio ambiente. Essas informações são continuamente captadas por receptores sensoriais e conduzidas ao sistema nervoso central (SNC) por vias aferentes. Produção de estímulos nervosos através de rede neuronal. O SNC interpreta tais informações e, caso seja necessário, determina a(s) resposta(s) que será(ão) adequada(s) para cada informação que foi captada. Caberá às suas vias eferentes conduzirem aos efetores (músculos e glândulas) a informação determinada pelo SNC para uma resposta adequada ao estímulo que foi captado. Por exemplo, o nariz é um órgão sensorial que permite que o indivíduo possa identificar as mais diferentes substâncias odorantes. Na pele, temos receptores sensoriais que sinalizam quando algum objetoexterno toca a superfície corporal e, através de receptores espalhados por todo o corpo humano, interna ou externamente, os estímulos são detectados e direcionados ao SNC (via aferente). Além disso, o encéfalo pode armazenar informações, produzir pensamentos e determinar respostas adequadas aos diferentes estímulos que ali chegam. Para que você possa entender como o sistema nervoso se divide funcionalmente, é necessário relembrar como ele foi dividido anatomicamente. O critério utilizado pelos anatomistas para dividir o sistema nervoso em sistema nervoso central (SNC) e sistema nervoso periférico (SNP) foi a presença de caixas ósseas, no caso, o crânio e a coluna vertebral. Todas as estruturas contidas nas caixas ósseas são consideradas parte do SNC, e todas as estruturas localizadas fora das caixas ósseas fazem parte do SNP (imagem a seguir). Dentro das caixas ósseas estão o encéfalo, a medula espinal e uma parte dos neurônios aferentes (sensitivos) e eferentes (motores). Fora das caixas ósseas estão a maior parte dos neurônios aferentes e eferentes e os gânglios. Estruturas do sistema nervoso central (vermelho) e do sistema nervoso periférico (azul). Funcionalmente, o sistema nervoso é dividido em dois. Vejamos! Os dois sistemas possuem as seguintes estruturas. Vamos conhecê-las! Receptores São responsáveis por detectar estímulos no ambiente externo e no interior do corpo humano, correspondendo aos sistemas nervosos somático e visceral, respectivamente. Via aferente Conduz os estímulos captados em direção ao SNC. SNC Interpreta os estímulos e analisa se há necessidade de uma resposta para algum ajuste. Via eferente Conduz um estímulo nervoso proveniente do SNC para uma resposta julgada necessária. Efetor Responsável por produzir a resposta determinada pelo SNC. A via eferente do sistema nervoso visceral se chama sistema nervoso autônomo. O sistema nervoso autônomo é ativado principalmente por centros localizados na medula espinal, no tronco encefálico, no hipotálamo e em parte do córtex cerebral. É responsável pelo controle da frequência cardíaca, pressão arterial, frequência respiratória, temperatura corporal, motilidade gastrintestinal, assim como outras atividades viscerais para manutenção da homeostase. Essa parte do sistema nervoso é subdividida em sistema nervoso simpático e sistema nervoso parassimpático. Veja uma comparação entre as duas partes do sistema nervoso autônomo. Sistema nervoso somático Relaciona o ser humano ao seu exterior, sendo voluntário e consciente. Seus efetores serão sempre o músculo estriado esquelético. Sistema nervoso visceral Relaciona o ser humano ao seu interior, sendo involuntário e inconsciente. Seus efetores poderão ser os músculos lisos ou o músculo estriado cardíaco ou as glândulas. A função fisiológica dos seres humanos é fortemente influenciada pela atividade autonômica. Doenças crônicas como a insuficiência cardíaca, hipertensão arterial e diabetes estão associadas ao comprometimento da atividade do sistema nervoso autônomo. Atividade 1 Questão 1 Conhecer o funcionamento do sistema nervoso é fundamental para o profissional de saúde. Sabendo disso, marque a resposta correta em relação à divisão funcional do sistema nervoso. A O sistema nervoso central é composto por nervos e gânglios. B O sistema nervoso periférico é composto pelo cérebro e pela medula. C O sistema nervoso autônomo é responsável pelas ações conscientes do indivíduo. D O sistema nervoso simpático tem sua função mediada pelo hormônio do crescimento. E O sistema nervoso parassimpático tem a sua ação mediada pela acetilcolina. A alternativa E está correta. O sistema nervoso central é composto pelo cérebro e pela medula, e o sistema nervoso periférico pelos nervos periféricos e gânglios. O sistema nervoso autônomo é involuntário e inconsciente e tem duas divisões: simpático e parassimpático. A divisão simpática é modulada pela ação da norepinefrina e a ação parassimpática pela acetilcolina. Sistema nervoso simpático - função simpática É mediada, em sua maioria, pela ação de uma substância denominada norepinefrina (noradrenalina), que atua nas seguintes funções: aumento da frequência cardíaca, dilatação da pupila, dilatação dos brônquios, constrição dos vasos sanguíneos, aumento da sudorese, inibição dos movimentos peristálticos do trato gastrointestinal e aumento da renina. Sistema nervoso parassimpático - função parassimpática É mediada por um neurotransmissor denominado acetilcolina, e sua ação repercute da seguinte forma: redução da frequência cardíaca, aumento da secreção de glândulas do olho, aumento da peristalse, aumento da secreção salivar e de glândulas pancreáticas e constrição dos brônquios. Tipos de células do sistema nervoso e suas principais funções Confira no vídeo os tipos de células do sistema nervoso, as partes do neurônio e as suas principais funções. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Agora, vamos refletir! Como é composto o sistema nervoso? É composto por dois tipos de células, os neurônios e as neuroglias ou células da glia. Para cada neurônio, existe, aproximadamente, uma neuroglia. Estima-se que o sistema nervoso possua aproximadamente 86 bilhões de neurônios e 85 bilhões de neuroglias conforme estudo publicado pelo grupo de pesquisadores comandado pelo professor Roberto Lent, da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) (Lent et al., 2012). O neurônio sempre foi considerado a unidade morfofuncional mais importante do sistema nervoso, e as neuroglias como um papel secundário, sendo apenas células de suporte. No entanto, a importância dessas células aumentou muito ao se entender que as neuroglias também trabalham com sinais, apesar de serem sinais diferentes. São sinais químicos que orientam o crescimento e a migração dos neurônios durante o desenvolvimento de conexão entre os neurônios na vida adulta, de proteção e reconhecimento de disfunções, entre outros. Sendo assim, ao serem capazes de interferir na comunicação entre os neurônios, podem até alterar a transmissão dessas informações. Os neurônios são células especializadas na condução de estímulos nervosos, ou seja, informações. Um neurônio pode ter três partes. Vamos conhecê-las! Dendritos Principais locais de recepção de estímulos em um neurônio. A palavra dendrito deriva do termo grego dendro, que significa árvore. Dependendo do neurônio, ele pode ter apenas um dendrito (bipolar) ou até milhares de dendritos (multipolar) ou não ter dendritos, como os neurônios pseudounipolares. Eles constituem a parte receptora do neurônio. A maioria dos impulsos nervosos que são transmitidos aos neurônios chegam pelos dendritos. Corpo celular Também conhecido como soma ou pericárido, é uma estrutura encontrada em todos os neurônios, sendo considerada o seu centro metabólico. Nesse local, ficam o núcleo e a maior parte das organelas celulares. É no núcleo que ocorre a síntese das proteínas neuronais e dos seus neurotransmissores. Axônio É responsável por conduzir os impulsos nervosos até as terminações axonais, onde estão os botões sinápticos com vesículas contendo neurotransmissores. Os axônios se iniciam no cone axonal ou segmento inicial, podendo ser envolvidos por uma bainha de mielina, que acelera a transmissão nervosa. Quanto mais espessa a bainha, mais rápida é a propagação do impulso. O espaço entre as bainhas é o nódulo de Ranvier. A propagação do impulso ocorre em direção ao terminal axonal, que se conecta a outro neurônio ou a uma célula efetora, formando sinapses. É por meio dessas conexões que as informações são transmitidas entre neurônios ou para células efetoras. Observe a seguir a estrutura de um neurônio. Neurônio típico com dendritos, corpo celular e axônio. Na próxima imagem estão as sinapses, as conexões entre neurônios: Conexões entre neurônios. Atividade 2 Questão 1 Conhecer a estrutura do neurônio é fundamental para o profissional de saúde. Dito isso, marque a resposta correta. A O axôniotem a função de receber os impulsos de outros células. B Os dendritos têm a função de síntese de proteínas para o neurônio. C Quanto mais grossa a bainha de mielina, mais lenta é a transmissão do impulso nervoso. D Na soma ou no corpo celular são sintetizados os neurotransmissores. E Os terminais axônicos ficam próximos ao corpo celular do neurônio. A alternativa D está correta. Os dendritos funcionam como receptores de informação de outras células ou neurônios e conduzem essas informações até o corpo celular onde são processadas. O axônio tem como função a transmissão de impulsos neurais produzidos no corpo celular para outras células, conectando-se através dos terminais axônicos. Quanto mais grossa a bainha de mielina, maior é a velocidade de transmissão desse axônio. Estrutura dos neurônios Assista ao vídeo e conheça a estrutura dos neurônios, as suas classificações funcionais e as células da glia. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Os neurônios encontrados nos seres humanos podem ser classificados de acordo com sua estrutura. Veja com mais detalhes! Multipolares São os mais comuns no sistema nervoso central, sendo encontrados no encéfalo e na medula espinal. Eles contêm múltiplos dendritos, podendo chegar a ter milhares, com uma grande capacidade de receber estímulos. Bipolares São encontrados em órgãos sensoriais, principalmente na retina e no epitélio olfatório, possuem apenas um dendrito e um axônio de cada lado do corpo celular. Pseudounipolares Predominantemente localizados nos gânglios espinais, são todos aferentes. Eles não possuem dendritos, mas um axônio que se divide em um ramo periférico em direção a um receptor sensorial e outro ramo que se dirige ao sistema nervoso central (SNC). A informação sensorial da periferia é transmitida diretamente para a medula espinal, sem passar pelo corpo celular. Do ponto de vista funcional, os neurônios podem ser classificados em três tipos. Vejamos! Aferentes ou sensitivos Conduzem os estímulos a partir dos receptores em direção do SNC. Interneurônios São 99% dos neurônios e estão todos localizados no SNC, conectando dois neurônios. Eferentes ou motores Conduzem os estímulos a partir do SNC em direção aos efetores. As neuroglias ou células da glia podem ser divididas em micróglias e macróglias (imagem a seguir). O termo glia é proveniente da palavra grega que significa cola. Portanto, neuroglia seria a cola neural. Isso porque antigamente se achava que as neuroglias tinham apenas a função de agregação e sustentação dos neurônios, o que continua sendo correto, embora já se saiba que elas desempenham outras funções de grande importância. Neuroglias ou células da glia. A seguir, veremos os componentes e funções de cada uma delas. Micróglias São as menores neuroglias que existem e estão distribuídas por todo o SNC. Exercem uma função imune no SNC, sendo ativadas pela presença de moléculas inflamatórias, como as citocinas, por exemplo, de maneira muito semelhante ao que ocorre com os macrófagos no sangue. Quando ocorre alguma lesão neuronal, inflamação ou doença degenerativa, elas se proliferam rapidamente na área da lesão, fagocitam as substâncias indesejadas e participam da produção de antígeno. Macróglias Entre elas, existem: Astrócitos: Preenchem os espaços entre neurônios, fornecendo sustentação e nutrição neuronal ao armazenar glicose para energia. Formam a barreira hematoencefálica, protegendo o encéfalo ao impedir a passagem de substâncias nocivas. Removem íons e neurotransmissores e secretam fatores de crescimento neuronal. Oligodendrócitos: Sintetizam mielina nos axônios do SNC, podendo mielinizar múltiplos axônios simultaneamente. Células de Schwann: Sintetizam mielina nos axônios do SNP, mielinizando um único axônio por vez. Células ependimárias: Revestem os ventrículos cerebrais e o canal central da medula espinal. As células do sistema nervoso Confira neste vídeo os tipos de células do sistema nervoso — neurônios e neuróglias — e entenda como elas funcionam. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para assistir ao vídeo. Atividade 3 Questão 1 As micróglias são um tipo de célula do sistema nervoso central que, entre outros papéis, têm função de: A produção de mielina que envolve os axônios do SNC. B produção de mielina que envolve os axônios do SNP. • • • • • • C imunidade do sistema nervoso central. D nutrição neuronal. E transmissão de impulsos nervosos do SNC ao SNP. A alternativa C está correta. As micróglias são as menores neuroglias que existem e exercem uma função imune no SNC fagocitando substâncias indesejadas. Quando ocorre alguma lesão, inflamação ou doença degenerativa, elas se proliferam rapidamente. 4. Conclusão Considerações finais O que é fisiologia humana e qual a sua importância na área da saúde. O conceito de homeostase e como as células do corpo humano trabalham para manter a homeostasia. A importância do líquido extracelular para a homeostase. Os sistemas de controle homeostáticos através de retroalimentação (feedbacks) negativa e positiva. As divisões funcionais do sistema nervoso. As vias aferentes e eferentes do sistema nervoso. As divisões simpática e parassimpática do sistema nervoso. Os diferentes tipos de neurônio e células da glia. Podcast Ouça um resumo sobre a história da fisiologia humana, com destaque para como os sistemas do corpo mantêm a homeostase e o funcionamento do sistema nervoso, incluindo suas células e estruturas principais. Conteúdo interativo Acesse a versão digital para ouvir o áudio. Explore + Leia o artigo A formulação do conceito de homeostase por Walter Cannon, de Ivana Brito e Amilton Haddad, publicado em 2017. Leia o artigo Resposta ao estresse: I. Homeostase e teoria da alostase, que detalha todas as discussões dos cientistas sobre o conceito de homeostasia, de Maria Bernardete Cordeiro de Sousa, Hélderes Peregrino Silva e Nicole Leite Galvão-Coelho, publicado em 2015. Referências AIRES, M. M. Fisiologia. 5. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2018. BEAR, M.F.; CONNORS, B.W. & PARADISO, M.A. Neurociências: desvendando o sistema nervoso. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2017. BERNE, Robert M. & LEVY, Matthew, N. Fisiologia. 6. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2009. HALL, J. E. Guyton & Hall. Tratado de Fisiologia Médica. 13. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2017. • • • • • • • • • • LENT, R. Cem bilhões de neurônios: conceitos fundamentais de neurociências. 2. ed. Atheneu, 2010. LENT, R. et al. How many neurons do you have? Some dogmas of quantitative neuroscience under revision. European Journal of Neuroscience, v. 35, n.1, p. 1-9, 2012. SILVERTHORN, D. U. Fisiologia Humana: uma abordagem integrada. 7. ed. Porto Alegre: ArtMed, 2017. Fisiologia humana e organização funcional do sistema nervoso 1. Itens iniciais Objetivos Introdução 1. Introdução à fisiologia humana O conceito de fisiologia humana Conteúdo interativo Farmacologia Fisiopatologia Fisiologia do exercício Fisiologia do exercício clínico Atividade 1 Unidade básica da vida - célula Conteúdo interativo Lábeis Estáveis Permanentes Como podemos entender o funcionamento integrado do organismo? Atividade 2 Água corporal total e líquido extracelular Conteúdo interativo Líquido intersticial Plasma Exemplo Sistema digestório Sistema urinário Sistema endócrino Sistema imunológico Sistema tegumentar Os sistemas orgânicos de controle fisiológico Conteúdo interativo Atividade 3 2. Homeostase e sistemas de controle Homeostase e sistemas de controle Conteúdo interativo Temperatura corporal pH do sangue Glicemia Atividade 1 Sistemas de controle homeostáticos Feedback negativo Feedback positivo Os ajustes do controle circadiano Atividade 2 3. Fisiologia do sistema nervoso Divisão funcional do sistema nervoso Conteúdo interativo Neurociência molecular Neurociência celular Neurociência sistêmica Neurociênciacomportamental Neurociência cognitiva Receptores Via aferente SNC Via eferente Efetor Atividade 1 Tipos de células do sistema nervoso e suas principais funções Conteúdo interativo Dendritos Corpo celular Axônio Atividade 2 Estrutura dos neurônios Conteúdo interativo Multipolares Bipolares Pseudounipolares Aferentes ou sensitivos Interneurônios Eferentes ou motores Micróglias Macróglias As células do sistema nervoso Conteúdo interativo Atividade 3 4. Conclusão Considerações finais Podcast Conteúdo interativo Explore + Referências