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Fisiopatologia II 1 1 1. Organização do Sistema Nervoso Central Fisiopatologia II 2 2 O SN recebe, a cada minuto literalmente milhões de bits de informação provenientes de diferentes órgãos e nervos sensoriais e então os integra para determinar as respostas a serem executadas pelo corpo. Organização do SNC: Introdução: 3 Sistema nervoso central e o sistema nervoso periférico são as duas principais divisões do sistema nervoso. O primeiro reúne as estruturas situadas dentro do crânio e da coluna vertebral: processamos, sentimos, criamos O segundo reúne as estruturas distribuídas pelo organismo: transportar as informações da e para periferia Ambos são constituídos de dois tipos celulares: neurônios e gliócitos. Organização do SNC: Introdução: 4 Neurônio: Principal unidade sinalizadora do SN Transmissão e processamento de sinais Comunicam-se através de estruturas chamadas sinapses, que consistem cada uma delas em uma zona de contato entre dois neurônios, ou entre um neurônio e uma célula muscular. é capaz não só de transmitir sinais entre duas células, mas também de bloqueá-las ou modifica-las inteiramente: realiza um verdadeiro processamento de informação. Organização do SNC: Introdução: 5 Neuroglia: Conjunto de células não neuronais, os gliócitos Tão numerosos quanto os neurônios no cérebro como um todo Desempenham funções de infraestrutura, mas também de processamento de informação: nutrem, dão sustentação mecânica, controlam o metabolismo dos neurônios, ajudam a construir o tecido nervosos durante o desenvolvimento, funcionam como células imunitárias, e de certo modo regulam a transmissão sináptica entre os neurônios. Organização do SNC: Introdução: 6 Quantos neurônios tem um cérebro? Qual o local de maior concentração de neurônios? Qual a relação do número de Gliócitos para o número de Neurônios? Organização do SNC: Introdução: 7 Organização do SNC: Introdução: 8 Organização do SNC: Introdução: 9 SNC Encéfalo Medula Espinhal SNP Nervos Gânglios Organização do SNC: Introdução: SNC Encéfalo Medula Espinhal SNP Nervos Gânglios Cérebro Tronco encefálico 31 Espinhais 12 Cranianos SNS SNP Cerebelo Mesencéfalo Bulbo “Medula Oblonga” Ponte Terminações nervosas Organização do SNC: Introdução: 11 SNC Cérebro Cerebelo Tronco encefálico Medula Espinhal SNP Nervos Espinhais e cranianos Organização do SNC: Introdução: Cérebro Telencéfalo Diencéfalo Tronco Encéfalico Cerebral Mesencéfalo Ponte Bulbo Cerebelo Cerebelo Organização do SNC: Introdução: Embriogênese: Com um mês de vida intra-uterina, ocorre a formação de três dilatações, conhecidas como vesículas encefálicas primitivas: Anterior: PROSENCÉFALO; Intermediária: MESENCÉFALO; Posterior: ROMBENCÉFALO. Estas vesículas dilatadas darão origem ao encéfalo enquanto a parte caudal dará origem à medula espinhal. 14 1 2 3 4 5 1 2 3 4 4 5 Organização do SNC: Introdução: 14 15 Organização do SNC: Introdução: Organização do SNC: Introdução: Embriogênese: 4º e 5º mês: as principais estruturas anatômicas já estão constituídas. Córtex cerebral e córtex cerebelar ainda estão lisos. Ossos cranianos se desenvolvem mais lentamente do que as estruturas encefálicas: córtex adquire muitas fissuras e sulcos Medula espinhal se desenvolve mais lentamente do que a coluna vertebral, formando uma estrutura anatômica conhecida como cauda equina. 17 Organização do SNC: Introdução: SNS Aferentes SNV Aferente Eferente Sensibilidade geral SNA Propriocepção Eferente Movimentos dos músculos esqueléticos SNS SNP Músculos lisos Músculo cardíaco Glândulas 18 Organização do SNC: Introdução: 19 Organização do SNC: Introdução: 20 Organização do SNC: Introdução: Vesículas Primitivas Estruturas Anatômicas Prosencéfalo Telencéfalo Córtex cerebral Núcleosda base Diencéfalo Diencéfalo Mesencéfalo Mesencéfalo Mesencéfalo Rombencéfalo Metencéfalo Ponte Cerebelo Mielencéfalo Bulbo Medula primitiva Medula primitiva Medula espinhal 21 Organização do SNC: Introdução: 22 Organização do SNC: Introdução: Organização do SNC: Introdução: Responsável por toda ação complexa Linguagem, comportamento, pensamento, raciocínio, funções motoras Processa toda informação visual Informações auditivas, aspectos elaborados da visão, compreensão linguística e alguns aspectos da memória Interpretação, sensibilidade, sentidos, tato, olfato Organização do SNC: Introdução: Organização do SNC: Introdução: Cerebelo: Organização de informações ligadas ao movimento, coordenação motora. Principal órgão envolvido com a coordenação da motricidade somática Realização de movimentos aprendidos, precisos, dirigidos, programação de força e velocidade Disfunção cerebelar: decomposição do movimento e a falta ou excesso de força (dismetria) Organização do SNC: Introdução: Cerebelo: Vestibulocerebelo (arquicerebelo ou lobo flóculo-nodular): recebe aferências do sistema vestibular Espinocerebelo (paliocerebelo, vermis ou paravermis): recebe apmlas informações cutâneas e proprioceptivas Cerebrocerebelo (neocerebelo, hemisférios cerebelares): recebe conexões do córtex cerebral (motor) e envia os sinais neurais de volta, via tálamo (planejamento motor) Organização do SNC: Introdução: Tronco encefálico: Mesencéfalo: Responsável por algumas funções como visão. Audição, movimento dos olhos e movimento do corpo Organização do SNC: Introdução: Tronco encefálico: Ponte: Interfere no controle da respiração, centro de transmissão de impulsos para o cerebelo Atua como passagem para as fibras nervosas que ligam o cérebro à medula Organização do SNC: Introdução: Tronco encefálico: Bulbo: Recebe informações de várias partes do corpo, controlando as funções autônomas, chamadas de vida vegetativa: Batimento cardíaco, respiração, PA, reflexos da salivação, tosse, espirro e o ato de engolir Organização do SNC: Introdução: Organização do SNC: Introdução: Medula espinhal Reflexos mediados pela medula Organização do SNC: Introdução: Inervar: ramificar-se profusamente em um território específico do corpo, seja para comandar os músculos, seja para veicular as sensações de tato, dor e outras, provenientes dos tecidos de determinada região. Organização do SNC: Introdução: Neurônio do SNC: Unidade Funcional Básica Organização do SNC: Plano geral do SN: 34 Corpo celular Dentritos Axônio Bainha de mielina Nodos de Ranvier Terminal sináptico Botão sináptico 200.000 conexões para cada neurônio Divisão sensorial do SN – Receptores Sensoriais Muitas atividades do SN se iniciam pelas experiências sensoriais que excitam os receptores sensoriais. Estas podem provocar reações cerebrais imediatas ou podem ser armazenadas no cérebro, sob a forma de memória, por minutos, semanas ou anos. Função: captar várias formas de energia (=informação) produzidas no ambiente ou no próprio organismo: impulsos bioelétricos Organização do SNC: Plano geral do SN: Divisão sensorial do SN – Receptores Sensoriais Organização do SNC: Plano geral do SN: Divisão Motora do SN – Os Eferentes O SN controla as diversas atividades do corpo: Contração dos músculos esqueléticos apropriados Contração da musculatura lisa Secreção de substancias químicas pelas glândulas exócrinas e endócrinas São as funções motoras do SN: músculos e glândulas são os efetores. Organização do SNC: Plano geral do SN: Divisão Motora do SN – Os Eferentes Organização do SNC: Plano geral do SN: Neuroeixo motor esquelético Músculos esqueléticos podem ser controlados por diferentes níveis do SNC Processamento de informações – Função Integrativa Uma das mais importantes funções do SN é de processar a informação aferente, de forma que sejam efetuadas respostas mentais e motoras apropriadas. Função integrativa: canalização e processamento da informação Depende das sinapses entre os neurônios: inibitórios ou facilitatórios (ação seletiva): algumas vezes bloqueando sinais fracos, enquanto permotem que sinais fortes passem, e, em outro momento, selecionando e amplificando determinados sinais fracos. Organização do SNC: Plano geral do SN: Armazenamento da informação - Memória A maior parte do armazenamento das informações recebidas ocorre no córtex cerebral. Cada vez que determinados tipos de sinais sensoriais passam por sequência de sinapses, essas ficam mais capazes de transmitir o mesmo tipo de sinal em outras oportunidades: facilitação. Uma vez que as informações tenham sido “armazenadas” no SN sob a forma de memória, elas passam a ser parte do mecanismo do processamento do cérebro: ajudam a selecionar nova informação sensorial importante. Organização do SNC: Plano geral do SN: Organização do SNC: Principais níveis sensoriais do SNC: 1. Nível Medular Circuitos neuronais intrínsecos da medula podem ser responsáveis por: Movimentos de marcha; Reflexos de afastamento; Reflexos de enrijecimento muscular; Reflexos que controlam os vasos sanguíneos, movimentos gastrointestinais ou excreção urinária. Organização do SNC: Principais níveis sensoriais do SNC: 2. Nível Cerebral inferior ou Subcortical Muitas, senão a maioria das que chamamos de atividades subconscientes do corpo são controladas por regiões encefálicas subcorticais: Bulbo; Ponte; Mesencéfalo; Hipotálamo; Tálamo; Cerebelo; Gânglios da base. Organização do SNC: Principais níveis sensoriais do SNC: PA e respiração; Equilíbrio; Reflexos alimentares como salivação Padrões emocionais 3. Nível Cerebral superior ou Cortical O córtex nunca funciona sozinho. O vasto reservatório de informação cortical converte as funções subcorticais em operações determinadas e precisas. Organização do SNC: Principais níveis sensoriais do SNC: A informação é transmitida para o SNC na forma de potenciais de ação: impulsos nervosos. Funções sinápticas dos neurônios Bloqueia impulsos de um neurônio para o outro; Transforma um impulso único em impulsos repetitivos; Integrada impulsos vindo de outros neurônios; Armazena informações (memória): quando um impulso atravessa uma sinapse, os impulsos, imediatamente seguintes passam com maior facilidade, tornando-se mais capazes de retransmitir os mesmos sinais. Organização do SNC: Sinapses do SNC: Tipos de sinapses Sinapse química (maioria): neurotransmissores Acetilcolina, norepinefrina, epinefrina, histamina, GABA, glicina, serotonina, aspartato, glutamato, etc. Sinapse elétrica (junções comunicantes): conduzem eletricidade de uma célula para a outra Pouco encontradas no SNC Organização do SNC: Sinapses do SNC: Tipos de sinapses Organização do SNC: Sinapses do SNC: Acetilcolina, norepinefrina, epinefrina, histamina, GABA, glicina, serotonina, aspartato, glutamato, etc. Junções comunicantes Princípio da condução unidirecional Anatomia fisiológica da Sinapse Organização do SNC: Sinapses do SNC: Botões sinápticos: terminais pré-sinápticos Excitatórios Inibitórios Neurônios se diferem: Tamanho do corpo celular Comprimento, tamanho e número de dendritos Comprimento e calibre do axônio Número de terminais pré-sinápticos Anatomia fisiológica da Sinapse Organização do SNC: Sinapses do SNC: Anatomia fisiológica da Sinapse Organização do SNC: Sinapses do SNC: Os neurotransmissores podem: Inibir se se a membrana tiver receptores inibitórios Excitar se a membra tiver receptores excitatórios Liberação dos neurotransmissores – o papel dos íons Ca++ Organização do SNC: Sinapses do SNC: Sítios de liberação Função das Proteínas Receptoras Pós-sinápticas As moléculas desses receptores têm dois componentes importantes: Componente de ligação: onde se liga o neurotransmissor. Componente ionóforo: atravessa toda a membra pós-sináptica. Canal iônico: passagem de íons. Ativador de “segundo mensageiro”: ativa uma ou mais substancias localizadas no interior do neurônio. Organização do SNC: Sinapses do SNC: Função das Proteínas Receptoras Pós-sinápticas Canais iônicos: Canais catiônicos: conduzem Na+ e são revestidos de cargas negativas. Suas cargas positivas excitam os neurônios; Substância transmissora que o abre é chamada transmissor excitatório. Canais aniônicos: conduzem Cl-. Suas cargas negativas inibem os neurônios; Substância transmissora que o abre é chamada transmissor inibitório. Organização do SNC: Sinapses do SNC: Função das Proteínas Receptoras Pós-sinápticas Sistema de Segundos Mensageiros: Função: provocar o efeito prolongado da excitação ou inibição Muitas funções dos SN requerem mudanças prolongadas nos neurônios, com a duração de segundos a meses, aos a substância transmissora inicial já se ter dissipado A ativação dos segundos mensageiros no neurônio é extremamente importante para modificar as características das respostas a longo prazo das diferentes vias neuronais. Organização do SNC: Sinapses do SNC: 54 Função das Proteínas Receptoras Pós-sinápticas Sistema de Segundos Mensageiros: Organização do SNC: Sinapses do SNC: Abertura de canais iônicos específicos Permanecem abertos por tempo prolongado Ativação do AMPc ou GMPc Ativar a maquinaria metabólica Podem induzir uma das muitas funções químicas específicas da célula Novas proteínas: modificando sua estrutura (memória) Porção ativadora AMPc: monofosfato de adenosina cíclico GMPc: monofosfato de guanosina cíclico 55 Receptores excitatórios ou inibitórios Alguns receptores pós-sinápticos quando ativados provocam excitação ou inibição do neurônios pós-sináptico. A presença destes dois tipos de receptores á a dimensão adicional à função nervosa, possibilitando a contenção ou a excitação . Organização do SNC: Sinapses do SNC: 56 Receptores excitatórios ou inibitórios Mecanismos moleculares e de membrana utilizados pelos receptores: Excitação: Canais de Na+: aumenta o potencial intracelular (mais +); Condução reduzida pelos canais de Cl- e/ou K+ (mais +); Alterações no metabolismo do neurônio pós-sináptico: Excitar a atividade celular Aumentar nº de receptores excitatórios ou diminuir nº de receptores inibitórios Organização do SNC: Sinapses do SNC: 57 Receptores excitatórios ou inibitórios Mecanismos moleculares e de membrana utilizados pelos receptores: Inibição: Canais de Cl-: diminui o potencial intracelular (mais -); Condução aumentada pelos canais de K+ (mais -); Ativação de enzimas receptoras que inibem funções metabólicas: Aumentar nº de receptores inibitórios ou diminuir nº de receptores excitatórios Organização do SNC: Sinapses do SNC: 58 Substâncias Transmissoras Mais de 50 substâncias foram demonstradas ou sugerias com transmissores sinápticos. Dois grupos: Neurotransmissores com moléculas pequenas e de ação rápida: induzem respostas mais agudas do SN, como a transmissão de sinais sensoriais para o encéfalo e motores para os músculos Neuropeptídeos de ação lenta: provocam ações mais prolongadas, como mudanças a longo prazo do nº de receptores neuronais, abertura ou fechamento de canais iônicos e mudanças ado nº ou dimensão das sinapses Organização do SNC: Sinapses do SNC: 59 Substâncias Transmissoras Neurotransmissores de moléculas pequenas e de ação rápida Organização do SNC: Sinapses do SNC: Na maioria das vezes, o efeito que o neurotransmissor provoca é no sentido de aumentar ou diminuir a condutância dos canais iônicos. As vesículas que armazenam e liberam os neurotransmissores são continuamente recicladas e utilizadas por vezes repetidas. Sintetizados no citosol do terminal pré-sináptico. 60 Substâncias Transmissoras Neurotransmissores de moléculas pequenas e de ação rápida Acetilcolina: Secretada em diversas áreas do SN: Terminais da células piramidais do córtex motor; vários neurônios dos núcleos da base; moto- neurônios; n. pré-ganglionares do SNA; n. pós-ganglionar do SNPs e alguns do SNS. Efeito excitatório e inibitório Organização do SNC: Sinapses do SNC: 61 Substâncias Transmissoras Neurotransmissores de moléculas pequenas e de ação rápida Norepinefrina: Secretada em diversos neurônios cujos somas estão localizados no tronco encefálico e hipotálamo; maior dos n. pós-ganglionares Efeito excitatório (locus ceruleus) e inibitório Organização do SNC: Sinapses do SNC: 62 Substâncias Transmissoras Neurotransmissores de moléculas pequenas e de ação rápida Dopamina: Substância negra Seus neurônios se projetam para a região estriatal dos núcleos da base Efeito geralmente inibitório Organização do SNC: Sinapses do SNC: 63 Substâncias Transmissoras Neurotransmissores de moléculas pequenas e de ação rápida GABA: Terminais nervosos na medula espinhal, cerebelo, núcleos da base e córtex Efeito geralmente inibitório Glutamato: Terminais pré-sinápticos em muitas vias aferentes e no córtex cerebral Efeito geralmente excitatório Organização do SNC: Sinapses do SNC: 64 Substâncias Transmissoras Neurotransmissores de moléculas pequenas e de ação rápida Óxido Nítrico: Secretado por terminais nervosos em áreas encefálicas responsáveis pelo comportamento a longo prazo e memória Não é armazenado em vesículas, sendo sintetizado quase instantaneamente Não altera muito o potencial de membrana: modifica as funções metabólicas alterando a excitabilidade do neurônio. Organização do SNC: Sinapses do SNC: 65 Substâncias Transmissoras Neuropeptídios Organização do SNC: Sinapses do SNC: Sintetizados nos ribossomos e transportados pelo fluxo axônico do citoplasma de forma lenta (alguns cm/dia) As vesículas são destruídas: autólise 66 Substâncias Transmissoras Neuropeptídios Devido ao método laborioso de sua formação, quantidades bem menores desses são normalmente liberadas em relação às quantidades dos neurotransmissores de pequena molécula (NPM) Compensação: Tem em geral potência de mil vezes ou mais do que as do NPMs Provocam ações muito mais prolongadas: fechamento prolongado de canais iônicos; mudança da maquinaria metabólica; alterações prolongadas na ativação e desativação de genes específicos, mudança no número de receptores, etc Organização do SNC: Sinapses do SNC: 67 Eventos elétricos durante a excitação neuronal Organização do SNC: Sinapses do SNC: Potencial de repouso da membrana Importante para controlar as duas funções no neurônio: excitação e inibição Bomba Na-K 68 Eventos elétricos durante a excitação neuronal Potencial Excitatório Pós-sináptico: Organização do SNC: Sinapses do SNC: Potencial pós-sináptico excitatório (PPSE) = +20mV. O aumento do potencial de membrana requer a descarga de vários terminais: SOMAÇÃO. O potencial de ação é deflagrado no segmento inicial do axônio: possui 7x mais canais Na+ VD: limiar de disparo Corpo celular possui pouco canal de Na+ VD Aumento do potencial Na+ 69 Eventos elétricos durante a excitação neuronal Potencial Excitatório Pós-sináptico: Somação Espacial A excitação de um só terminal pré-sináptico sobre a superfície do neurônio quase nunca excita a célula: não gera PPSE Diversos terminais pré-sinápticos são estimulados ao mesmo tempo: seus efeitos podem ser somados: Para cada sinapse excitatório que dispara simultaneamente, o potencial de membrana total fica mais positivo por o,5 a 1,omV. Quando o PPSE se torna grande o suficiente, o limiar de disparo será alcançado = potencial de ação Facilitação dos neurônios: Quando o potencial fica próximo ao limiar de disparos. Outro sinal excitatório que chegue ao neurônio de alguma outra fonte pode excitá-lo muito facilmente. Organização do SNC: Sinapses do SNC: 70 Eventos elétricos durante a excitação neuronal Potencial Excitatório Pós-sináptico: Somação Temporal Todas as vezes que o terminal pré-sináptico dispara, a substancia transmissora liberada promove a abertura dos canais de membrana por milissegundos, podendo durar até 15 milissegundos. Aberturas consecutivas desses canais podem aumentar o potencial pós-sináptico: podem se somar Organização do SNC: Sinapses do SNC: 71 Eventos elétricos durante a excitação neuronal Somação simultânea dos PPSI e PPSE PPSI: tende a promover valor mais negativo PPSE: tende a promover valor mais positivo Ocorrendo ao mesmo tempo estes dois efeitos podem se anular completamente ou parcialmente. Organização do SNC: Sinapses do SNC: 72 Corno dorsal VID Serotonina e Noradrenalina Imput Output Corno dorsal VID Serotonina e Noradrenalina Imput Output Eventos elétricos durante a inibição neuronal Potencial Inibitório Pós-sináptico: Organização do SNC: Sinapses do SNC: Promove abertura dos canais de Cl- e de K+ (hiperpolarização) Inibe o neurônio O aumento na negatividade é chamado de potencial inibitório pós-sináptico (PPSI) O PPSI é de -5mV, o que inibe a transmissão do sinal neural pela sinapse 75 Funções Especiais dos Dendritos na Excitação Organização do SNC: Sinapses do SNC: Podem receber sinais de ampla área espacial em torno do neurônio. Possibilita a somação de sinais de diversas fibras nervosas pré-sinápticas distintas. 80 a 95% de todos os terminais terminam nos dendritos Não transmitem potenciais de ação. Transmitem correntes eletrônicas em direção ao corpo celular por condução iônica. Condução decremental: redução do potencial de membrana, à media que se propaga eletronicamente. As sinapses que se localizam próximas ao corpo celular são mais eficazes 76 Funções Especiais dos Dendritos na Excitação Relação entre Estado de Excitação e Frequência de Disparo O estado excitatório do neurônio é definido como o impulso excitatório resultante da somação dos potencias excitatórios e inibitórios. Maior grau de excitação: estado excitatório Maior grau de inibição: estado inibitório Neurônios diferentes respondem de modo distinto, têm diferentes limiares de excitação e apresentam grandes diferenças nas frequências máximas de disparo. Organização do SNC: Sinapses do SNC: 77 Funções Especiais dos Dendritos na Excitação Relação entre Estado de Excitação e Frequência de Disparo Organização do SNC: Sinapses do SNC: Quando o estado excitatório aumenta acima do limiar de excitação, o neurônio disparará repetitivamente durante o tempo que o estado excitatório permanecer neste nível. 78 Fadiga da transmissão sináptica (TA) Quando as sinapses excitatórias são repetidamente estimuladas com alta frequência e o número de descargas pós-sináptica começa a diminuir chamamos de fadiga da transmissão sináptica: Exaustão total ou parcial dos estoques de transmissores Inativação de receptores pós-sinápticos Lento desenvolvimento de concentrações adequadas de íons Organização do SNC: Características Especiais das Sinapses: Fadiga é um mecanismo protetor contra atividade neuronal excessiva 79 Efeito da acidose ou alcalose na TA De modo geral: A alcalose aumenta acentuadamente a excitabilidade neuronal. A acidose deprime a atividade neuronal de modo drástico. Organização do SNC: Características Especiais das Sinapses: 80 Efeito da Hipóxia na TA A cessação da disposição de O2, por apenas alguns segundos, pode provocar completa ausência de excitabilidade de alguns neurônios. Efeito de Fármacos na TA Diversos fármacos aumentam a excitabilidade dos neurônios, e outros a diminuem, bem como inibem a ação de outras substâncias. Organização do SNC: Características Especiais das Sinapses: 81 Retardo sináptico Durante a transmissão do sinal neuronal, certa quantidade de tempo é perdida: Descarga de substância transmissora; Difusão do neurotransmissor; Ação do neurotransmissor no receptor; Ação do receptor promovendo aumento da permeabilidade; Difusão do Na+ para o neurônio. O tempo mínimo é de 0,5 milissegundo: retardo sin´ptico Organização do SNC: Características Especiais das Sinapses: 82
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