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O neurônio é a principal unidade funcional do Sistema Nervoso ↪A principal unidade funcional do sistema nervoso é o neurônio, um tipo celular cuja forma varia consideravelmente de acordo com sua localização; ↪Quase todos possuem na membrana celular uma área de recepção de informações, normalmente chamada de dendrito; um corpo celular, ou soma, contendo as organelas para a maior parte das atividades metabólicas da célula; um prolongamento da membrana celular que transmite informações, chamado axônio; e uma terminação pré-sináptica na extremidade do axônio, para transmitir informações para outras células; ↪O axônio geralmente é revestido por uma cobertura gordurosa chamada bainha de mielina, que aumenta a velocidade de transferência de informações ao longo de seu comprimento; ↪Os neurônios não estão isolados; normalmente são interconectados dentro de circuitos ou tratos nervosos que servem uma função específica; ↪Estes, que estão relacionados de acordo com sua função, geralmente são chamados coletivamente de sistemas nervosos; ↪O outro tipo celular no sistema nervoso é a célula glial; ↪As células gliais desempenham um papel importante na produção da bainha de mielina dos axônios, na modulação do crescimento de neurônios lesados ou em desenvolvimento e no tamponamento das concentrações extracelulares de potássio e neurotransmissores, na formação de contatos entre os neurônios (sinapses), participando ainda de determinadas respostas imunes do sistema nervoso; ↪As células gliais não produzem potenciais de ação, mas evidências cada vez maiores indicam que podem monitorar indiretamente a atividade elétrica de neurônios, usando essas informações para modular a eficácia da comunicação neural; ↪No entanto, nem todas as ações gliais são benéficas para o sistema nervoso; ↪Respostas neuroinflamatórias mediadas por células gliais foram implicadas em algumas doenças neurodegenerativas e no desenvolvimento de condições de dor crônica. O Sistema Nervoso dos mamíferos tem duas subdivisões principais: o Sistema Nervoso Central e o Sistema Nervoso Periférico ↪O sistema nervoso central (SNC) é dividido em cérebro e medula espinhal; ↪Uma série de ossos protetores circunda completamente o SNC; ↪O cérebro é cercado pelo crânio e a medula espinhal por uma série de vértebras e ligamentos cervicais, torácicos e lombares; ↪O sistema nervoso periférico (SNP) é composto de nervos espinhais e cranianos, que conduzem sinais Fisiologia do Sistema Nervoso Cunningham Tratado de Fisiologia Veterinária - Bradley Klein elétricos, chamados potenciais de ação, para o SNC ou a partir deste; ↪Esses nervos são feixes de axônios do SNP; ↪Os axônios que conduzem potenciais de ação em direção ao SNC são chamados aferentes e os que conduzem tais sinais a partir do SNC são denominados eferentes; ↪Uma forma de agrupar funcionalmente os elementos do SNP é em subsistemas sensorial e motor; ↪Os elementos dos nervos espinhais e cranianos que desempenham uma função motora são: (1) os axônios dos neurônios eferentes somáticos, que levam comandos de potencial de ação do SNC para junções, chamadas sinapses, na musculatura esquelética. (2) os axônios de neurônios eferentes viscerais, que conduzem potenciais de ação em direção a sinapses com neurônios periféricos, que controlam a musculatura lisa e cardíaca e algumas glândulas. ↪Os componentes do SNP que desempenham função sensorial são os axônios dos neurônios aferentes, que trazem mensagens de potencial de ação para o SNC a partir de receptores sensoriais periféricos; ↪Estes são direta ou indiretamente responsáveis pela transdução da energia do ambiente interno ou externo do corpo em potenciais de ação que se deslocam para o SNC; ↪A intensidade dessa estimulação de energia do receptor é codificada pela alteração da frequência dos potenciais de ação à medida que se modifica a intensidade do estímulo; ↪ Os componentes sensoriais dos nervos cranianos e espinhais são os axônios de: (1) neurônios aferentes somáticos. (2) viscerais. ↪Axônios aferentes somáticos conduzem potenciais de ação resultantes do estímulo de receptores, como os fotorreceptores dos olhos, os receptores auditivos da orelha e de estiramento do músculo esquelético; ↪Os potenciais de ação gerados por este último ou quimiorreceptores (O2, CO2 ) localizados no interior dos órgãos viscerais do tórax e do abdome são levados para o SNC ao longo de axônios aferentes viscerais; ↪Os axônios viscerais eferentes e aferentes fazem parte do sistema nervoso autônomo; as porções do SNP e SNC responsáveis pelo controle involuntário da musculatura lisa, do músculo cardíaco, de algumas glândulas endócrinas e de muitas funções fisiológicas de suporte à vida (frequência cardíaca, pressão sanguínea, digestão); ↪Axônios de nervos periféricos convergem para formar um único nervo espinhal em cada um dos forames intervertebrais; ↪Dentro do canal espinhal, axônios sensoriais aferentes e motores eferentes se separam; os primeiros penetram na medula espinhal através das raízes dorsais, enquanto os segundos deixam a medula espinhal através das raízes ventrais; ↪O SNP e o SNC diferem na capacidade regenerativa de seus axônios neurais após uma lesão física; ↪Axônios de nervos periféricos podem voltar a crescer lentamente, conectando-se novamente com seus alvos periféricos; ↪Já os do SNC, quando lesados, não se regeneram de maneira eficiente, em grande parte devido a características inibitórias de seu ambiente local. O Sistema Nervoso Central pode ser dividido em seis regiões anatômicas ↪O SNC apresenta uma organização longitudinal caracterizada pelas partes filogeneticamente antigas situando-se caudalmente e as porções mais recentes de maneira rostral; ↪Esse pode ser dividido em seis regiões principais: a medula espinhal e as cinco regiões principais do cérebro; ↪De caudal para rostral, são essas: medula oblonga (bulbo), ponte, mesencéfalo, diencéfalo e telencéfalo (o cerebelo, uma estrutura cerebral situada dorsalmente em relação às porções da ponte e da medula oblonga, às vezes é chamado de a sétima região principal do SNC); ↪Medula, ponte e mesencéfalo formam o tronco cerebral; o diencéfalo e o telencéfalo formam o cérebro anterior; ↪De modo geral, a medula espinhal, o tronco cerebral e o cérebro anterior representam uma hierarquia de organização funcional; ↪A primeira recebe informações sensoriais do tronco e dos membros e lhes fornece um resultado motor; o segundo realiza essas funções para a face e cabeça; ↪As informações sensoriais que entram no tronco cerebral são passadas para o cérebro anterior, onde ocorrem as formas mais sofisticadas de processamento; ↪As que entram na medula espinhal são retransmitidas ao cérebro anterior por meio do tronco cerebral; ↪O cérebro anterior também formula os tipos mais aprimorados de resposta motora; ↪Esta é encaminhada ao tronco cerebral para a execução de movimentos da face e cabeça ou para retransmitir a medula espinhal a execução dos movimentos de tronco e membros; ↪O cérebro anterior também é capaz de enviar comandos motores diretamente para a medula espinhal; ↪Feixes de axônios que correm de um local para outro no SNC são denominados tratos; 1. A medula espinhal é a região mais caudal do SNC. Os axônios sensoriais da raiz dorsal conduzem potenciais de ação para o cordão gerado pela estimulação de receptores sensoriais na pele, músculos, tendões, articulações e órgãos viscerais. Nesta estão os corpos celulares e dendritos de neurônios motores cujos axônios saem através das raízes ventrais para alcançarem a musculatura esquelética ou seguirem em direção à lisa. Também contém tratos de axônios, que conduzem informações sensoriais para o cérebro,e comandos motoresdo cérebro para os neurônios motores. A medula espinhal isoladamente pode controlar reflexos simples, como os de estiramento muscular e de retirada de membro em resposta a estímulos dolorosos. 2. A medula oblonga situa-se de maneira rostral em relação à medula espinhal, assemelhando-se a ela de várias maneiras. Através dos nervos cranianos, essa também recebe informações a partir dos receptores sensoriais internos e externos do organismo e envia comandos motores para a musculatura lisa e esquelética. Grandes populações desses receptores e músculos situam-se na região da cabeça e do pescoço. Os corpos celulares de neurônios medulares que recebem a informação sensorial de nervos cranianos ou que enviam o resultado motor estão reunidos em agregados, denominados, respectivamente, núcleos de nervos cranianos sensoriais ou motores. Os núcleos de nervos cranianos desempenham um papel importante nas funções de suporte à vida dos sistemas respiratório e cardiovascular e em aspectos da alimentação (paladar, movimentação da língua, deglutição, digestão) e vocalização. 3. A ponte situa-se de maneira rostral em relação à medula oblonga e contém os corpos celulares de uma grande quantidade de neurônios em uma cadeia de dois neurônios que retransmite informações do córtex cerebral ao cerebelo. Este não é uma parte do tronco cerebral, mas geralmente é descrito junto com a ponte em virtude de sua origem embriológica semelhante. Ele é importante para o movimento coordenado, preciso e uniforme, e para o aprendizado motor. Os núcleos de nervos cranianos da ponte desempenham papéis importantes no recebimento de informações sensoriais de toque facial e no controle motor da mastigação. 4. O cérebro médio, ou mesencéfalo, situa-se rostralmente em relação à ponte e contém os colículos superior e inferior, que são importantes no processamento e na retransmissão de informações visuais e auditivas que entraram no cérebro em outros níveis. O mesencéfalo também contém núcleos de nervos cranianos que controlam diretamente o movimento ocular, induzem a constrição da pupila e, algumas regiões, coordenam movimentos reflexos oculares específicos. Cada região do tronco cerebral contém tratos de axônios que conduzem potenciais de ação para o cérebro anterior ou a partir deste, bem como outros que transportam potenciais de ação para a medula espinhal ou a partir desta. Cada uma das regiões também possui uma porção da formação reticular, um complexo de vários agrupamentos pequenos de corpos celulares (núcleos) e projeções axonais frouxamente organizadas, como uma rede, localizado junto à linha média. A formação reticular desempenha um papel importante na modulação da consciência, do despertar, da percepção da dor, dos reflexos espinhais, assim como no movimento. 5. O diencéfalo contém o tálamo e o hipotálamo, que são estruturas grandes compostas de vários subnúcleos. O tálamo é uma estação de retransmissão para o córtex cerebral e um modulador das informações que estão sendo passadas para o córtex a partir de sistemas sensoriais e de outras regiões do cérebro. O hipotálamo regula o sistema nervoso autônomo, controla a secreção hormonal da glândula hipófise e desempenha um papel importante em aspectos fisiológicos e comportamentais da homeostasia (manutenção da temperatura e pressão sanguínea; alimentação). 6. O telencéfalo, também comumente chamado de hemisférios cerebrais, é composto pelo córtex cerebral e uma pequena quantidade de estruturas subcorticais salientes, como os gânglios basais e o hipocampo. O córtex cerebral medeia às formas mais complexas de integração sensorial e a percepção sensorial consciente, como também formula e executa sequências de movimento voluntário. Os gânglios basais são uma coleção de núcleos que modulam as funções motoras do córtex cerebral e o hipocampo desempenha um papel importante na memória e no aprendizado espacial. Considerando a função deste, é fascinante que seja uma das poucas regiões do cérebro mamífero adulto onde nascem novos neurônios. O Sistema Nervoso Central é protegido pelas meninges e pelo líquido cefalorraquidiano (LCR) ↪Todo o SNC é envolvido por três camadas protetoras denominadas meninges: a pia-máter, a aracnoide e a dura-máter; ↪A mais interna, situada junto ao SNC, é a piamáter, uma camada única de células fibroblásticas unida à superfície externa do cérebro e da medula espinhal; ↪A média, aracnoide, assim denominada em virtude de seu aspecto de teia de aranha, é uma fina camada de células fibroblásticas que aprisiona líquido cefalorraquidiano (LCR) entre ela e a pia-máter (no espaço subaracnóideo); ↪A mais externa das meninges, a dura-máter, é uma camada mais espessa de células fibroblásticas, que protege o SNC; ↪Na cavidade cerebral do crânio, a dura-máter geralmente é fundida com a superfície interna do osso; ↪O líquido cefalorraquidiano (LCR) é transparente, incolor, encontrado no espaço subaracnóideo, no canal central da medula espinhal e no sistema ventricular do cérebro; ↪O LCR é produzido principalmente nos ventrículos do cérebro; por gradiente de pressão, ele flui destes para o espaço subaracnóideo, onde embebe a superfície do SNC, e finalmente passa para o sistema venoso; ↪É um líquido dinâmico, sendo substituído várias vezes ao dia; ↪Como ele pode realizar trocas livremente com o líquido extracelular do SNC, é um importante controlador do microambiente neuronal, que remove resíduos metabólicos e fornece determinados nutrientes; ↪Também pode servir como uma importante ferramenta diagnóstica para indicar infecção, inflamação ou atividade tumoral no SNC; ↪O LCR também funciona como um absorvedor de choques para o SNC durante movimentos corporais abruptos. O Sistema Nervoso reúne e integra informações sensoriais, formula um plano de resposta e produz um resultado motor ↪Simplificando, o sistema nervoso: (1) Reúne informações sensoriais a partir de seu ambiente externo e interno. (2) Integra consciente ou inconscientemente essas diferentes informações para formular um plano de resposta. (3) Produz um resultado final motor, que pode modificar o ambiente (externo ou interno) ou mantê-lo constante. ↪As principais responsabilidades do SNP são reunir informações sensoriais e executar o resultado final motor, enquanto a atividade de integração é desempenhada principalmente pelo SNC. ↪Existem duas classes principais de células no sistema nervoso: o neurônio e a célula glial; ↪O primeiro é a unidade básica funcional do sistema nervoso. Sua grande quantidade e interconexões explicam a complexidade do sistema nervoso; ↪O suporte estrutural e funcional fornecido aos neurônios pelas células gliais e seu potencial para modular a comunicação neural constituem uma importante contribuição para a integridade operacional do sistema nervoso; ↪A quantidade de células desse sistema é enorme, mas saber que elas têm elementos comuns torna mais fácil compreendê-las. Os neurônios possuem quatro regiões anatômicas distintas ↪Um neurônio típico possui quatro regiões definidas morfologicamente: os dendritos, o corpo celular, o axônio e as terminações pré-sinápticas deste; ↪Essas quatro regiões anatômicas são importantes para as principais atribuições elétricas e químicas dos neurônios: receber sinalizações de terminações pré- sinápticas de outros neurônios (nos dendritos); integrar essas sinalizações, geralmente contrárias (no segmento inicial do axônio); transmitir impulsos de potencial de ação ao longo do axônio e sinalizar uma célula adjacente a partir da terminação pré-sináptica; ↪Essas funções são coletivamente análogas ao papel geral do sistema nervoso: reunir informações do ambiente, integrar tais informações e produzir um resultado que possaalterar o ambiente; Neurônio ↪O corpo celular (também chamado de soma ou pericário) desempenha um papel importante na produção de proteínas essenciais para a função das células nervosas; ↪Quatro organelas são especialmente relevantes para esse propósito: o núcleo, contendo o projeto para a montagem de proteínas; os ribossomos livres, que montam proteínas do citosol; o retículo endoplasmático rugoso, onde são montadas proteínas secretoras e de membrana; e o aparelho de Golgi, que processa e classifica mais extensamente os componentes secretores e de membrana para transporte; ↪O corpo celular normalmente dá origem a vários prolongamentos semelhantes a ramos, denominados dendritos, cuja área de superfície e extensão excede em muito a sua própria; ↪Os dendritos funcionam como o principal aparelho receptor do neurônio, recebendo sinalizações de outros; ↪Essas, normalmente de natureza química, interagem com proteínas especializadas (receptores) que se encontram nos dendritos; ↪O corpo celular também dá origem ao axônio, um processo tubular geralmente longo (> um metro em alguns animais grandes); ↪Este é a unidade condutora do neurônio, transmitindo rapidamente um impulso elétrico (o potencial de ação) de seu segmento inicial, no corpo celular, até sua extremidade muitas vezes distante, na terminação pré- sináptica; ↪Axônios adultos intactos não possuem ribossomos, de maneira que normalmente não podem sintetizar proteínas; ↪Em vez disso, as macromoléculas são sintetizadas no corpo celular e transportadas ao longo do axônio para regiões distantes e para as terminações pré-sinápticas, por um processo denominado transporte axoplásmico; ↪Grandes axônios são envolvidos por um envoltório isolante, lipídico, chamado mielina; ↪No sistema nervoso periférico, a mielina é formada pelas células de Schwann: células gliais especializadas, que envolvem o axônio de forma muito semelhante a papel higiênico em volta de um cabo de vassoura; ↪Uma função similar é desempenhada no sistema nervoso central (SNC) por células gliais, denominadas oligodendrócitos; ↪A bainha de mielina é interrompida, a intervalos regulares, por espaços chamados de nodos de Ranvier; ↪Ela aumenta significativamente a velocidade de condução do potencial de ação ao longo do axônio; ↪Próximo de suas extremidades, os axônios ramificam- se em várias terminações especializadas, denominadas terminações pré-sinápticas (ou “botões sinápticos”); ↪Quando o potencial chega rapidamente, essas terminações pré-sinápticas transmitem uma sinalização química para uma célula adjacente; ↪O local de contato entre elas é denominado sinapse; .↪A sinapse é formada pela terminação pré-sináptica de uma célula (célula pré-sináptica), pela superfície receptora da célula adjacente (célula pós-sináptica) e pelo espaço entre essas duas (a fenda sináptica); ↪Terminações pré-sinápticas contêm vesículas sinápticas cheias de transmissor químico, que podem liberar seu conteúdo na fenda sináptica; ↪Essas terminações de um axônio normalmente entram em contato com a superfície receptora de um neurônio ou uma célula muscular adjacente, geralmente com os dendritos do neurônio, mas às vezes essa comunicação é feita no corpo celular ou, ocasionalmente, nas terminações pré-sinápticas de outra célula (para a inibição pré-sináptica); ↪Em muitos neurônios, as terminações pré-sinápticas frequentemente estabelecem sinapse em pequenas saliências da membrana dendrítica, denominadas espinhos dendríticos; ↪A superfície receptora das células pós-sinápticas contém receptores especializados para o transmissor químico liberado da terminação pré-sináptica; ↪Receptores, normalmente dendríticos, recebem sinais neuroquímicos liberados das terminações pré-sinápticas de muitos outros neurônios; ↪Esses sinais, após serem transduzidos pelos receptores para uma forma diferente (mudanças de pequena voltagem), são integrados no segmento inicial do axônio; ↪Dependendo dos resultados dessa integração, um potencial de ação (mudança de alta voltagem) pode ser gerado no axônio; ↪Esse potencial viaja com muita rapidez para as terminações pré-sinápticas, geralmente distantes do axônio, para induzir a liberação do neurotransmissor químico em outro neurônio ou célula muscular. Células da Glia ↪As células da glia são elementos não neuronais do SNC que, do ponto de vista metabólico, são muito ativas; ↪Elas incluem os oligodendrócitos, os astrócitos, as células ependimárias e as micróglias; ↪Os oligodendrócitos são encontrados no SNC e produzem a bainha de mielina que recobre os neurônios; ↪Os astrócitos são células que atuam na barreira hematoencefálica, que protege o sistema nervoso da entrada de agentes estranhos, como microorganismos; ↪Além disso, eles dão sustentação aos neurônios e aos vasos sanguíneos, além de facilitarem o transporte de componentes dos capilares para os neurônios e de liberarem o neurotransmissor excitatório glutamato em resposta à estimulação; ↪As células ependimárias revestem os ventrículos cerebrais e o canal central da medula espinal – nesses locais elas se unem aos capilares para formar o plexo coroide, onde o líquido cérebro-espinal é produzido; ↪Já as micróglias são células que atuam na fagocitose de corpos estranhos que estejam chegando ao SN. Processos Neuronais ↪Os processos neuronais derivam das extensões emanadas de todos os neurônios; ↪Quando encontrados no SNC, o pacote desses processos recebe o nome de intervalos, entretanto, quando encontrados no SNP, recebem o nome de nervos; ↪Os nervos são estruturas formadas por feixes de fibras nervosas, que fazem parte do sistema nervoso periférico e atuam garantindo a comunicação entre diferentes partes do corpo e o sistema nervoso central; ↪Dentro de um nervo, cada axônio é envolvido pelo endoneuro, que é uma camada de tecido conjuntivo frouxo produzido pelas células de Schwann, composto por colágeno reticular (tipo III) e alguns poucos fibroblastos; ↪Os grupos de fibras nervosas se interligam dentro de pacotes (fascículos) por meio do perineuro, que é formado por camadas concêntricas de fibroblastos envolvidos por lâmina basal e unidos por junções de oclusão (barreira hemato-nervosas); ↪E, envolvendo todo o nervo, têm-se o epineuro, que é constituído de tecido conjuntivo denso modelado, rico em vasos sanguíneos e composto por colágeno tipo I e fibroblastos. ↪Os neurônios, assim como outras células do corpo, possuem um potencial elétrico, ou voltagem, que pode ser mensurado através de sua membrana celular (potencial de repouso da membrana); ↪Entretanto, o potencial elétrico da membrana dos neurônios e das células musculares é excepcional, pois sua magnitude e sinal podem ser alterados como resultado da sinalização sináptica de outras células ou podem ser modificados no interior de um órgão sensorial receptor, como uma resposta à transdução de alguma energia do ambiente; ↪Quando a alteração no potencial da membrana de um neurônio ou uma célula muscular atinge o valor limiar, ocorre nesse potencial uma alteração adicional e drástica, denominada potencial de ação, que se move ao longo de todo o comprimento do axônio neuronal; ↪Em termos qualitativos, entretanto, o potencial de repouso da membrana é o resultado da separação diferencial de íons carregados, especialmente sódio (Na+) e potássio (K+), através da membrana e da permeabilidade diferencial da membrana em repouso a esses íons, conforme eles tentam difundir-se de acordo com suas concentrações e seus gradientes elétricos; ↪Embora a concentração líquida de cargas positivas e negativas seja semelhante nos líquidos intra e extracelular, um excesso de positivas acumula-se junto à face externa da membrana celular e um excesso de negativasjunto à interna; ↪Isso torna o interior da célula carregado negativamente em relação ao exterior; ↪A magnitude da diferença (ou voltagem) elétrica, resultante através da membrana, varia de célula para célula, indo de cerca de 40 a 90 milivolts (mV) e sendo, em geral, de aproximadamente 70 mV em neurônios de mamíferos; ↪Como a voltagem do líquido extracelular é arbitrariamente considerada como sendo 0 mV, o potencial de repouso da membrana é de –70 mV, mais negativo do lado de dentro do que do lado de fora da célula. As membranas dos neurônios contêm um potencial elétrico de repouso da membrana ↪Três principais fatores causam o potencial de repouso da membrana: A bomba Na+, K+. As membranas celulares possuem uma bomba dependente de energia, que bombeia íons Na+ para fora da célula e traz íons K+ para dentro dela contra os seus gradientes de concentração. Isso mantém a distribuição diferencial de cada uma dessas espécies de íons carregados de um lado a outro da membrana, o que fundamenta sua capacidade de produzir uma voltagem através da membrana. A própria bomba faz uma pequena e direta contribuição para o potencial de membrana porque lança para fora da célula três moléculas de Na+ a cada duas moléculas de K+ trazidas para dentro, concentrando assim cargas positivas do lado de fora; Uma espécie de íon irá deslocar-se em direção a um equilíbrio dinâmico se puder difundir-se através da membrana; Permeabilidade diferencial da membrana para difusão de íons. A membrana em repouso é muito mais permeável aos íons K+ do que aos Na+, porque nela existem mais canais de escape de K+ do que de Na+. ↪Essas três causas — a bomba de Na+, K+, o movimento de um íon permeável em direção ao equilíbrio dinâmico e a membrana diferencialmente permeável — são a principal fonte do potencial de repouso da membrana; ↪A discussão do potencial de repouso da membrana tem uma série de implicações clínicas importantes. A bomba de Na+, K+ requer energia na forma de trifosfato de adenosina (ATP), o qual é derivado do metabolismo intracelular de glicose e oxigênio; ↪Na verdade, estima-se que 50% a 70% da energia cerebral derivada de ATP sejam gastas na bomba. Como o neurônio não pode armazenar glicose nem oxigênio, qualquer coisa que prive o sistema nervoso de um dos dois substratos pode resultar em danos à bomba e déficits neurológicos clinicamente graves; ↪Felizmente, hormônios e outros fatores geralmente mantêm os níveis séricos desses dentro de limites estreitos; ↪Como Na+ e K+ são íons importantes, envolvidos no estabelecimento do potencial de repouso da membrana, é essencial que seus níveis séricos sejam cuidadosamente regulados. O Potencial de repouso da membrana pode ser alterado por sinalizações sinápticas de uma célula pré-sináptica ↪Um neurotransmissor liberado de uma terminação pré-sináptica de um axônio liga-se aos receptores na membrana pós-sináptica, resultando na abertura ou fechamento de canais iônicos seletivos e na alteração do potencial de membrana da célula pós-sináptica; ↪Embora haja trilhões de sinapses no sistema nervoso, um sinal pré-sináptico pode alterar o potencial da membrana pós-sináptica de, basicamente, apenas duas maneiras: tornando-o mais negativo ou mais positivo (menos negativo); ↪O tipo de alteração depende da natureza do receptor ativado pelo transmissor químico liberado pelas vesículas sinápticas da terminação do axônio pós- sináptico; ↪A alteração no potencial de membrana pós-sináptico é chamada de potencial pós-sináptico; ↪Quando uma transmissão química ao nível da sinapse leva a um potencial pós-sináptico mais positivo, em comparação com o nível em repouso (de –75 para – 65 mV), diz-se que se trata de um potencial excitatório pós-sináptico (PEPS); O potencial de repouso da membrana é resultado de determinantes principais ↪É chamado de “excitatório” porque aumenta as chances de que o limiar para o desencadeamento de um potencial de ação seja atingido no segmento inicial do axônio da célula pós-sináptica; ↪Quando um PEPS modifica o potencial de membrana pós-sináptica para um valor mais positivo, diz-se que esta está despolarizada; ↪Se a interação do transmissor químico com seu receptor apropriado na membrana pós-sináptica provocar a abertura de canais de Na+ (dependente de ligante), o resultado poderá ser a despolarização da mesma; ↪Os canais iônicos que normalmente alteram sua condutividade em consequência da ligação de um neurotransmissor com um receptor são os dependentes de ligante ou quimicamente dependentes; ↪Como o transmissor químico é rapidamente removido da sinapse, a alteração pós-sináptica é transitória, durando apenas alguns milésimos de segundo; ↪Além disso, como a modificação no fluxo iônico resultante da ativação do receptor é limitada, a magnitude do potencial pós-sináptico geralmente é bem pequena (2 a 3 mV); ↪Entretanto, é maior na sinapse. Embora a despolarização se difunda pela membrana pós-sináptica, ela diminui com a distância a partir da sinapse onde se originou, assim como as ondas criadas por uma pedra atirada em um lago diminuem de tamanho a partir de onde a pedra caiu; ↪Se, em vez disso, a interação entre o neurotransmissor pré- sináptico e o receptor pós- sináptico resultar na abertura dos canais de K+ quimicamente dependentes, os íons K+ se difundem, levando o potencial de membrana ainda mais para perto do potencial de equilíbrio destes (–90 mV); ↪Essa alteração do potencial de repouso para um potencial de membrana mais negativo é chamada de hiperpolarização; ↪A hiperpolarização da membrana pós-sináptica tem o nome de potencial inibitório pós-sináptico (PIPS) porque cada uma dessas transmissões torna menos provável que um potencial de ação resulte no segmento inicial do axônio; ↪A exemplo dos PEPSs, os PIPSs se difundem pela membrana do neurônio e a hiperpolarização diminui com a distância a partir da sinapse em que se originou. ↪Os Ponteciais de Ação iniciam-se no segmento inicial do axônio e propagam-se por toda a extensão do axônio; ↪Tanto os PEPSs quanto os PIPSs da membrana pós- sináptica são o resultado subsequente dos potenciais de ação que ocorreram em, e da transmissão sináptica de muitas células pré-sinápticas; ↪A integração desses potenciais pós-sinápticos é importante para determinar se o neurotransmissor será finalmente liberado nas terminações dos neurônios; ↪Entretanto, a magnitude desses diminui conforme se propagam ao longo da membrana celular pós-sináptica; ↪Como muitas células musculares ou nervosas são compridas, precisam de um mecanismo para enviar um impulso elétrico de sua terminação receptora de informações, na membrana do soma e dos dendritos pós-sinápticos, para a zona transmissora de informações na terminação do axônio, geralmente longo; ↪Isso é conseguido mediante um evento explosivo denominado potencial de ação, um impulso elétrico regenerativo, que começa no segmento inicial do axônio, é desencadeado pela integração entre PEPS e PIPS no potencial de membrana e propaga-se ao longo de toda a extensão do axônio, sem diminuir sua magnitude; ↪PEPSs e PIPSs podem somar-se respectivamente na membrana pós-sináptica para produzirem alterações no potencial de outras maiores do que cada um deles isoladamente; ↪No segmento inicial do axônio, esses são integrados. Se chegarem apenas alguns PEPSs, seu potencial de membrana não ficará suficientemente positivo para atingir seu potencial limiar (geralmente 10 a 20 mV mais positivo do que o de repouso) para desencadear um potencial de ação; ↪Entretanto, se chegar uma quantidade muito maior de PEPSs do que de PIPSs, o potencial de membrana do segmento inicial ficará suficientementepositivo para atingir seu potencial limiar e um potencial de ação será criado no axônio; ↪Este é resultado da abertura sequencial de canais de íon dependentes de voltagem na membrana, que são abertos primeiro para o sódio e logo depois para o potássio; ↪As mudanças explosivas no potencial de membrana, que caracterizam o potencial de ação, podem ser descritas como: primeiro ocorre uma despolarização rápida e drástica no potencial de membrana axonal, na qual o interior da célula fica de fato mais carregado positivamente do que o exterior; ↪Em seguida, ocorre uma repolarização, em que o potencial de membrana volta a cair em direção ao potencial de repouso; ↪A primeira fase é causada pela abertura imediata e extensa de canais de Na+ dependentes de voltagem e pelo consequente influxo de íons Na +, à medida que tentam propagar-se em direção ao equilíbrio; ↪Conforme prossegue a fase de despolarização do potencial de ação, os canais de Na + mencionados são espontaneamente inativados, e os canais de K+ dependentes de voltagem, que se abrem com retardo maior do que os de Na+, começam a permitir uma saída ainda maior de íons K+, à medida que eles se movem para mais perto do seu estado de equilíbrio; ↪Isto leva a uma interrupção na despolarização e permite que ocorra repolarização; ↪À medida que esta continua, o potencial de membrana move-se temporariamente para além do nível de repouso até um estado hiperpolarizado; ↪Esta hiperpolarização é atribuível ao fluxo de íons K+ para o exterior, através dos canais de K+ dependentes de voltagem, além do fluxo através dos canais de escape de K+, trazendo o potencial de membrana ainda mais para perto do potencial de equilíbrio do K+ (–90 mV) do que em repouso; ↪O potencial de membrana finalmente retorna ao seu estado de repouso à medida que os canais de K+ dependentes de voltagem gradualmente se fecham; ↪Em muitos neurônios, todo o potencial de ação leva cerca de 2 a 3 ms, mas é mais longo em muitas células musculares; ↪De modo semelhante, como o potencial de ação também tem uma duração finita, existe um limite para o número de potenciais de ação que podem ser gerados por segundo em um axônio (entretanto, tanto para vasos sanitários como para neurônios, é possível empregar estratégias para se produzir uma lavagem ou um potencial de ação antes que a caixa de descarga esteja completamente cheia ou antes que a membrana retorne completamente ao potencial de repouso); ↪O potencial de ação propaga-se ativamente pelo axônio a partir de sua origem na parte inicial; ↪O influxo drástico de íons Na+, que acompanha a despolarização do potencial de ação da membrana em um primeiro momento, resulta na difusão passiva dessas cargas positivas em direção ao segmento de membrana adjacente, em repouso; ↪Essa migração na superfície interna, denominada corrente eletrotônica, despolariza esse segmento próximo até o limiar, fazendo abrir canais de Na+ dependentes de voltagem; ↪Isto provoca o desenvolvimento de um potencial de ação, que, por sua vez, desencadeia um ciclo semelhante na membrana vizinha, e assim por diante, por todo o axônio; ↪Dessa maneira, um potencial de ação propaga-se a partir do segmento inicial do axônio até a terminação pré-sináptica, na extremidade distal do mesmo; ↪A velocidade de condução do potencial de ação através do axônio é variável; ↪O diâmetro interno e o grau de mielinização desempenham um papel importante na determinação dessa; ↪Em um axônio amielínico, com diâmetro pequeno, a velocidade de condução é relativamente lenta (0,5 metro/segundo [m/seg]); sabe-se, entretanto, que velocidades de mais de 90 m/s (ou seja, uma distância tão grande quanto à de um campo de futebol americano percorrida em um segundo) ocorrem em axônios de diâmetro maior, intensamente mielinizados; ↪Isso acontece porque a corrente eletrotônica passiva, responsável pelo desencadeamento do potencial de ação na placa adjacente seguinte da membrana do axônio, desloca-se mais depressa e mais distante ao longo de axônios mais largos ou de placas de axônios mielínicos; ↪Nestes, a troca de íons através da membrana, e, portanto a geração do potencial de ação, só podem ocorrer nos nodos de Ranvier descobertos, onde se encontra uma alta densidade de canais de Na+ dependentes de voltagem; ↪Considerando a rápida propagação da corrente eletrotônica ao longo das placas mielinizadas (internodos) e o processo comparativamente mais lento de troca de íons nos nodos, o potencial de ação parece saltar funcionalmente de nodo para nodo (condução saltatória) em axônios mielínicos. Sinapse ↪Os neurônios comunicam-se uns com os outros e com outras células do corpo, como as musculares ou secretoras; ↪Tal comunicação ocorre velozmente entre as células, com frequência de modo focal, em junções especializadas chamadas sinapses (do grego, “junção” ou “ligar fortemente”); ↪A transmissão sináptica pode ser elétrica ou química. Nas sinapses elétricas, a corrente iônica flui diretamente entre as células pré e pós-sinápticas como o mediador para a emissão da sinalização; ↪Embora essas, no sistema nervoso mamífero, pareçam mais amplamente distribuídas do que originalmente se acreditava, é mais frequente a transmissão sináptica ser mediada por um mensageiro químico; ↪Este, liberado pelas terminações pré-sinápticas na chegada do potencial de ação, difunde-se rapidamente para a membrana celular pós-sináptica, onde se liga a receptores; ↪Esta ligação inicia uma alteração na função pós- sináptica, normalmente gerando um potencial pós- sináptico; ↪A sinapse química melhor entendida é a que ocorre entre o neurônio motor e uma célula musculoesquelética (fibra): a sinapse neuromuscular, também conhecida como junção neuromuscular; ↪A comunicação sináptica na junção neuromuscular é basicamente similar à que ocorre entre neurônios, embora exista uma variedade maior nas características da transmissão sináptica de neurônio a neurônio. Somatórios espacial e temporal ↪ Um neurônio pós-sináptico adiciona, ou integra, todas as entradas excitatórias e inibitórias que ele recebe e "decide" se dispara um potencial de ação; ↪A integração de potenciais pós-sinápticos que ocorrem em locais diferentes — mas ao mesmo tempo — é conhecida como somatório espacial. ↪A integração de potenciais pós-sinápticos que ocorrem no mesmo lugar — mas em momentos ligeiramente diferentes — é chamada de somatório temporal. ↪Em A, o potencial pós-sináptico excitatório é insuficiente para atingir o limiar da zona de disparo do neurônio; ↪Em B, como a frequência de PAs é mais alta, os PPSEs somam-se e já atingem o limiar: O PPSE final resulta da soma algébrica dos PPSEs subsequentes na mesma sinapse (somação temporal); ↪Em C, somam-se os PPSEs de sinapses próximas, produzindo um PPSE resultante de amplitude superior ao limiar da zona de disparo (somação espacial); ↪A integração de sinapses excitatórias e inibitórias (A) produz na zona de disparo do neurônio um potencial pós-sináptico resultante (B) que representa a soma algébrica dos PPSEs e PPSis provocados pelas várias fibras aferentes. Anatomia da junção neuromuscular é especializada para a comunicação sináptica em um só sentido ↪Os neurônios motores, que estabelecem sinapse em músculos esqueléticos, têm seus corpos celulares localizados dentro do sistema nervoso central (SNC), na medula espinhal ou no tronco cerebral; ↪Os axônios desses seguem dentro dos nervos periféricos para fora do músculo, onde cada um estabelece sinapse em várias fibras musculares (células); ↪Entretanto, cada fibra musculoesquelética recebe entrada sináptica de um neurônio motor, e, portanto, sua contração é controlada por apenasum único neurônio; ↪A junção neuromuscular, como a maioria das sinapses químicas, tem (1) um lado pré-sináptico; (2) um espaço estreito entre o neurônio e a fibra muscular, chamado fenda sináptica; e (3) um lado pós-sináptico; ↪O primeiro é constituído pela porção terminal (transmissora) do neurônio motor; ↪Essa terminação pré-sináptica apresenta um aspecto intumescido, em forma de botão, também chamado de botão sináptico; ↪A membrana da terminação (ou botão sináptico) contém uma grande quantidade de vesículas de armazenamento, denominadas vesículas sinápticas, que contêm uma substância química neurotransmissora — neste caso, a acetilcolina; ↪Estas estão enfileiradas ao longo da superfície interna da membrana terminal; ↪A região da membrana pré-sináptica associada a cada fileira dupla de vesículas é chamada de uma zona ativa, sendo este o local onde as vesículas sinápticas finalmente liberarão acetilcolina para a fenda sináptica; ↪A terminação pré-sináptica também contém mitocôndrias, um indício de metabolismo ativo no citoplasma; ↪Alguns produtos mitocondriais (acetil-CoA, ATP) participam da síntese local de acetilcolina e do seu deslocamento para estas vesículas; ↪As membranas celulares pré (neurais) e pós- sinápticas (musculares) são separadas por um espaço estreito, a fenda sináptica, que tem cerca de 50 nm de largura; ↪Esta contém líquido extracelular e uma lâmina basal composta de uma matriz de moléculas, que é uma região especializada da membrana basal do músculo; ↪Algumas dessas moléculas da matriz medeiam à adesão sináptica entre neurônio e músculo; ↪A membrana da célula muscular pós-sináptica tem várias características especializadas que facilitam a transmissão sináptica; diretamente oposta à face da terminação présináptica contém receptores para o transmissor acetilcolina; ↪Nessa região focal, a membrana tem uma série de invaginações, chamadas dobras juncionais, que aumentam a área de superfície onde os receptores de acetilcolina podem se estabelecer; ↪Estes são mais densamente compactados na abertura (boca) dessas dobras e essas aberturas estão intimamente alinhadas com as zonas ativas das terminações présinápticas, de onde a acetilcolina é liberada; ↪Portanto, existe uma combinação adequada entre a região focal de liberação do transmissor pelo neurônio e a localização focal dos receptores na fibra muscular; ↪Como o neurotransmissor é encontrado somente do lado neural pré-sináptico da junção neuromuscular, a transmissão só pode ir do neurônio para o músculo e não na direção inversa; ↪Além disso, é preciso observar que um neurônio motor envia várias terminações pré-sinápticas (botões sinápticos) para uma única fibra muscular; ↪Ao mesmo tempo, esse aglomerado de terminações localiza-se em uma região restrita da fibra muscular. Um potencial de ação no neurônio pré- sináptico desencadeia um potencial de ação na célula muscular através da liberação de acetilcolina ↪A função da junção neuromuscular é transmitir uma mensagem química, de forma unidirecional, entre um neurônio motor e uma célula (fibra) musculoesquelética, com uma frequência estabelecida pelo SNC; ↪A chegada de um potencial de ação na terminação do neurônio motor desencadeia a liberação do transmissor acetilcolina, que então se liga a receptores na membrana pós-sináptica da fibra muscular; ↪Isso leva à gênese de um potencial de ação ao longo da membrana dessa fibra, o que finalmente leva à sua contração; ↪Em um neurônio motor, um potencial de ação origina-se no segmento inicial do axônio e depois se propaga por todo ele, chegando finalmente na terminação pré-sináptica; ↪A troca de íons Na + e K+, através dos canais destes dependentes de tensão do axônio, é responsável pela geração de um potencial de ação e por sua condução até a terminação; ↪Entretanto, à medida que este chega à membrana pré-sináptica, a onda de despolarização abre canais de Ca2+ dependentes de voltagem localizados nessa região; Conforme os íons Ca2+ se difundem através da membrana em direção ao equilíbrio, penetram na terminação pré-sináptica; ↪Esse aumento no nível de Ca2+ intracelular é importante para a liberação do neurotransmissor da terminação; ↪Lembre-se de que as vesículas sinápticas que contêm acetilcolina estão enfileiradas nas zonas ativas da terminação pré-sináptica; ↪Lá elas permanecem ancoradas pelo entrelaçamento de proteínas ligantes que, respectivamente, se estabelecem na membrana da vesícula (sinaptobrevina) e na superfície interna da membrana da terminação (sintaxina e SNAP-25); ↪Isso as mantêm perto do local de entrada de Ca2+ , considerando-se que os canais de Ca2+ dependentes da tensão estão eficientemente localizados na vizinhança dessas zonas ativas; ↪Quando Ca2+ fluir para dentro da terminação, o ferro se liga com outra proteína na membrana da vesícula sináptica (sinaptotagmina); ↪ Isso desencadeia a fusão da vesícula com a membrana pré-sináptica, a abertura da vesícula e o lançamento de acetilcolina na fenda sináptica; ↪Após a liberação do transmissor, a membrana da vesícula é recuperada na terminação pré-sináptica e pode ser reciclada para formar novamente uma vesícula, que mais uma vez será preenchida com acetilcolina sintetizada no citoplasma; ↪Certas toxinas bacterianas (tetânica, botulínica) podem destruir as proteínas ligantes envolvidas na ancoragem da vesícula para liberar seu conteúdo na fenda sináptica; ↪Depois da liberação, a acetilcolina se difunde através da fenda sináptica e se liga a receptores específicos do transmissor, os receptores nicotínicos de acetilcolina, na membrana muscular pós-sináptica; ↪Este, encontrado na junção neuromuscular, é assim denominado porque também pode ligar-se à droga alcaloide nicotina; ↪Há subtipos desse receptor e nem todos são encontrados no músculo esquelético, alguns residem em neurônios específicos dos sistemas nervosos central e periférico; ↪Na verdade, esse é um canal iônico dependente de ligante, permeável a cátions pequenos, com dois sítios de ligação para a molécula de acetilcolina; ↪À medida que estes se ligam, abre-se o canal e, entre outros movimentos iônicos, os íons Na+ se difundem para as células musculares à medida que procuram fluir em direção ao equilíbrio; ↪ Isso contribui para uma despolarização da membrana pós-sináptica da célula muscular, análoga a um potencial excitatório pós-sináptico (PEPS); ↪Entretanto, na junção neuromuscular, o potencial pós-sináptico unitário é suficiente para abrir os canais de Na+ dependentes de voltagem, localizados no fundo das dobras juncionais, levando à geração de um potencial de ação na membrana da célula muscular; ↪A acetilcolina liga-se a seu receptor apenas brevemente (cerca de um milésimo de segundo); ↪Quando liberada, é destruída pela enzima acetilcolinesterase; ↪Esta, ancorada na lâmina basal da fenda sináptica, inativa a acetilcolina, decompondo-a em ácido acético e moléculas de colina; ↪A colina, um precursor da síntese de acetilcolina, pode então ser carreada de volta para a terminação pré-sináptica por uma proteína transportadora de alta afinidade na membrana terminal e reciclada na síntese de acetilcolina; ↪Substâncias químicas que inibem a acetilcolinesterase, como alguns inseticidas organofosforados (malation, clorpirifos) e gases que atacam o sistema nervoso (sarin), podem prolongar anormalmente a presença de acetilcolina na sinapse, quase sempre com consequências fisiológicas desastrosas; ↪Como o neurotransmissor, em geral, é destruído logo após sua ligação com o receptor da membrana muscular, e como não há mais transmissor disponível em quantidade suficiente para se ligar aos receptores até que ocorra outro potencial de ação de neurôniomotor, existe aproximadamente uma relação de 1:1 entre os potenciais de ação nas membranas das células nervosas ou musculares. Há uma variação maior nas características da transmissão sináptica de neurônio a neurônio do que na transmissão na junção neuromuscular ↪Existem algumas diferenças significativas entre a transmissão sináptica na junção neuromuscular e a de neurônio a neurônio; ↪Embora a acetilcolina seja o neurotransmissor responsável pelo efeito pós-sináptico primário na junção neuromuscular, uma série de neurotransmissores, além da acetilcolina, pode ser usada para produzir o efeito pós-sináptico principal nas sinapses de neurônio a neurônio; ↪A membrana pós-sináptica de uma sinapse de neurônio a neurônio pode ser o soma, os dendritos ou até mesmo as terminações do neurônio pós-sináptico – e não se observam dobras juncionais; ↪Entretanto, a membrana pós-sináptica dendrítica geralmente possui pequenas protuberâncias, denominadas espinhos dendrítico; ↪A exemplo das dobras juncionais das células musculares, esses espinhos aumentam a área de superfície da membrana pós-sináptica e, como o colo do espinho é estreito, acredita-se que proporcionem uma forma de isolamento bioquímico entre sinapses vizinhas; ↪Além disso, os espinhos podem mudar de forma e tamanho ao longo da vida do animal, modulando a eficácia funcional da sinapse; ↪Pensa-se, portanto, que esses podem desempenhar um papel na aprendizagem e na memória; ↪Enquanto a liberação de transmissor na junção neuromuscular sempre produz excitação pós-sináptica (despolarização da membrana), esta nas sinapses entre neurônios pode produzir excitação ou inibição (hiperpolarização da membrana); ↪ Entretanto, as sinapses nos espinhos dendríticos são, quase sempre, excitatórias; ↪Na junção neuromuscular, o receptor pós-sináptico é quase exclusivamente o receptor nicotínico de acetilcolina, um canal iônico dependente de ligante; ↪Em sinapses entre neurônios, uma variedade bem maior de receptores está disponível; ↪Esses podem diferir dos nicotínicos da acetilcolina não apenas no que diz respeito ao transmissor ligante, mas também em seu mecanismo (acoplado à proteína G,); ↪Também vários tipos diferentes de receptor de neurotransmissor são frequentemente encontrados em um único neurônio; ↪Quando se empregam outros transmissores nas sinapses de neurônio a neurônio – exceto a acetilcolina –, dependendo do transmissor, o término de sua ação pode ser conseguido por (1) reaproveitamento do mesmo na terminação de liberação, mediado pelo transportador, ou (2) uma forma de decomposição enzimática menos específica e, até certo ponto, mais lenta do que com a acetilcolinesterase; ↪Além disso, embora a difusão simples do neurotransmissor para longe da sinapse contribua para o término da ação da maioria destes em algum grau, este modo pode desempenhar um papel mais importante para alguns do que para outros; ↪Finalmente, nas sinapses mencionadas, um único potencial de ação em um neurônio pré-sináptico raramente resulta no desenvolvimento de um potencial de ação no pós-sináptico; ↪É necessário haver alguma forma de somatória de entradas pré-sinápticas para gerar um potencial de ação pós-sináptico.
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