INTRODUÇÃO AO ESTUDO DO SISTEMA NERVOSO

FUNÇÕES Parietal= sens corporal, reconh espacial Lobo occipital=visão Lobo temporal= audição/compr. linguística/memória

ESTRUTURA DO SISTEMA NERVOSO Sistema Nervoso Periférico Sistema Nervoso Central Divisão Eferente Divisão Aferente Sistema Nervoso Autônomo Sistema Nervoso Somático Parassimpático Simpático Entérico

ANATOMIA DO SISTEMA NERVOSO ORGANIZAÇÃO ANATÔMICA SNC mesencéfalo

MEDULA ESPINHAL Sulco mediano posterior Canal Coluna dorsal medular Corno posterior Coluna dorsal Coluna lateral Fissura mediana anterior Subst. cinzenta Subst. branca anterior Zona intermediária Coluna ventral Comissura ventral

NEUROBIOLOGIA CELULAR

SISTEMA NERVOSO 2 tipos de células - neurônios - células gliais . sustentação . constituem ponte metabólica . regulação da concentração de íons . bainha de mielina (oligodendrócitos-SNC; células de Schwann- SNP)

NEURÔNIO Unidade estrutural e funcional do Sistema Nervoso; Responde a estímulos físicos e químicos; Produz e conduz impulsos eletroquímicos; Libera reguladores químicos; Organizam-se na forma de nervos: Feixes de axônios localizados dentro ou fora do SNC Maioria composta por fibras sensoriais e motoras

Morfologia adaptada a função. Corpo Celular: corpos celulares no SNC estão organizados em núcleos e no SNP em gânglios Dendritos: área receptora. Transmite impulsos elétricos para o corpo celular. Axônio: - conduz os impulsos elétricos Dendritos Cone de implantação do axônio Direção de condução Axônio colateral Corpo celular axônio

CLASSIFICAÇÃO FUNCIONAL DOS NEURÔNIOS Baseada na direção do impulso conduzido: Aferentes ou sensoriais: conduzem os impulsos dos receptores sensoriais para o SNC. Eferentes ou motores: Conduzem os impulsos para fora do SNC a órgãos ou estruturas efetoras. Interneurônios: Localizados no SNC. Possuem função integrativa.

TECIDO NERVOSO - Neurônios - Células gliais - Vasos sanguíneos: fonte de O2 e glicose. - Espaço intersticial: preenchido por líquido intersticial (troca de nutrientes, íons,...)

POTENCIAIS DE MEMBRANA: POTENCIAL DE REPOUSO E POTENCIAL DE AÇÃO. MARIANA SILVEIRA

COLETA, DISTRIBUIÇÃO E INTEGRAÇÃO DE INFORMAÇÃO Para o cérebro Medula espinhal Corpo celular do neurônio motor Corpo celular do neurônio sensorial Axônio do neurônio sensorial Axônio do neurônio motor Para compreender como se dá a geração e condução do impulso nervoso é necessário estudar as características da membrana neuronal responsáveis pelo estabelecimento do POTENCIAL DE REPOUSO.

CONSTITUINTES FUNDAMENTAIS: membrana lipídica; solução salina intra- e extracelular; proteínas localizadas na membrana.

PROTEÍNAS DE MEMBRANA ex. canais iônicos aminoácidos subunidades serina serina leucina subunidades alfa-hélice

Bomba de sódio e potássio canais iônicos Bomba de sódio e potássio fluido extracelular subunidade polipeptídica fluido extracelular bomba de Na+/K+ membrana citoplasma Citoplasma bicamada lipídica Permeabilidade seletiva!

TIPOS DE CANAIS IÔNICOS Canais dependentes de ligantes (receptores de neurotransmissores) Canais regulados por fosforilação CANAIS VOLTAGEM-DEPENDENTES CANAIS REGULADOS POR ESTIRAMENTO (respondem a estímulos mecânicos) + Canais de Repouso: permanentemente abertos.

TRANSPORTE ATIVO X TRANSPORTE PASSIVO PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS CANAIS IÔNICOS

POTENCIAL DE REPOUSO Potencial de membrana pode ser medido com um eletrodo. Membrana é polarizada. QUAIS AS BASES IÔNICAS PARA O ESTABELECIMENTO DESTE POTENCIAL DE MEMBRANA?

MEMB. COM PERMEABILIDADE SELETIVA DIFUSÃO EM MEMB. PERMEÁVEL * Gradiente elétrico + gradiente químico. Soluções eletricamente Neutras=> Vm=0mV. 20X membrana é impermeável a passagem de íons presença de canais permite o movimento através dos dois compartimentos por difusão (gradiente químico). Neste caso o movimento de íons será determinado por dois fatores: difusão e eletricidade (gradiente elétrico). Chega-se a um estado de equilíbrio qdo essas duas forças são iguais e contrárias. Nessas condições o potencial de membrana = potencial de equilíbrio (E) do potássio (-80mV). (Equação de Nerst) equilíbrio é atingido qdo a concentração iônica estiver igualmente distribuída nos dois compartimentos. movimento é determinado somente pelo gradiente de concentração.

DISTRIBUIÇÃO DE ÍONS ATRAVÉS DA MEMBRANA CELULAR K+ Na+ Cl- Cl- K+ Na+

VÁRIAS CORRENTES (I) E VOLTAGENS (Vm) Concentrações intra e extracelulares dos principais íons e seus respectivos potenciais de equilíbrio (potencial de Nernst para o íon) 100 Eion = 60 mV / z . log ([ion]e/[ion]i)

fora dentro fora dentro

<5nm A membrana neuronal apresenta permeabilidade seletiva a diferentes íons que determina que o potencial de repouso de um neurônio típico seja –65mV. Principais fatores q contribuem: maior permeabilidade ao K+ q a qualquer outro íon; Na+/K+ ATPase e Ca2+ ATPase.

COLETA, DISTRIBUIÇÃO E INTEGRAÇÃO DE INFORMAÇÃO Para o cérebro Medula espinhal Corpo celular do neurônio motor Corpo celular do neurônio sensorial Axônio do neurônio sensorial Axônio do neurônio motor

POTENCIAL DE AÇAO= MUDANÇA TRANSIENTE NO POTENCIAL DE REPOUSO POTENCIAL DE AÇAO= MUDANÇA TRANSIENTE NO POTENCIAL DE REPOUSO. UMA FORMA DE GERAR POTENCIAS DE AÇAO EM UMNNEURONIO É ATRAVES DA INJEÇAO DE CARGAS. Em situações normais isso seria gerado através da ação de neurotransmissores ou pela transdução de determinado estimulo por neurônios sensoriais. Injeção de cargas negativas ou positivas q não atinjam o limiar gera uma resposta elétrica passiva. Se estimulo despolarizante atingir o limiar é disparado o potencial de açao. Tudo ou nada, amplitude constante. O q varia é a frequencia. Limiar

POTENCIAL DE AÇÃO 2 3 1 4 1- Fase de despolarização. 2- Pico máximo (dentro +, fora -) 3- Fase de repolarização 4- Pico mínimo (há hiperpolarização). FASES SÃO DETERMINADAS EM FUNÇÃO DE MUDANÇAS DA PERMEABILIDADE DA MEMBRANA A ÍONS.

DISPARO DO POTENCIAL DE AÇÃO: evento despolarizante que atinja o limiar; abertura de canais de Na+ dependentes de voltagem; pico do PA; inativação dos canais de Na+ dependentes de voltagem (período refratário absoluto *1); abertura dos canais de K+ dependentes de voltagem -resposta mais tardia a despolarização (período refratário relativo *2) hiperpolarização; restabelecimento do potencial de repouso, neurônio é capaz de responder a novos estímulos. *1 – Período refratário absoluto: canais de Na+ são inativados qdo na membrana há máxima despolarização. *2 – Período refratário relativo: potencial de membrana permanece hiperpolarizado. canais voltagem dependentes permeáveis a K+ ainda estão abertos. É necessário estímulo despolarizante de maior intensidade para disparar potencial de ação.

ESTÍMULOS FISIOLÓGICOS

POTENCIAL GERADOR/ELETROTÔNICO Mudança no potencial de membrana (mV) Potencial de ação Conceito de Limiar. Estímulo: % do limiar Correntes despolarizantes Correntes hiperpolarizantes

DINÂMICA DOS CANAIS IÔNICOS VOLTAGEM-DEPENDENTES DURANTE O DISPARO DO POTENCIAL DE AÇÃO Limiar Pot de Repouso Tempo (ms)

POTENCIAS LOCAIS SE PROPAGAM?

ONDE GERALMENTE SÃO GERADOS OS PA? Professor Alfred Sholl – Programa Neurobiologia – Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho – UFRJ

COMPARAÇÃO ENTRE POTENCIAL GERADOR/ELETROTÔNICO E POTENCIAL DE AÇÃO * *conceito de neurônio facilitado

Linguagem: frequência de disparo.

COLETA, DISTRIBUIÇÃO E INTEGRAÇÃO DE INFORMAÇÃO Para o cérebro Medula espinhal Corpo celular do neurônio motor Corpo celular do neurônio sensorial Axônio do neurônio sensorial Axônio do neurônio motor Como o Potencial de Ação (PA) é conduzido?

CONDUÇÃO DO POTENCIAL DE AÇÃO:

A MIELINA Professor Alfred Sholl – Programa Neurobiologia – Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho – UFRJ

COMO A MIELINA É FEITA? Professor Alfred Sholl – Programa Neurobiologia – Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho – UFRJ

PROPAGAÇÃO PONTO A PONTO (axônios amielínicos) PROPAGAÇÃO SALTATÓRIA (axônios mielínicos) Ex. Esclerose múltipla

A INFLUÊNCIA DAS CARACTERÍSTICAS PASSIVAS Professor Alfred Sholl – Programa Neurobiologia – Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho – UFRJ

POSSÍVEIS ESTADOS DO NEURÔNIO: EM REPOUSO - SEM SINALIZAÇÃO DESPOLARIZADO SINALIZANDO (potencial de ação) FACILITADO Cone de implantação (zona de disparo) HIPERPOLARIZADO (inibido) Colaterais axônicos

FACILITAÇÃO NEURONAL Neurônio facilitado - 60 mv Neurônio Terminal pós-sináptico Terminal pré-sináptico - 60 mv Neurônio facilitado

ALTERAÇÃO CRÍTICA DA VOLTAGEM (~20mV) POTENCIAL DE AÇÃO Neurônio pós-sináptico Terminal pré-sináptico - 45 mv

INIBIÇÃO HIPERPOLARIZAÇÃO - 70 mv