Resumo Do Bear

Neurociências  – Desvendando o Sistema Nervoso Resumo – Neurociências – (BEAR, Mark F. Neurociências  – Desvendando o Sistema Nervoso. 2a Ed. Porto Alegre: Artmed, 2006. 854 p.)  –  – Neurôni Cap ítu lo 2  Neurôni os e Glia 

- Células gliais excedem o número de neurônios em cerca de 10x. Mesmo assim, neurônios são células mais importantes para as funções únicas do encéfalo - Neurônios percebem alteraç alterações ões do ambiente, comunicam-nas aos demais e comandam respostas corporais a esses estímulos - Acredita-se que a glia ajuda na função encefálica por isolar, sustentar e nutrir os neurônios vizinhos - Modelo: se encéfalo fosse biscoito, neurônios seriam pedaços de chocolate e a glia a massa que os envolve -> PREENCHIMENTO E SUSTENTAÇÃO - 90% da atenção aos 10% da população encefálica: os neurônios

Doutrina neuronal (pg. 24-25) - Evolução da pesquisa histológica permitiu o conhecimento da citoarquitetura do neurônio por parte dos cientistas do século XIX

Coloração de Golgi (pg. 25-26) -Imergindo neurônios em cromato de prata, Golgi descobriu que o neurônio possui, pelo menos, duas partes distinguíveis: distinguíveis: uma região central que contém o núcleo e numerosos tubos que dali irradiam. Região central: corpo celular, soma ou pericário Tubos finos: neurítos, que podem ser  axônios e dendritos

Axônios Originado por um único corpo celular, geralmente Ramificações normalmente se projetam em ângulos retos “Cabos” que transportam informação emergente dos neurônios Longa extensão (até 1m)

Dendritos Extensão raramente maior do que 2mm “Antena” de recepção do neurônio Relacionam-se Relacionam-se com muitos axônios

Contribuição de Cajal Postulou a “Doutrina Neuronal”, segundo a qual o neurônio, cujos prolongamentos não possuem continuidade entre si, é a unidade fundamental do estudo encefálico

O neurônio prototípico - Partes fundamentais: SOMA E NEURITOS - Conteúdo interno separado por  membrana neuronal (“rede de circo”, por possuir sustentação interna do citoesqueleto [microtúbulos, [microtúbulos, microfilamentos microfilamentos e neurofilamentos]) neurofilamentos])

Soma - Citosol rico em K - Seu corpo celular possui as mesmas organelas de uma célula animal qualquer (sobretudo núcleo, RER, REL, aparelho golgiense e mitocôndrias) - 20 µm de diâmetro - Composição proteica da membrana neuronal varia dependendo da região: soma, dendritos ou axônio *Citoesqueleto neuronal – neuronal  – microtúbulos são fitas de proteínas chamadas tubulinas, tubulinas , as quais podem sofrer polimerização e despolimerização. Problemas nesse sistema podem originar doenças, tais como o Alzheimer, o qual, pelo que se sabe, tem relação com desregulação das MAPs (proteínas associadas aos microtúbulos, responsáveis pelo controle desse processo polimerização-despolimerização) *Microfilamentos – *Microfilamentos – duas fitas de actina. Estão diretamente relacionados com a contração muscular, e também sofrem polimerização e despolimerização. * Neurofilamentos – Neurofilamentos – 20 µm, também conhecidos como filamentos intermediários (ex: queratina). São os que mais se assemelham a ossos e ligamentos do esqueleto, por terem a aparência de salsichões amarrados um no outro, cada um

deles composto por três moléculas alongadas e individuais de proteína (ao contrário dos microfilamentos e microtúbulos), cada qual enovelada como uma mola helicoidal -> Resistência

Axônio - Cone de implantação – segmento inicial do axônio

Soma Possui RER e ribossomos

Axônio Não exibe RER, e possui - Como não possui RER ou ribossomos, toda a proteína poucos ribossomos livres presente no axônio deve ser produzida no soma. Esta Membrana celular padrão Membrana possui proteína, por sua vez, é diferenciada e permite a condução composição proteica de informações, funcionando como um “fio de telégrafo” diferenciada - Pode se ramificar em colaterais ou mesmo voltar a se comunicar com o corpo celular (em colaterais recorrentes) recorrentes ) - Velocidade do impulso nervoso varia conforme o diâmetro do axônio: quanto + fino, + rápido o impulso

Terminal axonal (ou botão terminal) - Parte final do axônio - Local onde o axônio entra em contato com outros neurônios (ou outras células). Chamado de sinapse (G. “amarrar   junto”) - Muitos axônios possuem arborizações terminais, ou seja, ramificações em suas regiões terminais - Possui diferenças citoplasmáticas: TERMINAL AXONAL RESTANTE DO AXÔNIO Sem microtúbulos microtúbulos Possui microtúbulos Possui vesículas sinápticas, que são Não possui glóbulos membranosos de aproximados 50 nm de diâmetro Superfície interna da membrana da sinapse “ apresenta revestimento particularmente denso de proteínas  Apresenta  Apresenta numerosas numerosas mitocôndrias (alta “ demanda energética) A Sinapse - Mais aprofundada nos caps. 5 e 6 - Dois lados: pré-sináptico e pós-sináptico (nomenclatura indica a direção da informação). Pré-sináptico normalmente é um axônio terminal, enquanto o pós-sináptico pode ser o dendrito ou soma de outro neurônio. - Espaço entre lados pré e pós-sináptico: fenda sináptica. É nela que ocorre a transmissão sináptica. - Processo geral sináptico: Sinal elétrico -> Sinal químico -> Sinal elétrico  Axônio terminal terminal axonal

m. pós-sináptica pós-sináptica

- Sinal químico = NEUROTRANSMISSOR acumulado nas vesículas sinápticas dentro do terminal axonal e liberado na fenda sináptica - Sinapse também é local de ação para o gás dos nervos e para a maior parte das drogas psicoativas

Transporte axoplasmático - Conceito: movimento de material ao longo do axônio - Degeneração axonal (causada por desligamento do soma): degeneração walleriana - Transporte ocorre de forma rápida ( transporte axoplasmático rápido) ou lenta (transporte axoplasmático lento). - Como ocorre o transporte rápido: 

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Material vai dentro do “vagão” (vesícula) e é levado pelo “trem” só de ida (cinesina ) movido a ATP. Esse é o transporte anterógrado Para emitir materiais do axônio para o soma, há outro trem ( d i n eín a ) que promove o transporte retrógrado , importante para emitir, por exemplo, informações metabólicas do axônio

Dendritos - G. “árvore”; “árvore”; assemelham-se aos ramos de uma árvore - Conjunto de dendritos é chamado de árvore dendrítica, a qual é constituída pelos ramos dendríticos - Função: “antena” -> são recobertos por inúmeras sinapses, pelas quais recebem informações. Isso é possível pelas proteínas presentes na sua membrana pós-sináptica, os receptores - Dendritos de alguns neurônios possuem espinhos dendríticos, que recebem tipos de aferências sinápticas. - Citoplasma dendrítico assemelha-se ao axonal, mas possui polirribossomos Classificação neuronal Parâmetros:

deles composto por três moléculas alongadas e individuais de proteína (ao contrário dos microfilamentos e microtúbulos), cada qual enovelada como uma mola helicoidal -> Resistência

Axônio - Cone de implantação – segmento inicial do axônio

Soma Possui RER e ribossomos

Axônio Não exibe RER, e possui - Como não possui RER ou ribossomos, toda a proteína poucos ribossomos livres presente no axônio deve ser produzida no soma. Esta Membrana celular padrão Membrana possui proteína, por sua vez, é diferenciada e permite a condução composição proteica de informações, funcionando como um “fio de telégrafo” diferenciada - Pode se ramificar em colaterais ou mesmo voltar a se comunicar com o corpo celular (em colaterais recorrentes) recorrentes ) - Velocidade do impulso nervoso varia conforme o diâmetro do axônio: quanto + fino, + rápido o impulso

Terminal axonal (ou botão terminal) - Parte final do axônio - Local onde o axônio entra em contato com outros neurônios (ou outras células). Chamado de sinapse (G. “amarrar   junto”) - Muitos axônios possuem arborizações terminais, ou seja, ramificações em suas regiões terminais - Possui diferenças citoplasmáticas: TERMINAL AXONAL RESTANTE DO AXÔNIO Sem microtúbulos microtúbulos Possui microtúbulos Possui vesículas sinápticas, que são Não possui glóbulos membranosos de aproximados 50 nm de diâmetro Superfície interna da membrana da sinapse “ apresenta revestimento particularmente denso de proteínas  Apresenta  Apresenta numerosas numerosas mitocôndrias (alta “ demanda energética) A Sinapse - Mais aprofundada nos caps. 5 e 6 - Dois lados: pré-sináptico e pós-sináptico (nomenclatura indica a direção da informação). Pré-sináptico normalmente é um axônio terminal, enquanto o pós-sináptico pode ser o dendrito ou soma de outro neurônio. - Espaço entre lados pré e pós-sináptico: fenda sináptica. É nela que ocorre a transmissão sináptica. - Processo geral sináptico: Sinal elétrico -> Sinal químico -> Sinal elétrico  Axônio terminal terminal axonal

m. pós-sináptica pós-sináptica

- Sinal químico = NEUROTRANSMISSOR acumulado nas vesículas sinápticas dentro do terminal axonal e liberado na fenda sináptica - Sinapse também é local de ação para o gás dos nervos e para a maior parte das drogas psicoativas

Transporte axoplasmático - Conceito: movimento de material ao longo do axônio - Degeneração axonal (causada por desligamento do soma): degeneração walleriana - Transporte ocorre de forma rápida ( transporte axoplasmático rápido) ou lenta (transporte axoplasmático lento). - Como ocorre o transporte rápido: 

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Material vai dentro do “vagão” (vesícula) e é levado pelo “trem” só de ida (cinesina ) movido a ATP. Esse é o transporte anterógrado Para emitir materiais do axônio para o soma, há outro trem ( d i n eín a ) que promove o transporte retrógrado , importante para emitir, por exemplo, informações metabólicas do axônio

Dendritos - G. “árvore”; “árvore”; assemelham-se aos ramos de uma árvore - Conjunto de dendritos é chamado de árvore dendrítica, a qual é constituída pelos ramos dendríticos - Função: “antena” -> são recobertos por inúmeras sinapses, pelas quais recebem informações. Isso é possível pelas proteínas presentes na sua membrana pós-sináptica, os receptores - Dendritos de alguns neurônios possuem espinhos dendríticos, que recebem tipos de aferências sinápticas. - Citoplasma dendrítico assemelha-se ao axonal, mas possui polirribossomos Classificação neuronal Parâmetros:

-> Número de neuritos -> unipolar , bipolar ou multipolar  -> Dendritos: a) classificações limitadas por áreas. Ex: no córtex cerebral há células piramidais e estreladas b) Espinhos: espinhosos ou não-espinhosos -> Conexões: neurônios sensoriais primários são aqueles que recebem a informação por seus neuritos das superfícies sensoriais; os que recebem de músculos e comandam movimentos são neurônios motores. Os que só fazem conexões com outros neurônios são os chamados interneurônios -> Comprimento axonal: tipo I de Golgi (de projeção) são longos; já os tipo II de Golgi (de circuito local) são curtos -> Neurotransmissores: primeiro critério não baseado na morfologia, mas na fisiologia. Neurônios motores, por exemplo, que liberam acetilcolina nas suas sinapses, são colinérgicos. colinérgicos .

Glia - Segundo alguns pesquisadores, o “gigante adormecido” da neurociência  Astrócitos - Células gliais mais numerosas -> astrócitos , células que preenchem espaços entre os neurônios. Por estarem muito próximos aos neurônios, determinam quanto um neurito poderá crescer ou retrair. Por isso também é que se diz que a imersão de um neurônio é em “espoja” , não em fluido (líquido intersticial intercelular no encéfalo é reduzido). Também regulam conteúdo químico do espaço extracelular. Membranas dos astrócitos também apresentam receptores para neurotransmissores, sendo capazes de desencadear processos a partir da recepção. Glia formadora de mielina - Células – Células – oligodendrócitos e células de Schwann, as quais cumprem o papel de isolar eletricamente os axônios. Formam envoltório chamado mielina, que fica envolto nos axônios. Como parece uma bainha cuja espada seria o axônio, é chamada de bainha de mielina. As partes em que o axônio fica exposto são os nodos de Ranvier. Oligodendrócito Oligodendróci to  Apenas no no SNC Contribui p/ mielina de vários axônios

Célula de Schwann Apenas no SNP Mieliniza Mieliniz a apenas um único axônio

Outras células não-neuronais - Além de neurônios, astrócitos e oligodendrócitos, há outras células no encéfalo. - Ependimais: formam camada celular que atapeta os ventrículos, além de ter papel direcionando a migração celular no desenvolvimento desenvolvimento ventricular  - Micróglia: age como “macrófagos” na remoção de fragmentos celulares gerados pela morte ou degeneração de neurônios e células gliais. - Células da vascularização -> definem vasos, artérias, veias e capilares que irrigam o encéfalo Resumo do Resumo - Neurônio percebe, comunica e comanda - PCC - Glia – Glia – isolar (em esponja), sustentar e nutrir neurônios - Doutrina neuronal  – neurônio como foco dos estudos do encéfalo, por não haver continuidade entre axônios - Coloração de Golgi – Golgi  – identificou soma/corpo celular + neuritos - Axônio – Axônio – “fio” longo de transmissão - Dendrito – Dendrito – “antena” de recepção, curto CONTINUAR + QUESTÕES DE REVISÃO

Cap ítulo 3  – A memb rana neuronal em repouso 

- Se axônio não é excelente condutor de eletricidade e está envolto em meio eletrolítico, como faz para transmitir sinais? Resposta: com um tipo especial de sinal  – o potencial de ação, ou impulso nervoso, o qual tem tamanho e duração fixas, sem se dissipar na distância percorrida. É um “código Morse” dos neurônios, que só pode ser  usado e decodificado por quem saber lê-lo, ou seja, por quem possuir uma membrana excitável.

- No neurônio em repouso, o citosol interno tem carga negativa, se comparado com o externo, o que promove o potencial de repouso da membrana. O potencial de ação consiste numa breve inversão dessa condição  – o interior torna-se positivo em relação ao exterior. ESCOLHA DOS COMPONENTES QUÍMICOS - Componentes envolvidos nos potenciais: fluidos salinos em ambos os lados da membrana, a membrana em si e as proteínas intermembrana.

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Citosol e fluido extracelular  Água Íons -> dissolvidos na água, são os responsáveis pela diferença de potencial Membrana fosfolipídica Forma barreira para íons solúveis em água Composta por longa cadeia de C (apolar, ou hidrofóbica) com extremidade de grupo fosfato (polar, ou hidrofílica) Proteínas Tipo e distribuição protéica neuronal diferencia-o de outras moléculas Enzimas, receptores, citoesqueleto, as proteínas especiais que atravessam a bicamada  – tudo é protéico

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Canais protéicos Contêm grupos hidrofóbicos apenas na conexão com a bicamada, sendo a sua parte restante toda hidrofílica É um composto de quatro a seis proteínas Possui seletividade iônica. Ex: canais de cálcio só deixam passar Ca +2 Também possui portões, ou seja, canais que podem ser abertos ou fechados conforme o ambiente Bombas iônicas Outras proteínas intramembrana organizam-se para formar  bombas iônicas, ou seja, enzimas que usam energia da quebra de ATP para transportar certos íons pela membrana

MOVIMENTO DE ÍONS 

Proteínas intramembrana = “pontes”, mas íons requerem forças extern as, quais sejam difusão e eletricidade

Difusão - Há movimento líquido de íons de regiões de maior para menor concentração, ou seja, fluem a favor do gradiente de concentração. Eletricidade - Maneira de induzir movimento é gerar um campo elétrico que oriente seu direcionamento - Potencial elétrico e condutância elétrica determinam intensidade da corrente (U = R.i) BASES IÔNICAS DO POTENCIAL DE REPOUSO - Movimento iônico depende, portanto, do gradiente de concentração e da ddp através da membrana - Interior do neurônio é eletricamente negativo em relação ao exterior -> POTENCIAL DE REPOUSO. V m = 65mV - Tal potencial é fundamental para o funcionamento do sistema nervoso Potenciais de equilíbrio - Permeabilidade da membrana para K + faz com que ele saia por difusão; no entanto, íons A - ficam dentro e, pela ddp, geram forças de atração ao potássio. Quando essas forças se equilibram, temos um estado de equilíbrio, no qual a ddp necessária para haver o balanço é o potencial de equilíbrio. Únicos pré-requisitos são uma permeabilidade seletiva e gradiente de concentração iônico.

Distribuição iônica pela membrana - [ ] = K + está mais concentrado no meio intracelular, enquanto Na + e Ca+2 estão mais concentrados no meio extracelular  - Origem dos gradientes de concentração: bomba de sódio, potássio e cálcio, que é uma enzima que, ao quebrar ATP, emite Na+ para o meio extracelular, contra seu gradiente de concentração Permeabilidades relativas da membrana em repouso - Para calcular potencial de equilíbrio, deve-se lembrar de que a membrana neuronal possui permeabilidade a mais de um íon -> para isso, existe fórmula - Maioria dos canais de potássio possui quatro subunidades arranjadas como as aduelas de um barril, formando um poro. A alça do poro ajuda na permeabilidade. ** Doenças neurológicas hereditárias podem ser explicadas por canais de potássio específicos, ou seja, por  uma disfunção que aumente ou diminua sua permeabilidade Importância da regulação externa de potássio - Um aumento na concentração externa de potássio despolariza os neurônios - Em função da permeabilidade da membrana às concentrações de potássio, existem mecanismos de controle – barreira hematoencefálica, uma especialização das paredes dos capilares nervosos que limita o movimento de potássio e outras substâncias do sangue ao fluido extracelular do encéfalo - Astrócitos da glia ajudam no dissipamento de íons K + no seu interior, distribuindo-os para uma grande área e protegendo os neurônios. - Músculos não possuem mecanismos semelhantes, ficando suscetíveis às alterações de concentrações de potássio.

Capítulo 4 – Potencial de ação Conceito: rápida inversão da carga negativa interior em relação ao exterior  Características : assemelham-se entre si em tamanho e duração, ao passo que sua frequência e  padrão constituem código utilizado pelo neurônio para diferenciá-los. Propriedades do potencial de ação 

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Altos e baixos de um potencial de ação - Fases: a) ascendente – rápida despolarização da membrana; b) pico de ultrapassagem - lado interno fica positivo em relação ao externo; c) fase descendente – repolarização, na qual a membrana fica mais negativa do que no potencial de repouso; d) pós-hiperpolarização – restauração do potencial de repouso. Geração de um potencial de ação - Exemplo do percevejo: a membrana dessas fibras possui um canal de sódio ativado com a distensão do terminal nervoso, o que, com a picada, faz com que o sódio entre na membrana, gerando uma despolarização que, se for além do limiar (nível crítico), gerará um potencial de ação. Geração de múltiplos potenciais de ação - Se injetarmos continuamente corrente despolarizante em um neurônio serão gerados inúmeros potenciais de ação (caso a corrente gere uma despolarização além do limiar); - A intensidade da corrente é identificada pela frequência do impulso elétrico; - Há um período chamado de período refratário absoluto, o qual corresponde ao intervalo de cerca de 1 ms após um impulso elétrico, no qual a corrente para despolarizar um neurônio é muito maior do que o normal. Após o seu final, há o período refratário relativo, no qual a dificuldade permanece por mais tempo. POTENCIAL DE AÇÃO NA TEORIA - Despolarização: entrada de íons sódio; - Repolarização: saída de íons potássio.

Correntes e condutâncias na membrana - Corrente de potássio = condutância (relativa à qtde. de canais de potássio) x (potencial real  – potencial de repouso) Ou Ik = g(Vr  – Vrep) Entra-e-sai de um Potencial de ação - Fase ascendente – influxo de sódio; - Fase descendente – efluxo de potássio; Logo, potencial de ação pode ser explicado simplesmente por uma entrada e saída de íons da membrana neuronal. Potencial de ação na prática - Como explicar o aumento de condutância g Na e gk durante as fases ascendente e descendente, respectivamente? a) “Portões” de sódio ativados durante a entrada desses íons na membrana. O canal de sódio dependente de voltagem - É um canal que abre e fecha de acordo com alterações no potencial elétrico da membrana; - Estrutura; 4 domínios distintos (I-IV), cada um com seis segmentos de α-hélice transmembrana (S1-S6) organizados de forma a criar poros em seu interior. Assim como em um prendedor de lâmpada, no qual a força física faz com que ele abra, os poros se abrem com a passagem da despolarização; - Íons perdem moléculas de água ao passarem pelo canal; o complexo íon-água, ao que parece, serve para diferenciar Na de K; - Parte sensível à voltagem: segmento S4. Propriedades funcionais - Abertura sofre pouco atraso e só ocorre se limiar for atingido; - Permanecem abertos por cerca de 1 ms; - Não se abrem novamente até que o potencial de membrana retorne a um valor negativo próximo do limiar. 

Muitas propriedades do potencial de ação podem ser explicadas pelas propriedades do canal de sódio -> limiar  (canais só abrem com certos níveis de despolarização), abertura rápida, curto período do potencial de ação e o período refratário (outro potencial não pode ser gerado antes de os canais serem reengatilhados).

Efeitos de toxinas sobre os canais TTX (tetrodotoxina) -> obstrui canais de sódios, está presente no baiacu e, ao ser ingerido (em pequenas qtdes.), gera dormência na boca; Saxitoxina: presente em moluscos que ingerem dinoflagelados; pode ser fatal ao ser ingerida, pois obstrui canais de sódio; Batracotoxina: prejudica inativação do canal de sódio, interferindo na transmissão do impulso elétrico. Efeito semelhante ocorre com toxinas de escorpiões e anêmonas marinhas.

Canais de potássio dependentes de voltagem - Fase descendente do potencial de ação só é parcialmente explicada pela inativação de g Na (condutância de sódio); - Há portões de potássio que, assim como os de sódio, se abrem como resposta ao potencial de ação; - Não se abrem imediatamente com a polarização, é necessário cerca de 1 ms para que abram; - Constituídos de 4 partes que formam um poro; este se abre com a alteração do campo elétrico do citoplasma.

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Juntando as peças do quebra-cabeça Usando as partes aprendidas para explicar as propriedades-chave dos potenciais de ação -> LIMIAR: potencial de membrana suficiente para abrir os canais de sódio, o que ocorre em cascata (um canal “recruta” o outro); FASE ASCENDENTE (despolarização): precipitação dos íons sódio para dentro da membrana através do canal de sódio; ULTRAPASSAGEM: como a permeabilidade relativa da membrana favorece o sódio, o potencial de membrana atinge um valor próximo do E Na, que é próximo de 0; FASE DESCENDENTE: é a repolarização, na qual os canais de sódio, após 1 ms, são rapidamente inativados; ao mesmo tempo, os canais de potássio terminam de abrir (1 ms é o tempo necessário para concluir a abertura). Os íons potássio saem pelos seus canais, restabelecendo o potencial negativo; PÓS-HIPERPOLARIZAÇÃO: canais de potássio adicionam maior permeabilidade ao íon K +, gerando uma hiperpolarização que ultrapassa o potencial de repouso até que os canais de potássio completem seu fechamento; PERÍODO REFRATÁRIO ABSOLUTO: canais de sódio são inativados quando a membrana fica fortemente despolarizada e não podem ser ativados n ovamente. É necessário uma repolarização para “reengatilhar” os canais; PERÍODO REFRATÁRIO RELATIVO: quando parte dos portões de Na já reengatilhou, é possível, com uma corrente despolarizante maior, levar o potencial de membrana até o limiar e disparar outro potencial de ação antes do final do primeiro. Condução do potencial de ação - “Queima de um pavio”: ocorre no sentido progressivo, sem retornar. Da mesma forma, o influxo de carga positiva despolariza o segmento da membrana imediatamente à frente até que atinja o limiar e gere seu próprio potencial de ação. Ao atingir o terminal do axônio, inicia-se a transmissão sináptica (cap. 5). - Motivo de não voltar: PERÍODO REFRATÁRIO ABSOLUTO; - Assim como num pavio, potencial de ação pode ser gerado em qualquer parte do axônio; - Única diferença pavio-neurônio: neurônio pode restaurar seu potencial “inflamável”; - Velocidade de propagação: 10 m/s, e dura cerca de 2 ms.

Fatores que influenciam a velocidade de condução - Há dois caminhos possíveis a serem seguidos: o interior do axônio e a membrana neuronal. O primeiro é mais rápido que o segundo, logo, quanto maior o diâmetro do axônio, maior a velocidade de propagação do potencial de ação; - Axônios de menor diâmetro necessitam uma maior despolarização para alcançar o limiar do potencial de ação e são mais sensíveis ao bloqueio por anestésicos locais. Mielina e condução saltatória - Para não ser necessária uma cabeça de alienígena para comportar axônios enormes, achou-se uma nova maneira de aumentar a velocidade de condução do potencial de ação -> material isolante envolvendo o axônio, a mielina, que é composta de muitas voltas de membrana fornecida pela glia (células de Schwann no SNP e oligodendroglia no SNC). Assim como vedar furos de uma mangueira auxilia no fluxo de água, essa vedação colabora no fluxo do potencial de ação, acelerando-o; - Nodos de Ranvier  são espaços onde canais de sódio, que possibilitam a geração da despolarização, localizam-se; - Condução saltatória: “como andar a passos largos ao longo de uma trilha sinuosa”.

Potenciais de ação, axônios e dendritos - Potencial de ação é uma caraterística de axônios, já que dendritos não possuem canais de sódio dependentes de voltagem; - Em um neurônio típico no encéfalo ou medula, a despolarização dos dendritos e do soma, causada pelo estímulo sináptico de outros neurônios, leva à geração de potenciais de ação se a membrana do cone de implantação axonal (ou zona de gatilho/disparo) for despolarizada além do limiar; - Nos neurônios sensoriais, a zona de disparo é no terminal nervoso axonal, e não no cone de implantação axonal.

 – Tr an sm is são Si n áp ti ca  Cap ítu lo 5 

In tro d u ção 

Revisão de como a energia mecânica pode ser convertida em sinal neural: Percevejo no pé -> abertura de canais iônicos -> despolarização da membrana neuronal -> atinge limiar ->  propagação em cascata pelos canais -> propagação sem decréscimo pelos axônios -> tran sm is são p ara  ou tros neurônios. É esse o ponto de partida do capítulo 5 Como ocorre a transmissão entre neurônios? Pelas sinapses; Quais tipos de sinapses existem? Químicas (maioria) e elétricas. - Mais questões a serem desvendadas: Como os tipos de sinapse se diferenciam? Como são sintetizados e armazenados os neurotransmissores? Como são liberados os neurotransmissores em resposta a um potencial de ação no terminal axonal? Como os neurotransmissores agem na membrana pós-sináptica? Como um simples neurônio integra os sinais fornecidos pelas milhares de sinapses as quais recebe? Tipos de sinapses 

Conceito de sinapse: junção especializada em que um terminal axonal faz contato com outro neurônio ou tipo de célula Sentido: do terminal axonal ao neurônio-alvo; logo, terminal axonal é  pré-sináptico, enquanto o neurônio-alvo é pós-sináptico. Sinapse elétrica Características : mais simples, evolutivamente antiga, permite a transferência direta da corrente iônica de uma célula para outra. É rápida;

Como ocorre:  junções GAP (ou junções comunicantes), que são fendas proteicas (formadas por  conexinas) chamadas de conexons, as quais permitem a passagem de íons; Peculiaridade: diferentemente das sinapses químicas, a sinapse elétrica é bidirecional, em função das  junções GAP, que permitem a passagem de íons em ambos os sentidos; Onde aparecem: mediando respostas de fuga em invertebrados, presente em neurônios motores. Em mamíferos adultos: glia, células epiteliais, células musculares lisas e cardíacas, algumas células endócrinas. Ocorrem, também, em neurônios nos estágios iniciais do desenvolvimento. Sinapse química Características: abundante, com separação (fenda) quase 10x maior do que a da sinapse elétrica;

Fenda: preenchida com matriz extracelular de proteínas fibrosas, cuja função é manter adesão entre membranas pré e pós-sináptica; Lado pré-sináptico é, normalmente, um terminal axonal, o qual possui inúmeras vesículas sinápticas, locais de armazenamento de neurotransmissores. Possui, também, grânulos secretores;  Acumulações proteicas na membrana e adjacentes a ela são denominadas diferenciações da membrana. No lado pré-sináptico, diferenciações projetam-se ao longo da face intracelular, parecendo um campo de pirâmides. Essa região é uma zona ativa;

 A espessa camada proteica na e sob a membrana pós-sináptica é a densidade pós-sináptica, a qual possui receptores para neurotransmissores, os quais convertem os sinais químicos intercelulares em um sinal intracelular na célula pós-sináptica. Sinapses do SNC  Os vários tipos de sinapse podem ser diferenciados pela parte do neurônio que serve de contato póssináptico ao terminal axonal.

Tipos: -

Axodendrítica: membrana pós-sináptica em um dendrito; Axossomática: membrana pós-sináptica em um soma; Axoaxônica: membrana pós-sináptica em um axônio; Dendrodendríticas: entre dois dendritos.

Outras classificações gerais: -

Assimétricas/tipo I de Gray: membrana pós-sináptica é mais espessa que a pré -> sinapses excitatórias (sinal é expandido para área maior); Simétricas/tipo II de Gray: diferenciações de espessuras similares -> sinapses inibitórias. Junção neuromuscular  Junções sinápticas também existem fora do SNC. Ex: axônios do SN autônomo inervam glândulas, músculos lisos e coração. Sinapses químicas também existem entre axônios de neurônios motores da medula espinal e o músculo esquelético -> é a junção neuromuscular e possui muitos aspectos das sinapses químicas do SNC.

Características da junção neuromuscular  -

Rápida e infalível (potencial de ação no axônio motor sempre causa potencial de ação na fibra muscular  inervada por ele); Infalibilidade é justificada pelo tamanho: é uma das maiores sinapses do corpo, e o terminal pré-sináptico possui grande número de zonas ativas; A região pós-sináptica ( placa motora terminal) contém muitas dobras  – garante grande número de neurotransmissores na região, ou seja, uma focalização.

Princípios da transmissão sináptica química Pré-requisitos da sinapse química: -

Mecanismo de síntese de neurotransmissores e de “empacotamento” dos mesmos; Mecanismo de derramamento de neurotransmissores na fenda sináptica em resposta ao potencial de ação; Mecanismo de resposta elétrica ou bioquímica ao neurotransmissor no neurônio pós-sináptico; Mecanismo de remoção dos neurotransmissores da fenda sináptica. Neurotransmissores 

Podem ser aminoácidos, aminas ou peptídeos.  

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Aminoácidos e aminas possuem N e são armazenados / liberados de vesículas sinápticas; Peptídeos são grandes moléculas armazenadas / liberadas de grânulos secretores.  Ambos podem ser observados em um mesmo terminal axonal Transmissão sináptica rápida: Glu, GABA e Gli, além de ACo (media transmissão sináptica rápida em todas as junções musculares); Transmissão sináptica lenta: mediadas por neurotransmissores das três categorias. Síntese e armazenamento de neurotransmissores Alguns são abundantes em todas as células do corpo, outros produzidos exclusivamente pelos neurônios; Neurotransmissores aminoácidos e aminas devem ser levados para as vesículas sinápticas pelos transportadores (proteínas especializadas);

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Peptídeos são produzidos no RER do soma, clivados no aparelho golgiense e só então são neurotransmissores ativos. Grânulos secretores com os NT são transportados de modo axoplasmático (pelo axônio) até os terminais. Liberação de neurotransmissores Chegada do potencial de ação no terminal axonal -> abertura de canais de Ca sensíveis à voltagem -> aumento da concentração de cálcio no citoplasma é sinal para liberação de neurotransmissores. Processo de liberação pelas vesículas: exocitose (em 0,2 ms, ou seja, muito rápida); Posterior reparação da vesícula ocorre por endocitose. Citoesqueleto possui “reserva de vesículas”.

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Liberação dos peptídeos exige ondas de potenciais de alta frequência, de modo que os íons Ca +2 atinjam os sítios de entrada que, diferentemente daqueles presentes no processo de aminas e aminoácidos, não estão próximos dos canais de cálcio. Por esse motivo, liberação de peptídeos é lenta (cerca de 50 ms). Receptores para neurotransmissores e proteínas efetoras Neurotransmissores liberados -> encaixe nos receptores da membrana pós- sináptica (“chave na fechadura”). Há dois tipos principais de receptores: os canais iônicos ativados por neurotransmissores e receptores acoplados a proteínas G.

Canais iônicos ativados por neurotransmissores São proteínas transmembrana de 4 ou 5 subunidades com um poro interno; Quando o neurotransmissor se liga aos sítios específicos na região extracelular do canal, ele induz uma mudança conformacional que faz com que o poro se abra. 

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Não apresentam o mesmo nível de seletividade iônica dos canais dependentes de voltagem. Ex: ACo é permeável tanto a sódio quanto a potássio. No entanto, via de regra, se Na + entrar, haverá despolarização e, caso atingido o limiar, haverá potencial de ação -> efeito excitatório. Uma despolarização da membrana pós-sináptica causada por uma liberação pré-sináptica de neurotransmissores é denominada  potencial  excitatório pós-sináptico (PEPS); Se o canal for permeável a Cl -, haverá hiperpolarização da membrana pós-sináptica a partir do potencial de repouso. Uma vez que o neurotransmissor tende a afastar o potencial da membrana do limiar de ação, o efeito será chamado inibitório; Uma hiperpolarização causada por neurotransmissores é chamada de  potencial inibitório pós-sináptico (PIPS).

Receptores acoplados a proteínas G Os três tipos de neurotransmissores podem atuar em receptores de proteína G. São reações mais lentas, duradouras e diversificadas. Passos: 1. Receptor liga-se ao receptor na membrana pós-sináptica; 2. Receptor ativa proteínas G, as quais se movem livremente na membrana; 3. As proteínas G, a partir disso, ativam proteínas efetoras; Proteínas efetoras podem ser  canais iônicos ou enzimas que sintetizam segundos mensageiros, os quais se difundem e podem ativar enzimas adicionais no citosol, interferindo no metabolismo celular.

Como receptores das proteínas G podem desencadear os mais diferentes efeitos, são denominados receptores metabotrópicos. Deve-se lembrar de que o mesmo neurotransmissor pode ter diferentes ações pós-sinápticas. Ex: acetilcolina diminui contrações cardíacas e contrai células musculares. Explicação: no coração, acetilcolina é acoplada por uma proteína G a um canal de K; já no músculo esquelético, o receptor é um canal iônico cuja abertura despolariza células musculares.

Autorreceptores São receptores de neurotransmissores localizados na membrana pré-sináptica, cuja principal função é a inibição da liberação de neurotransmissores e, em alguns casos, a sua síntese. Parecem funcionar como uma “válvula de segurança” para reduzir a liberação quando a concentração de neurotransmissores atinge valores muito altos na fenda sináptica. Reciclagem e Degradação de Neurotransmissores Interação dos neurotransmissores com receptores -> remoção deles da fenda sináptica. Formas: 1. Recaptação para dentro do terminal pré-sináptico, por ação de transportadores proteicos específicos para neurotransmissores presentes na membrana pré-sináptica; 2. Degradação enzimática na própria membrana sináptica. Ex: acetilcolinesterase. Degradação é muito importante -> ACo, por exemplo, causa dessensibilização nas junções musculares após algum tempo, o que é evitado pela acetilcolinesterase. Gases dos nervos que inibem a enzima são usados como armas de guerra. Neurofarmacologia Transmissão sináptica é química, logo, pode ser afetada por drogas específicas e enzimas.

Inibidores: inibem função normal de proteínas envolvidas na transmissão sináptica. Dentre eles, há os antagon istas de recepto res que se ligam aos receptores e bloqueiam (antagonizam) a ação normal do neurotransmissor. Ex: curare, veneno usado em pontas de flechas que inibe a ACo, ligando-se aos seus receptores e paralisando suas presas. Agonistas de receptores: mimetizam a ação dos neurotransmissores. Ex: nicotina, antagonista da ACo, ligase aos receptores colinérgicos nicotínicos.

Pr in cíp io s d a in te g ra ção si n áp ti ca 

Integração dos PEPSs

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Análise quântica dos PEPSs Unidade elementar: uma única vesícula sináptica. Logo, PEPSs são quânticos; Mini: resposta à liberação de neurotransmissores de uma vesícula. Somação dos PEPSs Mais simples forma de integração sináptica do SNC. Há dois tipos: espacial, na qual se adicionam PEPSs gerados simultaneamente em muitas sinapses em um dendrito, e temporal, na qual se adicionam PEPSs gerados na mesma sinapse e que ocorram em uma rápida sucessão, dentro de intervalos de 1 a 15 ms. Contribuição das propriedades dendríticas à integração sináptica  A efetividade de uma sinapse excitatória em desencadear um potencial de ação depende, portanto, de quão longe está a sinapse da zona de disparo e das propriedades de condução da membrana dendrítica.

Propriedades dos cabos dendríticos Dendr itos: “cabos cilíndricos eletricamente passivos”, ou seja, sem canais dependentes de voltagem; Quanto maior a distância percorrida pelo potencial de ação em um dendrito, menos despolarizado ele se torna; -

Assim como a água flui mais longe em uma mangueira mais larga e com poucos orifícios, a corrente fluirá mais distante em um dendrito mais largo, de baixa resistência interna e de maior resistência de membrana.

Dendritos Excitáveis Há neurônios que possuem dendritos com canais de sódio, potássio e cálcio, ativados por  neurotransmissores. Apesar de não serem suficientes para gerarem um potencial de propagação, eles servem de amplificadores dos pequenos potenciais gerados nos dendritos  PEPSs que diminuiriam até

sumir em um dendrito longo e passivo. Dessa forma, podem ser grandes o bastante para propulsionar o sinal sináptico em direção ao corpo celular. Inibição sináptica  A ação de algumas sinapses é afastar o potencial da membrana do limiar do potencial de ação -> sinapses inibitórias, as quais exercem controle sobre o sistema de saída de um neurônio.

Potenciais pós-sinápticos inibitórios e Inibição por derivação (shunting)  Receptores sinápticos pós-sinápticos da sinapse inibitória são muito semelhantes àqueles da excitatória, ou seja, são canais iônicos ativados por neurotransmissores. A diferença está no fato de que eles ligam diferentes neurotransmissores (ou GABA ou glicina) e que permitem que distintos íons passem por seus canais. Inibição por derivação: sinapse inibitória age como shunt, ou seja, um desvio que impede que a corrente do corpo celular ao cone de implantação axonal. Equivale a abrirmos um buraco na mangueira que já possui vazamentos – toda a água fluirá por ali antes de atingir o esguicho da mangueira e molhar as flores. Ela age reduzindo a resistência da membrana, permitindo à corrente fluir para fora da membrana, em vez de fluir para a zona de disparo.

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Geometria das sinapses excitatórias e inibitórias Sinapses tipo II de Gray; Estão espalhadas sobre os dendritos, agrupadas no corpo celular, próximas ao cone de implantação axonal, onde estão em posição privilegiada para influenciar a atividade do neurônio pós-sináptico. Modulação sináptica Modulação: ativação sináptica de receptores que modificam a efetividade de PEPSs gerados por outras sinapses, empregando canais iônicos dependentes de voltagem; Ex: noradrenalina -> ligação com receptor beta -> ativa enzima adenilato ciclase -> catalisa reação que converte ATP em AMPc (um segundo mensageiro) -> estimula proteína cinase -> catalisam fosforilações -> mudam conformação de proteínas e, portanto, mudar sua atividade  – no caso, fecha-se o canal de potássio > sinapses excitatórias tornar-se-ão mais efetivas. Logo, a ligação da NA aos receptores beta produz pequena alteração no potencial de membrana, mas aumenta significativamente a resposta produzida por outro neurotransmissor em uma sinapse excitatória.

 – Resumo  Capítul o 6 - Sistem as de neu rot ransm isso res 

In tro du ção 

Sistemas de neurotransmissores: além dos neurotransmissores, incluem também toda a maquinaria molecular  responsável pela síntese, empacotamento vesicular, receptação, degradação e ação do neurotransmissor. Primeiro neurotransmissor identificado: ACo; Células que produzem ACo: colinérgicos. Sufixo  –érgico: continuou sendo usado quando transmissores novos foram identificados. Também é usado para identificar o sistema: sistema colinérgico, por exemplo. Estudando os sistemas de neurotransmissores 

Primeiro passo: identificar os neurotransmissores. Critérios para ser um neurotransmissor: 1. Deve ser produzido e armazenado no neurônio pré-sináptico; 2. Deve ser liberado pelo terminal do axônio pré-sináptico sob estimulação; 3. A molécula liberada deve gerar uma resposta na célula pós-sináptica que mimetiza a resposta produzida pela liberação do neurotransmissor do neurônio pré-sináptico. Quími ca dos neu rotr ansm isso res  

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Maior parte dos neurotransmissores: similares quimicamente aos compostos químicos básicos da vida (aminoácidos, aminas e peptídeos); ACo -> exceção, é derivada da acetilcoenzima A, produto da respiração celular, e da colina, importante no metabolismo de lipídios no organismo. Princípio de Dale: cada neurônio teria um tipo apenas de neurotransmissor; sabe-se que é falso.

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Neurônios colinérgicos ACo: neurotransmissor da junção neuromuscular e, portanto, sintetizado por todos os neurônios motores na medula espinal e no tronco encefálico; Síntese depende da enzima colina acetiltransferase (CoAT), a qual produz ACo que é armazenada nas vesículas sinápticas do terminal axonal mediante um transportador  de ACo; CoAT transfere um grupo acetil da acetil CoA para a colina. Como a colina é transportada do fluido extracelular, ela compõe a etapa limitante da velocidade da síntese de ACo; Neurônios colinérgicos também produzem a enzima acetilcolinesterase (ACoE) degradadora da ACo. Também é produzida em neurônios não-colinérgicos; ACoE -> degrada ACo em colina e ácido acético. A colina resultante é reutilizada no ciclo. Neurônios catecolaminérgicos Aminoácido tirosina é precursor de três distintos neurotransmissores aminérgicos que contêm uma estrutura química denominada catecol. Esses neurotransmissores são denominados catecolaminas; Catecolaminas: dopamina (DA), noradrenalina (NA) e adrenalina, também conhecida como epinefrina; Encontrados em regiões no SN relacionadas ao movimento, humor, atenção e funções viscerais; Todos possuem a enzima tirosina hidroxilase (TH), um catalisador da primeira etapa de síntese das catecolaminas; Dopa descarboxilase: converte dopa em dopamina. Na doença de Parkinson, neurônios dopaminérgicos do encéfalo degeneram-se lentamente. A administração de dopa é um possível tratamento; Dopamina beta-hidroxilase: converte dopamina em noradrenalina, está presente nas vesículas sinápticas; Fentolamina N-metiltransferase: converte NA em adrenalina. Presente no citoplasma, o que exige a liberação da NA no citosol; Não existe enzima degradadora análoga à ACoE, ou seja, a ação das catecolaminas é terminada pela captação seletiva dos neurotransmissores de volta para o terminal axonal por transportadores dependentes de sódio. Esse processo é sensível a diferentes drogas; Catecolaminas, quando de volta no terminal axonal, podem ser reutilizadas ou degradadas pela ação da monoaminoxidase (MAO), uma enzima encontrada na membrana externa da mitocôndria.

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Neurônios serotoninérgicos Controle do humor, comportamento emocional e sono; Ação pequena, se comparada com os catecolinérgicos; Serotonina: derivada do triptofano (origem: sangue, no caso do triptofano encefálico, e dieta, no caso do circulante); Após ser liberada, é removida por transportador específico. Alguns antidepressivos atuam reduzindo a velocidade desse processo; Uma vez recaptada, a serotonina volta para as vesículas sinápticas ou é degradada pela MAO. Neurônios aminoacidérgicos Glu, Gli e GABA participam da maioria das sinapses do SNC; Deles, somente o GABA ocorre nos neurônios apenas, os outros são aminoácidos constituintes das proteínas; GABA = glutamato sem uma carboxila, produzido pela enzima glutamato-descarboxilase; Glutamato e glicina estão presentes em praticamente todos os neurônios; a diferença está nos transportadores, que permitem que haja uma concentração muito maior dos neurotransmissores nos terminais dos neurônios glutamatérgicos; Ação é concluída por transportadores específicos dependentes de sódio. GABA é metabolizado pela GABA transaminase. Outros candidatos a neurotransmissores e a mensageiros intercelulares ATP: possível neurotransmissor, por ser concentrada em vesículas no SNC e SNP e liberada na fenda sináptica por  estímulos pré-sinápticos em forma dependente do íon Ca +2 NO: seria um “mensageiro retrógrado”. Lembrar: compostos químicos que denominamos neurotransmissores podem também estar presentes em altas concentrações em partes não-neurais do corpo, servindo a outro propósito. Ex: ACo é mais concentrada no olho, onde não há receptores colinérgicos. Serotonina está mais concentrada no sangue do que no cérebro.

 Até agora, vimos a parte pré-sináptica do sistema de neurotransmissores. Vamos, agora, para a parte pós-sináptica, na qual os principais personagens são os canais ativados por neurotransmissores e os receptores acoplados à proteína G. Canais ativados por transmisso res 

Estrutura básica dos canais Modelo: receptor nicotínico Constituição: 5 subunidades, sendo 2 alfa, uma beta, uma gama e uma delta. Em cada alfa há sítio de ligação para a ACo. Em todo canal, há 4 cadeias polipeptídicas hidrofóbicas com sequências similares de aminoácidos. Elas se dobram em alfa-hélices e constituem uma subunidade. Diferenças estruturais entre os canais são responsáveis pelos seus diferentes comportamentos.

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Canais ativados por aminoácidos Medeiam maior parte das transmissões sinápticas rápidas do SNC.

Canais ativados por glutamato Três subtipos, nomeados pelos seus agonistas seletivos: AMPA, NMDA e cainato. Cada um deles é um canal ativado por glutamato.  AMPA -> permeável tanto a Na+ quanto a K+, sendo a maioria impermeável a Ca +2; Efeito: despolarização rápida e intensa, mediando transmissão excitatória do SNC.

NMDA -> são permeáveis a Ca +2 e sua corrente iônica é dependente de voltagem, mas atuam de forma semelhante à AMPA. Despolarizado, o canal é bloqueado por Mg +2. Para funcionarem, devem ocorrer, simultaneamente, ligação de glutamato e despolarização.

Canais ativados por glicina e GABA GABA -> inibição sináptica do SNC; Glicina -> inibição restante.  Ambos ativam canais de cloreto; Possuem estrutura semelhante à de receptores excitatórios colinérgicos nicotínicos. Estrutura: subunidades alfa (onde neurotransmissor se liga) e subunidades beta; -

Muita inibição: coma; Pouca inibição: convulsão. Benzodiazepínicos e barbitúricos -> atuam sobre o GABA, produzindo uma corrente de Cl - aumentada; Etanol -> efeito inibitório em regiões do cérebro, atua sobre GABA. Recepto res acop lado s a pro teínas G e seu s efetores 

Passos: 1. ligação de neurotransmissores à proteína receptora; 2. ativação de proteínas G; 3. ativação de sistemas efetores. -

Estrutura básica dos receptores acoplados à proteína G Um único polipeptídio com 7 alfa-hélices, com duas alças extracelulares formando os sítios de ligação; Variações no sítio de ligação determinam comportamento da proteína. As sempre presentes proteínas G - “Proteína ligante da guanosina trifosfato”; - Alguns tipos de proteínas G podem ser ativados por muitos tipos de receptores. Modo básico de operação: transmissor -> receptor -> proteína G libera seu GDP e o troca por GTP captado do citosol -> divisão: G alfa + GTP e Gbeta-gama liberam-se, podendo ativar vários efetores proteicos; Depois: Galfa converte GTP em GTP (autoinativação) -> reunião das partes; Proteínas G podem ser  estimulatórias ou inibitórias.

Sistemas de efetores acoplados à proteína G São eles: canais iônicos e enzimas Via de atalho -É a primeira via de ação; Ex: receptores muscarínicos de ACo ativam proteínas G que, com as partes G beta-gama , abrem canais de potássio, promovendo a diminuição dos batimentos cardíacos; -

Apesar de não ser tão rápida quanto uma resposta de um canal ativado por neurotransmissor, é mais rápida do que as cascatas de segundos mensageiros.

Cascatas de segundos mensageiros -

Mecanismo: ativação direta de enzimas, as quais disparam outras reações bioquímicas. Entre a primeira e última enzimas, há vários segundos mensageiros.

Ex: ativação do receptor beta da NA.

Fosforilação e defosforilação Proteínas cinases (PKA, PKC, CaMK) -> transferem fosfato do ATP para proteínas, processo chamado de fosforilação, fosforilação, o que muda sua conformação e, consequentemente, sua atividade. Ex: ativação de receptores beta em células do músculo cardíaco -> aumento de AMPc -> ativa PKA -> fosforila canais de cálcio -> aumenta atividade dos canais -> coração bate mais forte; Ex2: receptores beta-adrenérgicos inibem certos canais de potássio. Desfosforilação: feita por proteínas fosfatases – fosfatases – regulam o processo, removendo fosfatos das proteínas.

Função das cascatas de sinalização Transmissão sináptica usando canais com portão ativados por neurotransmissores: SIMPLES E RÁPIDA; Transmissão sináptica envolvendo receptores acoplados à proteína G: COMPLEXA E LENTA. Vantagem de existirem cadeias longas de comando: amplificação do sinal  -> muitos canais iônicos podem ser  ativados mediante o uso de sinalizadores pequenos (tais como AMPc), os quais se difundem mais facilmente e por  uma extensão maior. É possível, também, a interação entre cascatas, além de gerarem mudanças químicas duradouras. Diverg ênc ia e conv ergênc ia em sistem as de n euro transm is sore s 

Neurotransmissor excitatório mais comum: glutamato; Neurotransmissor inibitório mais comum: GABA.  

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Habilidade de um neurotransmissor ativar mais de um tipo de receptor e causar mais de um tipo de resposta: DIVERGÊNCIA – DIVERGÊNCIA – é regra entre os sistemas de neurotransmissores; Múltiplos neurotransmissores podem afetar os mesmos sistemas efetores: CONVERGÊNCIA. Pode ocorrer em proteínas G, cascatas de segundos mensageiros ou canal iônico. União de convergências e divergências: complexo quadro de efeitos químicos.

 –  – A estrutura do Sistema Nervoso  Cap ítu lo 7 

Org ani zação m acro scóp ic a do si stem a nerv os o d os m amífero s 

Duas divisões: SNC e SNP Sistema nervoso central  Duas porções: encéfalo e a medula espinhal. 

Encéfalo Possui três partes comuns a todos os mamíferos: cérebro, cerebelo e tronco encefálico Cérebro - Porção mais anterior e larga do encéfalo - Dividido em dois hemisférios pela fissura sagital. O hemisfério direito recebe sensações e controla movimentos do lado esquerdo do corpo, e vice-versa.

Cerebelo -

Situado atrás do cérebro Possui tantos neurônios quanto os dois hemisférios cerebrais juntos Centro para controle de movimentos, possui conexões com a medula e com o cérebro Lado esquerdo do cerebelo está envolvido com movimentos do mesmo lado do corpo

Tronco encefálico -

Forma o “talo” de onde os hemisférios cerebrais e o cerebelo “originam -se” Envia informações do cérebro à medula espinal e ao cerebelo, assim como de ambos ao cérebro Região de regulação de funções vitais, como respiração, estado de alerta consciente e a temperatura corporal. Porção considerada mais primitiva e mais importante para a vida Lesões do tronco geralmente significam morte rápida

Medula espinal -

Continuidade do tronco encefálico, envolta pelos ossos da coluna vertebral Maior condutor de informações da pele, das articulações e dos músculos ao encéfalo e deste para a pele, músculos e articulações Comunica-se com o corpo por meio dos nervos espinhais, que formam o SNP Nervos espinhais possuem raízes ventral (leva informação) e dorsal (traz informação para medula)

Sistema nervoso periférico Duas porções: SNP somático e SNP visceral 

SNP Somático - Todos os nervos espinhais que inervam a pele, as articulações e os músculos que estão sob controle voluntário - Axônios motores somáticos - Axônios sensoriais somáticos. Seus corpos agrupam-se em gânglios da raiz dorsal. Existe um gânglio da raiz dorsal para cada nervo espinhal SNP visceral - Também chamado de vegetativo - Neurônios que inervam órgãos internos, vasos sanguíneos e glândulas - Axônios sensoriais viscerais carregam informações a respeito das funções viscerais, tais como pressão e conteúdo de oxigênio do sangue arterial - Fibras viscerais motoras comandam a contração e o relaxamento dos músculos lisos que formam as paredes dos intestinos e dos vasos sanguíneos, a velocidade de contração do músculo cardíaco e a função secretora de várias glândulas Axônios aferentes e eferentes  Aferente: “que leva”

Eferente: “que traz” Referência: SNC Nervos Cranianos - 12 pares - Originados do tronco encefálico - Cada um possui um nome e um número - Alguns fazem parte do SNC, outros do SNP somático e outros do SNP visceral Meninges 

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Parte do SNC alojada no crânio e na coluna vertebral encontra-se protegida por membranas, as meninges: dura-máter, aracnoide e pia-máter  Dura-máter : “mãe dura”, de consistência semelhante à do couro. Forma um saco resistente e inelástico que reveste o encéfalo e a medula espinal. Aracnoide: aparência e consistência de teia de aranha. Pia-máter: “mãe piedosa”, aderida à superfície do encéfalo. Altamente vascularizada, com vasos que penetram no tecido neural subjacente. É separada da aracnoide por um espaço subaracnoide, cheio de líquido, o líquido cefalorraquidiano (LCR). Logo, o encéfalo “flutua” dentro da cabeça nesta fina camada de LCR.

Sistema ventricular  - Fluido que preenche as “cavernas” e canais dentro do encéfalo constitui o sistema ventricular  - Fluido: LCR, que é produzido pelos plexos corioides, encontrados nos ventrículos dos hemisférios cerebrais - LCR flui dos ventrículos pareados do cérebro para cavidades não-pareadas interconectadas no centro do tronco encefálico. Ele sai no sistema ventricular e entra no espaço subaracnoide através de pequenos orifícios. Lá, é absorvido pelos vasos sanguíneos pelas vilosidades aracnoides. Produzindo imagens do encéfalo vivo 1. Tomografia computadorizada 2. RMI 3. Imagens funcionais do encéfalo Com pr eenden do a estrut ura do SNC atravé atravé s do d esenvo lvi ment o 

Formação do tubo neural - Início: embrião é disco plano formado por endo, meso e ectoderma. Endoderma: revestimento visceral - Endoderma: - Mesoderma: ossos do esqueleto e músculos - Ectoderma: SN e pele - Região da ectoderma que origina SN -> placa neural. - Formação de sulco na placa neural -> sulco neural (sentido céfalo-caudal). As paredes do sulco, as  pregas neurais, neurais, fundem-se dorsalmente, constituindo o tubo neural. Todo o SNC desenvolve-se a partir das paredes do tubo neural. - Com a união das pregas neurais, o ectoderma neural desprende-se, localizando-se lateralmente ao tubo neural -> é a crista neural. Todos os neurônios com os corpos neuronais neuronais no SNP serão derivados da crista neural. Ela desenvolve-se em íntima associação com o mesoderma adjacente ( somitos). somitos). - Processo pelo qual a placa neural origina o tubo neural -> neurulação As três vesículas encefálicas primárias - Primeiro passo da diferenciação: na porção rostral do tubo neural, surgem três vesículas primárias que originarão o encéfalo anterior: prosencéfalo (encéfalo anterior). Posteriormente a ele está o mesencéfalo e, logo - Vesícula mais anterior: após, o rombencéfalo . Este último conecta-se ao tubo neural caudal, o qual origina a medula espinal. Diferenciação do Prosencéfalo - Surgimento de vesículas secundárias em ambos os lados do prosencéfalo  – vesículas ópticas e telencefálicas. telencefálicas . A parte que não se modifica chama-se diencéfalo.

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Vesículas ópticas crescem e invaginam-se para formar o pedúnculo (ou talo) óptico e o cálice óptico, que originarão, por fim, os nervos ópticos e as retinas do adulto. Ambos não fazer parte do SNP, mas sim do encéfalo.

Diferenciação do telencéfalo e do diencéfalo - As duas vesículas telencefálicas formam o telencéfalo; - Desenvolvimento continua em 4 eventos-> a) Vesículas telencefálicas crescem posteriormente, situando-se dorsal e lateralmente ao diencéfalo; b) Surge par de vesículas da superfície ventral dos hemisférios cerebrais, dando origem aos bulbos olfatórios e estruturas relacionadas participantes do olfato; c) Células da parede do telencéfalo dividem-se e diferenciam-se em várias estruturas; d) Substância branca desenvolve-se, carreando axônios dos e para os neurônios encefálicos.

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Espaço dentro dos hemisférios cerebrais são os ventrículos laterais. Espaço no centro do diencéfalo é o terceiro ventrículo (aspecto de fenda). Paredes da vesícula telencefálica parecem dilatadas devido à proliferação neuronal. Estes neurônios formam dois tipos de substância cinzenta no telencéfalo: o córtex cerebral e o telencéfalo basal. O diencéfalo, por sua vez, diferencia-se em tálamo e hipotálamo. Tálamo: localizado profundamente dentro do prosencéfalo. Nome significa “leito” Neurônios do encéfalo estendem seus axônios para comunicarem-se com outras partes do SN. Feixes axonais formam sistema de substância branca: a substância branca cortical, o corpo caloso e a cápsula interna. Substância branca cortical: possui axônios que vão de um neurônio a outro no córtex cerebral. Corpo caloso: continua com a substância branca cortical e forma uma ponte axonal que une neurônios dos dois hemisférios cerebrais. Ela se continua com a cápsula interna, que une o córtex com o tronco encefálico, particularmente com o tálamo.

Relações entre estrutura e função do telencéfalo - Prosencéfalo : lugar das percepções conscientes, da cognição e da ação voluntária. Tais funções dependem de amplas interconexões com os neurônios sensoriais e motores do troco encefálico e da medula espinal. Sua estrutura mais importante é o córtex cerebral, a estrutura que, evolutivamente, mais cresceu. - Neurônios do bulbo olfatório: recebem informações de células que percebem substâncias químicas e enviam-nas para parte caudal do córtex a fim de ser avaliada. Informações dos olhos, ouvidos e da pele também são levadas ao córtex para análise. - No entanto, todas as vias sensoriais relacionadas com visão, audição e sensações somáticas fazem estação sináptica em neurônios do tálamo a caminho do córtex -> tálamo é o “portal do córtex cerebral” - Neurônios do tálamo enviam seus axônios ao córtex pela cápsula interna. Informação corresponde ao lado contralateral do corpo. - Via de comunicação entre os hemisférios se faz através dos axônios do corpo caloso - Neurônios do córtex enviam axônios pela cápsula interna ao tronco encefálico, tanto diretamente à medula espinal quanto aos gânglios da base (agrupamentos de células do telencéfalo basal; sua lesão impede a existência de movimentos voluntários). - Telencéfalo basal possui outras estruturas, tais como a amígdala, que tem funções relacionadas com medo e emoção. - Ainda que hipotálamo esteja debaixo do tálamo, ele relaciona-se mais com certas estruturas telencefálicas, tais como a amígdala. Funções primitivas, tais como controlar o SN vegetativo (visceral) constituem os atributos do hipotálamo. Reações de fuga, luta, relação com glândulas são algumas das suas funções. Diferenciações do mesencéfalo - Diferencia-se pouco, se comparado ao prosencéfalo - Superfície dorsal transforma-se no tecto - Assoalho do encéfalo médio origina o tegmento - Espaço entre eles, preenchido pelo LCR, contrai-se e forma o aqueduto cerebral. Ele conecta-se rostralmente com o terceiro ventrículo do diencéfalo. Por isso, é bom ponto de referência para localizar o mesencéfalo Relações entre estrutura e função do diencéfalo - Funções diversificadas, dada a simplicidade aparente do mesencéfalo - Conduz informação da medula espinal ao prosencéfalo e vice-versa, possui relação com o sistema sensorial, com o controle do movimento e várias outras. - Mesencéfalo contém axônios que descem do córtex cerebral até o tronco encefálico e a medula espinal. Trato córtico-espinal cursa, através do mesencéfalo, até chegar à medula espinal. Lesões neste tracto prejudicam o controle voluntário dos movimentos do lado oposto do corpo.

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Tecto diferencia-se em colículos superiores e inferiores. O superior recebe aferências do olho, sendo chamado de tecto óptico; ele controla os movimentos oculares. Já o inferior recebe do ouvido, retransferindo informações ao tálamo. Tegmento: uma das regiões mais “coloridas” do e ncéfalo, por conter a substância nigra e o núcleo rubro. Esses agrupamentos estão envolvidos com o controle do movimento voluntário.

Diferenciações do rombencéfalo - Cerebelo, ponte e bulbo raquídio (ou medula oblonga) - Cerebelo e ponte originam-se da metade anterior do rombencéfalo (chamada de metencéfalo); o bulbo origina-se da metade posterior (chamada de miencéfalo). A cavidade preenchida com LCR será chamada de quarto ventrículo, que está em contato com o aqueduto cerebral do mesencéfalo. - No estágio das três vesículas, o rombencéfalo é um simples tubo quando visto em seção coronal. - Nas semanas subsequentes, o lábio rômbico cresce dorsal e medianamente até fundir-se com seu homólogo do outro lado. A aba resultante é o cerebelo. A parede ventral do tubo diferencia-se e dilata-se na ponte - Paredes ventral e lateral da porção caudal dilatam-se, originando a medula. A porção superior fica coberta por uma simples camada de células ependimais. De cada lado do bulbo, estende-se uma importante rede de substância branca, que forma as pirâmides bulbares Relações entre estrutura e função do rombencéfalo - É importante conduto de informação encéfalo-medula (e vice-versa) - Neurônios do rombencéfalo contribuem para o processamento de informações sensoriais, o controle dos movimentos voluntários e a regulação do SNV. - Cerebelo: centro de controle de movimento. Recebe aferências maciças da medula espinal (indicando a posição do corpo no espaço) e da ponte (especificando a meta do movimento pretendido). Cerebelo compara informações e calcula contrações musculares necessárias. - Dos axônios descendentes que passam pelo mesencéfalo, 90% passam pela ponte, que retransmite as informações ao cerebelo. Logo, ponte é um quadro de redistribuição, conectando o córtex ao cerebelo. - Os axônios que não terminam na ponte prosseguem e fazem parte das pirâmides bulbares. A maior parte deles origina-se no córtex e integra o tracto córtico-espinal. - Próximo de onde o bulbo se une à medula, cada tracto piramidal cruza de um lado a outro da linha média. É a decussação piramidal , motivo pelo qual o córtex direito comanda o lado esquerdo do corpo, e vice-versa. - Bulbo também contém neurônios que executam funções sensoriais e motoras. Por exemplo, possui o núcleo coclear, ponto de chegada de axônios de nervos auditivos e partida de axônios para várias estruturas, dentre elas o colículo inferior do mesencéfalo. - Outras funções do bulbo: tato e gustação. Também possui neurônios que retransmitem informação sensorial somática da medula ao tálamo. Também controla musculatura lingual. Diferenciação da medula espinal - É simples, se comparada com a diferenciação do encéfalo; - Cavidade do tubo neural diminui e forma o canal ependimário central preenchido com LCR; - Substância cinzenta da medula tem forma de borboleta, a qual possui corno dorsal e corno ventral, intercaladas pela zona intermediária; - Zonas ao redor, compostas por substância branca, são colunas de axônios Relações entre estrutura e função da medula - Células do corno dorsal recebem aferências sensoriais das fibras da raiz dorsal - Células do corno ventral projetam axônios às raízes ventrais que inervam músculos - Células da zona intermediária são interneurônios modulando eferências motoras em reposta a aferências sensoriais e a comandos descendentes do encéfalo - Coluna dorsal possui axônios que transportam informação da sensibilidade somática (tato), da medula espinhal ao encéfalo. É uma “via expressa”, que leva informação do lado ipsilateral (do mesmo lado) do corpo até núcleos no bulbo em alta velocidade. - Coluna lateral apresenta axônios do tracto córtico-espinal que inervam a zona intermediária e o corno ventral, além de transportarem sinais que controlam os movimentos voluntários - Existe pelo menos meia dúzia de tractos que viajam nas colunas em cada lado da medula espinal. A maior  parte deles viaja em um só sentido (seja para “cima” ou “baixo”). Assim, a medula é o principal meio de informações da pele, das articulações e dos músculos até o encéfalo, e vice-versa. Além disso, os neurônios medulares também são capazes de analisar informação sensorial, ter papel fundamental na coordenação dos movimentos e até executar reflexos simples. Juntando as peças do quebra-cabeça - União de telencéfalo, diencéfalo, mesencéfalo, rombencéfalo e medula -> SNC completo - Localização no encéfalo é fácil uma vez que se saiba, que se identifique em que parte do sistema ventricular se está -> sistema ventricular é chave para se compreender estrutura encefálica

Características especiais do SNC humano Semelhanças entre homem e rato: 1. 2. 3. 4. 5.

Hemisférios pareados do telencéfalo Telencéfalo estende-se anteriormente ao diencéfalo Diencéfalo envolve o terceiro ventrículo O mesencéfalo circunda o aqueduto cerebral A ponte e o bulbo envolvem o quarto ventrículo

Diferenças entre homem e rato: 1. Sulcos (ranhuras) e giros (saliências) só estão presentes no humano, resultantes da expansão da área da superfície do córtex cerebral durante o desenvolvimento fetal 2.  Aumento da área cortical é uma “distorção” do cérebro humano -> é o local de raciocínio e conhecimento humano 3. Pequeno tamanho relativo do bulbo olfatório humano 4. Crescimento dos hemisférios cerebrais humanos, e seu arqueamento em sentido posterior, depois ventrolateral e, após, anterior, como um “corno de carneiro” cuja ponta fica sob o osso temporal  Apesar das diferenças, as relações básicas que existem entre o encéfalo e os ventrículos ainda persistem. Guia do córtex cerebral  

Todos os sistemas que, no encéfalo, são responsáveis pelas sensações, percepções, movimentos voluntários, aprendizado, fala e cognição convergem no córtex cerebral

Tipos de córtex cerebral - Corpos celulares dos neurônios corticais estão sempre arranjados em camadas ou lâminas, a maioria delas situadas paralelamente à superfície do encéfalo. - As camadas neuronais próximas da superfície estão separadas da pia por uma zona escassa em neurônios, a camada ... ou camada molecular  - Pelo menos uma camada contém células piramidais que emitem dendritos extensos, denominados dendritos apicais, que se dirigem até a camada I, de onde formam múltiplas ramificações. Logo, pode-se dizer que córtex possui citoarquitetura que o diferencia das demais partes encefálicas -

Medialmente ao ventrículo lateral, em um corte coronal do diencéfalo: hipocampo (“cavalo marinho”), região dobrada sobre si mesma e de três camadas celulares. Ventral e lateralmente ao hipocampo: córtex olfativo, por estar em continuidade com o bulbo olfatório, porém mais anteriormente. Fissura rinal separa córtex olfativo do neocórtex, que apresenta muitas camadas celulares. Neocórtex: encontrado somente em mamíferos, é quem sofreu expansão e cujo portão é o tálamo

Áreas do neocórtex - Brodmann, no início do século XX, atribuiu diferentes funções a diferentes regiões do neocórtex. De fato, as diferentes atribuições justificam-se pelas diferentes conexões ali encontradas. Evolução neocortical e relações estrutura-função - Expansão principal, a partir das análises de mamíferos, deu-se nas regiões corticais intermediárias, responsáveis pela análise da informação sensorial - Além das funções sensoriais primárias e secundárias, há regiões chamadas regiões de associação cujo aparecimento é característico de primatas.

CAPÍTULO 8 – OS SENTIDOS QUÍMICOS (BEAR, M. Exploring the brain) Mais familiares: gustação e olfato

GUSTAÇÃO Importância evolutiva: diferenciar alimentos de toxinas Tendência ao doce: remete ao leite materno

Mecanismo Somente reconhecemos alguns gostos (5, provavelmente: doce, salgado, azedo, amargo e umami). Como identificamos? a) cada comida ativa diferente combinação dos gostos básicos b) maior parte das comidas dá sensação diferente em função da combinação gosto + cheiro c) outras modalidades sensoriais contribuem para a sensação do “sabor” (diferente de gosto)  temperatura, textura e até dor  (ex: capsaicina da pimenta). rgãos do sabor  Língua, palato, epiglote, faringe. - Odores da comida que comemos passam pela faringe até cavidade nasal. - Ponta da língua: doce - Fundo da língua: amargura - Centro da língua: azedo e salgado (iônicos) Maior parte da língua é sensível aos 4 tipos de sensação acima 

Na superfície da língua: papilas. São classificadas, pela forma, em: -

Papilas Filiformes/Foliadas  Papilas Valadas  Papilas Fungi formes 

Cada papila possui bo tões gustativo s , e cada botão possui de 50 a 150 células receptoras gustativas organizadas em gomo de laranja. Com estímulo fraco, resposta é seletiva. Com estímulos fortes, ocorre resposta por parte dos receptores , independentemente do tipo de estímulo (doce, salgado, amargo...) Se há baixa discriminação do estímulo, como diferencia-se diferentes marcas de chocolate, por  exemplo? Encéfalo!

Células receptoras gustativas Parte sensível da célula receptora gustativa é o chamado termin al apical. Ele possui finas extensões, as , que se projetam ao poro gu stativo . microvilosidades  -

-

Células receptoras fazem sinapse com terminais dos axônios sensitivos aferentes. Também fazem sinapses (químicas e elétricas) com células basais, as quais fazem sinapse com axônios sensoriais, e esses podem formar circuito simples de processamento dentro do botão gustativo. Vida média de uma célula receptora gustativa: 2 semanas. Processo de crescimento, morte e degeneração depende da influência do nervo sensorial.

Mecanismo: substância química mudança do potencial receptor  caso for despolarizante o suficiente, disparo de potenciais de ação  abertura de canais de Ca+2 entrada de cálcio no citoplasma liberação de NTs -

Maior parte dos receptores gustativos respondem a mais de um estímulo, conform e a figura .

Mecanismos de transdução gustativa -

Cada sabor pode usar dois ou mais mecanismos transdutores.

-

Estímulos gustativos podem:



Salgado

a) usar somen te canais iônico s (salgado e ácido) b) ligar-se a e bloq uear canais iônico s (ácido) c) lig ar a recept ores acop lado s a pro teínas G (doce, amargo e unami)

Principal componente: NaCl, o qual, excetuando-se a água, é o principal componente do sangue, do oceano…

Mecanismo: Entrada de Na+ no receptor por canais de Na sensíveis à amilorida  despolarização da membrana canais de Ca+2 e Na+2 dependentes de voltagem  liberação de NT sobre axônio aferente



abertura dos

Observações: - Canais de Na sensíveis à amilorida são diferentes dos sensíveis à voltagem: ficam sempre abertos e não são sensíveis à voltagem - Ânions podem alterar sabor das substâncias: quanto maior o ânion, mais ele inibirá o sabor salgado do sódio. Se for muito grande (ex: sacarina sódica), sabor salgado é encoberto. 

Azedo

Agente causador : próton H+ Como: afetam receptores gustativos pelo menos de duas maneiras: a) entrar pelos mesmos canais de Na sensíveis à amilorida  não se diferenciaria do sabor salgado b) podem entrar e bloquear canais seletivos para K +  despolarização  (…) 

Amargo

Por ser o sabor dos venenos, há mais de 30 receptores para amargo. Como cada célula sensível ao amargo expressa muitas (ou todas) das 30 proteínas sensíveis, não há diferenciação do amargo (é ou não é amargo). Sinais do doce, amargo e umami usam a mesma via de segundos mensageiros para transferir seus sinais aos axônios aferentes.

Mecanismo: proteína G e fosfolipase C ( proteína G  fosfolipase C  PIP2 em IP3 e DAG  IP3 abre canais de Na  despolarização  abertura de canais de Ca  abertura de vesículas sinápticas



IP3 também abre depósitos intracelulares de Ca +2.



Doce

Em vez de um, dois receptores associados: TIR2 e TIR3. Como proteínas que expressam amargo e doce estão em células gustativas diferentes, não há confusão por parte do corpo, e elas ligam-se a diferentes axônios. 

Umami

Igual ao doce, com uma exceção: TIR1 + TIR3. TIR1 torna o receptor sensível a aminoácidos. Igualmente ao caso anterior, as células receptoras gustativas só manifestam receptores umami ou doce, não havendo, assim, confusão de sabores. Vias centrais da gustação Botões gustativos  axônios sensitivos  tronco  tálamo  córtex cerebral

2/3 anteriores da língua + palato: NC VII (nervo facial) 1/3 posterior da língua: NC IX (nervo glossofaríngeo) Glote, epiglote e faringe: NC X (nervo vago) Em comum: todos os axônios sensitivos desses nervos entram no tronco encefálico, reunidos em um feixe, e estabelecem sinapses dentro do núcleo gustativo delgado, que é parte do núcleo do tracto solitário do bulbo.  A partir do tracto solitário, vias divergem e se encaminham ao córtex. Núcleo gustativo  Núcleo VPM (ventral póstero-medial), porção do tálamo que lida com a informação sensorial proveniente da cabeça. Núcleo VPM  Córtex Gustativo Primário (na região insulopercular do tálamo).  

Vias gustativas são ipsilaterais Também há projeções das células do núcleo gustativo para o bulbo (DEGLUTIÇÃO, SALIVAÇÃO, VÔMITO, DIGESTÃO E RESPIRAÇÃO) e para o hipotálamo e regiões da base do telencéfalo ( sistema límbico). Lesões no hipotálamo ou na amígdala pode causar voracidade crônica, mudança de hábito alimentar ou desinteresse pela comida.

Codificação neural da gustação Um axônio pode combinar a informação sensitiva de várias papilas. Isso cria padrões de resposta associados a combinações de estímulos. Sistema de código de população (padrão de disparos relacionado às respostas de milhares de células receptoras gustativas) ajuda a determinar sinais específicos de resposta, mesmo com células de respostas grosseiras e pouco específicas. População relevante pode incluir neurônios ativados pelo olfato, pela temperatura e por  aspectos da textura do alimento.

Órgãos do olfato Ep it é lio o lf atór io : possui três tipos de células: a) cé lu las r ecep to ras o lfat órias -> são neurônios verdadeiros, cujos axônios penetram no SNC b) cé lu las d e su p o rt e -> similares à glia, produzem muco c) cé lu la s b asa i s -> fonte de novos receptores 

Receptores morrem e regeneram-se em ciclo de 4 a 8 semanas; logo, n ão -reg en er ação n eu ro n al éu m a  fa lácia.

 

  

Camada de muco sobre epitélio olfatório é regenerada a cada 10 minutos  Apenas pequena porcentagem do ar inalado passa pelo epitélio olfatório; ali, substâncias odorantes dissolvemse no muco, antes de chegarem aos receptores olfatórios. Tamanho do epitélio respiratório indica acuidade olfatória do ser. Homem: ~10 cm2 ; cão: ~170 cm2 , com 100x mais receptores/cm2  que homens. Co m po si ção d o m u co : água, mucopolissacarídeos, proteínas, anticorpos, proteínas ligantes a odorantes, enzimas, sais (…)

Neurônios receptores olfatórios Possuem cílios junto ao muco. Odorantes ligam-se a eles, de modo a ativar a transdução. Do outro lado, possuem apenas um axônio; conjunto de axônios forma o nervo olfatório (NC I). Tr an sd u ção o lf atór ia 

Corrente de Cl promovida pelo cloro aumenta o potencial receptor  (tende a despolarizar a membrana) - Após cerca de 1 min ocorre ad ap tação à substância odorante - Intivação da resposta olfatória: a) difusão dos odorantes b) adaptação c) inativação dos odorantes ou da rota metabólica (AMPc ativa rotas que a inibem, por exemplo) -

Aspectos incomuns: p ro te ín as  recept oras no início da vi a  :

-

há 350 genes codificantes para receptores; em roedores, há 1000 (maior 

-

família de genes já descoberta). Cada receptor possui estrutura única, o que permite diferenciar o odorante a que se liga. Há zonas de organização dos receptores (conforme figura). canais regulados p or cAMP no final da via: modo como ocorre a transdução olfativa é incomum  em vez de ativar uma proteína cinase, é o AMPc que faz com que canais se abram.

Vias centrais do olfato Neurônios receptores olfativos  bulbos olfatórios. Camada que recebe estímulos no bulbo olfatório contém 2000 gl om é rul os ol fati vo s  , cada um com ~25.000 terminais de axônios olfativos primários que convergem e fazem contato com cerca de 100 neurônios olfativos de segunda ordem. Estudos demonstram que cada glomérulo recebe axônios de uma grande região do epitélio olfativo. Mapeamento é consistente entre um bulbo olfatório e outro ( conforme verificado em camundongos). -

No bulbo olfatório, interações inibitórias e excitatórias dentro dos glomérulos e entre eles, somando-se a modulações por axônios descendentes, provenientes do en cé falo , permitem o início da separação de sinais odioríferos em categorias (mesmo que ainda amplas e pouco específicas).

Bulbos olfatórios  encéfalo (sobretudo córtex olfativo e estruturas vizinhas no lobo temporal)

Arranjo olfativo é incomumente direto (não passa pelo tálamo). Distribuição dos sinais olfativos: sobre áreas do prosencéfalo com algum papel na discriminação do odor, na emoção, na motivação e em certos tipos de memória.

Representações espacial e temporal da informação olfativa Mesmo problema da gustação: como células inespecíficas traduzem informações tão específicas? a) cód ig o o lfat ivo de p op ul ação  – combinação de respostas de várias células permite ao encéfalo diferenciar  diferentes estímulos b) mapas olfativos  – arranjo ordenado de receptores relacionado com tipos de odorantes (ex: resposta ao cítrico anteriormente citada) c) co di ficação temp oral do sistem a ol fativ o  – padrões temporais de resposta (determinados pelas frentes de onda dos potenciais de ação desencadeados como resposta a um odorante) determinam diferentes funcionamentos do córtex olfativo.

CAPÍTULO 11 – SISTEMA VESTIBULAR E AUDIÇÃO – Introdução 

Dois sistemas de funções diferentes, mas similaridades no mecanismo e na estrutura.

Informações são captadas no ouvido interno, receptores auditórios e vestibulares convertem energia mecânica em impulsos elétricos e a partir dali as informações são direcionadas ao encéfalo, ao córtex auditivo e ao córtex vestibular. Natureza do som Conceito: var iações n a p res são d o ar . Quase toda fonte de movimento do ar gera som. Nosso sistema auditivo é capaz de responder a ondas de pressão de 20 a 20.000 Hz (intervalo que diminui com a idade e com exposição ao som). Som que ouvimos: combinação de frequências e amplitudes das mais diversas fontes. Estrutura do sistema auditivo

Pina: ajuda a coletar o som de uma área ampla; seu formato faz com que sejamos mais sensíveis aos sons vindos da frente do que os vindos de trás. Animais como gatos conseguem movimentá-la através de músculos. Canal auditório: ~2,5 cm dentro do crânio, antes de entrar na membrana  . timpânica  Ossículos: conectados à membrana timpânica, transferem movimentos da membrana timpânica para uma segunda membrana cobrindo um orifício no crânio, chamada janela oval.  Atrás dela, há a cóclea, cheia de líquido e contendo o aparato para transformar movimento físico em resposta neuronal.

: da pina ao tímpano Ouvido externo  Ou vi d o m é di o : tímpano + ossículos

Ouvido interno: do aparelho interno até a janela oval Mecanismo básico

Caminho: Resposta neuronal    Tronco   Tálamo (CGM)   Córtex auditivo  primário (lobo temporal)

Ouvido médio Nele, variações na pressão do ar são convertidas em movimentos nos ossículos.

Componentes do ouvido médio , o ss ícu lo s e d o i s   Membrana tim pânica  músculos que se ligam aos ossículos. Martelo: ossículo ligado à membrana

timpânica. Forma uma rígida conexão com a bigorna; essa, por sua vez, faz conexão flexível com o estribo. Porção achatada do estribo, a platina, move-se como pistão na  janela oval e, desse modo, transmitindo as vibrações para o interior do fluido da cóclea no ouvido interno. Figura: vibração do ar    martelo é empurrado para frente, sua porção maior vai   para trás   bigorna acompanha movimento do martelo   bigorna serve de alavanca  para estribo, que move-se na direção da  janela oval 

Amplificação da força do som pelos ossículos Resistência do fluido da cóclea ao som é muito maior do que a do ar; por isso, ondas sonoras por si sós não conseguem movê-lo; eis o motivo de existirem os ossículos: aumentar a pressão proveniente do som e, com isso, vibrar o fluido da cóclea. Para haver esse aumento de pressão, (1) força na janela oval é maior do que na membrana timpânica ( em fu n ção d as  alavanc as qu e os ossícu lo s represen tam) e (2) superfície da janela oval é menor do que da membrana timpânica. Com isso, pressão na janela oval torna-se até 20x maior do que a pressão na membrana timpânica. Reflexo de atenuação Realizado pelos músculos ten so r d o tímp ano e es tap é d io. Ten so r do tímp ano : ligado ao martelo e ancorado no osso da

cavidade do ouvido médio Es tap é d io : liga-se ao estribo, também vindo do osso da cavidade do ouvido médio.

Som intenso contração dos dois músculos cadeia de ossículos torna-se mais rígida condução do som tornase diminuída. Funções: - Adaptação a som contínuo intenso - Proteção das estruturas do ouvido interno frente a sons potencialmente danosos No entanto, primeiro som intenso não terá o reflexo de atenuação, de modo que uma explosão, por exemplo, ainda é danosa.

Ouvido interno Não totalmente comprometido com a audição. Composto pela cóclea, e pelo labirinto (partes dos sistemas auditivo e vestibular, respectivamente).

Anatomia da cóclea Formato espiral, semelhante a um canudo envolto 2,5x por um canudo. Tubo oco tem paredes feitas de osso. Pilar central da cóclea (“lápis”) é o mo díolo , estrutura óssea. Na base da cóclea, há a jan el a o val  e a jan el a red o nd a. Corte transversal evidencia as três cavidades cheias de líquido: a) Escala vestibu lar  b) Es cal a m é d ia  c) Escala tim pânica  Membrana de Reissner separa as escalas vestibular e média Membrana basilar separa a escala timpânica da escala média. - Sobre a membrana basilar, há o órg ão d e Co rti , onde há neurônios receptores auditivos; sobre ele está a membrana  tectorial 

- No ápice da cóclea, a escala média é fechada, e a escala timpânica tem continuidade com a escala vestibular através de um orifício nas membranas chamado de helicotrema. - Na base da cóclea, a escala vestibular encontra a janela oval e a escala timpânica encontra a janela redonda.

-

Fluido na escala vestibular e na escala timpânica, a perilinfa , possui conteúdo iônico semelhante àquele do LCR

-

(baixa [K+] e alta [Na+]). Endolinfa  , líquido na escala média, possui composição aproximada do fluido intracelular (alta [K =] e baixa [Na+]).

Essa mudança de concentração é gerada por transporte ativo feito nas estrias vasculares; elas reabsorvem sódio e secretam potássio contra seus gradientes de concentração; Em função das diferenças de concentração iônica e da permeabilidade da membrana de Reissner, o potencial elétrico da endolinfa é cerca de 80 mV mais positivo que o da perilinfa. Isso é o chamado potencial encococlear. Ele aumenta a transdução auditiva.

Fisiologia da cóclea Embora a estrutura seja complexa, seu funcionamento é simples. Algumas estruturas dentro da cóclea não são rígidas; com isso, descrição dos eventos torna-se mais complicada. Mais importante, a membrana basilar é flexível e move-se em resposta ao som. 

Resposta da membrana basilar ao som a) É cinco vezes mais larga no ápice do que na base b) Rigidez decresce da base em direção ao ápice (base é ~ 100x mais rígida) Com o som, estribo é movimentado sobre a janela oval, fazendo com que a perilinfa desloque-se dentro da escala vestibular, a endolifa desloca-se dentro da escala média em função da flexibilidade da membrana de Reisnerr.

Movimento da endolinfa, assim, faz com que membrana basilar movimente-se próxima à sua base, inciando a propagação de uma onda em direção ao ápice. Com frequência alta, dissipação de energia também é alta, fazendo com que membrana vibre muito e onda propague-se pouco. Sons de baixa frequência geram ondas que se propagarão até o ápice flexível da membrana antes que maior parte da energia tenha dissipado. -> Diferentes tipos d e ondas  gerados pelos sons prom ovem  co d ifi cação n eur al do so m.

Órgão de Corti e estrutura associadas Chegamos ao primeiro ponto de envolvimento neuronal. Células receptoras auditivas estão localizadas no órgão de Corti, constituído por células ciliadas, os bastonetes de Corti, e várias celulas de sustentação. Células receptoras auditivas são chamadas de hair cells porque cada uma possui cerca de 100 estereocílios no seu topo. - Hair cells estão entre membrana basilar e a lâmina reticular . - Os bastonetes de Corti fornecem suporte estrutural - Hair cells entre o modíolo e os bastonetes de Corti são as inn er hair cells  ; células localizadas mais distantemente são as ou ter hair cells. - Estereocílios estendem-se acima da lâmina reticular até a endolinfa e até a substância gelatinosa da membrana tectorial (outer hair cells). RM: basilar (base), tectorial (teto) e reticular (meio) Hair cells formam sinapses com neurônios cujos corpos celulares localizam-se no gânglio espiral dentro do modíolo. Células ganglionares espirais são bipolares, com neuritos estendendo-se para as bases e lados das hair cells, onde recebem entrada sináptica. Axônios do gânglio espiral entram no nervo auditivo, ramo do nervo vestibulo-coclear, NC VIII, que se projeta ao núcleo coclear da medula.

Transdução pelas hair cells Movimento da membrana basilar   movimento de toda a estrutura que suporta hair cells (tudo está interligado) movimento da lâmina reticular acima e ao modíolo  deslizamento dos estreocílios na direção oposta.



Detalhes: - Estereocílios enrijecem, ligam-se uns aos outros e deslizam como unidade

Transdução do sinal TRP1 (transient receptor potential)



tipo especial de canal iônico, ligado aos seus semelhantes por  tip link.

Cílios retos  canais parcialmente abertos



pequeno afluxo de K +;

Deslizamento  aumento da tensão dos filamentos elástios tip link  aumento do influxo de K +  despolarização  ativação da canais de Ca +2 regulados por voltagem  entrada de cálcio libera neurotransmissores (provavelmente Glu)  ativação das fibras do gânglio espiral Como endolinfa possui alta [K+], entrada de K provoca despolarização das hair cells;

Inervação das hair cells - Nervo auditivo consiste em axônios de neurônios cujos corpos celulares estão localizados no gânglio espiral. - 3 outer hair cells : 1 inner hair cells - mais de 95% das inner hair cells possuem comunicação com os neurônios ganglionares espirais, enquanto menos de

5% das outer hair cells enviam sinais para as células ganglionares espirais. Cada inner hair cell alimenta cerca de 10 neuritos ganglionares espirais. Inner hair cells são principais responsáveis pela informação proveniente da cóclea.

Amplificação por outer hair cells Funcionamento semelhante a “motores” que amplificam o movimento da membrana basilar durante estímulos sonoros de baixa intensidde. Por isso, outer hair cells são chamadas de amplificador coclear. Quem age: pr ot eínas m ot o ras encontradas nas membranas de outer hair  cells. Elas fazem com que outer hair cells respondam ao som não só com um potencial receptor, mas também com uma alteração de comprimento. Como outer hair cells estão ligadas à membrana basilar e à membrana reticular, sua alteração de comprimento altera a relação entre ambas  –  justificando o nome motor. Figura: ação da furosemida sobre a amplificação – redução da atividade das outer hair cells, gerando um decréscimo de até 100x na percepção sonora. ✚

 Antibióticos que levam à surdez afetam quase que explusivamente outer hair cells, mantendo inner hair cells praticamente intactas. Processamento auditivo central Células e sinapses do sistema auditivo no tronco cerebral são análogos à interações nas camadas da retina. ✚

Anatomia do caminho da audição Gânglio espiral  NC VIII  tronco cerebral  Axônios, nesse nível, inervam o núcleo co clear dorsal  e o núcleo coclear ven tral ipsilaterais à cóclea de origem. Do núcleo coclear dorsal, axônios são enviados à oliva superior de ambos os lados do tronco cerebral. Da oliva, axônios descem até lemnisco l ateral e inervam o co lícu lo i nf erio r do mesencéfalo. Todos os caminhos auditivos ascendentes convergem no colículo inferior.

Do colículo inferior, axônios são enviados ao núcleo genicu lado medial , de onde projeções vão ao córtex auditivo no lobo temporal. NGM possui projeções para o NGL e para o cerebelo (integração visual x auditiva) Há feedback do NGM e do córtex auditivo Cada núcleo coclear recebe aferências de somente um lado da audição; todo o restante do tronco, porém, recebe de ambos os lados. ✚ Por esse motivo, única lesão do tronco que pode gerar surdez de um lado somente é a que ocorrer no núcleo coclear.

Propriedades responsivas dos neurônios na via auditiva - Maior parte dos neurônios auditivos responde a uma determinada abrangência de frequências, que é sua frequência característica. Isso ocorre porque cada célula espiral ganglionar recebe aferências de uma inner hair cell, e cada uma destas é excitada por deformações na membrana basilar, cujas regiões são sensíveis a particulares frequências. - Algumas células no núcleo coclear são responsáveis por detectar a variação dos sons. - No CGM, há células que respondem a sons complexos e que respondem a sons simples. - Oliva superior: local de integração dos sons de ambos os lados. 

Intensidade e frequência do som decodificado

Cada uma dessas características do som é representada diferentemente na via auditiva.

Intensidade do estímulo Informação sobre a intensidade do som é codificada em duas vias correlacionadas: a) taxa de disparo dos neurônios b) número de neurônios ativos. Maior intensidade de estímulo  maior vibração da membrana basilar   potencial de membrana das hair cells torna-se mais despolarizado ou mais hiperpolarizado  potenciais de ação em taxas maiores Mais neurônios ativos  maior frequência de potenciais de ação



(…)

Frequência, tonotopia e bloqueio fásico Tonotopia -> “mapa” da membrana basilar, o qual evidencia uma organização sistemática de frequências características na membrana e, por conseguinte, no nervo óptico. ~Retinotopia  Áreas próximas apresentam frequências semelhantes Diferentes porções da membrana são deformadas por diferentes frequências  Ápice da cóclea responde a sons graves, base a sons agudos Mapa existe na membrana basilar, no NGM e no córtex auditivo.

Bloqueio fásico Principal informação complementar à tonotopia, a fim de se detectar a frequência de um som, é o tempo de disparo neural. O que é: “ritmo” ditado pelas ondas sonoras, o qual é seguido pelos disparos neuronais. Quando ocorre: em sons de baixa frequência Utilidade: conhecendo-se a frequência de disparos neuronais, sabe-se a frequência do som Pode ser tanto em cada ciclo como em um intervalo de ciclos Resumindo: - Em baixas frequências: bloqueio fásico é usado (tonotopia não funciona por haver falta de outer hair cells responsivas a baixas frequências) - Em frequências intermediárias: tanto bloqueio fásico quanto tonotopia são usados - Em altas frequências: tonotopia é usada

Mecanismos de localização sonora a) No plano horizontal - Diferença de tempo entre chegada do som no ouvido esquerdo e no direito, a qual é detectada por neurônios no tronco cerebral e permite a localização da origem do som; conseguimos detectar até 2 graus de diferença de localização da origem sonora. Sons contínuos são mais difíceis de serem identificados, pois o som está o tempo todo em ambos os ouvidos. Nesse caso, o que pode ser comparado é o tempo com que uma fase do som atinge cada ouvido. - Em sons contínuos de altas frequências, pois uma fase possui comprimento menor do que a distância entre as duas orelhas, o que torna praticamente impossível identificar a origem do som. Nesse último caso, a sombra sonora contribui. Ela consiste em uma redução da percepção sonora no ouvido oposto àquele que recebe o som.  Atraso do tempo + diferença de intensidade = teoria dupla da localização sonora

Sensitividade de neurônios biaurais à localização sonora Neurônios no núcleo coclear recebem aferências somente do NC VIII ipsilateral. Assim, são células monoaurais. Em todos os estágio de processamento, no entanto, há neurônios biaurais cuja resposta é influenciada pelo som de ambos os ouvidos. Primeiro local com neurônios biaurais: oliva superior  Há neurônios na oliva superior que são mais fortemente estimulados quando há impulsos dos dois ouvidos; também há outros que são excitados por som em um ouvido e inibidos com sons em ambas. Co m isso , hádec od if icação d o atras o in terau ral  (descrito na figu ra abaixo).

b) No plano vertical Nesse caso, atraso interaural e diferença de intensidade entre os ouvidos não colaboram para a percepção. Conforme a fonte do som move-se verticalmente, atrasos entre o caminho direto do som (sem reflexão na orelha) e o caminho indireto (com reflexão dentro da estrutura auditiva) permitem-nos diferenciar  deslocamento vertical, uma vez que o som combinado torna-se diferente quando proveniente de cima ou de baixo.

Córtex auditivo NGM  cápsula interna (radiação acústica)  córtex auditivo (giro temporal superior)

-

Área 41 de Brodmann, no lobo temporal Do mesmo modo que o córtex visual, camada I possui poucos corpos celulares; camadas II e III contêm principalmente células piramidais. Camada IV, onde os axônios do NGM terminam, possui células granuladas densamente compactadas. Camadas V e VI contêm principalmente células piramidais maiores do que aquelas das camadas superficiais.

Propriedades das respostas neuronais - Tonotopia: frequências baixas rostral e lateralmente, altas frequências caudal e medialmente  formação de bandas de isofrequência - Há neurônios sensíveis a intensidade, fazendo com que, mesmo dentro da banda, haja certa diversidade neuronal. Níveis de organização da resposta auditiva: a) Tonotopia (em várias áreas) b) Colunas de frequência no córtex auditivo c) Neurônios responsivos a estímulos de um ouvido só ou de ambas na oliva superior 

Lesões Como ambos os ouvidos enviam eferências para ambos os lados do lobo temporal, lesão unilateral do LT não gera surdez. Deficiência resulta na dificuldade em distinguir a origem do som.

SISTEMA VESTIBULAR Labirinto vestibular   Assim como o sistema auditivo, o sistema vestibular faz uso das hair cells para fazer a transdução do movimento. Órgãos da audição e do equilíbrio derivam da linha lateral presente nos seres aquáticos vertebrados Em mamíferos, todas as hair cells estão contidas no labirinto vestibular. A parte auditiva já foi discutida, que á a cóclea.  Além dela, há os ór g ão s o to lítico s, que detectam a força da gravidade e balanços da cabeça, e canais semici rculares , sensíveis a rotações da cabeça.

Objetivo dos órgãos: transmitir energia mecânica às células ciliadas. Diferença dos órgãos não ocorre por  diferença nas células ciliadas, mas sim pela diferença nas estruturas especializadas onde elas residem. Órgãos otolíticos - Sáculo + utrículo - Perpendiculares aos canais semicirculares Detectam mudanças no ângulo da cabeça e aceleração linear da mesma. - Detecção se dá pela variação de força exercida pela gravidade - Cada órgão otolítico possui um epitélio sensorial chamado m ácu la , que é verticalmente orientado dentro do sáculo e horizontalmente orientado dentro do utrículo quando a cabeça está ereta. Ela contém células ciliadas sobre conjunto de células de suporte, com seus cílios projetando-se sobre camada gelatinosa. - Movimento  deflexão dos cílios - Otolitos: cristais de cálcio. Possuem maior densidade que a endolinfa que os circunda. Mudança no ângulo da cabeça/aceleração  força sobre otólitos  força sobre capa gelatinosa deslizamento dos cílios na mesma direção da substância gelatinosa



movimento 

Cada célula ciliada possui um ki n o cíli o , que gera um potencial receptor excitatório (despolarização) com deslizamento de cílios em uma direção, e hiperpolarização quando há movimento na direção oposta (seletividade de direção).

No utrículo, células ciliadas estão situadas mais horizontalmente, enquanto estão mais verticais no sáculo processamento de movimentos em todas as direções.



Canais semicirculares - Detectam giro da cabeça, aceleração angular. - Células ciliadas dos canais semicirculares estão na crista, localizada dentro do canal, a ampola. Cílios projetam-se sobre a cúpula. - Todas as células ciliadas possuem seus kinocílios orientados na mesma direção, de modo que são todos excitados ou inibidos juntos. - Preenchimento com endolinfa, mesmo fluido da cóclea. - Rotação endolinfa mantém-se, devido à inércia deslocamento da ampola deslizamento consequente dos cílios - Após certo tempo, endolinfa passa a se mover com mesma velocidade que a cabeça.  Ação da inércia também explica a tontura – endolinfa tende a continuar em movimento.

Em conjunto, três canais semicirculares de cada lado da cabeça permitem detectar todas as rotações e acelerações angulares.  Se há excitação de um canal do lado direito da cabeça, canal correspondente do lado esquerdo é inibido. (figura)

Caminhos centrais vestibulares e reflexos vestibulares NC VIII -

núcleo vestibular (no tronco, ipsilateralmente) e cerebelo

vários destinos

Dos órgãos otolíticos  núcleos vestibulares laterais (trato vestibuloespinhal)  controle dos músculos dos membros inferiores Axônios dos canais semicirculares  núcleo vestibular medial  fascículo longitudinal medial  excitação de neurônios motores do tronco e pescoço (orientação da cabeça) Faz conexões com tálamo (NVP) e, a seguir, com neocórtex (áreas somatossensoriais primárias e motoras primárias)

Reflexo vestíbulo-ocular  Função: manter olhos fixos em um ponto. Mecanismo: detecta movimentos da cabeça (direita, por exemplo) e transmite sinal de movimento oposto para músculos extraoculares contralaterais (esquerda, no caso). Além disso, ocorre inibição por parte do núcleo vestibular aos músculos que se opõem ao movimento.

CAPÍTULO 15 – CONTROLE QUÍMICO DO ENCÉFALO E DO COMPORTAMENTO Hipotálamo secretor  Situa-se abaixo do tálamo, ao longo das paredes do terceiro ventrículo; conectado à hipófise pelo infundíbulo.

Visão geral do hipotálamo Tálamo: caminho de todas as vias que têm neocórtex como destino. Hipotálamo: integra respostas somáticas e viscerais de acordo com as necessidades do encéfalo. Pequena lesão gera distúrbios de grande intensidade. Homeostase Regulação da temperatura e da composição do sangue (volume, pressão, salinidade, acidez, pressão de oxigênio, concentração de glicose) Estrutura e conexões do hipotálamo Zonas funcionais: lateral, med ial e periventricular. Lateral e medial  conexões com o tronco e com o telencéfalo Periventricular  com exceção do núcleo supra-óptico, todas as suas células localizam-se próximas à parede do

terceiro ventrículo. Outra região: núcleo supraquiasmático (NSQ), logo acima do quiasma óptico. Essas células recebem inervação direta da retina, e sua função é sincronizar ritmos circadianos no ciclo claro-escuro. Outras células controlar  SNV e regular eferências simpática e parassimpática para órgãos viscerais. Células de um terceiro grupo, neurônio s secretores , estendem axônios em direção à hipófise.

Vias para a hipófise Hipófise possui dois lobos: anterior [ A NTERIOR = A DENOHIPÓFISE] e posterior . Controle hipotalâmico da hipófise posterior  Cé lu las secret or as mag no celu lares   emitem axônios que contornam o quiasma óptico, descem pelo pedúnculo da

hipófise e chegam ao lobo posterior . Liberam ocitocina e vasopressina (ADH). Ocitocina: contração do útero, facilita parto, ejeção do leite. Vasopressina/ADH: ou ADH, regula níveis volumétricos e de concentração salina no sangue.

Privação de água -> alta concentração de sais > liberação de vasopressina -> retenção de água nos rins 

Detecção se dá no hipotálamo, quanto à concentração salina, e no sistema cardiovascular, por variação de pressão.

- Pressão e volume sanguíneo baixos: figu ra ao  lado 

Controle hipotalâmico da hipófise anterior  : parte do encéfalo (NEUROHIPÓFISE) Lobo posterior da hipófise  : glândula; secreta e libera grande gama de neurônios. É controlado pelo hipotálamo secretor  Lobo anterior da hipófise  (o qual é a verdadeira glândula mestra do sistema endócrino ).

Quem controla: células secretoras parvocelulares. Como: comunicação pela corrente sanguínea (e não por axônios), através de hormônios  hipofiseotrópicos em capilares sob o terceiro ventrículo. Esses vasos correm para baixo e ramificam-se no lobo anterior. É o sistema porta.  Através dele, hipotálamo regula funcionamento da hipófise. Exemplo ilustrativo: regulação das glândulas adrenais.

CAPÍTULO 19 BEAR – RITMOS CEREBRAIS E SONO EEG: mede atividade do conjunto de neurônios do córtex cerebral. Usado na detecção de certas condições neurológicas, tais como epilepsia, e como pesquisa. Método não-invasivo e indolor. - EEG mede a oscilação de voltagem gerada pela corrente que flui pelas sinapses entre neurônios piramidais do córtex cerebral (Lembrar: pertencentes aos tratos corticoespinhal ventral e lateral e corticobulbar; sistema monossináptico) - Consequentemente, amplitude do sinal do EEG depende do sincronismo da atividade dos neurônios - MEG (magnetoencefalografia) complementa o EEG, principalmente quando se trata de regiões mais profundas do encéfalo. Ele capta o campo magnético produzido pela corrente que passa pelos neurônios. - fMRI e PET detectam mudanças na circulação ou no metabolismo cerebral, enquanto EEG e MEG detectam mudanças no comportamento neuronal Ritmos do EEG: Delta: menor que 4 Hz, sono profundo dormindo profundamente Theta: 4-7 Hz, ocorre em alguns períodos do sono relaxamento Alfa: 8-13 Hz, períodos quietos e acordados acordado sem pensar  Beta: sinal de ativação do córtex (13-30 Hz) bolando -

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Baixa frequência e grande amplitude: sono sem sonho ou coma; não há processamento de informações, o que explica a grande amplitude Córtex ativado = atividade dos neurônios corticais = alta atividade, sem sincronismo

Mecanismos e significado dos ritmos cerebrais Ritmos sincronizados podem vir: a) de um “maestro” (marcapasso) b) excitação ou inibição mútua - No cérebro mamífero, há presença de ambos os processos - Tálamo age como marcapasso poderoso: conexões sinápticas entre neurônios talâmicos criam interação (do tipo “bater -palmas”) que origina sincronismo entre todos. Esse ritmo coordenado é então transmitido ao córtex pela via talamocortical, a qual excita os neurônios corticais. -> Nesse caso, neurônios talâmicos são os maestros, enquanto neurônios corticais são a banda. - Outras atividades corticais não dependem do tálamo para se sincronizarem; isso ocorre em função das interações excitatórias e inibitórias dos próprios neurônios corticais.

Por que diferentes ritmos? Há teorias: sono seria a forma de desconectar o encéfalo dos estímulos sensoriais; no entanto, não se entende por que, nessa situação, o tálamo não é desativado. Oscilação também é mistério. Seria uma “característica de sistemas de feedback”. Seizure of epilepsy Seizure =/= convulsion. Convulsion is normally a symptom of an epileptic seizure. Forma mais extrema de atividade encefálica sincronizada; é sempre sinal patológico Tipos: a) Generalizada : envolve todo o córtex cerebral de ambos os hemisférios b) Parcial: envolve apenas área circunscrita do córtex -

- Em ambos os casos, neurônios afetados disparam em uma sincronia nunca presente na sua atividade normal - Provavelmente em função do sistema de feedback, o cérebro nunca está muito longe da excitação conhecida por  “seizure” - 7 a 10% da população apresentam pelo menos um episódio de seizure na vida. Quando o quadro se repete, há epilepsia.

EPILEPSIA: é mais um sintoma do que uma doença. Possíveis causas: tumores, trauma, disfunções metabólicas, infecções, doenças vasculares; no entanto, maior parte dos casos envolve causas não identificadas. Mutações -> mudanças nas proteínas traduzidas que compõem canais iônicos podem gerar epilepsias Dois exemplos: canais de Na que permanecem abertos por mais tempo que o comum e canais de GABA que prejudicam a inibição típica no neurotransmissor. O que uma seizure reflete: - interrupção do fino balanço excitação/inibição do córtex OU - consumo de substância que interfira no balanço supracitado Ex: drogas que inibam GABA, bem como a retirada de agonistas gabaérgicos (barbitúricos, benzodiazepínicos, álcool) provocam convulsões. Drogas anticonvulsivas: - agonistas GABAérgicos (barbitúricos, benzodiazepínicos) - drogas que previnem o disparo de potenciais de alta frequência (fentoína, carbamazepina) SONO

N O-REM Período de descanso Movimento mínimo Corpo é capaz de fazer movimentos, mas não há comandos cerebrais para isso Temperatura e consumo de energia são reduzidos

REM Pequeno período do sono Atonia muscular (exceto dos músculos respiratórios, oculares e do ouvido interno) Corpo é incapaz de fazer movimentos, graças à atonia Controle da temperatura corporal é desligado, frequências cardíaca a respiratória tornam-se irregulares Domínio da atividade simpática do SNA

 Aumento da divisão parassimpática do SNA  diminuição dos ritmos cardíaco, respiratório e renal, aumento da atividade do sistema digestório Níveis de consumo de energia e de disparo do encéfalo  Alto nível de funcionamento encefálico, consumo de O2 estão nos níveis mais baixos do dia maior do que quando estamos acordados Ritmos lentos e de grande amplitude Oscilações rápidas e de baixa voltagem (~ondas Beta) Maioria dos sinais aferentes não podem alcançar o córtex  Ausência de sonhos Presença de sonhos Encéfalo ocioso em um corpo móvel Encéfalo ativo e alucinado em um corpo paralisado. 75% do tempo 25% do tempo

Ciclo do sono -

Sonos REM e não-REM alternam-se Não-REM REM Não-REM -> Ciclo ultradiano , de período mais rápido que os circadianos Com a progressão da noite, ocorre redução geral do sono não-REM, e aumento do REM (metade do sono REM ocorre no terço final da noite). Cada sono REM possui período refratário obrigatório de pelo menos 30 minutos entre os períodos de REM.

Por que dormimos? Teorias: Restauração -> para descansar   Adaptação -> para conservar energia ou nos livrarmos dos problemas, nos escondermos de predadores Funções dos sonhos e do sono REM -

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Alguns sonhos ocorrem fora do sono REM, e nem todo sono REM possui sonhos Teoria: sonhos são associações e memórias do córtex cerebral, causadas por  descargas aleatórias da pon te  durante o sono REM  ; com isso, tálamo ativa áreas do córtex cerebral e, com isso, provoca imagens e emoções conhecidas, de modo que córtex tenta sintetizar imagens discrepantes em um todo com sentido. Possível papel na integração e consolidação de memórias Sono: estado profundamente amnésico

Mecanismos neurais do sono -

Sono: processo ATIVO (e não uma mera ausência de estímulos sensoriais).

1) Neurônios do controle do sono e da vigília pertencem a sistemas de NTs difusos 2) Neurônios modulatórios do tronco que utilizam NA e 5-HT (serotonina) disparam durante a vigília e acentuam

estado de alerta; neurônios usando Aco acentuam episódios críticos de REM, e outros neurônios colinérgicos estão ativos durante a vigília 3) Sistemas modulatórios difusos controlam os comportamentos rítmicos do tálamo, os quais, por sua vez, controlam ritmos do EEG do córtex cerebral. Com isso, ritmos lentos do tálamo bloqueiam passagem de informação ao córtex. 4) Sono envolve atividade em ramos descendentes dos sistemas modulatórios difusos, como na inibição de neurônios motores durante sonhos

Vigília e sistema ativador reticular ascendente Lesões no tronco encefálico -> sono e coma, sugerindo que tronco possui neurônios com função de nos manter acordados. De fato, lesões em estruturas na linha média do tronco causam estado similar a sono não-REM, enquanto lesões no tegmento lateral não. Sub stânc ia reticul ar -> estimulação tira córtex do estado não-REM para um estado mais alerta, com EEG similar ao do estado acordado. Isso é o sistema  . reti cu lar d e ati vação as cen den te 

Muitos conjuntos de neurônios aumentam suas taxas de disparo em antecipação ao acordar: - locus ceruleus, que contém NE  - núcleos da rafe, que contêm serotonina - tronco cerebral e encéfalo basal, que contêm Ach - neurônios do mesencéfalo que usam histamina como NT  Fazem sin apse com : tálamo, córtex e outras Efeitos: despolarização, aumento da excitabilidade, supressão dos padrões

rítmicos de disparo

“Cair no sono” e estado não-REM -

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Entrar no estado não-REM envolve decréscimo geral nas taxas de disparo dos neurônios modulatórios do tronco cerebral. Há um grupo de neurônios colinérgicos, no entanto, que aumenta taxas de disparo com o início do sono não-REM e que é silencioso durante estado acordado. Com progresso do sono não-REM, spindles desaparecem e são substituídas por ritmos lentos delta. O ritmo delta, assim como o anterior, é resultado da atividade dos neurônios do tálamo, e ocorre quando potencial de membrana dos neurônios talâmicos fica ainda mais negativo do que nos spindles (e muito mais negativo do que quando acordado). Percebe-se, assim, a fina sintonia entre atividade do córtex e do tálamo.

Mecanismos do sono REM -

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Muitas áreas cerebrais tornam-se tão ativas quanto no estado acordado (ex: neurônios motores geram padrões de movimento que tentam comandar o corpo todo, mas só controlam músculos dos olhos, ouvido interno e respiração) Córtex é necessário Ativi dade quando em REM, em  Ati vid ade em so no n ão-  para os sonhos, mas co m par ação co m aco rd ado  RE M  não para a Córtex estriado Igualmente ativo Mais ativo p ro du ção do sono Regiões Mais ativas (“explosão de atividade”, Menos ativo que em REM REM extraestriadas e sobretudo em sonhos) do sistema límbico Controle do sono REM deriva de sistemas difusos de modulação do tronco (principalmente da p o n t e ) . Locus ceruleus e núcleos da rafe chegam a teores de disparo próximos de zero Há aumento de disparos de neurônios de Ach  ação da Ach determina padrões de comportamento do córtex e do tálamo durante sono REM, os quais são semelhantes àqueles de quando se está acordado. Mesmo sistema do tronco que controla processos do sono também inibe neurônios motores espinhais. DIstúbrio é o distúrbio de comportamento do sono REM , no qual pessoas fazem movimentos descontrolados enquanto dormem em função da interrupção da atonia do son o REM.

Fatores promotores de sono -

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In fec ções : geram aumento de subtâncias químicas indutoras ou acentuadoras do sono no LCR de pacientes Muramyl  : normalmente produzida por bactérias, estimulam células de defesa e geram febre. Pode ser produzida

por bactérias no intestino -1: sintetizada no encéfalo, pela glia, e por macrófagos. Também é peptídeo que estimula sistema Interleucina  imunológico. A d e n o s i n a: presente no DNA, RNA, ATP, e também participante como neuromodulador de sinapses no encéfalo. Antagonistas dos receptores de adenosina (cafeína e teofilina) são usados para manter pessoas acordadas; administração de adenosina gera sono. Níveis intracelulares de adenosina crescem durante período acordado, e vão decrescendo conforme dormimos, até chegar aos seus menores níveis quando acordamos (“ Ampulheta de adenosina” ). Efeito da adenosina: inibe sistemas modulatórios difusos da Ach, NE e 5-HT que tendem a promover estado acordado. Essa inibição começa ainda enquanto estamos acordados, conforme níveis de adenosina intracelular  aumentam. Com isso, padrões cerebrais vão entrando em estados mais sincrônicos. Melatonina: secretado na glândula pineal, derivado do triptofano. “Drácula dos hormônios”  só é secretado no escuro e é inibido pela luz. Seus níveis aumentam durante a noite, decrescem quando amanhece e chegam a níveis basais quando acordamos.

Expressão gênica durante sono e estado acordado Apenas 0,5% dos genes sofre alteração entre estado acordado e estado de sono. Grupos de genes afetados para menos: a) Genes qu e co dif icam fato res d e tran scrição : fundamentais para o funcionamento de outros genes, sobretudo genes relacionados a transmissão sináptica (por isso aprendizado e memória estão ausentes nesse estado) b) Genes mitocondriais : envolvidos na satisfação das necessidades metabólicas do encéfalo acordado. -

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Grupos de genes com atividade aumentada: relacionados com plasticidade neuronal e síntese proteica Fato importante: genes de funcionamento alterado só afetam o próprio encéfalo. Desse modo, corrobora-se a teoria de que “so no éum pr o cesso g erad o pel o cé ”. reb ro par a o ben efício do pr ópr io cé reb ro 

Ritmos circadianos -

Em humanos: relação inversa entre propensão ao sono e temperatura corpórea São biologicamente comandados, e podem ser reajustados por estímulos externos (claro e escuro, mudanças de temperatura, ...) Níveis séricos de GH e cortisol são maiores durante o sono; excreção de K é maior de dia.

Relógios biológicos Af erênc ia de lu z -> Relóg io -> eferên cia 

Quem: núcl eo su pr aqu iasm átic o (parte do tálamo), localizado em ambos os lados do terceiro ventrículo. Responsável pela ritmicidade circadiana fisiológica do corpo.    



NSQ recebe aferências da retina pela via retino-hipotalâmica Sensibilidade é pouco específica, e não são cones nem bastonetes os responsáveis por ela Melanopsina   pigmento presente em células ganglionares especiais (sensíveis à luz) Eferências do NSC inervam partes do hipotálamo, mesencéfalo e diencéfalo, tendo como NT o GABA (inibição, portanto) NSQ secreta vasopressina

Mecanismos do NSQ -

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Cada célula do NSQ é um pequeno relógio  mesmo fora do encéfalo, seus ritmos de disparo, consumo de glicose, secreção de vasopressina e síntese de proteínas continuam a variar em ritmos de aproximadamente 24 horas. Fora do encéfalo, porém, não serão capazes de reprogramar seu ritmo (falta-lhes aferência da retina) Genes relógio: é transcrito para produzir proteínas; essas proteínas, uma vez traduzidas, mandam feedback e interagem com o mecanismo de transcrição, causando decréscimo na expressão gênica. Com isso, menos proteínas são sintetizadas, o que reinicia o ciclo. Esse ciclo dura cerca de 24h, e constitui o ciclo circadiano.

CAPÍTULO 22 – TRANSTORNOS MENTAIS – BEAR, MARK. F. EXPLORING THE BRAIN  Distúrbios de ansiedade Medo (cap. 18)  reação mediada pelo SNA simpático (cap. 15) Muitos medos são inatos, enquanto outros são aprendidos. 

Expressão inadequada do medo



transtorn os de ansiedade 

 Afeta ~15% dos norte-americanos

Distúrbio do pânico Sensação súbita de terror sem aviso. Inclui palpitação, suor, temor, respiração curta, dor no peito, náusea, tontura, ... - Consiste em ataques de pânico recorrentes. - Metade dos pacientes com o distúrbio tornar-se-ão depressivos, e cerca de 25% tornam-se alcoólatras ou dependentes de alguma substância química Agorafobia - Consiste em evitar situações irracionalmente concebidas como ameaças, tais como estar sozinho em casa, em uma multidão, em um carro ou avião, em uma ponte ou elevador. - É, normalmente, consequência de distúrbio do pânico - ~5% da população, com maior incidência em mulheres (2x mais) TOC -

obsessões, tais como ideias, impulsos, ações ou imagens consideradas inapropriadas, proibidas ou grotescas. Medo de contaminação, ... Afeta mais de 2% da população, com igual incidência entre homens e mulheres

BASES BIOLÓGICAS DOS DISTÚRBIOS DE ANSIEDADE Medo  causado por um agente estressante e é manifestado por uma resposta de estresse . -

Em distúrbios de ansiedade, há resposta de estresse mesmo sem estressante ou quando não é um estressante de fato (não apresenta perigo)

Resposta de estresse - Comportamento de esquiva - Aumento da vigilância e do alerta - Ativação simpática do SNA - Liberação de cortisol nas adrenais Hipotálamo é centralmente envolvido em orquestrar uma resposta humoral adequada, bem como visceromotora e somático-motora.

CRH (de células parvocelulares do núcleo paraventricular do hipotálamo, pela circulação portal) ACTH (secretado pela glândula pituitária anterior) CORTISOL (do córtex adrenal) 

Regulação do eixo HPA pela amígdala e pelo hipocampo

 Amígdala  crítica para respostas de medo -

Ativação do núcleo central da amígdala  resposta de estresse. Após a amígdala, há núcleo próprio da estria terminal; seus neurônios ativam eixo HPA e, consequent emente, resposta ao estresse

Hipocampo possui receptores para glicocorticoides, os quais respondem ao cortisol liberado pela adrenal. A partir  disso, participa de feedback que regula eixo HPA, inibindo liberação de cortisol quando sua concentração na circulação estiver alta. 

Exposição contínua ao cortisol, como em períodos longos de stress, pode gerar degeneração do hipocampo; com isso, há maior liberação de cortisol, maior estresse e maior lesão do hipocampo.

Tratamentos para distúrbios de ansiedade a) Psicoterapia – intenção é aumentar gradualmente a exposição do paciente ao agente estressante, de modo a dissociar padrão de resposta estabelecido b) Ansiolíticos – Principais benzodiazepínicos e inibidores de receptação seletiva de serotonina. - A ção d o s b en zo d ia zep ín ic o s : receptores GABA A - Efeito : supressão dos sistemas de resposta ao estresse em nível encefálico -

A ção d o s IR SS : manter serotonina mais tempo na fenda sináptica Efeito: é demorado (algumas semanas), diferentemente do que ocorre nos benzodiazepínicos. Gera aumento dos

receptores de glicocorticoides no hipocampo. Também aumenta o feedback dos neurônios de CRH no hipotálamo.

- Novo alvo de pesquisas: receptores de CRH. CRH não só ativa a secreção de ACTH na hipófise, mas também serve

como NT em respostas de estresse (na amígdala, por exemplo). Esquizofrenia Sintomas positivos (presença de anormalidades) e negativos (ausência de normalidades). Positivos 

-

Delírios Alucinações Discurso desorganizado Comportamento desorganizado ou catatônico

: Negativos 

Reduzida expressão de emoção Discurso pobre Dificuldade em iniciar comportamentos dirigidos a uma meta Prejuízo de memória Classificação: Paranoide -> delírios organizados ao redor de um tema; alucinações auditivas relacionadas com o mesmo tema. Melhores chances de reabilitação Desorganizada -> falta de expressão emocional, comportamento desorganizado e discurso incoerente; curso com piora progressiva. Esquizofrenia catatônica -> distúrbios peculiares dos movimentos voluntários, com imobilidade e estupor (catatonia), posturas bizarras e repetição de palavras ou frases sem sentido -



Bases biológicas da esquizofrenia - Esquizofrenia ocorre em famílias, com probabilidade variando conforme número de genes compartilhados com membro afetado. Gêmeo: 50%. Genes defeituosos parecem tornar algumas pessoas vulneráveis a fatores ambientais que levam à esquizofrenia. Estresse ambiental ao longo da vida exacerba o curso da doença. - Mudança física do encéfalo: aumento dos ventrículos laterais, devido à perda de massa neuronal. Nem sempre é verificada. - Esquizofrênicos normalmente apresentam defeitos nas bainhas de mielina que envolvem axônios no córtex cerebral, mas não se sabe se isso é causa ou consequência. Também há agrupamentos anormais de neurônios. - Alterações de neurotransmissores e de sinapses também são verificadas, sobretudo nas vias da dopamina e do glutamato. Hip ótese do pam in é rg ica 

-

Dopamina: NT usado por sistemas modulatórios difusos Ligação entre esquizofrenia e sistema dopaminérgico mesocorticolímbico tem sido proposta. De acordo com a hipótese, episódios psicóticos na esquizofrenia são disparados pela ativação específica dos receptores para dopamina.

Hip ótese gl ut amat é rg ic a 

-

Fenciclidina (PCP) tem efeito sobre a dopamina, mas que resulta em efeitos esquizofrênicos. PCP inibe receptores NMDA; segundo hipótese glutamatérgica, esquizofrenia é resultado de baixa ativação dos receptores NMDA no encéfalo.

Tratamentos para esquizofrenia -

Terapia com drogas + suporte psicossocial Drogas que agem sobre D 2: podem resultar em sintomas parkinsonianos. positivos



Maior ação nos sintomas

-

Drogas novas: não agem nos receptores dopaminérgicos diretamente; são neurolépticos atípicos.   Maio r ação  nos sintom as negativos 

-

Foco atual: receptor NMDA

CAPÍTULO 46 GUYTON – RECEPTORES SENSORIAIS, CIRCUITOS PARA PROCESSAMENTO DA INFORMAÇÃO Tipos de Receptores senso riais e os estímu los sen soriais q ue d etectam 

Tipos básicos: 1 – mecanorreceptores  2  – termorreceptores (alguns calor, outros frio) 3 – nociceptores (detectam dano tecidual) 4 – receptores ele tr o m ag n é tic o s (luz) 5  – quimiorreceptores (gosto, cheiro, nível de O 2 no sangue, osmolalidade de fluidos corporais, etc) Cada receptor é sensível a um tipo de estímulo, sendo praticamente “cego” para os demais. Modalidade de sensação – tipo de sensação que podemos experimentar (dor, toque, visão, som...). Mas se nervos transmitem somente impulsos, como se dá a transmissão de diferentes modalidades de sensação? Tipo de sensação sentida pelo estímulo de uma fibra nervosa depende do ponto do SN para o qual a fibra leva. Essa especificidade é chamada de “PRINCÍPIO DAS VIAS ROTULADAS” Ex: se fibra responsável pela dor é estimulada, dor é sentida independentemente do tipo de estímulo realizado. 

Transd ução d os estímu lo s sen sori ais em im pu lso s n ervo sos 

Característica comum de todos os receptores nervosos: independentemente do tipo de estímulo, o efeito imediato é alterar o potencial elétrico da membrana do receptor. Essa alteração é chamada de potencial receptor.

Mecanismo de potenciais receptores – (1) deformação mecânica do receptor-> distensão da membrana-> abertura de canais iônicos (2) aplicação de substância química na membrana -> abertura de canais iônicos (3) membrana -> alteração da permeabilidade da membrana (4) radiação eletromagnética -> altera (direta ou indiretamente) membrana -> permite fluxo iônico por canais -> Em todos os casos, a causa básica da mudança de potencial é a mudança na permeabilidade da membrana do receptor, o que permite a maior ou menor difusão de íons. Amplitude máxima de potencial: ~100 mV (encontrada somente em situações de permeabilidade máxima a íons Na+)

Relação entre potencial receptor e potencial de ação: a) quando potencial receptor atingir valor acima do limiar para desencadear potenciais de ação na fibra nervosa, serão gerados potenciais de ação b) quanto mais o potencial receptor se elevar acima do limiar, maior a frequência dos potenciais de ação na fibra aferente (conforme figura ao lado) Ex1: Corpúsculo de Pacini Fibra central dentro da cápsula é amielinizada. Compressão -> alteração do potencial da membrana -> potencial receptor 

Propagação do potencial receptor -> no nodo de Ranvier, há despolarização da membrana -> desencadeamento de potencial de ação Relação entre intensidade do estímulo e potencial receptor  - Com intensidade de estimulação alta, amplitude do potencial receptor aumenta rapidamente no início e mais lentamente depois - Frequência dos potenciais receptores aumenta quase proporcionalmente ao aumento do potencial receptor  (como visto em 46.2) - Estimulação muito intensa do receptor gera menos e menos aumentos adicionais do número de potenciais de ação ->  princípio aplicável a quase todos os receptores sensoriais, o que permite sensibilidade mesmo a estímulos fracos e muito fortes, gerando ampla gama de respostas.

Adaptação dos receptores Todos os receptores adaptam-se parcial ou completamente para todo estímulo constante após determinado período de tempo.  Adaptação varia em tempo (alguns se adaptam mais rapidamente, como corpúsculos de Pacini). Alguns receptores nunca se adaptam completamente (ex: quimiorreceptores e receptores da dor)

Mecanismos de adaptação Mecanismo é diferente para cada receptor. No corpúsculo de Pacini, há duas maneiras: a) fluido dentro do corpúsculo redistribui forças b) potencial receptor desaparece em alguns segundos, mesmo que a compressão continue (mec ani sm o de aco mo dação , o qual ocorre na própria fibra nervosa ) Esses 2 mecanismos ocorrem, de modo semelhante, nos outros tipos de receptores. Ou seja, há reajuste da estrutura em si e acomodação de caráter elétrico na fibra nervosa.

Receptores de adaptação lenta (“tônicos”) - Aparelho de Golgi - receptores da mácula do aparelho vestibular  - receptores da dor  - barorreceptores do leito arterial - quimiorreceptores dos corpos carotídeo e aórtico Tod os eles m antêm SNC in form ado sob re o estado do co rpo e sob re sua relação co m o meio .

Receptores de adaptação rápida (“fásicos”, “receptores de movimento”, “receptores de transição do estímulo”)

Reagem fortemente enquanto uma mudança está acontecendo. São, no entanto, pouco ou nada competentes na transmissão de informação sobre condições constantes do corpo. Ex: corpúsculo de Pacini. Importância preditiva: permitem prever o estado do corpo alguns segundos à frente, o que viabiliza respostas adequadas (ex: corrida depende de informações de receptores de adaptação rápida das articulações permitem prever  onde os pés estarão nos próximos milissegundos; a falta dos receptores torna a corrida impossível) Fibr as nervo sas que tran smi tem di ferent es tipos d e sin al e sua classif icação fisi ol ógica 

Quanto maior o diâmetro, maior a velocidade de condução. Velocidade varia entre 0,5 e 120 m/s. Classificação geral:  A -> largas, tamanho médio, mielinizadas. Presentes nas fibras dos nervos espinhais. C -> pequenas, amielínicas, baixas velocidades. Mais da metade das fibras sensoriais nos nervos mais periféricos, bem como em todas as fibras autônomas pós-ganglionares. Classificação alternativa: Ia – Ib – sensibilidade térmica, tato nãoIV – amielínicas de condução da dor, coceira, temperatura e tato não discriminativo (fibras tipo C)  – so m ação esp aci al e t emp or al  Transmissão d e sinais d e diferentes intensid ades em tratos n ervosos 

Somação espacial: maior número de fibras paralelas contribuindo com o sinal Somação temporal: envio de maior número de potenciais de ação por uma única fibra ( aumento da frequência de impulsos nervosos em cada fibra).

Transmissão e processamento de sinais em grupamentos neuronais Cada grupamento neuronal possui organização especial que possibilita o processamento de sinais de modo único. Desse modo, a organização dos grupamentos neuronais possibilita as funções do SN. -> Apesar das peculiaridades, os grupamentos possuem muitos princípios similares, os quais serão descritos.

Transmissão de sinais através dos grupamentos neuronais Org anização do s n eurônio s p ara tran smi tir sin ais 

 Área neuronal estimulada por cada fibra nervosa aferente é chamada de campo estimulatório. Fibras aferentes à esquerda, eferentes à direita.  – ex citação o u fa cilitação  Estímu los lim iares ou su bli mi ares 

Do cap. 45: descarga de único terminal pré-sináptico excitatório quase nunca causa potencial de ação no neurônio pós-sináptico. Fibra aferente 1 gera potencial de ação no neurônio a -> estímulo supralimiar  (excitatório) Essa mesma fibra também contribui com terminais para os neurônios b e c, mas não são suficientes para produzir excitação. Mesmo assim, a descarga liberada faz com que os neurônios tenham maior probabilidade de serem excitados por  outras fibras aferentes -> é o chamado estímulo facilitador. Inib ição d e gru pam ent o neu ro nal 

 Algumas fibras, em vez de excitar neurônios, inibem-nos. É o efeito oposto ao da facilitação. Inibição é maior no centro e menor nas bordas. Divergência do s sinais que passam p elos grup amentos n euron ais 

Importância: sinais fracos podem excitar grande número de fibras que deixam o grupamento neuronal. Tipos: a) Divergência amplificadora – característica da via corticoespinhal; nela, uma única célula piramidal do córtex é capaz, em condições muito facilitadas, de excitar número suficiente de neurônios motores que resultem na excitação de até 10.000 fibras musculares. b) Divergência em tratos múltiplos – sinal, partindo do grupamento, é transmitido em duas direções. Ex: vias ascendentes assumem dois caminhos no tronco cerebral: (1) para o cerebelo e (2) para o tálamo e, na sequência, para o córtex. Também no tálamo está presente: há transmissão tanto para regiões mais profundas do tálamo quanto para o córtex. Con verg ênci a dos si nais 

Tipos: a) de única fonte – neurônios quase nunca são excitados por  potencial de ação de um único terminal aferente. b) de fontes múltiplas – fornecem somação temporal que viabiliza o atingimento do limiar requerido para o disparo. Circuito n eural com sinais excitatórios e inibitórios 

Maior exemplo: mecanismo da contração muscular, no qual o sinal aferente gera sinal excitatório aferente para os músculos a serem contraídos e sinal inibitório para outros serem relaxados. COMO?! -> excitação de um interneurônio inibitório, o qual secreta substância transmissora diferente, inibindo a via correspondente.  – “Pós-  Prolongamento de sinal por grupamento n euronal  descarga” 

Nem todos os sinais são meramente transmitidos pelos grupamentos neuronais. Alguns provocam descarga eferente prolongada (Pós-Descarga) com duração maior do que a duração do estímulo aferente. Como? -> a) pós-descarga sináptica – resultante do potencial pós-sináptico no neurônio, o qual dura muitos milissegundos e, com isso, a transmissão de impulsos eferentes continua. b) Circuito reverberante (oscilatório) – causados por  feedback positivo dentro do circuito neuronal. Com isso, uma vez estimulado, o circuito pode descarregar-

se repetidamente por longo período. Características: - “Corte” da reverberação após certo tempo, causado pela fadiga das junções sinápticas do circuito. Essa fadiga gera reduz a estimulação do próximo neurônio até abaixo do nível limiar, interrompendo o circuito feedback. Sin ais eferentes co nt ínu os 

Causas: (1) descarga neuronal contínua intrínseca – potencial de membrana pode ser tão alto a ponto de gerar descargas constantes, as quais podem ser facilitadas ou inibidas (2) sinais reverberatórios contínuos – circuito reverberando, em que fadiga não é suficiente para impedi-lo, é fonte constante de impulsos nervosos. Inibição e excitação também podem interferir. Ou seja, sinais excitatórios ou inibitórios não causam o sinal eferente, mas controlam seu nível de intensidade (~ botão de volume). Usos: SNA (tônus vascular, tônus intestinal, grau de constrição da íris, frequência cardíaca)

Sin ais eferen tes rítm ico s 

Respiração, coçar dos cães, marcha, (...) exigem estímulos rítmicos para ocorrerem. Esses estímulos, assim como os anteriores, sofrem interferência de estímulos excitatórios e inibitórios. Ex: figura mostra alterações no sinal eferente respiratório do nervo frênico. Quando corpo carotídeo é estimulado pela redução do O 2 arterial, tanto a frequência quanto a amplitude do sinal rítmico respiratório eferente aumentam progressivamente.