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Neurofisiologia

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ED de Neurofisiologia para Medicina 
Alunos: Beatriz Garcia, Lívia Souza, Mayra Araújo, Paulo Victor e Rogério Torquato.
1) Potencial de ação (PA)
a) Diferencie estruturalmente e funcionalmente o potencial de membrana da célula de Glia do potencial de repouso do neurônio. 
Estruturalmente as células da glia apresentam apenas canais passivos específicos para o transporte de K+ . Já os neurônios quando estão em repouso apresentam canais passivos de K+ e Na+ , além da bomba de Na+K+ ATPase. 
Funcionalmente a célula da glia por possuir apenas canais de K+, seu potencial de repouso se mantém próximo ao potencial de equilíbrio desse íon (-80mV). Caso esse valor sofra uma redução, por exemplo –90mV, a entrada dos íons K+ é estimulada, assim a carga positiva do K+ promove o retorno ao potencial de repouso (repolarização). Porém, se o potencial se elevar a por exemplo –70mV, o K vai estimulado a sair da célula, a fim de retornar ao potencial de repouso. Os neurônios, por sua vez, possuem um potencial de repouso de –65mV, e se mantêm nesse potencial graças aos seus canais passivos e à bomba de sódio-potássio. 
Na célula da glia só há canais passivos de K. O gradiente que vai manter o PM da célula de glia é devido ao PE do K. O canal serve para deixar passar passivamente os íons de K, mais concentrados dentro do que fora. No neurônio, há outros tipos de canais, passivos de Na e de K, que deixam o K sair e o Na entrar. Isso é possível porque há a bomba de Na+K+ ATPase mantém o gradiente.
b) Diferencie funcionalmente: 
1. Canal ativo do canal passivo
Canais ativos têm gasto de energia★ para o seu funcionamento e não estão sempre permeáveis, ou seja, tem capacidade de mudar o seu estado funcional para aberto ou fechado (unidirecional). Canais passivos estão permanentemente permeáveis e transportam íons de acordo com os gradientes de concentração ou elétrico e a favor deles (bidirecional), sem gasto de energia para tal.
· Canais ativos voltagem dependente: sua permeabilidade depende da voltagem, mas o transporte que eles fazem é passivo (sem gasto de energia) a favor do gradiente de concentração
2. Canal de potássio do canal de sódio 
São canais de tamanhos diferentes. Apesar do K ser maior do que o Na, em solução a camada de solvatação do Na é muito maior que a do K, de forma que o canal de Na é maior e o de K menor. Além disso, também há a questão da interação do íon com a parede da membrana, que se dá por meio de uma separação do íon da água (camada de solvatação) em partes. Por conta disso, quando há uma disparidade na distância íon-parede da membrana, o íon não consegue se livrar da sua camada de solvatação e permear na célula pela membrana.
O canal de Na pode se inativar com a partícula inativadora, ainda aberto, enquanto o de K não, ele só está aberto ou fechado. Além disso, o canal de Na abre e fecha mais rapidamente. O canal de K abre e fecha mais lentamente. 
c) Considerando-se que um determinado neurônio apresenta um potencial de repouso de -65mV, o que você espera ocorrer, ao longo do tempo, com a voltagem através da membrana e com os gradientes de concentração de Na+ e K+ caso o funcionamento das bombas de Na+ -K+ ATPase deste neurônio fosse interrompido? 
A bomba de N+K- ATPase é essencial para o funcionamento do neurônio, pois ela mantém um contínuo bombeamento de íons (3Na+ para fora e 2K+ para dentro) que impede que o fluxo de íons do meio intracelular para o meio extracelular pare, além de tentar sempre polarizar a célula, levando-a a -65mV. Então, caso o funcionamento da bomba fosse interrompido, aos poucos os gradientes de concentração e elétrico para o Na+ e para o K+ seriam reduzidos, até que o transporte de íons dos meios intra e extracelular cessasse. Isso se dá pois o fluxo de Na+ extra-intra se torna igual ao fluxo de K+ intra-extra, a cada carga + perdida, ganha-se 1 de volta. Tal condição é extremamente prejudicial pois o neurônio sai do seu potencial de repouso e se torna inviável, pois tende ao equilíbrio (ddp = 0), muitas vezes entrando em apoptose. Para que não haja essa condição, é necessária a bomba de Na+K+ ATPase, que permite que continue havendo transporte iônico através da membrana e a manutenção do gradiente.
A bomba de Na+K+ ATPase refaz os gradientes de concentração. Se ela os refaz, estamos falando de íons, mais íons positivo fora e negativo dentro. Assim, há uma ddpelétrico. Não havendo a bomba, não se refaz o gradiente de concentração e não se refaz novamente o gradiente elétrico, então a célula tende a ficar com potencial de membrana 0.
d) De que forma as variações de condutância dos íons Na+ e K+ explicam as variações de voltagem observadas ao longo do potencial de ação (PA)? Quais são os mecanismos associados a estas variações? 
Os canais ativos de Na têm maior condutância, porque se abrem mais rápido e estão em maior quantidade em relação aos canais ativos de K. Essa diferença está intimamente ligada ao potencial de ação, pois a despolarização rápida é propiciada pela massiva entrada de Na no meio intracelular que aumenta a voltagem do meio intracelular até +62mV. Como os canais ativos de K demoram a se abrir sua saída não é capaz de compensar a súbita variação na voltagem da membrana. 
· Revisão do funcionamento do PA
· Na hiperpolarização, apesar de tudo estar voltando ao normal, os gradientes de concentração ainda estão trocados, apesar do gradiente elétrico estar certo. A bomba de Na+K+ garante a retomada ao gradiente do repouso.
e) Considerando-se os efeitos do período refratário (PR) sobre a eletrofisiologia do neurônio, explique:
1. O que impede um PA de retornar a sua origem a partir de um ponto em que se encontre no pico da despolarização? 
A existência da partícula inativadora do canal de sódio, que uma vez bloqueado e inativado, não consegue gerar novos PAs.
2. Como se estabelece a relação entre a duração do PR e frequência máxima de PAs observada em um neurônio? 
Como durante o período refratário os canais ativos de sódio permanecem fechados, o neurônio encontra-se temporariamente incapaz de gerar novos estímulos, dessa forma o período refratário limita a frequência dos potenciais de ação. 
O PRabsoluto é o menor tempo entre PAs possível, então o inverso é a frequência máxima.
3. O que ocorre com o processo de condução de dois PAs que percorrem o mesmo axônio a partir de seus extremos, porém em sentidos opostos?
O processo de condução é interrompido, por causa da inativação dos canais de Na na região da membrana pela qual o PA passou, nos dois sentidos.
4. Diferencie período refratário absoluto do relativo. 
Período refratário absoluto: todos os canais de Na estão bloqueados, não é possível haver passagem de íons e não se consegue gerar um novo PA. 
Período refratário relativo: a partir do fim do período refratário absoluto, já se tem uma quantidade de canais de Na desbloqueados suficientemente grande que permitem a geração de um PA, desde que o estímulo oferecido seja muito maior que o estímulo original. Então, no período refratário relativo, é possível gerar um novo PA.
f) O que ocorre com a transmissão do PA em um neurônio mielínico que é afetado por uma doença desmielinizante em uma região restrita de seu axônio? Quais características do neurônio amielínico impedem que o mesmo efeito seja observado em sua membrana axonal? 
O neurônio afetado por uma doença desmielinizante fica com a propagação do impulso comprometida, pois a transmissão do impulso não é mais “saltatória” e o sódio não atinge a concentração ideal para realizá-lo por causa da ausência dos canais iônicos da região que era mielínica.
Por outro lado, no caso de um neurônio amielînico, ele apresenta canais de Na por toda a sua membrana, de forma que a passagem de Na ocorre por toda ela e tem que haver despolarização no axônio como um todo. 
Ainda que a condução do PA seja mais lenta que em um neurônio mielinizado, ela ainda ocorre; no neurônio com doença desmielinizante, não.
2) Transmissão sináptica 
a) Diferencie sinapse elétrica e química. 
A sinapse elétrica acontece pela