Neurônios - propriedades celulares e de rede (1 3)9999999

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Prof. D.Sc. Glaucio Mazetto Siqueira
glaucio.siqueira@uniptan.edu.br
NEUROFISIOLOGIA
NEURÔNIOS
Propriedades celulares e de rede
1.3 Fisiologia dos Neurônios
1) Como um neurônio conduz uma informação?
2) Por quê nossos neurônios podem usar sinais 
elétricos?
 A membrana celular é POLARIZADA 
(apresenta diferença de carga entre o interior e o exterior)
- Impulso elétrico 
(Potencial de ação)
GRADIENTE 
ELETROQUÍMICO
1.3 Fisiologia dos Neurônios
1° Ponto
Desigual distribuição de íons carregados positivamente entre os 2 lados da membrana celular
1.3 Fisiologia dos Neurônios
Desigual distribuição de íons carregados positivamente entre os 2 lados da membrana celular
Na+-K+ ATPase
(bomba de sódio 
e potássio)
Proteína de 
membrana que 
bombeia 
ativamente
3Na+ out : 2K+ in
A membrana 
celular é 
seletivamente 
permeável ao K+
porque possuí 
proteínas que 
formam poros 
chamados canais 
iônicos
A não ser pelos GASES (ex: O2 e CO2) e pelo ETANOL, que é 
capaz de se difundir através da bicamada lipídica, a água e os 
demais solutos só são capazes de cruzar a membrana 
plasmática através de proteínas de transporte específicas
PROTEÍNAS DE 
CANAIS
CARREADORES
1.3 Fisiologia dos Neurônios
PERMEABILIDADE SELETIVA da membrana plasmática
- Bicamada lipídica - Proteínas associadas
1.3 Fisiologia dos Neurônios
1.3 Fisiologia dos Neurônios
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=U6AMnejevY0
1.3 Fisiologia dos Neurônios
Uma célula, como as nervosas ou 
musculares, é dita excitável 
quando o seu potencial de 
membrana pode ser rápida e 
significativamente alterado. 
Essa alteração funciona como um 
mecanismo de sinalização 
1.3 1.3 Fisiologia dos Neurônios
Despolarização Repolarização 
Hiperpolarização
Vm diminui
Vm aumenta
P
o
te
n
c
ia
l 
d
e
 m
e
m
b
ra
n
a
 (
m
V
)
Tempo 
(ms)
Diferença do potencial de membrana (Vm)
O movimento dos íons é que gera os SINAIS ELÉTRICOS
 Mudanças na permeabilidade de íons mudam o potencial de membrana
“Os sinais elétricos são 
produzidos por 
mudanças temporárias 
no fluxo de corrente 
para dentro e para fora 
da célula, que impelem 
o potencial elétrico 
através da membrana 
celular para longe de 
seu valor de repouso.”
1.3 1.3 Fisiologia dos Neurônios
Uma corrente, na forma de íons 
positivamente carregados fluindo para 
fora da célula (ou íons negativamente 
carregados fluindo para dentro da 
célula), através de canais abertos 
tornam o potencial de membrana 
mais negativo, um processo chamado 
hiperpolarização. 
As respostas da célula à hiperpolarização são usualmente puramente graduadas 
(eletrotônicas) – à medida que a amplitude do pulso de corrente aumenta, a 
hiperpolarização aumenta proporcionalmente. Assim sendo, a hiperpolarização não 
desengatilha uma resposta ativa na célula
1.3 1.3 Fisiologia dos Neurônios
Uma corrente, na forma de 
íons positivamente 
carregados fluindo para 
dentro da célula através de 
canais abertos tornam o 
potencial de membrana 
mais positivo, um processo 
chamado despolarização. 
Despolarização quer dizer 
que o potencial de membrana 
tornou-se mais positivo do 
que o potencial de repouso. 
Caso o potencial de 
membrana atinja um 
determinado nível (potencial 
limiar), ocorre um potencial 
de ação 
1.3 1.3 Fisiologia dos Neurônios
Como uma célula muda a sua PERMEABILIDADE IÔNICA?
A maneira mais simples e rápida é ABRIR ou FECHAR canais 
existentes na membrana plasmática.
Os neurônios contêm uma 
grande variedade de 
canais iônicos com 
comportas que alternam 
entre os estados aberto e 
fechado, dependendo das 
condições intra- e 
extracelulares
Um método mais lento de mudar a permeabilidade da membrana é inserir 
novos canais na membrana ou remover alguns canais existentes
Canais de Na+
Canais de K+
Canais de Ca2+
Canais de Cl-
1.3 1.3 Fisiologia dos Neurônios
Canais iônicos controlados 
mecanicamente
1.3 1.3 Fisiologia dos Neurônios
1.3 1.3 Fisiologia dos Neurônios
Canais iônicos controlados por ligantes
(neurotransmissores, 
neuromoduladores, moléculas 
sinalizadoras intracelulares)
1.3 1.3 Fisiologia dos Neurônios
Canais iônicos controlados por ligantes
(neurotransmissores, 
neuromoduladores, moléculas 
sinalizadoras intracelulares)
1.3 1.3 Fisiologia dos Neurônios
Canais iônicos controlados por voltagem
1.3 1.3 Fisiologia dos Neurônios
CANALOPATIAS
As canalopatias são doenças hereditárias causadas 
por mutações nas proteínas dos canais iônicos
Como os canais iônicos estão intimamente 
associados à atividade elétrica das células, 
muitas canalopatias se manifestam como 
disfunções nos tecidos excitáveis 
Síndrome do QT longo
Hipertermia maligna
FIBROSE CÍSTICA
1.3 Fisiologia dos 
Neurônios
Pequenos pulsos de corrente 
despolarizantes evocam potenciais 
puramente eletrotônicos 
(graduados) em uma célula – a 
amplitude da mudança no potencial 
é proporcional à magnitude dos 
pulsos de corrente. Uma corrente 
despolarizante suficientemente 
maior desengatilha a abertura de 
canais iônicos voltagem 
dependentes. A abertura destes 
canais leva ao potencial de ação, 
que difere dos potenciais 
eletrotônicos não somente no 
modo em que é gerado, mas 
também em magnitude e duração.
1.3 Fisiologia dos Neurônios
Os potenciais graduados são despolarizações ou
hiperpolarizações que ocorrem nos dendritos e no corpo
celular ou, menos freqüentemente, perto dos terminais
axônicos (um grande estímulo causa um grande potencial
graduado, e um estímulo pequeno vai resultar em um potencial
graduado fraco)
Como a DESPOLARIZAÇÃO torna 
mais provável que o neurônio 
dispare um potencial de ação, 
potenciais graduados 
despolarizantes são considerados 
EXCITATÓRIOS
Um potencial graduado 
hiperpolarizante move o potencial 
de membrana para mais longe do 
valor limiar e torna menos provável 
que o neurônio dispare um 
potencial de ação, sendo 
considerado, portanto, INIBITÓRIO
1.3 Fisiologia dos 
Neurônios
Potenciais graduados que são fortes o suficiente,
finalmente atingem a região do neurônio conhecida como
ZONA DE DISPARO (CENTRO INTEGRADOR do neurônio,
contendo uma grande concentração de canais de sódio
controlados por voltagem na sua membrana)
Se os potenciais graduados que alcançam a zona de disparo 
despolarizam a membrana até a voltagem limiar, os canais de 
sódio voltagem-dependentes se abrem e um potencial de ação 
é iniciado.
Se a despolarização não atinge o limiar, o potencial graduado 
simplesmente desaparece à medida que se move pelo axônio.
Em neurônios eferentes e 
interneurônios, a zona de 
disparo é o cone axônico e a 
primeira parte do axônio, uma 
região conhecida como 
segmento inicial . 
Em neurônios 
sensoriais, a zona de 
disparo é 
imediatamente 
adjacente ao receptor, 
onde os dendritos se 
unem ao axônio. 
1.3 Fisiologia dos Neurônios
 Potenciais de ação
são os sinais pelos quais o
encéfalo recebe, analisa e
transmite a informação
(esses sinais são altamente
estereotipados em todo o
sistema nervoso, mesmo que
iniciados por uma grande
variedade de eventos
ambientais que nos atingem –
da luz ao contato mecânico, de
odores a ondas de pressão)
Unidade básica de condução da informação
(conduz a informação por meio de um desequilíbrio no potencial de repouso da membrana)
1.3 Fisiologia dos Neurônios
Fonte: http://www.ibb.unesp.br/Home/Departamentos/Fisiologia/profa.Silvia/2.Bioeletrogenesesilvia.pdf1.3 Fisiologia dos Neurônios
1.3 Fisiologia dos 
Neurônios
1.3 Fisiologia dos 
Neurônios
1.3 Fisiologia dos Neurônios
1.3 Fisiologia dos 
Neurônios
1.3 Fisiologia dos Neurônios
Ocorre quando os canais iônicos controlados por voltagem 
na membrana se abrem, aumentando a permeabilidade do 
neurônio, primeiro para o sódio e depois para o potássio
O influxo (movimento para dentro da célula) de Na+ despolariza o 
neurônio. Essa despolarização é seguida pelo efluxo
(movimento para fora da célula) de K+ , que restabelece o 
potencial de membrana de repouso do neurônio
1.3 Fisiologia dos Neurônios
Esta propriedade é 
essencial para a 
transmissão de 
sinais por longas 
distâncias, como da 
ponta do dedo até a 
medula espinhal 
Potenciais de ação:
não perdem força enquanto 
percorrem o neurônio
1.3 Fisiologia dos Neurônios
Fonte: https://www.youtube.com/watch?v=fHRC8SlLcH0
1.3 Fisiologia dos Neurônios
1.3 Fisiologia dos Neurônios
1.3 Fisiologia dos Neurônios
Os PAs não 
podem se 
sobrepor e não 
podem se 
propagar para 
trás (trajeto 
unidirecional –
do corpo celular 
para o terminal 
axônico) 
1.3 Fisiologia dos Neurônios
1.3 Fisiologia dos Neurônios
1.3 Fisiologia dos 
Neurônios
O movimento em alta velocidade de 
um potencial de ação ao longo do 
axônio é chamado condução do PA
Nos PAs, o fluxo de energia elétrica 
é um processo que constantemente 
renova a energia perdida, porque 
um PA não perde força com a 
distância, como ocorre com um 
potencial graduado (o PA que atinge o 
final do neurônio é idêntico ao PA que 
iniciou na zona de disparo)
1.3 Fisiologia dos Neurônios
Para aumentar a VELOCIDADE DE CONDUÇÃO 
dos potenciais de ação, grandes axônios são 
enrolados em uma substância lipídica isolante, a 
mielina
(a bainha de mielina cria uma barreira de alta resistência 
que impede o fluxo de íons para fora do citoplasma)
BAINHA DE MIELINA 
- muitas camadas de membrana 
providas por células mielinizantes
- células de Schwann (SNP)
- oligodendrócitos (SNC)
As membranas de 
mielina são 
análogas às capas 
de plástico que 
envolvem os fios 
elétricos
A bainha de mielina é 
interrompida a 
intervalos regulares 
pelos nodos de Ranvier, 
pontos do axônio não 
isolados pela mielina 
onde o PA é regenerado 
1.3 Fisiologia dos Neurônios
Cada nó possuí uma grande 
concentração de canais de Na+
voltagem-dependentes 
Os íons sódio que 
entram em um nó 
reforçam a 
despolarização e 
mantêm a amplitude 
do PA constante à 
medida que este 
passa de nó para nó
CONDUÇÃO “SALTATÓRIA”
1.3 Fisiologia dos Neurônios
axônios mais espessos 

maiores distâncias 
internodais
Os potenciais de ação percorrem diferentes axônios a 
velocidades diferentes, dependendo dos 2 parâmetros:
 Diâmetro do axônio
 Grau de mielinização
1.3 Fisiologia dos Neurônios
Em doenças desmielinizantes, a perda da 
mielina dos neurônios pode ter efeitos 
devastadores na sinalização neural
RETARDO a PERDA TOTAL da 
condução dos potenciais de ação
ESCLEROSE MÚLTIPLA
Grande variedade de queixas 
neurológicas (fadiga, fraqueza 
muscular, dificuldade ao 
caminhar e perda de visão)
1.3 Fisiologia dos Neurônios
Uma grande variedade de substâncias químicas altera a 
condução dos potenciais de ação ligando-se as canais de 
Na+, K+ ou Ca2+ na membrana dos neurônios
Bloqueadores de canais de sódio
NEUROTOXINAS
ANESTÉSICO LOCAL
Desequilíbrios eletrolíticos
 [K+] = hipercalemia
 [K+] = hipocalemia
Arritmias 
cardíacas
Fraqueza
muscular
 [Na+] = hipernatremia
 [Na+] = hiponatremia
 [Ca2+] = hipercalcemia
 [Ca2+] = hipocalcemia
Aplicações
Aplicações
Aplicações