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SISTEMA NEUROMUSCULAR Prof. Ms. Luciano do Amaral Dornelles 1 FISIOLOGIA DO SISTEMA NERVOSO HUMANO Controle do funcionamento do ser humano através de impulsos elétricos 2 Sistema Nervoso • Função: ajustar o organismo animal ao ambiente. • Perceber e identificar as condições ambientais externas e as condições internas do organismo 3 4 SISTEMA NERVOSO • LOCALIZAÇÃO: - CORPOS CELULARES: encéfalo, medula raquidiana e gânglios nervosos (centros nervosos). -Prolongamentos: (DENDRITOS e AXÔNIOS) formam os NERVOS espalham para todo o corpo. Ex: AXÔNIOS variam de 1m até 1 micrômetro de comprimento 5 Sentido do Impulso: DENDRITO CORPO CELULAR AXÔNIO DENDRITO AXÔNIO NEURÔNIO: capacidade de gerar e propagar sinais elétricos (impulsos). 6 TIPOS DE NEURÔNIOS DENDRITOS CORPO CELULAR CORPO CELULAR CORPO CELULAR DENDRITOS Direção da condução AXÔNIO AXÔNIO AXÔNIO NEURÔNIO SENSORIAL NEURÔNIO ASSOCIATIVO NEURÔNIO MOTOR 7 SINAPSE: região de conexão (sem contato) entre dois neurônios: axônio e dendrito. Extremidade axônica dilatada Citoplasma contém bolsas Bolsas ou vesículas se fundem à membrana Liberação dos neurotransmissores na fenda sináptica • Transmissão do impulso se dá pela liberação de substâncias químicas: ex. acetilcolona ex. noradrenalina ex. dopamina Neuro-hormônios ou Neurotransmissores Sinapses • Interneuronais: neurônio – neurônio • Neuromusculares: neurônio – músculo • Neuroglandulares: neurônio – célula glandular 8 9 SINAPSE NEURONEURAL Vesículas sinápticas contém NEUROTRANSMISSORES. AXÔNIO DENDRITO 10 SINAPSE ou JUNÇÃO NEUROMUSCULAR PLACA MOTORA: neurônio motor(1) + fibra muscular(3) Sinapse (2) e Miofibrilas (4) AXÔNIO Condução do impulso nervoso 11 Sentido: dendrito corpo celular axônio Estado de repouso: neurônio polarizado Alta [ ] de Na+ e baixa [ ] de k+ no meio extracelular Baixa [ ] de Na+ e alta [ ] de k+ dentro do axônio Na+ K+ 12 Condução do impulso nervoso Na presença de estímulo – despolarização da membrana, aumento de permeabilidade da membrana pelo Na+ e entrada deste no axônio Na+ K+ - - - - - - - - - - - + + + + + + + + - - - - - - - - + + + + + + + + - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - + + + + + + 13 Condução do impulso nervoso Re-polarização da membrana: aumento de permeabilidade da membrana pelo K+ e saída deste no axônio Na+ K+ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 14 Condução do impulso nervoso Bomba de Na+ e K+: restabelece as concentrações de Na+ e K+ dentro e fora do axônio após a passagem do impulso – transporte ativo Alta [ ] de Na+ e baixa [ ] de k+ no meio extracelular Baixa [ ] de Na+ e alta [ ] de k+ dentro do axônio Na+ K+ 15 Condução do impulso nervoso Re-polarização da membrana: aumento de permeabilidade da membrana pelo K+ e saída deste no axônio Na+ K+ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 16 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + ++ + + + + + + + + + + + + + + _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ - - - - - - - + + + + + - - - - - - - + + + + + - - - - - - - + + + + + PROPAGAÇÃO DO IMPULSO NERVOSO Potencial de repouso: diferença de potencial entre a superfície externa e interna, mantida pela Bomba Na/K Potencial de ação: inversão (despolarização) do potencial de repouso, ocasionado pela mudança temporária de permeabilidade aos íons Na/K Divisão 17 SNC Encéfalo Medula SNP Nervos Gânglios Periférico Autônomo Cérebro Cerebelo Mesencéfalo Ponte Bulbo SNC • Função: processamento e integração das informações. • Formado pelo encéfalo (alojado no cranio) e pela medula espinhal (interior das vértebras – coluna vertebral). 18 Órgãos do SNC 19 Cérebro • Parte mais desenvolvida do encéfalo • Relacionado com o pensamento, memória, fala, inteligência, sentidos, emoções. • Hemisfério direito: criatividade e habilidades artísticas • Hemisfério esquerdo: habilidades analíticas e matemáticas 20 • Cerebelo: manutenção do equilíbrio corporal e do tônus muscular • Mesencéfalo: coordenação das informações referentes ao estado de contração dos músculos e postura corporal • Bulbo: presença de centro nervosos relacionados com batimentos cardíacos, movimentos respiratórios e do tubo digestivo 21 22 CÉREBRO- Corte Sagital CORPO CALOSO HIPÓFISE HIPOTÁLAMO TÁLAMO PONTE MEDULA CEREBELO Em coordenação regulam várias atividades do corpo O hipotálamo detecta alterações no corpo, libera neurotransmissores que atuam na hipófise que produz hormônios 23 Meninges • Membranas que protegem o SNC de choques mecânicos. 24 Medula espinhal • Liga o encéfalo aos nervos espinhais • Relacionada com os atos reflexos – respostas rápidas sem participação do encéfalo. 25 26 Sistema Nervoso Periférico • Constituído de nervos e gânglios - Nervos: feixes de fibras nervosas envoltas por tecido conjuntivo - Gânglios: aglomerados de corpos de neurônios fora do SNC • Função: conectar o SNC as diversas partes corpo do animal. 27 28 Tipos de nervos Quanto ao sentido do impulso nervoso. • Nervos sensoriais (aferentes): contém apenas fibras sensoriais. Impulso do órgão receptor para o SNC • Nervos motores (eferentes): contém apenas fibras motoras. Impulso do SNC para o órgão efetuador • Nervos mistos: contém fibras motoras e sensoriais. Impulso do SNC para o órgão e do órgão para o SNC 29 30 SIST. NERVOSO PERIFÉRICO S.N. VOLUNTÁRIO S.N. AUTÔNOMO SIMPÁTICO PARASSIMPÁTICO TORÁCICA e LOMBAR ENCÉFALO e MEDULA FINAL (SACRAL) ADRENALINA e NORADRENALINA ACETILCOLINA Nervos que partem das regiões Nervos que partem das regiões Principal neurotransmissor Principal neurotransmissor 31 DILATA CONTRAE (-) SECREÇÃO (+) SECREÇÃO DILATA BRONQUÍOLOS CONTRAE BRONQUÍOLOS AUMENTA BATIMENTOS DIMINUE BATIMENTOS SECRETA ADRENALINA DIMINUE SECREÇÃO AUMENTA SECREÇÃO DIMINUE MOTILIDADE AUMENTA MOTILIDADE RETÉM CONTEÚ- DO CÓLON ESVAZIA O CÓLON RETARDA O ESVAZIAMENTO ESVAZIA A BEXIGA S I M P Á T I C O P A R A S I M P Á T I C O Slide 31 – Responder a tarefa! 32 ARCO REFLEXO DORSAL VENTRAL Substância branca Substância cinzenta MEDULA corpo celular localizado no gânglio interneurônio neurônio sensitivo neurônio motor ESTÍMULO Receptor Corpúsculo de Paccini Músculo efetor Células da Glia • Também chamadas de neuróglia • Menores que os neurônios • Mais numerosas • Várias funções: 33 Funções da neuróglia • Sustentação do tecido • Produção de mielina • Remoção de excretas • Fornecimento de substancias nutritivas aos neurônios • Fagocitose de restos celulares • Isolamento dos neurônios 34 35 PRINCIPAIS DISTÚRBIOS DO SIST. NERVOSO Esclerose múltipla: uma doença auto-imune. Destruição da bainha de mielina. problemas visuais, distúrbios da linguagem, da marcha, do equilíbrio, da força. 36 PRINCIPAIS DISTÚRBIOS DO SIST. NERVOSO AVC: obstrução de uma artéria. Lesão irreversível. Fatores de risco: pressão arterialelevada, alto colesterol, obesidade. FISIOLOGIA DO SISTEMA MUSCULAR HUMANO Movimentação e controle de movimentos 37 Propriedades dos músculos: Elasticidade ------------------- Distensão Contratilidade ----------------- Contração (Isotônica, Isométrica e Isocinética) Tonicidade -------------------- Tônus “Os músculos são os motores que permitem as alavancas do esqueleto moverem-se ou mudar de posição”. O SISTEMA MUSCULOESQUELÉTICO Função do músculo esquelético Funções: força para a locomoção e respiração; Força para a sustentação corporal (postura); Produção de calor durante períodos de exposição ao frio; Proteção e a alteração da pressão para auxiliar a circulação; Absorventes de choques para proteger o corpo. Rasch, 1991; McArdle et al., 1999 Organização do músculo esquelético Motoneurônios Epimísio Núcleos celulares Perimísio Endomísio “O SARCÔMERO É A UNIDADE CONTRÁTIL BÁSICA DO MÚSCULO”. Túbulos Transversos - Retículo Sarcoplasmático TIPOS DE MÚSCULOS Tecido Muscular Estriados ou Esquelético - Responsáveis pelos movimentos voluntários; Tecido Muscular Liso ou Visceral - Pertence à vida de nutrição (digestão, excreção, etc); involuntários; Músculo Cardíaco ou Miocárdio - Vermelho e estriado, porém, involuntário. MICROESTRURA DOS MÚSCULOS ESQUELÉTICOS O tecido muscular não é constituído apenas por FIBRAS MUSCULARES. Há também o TECIDO CONJUNTIVO que as envolve e se prolongam, formando os TENDÕES ou APONEUROSES que fixam o músculo a um osso. CONSTITUIÇÃO HISTOLÓGICA DA FIBRA MUSCULAR COMPONENTES DO MÚSCULO COMPONENTES ELÁSTICOS: São aqueles que retornam a sua forma original após o relaxamento. Ex: Miofilamentos e o tecido conjuntivo. • COMPONENTES PLÁSTICOS: • São aqueles que não retornam à forma original cessada a contração, se não houver influência externa. Ex: Mitocôndrias (30-35% volume muscular), Retículo Sarcoplasmático Sistema Tubular (5% do volume muscular) “PELA MANHÃ, QUANDO NOS ESPREGUIÇAMOS, HÁ UMA DEFORMAÇÃO DOS COMPONENTES PLÁSTICOS DOS MÚSCULOS”. O ARRANJO DAS FIBRAS EM UM MÚSCULO FUSIFORME= bíceps, reto abdominal, sartório. UNIPENADOS = semimembranoso BIPENADOS = reto femoral MULTIPENADOS = deltóide AÇÃO MUSCULAR TIPO DE AÇÃO FUNÇÃO FORÇA EXTERNA TRABALHO OPOSTA EXTERNO CONCÊNTRICA Aceleração Menor Positivo EXCÊNTRICA Desaceleração Maior Negativo ISOMÉTRICA Fixação Igual Nulo RASC & BURKE, 1977 CLASSIFICAÇÃO DOS MÚSCULOS a) AGONISTA = É o músculo responsável pela ação ação muscular desejada. Ex. Flexão do do cotovelo = bíceps braquial, Braquial e Braquiorradial b) ANTAGONISTA = Tem efeito contrário do agonista, freia o movimento no retorno a posição inicial. Ex: Flexão do tronco: Agonista = mm do abdômem Antagonista = mm eretores da espinha c) SINERGISTA = Músculos que exercem a mesma função; Auxiliam na produção da ação desejada de um músculo agonista. d) ESTABILIZADOR, FIXADOR OU SUSTENTADOR = Estabiliza uma articulação para outro músculo (agonista) realizar o movimento. Referem-se a músculos isometricamente ativos para manter o membro movendo-se, quando o músculo de referência se contrai. e) NEUTRALIZADOR = Cria um torque para opor uma ação indesejada de um outro músculo; Impedem que outros músculos, senão os desejados, executem a ação. VI – MECÂNICA DE CONTRAÇÃO “A ação responsável pela contração do músculo ocorre dentro do sarcômero, com as pontes cruzadas dos filamentos de miosina, puxam, soltam e reconectam-se aos locais específicos no filamento de actina”. SISTEMA NERVOSO E CONTROLE DA ATIVIDADE MUSCULAR UNIDADE MOTORA = UNIDADE BÁSICA NEUROMUSCULAR 250 milhões de fibras musculares para 420 mil nervos motores. OLHO = 1 motoneurônio enerva 10 fibras musculares QUADRÍCEPS = 1 motoneurônio enerva 150 fibras musculares “ Séries repetidas de estímulo recebido do neurônio motor resultam em séries repetidas de respostas bruscas da fibra muscular, se o tempo entre cada estímulo sucessivo é longo o suficiente”. O CONTROLE MOTOR “Um estímulo simples do neurônio motor resulta em brusca resposta da fibra”. A FORÇA DE CONTRAÇÃO MUSCULAR A força máxima que um músculo é capaz de desenvolver depende de vários fatores relacionados ao seu estado.” WEINECK, 1991. ÁREA DA SEÇÃO TRANSVERSAL FISIOLÓGICA “O aumento do número de sarcômeros em paralelo à fibra muscular, aumenta o número de miofibrilas e, conseqüentemente a força muscular”. “A área de seção transversal fisiológica do músculo ativo dará uma indicação da força de tração máxima que um músculo é capaz de produzir, mas é dependente do comprimento do músculo durante a contração”. COMPRIMENTO MUSCULAR O pré-estiramento muscular, em até 15-25% de seu comprimento, cria condições ideais para a realização de uma contração eficaz, alcançando altos índices de força. O alongamento demasiado do músculo (mais de 30-35%) provoca uma redução na força em função do afastamento entre os miofilamentos de actina e miosina, dificultando a formação da ligação actomiosínica. VELOCIDADE DO ENCURTAMENTO “Um músculo que se contrai excêntrica ou isometricamente é capaz de produzir mais força que um músculo que se contrai concentricamente”. “ A capacidade do músculo de gerar tensão é inversamente proporcional a sua velocidade de contração. PRÉ-ALONGAMENTO “ Quanto menor o tempo entre o alongamento do músculo e a contração concêntrica subseqüente, maior a força de contração”. A - Fibras Vermelhas Tipo 1 Alto teor de mioglobina possibilita uma ação muscular regular, contraem-se lentamente com elevada resistência à fadiga. B - Fibras Brancas Tipo 2 De contração rápida, têm tempos de contração mais reduzidos fadigando-se mais rapidamente. FREQUÊNCIA DE ESTIMULAÇÃO Músculos lentos = 10 Hz Músculos rápidos 50 Hz HETEROGENEIDADE DAS FIBRAS MUSCULARES TIPO DE UNIDADE MOTORA FISIOLÓGICA (FUNCIONAL) MOTONEURÔNIO INERVADOR TONALIDADE HISTOLÓGICA A Contração muito rápida Muita força Alta fatigabilidade Glicolítica rápida FÁSICO Branca IIB B Contração rápida Força moderada Resistente à fadiga Glicolítica lenta Branca IIA C Contração lenta Baixa tensão Resistente à fadiga Oxidativa TÔNICO Vermelha I TIPOS DE FIBRAS MUSCULARES FÁSICO Junção neuromuscular Acetilcolina é o neurotransmisor Unidade Motora Unidade funcional do movimento: motoneurônio e toas as fibras por ele inervadas Unidade Motora Mecanismo de contração Filamento de Miosina Molécula de Miosina Filamento de Actina Características Moleculares dos Filamentos Contração Interação “Actina-Miosina” - Ação do Cálcio Recrutamento de unidades motoras • Principio do tudo ou nada – Se um motoneurônio é recrutado, ele ativara todas as suas fibras. • Principio do tamanho – Quanto maior o calibre do neurônio, maior seu limiar para ativação. – Portanto, neurônios menos calibrosos são recrutados primeiro. Neurônios mais calibrosos requerem um grande estimulo para ser recrutado. Grau de força • Recrutamento – Unidade motora: motoneurônio e todas as fibras inervadas – Tamanho da unidade motora varia entre os músculos em relação a função muscular • Frequência de estímulos – Somação temporal – Tetânica Recrutamento muscular e produção de força Contratações tetânicas Frequência de disparos neuronal e força de contração Relação compriment o- tensão RELAÇÃO FORÇA-VELOCIDADE Controle motor Atividade reflexa e Centro encefálicos superiores Fibras musculares intrafusais (FI) =Fibras musculares que ficamdentro do fuso muscular Fibras musculares extra-fusais (FE) =Fibras musculares esqueléticas ficam situadas fora do fuso muscular Motoneurônios γ Fibras aferentes Ib Fibras aferentes Ia Neurônios Motores α ORGAO TENDINOSO DE GOLGI Variação da tensão mecânica sobre os tendões Em série com as FE Órgãos sensoriais musculares FUSO MUSCULAR Variação do comprimento das fibras musculares e a sua velocidade de mudança Atividade reflexa Receptores proprioceptivos musculares Contração Estiramento Receptores musculares Fusos musculares detectam a variação do comprimento muscular Quais são as funções dos Fusos Musculares? A carga (1) estira as FE (2) e as fibras do fuso muscular (3). O estiramento da região central do fuso estimula as terminações aferentes que disparam potenciais de ação em direção ao SNC. A chegada desse impulsos causam a estimulação dos motoneurônios a do próprio músculo. O fuso detecta variação do comprimento das FE durante o estiramento e provoca a sua contração. Estiramento 1 2 3 Músculo em repouso Fuso sensível Músculo em contração Sem a co-ativação gama Fuso perde sensibilidade Músculo em contração Co-ativação gama Fuso sensível E durante a contração das FE? O que aconteceria? Os fusos conseguem detectar a variação do comprimento das FE? a g Contração Extrafusal Contração Intrafusal Vias descendentes Ação reflexa das fibras aferentes • Excita os motoneurônios da musculatura agonista • Excita os motoneurônios da musculatura sinergista (facilitação) • Inibe os motoneurônios da musculatura antagonista - A estimulação dos órgãos tendinosos de Golgi modula (podendo inibir) a contração muscular. Função: Proteção contra contração excessiva Controle sobre o nível de excitação dos motoneurônios Durante a contração muscular além da co-ativaçâo gama nos fusos musculares, os órgãos tendinosos de Golgi também são estimulados. As fibras aferentes Ib disparam Potenciais de ação e as informações são levadas, excitam os interneuronios inibitórios que fazem sinapse com os motoneurônios a em atividade. Resultado: relaxamento do músculo Quais são as funções dos Órgãos Tendinosos de Golgi? Conexões medulares das fibras aferentes Ib • Inibe os motoneurônios da musculatura agonista • Inibe os motoneurônios da musculatura sinergista • Excita os motoneurônios da musculatura antagonista • Objetivo – opor ao desenvolvimento de uma tensão excessiva da musculatura Tipos de Fibras Musculares • A musculatura esquelética contém dois tipos principais de fibras: as de contração lenta ou I (CL) e as de contração rápida ou II (CR). • As fibras de CR podem ainda ser divididas em fibras de contração rápida do tipo A (CRa) e as do tipo B ou X (CRb). • As diferenças na velocidade de contração são decorrentes principalmente das variadas formas de miosina ATPase. • A miosina ATPase é a enzima que quebra o ATP para liberar energia, e está presente na cabeça da miosina (ou ponte cruzada). • As fibras de CL possuem uma forma lenta de miosina ATPase e as fibras de CR uma forma rápida. • Em resposta a um estimulo neural a fibra de CR tem capacidade de quebrar ATP mais rapidamente e consequentemente mais energia estará disponível. • As fibras de CR apresentam um reticulo sarcoplasmático mais desenvolvido do que as fibras de CL, favorecendo na liberação do cálcio para o interior da fibra muscular. • Os genes que herdamos de nossos pais determinam quais neurônios motores inervarão nossas fibras musculares. • Após o estabelecimento da inervação, as fibras musculares diferenciam-se (tornam-se especializadas) de acordo com o tipo de neurônio que as estimulam. • As unidades motoras são recrutadas por ordem de tamanho do motoneurônio com os neurônios menores sendo recrutados primeiro. Padrão de recrutamento CL CRa CRb Força Muscular F ib ras u tilizad as Tipos de Fibras Adaptações fisiológicas determinadas pelo treinamento resistido • Adaptação neural – Padrões de recrutamento neural mais eficientes (+ fibras e/ou + coordenadas ?) – Maior ativação do sistema nervoso central. – Melhor sincronização de unidades motoras (sistema de co-ativação entre agonistas e antagonistas) – Diminuição da inibição autogênica dos órgãos tendinosos de golgi. Controle Neural • O sistema nervoso aumenta a força muscular com: 1. Recrutando mais unidades motoras 2. Aumentando a taxa de disparo das unidades motoras • Tarefas submáximas envolvem a utilização de uma menor quantidade de massa muscular (unidades motoras). • Adaptação muscular. – Hiperplasia: modelos animais ocorre, em humanos têm alguns indícios. – Hipertrofia: Aumento no tamanho, número de filamentos e sarcômeros. FIBER HYPERTROPHY AFTER TRAINING Relação Força X Diâmetro Adaptações Metabólicas • Aumento de substrato energético – Creatina Fosfato – Glicogênio Muscular • Aumento no número de enzimas Anaeróbias – Creatina Kinase (anaeróbio alático) – Enzimas do Glicólise/glicogenólise anaeróbia Distribuição de fibras em atletas Controle Neural Lesão muscular Lesão Muscular Antes e após a Maratona Rompimento das linhas Z 1. Dano estrutural 2. Prejuízos na manutenção da homeostase do cálcio resultando em necrose 4. Inflamação e acúmulo de substâncias que estimulam as terminações nervosas causando dor e desconforto Sequência de eventos na dor muscular tardia 3. Aumento da atividade dos macrófagos w Causa uma redução na produção de força devido a prejuízos estruturais, falha no processo de excitação- contração, e perda de proteína contrátil. Diminuição da força após a lesão
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