S Nervoso (Aula teorica) - Plataforma de e

Faculdade de Farmácia da Universidade de Lisboa
Mestrado Integrado em Ciências Farmacêuticas
Fisiologia humana
*Estrutura e organização do sistema
nervoso
*Sistema nervoso autónomo
José Martins Magro
FFL 2012/2013
Estrutura funcional do sistema nervoso – comunicação
biológica e homeostasia
Breve introdução
A manutenção da homeostasia e o funcionamento adequado do corpo exigem que o cerca de
um trilião de células que o compõem trabalhem de forma integrada e coordenada. Da
ausência de integração e coordenação entre as células resultaria o caos fisiológico e a morte.
A manutenção da homeostasia corporal e do estado funcional integrado e coordenado do
corpo é assegurada por dois sistemas de comunicação biológica:
Sistema
nervoso: especializado na transmissão rápida de sinais bioeléctricos de célula a
célula;
Sistema
endócrino: especializado no envio de mensageiros químicos e hormonais
através dos fluidos orgânicos, nomeadamente do sangue.
A principal característica funcioal comum aos dois sistemas é que ambos detectam
alterações num órgão, modificam a sua fisiologia e, como consequência, modificam também
a fisiologia de outros órgãos, pelo que o sistema nervoso e o sistema endócrino, muitas
vezes de forma integrada, coordenam funcionalmente os órgãos do corpo e jogam um papel
central na manutenção da homeostasia.
Estrutura funcional do sistema nervoso – funções
gerais
Coordenar as funções vitais
Receber e armazenar os dados úteis para as
mais diversas funções
Permitir o contacto com o meio envolvente
Sede de toda a actividade intelectual e
emocional
Estrutura funcional do sistema nervoso – principais
funções específicas
Informação sensorial
Os receptores sensoriais monitorizam os estímulos externos e internos como temperatura, tacto,
paladar, olfacto, som, pressão arterial, pH do meio interno e posição das diferentes partes do corpo;
Integração
O encéfalo e a espinal medula processam a informação sensorial e iniciam as respostas. A informação
pode ter resposta imediata, ser armazenada ou ignorada;
Homeostase
As actividades reguladores e coordenadoras do sistema nervoso são decisivas na manutenção da
homeostase;
Actividade mental
O encéfalo é a sede de todas as actividades mentais, incluindo a consciência, o pensamento, a memória
e as emoções;
Controlo dos músculos e glândulas
O SN controla os principais movimentos do corpo aatravés da contracção do músculo esquelético.
Intervém em conjunto com o sistema endócrino no controlo do músculo liso e cardíaco;
Controla as secreções de muitas glândulas, como as sudoríparas, salivares, do tubo digestivo etc..
Estrutura funcional do sistema nervoso – terminologia
e conceitos relevantes
1.
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Sistema Nervoso Central (SNC)
Sistema Nervoso Periférico (SNP)
Neurónio de Associação (Interneurónio)
Neurónio Sensitivo (Neurónio Aferente)
1.
Neurónio Motor (Neurónio Eferente)
Nervo
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Nervo Motor Somático
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Nervo Motor Autónomo
9.
Gânglio
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Núcleo
Tracto (via nervosa)
Plexo nervoso
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Encéfalo e Espinal Medula
Nervos, Gânglios e Plexos Nervosos (fora do SNC)
Neurónio multipolar localizado só no SNC
Neurónio que transmite impulsos de um receptor
sensitivo para o SNC
Neurónio que transmite impulsos do SNC para um
órgão efector (por ex. músculo)
Feixe de axónios de neurónios do SNP, podendo
conter fibras sensitivas e motoras
Nervo que estimula a contracção de músculos
esqueléticos
Nervo que estimula ou inibe a contracção do
músculo liso e cardíaco e que estimula a secreção
glandular
Agrupamento de corpos celulares de neurónios
localizados fora do SNC
Agrupamento de corpos celulares de neurónios
dentro do SNC
Agrupamento de fibras nervosas que interconectam
regiões do SNC
Rede de nervos entrecruzados semelhante a uma
caixa de distribuição eléctrica numa casa
Estrutura funcional do sistema nervoso – tecido nervoso:
classificação estrutural e funcional dos neurónios
Neurónio motor ou eferente
Neurónio sensitivo ou aferente
Estrutura funcional do sistema nervoso – tecido nervoso: (a)
classificação estrutural dos neurónios e (b) arco reflexo
Pseudounipolar
Aferente ou sensitivo
(a)
Bipolar
Multipolar
Retina e cóclea
Eferente ou motor - maioria
(b)
Arco reflexo
Órgão
efector
Estrutura funcional do sistema nervoso - tecido nervoso:
especialização funcional do neurónio
(Recepção)
O segmento inicial do axónio,
representado na imagem pelo
triângulo verde, é a zona do
neurónio com maior
densidade de canais iónicos
dependentes da voltagem,
pelo que apresenta o limiar de
excitação mais baixo da célula
e, consequentemente, é o
local preferencial onde se
geram e a partir do qual se
propagam os potenciais de
acção.
Transmission
Estrutura funcional do SN – neuroglia do SNC
Há cerca de 1
trilião de
neurónios
no sistema
nervoso e
cerca
de nove
triliões de
células gliais
(LCR)
Estrutura funcional do SN – células da neuroglia (ou da glia)
e suas funções principais
Tipo de célula
Células de schwann
Células satélite ou
capsulares
Localização
SNP
SNP
______________
Oligodendrócitos
Funções
Envolvem os axónios e dendritos de todas as fibras nervosas periféricas,
formando uma camada simples; fazem enrolamento multicamada sobre
algumas fibras periféricas, formando bainhas de mielina
Suportam as funções dos neurónios dos gânglios sensitivos e autónomos,
formando cápsulas à volta dos corpos celulares dos neurónios dos
gânglios periféricos
_________________________________________________________
SNC
Similares à células schwann; formam bainhas de mielina em volta dos
neurónios do SNC (substância branca); fornecem nutrientes aos
neurónios
Micróglia
SNC
Célula glial pequena tipo macrófago envolvida na fagocitose de agentes
patogénicos e na remoção de produtos de desintegração dos neurónios
Astrocitos
SNC
Envolvem os capilares do SNC e induzem a barreira hemato-encefálica;
interagem metabolicamente com os neurónios modificando o seu
ambiente extracelular
Células ependimais
SNC
Formam o epitélio das cavidades encefálicas (ventrículos cerebrais) e do
canal central da espinal medula; envolvem os plexos coróides –
estruturas vasculares que produzem o fluido cerebroespinal (LCR).
Estrutura funcionaldo SN – neuroglia do SNC e
suas funções
Os astrocitos têm prolongamentos que terminam sobre os capilares e sobre os neurónios,
retirando glucose dos vasos e usando-a para produzir substratos energéticos para estes. Estas
células também retiram o neurotransmissor glutamato da fenda sináptica e transformam-no
em glutamina que é então reciclada para os neurónios.
Estrutura funcional do sistema nervoso – sinapse
eléctrica
Nas sinapses eléctricas as
membranas plasmáticas das
células pré e pós- sinápticas
estão unidas por junções
comunicantes ou do hiato (gap
junctions), as quais consistem
num arranjo hexagonal de 6
conexinas (proteínas de canal),
de cada uma das células, que
formam um canal aquoso, pelo
qual passam os iões que
permitem a transmissão do
impulso eléctrico (PA)
directamente de uma célula
para a outra
Este tipo de sinapse assegura comunicação bioeléctrica muito rápida e está maoritariamente
presente no músculo liso unitário (intestino, etc.), músculo cardíaco e centro respiratório do bulbo
raquidiano (respostas rítmicas), onde permite a excitação rítmica de grandes massas musculares,
mas são relativamente raras no sistema nervoso dos mamíferos (massivamente presentes nas
enguias eléctricas)
Estrutura funcional do sistema nervoso – sinapse
química e seu funcionamento
Um potencial de acção propaga-se pelo axónio
até ao terminal pré-sináptico, onde provoca a
abertura de canais de cálcio voltagem dependentes
que permitem a passagem deste ião para o interior
do neurónio;
Os iões cálcio promovem a fusão das vesículas
com a membrana pré-sináptica com auxílio das
proteínas SNARE/Sinaptotagmina e a libertação
dos neurotransmissores (neste caso Ach) para a
fenda sináptica;
Os neurotransmissores difundem-se na fenda
sináptica e ligam-se aos seus receptores
(muscarínicos ou nicotínicos) na membrana da
célula pós-sináptica, aumentando a permeabilidade
dos canais iónicos aí presentes.
O aumento da permeabilidade aos iões origina
a despolarização (ou hiperpolarização) da membrana
da célula pós-sináptica, daí resultando um potencial
de acção pós-sináptico se for ultrapassado o limiar
de excitação.
Estrutura funcional do sistema nervoso
Sistema Nervoso
Central
versus
Sistema Nervoso
Periférico
Estrutura funcional do sistema nervoso – constituição
SISTEMA NERVOSO CENTRAL (SNC)
Encéfalo
Anterior ou prosencéfalo
Cérebro (hemisférios cerebrais )
Diencéfalo
Tálamo
Hipotálamo
Hipófise
Hipífise
Posterior
Cerebelo
Tronco cerebral ou tronco encefálico
Mesencéfalo (ou cérebro médio)
Protuberância anular (ou ponte de varólio)
Bulbo raquidiano (ou medula alongada)
Medula Espinal
Estrutura funcional do sistema nervoso – constituição (cont.)
SISTEMA NERVOSO PERIFÉRICO
Divisão aferente ou sensitiva: transporta sinais dos receptores sensitivos para o SNC
Sensitivos somáticos (transportam sinais dos receptores da pele, músculos,
ossos e articulações)
Sensitivos viscerais (transportam sinais principalmente dos receptores das
cavidades das vísceras torácicas e abdominais, tais como do coração, pulmões,
estômago e bexiga)
Sensitivos especiais (transportam sinais dos receptores dos órgãos dos sentidos,
como da visão, audição, etc.)
Divisão eferente ou motora: transporta sinais do SNC para efectores que produzem as
respostas do organismo (glândulas e células musculares)
Sistema Nervoso Somático: fibras do SNC para os músculos esqueléticos,
provocando contrações voluntárias e também contrações involuntárias
designadas por reflexos somáticos
Sistema Nervoso Autónomo (SNA): fibras para músculo cardíaco, liso e glândulas
(reflexos viscerais)
Simpático (activa o organismo para a acção, mas inibe as funções digestiva e
urinária)
Parassimpático (deprime a acção, mas estimula a digestão e a micção)
Entérico (rede neural que inclui fibras sensitivas e motoras do SNA.
Estrutura func. do sistema nervoso – Encéfalo: evolução do
cérebro do lagarto ao Homo sapiens
Ao longo da sua evolução, o cérebro humano adquiriu três componentes:
1 - O arquipálio ou cérebro primitivo - répteis (autopreservação, agressão, comportamento repetitivo)
Constituido pelas estruturas do tronco cerebral (bulbo, ponte, mesencéfalo), cerebelo, pelo mais
antigo núcleo basal - o globo pálido - e pelos bulbos olfatórios; corresponde ao cérebro dos répteis,
também dsignado complexo-R pelo neurocientista Paul MacLean, estando relacionado com o
controlo de certas funções víscerais (cardíaca, pulmonar, intestinal, etc), indispensáveis à
preservação da vida.
2 - O paleopálio ou cérebro intermediário – velhos mamíferos (emoções, comportamento emocional)
Formado pelas estruturas do sistema límbico. Corresponde ao cérebro dos mamíferos inferiores.
3 - O neopálio, também chamado cérebro superior ou racional - novos mamíferos, (tarefas
intelectuais). Comprende a maior parte dos hemisférios cerebrais (formado por um tipo de córtex
mais recente, denominado neocórtex) e alguns grupos neuronais subcorticais. É o cérebro dos
mamíferos superiores, aí incluídos os primatas e, consequentemente, o homem.
Estas três camadas cerebrais vão aparecendo, uma após a outra, durante o desenvolvimento do
embrião e do feto (ontogenia), recapitulando, cronologicamente, a evolução das espécies (filogenia),
do lagarto até o Homo sapiens. No dizer de MacLean, elas são como três computadores biológicos
que, embora interconectados, conservam, cada um, as suas próprias formas peculiares de
inteligência, subjetividade, sentido de tempo e espaço, memória, motricidade e outras funções menos
específicas.
Estrutura funcional do sistema nervoso – SNC:
Principais divisões do encéfalo
(prosencéfalo)
O cortex está
dividido em
quatro lobos:
Frontal,
Parietal,Ocipital
eTemporal
Estrutura funcional do s. nervoso – SNC: hemisférios cerebrais
Sulco sagital
Corte coronal
(posteroanterior) do
encéfalo evidenciando
os dois hemisférios
Basal nucleos
(Subcorticais)
H. direito
H. esquerdo
Lateralização cerebral
HD: predominantemente rerpresentacional;
processa informação mais integrada e
holística; imaginação, introspecção,
habilidade artística e musical;
reconhecimento de padrões espaciais...
HE: predominante categorizacional;
processa informação sobre a
linguagem falada e escrita, raciocínio
analítico, científico e matemático...
Estrutura funcional do SN – SNC: Funções dos lóbulos cerebrais
O cortex está dividido em quatro lobos: Frontal, Parietal, Ocipital eTemporal
Área de broca
(articulação do discurso)
Área de wernica
(Interpretação do discurso)
Insula
Lobo frontal: controlo voluntário dos músculos esqueléticos (áreas motoras – girus pré-central) e
funções intelectuais (concentração, planeamento, expressão verbal – área de broca)
Lobo parietal: área somatosensorial (girus pós-central), compreensão e formulação das palavras
(área de wernica)
Lobo temporal: sensações auditivas (armazenamento de experiências visuais e auditivas)
Lobo occipital: cortex visual, correlação das sensações visuais com outros estímulos sensoriais
Área de Wernica (parietal/temporal): área de interpretação geral da linguagem
Área de Broca (temporal): área motora do discurso
Insula: Situa-se interiormente ao sulco lateral; funções ainda mal esclarecidas; parece ter alguns
papeis relacionados com a linguagem falada, sentido do sabor e na integração de informação
sensorial fos receptores viscerais.
Estrutura funcional do SN – SNC: meninges e líquido
cefalorraquidiano
O encéfalo e a medula espinal estão protegidos pelos ossos do crânio e da coluna vertebral,
pelas meninges (dura-máter, aracnóide e pia-máter) e pelo líquido cefalorraquidiano (LCR).
Vilus aracnoides
O LCR (soro sem proteínas) é formado de forma
constante (500 ml/dia) nos plexos coroides (redes
capilares dos ventrículos cerebrais cobertas por
células ependimais) e passa para o espaço
subaracnoideu do encéfalo e medula espinal, onde
circula, sendo também reabsorvido reabsorvido para
o sangue à mesma velocidade (permanece apenas
cerca de 100-160 ml. A reabsoção faz-se através dos
vilos aracnoides localizados nos seios venosos da
dura-máter.
A obstrução do fluxo do LCR origina hidrocefalia,
lesões e retardamento mental nas crianças, assim
como lesões encefálicas nos adultos por aumento da
pressão intracraniana.
Para além de outras funções, O LCR serve para
suspender o encéfalo, como almofada para
amortecer os choques mecânicos do tecido nervoso
contra os ossos do crâneo e da coluna vertebral e
para fazer a regulação homeostática do tecido neural
do encéfalo e medula espinal (glicina, pH,
pressão,etc )
Estrutura funcional do sistema nervoso – ventrículos
cerebrais: formação e circulação do LCR
Ventrículos
cerebrais:
vista
anterior (a)
e lateral (b)
Estrutura funcional do SN – sistema límbico
Nucleo singulado
Fornix
Estruturas principais:
- Amígdala
- Hipocampus
- Bulbos olfatórios
Trata-se de uma estrutura circular à volta
do tálamo e do corpo caloso; é um sistema
funcional, constituído pela interconexão
de várias estruturas do encéfalo,
incluindo porções do lobo frontal,
temporal, tálamo e hipotálamo, assim
como respectivas vias de interconexão.
Inclui a amígdala, hipocampus fornix e
núcleo singulado.
As estruturas do sistema límbico estão
associadas com a aprendizagem,
memória, experiências e comportamentos
emocionais, olfato e a uma grande
variedade de funções viscerais e
endócrinas. O hipotálamo coordena muito
do output do sistema límbico referente ao
comportamento e respostas endócrinas.
Funções principais:
- Emoções
- Aprendizagem e memória
- Comportamento emocional
Estrutura funcional do sistema nervoso - principais funções das
diferentes partes do encéfalo
ENCÉFALO ANTERIOR
Hemisférios cerebrais
Contém o córtex cerebral , que participa na percepção, na geração de movimentos finos e delicados,
razão, aprendizagem e memória;
Contém os núcleos subcorticais, incluindo os que participam na coordenação da actividade do músculo
esquelético;
Contém as vias nervosas de interconexão (comissuras: corpo caloso);
Tálamo
Funciona como estação de re-transmissão sináptica para as vias sensitivas no seu percurso para o cortex
cerebral;
Participa no controle e coordenação do músculo esquelético;
Joga um papel importante na atenção e vigilância.
Hipotálamo
Regula a hipófise anterior;
Regula o equilíbrio hídrico e o o comportamento alimentar;
Participa na regulação do Sistema Nervoso Autónomo;
Regula o sistema reprodutor;
Desencadeia e regula os ritmos circadianos;
Regula a temperatura corporal;
Participa no desencadeamento de emoções e de comportamentos emocionais.
Estrutura funcional do sistema nervoso - principais
funções das diferentes partes do encéfalo (cont.)
ENCÉFALO POSTERIOR
Cerebelo
Coordena os movimentos, incluindo os da postura e equilíbrio;
Participa em algumas formas de aprendizagem, incluindo a de tarefas motoras.
Tronco cerebral
Contém todas as fibras nervosas que ligam a medula espinal ao encéfalo anterior e ao
cerebelo;
Contém a formação reticular e os seus vários centros integradores, incluindo o
cardiovascular, respiratório, vómito e deglutição
Contém núcleos para os nervos cranianos do III ao XII
É considerado o promotor essencial da consciência.
SISTEMA LÍMBICO
Participa no desencadeamento de emoções e de comportamentos emocionais
Joga um papel essencial em vários tipos de aprendizagem.
Estrutura funcional do SN – medula espinal
A medula espinal (ME) constitui o elo de
ligação entre o encéfalo e o sistema nervoso
periférico, integrando a informação que
recebe deste e produzindo respostas
motoras através de mecanismos reflexos.
Substância cinzenta (central)
Está organizada em forma de borboleta nos
cornos dorsais, ventrais e laterais (SNA),
sendo constituída por corpos celulares
neuronais, dendrites e axónios não
mielinizados.
Substância branca (periférica)
Constituída por axónios mielinizados e
organizada nos cordões ventral, laterais e
posterior, os quais estão subdivididos em
feixes nervosos ou vias ascendentes e
descendentes que transportam o mesmo tipo
de informação para e do encéfalo.
Estrutura funcional do SN – arco reflexo (AR)
O AR é a unidade funcional básica do SN capaz de receber um estímulo e produzir uma resposta, contendo:
Um receptor sensorial,
Um neurónio aferente ou sensitivo,
Um neurónio de associação ou interneurónio,
Um neurónio eferente ou motor
Um órgão efector.
A resposta produzida chama-se reflexo: resposta automática/involuntária a um estímulo sem pensamento
consciente. Muitos dos reflexos são integrados na ME e outros no encéfalo. Os reflexos que envolvem
neurónios excitatórios resultam numa resposta (ex. contracção de um músculo); os que envolvem
neurónicos inibitórios resultam na inibição de uma resposta (relaxamento de um músculo). Os centros
encefálicos superiores influenciam os reflexos suprimindo-os ou exagerando-os. Os principais reflexos
medulares são o reflexo de extensão, o reflexo de retirada e o reflexo extensor contralateral.
Estrutura funcional do sistema nervoso – vias neuronais
ascendentes
As vias neuronais ascendentes
transportam informação sensitiva
de diferentes níveis da medula
espinal para o encéfalo, sendo
constituídas por neurónios de 1.ª,
2.ª e 3.ª ordem ligados por
sinápses. A sua designação
conjuga habitualmente o local de
partida e de chegada (ex.: via lateral
spino-talâmica)
Assinale-se que a maior parte das
vias apresentam cruzamento ou
decussão contralateral, pelo que a
informação sensitiva dos estímulos
à direita é processada no
hemisfério esquerdo e vice-versa.
Estrutura funcional do SN – principais vias neuronais
ascendentes da medula espinal