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Capítulo 3 Biologia e comportamento 77 Os neurônios são especializados para comunicação Os neurônios são especializados para comunicação. Ou seja, de maneira diferen- te das outras células do corpo, as células nervosas são excitáveis. São alimenta- das por impulsos elétricos e se comunicam com outras células nervosas por meio de sinais químicos. Durante a fase de recepção, os neurônios captam os sinais químicos oriundos dos neurônios vizinhos. Durante a integração, os sinais que chegam são avaliados. Já durante a transmissão, esses sinais transmitem seus próprios sinais para outros neurônios receptores. TIPOS DE NEURÔNIOS. Os três tipos básicos de neurônios são os neurônios sensoriais, motoneurônios e interneurônios (FIG. 3.4). Os neurônios sensoriais detectam informação oriunda do mundo físico e a transmitem ao longo do cé- rebro, em geral via medula espinal. Para ter uma noção da velocidade que esse processo pode atingir, pense na última vez que você tocou algo quente ou aci- dentalmente se picou com um objeto pontiagudo, como uma tacha. Esses sinais deflagraram a resposta quase instantânea do seu corpo e a experiência sensorial do impacto. Os nervos sensoriais que fornecem informação a partir da pele e dos músculos são chamados nervos somatossensoriais. (Esse termo tem origem na palavra grega que significa “sensação corporal” e se refere às sensações experi- mentadas de dentro do corpo.) Os motoneurônios determinam a contração ou relaxamento dos múscu- los, produzindo assim o movimento. Os interneurônios se comunicam em cir- cuitos locais ou de curta distância. Ou seja, integram a atividade neural junto a uma única área em vez de transmitir informação a outras estruturas cerebrais ou órgãos do corpo. Os neurônios sensoriais e motoneurônios trabalham juntos para controlar o movimento. Exemplificando, ao usar uma caneta para fazer anotações durante a leitura deste texto, você contrai e relaxa os músculos da sua mão e dos seus dedos para ajustar a pressão exercida pelos dedos sobre a caneta. Quando você quer usar uma caneta, seu cérebro envia uma mensagem via motoneurônios para os músculos dos seus dedos, para que eles se movam de maneiras específicas. Os receptores presentes na sua pele e nos seus músculos enviam mensagens de volta por meio dos neurônios sensoriais, para ajudar a determinar quanta pressão é Sistema nervoso periférico (SNP) Todas as células nervosas do corpo que não fazem parte do sistema nervoso central. O sistema nervoso periférico inclui o sistema nervoso somático e o sistema nervoso autônomo. Neurônios sensoriais Um dos três tipos de neurônio; esses neurônios detectam informação do mundo físico e a transmitem ao cérebro. FIGURA 3.2 Neurônio humano. Neurônios como esse são as unidades básicas do sistema ner- voso humano. Sistema nervoso paras- simpático Sistema nervoso simpático Medula espinal Cérebro Pele, músculos e articulações enviam sinais para a medula espinal e o cérebro. Cérebro e medula espinal enviam sinais para os músculos, as articulações e a pele. Sistema nervoso Sistema nervoso periférico Sistema nervoso central Sistema nervoso autônomo Sistema nervoso somático Cérebro e medula espinal enviam sinais para as glândulas e os órgãos internos. Glândulas e órgãos internos enviam sinais para a medula espinal e o cérebro. FIGURA 3.3 Divisões básicas do sistema nervoso. 78 Ciência psicológica necessária para segurar a caneta. Essa sinfonia de comunicação neural para uma tarefa tão simples quanto usar uma caneta é notável, ainda que a maioria de nós use o controle motor com tanta facilidade que raramente pensa sobre isso. De fato, nossos reflexos, respostas motoras automáticas, ocorrem antes mesmo de pensar- mos sobre elas. Para cada ação reflexa, um punhado de neurônios apenas converte sensação em ação. ESTRUTURA DO NEURÔNIO. Em adição à execução de diferentes funções, os neurônios exibem uma ampla gama de formatos e tamanhos. Um neurônio típi- co tem quatro regiões estruturais que participam nas funções de comunicação: os dendritos, o corpo celular, o axônio e os botões terminais (FIG. 3.5). Os dendri- tos são apêndices curtos e ramificados que detectam sinais químicos oriundos de neurônios vizinhos. No corpo celular, também conhecido como soma (palavra grega para “corpo”), a informação recebida via dendritos de milhares de outros neurônios é coletada e integrada. Depois que a informação que chega de muitos outros neurônios é integrada no corpo celular, impulsos elétricos são transmitidos ao longo de uma protuberân- cia longa e estreita conhecida como axônio. Os axônios variam muito em compri- mento, podendo medir de alguns milímetros a mais de 1 metro. Os axônios mais longos se estendem da medula espinal até o hálux. Você já deve ter ouvido falar no termo nervo, como na referência feita por Jack Osbourne a um “nervo comprimi- do”. Nesse contexto, um nervo consiste em um feixe de axônios que transportam informação entre o cérebro e outras localidades específicas no corpo. Na extre- midade do axônio, estão estruturas semelhantes aos chamados botões terminais. O local onde as comunicações químicas ocorrem entre os neurônios é chamado sinapse. Os neurônios se comunicam enviando moléculas químicas dentro da sinap- se, uma lacuna estreita entre o axônio do neurônio “enviador” e os dendritos do neu- rônio “receptor”. As moléculas químicas saem de um neurônio, atravessam a sinapse e enviam sinais ao longo dos dendritos do outro neurônio. O neurônio é coberto por uma membrana, uma barreira gordurosa que não se dissolve no ambiente aquoso de dentro e de fora do neurônio. A membrana é semi- permeável. Em outras palavras, algumas substâncias entram ou saem atravessando Corte da medula espinal Interneurônio Receptores sensoriais na pele A contração muscular levanta o braço Neurônios sensoriais Motoneurônio 1 5 4 3 2 FIGURA 3.4 Os três tipos de neurônios. (Linha vermelha) Os receptores enviam sinais ao cérebro, para processamento. Esses sinais viajam pelos neurônios sensoriais e pela medula espinal. (Linha azul) Para produzir uma resposta, um sinal é enviado do cérebro para o cor- po por meio da medula espinal e dos motoneurônios. Motoneurônios Um dos três tipos de neurônios, esses neurônios dirigem os músculos para contrair ou relaxar, produzindo assim o movimento. Interneurônios Um dos três tipos de neurônios, comunicam-se junto a circuitos locais ou de curta distância. Dendritos Extensões do neurônio semelhantes a ramos, que detectam informação de outros neurônios. Corpo celular Local no neurônio onde a informação oriunda de milhares de outros neurônios é coletada e integrada. Axônio Uma protuberância estreita e longa de um neurônio, pela qual a informação é transmitida a outros neurônios. Capítulo 3 Biologia e comportamento 79 a membrana, ao contrário de outras. Na membrana, estão localizados os canais iô- nicos. Esses poros especializados permitem que os íons entrem e saiam da célula enquanto os neurônios transmitem sinais ao longo do axônio. Os íons são moléculas, algumas com carga negativa e outras com carga positiva. Controlando o movimento dos íons, a membrana exerce papel importante na comunicação entre os neurônios, regulando a concentração de moléculas eletricamente carregadas que constituem a base da atividade elétrica neuronal. O potencial de membrana em repouso é negativamente carregado Quando um neurônio está em repouso, inativo, a carga elétrica do lado interno e do lado externo da membrana é diferente. Essa diferença é o potencial de membrana em repouso. A diferença de carga elétrica ocorre porque a razão íons negativos: íons positivos é maior dentro do neurônio do que no meio externo. Portanto, acarga elétrica dentro do neurônio é levemente mais negativa do que a do lado de fora – ge- ralmente, –70 mV (cerca de 1/20 da carga de uma bateria AA). Quando um neurônio tem mais íons negativos no seu interior do que no meio externo, é descrito como estando polarizado. O estado polarizado do neurônio em repouso cria a energia elétrica necessária para alimentar os disparos do neurônio. OS PAPÉIS DOS ÍONS DE SÓDIO E POTÁSSIO. Dois tipos de íons que contribuem para um potencial de membrana de repouso de um neurônio são os íons de sódio e os íons de potássio. Embora outros íons estejam envolvidos na atividade neural, o sódio e o potássio são mais importantes para a presente discussão. Os íons atravessam a membrana do neurônio, nos canais iônicos (FIG. 3.6). Cada canal é compatível com um tipo específico de íon: canais de sódio permitem que apenas íons de sódio, e não íons de potássio, atravessem a membrana. O fluxo de íons por cada canal é controlado por um mecanismo de controle de fluxo. Quan- do um canal está aberto, os íons fluem para dentro e fora da membrana celular. Um canal fechado impede essa passagem. O fluxo de íons também é afetado pela permea- bilidade seletiva da membrana celular. Ou seja, de modo bastante semelhante a um porteiro em uma casa noturna exclusiva, a membrana permite que alguns tipos de íons passem com mais facilidade do que outros. Parcialmente, como resultado dessa permeabilidade seletiva da membrana celular, uma quantidade maior de potássio que de sódio está presente dentro do neurônio. Outro mecanismo associado à membrana que contribui para a polarização é a bomba de sódio-potássio. Essa bomba aumenta a concentração de potássio e dimi- nui a de sódio dentro do neurônio, sendo que essa atividade ajuda a manter o poten- cial de membrana em repouso. Dendritos Corpo celular Axônio Direção do impulso nervoso Botões terminais Sinapse Bainha de mielina (células da glia) Nodo de Ranvier FIGURA 3.5 Estrutura do neurônio. As mensagens são recebidas pelos dendritos, processadas no corpo celular, transmitidas ao longo do axônio e enviadas a outros neurônios por meio de substâncias químicas liberadas dos botões terminais presentes ao longo da sinapse. (A bainha de mielina, as células da glia, e os nodos de Ranvier são discutidas nas páginas 81-82.) Botões terminais Nas extremidades dos axônios, pequenos nódulos que liberam sinais químicos a partir do neurônio para dentro da sinapse. Sinapse A lacuna entre o axônio de um neurônio “enviador” e os dendritos de um neurônio “receptor”; o local em que se dá a comunicação química entre neurônios. Potencial de membrana em repouso A carga elétrica de um neurônio inativo. 80 Ciência psicológica Os potenciais de ação causam a comunicação neural A comunicação neural depende da capacidade de um neurônio de responder à esti- mulação que chega. O neurônio responde com alteração elétrica e, então, transmi- te sinais para outros neurônios. Um potencial de ação, também chamado disparo neural, é o sinal elétrico transmitido ao longo do axônio. Esse sinal faz os botões terminais liberarem moléculas químicas que sinalizam para outros neurônios. As próximas seções examinam alguns fatores que contribuem para o disparo de um potencial de ação. AS ALTERAÇÕES DO POTENCIAL ELÉTRICO LEVAM À AÇÃO. Um neurônio recebe sinais químicos dos neurônios próximos por meio de seus dendritos. Ao afetarem a polarização, esses sinais químicos dizem ao neurônio para disparar ou não. Os sinais chegam nos dendritos aos milhares e são de dois tipos: excitatórios e inibi- Membrana do axônio Íon sódio Canal iônico fechado Canal iônico aberto Dentro do neurônio Fora do neurônio Íon potássio Bainha de mielina (células gliais) Região despolarizada + + – – AxônioNodo de Ranvier FIGURA 3.6 Potencial de membrana de repouso. Um neurônio em repouso está polari- zado: tem carga elétrica mais negativa no meio interno do que no meio externo. A passa- gem de íons negativos e positivos para dentro e fora da membrana é regulada por canais iônicos, como aqueles localizados nos nodos de Ranvier. Potencial de ação Sinal elétrico que segue ao longo do axônio e, subsequentemente, causa a liberação de moléculas químicas a partir dos botões terminais. Capítulo 3 Biologia e comportamento 81 tórios. Os sinais excitatórios despolarizam a membrana celular (i.e., diminuem a polarização diminuindo a carga negativa no interior da célula). Por meio da des- polarização, esses sinais aumentam a probabilidade de o neurônio vir a disparar. Os sinais inibitórios hiperpolarizam a célula (i.e., aumentam a polarização inten- sificando a carga negativa dentro da célula). Por meio da hiperpolarização, esses sinais diminuem a probabilidade de o neurônio vir a disparar. Os sinais excitatórios e inibitórios recebidos pelos dendritos são combinados dentro do neurônio. Se a quantidade de estímulo excitatório superar o limiar de disparos do neurônio (–55 mV), um potencial de ação é gerado. Quando um neurônio dispara, os canais de sódio presentes na membrana celular se abrem. Os canais abertos permitem que os íons de sódio entrem rápido no neurônio. Esse influxo de sódio faz o interior do neurônio se tornar um pouco mais positivamente carregado do que o meio externo. Uma fração de segundo de- pois, os canais de potássio abrem e permitem que os íons de potássio presentes no lado interno da membrana celular saiam rápido para fora. Essa mudança de uma carga negativa para uma positiva dentro do neurônio constitui a base do potencial de ação. Conforme os canais de íons de sódio fecham, esses íons param de entrar na célula. Similarmente, conforme os canais de íons de potássio fecham, tais íons param de sair da célula. Assim, no decorrer desse processo, a carga elétrica dentro da célula começa levemente negativa no estado de repouso inicial. À medida que a célula dispara e permite uma maior concentração de íons positivos em seu interior, a carga se torna positiva. Por meio da restauração natural, incluindo a atividade da bomba de sódio-potássio, a carga retorna ao seu estado de repouso levemente negativo (FIG. 3.7). OS POTENCIAIS DE AÇÃO SE DISSEMINAM AO LONGO DO AXÔNIO. Quando o neu- rônio dispara, a despolarização da membrana celular se desloca ao longo do axônio, como uma onda. Os íons de sódio passam rapidamente por seus canais, causando a abertura dos canais de sódio adjacentes. Assim, como dominós que tombam para a frente, os canais de íon de sódio se abrem em série. O potencial de ação sempre se move pelo axônio, afastando-se do corpo celular e seguindo para os botões terminais. Esses sinais elétricos seguem rapidamente pela maioria dos axônios por causa da bainha de mielina gordurosa que envolve e isola muitos axônios, de modo semelhante ao revestimento de plástico em volta de um fio elétrico (ver Fig. 3.5). Potencial de membrana de repouso 1 Potencial de ação2 Retorno ao estado de repouso 3 Tempo (ms) Canais de potássio começam a fechar Limiar Canais de potássio abertos Canais de sódio abertos Potencial de membrana (mV) –70 0,0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 –50 –30 –10 +10 +30 +50 +70 Canais de sódio fechados Repolarização Despolarização FIGURA 3.7 Potencial de ação. A carga elétrica dentro do neurônio de início é levemente ne- gativa (potencial de membrana de repouso = –70 mV). Conforme o neurônio dispara, permite a entrada de mais íons positivos na célula (despolarização). Em seguida, volta ao estado de repouso levemente negativo. Bainha de mielina Matéria gordurosa, constituída por células gliais, que isola alguns axônios, permitindo a movimentação mais rápida dos impulsos elétricos ao longo do axônio. 82 Ciência psicológica A bainha de mielinaé constituída por células gliais, comumente chamadas glia (do grego “cola”). A bainha cresce ao longo de um eixo, em segmentos curtos. Entre esses segmentos, há pequenos hiatos de axônio exposto chamados nodos de Ranvier (assim chamados em homenagem ao pesquisador que os descreveu pela primeira vez). Devido ao isolamento conferido pela bainha de mielina, o potencial de ação salta rapidamente ao longo do axônio e, então, faz uma breve pausa para ser recarregado em cada nodo, também ao longo do axônio. O processo todo dura cerca de 1/1.000 de segundo, permitindo os ajustes rápidos e frequentes requeridos para a coordenação da atividade motora. Para os axônios sem mielina, os canais de sódio presentes ao longo de cada parte da membrana devem estar abertos. Os potenciais de ação conti- nuam sendo gerados, mas a velocidade de condução diminui bastante. Lembre do exposto no início do capítulo, que a visão de Jack Osbourne foi afetada porque a EM destrói a bainha de mielina. Os neurônios sensoriais e os mo- toneurônios devem manter a mielina para gerar sinais rápidos a longas distâncias. Pense na velocidade com que você consegue remover sua mão de uma superfície quente para evitar uma queimadura. Essa velocidade de movimento é resultado da mielina e permite que você sinta o calor e retire reflexamente a sua mão. Os axônios sensoriais e motores desprovidos de isolamento não conseguem transmitir seus potenciais de ação de forma tão rápida ou eficiente. A perda da mielina implica que a informação visual é corrompida e as ações motoras se tornam desajeitadas e descoordenadas. PRINCÍPIO DO TUDO OU NADA. Qualquer sinal recebido exerce pouca influência sobre a ação do neurônio de disparar ou não. Normalmente, um neurônio é bombar- deado por milhares de sinais excitatórios e inibitórios, e seu disparo é determinado pelo número e frequência desses sinais. Quando a soma dos sinais excitatórios e ini- bitórios leva a uma alteração positiva na voltagem que excede o limiar de disparos do neurônio, um potencial de ação é gerado. Um neurônio dispara ou não, atuando como um interruptor de luz que é ligado ou desligado, e não como um controlador de intensidade de brilho. O princípio do tudo ou nada determina que um neurônio dispara com a mesma potência a cada vez. Em outras palavras, o neurônio não dispara de um modo que possa ser descrito como forte ou fraco. A força da estimulação afeta a frequência de disparos do neu- rônio: quanto mais intensa for a estimulação, mais frequentes serão os disparos de potenciais de ação. Para fins de comparação, suponha que você esteja jogando um videogame em que dispara mísseis apertando um botão. Toda vez que você pressiona o botão, um míssil é lançado na mesma velocidade com que fora o último. A força com que você pressiona o botão não faz diferença. Se mantiver seu dedo sobre o botão, mísseis adicionais são disparados em uma sucessão rápida. Do mesmo modo, se um neurô- nio no sistema visual, por exemplo, receber informação de que uma luz é brilhante, poderá responder disparando mais rápido e com maior frequência do que ao receber a informação de que uma luz é fraca. Seja a luz intensa ou fraca, a força dos disparos será sempre a mesma. Os neurotransmissores se ligam a receptores presentes ao longo da sinapse Conforme já observado, os neurônios não tocam uns aos outros. Eles estão separa- dos por um pequeno espaço chamado sinapse, que é o local de comunicação química entre os neurônios. Os potenciais de ação fazem os neurônios liberarem moléculas químicas a partir de seus botões terminais. Essas moléculas químicas se deslocam pela sinapse e são recebidas pelos dendritos de outro neurônio. O neurônio que envia o sinal é chamado neurônio pré-sináptico, e aquele que o recebe é chamado neurônio pós-sináptico. Como esses sinais químicos atuam (FIG. 3.8)? Dentro de cada botão terminal, estão os neurotransmissores, que são moléculas químicas produzidas no axônio e armazenadas em vesículas (pequenos sacos cheios de líquido). Quando liberados pe- las vesículas, os neurotransmissores transmitem sinais ao longo da sinapse para as células pós-sinápticas. Nodos de Ranvier Pequenas lacunas de axônio exposto, localizadas entre os segmentos de bainha de mielina, onde os potenciais de ação ocorrem. Princípio do tudo ou nada Princípio segundo o qual um neurônio, ao disparar, dispara sempre com a mesma potência de cada vez. Um neurônio dispara ou não, e não pode disparar parcialmente, ainda que a frequência de disparos possa variar. Neurotransmissores Substâncias químicas que transmitem sinais de um neurônio a outro. Capítulo 3 Biologia e comportamento 83 Depois que um potencial de ação segue para o botão terminal, faz as vesícu- las se fixarem à membrana pré-sináptica e liberarem seus neurotransmissores den- tro da sinapse. Esses neurotransmissores se deslocam pela sinapse e se fixam (ou se ligam) a receptores localizados no neurônio pós-sináptico. Os receptores são moléculas de proteína especializadas localizadas na membrana pós-sináptica, que respondem especificamente à estrutura química do neurotransmissor disponível na sinapse. A ligação de um neurotransmissor a um receptor faz os canais iônicos se abrirem ou fecharem mais firmemente, produzindo um sinal excitatório ou inibitório no neurônio pós-sináptico. Como já mencionado, um sinal excitatório estimula o neurônio a disparar, enquanto um sinal inibitório tem ação contrária. Um neurotransmissor pode se ligar somente ao seu tipo particular de receptor, bastante semelhante ao modo como uma chave somente se ajusta à fechadura certa. Produção de neurotransmissores no axônio. 1 Armazenamento dos neurotransmissores em vesículas. 2 Os potenciais de ação fazem as vesículas se fundirem à membrana pré-sináptica e liberarem seus conteúdos dentro da sinapse. 3 A neurotransmissão é terminada pela recaptação, desativação enzimática ou autorrecepção. 4 Os neurotransmissores liberados se ligam aos receptores pós-sinápticos. 5 Potencial de ação Vesícula Neuro- transmissores Recaptação Auto- receptor BOTÃO TERMINAL Receptor pós-sináptico Desativação enzimática AXÔNIO do neurônio pré-sináptico (enviador) DENDRITO de neurônio pós-sináptico (receptor) SINAPSE DendritosBotões terminais FIGURA 3.8 Como os neurotransmissores atuam. Receptores Em neurônios, moléculas proteicas especializadas localizadas na membrana pós-sináptica. Os neurotransmissores se ligam a essas moléculas após atravessarem a sinapse. 84 Ciência psicológica OS NEUROTRANSMISSORES SE LIGAM A RECEPTORES ESPECÍFICOS. Mais de 60 moléculas químicas transmitem informação ao longo do sistema nervoso. Di- ferentes neurotransmissores influenciam a emoção, o pensamento ou o compor- tamento. Assim como uma fechadura só abre com a chave correta, cada receptor pode ser influenciado somente por um tipo de neurotransmissor. Uma vez liberado na sinapse, o neurotransmissor continua se ligando a recep- tores e exercendo efeito inibitório ou excitatório. Também bloqueia sinais novos até que sua influência termine. Os três eventos principais que terminam a influência do neurotransmissor na sinapse são a recaptação, a desativação enzimática e a autor- recepção. A recaptação ocorre quando o neurotransmissor é captado de volta para dentro dos botões terminais pré-sinápticos. Um potencial de ação incita os botões terminais a liberarem o neurotransmissor dentro da sinapse e, então, capturá-lo de volta para reciclagem. O ciclo de recaptação e liberação se repete de forma contínua. A desativação enzimática ocorre quando a enzima destrói o neurotransmissor na sinapse. Enzimas diferentes quebram neurotransmissores diferentes. Os neurotrans- missores também podem se ligar a receptores existentesno neurônio pré-sináptico. Esses autorreceptores monitoram a quantidade de neurotransmissor liberada na si- napse. Quando um excesso é detectado, os autorreceptores sinalizam para o neurô- nio pré-sináptico parar de liberar o neurotransmissor. Todos os neurotransmissores produzem efeitos excitatórios ou inibitórios sobre os potenciais de ação. Para tanto, afetam a polarização das células pós- -sinápticas. Os efeitos são uma função dos receptores a que os neurotransmisso- res se ligam. Tenha em mente a ideia da “chave e fechadura”, em que um neuro- transmissor específico se liga somente a certos receptores. O receptor sempre tem uma resposta específica, seja excitatória ou inibitória. O mesmo neurotransmissor pode enviar sinais pós-sinápticos excitatórios ou inibitórios, dependendo das pro- priedades particulares do receptor. Em outras palavras, os efeitos de um neuro- transmissor não são propriedade da molécula química. Em vez disso, os efeitos são uma função do receptor ao qual o neurotransmissor se liga. Qualquer neuro- transmissor pode ser excitatório ou inibitório. Alternativamente, pode produzir efeitos radicalmente diferentes, dependendo das propriedades e da localização do receptor no cérebro. Os neurotransmissores influenciam a atividade mental e o comportamento Grande parte do nosso conhecimento sobre neurotransmissores foi aprendida por meio do estudo sistemático sobre como os fármacos e as toxinas afetam a emoção, o pensamento e o comportamento. De muitas formas, fármacos e toxinas podem alterar a ação de um neurotransmissor. Podem, por exemplo, alterar seu modo de síntese. Podem aumentar ou diminuir a quantidade de um neurotransmissor liberado a partir dos botões terminais. Ou, bloqueando a recaptação, podem modificar o modo como um neurotransmissor é desativado na sinapse e, portanto, afetar sua concentração. Fármacos e toxinas que intensificam as ações dos neurotransmissores são co- nhecidos como agonistas. Fármacos e toxinas que inibem essas ações são conheci- dos como antagonistas. Fármacos e toxinas também podem mimetizar neurotrans- missores e se ligar a seus receptores como se fossem o ligante real (FIG. 3.9). Drogas viciantes, como a heroína, por exemplo, exercem seus efeitos por serem quimicamen- te similares a neurotransmissores de ocorrência natural. Os receptores são incapa- zes de diferenciar entre a substância ingerida e o neurotransmissor real liberado a partir de um neurônio pré-sináptico. Ou seja, embora um neurotransmissor se ajuste a um receptor do mesmo modo como uma chave se ajusta à fechadura, o receptor/ fechadura não pode distinguir entre um dado neurotransmissor/chave, real e outro falso – ambos abrirão. Os pesquisadores com frequência injetam agonistas ou antagonistas em ani- mais para avaliar como os neurotransmissores afetam o comportamento. A meta é desenvolver tratamentos farmacológicos para muitas condições psicológicas e médi- cas. Exemplificando, os pesquisadores podem testar a hipótese de que determina- do neurotransmissor em uma região cerebral específica leva ao aumento do apetite. Recaptação Processo pelo qual um neurotransmissor é capturado de volta para dentro dos botões pré- -sinápticos terminais, cessando assim a sua atividade. Acetilcolina (ACh) Neurotransmissor responsável pelo controle motor na junção entre nervos e músculos; também está envolvido em processos mentais, como aprendizagem, memória, sono e sonhos. Capítulo 3 Biologia e comportamento 85 A injeção de um agonista nessa região cerebral deve aumentar o apetite, enquan- to a inoculação de um antagonista deve diminui-lo. TIPOS DE NEUROTRANSMISSORES. Existem muitos tipos de neurotransmis- sores, e oito deles são particularmente importantes para entendermos como pensamos, sentimos e nos comportamos (TAB. 3.1). O neurotransmissor acetilcolina (ACh) é responsável pelo controle motor nas junções entre os nervos e músculos. Após se mover ao longo das sinapses, a ACh (pronunciada A-C-H) se liga aos receptores presentes nas células muscu- lares, levando à contração ou ao relaxamento muscular. Exemplificando, a ACh excita os músculos esqueléticos e inibe o miocárdio. Assim como para todos os neurotransmissores, se os efeitos da ACh serão excitatórios ou inibitórios dependerá dos receptores. O botulismo, uma forma de intoxicação alimentar, é causado pela toxina botulínica. Essa neurotoxina inibe a liberação de ACh. A paralisia muscular resultante leva à dificuldade de mastigação, dificuldade de respiração e, com frequência, à morte. Devido à habilidade de paralisar os músculos, doses muito pequenas de toxina botulínica são usadas nas cirurgias estéticas. Os médicos injetam a toxina, popularmente conhecida como Botox, na região da sobrance- lha, paralisando os músculos que produzem certas rugas (FIG. 3.10). Como os efeitos desaparecem ao longo do tempo, uma nova dose de Botox deve ser inoculada a cada 2 a 4 meses. Com a inoculação exagerada de Botox, porém, o resultado pode ser a ausência de expressão facial, porque o Botox paralisa os músculos faciais usados para expressar emoções, como ao sorrir e fazer care- tas. Podem bloquear a recaptação de neurotransmissores. Podem mimetizar um neurotransmissor particular, ligando-se aos receptores pós-sinápticos desse neurotransmissor, ativando-os ou intensificando seus efeitos. Podem ajudar a destruir neurotransmissores na sinapse. Os fármacos antagonistas podem diminuir a liberação de neurotransmissores, de modo a ter menor concentração dentro de vesícula. Os fármacos agonistas podem aumentar a quantidade de neurotransmissor produzida, de modo a ter maior concentração dentro de cada vesícula. Podem mimetizar um neurotransmissor particular, ligando-se aos receptores pós-sinápticos desse neurotransmissor de modo suficiente para impedi-lo de se ligar. Agonistas Antagonistas Molécula Molécula FIGURA 3.9 Como os fármacos atuam. FIGURA 3.10 Acetilcolina e Botox. A acetilcolina (ACh) é responsável pelo controle motor entre nervos e músculos. O Botox inibe a liberação de ACh, paralisando os músculos. Na foto, uma mulher recebe uma injeção de Botox para remoção de rugas na testa. 86 Ciência psicológica A acetilcolina também está envolvida em processos mentais complexos, como aprendizagem, memória, sono e sonhos. Como a ACh afeta a memória e a atenção, os fármacos antagonistas de ACh podem causar amnésia temporária. De modo similar, a doença de Alzheimer – uma condição caracterizada primariamente por déficits de memória graves – está associada ao funcionamento diminuído da ACh (Geula & Me- sulam, 1994). Fármacos agonistas de ACh podem intensificar a memória e diminuir outros sintomas, mas até o momento os tratamentos farmacológicos para Alzheimer têm alcançado um sucesso apenas marginal. Quatro transmissores (epinefrina, norepinefrina, serotonina e dopamina) são agrupados porque têm a mesma estrutura molecular básica. Juntos, esses transmis- sores são chamados monoaminas. Suas principais funções consistem na regulação do despertar, regulação das sensações e motivação do comportamento. O neurotransmissor epinefrina inicialmente era chamado adrenalina. Esse nome constitui a base do termo afluxo de adrenalina, uma explosão de energia cau- sada pela liberação de epinefrina que se liga aos receptores presentes em todo o corpo. Essa explosão de energia faz parte de um sistema que prepara o corpo para lidar com as ameaças ambientais (a resposta de lutar ou fugir, discutida no Cap. 11, “Saúde e bem-estar”). A norepinefrina está envolvida nos estados de excitação e aler- ta. É especialmente importante para a vigília, uma sensibilidade aumentada ao que acontece ao seu redor. A norepinefrina parece ser útil para fins de ajuste fino da cla- reza da atenção. A serotonina está envolvida em umaampla gama de atividades psicológicas. É especialmente importante para os estados emocionais, controle do impulso e so- nhos. Baixos níveis de serotonina estão associados a estados de tristeza e ansieda- de, ânsias por alimentos e comportamento agressivo. Alguns fármacos bloqueiam a recaptação de serotonina e, assim, deixam mais serotonina na sinapse para ligação aos neurônios pós-sinápticos. Esses fármacos são usados para tratar uma ampla gama de transtornos mentais e comportamentais, incluindo depressão, transtornos obsessivo-compulsivos, transtornos alimentares e obesidade (Tollesfson, 1995). Uma classe de fármacos dirigida especialmente à serotonina é amplamente prescrita para o tratamento da depressão. Esses fármacos, entre os quais o Prozac, são referidos como inibidores seletivos da recaptação de serotonina ou ISRSs. A dopamina desempenha muitas funções cerebrais significativas, em especial a motivação e a recompensa. Muitos teóricos acreditam que a dopamina comuni- ca quais atividades podem ser recompensadoras. Exemplificando, comer quando se está com fome, beber quando se tem sede e ter relação sexual quando se está excitado ativam os receptores de dopamina e, por esse motivo, são experimentados como pra- zerosos. Quando consumimos alimento, a atividade da dopamina nos motiva a que- rer comê-lo. A ativação desse neurotransmissor também está envolvida no controle Epinefrina Um neurotransmissor monoamina responsável pelas explosões de energia subsequentes a um evento que é excitatório ou ameaçador. Norepinefrina Um neurotransmissor monoamina envolvido nos estados de excitação e atenção. Serotonina Neurotransmissor monoamina importante para uma ampla gama de atividades psicológicas, incluindo os estados emocionais, controle do impulso e sonhos. Dopamina Neurotransmissor monoamina envolvido na motivação, na recompensa e no controle motor sobre o movimento voluntário. GABA Ácido �-aminobutírico; transmissor que atua como inibidor primário no sistema nervoso. Glutamato Transmissor excitatório primário no sistema nervoso. TABELA 3.1 Neurotransmissores comuns e suas principais funções Neurotransmissores Funções psicológicas Acetilcolina Controle motor sobre os músculos Aprendizagem, memória, sono e sonho Epinefrina Energia Norepinefrina Excitação, vigilância e atenção Serotonina Estados emocionais e impulsividade Sonho Dopamina Recompensa e motivação Controle motor sobre o movimento voluntário GABA (ácido �-aminobutírico) Inibição de potenciais de ação Redução da ansiedade Glutamato Intensificação dos potenciais de ação Aprendizagem e memória Endorfinas Diminuição da dor Recompensa Capítulo 3 Biologia e comportamento 87 motor e no planejamento, ajudando a guiar o compor- tamento em relação às coisas – objetos e experiências – que nos levarão a recompensas adicionais. Uma falta de dopamina pode estar envolvida em problemas de movimento, sendo que sua depleção está implicada na doença de Parkinson. O Parkinson é um transtorno neurológico degenerativo e fatal, marcado por rigidez muscular, tremores e dificuldade para ini- ciar ações voluntárias. Afeta cerca de 1 em cada 200 adultos de idade avançada e ocorre em todas as cultu- ras conhecidas. O ator Michael J. Fox é um dos mui- tos famosos que desenvolveu essa doença (FIG. 3.11). A maioria das pessoas com Parkinson não manifesta os sintomas antes dos 50 anos, mas como esclarece o caso de Fox, a condição pode ocorrer antes na vida. Com a doença de Parkinson, os neurônios pro- dutores de dopamina morrem lentamente. Nos está- gios mais tardios da doença, as pessoas sofrem per- turbações cognitivas e de humor. Injeções de um dos principais componentes formadores da dopamina (L-DOPA) ajudam os neurônios sobreviventes a pro- duzir mais dopamina. Quando usada para tratar a doença de Parkinson, a L-DOPA com frequência pro- duz uma recuperação notável, ainda que temporária. Um desenvolvimento promissor na pesquisa sobre Parkinson é a estimulação cerebral profunda (ECP). Esse procedimento envolve a implantação cirúrgica de eletrodos nas profundezas do cérebro, seguida da aplicação de estimulação elétrica branda nas regiões afetadas pelo transtorno, em grande parte similar ao modo como um marca-passo estimula o coração. A estimulação cerebral profunda das regiões motoras dos cérebros de pacientes com Parkinson reverte muitos dos problemas de movimento associados à doença (DeLong & Wichmann, 2008). Pesquisadores relata- ram resultados bem-sucedidos a partir desse tratamento, com duração de até 11 anos (Rizzone et al., 2014). Embora a ECP seja benéfica para os sin- tomas motores do Parkinson, outros sintomas da doença pioram progressivamente com o passar do tempo. O GABA (ácido �-aminobutírico) é o neurotransmissor inibi- tório primário no sistema nervoso e está mais amplamente dis- tribuído ao longo do cérebro, em comparação com a maioria dos outros neurotransmissores. Sem o efeito inibitório do GABA, a excitação sináptica poderia sair de controle e se disseminar cao- ticamente por todo o cérebro. As convulsões epiléticas podem ser causadas por níveis baixos de GABA (Upton, 1994). Os fármacos agonistas de GABA são amplamente usados no tratamento dos transtornos da ansiedade. Exemplificando, os benzodiazepínicos, que incluem fármacos como Valium e Xanax, ajudam as pessoas a relaxar. O álcool etílico – que é o tipo de álcool consumido pelas pessoas – também facilita a transmissão de GABA, e é por isso que ele é geralmente experimentado como relaxante. Em contraste, o glutamato é o transmissor excitatório pri- mário no sistema nervoso e está envolvido na transmissão neural de ação rápida ao longo do cérebro. Os receptores de glutamato auxiliam a aprendizagem e a memória por meio do fortalecimento das conexões sinápticas. A liberação excessiva de glutamato pode levar à superexcitação cerebral, que pode produzir convulsões e também destruição dos neurônios. A superexcitação causada pelo excesso de glutamato está ligada a muitas doenças e tipos de dano cerebral. Exemplificando, grande parte do dano infligido ao cére- bro após um acidente vascular encefálico ou traumatismo craniano Vou ter de solicitar ao dr. Kendrick que reduza a dose de Prozac dele. FIGURA 3.11 Figura pública com Parkinson. Michael J. Fox foi diagnosticado com doença de Parkinson em 1991 e revelou sua condição ao público em 1998. Desde então, criou a Michael J. Fox Foundation, que defende a pesquisa vol- tada para a busca da cura para a patologia. 88 Ciência psicológica é causada pela liberação excessiva de glutamato que ocorre naturalmente após a lesão cerebral (Choi & Rothman, 1990; Dhawan et al., 2011). As endorfinas estão envolvidas na diminuição natural da dor e na recom- pensa (FIG. 3.12). No início dos anos de 1970, pesquisadores estabeleceram que os opiáceos, como heroína e morfina, se ligam a receptores presentes no cérebro. Esse achado levou à descoberta de substâncias de ocorrência natural no corpo que se ligam a esses receptores (Pert & Snyder, 1973). Chamadas en- dorfinas (forma resumida de morfinas endógenas), essas substâncias fazem parte da defesa natural do corpo contra a dor. A dor é útil porque sinaliza aos animais, humanos e não humanos, quando estão sendo feridos ou em perigo e, portanto, devem tentar escapar ou se retirar. Entretanto, ela também pode interferir no funcionamento adaptativo. Se a dor impedir os animais de se engajar em comportamentos como alimentação, com- petição e acasalamento, eles falharão em perpetuar seus genes. Os efeitos das endorfinas anódinas, ou analgésicos, ajuda os animais a realizar esses compor- tamentos mesmo quando estão sentindo dor. Nos seres humanos, a adminis- tração de fármacos, como a morfina, que se ligam aos receptores de endorfina,diminui a experiência subjetiva dolorosa. Aparentemente, a morfina altera o modo como a dor é experimentada, em vez de bloquear os nervos transmissores de sinais dolorosos: as pessoas continuam sentindo dor, mas relatam distanciamento e não se incomodar com ela (Foley, 1993). FIGURA 3.12 Exercício e endorfinas. As endorfinas estão envolvidas na dimi- nuição da dor e na recom- pensa. Para os cientistas, a produção de endorfinas pode ser estimulada pelo exercício extenuante. Um evento de resistência, como uma maratona ou compe- tição de patinação de ve- locidade, renderá um fluxo enorme de endorfinas. Na foto, o corredor finalista da equipe saudita de reveza- mento masculino 4x400 m, Yousef Ahmed Masrahi, celebra após terminar em primeiro lugar nas finais de revezamento masculino nos XVI Jogos da Ásia, em Guangzhou, em 26 de no- vembro de 2010. Resumindo Como o sistema nervoso opera? � Os neurônios são as unidades básicas do sistema nervoso. Suas tarefas são receber, pro- cessar e transmitir informação a outros neurônios. � O sistema nervoso está dividido em duas unidades básicas: o sistema nervoso central consiste no cérebro e na medula espinal. O sistema nervoso periférico consiste em todas as células nervosas subjacentes ao cérebro e à medula espinal. � Um neurônio recebe informação nos dendritos e processa essa informação em seu corpo. Se a informação é excitatória, o neurônio gera um potencial de ação ou “dispara”. Os dis- paros enviam um sinal pelo axônio para que haja liberação de neurotransmissores dentro da sinapse. � Muitos neurônios são isolados por uma bainha de mielina, que circunda o axônio e permi- te o rápido deslocamento do potencial de ação. � Um neurônio em estado de repouso está negativamente carregado. O disparo de um neu- rônio depende da combinação dos sinais excitatórios e inibitórios recebidos. A recepção de sinais excitatórios estimula o neurônio a disparar. Receber sinais inibitórios inibe os disparos neuronais. � A intensidade do sinal excitatório afeta a frequência dos disparos neurais, mas não a força. A base dos disparos neuronais é o princípio do tudo ou nada. � Após o disparo, os canais iônicos fecham, e o neurônio retorna ao seu estado de repouso ne- gativo. Os potenciais de ação são terminados pela remoção dos neurotransmissores da sinap- se. Essa remoção se dá por recaptação, desativação enzimática ou ações de autorreceptores. � As substâncias que intensificam as ações dos neurotransmissores são agonistas. As subs- tâncias que inibem as ações dos neurotransmissores são antagonistas. � Oito neurotransmissores são especialmente importantes para a pesquisa psicológica: a acetilcolina está envolvida no controle motor e nos processos mentais, como a memória. A epinefrina e a norepinefrina estão associadas a energia, excitação e atenção. A serotoni- na é importante para os estados emocionais, controle de impulsos e sonhos. A dopamina está envolvida na recompensa, na motivação e no controle motor. GABA e glutamato são liberados para promoção de inibição e excitação geral. As endorfinas são importantes na minimização da dor. Endorfina Neurotransmissor envolvido na diminuição natural da dor e na recompensa.
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