Controle nervoso do movimento muscular

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Controle nervoso do movimento muscular
Profa. Dra. Flávia Franceli de Brito Passos
A estrutura e a função do SN
SN – Sistemas mais complexos do organismo.
Muitas das funções não são totalmente compreendidas
Funções específicas do SN
Visão geral do SN
Enfoque: Tópicos específicos relevantes ao exercício
Neurônio
Unidade básica do SN
Conceito – Fibras nervosas individuais
Neurônio
Impulso nervoso
Conceito:
 - Sinal que passa de um neurônio ao seguinte e que, finalmente, termina num órgão terminal ou retorna ao SNC.
Potencial de repouso de membrana
Membrana celular de um neurônio em repouso possui um potencial elétrico negativo.
-70 mV
As cargas encontradas no interior e no exterior da célula apresentarão uma diferença de voltagem de 70 mV
Interior da célula negativo em relação ao exterior
Diferença de potencial – potencial de repouso de membrana (PRM)
Quando há diferença de cargas através da membrana, considera-se que a membrana se encontra polarizada.
Potencial de repouso de membrana
Potencial de repouso de membrana
O desequilíbrio entre o meio extra e intracelular é mantido de duas maneiras:
1º - A membrana é mais permeável ao K+ do que ao Na+ - parte do K+ move-se para fora da célula.
2º - A bomba Na+-K+ ATPase mantém o desequilíbrio em cada lado da membrana transportando ativamente Na+ e K+ - move 3 íons Na+ para fora da célula e 2 K+ para o interior da célula.
Potencial de repouso de membrana
Transporte ativo – bomba de Na+K+ ATPase
A manutenção de um potencial de repouso de membrana cte de -70 mV é uma função da bomba de Na+K+ATPase.
Despolarização e hiperpolarização da membrana
Se o interior da célula se tornar menos negativo do que o exterior – diferença de potencial através da membrana diminui – membrana menos polarizada.
Membrana despolarizada
Ocorre no momento em que a diferença de carga torna-se inferior ao potencial de repouso de membrana.
De -70 mV aproximando-se de “0”.
Alteração da permeabilidade ao Na+
Despolarização e hiperpolarização da membrana
Diferença de carga através da membrana aumentar, passando de um potencial de repouso de membrana para um valor ainda mais negativo.
Membrana torna-se mais polarizada.
Hiperpolarização
Despolarização e hiperpolarização da membrana
Despolarização e hiperpolarização da membrana
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Alterações no potencial de membrana são utilizadas:
Receber, transmitir e integrar informações entre as células
Esses sinais são de 2 tipos:
 - Ambos são correntes elétricas criadas pelos movimentos de íons
Potenciais graduados
Potenciais de ação
Despolarização e hiperpolarização da membrana
Potenciais graduados
Definição
São alterações localizadas do potencial de membrana.
Despolarizações ou hiperpolarizações.
Membrana contém comportas – encontram-se fechadas – impedindo o fluxo iônico
Estimulação – abre essas comportas – permite a movimentação dos íons.
Fluxo iônico – altera a separação das cargas – modificando a polarização da membrana.
Potenciais graduados
Esses potenciais são disparados por uma alteração do ambiente local do neurônio.
Dependendo da localização e do tipo de neurônio, as comportas iônicas podem abrir em resposta à:
Transmissão de um impulso oriundo de um outro neurônio
Resposta a estímulos sensoriais
Potenciais graduados
Alterações de substâncias químicas, da temperatura ou da pressão.
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Maioria dos receptores neuronais está localizada nos dendritos.
Impulso é transmitido dos terminais axônicos localizados na extremidade oposta da célula.
Impulso é transmitido em toda a extensão do neurônio.
No potencial graduado – a despolarização é um fenômeno local e não se dissemina muito ao longo do neurônio
Para percorrer a distância total – um impulso deve gerar um potencial de ação.
Potenciais graduados
Potencial de ação
Conceito:
 - Despolarização rápida da membrana do axônio.
Dura aproximadamente 1 ms
Potencial de membrana altera de -70 mV para +30 mV
Retorna rapidamente ao valor de repouso
Como ocorre essa alteração acentuada no potencial de membrana?
Limiar e o princípio do tudo ou nada
A membrana despolariza de um PRM de -70mV para um valor de -50 a -55 mV – Potencial de ação.
A despolarização mínima necessária para a produção de um PA – Limiar.
Potencial de ação
Limiar e o princípio do tudo ou nada
A despolarização inferior ao valor do limiar de 15 a 20 mV não produzirá um PA
Ex: Se o potencial de membrana alterar de -70 mV para -60 mV (alteração de 10 mV) – não atingirá o limiar 
Não haverá produção de PA
Quando a despolarização atingir ou ultrapassar o limiar – produção de um PA – Princípio do tudo ou nada
Potencial de ação
Sequência de eventos de um PA
Aumento da permeabilidade ao Na+ e despolarização (interior da célula carregado + em relação ao exterior)
Redução da permeabilidade ao Na+ (comportas que controlam a entrada de Na+ fecham rapidamente)
Repolarização – comportas que controlam o íon K+ abrem (o exterior da célula passa a apresentar novamente uma carga mais + do que o interior e o PRM retorna a -70 mV)
Durante o PA:
O Na+ entra na célula e o K+ deixa a célula
Concentração intracelular de Na+ é elevada assim como a de K+ no meio extracelular (oposto do estado de repouso)
Para reverter, a bomba de Na+ é ativada (retorno dos íons ao lado correto da membrana)
Sequência de eventos de um PA
Período refratário absoluto
 - Quando um determinado segmento do axônio está gerando um PA e as comportas que controlam o Na+ estão abertas, o axônio é incapaz de responder a outro estímulo.
Período refratário relativo
 - Quando as comportas de Na+ estão fechadas, as de K+ estão abertas e ocorre a repolarização, o axônio pode então responder a um novo estímulo.
Potencial de ação
Propagação do PA
Duas características do neurônio tornam-se importantes na rapidez com que um impulso pode passar pelo axônio :
Mielinização
Diâmetro
Bainha de mielina
Axônios da maioria dos neurônios motores – mielinizados.
Recobertos por uma bainha composta de mielina.
Mielina – substância gordurosa que isola a membrana celular
SNP – formada por células de Schwann
Não é contínua – apresenta espaços entre as células – deixando o axônio não isolado nesses pontos.
Bainha de mielina
Espaços – nódulos de Ranvier
PA – salta de nódulo ao nódulo seguinte – Condução saltatória.
Um tipo de condução muito mais rápido do que o de fibras não mielinizadas
A mielinização dos neurônios motores ocorre nos primeiros anos de vida, explicando a razão pela as crianças nececitam de tempo para desenvolver movimentos coordenados
Indivíduos afetados por doenças neurológicas (esclerose múltipla) apresentam degeneração da bainha de mielina e uma subsequente perda da coordenação motora.
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Diâmetro do neurônio
A velocidade da transmissão do impulso também é determinada pelo tamanho do neurônio.
Neurônios de diâmetro maior conduzem impulsos mais rapidamente
Apresentam resistência ao fluxo de corrente local
Sinapse
Conceito:
 - Local onde ocorre a transmissão de um impulso nervoso de um neurônio a outro.
Para que um neurônio se comunique com outro – produção de um PA
Impulso nervoso percorre toda a extensão do axônio até atingir os terminais axônicos.
Dois tipos de sinapses: elétricas e químicas
Sinapse
Uma sinapse entre dois neurônios inclui:
Terminais axônicos
Receptores sobre o 2º neurônio
Espaço entre essas duas estruturas
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Neurônio que envia o impulso através da sinapse – neurônio pré-sináptico
Terminais axônicos – terminais pré-sinápticos
Neurônio que recebe o impulso – neurônio pós-sináptico – receptores (pós-sináptico)
Fenda sináptica – entre o neurônio pré e pós sináptico
Sinapse
Impulso é transmitido através de uma sinapse somente numa direção.
Dos terminais axônicos do neurônio pré-sináptico aos receptores pós-sinápticos – sobre os dendritosdo neurônio pós.
Sinapse
 
Terminais pré-sinápticos – vesículas sinápticas
Vesículas sinápticas – contém substâncias químicas neurotransmissoras
Quando o impulso atinge os terminais pré-sinápticos – substâncias químicas são liberados da vesícula – fenda sináptica
Neurotransmissores difundem-se através da fenda para os neurônios receptores pós-sinápticos
Neurotransmissores ligam-se ao receptores – esse ligação quando ocorre o impulso é transmitido com sucesso ao neurônio seguinte.
Sinapse
Sinapse colinérgica – Liberação de Ach
ACh
- - - - -
+ + + +
P A
+ + + +
- - - - -
despolarização
Ca2+
Ca2+
(+)
VOC
Tecido pós-sináptico
Junção neuromuscular
Motoneurônio comunica-se com uma fibra muscular – Junção neuromuscular.
Função: condução do impulso nervoso do motoneurônio à fibra muscular
Parte proximal da JNM começa nos terminais axônicos do motoneurônio
Liberação de neurotransmissores no espaço existente entre 2 células
Enquanto os neurônios se comunicam com os outros neurônios na sinapse
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Na JNM, os terminais axônicos expandem-se em discos achatados – placas motoras.
Na JNM, o impulso é recebido por uma fibra muscular.
A fibra apresenta invaginações – goteira sináptica
Espaço entre o motoneurônio e a fibra muscular – fenda sináptica.
Junção neuromuscular
Neurotransmissores são liberados dos terminais axônicos motores – difundem- através da fenda – ligam-se receptores na membrana da FM.
Ligação produz despolarização
PA é disparado
Contração da fibra muscular
Junção neuromuscular
Neurotransmissores
Podem ser classificados:
Neurotransmissores de ação rápida (moléculas pequenas)
 - Responsáveis pela maioria das transmissões neurais (maior interesse).
 - Ach e a NA – principais neurotransmissores envolvidos na regulação das respostas fisiológicas ao exercício.
Neurotransmissores de ação lenta (neuropeptídeos)
Ach – Principal neurotransmissor dos neurônios motores que inervam o músculo esquelético.
Neurotransmissor excitatório
Pode apresentar efeitos inibidores em algumas terminações nervosas parassimpática.
Neurotransmissores
Como no coração
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NA – neurotransmissor de neurônios simpáticos.
Excitatório ou inibitório
Depende dos receptores envolvidos.
Quando o neurotransmissor se liga ao receptor pós sináptico, o impulso nervoso é transmitido.
O neurotransmissor é destruído por enzimas ou é transportado de volta para os terminais pré-sinápticos.
Neurotransmissores
Para ser reutilizado no impulso seguinte
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Neurotransmissores
Resposta pós-sináptica
Descrição do que ocorre após o neurotransmissor se ligar aos receptores pós-sinápticos.
Neurotransmissor se liga ao receptor – o sinal químico que atravessou a fenda – torna-se um sinal elétrico.
A ligação produz um potencial graduado na membrana pós-sináptica.
Impulso pode ser excitatório ou inibitório.
Um impulso excitatório – despolarização – PEPS
Um impulso inibitório – hiperpolarização - PIPS
A descarga de um único terminal pré-sináptico altera o potencial pré-sináptico menos que 1 mV.
Não é suficiente para geram um PA.
Alteração é no mínimo de 15 a 20 mV – para que o limiar seja atingido
Quando um neurônio transmite um impulso – vários terminais pré-sinápticos liberam NT – NT difundem até os receptores pós.
Resposta pós-sináptica
Terminais pré-sinápticos de vários axônios podem convergir nos dendritos e corpo celular de um único neurônio.
Quando vários terminais descarregam ao mesmo tempo - + NT são liberados.
NT excitatório – maior for a quantidade que se liga a receptores > será PEPS.
Disparo do PA no neurônio pós – depende dos efeitos combinados de todos os impulsos aferentes oriundos dos terminais pré-sinápticos.
Resposta pós-sináptica
Além disso,
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A soma de todas as alterações do potencial de membrana deve ser igual ou superior ao limiar – Somação
Somação - É qdo 2 botões sinápticos liberam um NT excitatório em um mesmo instante, entrada em dobro de Na, PEPS duplo.
Somação espacial
 - Duas ou mais sinapses ativas simultaneamente, “somando” seus efeitos individuais no PEPS.
Somação temporal
 - Qdo os mesmos botões sinápticos apresentam 2 ou mais ciclos de atividade a intervalos muito curtos, o que permite a adição do efeito do 2° ciclo ao do 1°.
Resposta pós-sináptica
Somação espacial
Somação temporal
Somação
Processo de somação – importante e relevante para a função muscular.
Redução de PIPS é um fator importante que explica os ganhos de força que apresentamos após um período de treinamento de força.
Somação – Efeito cumulativo de todos os potenciais graduados processados pela proeminência axônica.
Sistema nervoso central
Neurônios funcionam em conjunto
Neurônios – agrupados em feixes
SNC – encéfalo e medula espinhal
Feixes – tratos ou vias
Feixes de neurônios do SNP - nervos
Sistema nervoso central
Estímulo mais básico pode produzir uma atividade muscular.
SNC – complexo
SNC – abriga mais de 100 milhões de neurônios.
Sistema nervoso central
Encéfalo
É composto por várias partes:
Cérebro
Diencéfalo
Cerebelo
Tronco cerebral
Cérebro
2 hemisférios (direito e esquerdo)
O hemisfério direito está conectado ao esquerdo por feixes de fibras (tratos) - corpo caloso – permite a intercomunicação entre os hemisférios.
Córtex cerebral – Parte externa dos hemisférios cerebrais – local da mente e do intelecto.
Córtex cerebral - É o cérebro consciente e permite que a gente pense, perceba estímulos sensoriais e é responsável pelo controle voluntário dos movimentos
Cérebro
Constituído por 4 lobos principais:
Lobo frontal – intelecto e controle motor geral
Lobo temporal – estímulo auditivo e sua interpretação
Lobo Parietal – estímulo sensorial geral e sua interpretação
Lobo occipital – Estímulo visual e sua interpretação
Cérebro
Diencéfalo
Região do encéfalo composta pelo tálamo e hipotálamo.
Tálamo – centro de integração sensorial
Estímulos sensoriais chegam ao tálamo e são retransmitidos à área do córtex
Tálamo – importante no controle motor
Hipotálamo – localizado abaixo do tálamo
Função: responsável pela manutenção da homeostasia
Regula os processos que afetam o ambiente interno do organismo.
Centros neurais do hipotálamo regulam:
SNA (PA, FC, contratilidade do coração, respiração e digestão)
Temperatura corporal; equilíbrio hídrico, controle neuroendócrino, emoções, sede, ingestão alimentar e o ciclo de sono-vigília.
Diencéfalo
Localizado atrás do tronco cerebral
Conectado a várias partes do cérebro
Função: coordenação do movimento
Cerebelo
Tronco Cerebral
Composto por mesencéfalo, ponte e bulbo
Eixo principal do encéfalo
Conecta o encéfalo à medula espinhal
Nervos sensoriais e motores passam através do tronco cerebral quando eles retransmitem informações entre o encéfalo e medula
Local de origem de 10 dos 12 pares de nervos cranianos
Formação reticular – conjunto de neurônios que percorre toda a extensão do tronco cerebral
Esses neurônios auxiliam:
Coordenação da função da musculatura esquelética
Manutenção do tônus muscular
Controle das funções cardiovasculares e respiratórias
Determinação do estado consciente (tanto de vigília quanto do sono)
Tronco Cerebral
Encéfalo – sistema de controle da dor – sistema de analgesia
Encefalinas e β-endorfinas – substâncias opióides que atuam sobre os receptores opióides – sistema de analgesia
Exercício de longa duração aumenta a concentração dessas substâncias
Sistema nervoso central
Sistema nervoso central
Encefalinas e β-endorfinas
Sistema de controle da dor
Medula espinhal
ME – composta por tratos de fibras nervosas que permitem a condução bidirecional dos impulsos nervosos
Fibras sensoriais (aferentes) – Transmitem sinais nervosos dos receptores sensoriais localizados nos músculos e nas articulações aos níveis superiores do SNC
Fibras motoras (eferentes)– Transmitem os sinais nervosos do cérebro e da ME (SNC) aos órgãos terminais (músculos, glândulas....)
Sistema nervoso periférico
SNP – 43 pares de nervos
12 pares cranianos
31 pares espinhais
Nervos – inervam diretamente os músculos esqueléticos.
Em cada nervo espinhal, neurônios sensoriais entram na ME através da raiz dorsal e seus corpos celulares estão localizados nos gânglios espinhais.
Motoneurônios deixam a ME através da raiz ventral – controlam a atividade muscular, terminando nas JNM.
Sistema nervoso periférico
Divisão sensorial – transmite informações sensoriais ao SNC.
Neurônios sensoriais (aferentes) originam-se:
Vasos sanguíneos e linfáticos
Órgãos internos
Órgãos do sentido
Pele
Músculos e tendões
Neurônios sensoriais terminam na medula ou encéfalo –transmitem informações ao SNC sobre alterações que ocorrem no organismo.
Sistema nervoso periférico
Divisão sensorial recebe informações de 5 tipos principais de receptores:
Mecanorreceptores – respondem às forças mecânicas (pressão, toque, vibrações ou estiramento).
Termoreceptores – respondem a alterações de temperatura.
Nociceptores – respondem aos estímulos dolorosos
Fotorreceptores – respondem à radiação eletromagnética (luz).
Quimiorreceptores – respondem aos estímulos químicos.
Sistema nervoso periférico
Vários receptores são importantes no exercício e no esporte.
Terminações nervosas livres – toque rude, pressão, dor, calor e frio – funcionam com mecanorreceptores, nociceptores e termorreceptores
Sendo importantes na prevenção de lesão durante o desempenho atlético
Sistema nervoso periférico
Terminações nervosas especiais – localizadas nos músculos e articulações.
Possuem funções diversas.
Cada tipo é sensível a um estímulo específico.
Receptores articulares cinestésicos (cápsulas articulares) – detectam a posição e qualquer movimento articular.
Fusos musculares – detectam a magnitude do estiramento muscular.
Órgãos tendinosos de Golgi – detectam a tensão aplicada por um músculo sobre seu tendão (força de contração muscular).
Sistema nervoso periférico
SNC transmite informações para várias partes do corpo por meio da divisão motora ou eferente.
Do encéfalo e da ME, redes intricadas de neurônios vão a todas as partes do corpo – fornecendo instruções detalhada às áreas alvo (músculos).
SNA – parte da divisão motora do SNP
SNA – controla funções internas involuntárias do organismo.
SNA – possui duas divisões (simpático e parassimpático)
Sistema nervoso periférico