FISIOLOGIA HUMANA UNIDADE 1 PARTE 3 bioeletrogenese e excitabilidade

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Deivid A. da Costa
BIOELETROGÊNESE E EXCITABILIDADE
• Propriedades gerais das células excitáveis
• Potencial de ação
• Transmissão sináptica
• Introdução a neurofisiologia
Deivid A. da Costa
MORFOLOGIA DO NEURÔNIO
Deivid A. da Costa
Neurônios
Dendritos
Axônio
Pericário
Deivid A. da Costa
O impulso nervoso
Deivid A. da Costa
O impulso nervoso
Os neurônios são células excitáveis capazes de produzir potenciais de ação (sinais 
bioelétricos de comunicação).
Todas as células do corpo humano possui em sua membrana canais iônicos que
mantém o interior da célula com carga negativa quando comparado com o
exterior, com carga mais positiva.
Deivid A. da Costa
O impulso nervoso
A membrana celular dos neurônios possuem diferentes tipos de proteínas de 
transporte: Canais controlados por comportas; canais iônicos dependentes de ligantes
Canais de Na+
Ativados por Voltagem
Canais de K+
Ativados por voltagem
Abrem mais lentamente que os canais de Na+
Deivid A. da Costa
O impulso nervoso
Actionpotential.swf
Deivid A. da Costa
O impulso nervoso
Características do potencial de ação
Lei do tudo ou nada: O impulso ocorre sempre do mesmo modo, sempre igual em amplitude,
duração e forma de onda.
O impulso não é gerado apenas uma vez na membrana. Ele é gerado a cada ponto da
membrana provocando uma “impressão” de deslocamento.
No período refratário a membrana permanece inexcitável (intervalo de milisegundos entre
dois pulsos)
O impulso é unidirecional 
Período Refratário
•Evita propagação para “trás”
•Permite disparo em casos de 
estimulação “extra forte”
Deivid A. da Costa
A família dos neurônios
Axônios com diâmetro maiores possuem maior velocidade de condução do 
impulso. Contudo ocupam muito espaço e exige um corpo neural grande 
para mantê-lo.
Como aumentar a velocidade do impulso sem aumentar o diâmetro do axônio?
Associação dos neurônios com oligodendrócitos e células de Schwann
célula de Schwann
Propagação do Potencial de Ação
Condutância 
“saltante”
Axônio Mielinizado
Canais de Na+ 
somente ao longo 
nódulo de Ranvier
Tipos de comunicação celular no sistema nervoso
Sinápse elétrica
Sinápse química
Sinalização não específica
Principal meio de 
comunicação entre 
neurônios no S.N.
Comunicação entre neurônios
Os neurônios podem se comunicar entre si de duas formas:
2- Através de sinapses químicas
As junções comunicantes
são locais onde dois
neurônios se encontram, e
suas membranas celulares
estão justapostas e contém
vários canais iônicos nesses
pontos.
A comunicação é mais
rápida
Provavelmente envolvidas
em fenômenos de
sincronização
Junções comunicantes
• Transmissão muito rápida
• Similar à propagação eletrotônica passiva – chamada de transmissão 
eletrotônica
• Acoplamento celular: importância na percepção
Sincronização de atividade 
neuronal
Simulação tridimensional (Traub et al.)
Sincronização neuronal em
processos cognitivos
Acoplamento 
celular
Sincronização 
neuronal
Desenvolvimento
Sono & vigília
Atenção & alerta
Neuropatologias
Acoplamento 
celular
Padrão? Padrão
Comunicação entre neurônios
Sinapses Químicas
Duas características principais:
• Existência de um espaço entre 
uma célula e outra (fenda 
sináptica)
• Presença de um mensageiro 
químico, para reproduzir o 
potencial elétrico na região pós-
sináptica
– Neurotransmissor
– Neuromoduladores
– Hormônios
Tipos de Sinapses 
Químicas
Axo-dendrítica Axo-somática Axo-axônica
A integração sináptica pode-se dar por 
somação temporal e espacial. Em A, o 
potencial pós-sináptico excitatório 
(PPSE) é insuficiente para atingir o 
limiar da zona de disparo do neurônio. 
Em B, como a frequência de PAs é 
mais alta, os PPSEs somam-se e já
atingem o limiar: o PPSE final resulta 
da soma algébrica dos PPSEs
subsequentes na mesma sinapse 
(somação temporal). Em C, somam-se
os PPSEs de sinapses próximas, 
produzindo um PPSE resultante de 
amplitude superior ao limiar da zona de 
diparo (somação espacial).
A integração de sinapses 
excitatórias e inibitórias (A) produz 
na zona de disparo do neurônio um 
potencial pós-sináptico resultante 
(B) que representa a soma 
algébrica dos PPSEs e PPSIs 
provocados pelas várias fibras 
aferentes. 
Sinapses Químicas – Princípios Básicos
• Síntese de Neurotransmissores
• Armazenagem em vesículas
• Liberação dos 
neurotransmissores
• Ativação dos receptores
• Mecanismos de Remoção e 
Degradação dos 
Neurotransmissores
PeptídeosAminoácidos e aminas
Liberação de Neurotransmissores
• Desencadeada pela chegada de 
um Potencial de Ação ao terminal 
axonal
• Despolarização  Abertura de 
canas de Ca+2
• Influxo de íons Ca+2 membrana 
vesicular ancora-se à membrana 
pré-sináptica
• Neurotransmissores são liberados 
por exocitose através dos poros 
que se formam
Comunicação entre neurônios
Sinapses Químicas
QUANTO DE NEUROTRANSMISSORES SÃO LIBERADOS EM CADA SINAPSE?
Depende da duração da despolarização da membrana que resulta da chegada de um ou mais 
potenciais de ação. 
Comunicação entre neurônios
Sinapses Químicas
Comunicação entre neurônios
Sinapses Químicas
Deivid A. da Costa
Deivid A. da Costa
• Neurotransmissores, Neuromoduladores e Hormônios:
– Agem em receptores para controlar comportamentos de 
células e órgãos
– Diferenças principais: 
• Distância entre a célula que libera e o receptor
• Local onde são produzidos
Potenciais Pós-Sinápticos
• Modificam taxa de ativação do neurônio pós-
sináptico
• Podem ser:
– Potenciais pós-sinápticos excitatórios (PEPS) –
despolarizantes 
– Potenciais pós-sinápticos inibitórios (PIPS) -
hiperpolarizantes
• Dependem das características do receptor e 
tipo de canal iônico ligado a ele
Potencial Pós-sináptico Excitatório (PEPS)
• Se os canais abertos forem permeáveis a Na+ 
ou ao Ca+2 entrada de íons e despolarização 
da membrana
 Ativação sináptica de 
canais iônicos abertos 
por ACh e GLU 
promovem PEPS
Potencial Pós-sináptico Inibitório (PIPS)
• Se os canais abertos forem permeáveis a K+ ou ao 
Cl- entrada de íons Cl- ou saída de K+
hiperpolarizará membrana
 Ativação sináptica de canais 
iônicos abertos por glicina ou 
GABA causam PEPS
Integração Sináptica
• A taxa de disparo de um neurônio é determinada pela atividade 
relativa de sinapses inibitórias e excitatórias no corpo e nos dendritos 
dessa célula
Principais Sistemas Colinérgicos
Originados:
 da ponte (dorso –lateral) sono REM e vigília
 do prosencéfalo basal  aprendizagem perceptual
 do septo medial  atenção e memória
Carlson , 2002
Acetilcolina X Alzheimer e 
envelhecimento
 Alzheimer – demência, com perda de memória, 
linguagem e outras habilidades cognitivas;
 Déficit nos níveis de ACh e atividade Colina 
acetiltransferase (CoAT) – no hipocampo, córtex 
e estriado
 Hipótese de papel central da ACh nos déficits de 
memória no envelhecimento
 Drogas anticolinesterásicas são usadas para inibir a
degradação da Ach e combater o Alzheimer (com
modesta melhora)
Artigo sobre envelhecimento memória e Alzheimer On line
Alzheimer
Principais Vias Dopaminérgicas
• Nigroestriatal envolvida com controle e planejamento motor 
• Mesolímbica efeitos reforçadores, participação na atenção e aprendizagem por 
reforço
• Mesocortical papel na formação de memória de curto prazo, planejamento de 
estratégias para solução de problemas
Carlson , 2002
Papel da Dopamina (DA) na 
aprendizagem e namotivação
• Neurônios dopaminérgicos respondem a 
eventos salientes/ reforçadores e a estímulos 
sensoriais associados aos primeiros
• Proposta de Mogenson, Jones e Yim (1980) –
sistema de DA no accumbens interface entre 
sistema límbico e motor, ligando motivação à 
ação
Schultz, W. News Physiol Sci, 1999
Materia sobre dopamina On line
Dopamina (DA) e Esquizofrenia
– Esquizofrenia aumento da neurotransmissão dopaminérgica no lado esquerdo 
do cérebro.
– Alucinações, delírios, déficits cognitivos como problemas no filtro atencional e na 
atenção seletiva
– Antipsicóticos  bloqueiam receptores dopaminérgicos
haloperidol
(Haldol ®)
Dopamina e Parkinson
 Sintomas: disfunção motora, tremores, rigidez, 
déficits cognitivos
 Causa: degeneração de neurônios DA na substância 
negra.
L-Dopa é um fármaco do grupo dos
antiparkinsónicos, que é usado no
tratamento das síndromes
parkinsonianas.
Delírio e insônia conectam esquizofrenia a Parkinson
Drogas de abuso
• Capacidade comum de aumentar a liberacão
de dopamina principalmente na via 
dopaminérgica mesolímbica.
• Psicoestimulantes (cocaína, anfetamina, 
opióide, álcool, cafeína, barbitúrico e 
nicotina)
 concentração extracelular de dopamina no 
núcleo accumbens (sistema 
dopaminérgico mesolímbico), (Robinson e 
Berridge, 1993)
 AUTO-ESTIMULAÇÃO  para receber estimulação elétrica ou
substância com efeito reforçador
Video Auto-estimulação
Fenotiazina é um antipsicótico que atua bloqueando os receptores pós-sinápticos
dopaminérgicos mesolímbicos no cérebro.
Indicado para tratamento dos transtornos psicóticos agudos e crônicos: é eficaz na
esquizofrenia e na fase maníaca da doença maníaco-depressiva.
A cocaína, em vermelho, bloqueia a recaptação da dopamina na sinapse. Mais
dopamina se acumula na sinapse, resultando em sentimentos de prazer intenso.
Infelizmente, o uso prolongado de cocaína pode fazer com que o cérebro se adapte
de tal forma que se passa a depender da presença da cocaína para funcionar
normalmente.
Então, se a pessoa para de usar cocaína, não existirá dopamina suficiente nas
sinapses, e a pessoa experimenta o oposto do prazer - fadiga, depressão, humor e
baixa.
Mesmo muito tempo depois que a pessoa parou de usar cocaína, as anormalidades
cerebrais podem persistir, causando sensações de desconforto e desejo de mais da
droga para aliviar esses sentimentos.
MECANISMO DE AÇÃO DE ALGUMAS DROGAS
Maconha: Δ9-Tetrahidrocanabinol (THC) estimula a liberação de dopamina.
De acordo com o tipo de cannabis variam as concentrações dos seus constituintes, 
nomeadamente de Δ-9-THC e CBD (canabinodiol) .
A atividade do sistema canabinóide é capaz de inibir tanto o sistema GABA, quanto o 
sistema glutamato.
Qualquer alteração da atividade dopaminérgica (tanto um aumento, como uma
diminuição) pode levar a défices nas funções cognitivas associadas ao córtex pré-
frontal, o que poderá explicar alguns dos efeitos cognitivos dos canabinóides.
Deficit cognitivo, de memoria de curto prazo, delírio, alucinação, sindrome
amotivacional
MECANISMO DE AÇÃO DA MACONHA
MECANISMO DE AÇÃO DE ALGUMAS DROGAS
Parece haver evidência suficiente para afirmar que os canabinóides podem induzir
transitoriamente um espectro de sintomas semelhantes aos da Esquizofrenia em
indivíduos “saudáveis” e exacerbar a sintomatologia de doentes com Esquizofrenia.
O consumo de cannabis entre dez a 50 vezes antes dos 18 anos apresentaram uma
probabilidade três vezes superior de lhes ser diagnosticada Esquizofrenia durante o
seguimento, enquanto os consumidores “pesados” (consumo superior a 50 vezes)
tiveram uma probabilidade seis vezes aumentada. (estudo sueco na década de 69 e
70)
Norepinefrina ou 
Noradrenalina (NE)
• Envolvida em: Fome, sexo, medo, 
ansiedade, dor, memória emocional, sono 
e alerta
• Encontrado em neurônios do SNA
– Liberada pelo sistema nervoso simpático e 
glândulas adrenais
• Produzem efeitos excitatórios ou inibitórios
Carlson , 2002
Principais Vias Noradrenérgicas
• Corpos celulares encontrados em 7 regiões da ponte, bulbo e uma região 
do tálamo
• Ativação destes neurônios  aumento da vigilância e atenção aos eventos 
do ambiente
• Envolvimento com comportamento sexual e controle do apetite
Carlson , 2002 Gazzaniga , 2006
Papel da NE na Atenção e no estado de 
Vigilância/ Alerta
• Atividades de neurônios do Locus Corúleus varia com ciclo sono-vigília –
silenciosos durante sono REM
• Liberação de NE:
– aumenta grau de alerta 
 Aumenta vigilância 
 regula nível de responsividade atencional e comportamental a estímulos ambientais
Feldman et al. , 1997
Durante o sono REM os nÌveis de noradrenalina estão reduzidos;
EMAGRECEDORES
Serotonina (5-HT)
• Aumento de atividade  relacionado à transtornos 
obsessivos-compulsivos e esquizofrenia.
• Redução de atividade  relacionada à depressão.
• Serotonina diminui a ansiedade. Baixos níveis de
Serotonina estão também relacionados com alterações
do sono, tão comuns em pacientes ansiosos e
deprimidos.
• A Serotonina apresenta um efeito inibidor sobre a 
liberação de hormônios sexuais (gonadotrofinas) pelo 
hipotálamo, e conseqüente diminuição da resposta 
sexual normal. (+ serotonina = - hormonios sexuais 
menos atividade sexual)
De modo geral a Serotonina regula o humor, o sono, a
atividade sexual, o apetite, o ritmo circadiano, as funções
neuroendócrinas, temperatura corporal, sensibilidade à dor,
atividade motora e funções cognitivas.
Principais Vias Serotonérgicas
• Origem  núcleos da rafe do mesencéfalo, ponte e bulbo
• Vias ascendentes partem de dois núcleos – mediano da rafe e dorsal da 
rafe
• Núcleo dorsal inerva núcleos da base, parte ventral do hipocampo e 
matéria cinzenta pereaquedutal (MCP)
• Núcleo mediano inervam áreas do hipocampo e outras regiões límbicas
Carlson , 2002 Gazzaniga , 2006
Fluoxetina (PROZAC) é um medicamento antidepressivo da classe dos inibidores
seletivos da recaptação da serotonina. Suas principais indicações são para uso
em depressão moderada a grave, transtorno obsessivo-compulsivo (TOC)
e bulimia nervosa.
Aminoácidos
• Excitatórios
– Glutamato principal NT excitatório no CNS
– Aspartato
• Inibitórios
– Ácido Gama-aminobutírico (GABA)  Principal NT 
inibidor no CNS. 
– Glicina  Inibe atividade neural motora na 
medula espinhal
Glutamato (GLU) – ácido glutâmico
• Produz PEPS aumentando
excitabilidade dos neurônios
• Sintetizado nos terminais axonais
a partir de Glutamina (célula
da glia)
• Plasticidade; desenvolvimento,
memória e aprendizagem;
neurodegenração e
neurotoxicidade; epilepsia
Papel Fundamental do GLU na 
Aprendizagem/ Plasticidade Neural
• Potenciação de longo prazo (LTP) –
aumento na excitabilidade de uma 
sinapse causado por estimulação 
repetitiva, de alta freqüência
– Alterações sinápticas durante a 
aprendizagem
Animação  receptores de glutamato e
potencial de longo prazo (LTP)
Artigo sobre memória e plasticidade On line
Ácido gama aminobutírico (GABA)
• Principal neurotransmissor inibitório do 
cérebro
• Produzido a partir do GLU pela ação da 
enzima GAD
• Ação terminada por recaptação
Drogas que atuam como aumentando a expressão GABA, normalmente têm efeitos relaxante, 
antiansiedade e anticonvulsivos
Neuropeptídeos
Ópio (do grego ôpion, “suco”) : extraído 
da papoula (Papaver somniferum)
• Opióides Endógenos: 
• Endorfinas e encefalinas
– Analgésicos Opióides:
• atenuam eficazmente a dor 
sem afetarem outros tipos de 
sensibilidade ou produzir 
perda de consciência e da 
motricidade.
– Ação analgésica: Atuam
promovendo hiperpolarização
dos neurônios inibindo a
sinapse.
–Ação na sensação de prazer
(heroína, morfina):
Aumentam a ação de
neurônios dopamínicos
Analgésicos Opióides
• Receptores para opióides : pelo 
menos cinco tipos de receptores, , 
, ,  e . 
• Localizados nas regiões:
– Sensorial
– Límbica
– Hipotalâmica
– Amígdala
– matéria cinzenta periaquedutal
• Substância P: neurônios situados no 
corno dorsal da medula espinhal que 
conduzem os impulsos dolorosos 
• Corno posterior da medula: rico em 
encefalinas e receptores opióides
Animação dor e ação das endorfinas
Deivid A. da Costa
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