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CBI of Miami 2 DIREITOS AUTORAIS Esse material está protegido por leis de direitos autorais. Todos os direitos sobre o mesmo estão reservados. Você não tem permissão para vender, distribuir gratuitamente, ou copiar e reproduzir integral ou parcialmente esse conteúdo em sites, blogs, jornais ou quaisquer veículos de distribuição e mídia. Qualquer tipo de violação dos direitos autorais estará sujeito a ações legais. CBI of Miami 3 Estrutura e Funcionamento do Sistema Nervoso Central Alessandra Machado Ao longo de toda a sua vida o Homem encontra-se em permanente relação com o ambiente que o rodeia, onde recebe constantemente inúmeros estímulos como variações de luz, temperatura, ruídos, vozes etc. O Homem recebe estes sinais, analisa-os, coordena-os e reage, sendo que são os nervos, constituídos por neurónios, que lhe permitem a captação destes sinais e sem os quais o ser humano não sobreviveria. Por isto, é necessário sabermos detalhadamente a constituição, funcionamento e estrutura do sistema nervoso, que engloba o conjunto de todo o tipo de neurónios (e consequentemente) e nervos que existem no organismo. O sistema nervoso permite a integração das informações provenientes tanto dos receptores sensoriais, que captam estímulos do meio exterior, como dos diferentes órgãos do organismo, usando-as para controlar a fisiologia e o funcionamento do organismo. Este sistema compreende o Sistema Nervoso Central (SNC), constituído pelo encéfalo e medula espinhal, e o Sistema Nervoso Periférico (SNP), composto por nervos e gânglios nervosos, que interagem com os diferentes órgãos do organismo, funcionando como um meio de ligação entre estes e o SNC. CBI of Miami 4 O encéfalo encontra-se no interior da caixa craniana e entre os vários órgãos que o constituem, pode-se destacar o cérebro, o cerebelo, e o bolbo raquidiano. Cérebro: Parte do encéfalo que intervém nas emoções e pensamento consciente que se encontra dividido por um sulco longitudinal em dois hemisférios cerebrais, cuja superfície apresenta numerosos sulcos que desenham circunvoluções, permitindo um aumento significativo da sua área. Os dois hemisférios estão ligados, inferiormente, por duas pontes de uma substância branca: o corpo caloso e o trígono cerebral, constituídos maioritariamente por axónios e células gliais (células não neuronais do sistema nervoso central que proporcionam suporte e nutrição aos neurónios), que iremos falar mais à frente. A camada exterior de cada hemisfério, conhecida por córtex cerebral, é constituída por substância cinzenta, formada por corpos celulares e uma grande quantidade de dendrites, sendo aí que o cérebro processa a informação. Cerebelo: Parte do encéfalo que coordena os movimentos subconscientes. O cerebelo assegura o equilíbrio do corpo e a coordenação dos movimentos. E constituído por milhões de neurónios agrupados em duas metades, ou hemisférios, e pesa cerca de 10 por cento do peso do encéfalo. O CBI of Miami 5 cerebelo recebe constantemente informações atualizadas acerca da posição e movimentos do corpo. Emitindo sinais para os músculos, controla a postura corporal e o equilíbrio dos movimentos. Bolbo Raquidiano: Parte inferior do tronco cerebral ligada à espinal medula. Controla as funções essenciais à vida, tais como a respiração, o ritmo dos batimentos cardíacos e a tensão arterial. Mantém as funções vitais e é o ponto em que se entrecruzam muitas fibras nervosas. A medula espinhal apresenta-se como uma continuidade do encéfalo fazendo parte do sistema nervoso central e encontra-se alojada no interior da coluna vertebral. Esta estrutura é crucial para o funcionamento adequado do organismo e indispensável à sua sobrevivência, estando protegida pelos ossos da coluna vertebral. Tal como o encéfalo, a medula espinal é formada por uma substância cinzenta e uma branca. O centro da medula tem forma de borboleta e constitui a massa cinzenta. As zonas anteriores contêm os corpos celulares dos neurónios motores, que transmitem informações do encéfalo ou da medula espinal para os músculos, estimulando o movimento. As zonas posteriores contêm neurónios sensitivos, que transmitem as informações sensoriais provenientes de outras partes do corpo através da medula espinal até ao encéfalo. A substância branca circundante contém fibras nervosas que transportam informações sensoriais do resto do corpo para o encéfalo (feixes ascendentes) e colunas que transportam impulsos do encéfalo para os músculos (feixes descendentes). A medula espinhal tem como principal função a transmissão de sinais nervosos entre as diferentes partes do corpo e o cérebro, mas, através dos circuitos nervosos que a compõem pode controlar de forma independente os mais diversos reflexos do corpo. De uma forma simples, pode-se enumerar três principais funções da medula espinhal: • Via por onde caminham as informações motoras; • Canal para as informações sensoriais no sentido da medula para os outros órgãos; • Um centro de coordenação de reflexos. CBI of Miami 6 O Sistema Nervoso Periférico é um conjunto de estruturas nervosas constituído por nervos e gânglios. Os nervos têm forma de cordões cilíndricos mais ou menos espessos, de comprimento variável, de coloração branco-rosada e são formados essencialmente por prolongamentos (conjunto do axónio e da bainha de mielina) das células nervosas aos quais se chamam fibras nervosas. Os nervos são constituídos por conjuntos destas fibras organizadas em feixes que, por sua vez, estão revestidos por um tecido onde circulam vasos sanguíneos- o tecido conjuntivo. Asseguram a ligação entre os centros nervosos e as várias partes do corpo, sendo que as células nervosas, ou neurónios, representam a unidade estrutural do sistema nervoso. A sua característica mais relevante é a presença de uma ou mais expansões protoplasmáticas (prolongamentos) de tamanhos diferentes, que emergem do corpo celular propriamente dito, as dendrites e os axónios, essenciais para o bom desempenho das funções dos neurónios: a transmissão e recepção de impulsos nervosos. CBI of Miami 7 A unidade básica do sistema nervoso é o neurónio, célula nervosa onde se distinguem quatro zonas. O corpo celular, onde se localiza o núcleo e a maior parte do citoplasma com as restantes organelas; • Dendritos, ramificações citoplasmáticas que recebem o impulso nervoso de outros neurónios ou dos órgãos recetores; • Axónio, prolongamento citoplasmático e com ramificações terminais que conduz o impulso e o transmite a outro neurónio, a uma célula muscular ou a uma glândula. • As bainhas de mielina, formadas por camadas concêntricas de células de Schwann, que permitem a rápida propagação do impulso nervoso nos neurónios dos Vertebrados. CBI of Miami 8 Em 1786 descobriu-se, através da realização de experiências com músculos de rã, que os nervos podem ser estimulados por uma corrente elétrica, contudo mais tarde verificou-se que a velocidade do impulso nervoso é demasiado baixa para poder corresponder a uma corrente elétrica ao longo da fibra nervosa. Posto isto, em 1900 foi sugerido que o impulso nervoso seria um fenómeno eletroquímico, envolvendo o movimento de íons através da membrana do neurónio. Nos neurônios, tal como em outras células do nosso organismo, existe uma desigual distribuição de íons negativos e positivos de um e do outro lado da membrana plasmática. Essa diferença faz com que a face interna da membrana seja negativa e a face externa positiva-membrana polarizada. Esta diferença de potencial elétrico denomina-se de potencial de repouso. CBI of Miami 9 Quando o neurônio é estimulado, a permeabilidade da membrana a certos íons é alterada, tornando a sua face interna mais positiva do que a face externa- membrana despolarizada. Esta diferença de potencial elétrico denomina-se de potencial de ação. CBI of Miami 10 O potencial de repouso deve-se, principalmente, à diferença de concentração de íons positivos de sódio e potássio, dentro e fora da célula, que se mantêm através de bombas de sódio e potássio, com consumo de ATP. No entanto, na membrana celular, existem canais que permitem a passagem destes íons de forma passiva; quando o neurónio está em repouso, estes canais encontram-se fechados, abrindo-se quando a célula é estimulada. Atingindo o final do axónio, o impulso nervoso passa para outro neurónio ou para uma célula efetora. As terminações dos axónios estabelecem ligações com as dendrites ou com o corpo celular dos neurónios seguintes, sendo que a passagem do impulso nervoso de um neurónio para outro faz-se através de sinapses. Esta é uma região de contato muito próxima entre a extremidade de um neurónio e a superfície de outras células, havendo dois tipos de sinapses: as sinapses elétricas e as sinapses químicas. CBI of Miami 11 Nesse tipo de sinapse (elétrica), há comunicação direta entre as células envolvidas e, por isso, a propagação do impulso não é mediada por neurotransmissores. A transmissão, neste caso, ocorre devido à junção da membrana de duas células, formadas por proteínas denominadas conexões. Esses canais permitem a passagem direta de íons inorgânicos e pequenas moléculas solúveis em água do citoplasma de uma célula para outra, o que liga as células eletricamente (e também metabolicamente). Isto permite que os potenciais de ação se espalhem rapidamente de uma célula para a outra, sem a "demora" que ocorre nas sinapses químicas. Este tipo de sinapse é vantajoso quando a velocidade e a precisão na transmissão do impulso são fundamentais. Pode ser verificada, nos vertebrados, em células do músculo cardíaco, uma vez que a ligação elétrica sincroniza as suas contrações, e dos músculos lisos, responsáveis, por exemplo, pelos movimentos peristálticos do intestino. CBI of Miami 12 Nas sinapses químicas, o axónio de um neurônio não contata diretamente com as dendrites de outro neurónio ou com a célula efetora, criando, assim, um pequeno espaço entre este, designado fenda sináptica. Quando o impulso nervoso chega à zona terminal do axónio, as vesículas contendo neurotransmissores, substâncias químicas produzidas pelos neurónios, fundem-se com a membrana da célula pré-sináptica, lançando os neurotransmissores na fenda sináptica. A membrana da célula pós-sináptica possui receptores específicos para os neurotransmissores, que, ligando-se a eles, permitem a alteração da permeabilidade da membrana e a continuidade do impulso nessa célula ou o estímulo de um órgão efetor. CBI of Miami 13 CBI of Miami 14 Canais iônicos são proteínas da membrana celular que formam poros aquosos através da mesma, pelos quais passam os íons, do meio extracelular para o meio intracelular e vice-versa. Ajudam a estabelecer e controlar a diferença de potencial elétrico (gradiente de voltagem) através da membrana da célula, permitindo o fluxo de íons pelo seu gradiente eletroquímico. Existem dois tipos básico de canais iónicos de permeabilidade seletiva: dependentes da voltagem e dependentes do ligante. Células de Schwann Possuem a mesma função dos oligodendrócitos, no entanto, localizam-se ao redor dos axónios, no sistema nervoso periférico. Cada uma destas células forma uma bainha de mielina em torno de um segmento de um único axónio, contribuindo para a completa transmissão do impulso nervoso; diversas citocinas que intervém na defesa das células nervosas e removem os restos celulares resultantes de lesões no SNC. CBI of Miami 15 O Sistema Nervoso Central está relacionado com o recebimento e interpretação de mensagens vindas de várias partes do corpo e é constituído pelo encéfalo e medula espinal. Todo o Sistema Nervoso Central é revestido por três membranas que o isolam e protegem, as meninges. As meninges são: • Dura-máter: É a mais externa, sendo espessa e resistente. Formada por tecido conjuntivo rico em fibras colágenas. A sua porção mais externa fica em contato com os ossos. • Aracnoide: É a membrana intermediária, entre a dura-máter e a pia- máter. Sua estrutura parece uma teia de aranha, por isso o seu nome. • Pia-máter: É a mais interna e delicada, em contato direto com o SNC. CBI of Miami 16 A aracnoide e a pia-máter são separados pelo líquido cefalorraquidiano ou liquor. Ele confere proteção mecânica e amortecimento de choques aos órgãos do Sistema Nervoso Central. Ainda oferece nutrientes ao cérebro. O cérebro comanda todas as nossas atividades e sentimentos, tais como os movimentos corporais, a memória e nossas emoções. Se somos capazes de andar, falar e refletir isso se deve à atuação conjunta de diversas regiões do cérebro. Cognição nada mais é, na linguagem mais simples possível, que aprendizagem ou processo de aquisição de conhecimento. É a capacidade que temos de receber uma informação, processá-la e responder esse estímulo, que envolve fatores diversos como o pensamento, a linguagem, a percepção, a memória, o raciocínio que fazem parte do desenvolvimento intelectual. CBI of Miami 17 Referências Bibliográficas In F. GRAMAXO, J. Mesquita, A. D. Silva, M. E. Santos, & O. Cruz, BIOLOGIA 9º ANO - VIDA E SAÚDE. (1987). Porto: BLOCO GRÁFICO, LDA. In O. Matias, & P. Martins. Porto: BIOLOGIA 10. (2011). Areal Editores. In REIS, J., P. Lemos, & A. Guimarães, Preparação para o Exame Nacional 2014 Biologia e Geologia (pp. 117-126) (2014). Porto: Porto Editora, Lda. CASTRO, Sebastião Vicente de. Anatomia Fundamental. 3ed. São Paulo: Makron Books, 1985. DÂNGELO, José Geraldo; FATTINI, Carlo Américo. Anatomia Humana Sistêmica e Segmentar. 2ed. São Paulo: Atheneu, 2001. FREITAS, Valdemar de. Anatomia – Conceitos e Fundamentos. São Paulo: Artmed, 2004.