Fisiologia Humana - Neurônios e Sinapses

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Neurofisiologia – Prof. Hilda Petrs 
O conceito básico da disciplina é entender a percepção e a atuação do sistema nervoso humano, 
ligar atividades moleculares ao seu funcionamento.
→ História da Neurociência: antigamente, o coração era considerado o órgão mais importante do 
corpo humano. Para Aristóteles ele era o responsável pelo processamento dos movimentos. Hoje, o 
órgão mais importante é o cérebro, que para Platão era o local de onde surgia os movimentos. O 
cérebro, como se sabe hoje em dia, é responsável pelas sensações e pela inteligência. O conceito de 
“Sistema Nervoso controlando os movimentos” surgiu na época do Império Romano com a Teoria 
do Balonismo (acreditava-se que o músculo se enchia de ar).
A primeira função do SN era controlar as sensações: visão, audição, paladar, olfato… Através das 
vias aferentes (que chegam ao SNC) e eferentes (que saem do SNC para as periferias). O cérebro 
(macio) era o responsável pelas sensações e o cerebelo (consistente) responsável pelos movimentos.
- O primeiro Anatomista Humano, Andreas Vesalius, a partir de um experimento com cera líquida, 
descobriu que haviam partes ocas no cérebro (ventrículos), por onde supostamente passava ar e não 
líquido, como se sabe hoje. 
- Renée Descartes acreditava na Teoria o Balonismo, era dualista (mente e corpo seriam entidades 
separadas e se comunicavam pela glândula pineal).
- Luigi Galvani, pai da Neurofisiologia, disse que a contração muscular é obtida através da 
estimulação elétrica do músculo. Mas como essa eletricidade era gerada? Ninguém sabia. A partir 
desse momento a Teoria do Balonismo entra em decadência e a Anatomia passa a ser mais 
importante.
Surgiram os estudos localizacionistas que dizia que cada área do cérebro é específica para uma 
função com um grau altíssimo de interação entre elas. O localizacionista Pierre Paul Broca mostrou 
que isso realmente é verdade e que a área da fala está localizada no hemisfério esquerdo. Se uma 
pessoa tiver lesão nessa área ela compreende o que é dito mas não consegue falar. Já Wernicke 
mostrou a área de compreensão da linguagem, também localizada no hemisfério esquerdo do 
cérebro, uma lesão compromete a falta de compreensão e portanto a pessoa não fala. Essas duas 
áreas se comunicam e o comprometimento dela leva o indivíduo ao estado de condução/parafasia, 
ou seja, não consegue repetir. Por mais que essas duas áreas se localizem do lado esquerdo, suas 
lesões também afetam o lado direito: na área de Broca causa dificuldade de expressão emocional e 
na área de Wernicke causa falta de qualidade.
Cada região do nosso corpo apresenta uma área no cérebro responsável pelo seu controle, algumas 
delas com um tamanho diferente, com áreas de percepção sensorial diferentes no córtex cerebral (as
áreas de motricidade fina são as maiores no cérebro, por serem mais precisas). As áreas do cérebro 
se comunicam e é por isso que, ao perder uma perna por exemplo, a pessoa consegue ter a sensação 
de que ela ainda existe (membro fantasma). A pessoa que é cega consegue ter mais sensibilidade na 
audição e no tato por essas áreas “substituírem” a área da visão. Atualmente esse funcionamento das
áreas é mais preciso com a Ressonância Magnética.
→ Teoria do Neurônio Espelho: teste com o macaco. Quando fazemos uma atividade e quando 
observamos os mesmos neurônios são ativados em ambas as situações. Ex: dar a língua para criança
e logo depois ela imitar. Nosso cérebro contém neurônios que são capazes de fazer com que 
imitemos/sentimos o que o outro faz/sente. No autismo, o deficit nesse neurônio pode ser a causa 
para a dificuldade de aprender a linguagem verbal. Nessa teoria há a Teoria da Empatia que é, por 
exemplo, ver uma pessoa muito próxima sentindo dor e seu neurônio ativar para que você também 
sinta a dor.
→ Estrutura do SN: é dividido em duas partes: SN Periférico e SN Central. O primeiro é 
distribuído por todo o corpo formando um conjunto de axônios, integrando o SN Central com os 
órgãos. Ele possui vias de informação caracterizadas como eferente e aferente (sensorial). Na via 
eferente a informação é mandada através do Sistema Nervoso Autônomo (Simpático, 
Parassimpático e Entérico) e Somático (movimento). É formado por gânglios (localizados nos 
neurônios sensoriais, próximos à medula, são receptores ligados às fibras nervosas que constituem 
os nervos), nervos (possuem terminações nervosas, 31 pares de espinhais/ raquidianos – 8C, 12T, 
5L e 5S – e 12 pares cranianos) e plexos (permite comunicação entre os órgãos, são nervos que se 
encontram e se separam, ex: plexo braquial). O segundo Sistema é o grande comando do corpo, 
formado por neurônios e gliócitos assim como o periférico, porém, nele se encontra a maioria das 
células nervosas, seus prolongamentos e contatos. Ele atua nos músculos (contração) e nas 
glândulas (liberando ou inibindo secreções) e seus componentes são: encéfalo (interior da caixa 
craniana) e medula espinhal (continuação do encéfalo, no canal da coluna). O encéfalo é dividido 
em cérebro (córtex e lobos – possui ventrículos contendo líquido), tronco encefálico (de onde 
emerge os nervos cranianos) e cerebelo. O cérebro contém o telencéfalo (hemisfério cerebral) e o 
diencéfalo (tálamos e hipotálamo), separados por um bulbo. O tronco encefálico é dividido em 
mesencéfalo, ponte e bulbo.
→ Celularidade: o tecido nervoso contém neurônios (elétrico) e as células de glia (químico). Os 
neurônios são compostos pelo corpo celular, axônio e ramificações dendríticas. As células de glia 
(gliócitos) são divididas em macroglia (de origem ectodérmica e suas formas dividida em astrócitos
e oligodendrócitos) e microglia (de origem mesotérmica, encontrada tanto na substância cinzenta 
quanto na branca, apresentando propriedades fagocitárias). Os dois componentes do tecido nervoso 
operam juntos. 
* Astrócitos: formam o caminho que o neurônio passa, são responsáveis pelo suporte estrutural do 
tecido nervoso, formam barreira.
* Oligodendrócitos: responsáveis pela produção da bainha mielina (rapidez).
→ Neurônio: o conjunto deles chama-se circuito/ redes neuronais. É a unidade do SN, responde a 
estímulos físicos e químicos e produz impulsos elétricos. Além disso libera reguladores químicos e 
transmitem informações. Organizam-se na forma de núcleos/gânglios e nervos (axônio localizado 
dentro ou fora do SNC; composto por fibras sensoriais e motoras).
- Morfologia adaptada à função: no corpo celular, ou também chamado de soma, dos neurônios são 
encontradas as organelas. No SNC os corpos são organizados em núcleos (hipotálamo, gânglios da 
base, núcleo geniculado, etc.) e no SNP em gânglios. O dendritos é a área receptora dos estímulos 
elétricos, transmitindo-os para o corpo celular, são “antenas” para sinais de outros neurônios. O 
axônio conduz os impulsos elétricos e leva a mensagem. O terminal pré-sináptico (sinapse) é 
responsável pelo reflexo neuronal, a zona de contato com o outro neurônio ou músculo, pode trocar 
mensagens, bloquear e modificá-las.
- Classificação funcional dos neurônios: é baseada no tipo de conexão. Aferentes/ Sensoriais são as 
que conduzem impulsos dos receptores sensoriais (visão, tato…) para o SNC, é a via que sobe. 
Eferentes/ Motores são as que conduzem os impulsos para fora do SNC a órgãos ou estruturas 
efetoras, é a via que desce. Interneurônios são as localizadas no SNC integrando o sistema sensorial
e motor.
→ Glia: são células não neuronais responsáveis pela sustentação/ migração (desenvolvimento) dos 
neurônios. Constituem ponte metabólica (com capilares e células nervosas) e regulam a 
concentração de íons – modulando a transmissão sináptica. Além disso auxilia na propagação do 
impulso elétrico em alta velocidade formando a bainha mielina (oligodendrócitos – SNC; células de
Schwann – SNP), participa das respostas imunes em condições de inflamação e trauma, regula a 
produção de líquidoencefalorraquidiano além de nutrir, controlar o metabolismo dos neurônios, 
ajudar na construção do tecido nervoso e serem células imunitárias.
- Macroglia: são milhares de sinapses divididas em astrócitos (principal do cérebro metabólico, de 
origem neuro ectodérmica, que envolve os capilares do SN e reveste paredes intercerebrais e 
meninges), oligodendrócitos (mielinização no SNC, de origem neroectodérmica, bloqueia a 
regeneração dos axônios) e Scwann (mielinização do SNP de origem crista neural, não bloqueia a 
regeneração em caso de lesões).
 – Microglia: fagocítica de origem mesodérmica.
 – Células Ependimais: recobrem os ventrículos e produzem o líquido cefalorraquidiano.
→ Membrana Plasmática – Íons e Potencial de Membrana: o que gera, conduz e transmite os 
impulsos elétricos e a informação? Os neurônios!
Ex: ao encostar em uma panela quente e retirar a mão imediatamente devido a sensação da 
temperatura é uma resposta reflexa do SN. Os neurônios da mão informam à medula através das 
vias sensoriais e manda a informação para o cérebro através das vias aferentes, a resposta é passada 
de neurônio a neurônio, até que chegue ao músculo, através de energia elétrica e liberação do 
neurotransmissor.
 – Membrana: a membrana tem característica de excitabilidade, significa que o neurônio consegue 
alterar a carga dela. Produz, conduz e transmite os impulsos (pulso elétrico gerado pela membrana, 
rápido e invariável, com longa velocidade pelo axônio. Em sua extremidade provoca emissão de 
mensagem química levando a informação para a célula seguinte) através de sinapses, permitindo a 
abertura de canais para passagem de íons. O potencial elétrico no meio interno é negativo e o 
externo é positivo.
Os íons Na+ e K+ são moléculas que possuem corrente elétrica. No neurônio essa corrente passa de
partícula a partícula saindo da célula. Dentro da célula a concentração de K+, proteínas e Mg+2 
prevalecem enquanto que fora da célula os que prevalecem são Na+, Cl- e Ca+2 (dentro da célula 
ele não se encontra solto, fica no retículo).
– Medição da corrente elétrica entre dois pontos – voltagem: a voltagem é a diferença que se dá na 
margem da membrana, sem ela a célula se encontra morta. O Potencial de Membrana nos neurônios
equivale a -60mV, esse cálculo é feito através da equação: lado intracelular – lado extracelular = - x
 – Como se dá o impulso? Muita proteína dentro da célula faz com que os íons sejam capazes de se 
repelir, gerando um impulso de dentro para fora da membrana. A quantidade de íons é praticamente 
a mesma, o que faz essa diferença de potencial é a membrana. A proteína, no entanto, tem um papel 
facilitador.
– Membrana Celular: é composta por uma bicamada lipídica com a presença de proteínas, não 
solúvel em água, tem a função de separar os meios celulares e faz uma barreira seletiva controlando 
o que entra e o que sai da célula.
- Proteínas de membrana: são canais iônicos de tamanhos e formas diferenciadas caracterizando a 
seletividade (permeabilidade seletiva). Há os canais abertos, que liberam a passagem de íons 
continuamente, e os controlados por comportas, que abrem em resposta a estímulos específicos. 
Quando o canal se encontra fechado é de baixa permeabilidade, ao se abrir se torna de alta 
permeabilidade. Os íons passam podem passar por difusão passiva (a favor do gradiente de 
concentração) e com carga (na direção da corrente elétrica, do fluxo de cátion).
Corrente: é a força exercida pelo íon para que consiga se mexer (potencial elétrico de voltagem).
- Condutância: indica o nível de facilitação da passagem de corrente elétrica. Neurônios mais 
calibrosos e mais mielinizados são mais rápidos e geram menos gasto energético.
- Tipos de canais iônicos:
* Por fosforilação: acontece só de um lado da membrana e a modulação do canal depende da carga 
das proteínas.
* De voltagem dependente: são abertos por alteração de voltagem na membrana. É diferente dos 
outros canais que se abrem e se fecham, pois quando sai do repouso ele se abre e precisa de um 
tempo chamado de estágio inativado, passando para os pontos adjacentes da membrana (→), 
conduzindo de uma extremidade à outra.
* Tipo Bomba: são aqueles que precisam de ATP para jogar substância do meio menos concentrado 
para o mais concentrado, ou seja, contra o gradiente de concentração, através do transporte ativo.
* De Potencial de Equilíbrio Iônico (determinantes de repouso): dentro da célula é mais negativo 
por conta da carga das proteínas. Quando a carga positiva entra na célula pela FORÇA 
DIFUSIONAL ela é repelida pelas cargas positivas encontradas dentro e por isso volta para fora da 
célula a partir da FORÇA ELÉTRICA. Isso determina a dinâmica da permeabilidade da membrana, 
causando o equilíbrio e voltando para o repouso. Esse repouso é determinado pela alta concentração
de proteínas e K+ intracelulares, da alta permeabilidade ao K+ e da bomba de Na+ e K+ (é a 
principal para a diferença de concentração). Quando íons saem do lado positivo para o lado 
negativo da célula (fora para dentro) acontece a hiperpolarização, o contrário, sair do negativo para 
o positivo, causa despolarização (Na+).
Bomba: a concentração de Na+ é maior no meio extracelular que no meio intracelular enquanto que 
a de K+ é maior no intra. A manutenção dessas concentrações dependem das proteínas que se ligam 
aos íons e os transportam. Elas captura o Na+ e o bombeia para fora da célula enquanto que o K+ 
entra, quando as concentrações se encontram invertidas. Desse modo essa bomba é importante por, 
após as concentrações terem sido trocadas, garantir a estabilização do potencial de ação e permitir 
novamente o equilíbrio na membrana, que é o estado de repouso da célula.
* Dependentes de ligantes: são abertos por substâncias específicas como neurotransmissores e 
hormônios. São menos específicos quanto aos íons que deixam passar.
* Abertos a estiramento: a estímulos mecânicos e alteração de temperatura.
- Variação de cargas: a frequencia entre os potenciais variam, isso se dá de acordo com o estímulo, 
se ele for maior a frequencia é menor. (exames de eletro)
Tipos de alterações: 
* Potenciais Excitatórios e Inibitórios: são atuados a partir da presença de outros íons (sem ser Na+ 
e K+) no corpo celular ou nos dendritos através dos canais dependentes de ligantes. Esses 
potenciais se somam para saber se vai mudar o potencial para abrir os canais de Voltagem 
Dependente e produzir o Potencial de Ação (se chegar ao limiar, ele ativa).
* Potencial de Ação : ou impulso nervoso. É o fenômeno bioelétrico, super-rápido, que acontece 
devido a abertura de canais de voltagem dependente e passagem de íons na membrana por difusão. 
É um processo muito rápido e de inversão da polaridade da membrana, produzido pela abertura 
seletiva e consecutiva de canais dependente de voltagem de Na+ e K+ causando inversão da 
polaridade elétrica e mudança na morfologia da proteína. É o código de comunicação do SN e só é 
gerado quando chega ao limiar (alteração de carga para o canal se abrir - (- 70v)). Leva a 
informação a distância através do axônio (zona de gatilho) e apresenta os canais de voltagem 
(quando abre sai Na+ entra K+ MUITO RÁPIDO!) que se abrem apenas no axônio. Os canais de 
sódio dependente de voltagem se abrem primeiro e inativa a célula (para que os íons não retornem) 
enquanto que os de potássio voltagem dependente se abrem logo após o fechamento do sódio.
Fases:
1) REPOUSO
2) DESPOLARIZAÇÃO
3) REPOLARIZAÇÃO
4) HIPERPOLARIZAÇÃO
5) REPOUSO
Dentro do potencial de ação existe o PERÍODO REFRATÁRIO ABSOLUTO (não gera outro 
potencial) e RELATIVO (pode precisar de uma corrente maior, sem situação de repouso).
- Estado do neurônio: no repouso ele não tem sinalização, quando está despolarizado ele pode 
sinalizar (ao atingir o limiar) ou facilitar (não atinge). Ao hiperpolarizar ele se tornainibido.
→ Doenças: Esclerose Múltipla é a perda de mielina e função dos neurônios se torna dificultada, 
perdendo movimentos e sensações. Epilepsia são alterações nos neurônios. Infeção por toxinas 
como a do baiacu não gera potencial, no escorpião só despolariza, eles envenenam os canais 
iônicos. As injeções letais de cloreto de sódio não deixa haver diferença de concentração, causa 
parada cardíaca e etc. A anestesia tem o estímulo mas o neurônio não percebe.
- Cálcio: o cálcio de dentro da célula e encontra retido no Retículo. Não confundir o Ca+2 de dentro
com o de fora! A HIPOCALCEMIA é o estado de tetania (contração muscular a partir do sinal 
gerado no neurônio) que acontece quando o cálcio do lado de fora é retirado. Dessa forma a 
membrana fica menos negativa, facilitando a despolarização (Potencial de Ação). A 
HIPERCALCEMIA é a fraqueza muscular que acontece quando deixa mais negativo e 
hiperpolariza. A diminuição de Ca+2 gera um aumento na excitabilidade.
→ Sinapses: é responsável pela passagem de informação pelos neurônios, através de sinais que 
podem ser modificados caracterizando-se como “chips” biológicos. É o local onde ocorre 
transferência de informação de um neurônio para outro. Essa junção é altamente especializada e é a 
base da comunicação. A sinapse pode ter diferentes tamanhos e apresenta uma ZONA ATIVA 
(estrutura pré sináptico rica em canais e concentração de cálcio). Os neurônios são:
* Pré-sinápticos: é o terminal axonal, onde ocorre a chegada e liberação da informação através dos 
potenciais de ação. Há presença de vesículas e grânulos que se aglomeram próximo à membrana 
pré-sináptica.
* Pós-sinápticos: é a região do neurônio seguinte responsável pela resposta da informação. Provoca 
alterações que podem influenciar o disparo de potenciais de ação no neurônio.
As sinapses podem ocorrer em diversos locais: axo dendríticas (axônio com dendrito), axo 
somáticas (axônio com soma) e axo axônias (axônio com axônio). O local que estiver mais próximo
à zona de disparo é mais eficiente. A dendrodendrítica é mais lenta do que a somatossomática.
REPOUSO
Disparo
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HIPERPOLARIZAÇÃO
Restauração
Na+ K+
Bomba
- Classificação: as sinapses podem ser classificadas funcionalmente em sinapse elétrica e sinapse 
química. Quando à sua morfologia classificam-se em tipo I e tipo II.
* Tipo I: são sinapses simétricas, que apresentam suas espessuras de membrana parecidas. São 
chamadas de excitatórias por conter facilidade de ocorrer potencial de ação no neurônio pós- 
sináptico, despolarizando.
* Tipo II: são assimétricas, com suas espessuras diferentes nas membranas. São inibitórias pelo fato 
de hiperpolarizar e afastar assim o potencial de repouso do limiar, dificultando produção de 
potencial de ação.
A soma dos dois tipos caracteriza a mensagem transmitida para o outro neurônio.
* Sinapse elétrica: é direta e simples, muito rápida (permitindo sincronização, ou seja, mais 
sinapses) e os íons passam diretamente. É um conjunto de proteínas formando poros (gap junction) 
em suas regiões de contato. Essas regiões são chamadas de conexina, que é quando duas células se 
acoplam (a conexina 36 é a mais encontrado no SNC e sem ele há pequenas perdas motoras, é 
importante para as sinapses) e os potenciais passam quase sem alterações. A sinapse elétrica permite
transferência direta, bidirecional (dois estímulos podem ser na mesma direção mas com 
intensidades diferentes, mas a temporalidade é a mesma), não há nada químico e possui baixa 
capacidade de modulação.
* Sinapse química: é indireta e mais lenta pois é preciso que seja liberada substância química (no 
espaço entre o pré e o pós-sináptico) para modificar os canais (abrir e fechar) e pode modular a 
informação de acordo com a circunstância. Apresenta uma fenda sináptica entre as células e é 
unidirecional. É responsável pelo armazenamento de substâncias neurotransmissoras e 
neuromoduladoras em grânulos (maior) e vesículas (menor), responsabilizando-se pela conversão 
da informação elétrica em química.
- Neurotransmissores/ moduladores: são substâncias químicas acumuladas nas vesículas 
(aminoácidos e aminas) e nos grânulos (peptídeos), estes situados próximo à membrana pré-
sináptica. Os acumulados em vesículas atuam de forma mais rápida por acontecer diretamente na 
região sináptica.
- Etapas da transmissão sináptica:
1) Síntese de Neurotransmissores;
2) Armazenamento de Neurotransmissores;
3) Chegada de Potencial de Ação;
4) Abertura dos canais de Ca+2 de voltagem dependente;
5) Influxo de Ca+2;
6) Fusão de vesículas;
7) Exocitose de Neurotransmissores;
8) Ligação aos receptores;
9) Efeitos pós-sinápticos (excitatório/ inibitório);
10) Interrupção dos efeitos;
11) Reciclagem de vesículas.
* Síntese de Nts: feito por enzimas do corpo celular ou próximas ao terminal axonal a partir de um 
aminoácido/ amina, por exemplo o GABA que é feito a partir do ans glutamato. Só ocorre com a 
chegada ao núcleo.
* Armazenamento de Nts: depois de produzido a célula o armazena em vesículas/grânulos.
* Chegada de PA: o potencial chega em forma de ondas despolarizadas para que abra os canais de 
voltagem e ocorra a liberação do neurotransmissor.
* Abertura de canais de Ca+2: com a chegada de PA os canais de cálcio voltagem dependente, 
presentes na zona ativa do terminal axonal, se abrem.
* Influxo de Ca+2: a concentração de cálcio fora do no lado extracelular é muito maior, permitindo 
então, com a abertura dos canais, que haja a entrada de cálcio.
* Fusão de vesículas: o cálcio que entra é responsável pela fusão das vesículas com a membrana da 
zona ativa.
* Exocitose de Nts: essa fusão com a membrana faz com que ocorra a liberação do 
neurotransmissor, formando então vesículas vazias. Essas vesículas são formadas por proteínas que 
fazem endocitose, devido à mudança de sua estrutura pela ligação do cálcio na membrana.
* Ligação aos receptores: são proteínas da membrana pós-sináptica que estabelece ligação química 
com Nts. A reação química ocorrida provoca o potencial pós-sináptico. Pro mesmo 
neurotransmissor tem vários receptores, dando temporalidade. Há dois tipos de receptores que vão 
depender do tipo de neurônio, há uma diversidade:
- Ionotrópicos: o Nts chega, muda a conformação do receptor abrindo o canal dependentes de 
ligantes.
- Metabotrópicos: proteínas de membrana que entram em ação modulando o canal (processo mais 
lento) e dissociando proteínas para liberação do NT. Não muda a membrana apenas para a passagem
da informação, a célula se modifica internamente, diferenciando do Ionotrópico.
* Efeitos pós-sinápticos: depois de todo esse processo, novamente ocorre os potenciais excitatórios 
e inibitórios, que se juntam para forma um novo potencial de ação quando alcançar o limiar. Um 
neurotransmissor pode inibir/ bloquear o potencial de ação.
* Interrupção dos efeitos: os efeitos do neurotransmissor pode ser interrompido de 5 formas: se 
difundir, ser captado por gliócitos, ser captados por neurônios, ser degradados por enzimas ou ser 
internalizados na membrana.
* Reciclagem de vesículas: as vesículas são recicladas em vesículas vazias, pois a sinapse não pode 
mudar de tamanho, portanto a membrana vesicular precisa sair da membrana celular. Os 
neurotransmissores são reciclados imediatamente e acumulados nessas vesículas. Ex: uma pessoa 
que tem deficit de acetilcolina, o tratamento faz com que a proteína degrade e mantenha o 
neurotransmissor por mais tempo.
Obs: 
- Se um estímulo for fraco, os neurotransmissores liberados são os próximos da membrana, se for 
forte libera os mais distantes também;
- O veneno da Viúva Negra proporciona um excesso de formação de vesículas.
- A intensidade do estímulo está ligado a quantidade diferentede neurotransmissor. Se a frequencia 
do PA for alta a quantidade de moléculas liberadas será alta. Transformando então elétrico em 
químico.