Sistema Sensorial

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23/10/2016
Sistema Sensorial
MSc. Danilo Pinheiro
• Alguns receptores sensoriais são propriamente neurônios aferentes
• Que enviam potenciais de ação que podem ser enviados para o centro integrador
• Esse tipo de receptor sensorial é denominado neurônio sensorial
Propriedades gerais
23/10/2016
• Outros receptores sensoriais são células epiteliais
• Que enviam sinais a um neurônio aferente que, por sua vez, 
transmite sinais na forma de potenciais de ação 
• Este potencial de ação viajam até o centro integrador
Propriedades gerais
• No caso de um neurônio sensorial, uma proteína receptora no 
dendrito do neurônio detecta o sinal
• Alterando a sua conformação
• Esta alteração provoca uma mudança no potencial de membrana do 
receptor
• Esta modificação no potencial de membrana é um tipo de potencial 
graduado chamado potencial gerador
Propriedades gerais
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• Quando a célula receptora está separada do neurônio sensorial
aferente
• O potencial graduado inicial na célula receptora é chamado de
potencial receptor
• O potencial receptor se propaga pela célula receptora sensorial em
direção ao sítio da sinapse com o neurônio aferente
• Onde dispara a liberação de um neurotransmissor
Propriedades gerais
• O neurotransmissor, por sua vez, liga-se aos receptores no neurônio
aferente e desencadeia um potencial graduado pós sináptico
• Este potencial se propaga em direção a zona de disparo, que
deflagra potenciais de ação
• Potenciais são conduzidos em direção aos terminais axônicos
• Provocando a liberação de um neurotransmissor e comunicação do
sinal ao sistema nervoso
Propriedades gerais
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• Receptores sensoriais podem ser agrupados de diversas formas
• Uma classificação fisiologicamente importante, tem como base o
tipo de estímulo que pode ser identificado pelo receptor
• Classificação que é denominada modalidade de estímulo
Classificação dos receptores
Classificação dos receptores
Quimioreceptores Mecanoreceptores Fotorreceptores Termorreceptores
Eletrorreceptores
Magnetorreceptores
Detectam sinais 
químicos
Base do olfato e 
paladar
Sinalização de 
componentes do meio 
interno – O2 e pH
Respondem a pressão e 
movimento
Envolvidos no tato, 
audição e equilíbrio
Detecção da pressão 
arterial
Respondem a luz
Constituem a base do 
sentido da visão
Detectam temperatura Respondem a campo 
elétrico e magnético
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• Poucos tipos de receptores são naturalmente sensíveis a mais de uma modalidade de estímulo
• Por exemplo, no focinho dos tubarões, órgãos sensoriais denominados ampolas de Lorenzini, são sensíveis
a eletricidade, ao tato e à temperatura – receptores polimodais
Classificação dos receptores
• Potenciais de ação podem codificar a intensidade do estímulo
mediante mudanças em sua frequência
• Estímulos fortes normalmente disparam séries de alta frequência
de potenciais de ação
• Estímulos fracos desencadeiam séries de baixa frequência de
potenciais de ação
• A maioria das células receptoras sensoriais é capaz de codificar
estímulos em uma faixa de intensidade denominada faixa
dinâmica
Codificação dos estímulos
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Codificação dos estímulos
• Muitos receptores sensoriais são extremamente sensíveis e podem
detectar sinais que estão próximos do limite de detecção
• Receptores diferentes podem possuir faixas dinâmicas variáveis
• O receptor A possui faixa dinâmica ampla e pode detectar
estímulos muitos fracos e muitos fortes
• O receptor B, ao contrário, detecta somente estímulos muito
fracos e se torna saturado em quantidades moderadas de estímulo
Codificação dos estímulos
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• Duas classes de receptores sensoriais codificam a duração do
estímulo
• Receptores tônicos disparam potenciais de ação enquanto durar o
estímulo
• Porém, muitos receptores tônicos não disparam potenciais de ação
na mesma frequência ao longo da duração de um estímulo
prolongado
• Pelo contrário, a frequência de potenciais de ação em geral declina
se a intensidade do estímulo for mantida constante
• Processo conhecido como adaptação do receptor
Receptores fásicos e tônicos
• Alguns receptores se adaptam tão rapidamente que produzem
potenciais de ação somente no inicio e término do estímulo
• Esses receptores são denominados receptores fásicos
• Codificam mudanças no estímulo, mas não codificam
explicitamente a duração do estímulo
Receptores fásicos e tônicos
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• A maioria das células dos animais possuem muitos tipos de quimiorreceptores, os quais são utilizados para
sentir seus ambientes internos e externos
• Para os animais terrestres, a olfação, ou o sentido do olfato, geralmente é definida como a detecção de
químicos no ar
• Dessa forma, a olfação fornece a habilidade para sentir químicos cuja fonte está localizada a certa distância
do corpo
• Diferente da gustação, que permite detectar químicos dissolvidos provenientes do alimento ingerido
Quimiorrecepção
• O sistema olfatório dos vertebrados está localizado no teto da cavidade nasal
• A olfação inicia quando uma molécula odorante entra em contato com a molécula de muco que reveste e
umidifica o epitélio olfatório do nariz
Quimiorrecepção
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• Este muco contém proteínas de ligação a odorantes, as quais possibilitam o deslocamento de moléculas
odorantes lipofílicas dissolvidas na camada de muco aquoso
• Células receptoras olfatórias são neurônios bipolares que possuem uma terminação no epitélio olfatório
e outra que faz sinapse com neurônios do bulbo olfatório
Quimiorrecepção
• Neurônios receptores olfatórios apresentam proteínas receptoras de odorantes, que são proteínas
envolvidas na detecção dos sinais químicos incidentes
• Estas proteínas são receptores acoplados a proteína G, similares àqueles envolvidos na comunicação
hormonal
Quimiorrecepção
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• Quando uma molécula odorante se liga a um receptor
odorífero, o receptor sofre uma mudança de conformação
• Ativando a sua proteína G associada
• A proteína G ativada ativa uma via de transdução de sinal, a
qual envolve a adenilato-ciclase
• Levando posteriormente a um potencial gerador
despolarizante
Quimiorrecepção
• A via de transdução de sinal mediada pela fosfolipase C
também pode ter um papel na detecção de odorantes
• Fosfolipase C hidrolisa o fosfatidilinositol-4,5-bifosfato (PIP)
na membrana plasmática
• Produzindo IP3 e DAG
• Levando ao aumento de Ca2+ intracelular
• Abrindo canais que levam a despolarização da célula
Quimiorrecepção
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• Vertebrados terrestres usam um órgão chamado de órgão
vomeronasal
• Para detectar uma classe particular de químicos ambientais
denominados feromônios
• Feromônios são sinais químicos liberados por uma animal, os quais
afetam o comportamento de outro animal da mesma espécie
• Utilizam um sistema de transdução de sinal associado a PL-C, ao
passo que a maioria dos receptores ativa a Adenilato ciclase
Detecção de feromônios
• Diferente do sistema olfatório, o sistema gustatório não é capaz de discriminar entre milhares de moléculas
diferentes
• Em vez disso, pelo menos em humanos, os sabores podem ser agrupados em uma das cincos modalidades:
salgado, doce, amargo, ácido e umami
• Glutamato monossódico
Sistema gustatório
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• Nos vertebrados terrestres, células receptoras gustatórias estão
localizadas na língua, palato mole, laringe e esôfago
• Estando agrupadas em estruturas conhecidas como botões
gustatórios
• São células em forma de cebola contendo muitas células
receptoras, com um poro que se abre para a superfície do corpo
• Químicos liberados do alimento, chamados gustantes, penetram
através do poro e fazem contato com a célula receptora
gustatória
Sistema gustatório• Sabores diferentes utilizam mecanismos de transdução de sinais
diferentes
• O sabor salgado é decorrente dos íons Na+ do alimento
• O sabor ácido é identificada através do bloqueio de canais de K+
pelos íons H+
• Este bloqueio resulta na despolarização de células devido a
redução da permeabilidade ao K+
• Alterando o potencial de membrana
Sistema gustatório
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• Compostos doces como açucares se ligam a receptores acoplados
a proteína G
• Ativando a proteína G gustaducina que, por sua vez, ativa a via da
adenilato-ciclase
• Estes receptores respondem a muitos tipos de compostos doces,
como monossacarídeos, polissacarídeos, adoçantes e alguns
aminoácidos
• Isto sugere que estes receptores tem um amplo espectro e que
não discriminam entre diferentes compostos
Sistema gustatório
• O sabor umami, provocado pelo L-glutamato e glutamato
monossódico, pode ser detectado por dois tipos de receptores
• Um similar aos receptores responsáveis pela detecção de doce
• E outro semelhante aos receptores de glutamato presentes no
encéfalo
• Quando o glutamato se liga a esse receptor, este muda a sua
conformação e ativa a proteína G associada
• Que por sua vez converte cAMP em AMP – mecanismo não
compreendido
Sistema gustatório
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• Os receptores do amargo são mais complexos e específicos que o
do sabor doce
• Existem aproximadamente 25 genes que codificam receptores de
compostos amargos
• A proteína G transducina ativa a PL-C, que promove a conversão
de PIP no segundo mensageiro IP3
• IP3 induz a liberação de Ca2+ de estoques intracelulares
• O influxo de Ca2+ promove a liberação de neurotransmissor
Sistema gustatório
• Mecanorreceptores são células ou órgãos especializados que transformam estímulos mecânicos, como
alterações na pressão, em sinais elétricos que podem ser interpretados pelo SN
• A mecanorrecepção é importante para os sentidos do tato, audição, equilíbrio e tem papel crítico na regulação
da pressão arterial
• Muitas células mecanorreceptoras são pequenas e estão dispersas no organismo animal
Mecanorrecepção
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• Existem dois tipos principais de proteínas mecanorreceptoras
em animais:
• ENaC (canais epiteliais de sódio, de ephitelial sodium channels)
• TRP (receptor de potencial transitório, de transiente receptor
potential)
Mecanorrecepção
• As proteínas receptoras estão ligadas ao citoesqueleto e as
proteínas da matriz extracelular
• Em ambas as situações, estímulos mecânicos fazem as âncoras
extracelulares se moverem em relação ao citoesqueleto
• Tracionando o canal e provocando a sua mudança
conformacional resultando em abertura ou fechamento
• Esta mudança altera o potencial de membrana da célula
dando origem ao potencial de ação
Mecanorrecepção
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• Os receptores táteis de vertebrados são células sensoriais distribuídas
pela pele
• Discos de Merkel são terminações nervosas livres associadas a uma
célula epidérmica chamada célula de Merkel
• Estes receptores possuem campo receptivo muito pequeno e são
utilizados na discriminação tátil fina
• Importantes para a sensação de tato leve e pressão na superfície da
pele
• São utilizados em tarefas como leitura em Braille
Mecanorrecepção
• As terminações nervosas do plexo do folículo piloso se enrolam em
torno da base dos folículos
• Detectam movimentos na superfície do corpo
• Quando um pelo é deslocado, o movimento do folículo faz as
terminações nervosas sensoriais sofrerem estiramento
• Estimulando proteínas mecanorreceptoras
• Estes receptores são fásicos, sendo mais responsivos a mudanças de
movimento
Mecanorrecepção
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• Corpúsculos de Pacini estão localizados profundamente na pele e nos
músculos, articulações e órgãos internos
• Estes corpúsculos possuem um dendrito sensorial circundado pro
aproximadamente 70 camadas de tecido com um gel viscoso entre
elas
• Estas camadas, denominadas lamelas são células de Schwann
modificadas
• Quando algo pressiona um corpúsculo, as lamelas mudam de forma,
alterando o formato do dendrito sensorial e modificando o potencial
de membrana
Mecanorrecepção
• Corpúsculos de Ruffini são encontrados no tecido conectivo da pele e
de membros e articulações
• Eles são responsivos ao estiramento da pele e ao movimento das
articulações quando nos movimentamos
• Os corpúsculos de Ruffini auxiliam o animal na determinação da
localização de seu corpo no espaço
Mecanorrecepção
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• Além de detectar tato, pressão e localização dos membros, os mecanorreceptores estão envolvidos com os
sentidos de equilíbrio e da audição
• O sentido do equilíbrio envolve a detecção da posição do corpo em relação a força da gravidade
• O sentido da audição permite detectar e interpretar ondas sonoras. A orelha é o órgão responsável pelo
equilíbrio e audição
Equilíbrio e audição
• Os órgãos dos vertebrados envolvidos com os sentidos da audição e do
equilíbrio apresentam muitas células mecanossensoriais
• Diferentemente das células mecanorreceptoras mostradas
anteriormente
• As células mecanorreceptoras destes órgãos não são neurônios
sensoriais
• Mas células epiteliais modificadas que fazem sinapse com um neurônio
sensorial
• São chamadas de células ciliadas
Equilíbrio e audição
23/10/2016
Equilíbrio e audição
• A maioria das células ciliadas possui um único cílio longo chamado
Cinocílio, e muitas projeções mais curtas, os esterocílios
• Os esterocílios desempenham um papel fundamental na transdução
mecanossensorial
• Os esterocílios estão conectados uns aos outros e ao cinocílio por um
pequeno filamento chamado ponte apical
• Canais iônicos mecanossensíveis localizados próximos ao ápice dos
estereocílios estão envolvidos na transdução sonora
• Durante o repouso, estão abertos cerca de 15% dos canais iônicos
mecanossensíveis
• Sob essas condições, um pequeno número de canais de Ca2+ está
aberto na célula ciliada
• Promovendo a liberação de neurotransmissor no neurônio aferente
Equilíbrio e audição
23/10/2016
• Quando uma célula ciliada é exposta a um estímulo mecânico como
uma vibração
• Os estereocílios se dobram sobre suas bases
• Se o movimento é em direção ao cinocílio, são abertos mais canais
iônicos no ápice dos estereocílios
• Estes canais não são seletivos e permitem a passagem de íons com
K+ e Na+ provocando uma despolarização
Equilíbrio e audição
• Esta despolarização abre mais canais de Ca2+ controlados por
voltagem na membrana da célula ciliada
• Permitindo a entrada de mais Ca2+ na célula
• Aumentando a exocitose de neurotransmissor da célula ciliada para
o neurônio aferente
Equilíbrio e audição
23/10/2016
• Se o movimento dos estereocílios é na direção do menor
estereocílio, muitos canais mecanossensíveis são fechados
• Este fechamento impede a entrada de íons na célula, o que diminui
a liberação de neurotransmissor
• Diminuindo também a frequência de potenciais de ação no
neurônio sensorial
Equilíbrio e audição
PEIXE OUVE ?
Equilíbrio e audição
23/10/2016
• A orelha interna dos mamíferos é composta de várias estruturas
dotadas de células ciliadas
• O utrículo, o sáculo e as ampolas dos ductos semicirculares estão
envolvidas no sentido do equilíbrio
• Na cóclea também são encontradas células ciliadas, mas estão
envolvidas na audição
Equilíbrio e audição
• O utrículo e o sáculo possuem inúmeros otólitos mineralizados
dispersos em uma matriz gelatinosa
• Formando uma membrana chamada mácula que se situa acima de
mais de 100.000 células ciliadas
• Quando movemos a nossa cabeça para um determinado lado, os
otólitos e as massas gelatinosas das máculas utricular e sacular
inclinam-se sobre as células ciliadas
• Provocando a estimulação destas células
Equilíbrio e audição23/10/2016
• A mácula do utrículo está orientada horizontalmente e detecta
movimentos no plano horizontal
• A mácula do sáculo possui orientação vertical e responde ao
movimento no plano vertical
• O utrículo também pode responder a inclinação da cabeça
• Quando inclinamos a cabeça, a gravidade exerce uma força sobre a
massa gelatinosa dos sacos vestibulares
• Estimulando um conjunto de células particulares dependendo da
inclinação
Equilíbrio e audição
• Diferentemente dos sacos vestibulares, os quais detectam se
o corpo está inclinando
• Os ductos semicirculares respondem a aceleração angular
• Quando giramos a cabeça no plano de um ducto particular, o
seu líquido se movimenta
• Em decorrência da inércia, ocorre uma diferença entre a
direção dos movimentos dos líquidos e da cabeça
• A movimentação do líquido estimula as células ciliadas
Equilíbrio e audição
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• É a capacidade de detectar pequenas partes do espectro eletromagnético situadas entre o ultravioleta e o
infravermelho
• Cujos comprimentos de onda vão de aproximadamente 300 nm até um pouco mais de 1000 nm
Fotorrecepção
• Nos animais ocorrem dois tipos principais de
fotorreceptores
• Os fotorreceptores ciliares que possuem um único cílio
emergindo da célula
• Que geralmente apresenta membrana ciliar que contém
os fotopigmentos
• Moléculas especializadas na absorção da energia
proveniente dos fótons incidentes
Fotorreceptores
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• E fotorreceptores rabdoméricos, onde a superfície que
contém os pigmentos é mais complexa
• Apresentando expansões chamadas de microvilosidades
• Além das diferenças estruturais, as células fotorreceptoras
ciliar e rabdomérica se diferenciam por utilizarem
mecanismos diferentes de transdução
• Que converte a energia do fóton em potencial de
membrana
Fotorreceptores
• Embora todas as células fotorreceptoras de vertebrados sejam ciliares
• Nos mamíferos elas podem ser divididas em duas subclasses: bastonetes
e cones
• Apesar das formas diferenciadas, possuem características similares
Fotorreceptores
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• Ambas apresentam um segmento composto por discos intercalares
onde se localizam os fotopigmentos
• Um cílio conector une o segmento externo ao segmento interno que
possui o núcleo
• A outra extremidade desta célula faz conexão sináptica com outras
células do olho
Fotorreceptores
Fotorreceptores
• Vários mamíferos noturnos apresentam um número relativamente alto de bastonetes
• Durante a noite, o mundo aparece em tons de cinza – utilização de cones para a visão colorida na luz
brilhante, e bastonetes para visão em tons de cinza quando há pouca luz
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• Os fotopigmentos são compostos por um pigmento chamado de cromóforo associado a uma proteína
receptora específica
• Na maioria dos fotorreceptores o cromóforo é um derivado da vitamina A, e a proteína associada é um
membro da família de genes opsina
• Dependendo da célula fotorreceptiva, o fotopigmento recebe diversas denominações, incluindo rodopsina,
iodopsina, porfirropsina, melanopsina, opsina, entre outras
• Todos esses fotopigmentos consistem em um cromóforo derivado da vitamina A ligado a uma proteína G
Os cromóforos
• Apesar da variação em estruturas específicas dos receptores, o padrão geral de ativação química permanece
o mesmo
• No estado inativo, o cromóforo apresenta a conformação cis
• A absorção de energia muda a sua conformação, girando a molécula para a conformação trans
Os cromóforos
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• Na conformação cis, o cromóforo se liga a opsina, mas, ao converter-se em conformação trans, não se liga a
essa proteína, deixando-a liberada
• Separação conhecida como descoramento do pigmento
Os cromóforos
• Quando o cromóforo se dissocia da opsina, esta proteína
sofre uma mudança conformacional
• Tornando-se ativada
• Similar a outros receptores acoplados a proteína G, a opsina
ativada sinaliza uma proteína G associada
• Que, por sua vez, ativa a cascata de transdução de sinal
• Os fotorreceptores de vertebrados utilizam principalmente a
cascata de transdução através da PL-C
Os cromóforos
23/10/2016
Os cromóforos
• A termorrecepção inicia quando ocorre ativação de uma proteína termorreceptora específica que se comunica
com um neurônio termorreceptor
• Estes receptores térmicos são especializados na detecção de distintas faixas de temperatura: alguns ativados
pelo calor e outros pelo frio
• Além de estímulos térmicos, compostos químicos podem estimular estes neurônios
• A capsaicina, o ingrediente “quente” da pimenta, estimula os neurônios sensíveis ao calor
• E o mentol, o ingrediente responsável pelo sabor “refrescante” da hortelã, estimula neurônios sensíveis ao
frio
Termorrecepção