AULA 1 Neurónios Biofísica Molecular 2012-2013 - Moodle

Cadeira de Biofísica Molecular
Capítulo 1
Os neurónios
Paula Tavares, FCUL (2012-2013)
1
O sistema nervoso é responsável pela:
• Detecção e análise de estímulos sensoriais.
• Armazenamento e integração da informação.
• Elaboração e monitorização de respostas, que são mediadas pela
activação de músculos e de glândulas.
http://www.nlm.nih.gov/medlineplus/
2
Em termos anatómicos, o Sistema Nervoso é constituído por:
http://www.csuchico.edu/~pmccaffrey/syllabi/CMSD%20320/im
ages/U8CrossSec.jpg
Sistema
Nervoso
Sistema Nervoso Central (SNC) –
medula espinal (interior do canal
vertebral) e encéfalo (interior da
cavidade craniana).
Sistema Nervoso Periférico (SNP) –
constituído pelos gânglios, nervos e
plexos que ligam o SNC aos
receptores e efectores periféricos.
3
Cérebro
Encéfalo
Cerebelo
Mesencéfalo
Tronco encefálico
Ponte
Medula alongada ou
bolbo raquidiano
Machado, A. (1993). “Neuroanatomia Funcional”. São Paulo: Atheneu.
4
Tronco encefálico
• Zona de passagem de informação entre o cérebro, o
cerebelo e a medula espinal (motora, sensitiva,
autonómica).
• Contém núcleos visuais (colículo superior),
auditivos e vestibulares (colículo inferior) no
mesencéfalo.
• Controlo respiração (ponte e bolbo).
• Controlo do sistema cardiovascular (bolbo).
• Controlo de muitos movimentos estereotipados do
corpo.
• Controlo do equilíbrio (núcleo vestibular, formação
reticular).
• Controlo dos movimentos oculares (mesencéfalo e
ponte).
• Sono e vígilia (formação reticular e núcleo de rafe
na ponte e bolbo).
5
Cerebelo
Está ligado à ponte através dos
pedúnculos cerebelares.
Recebe informação do córtex cerebral,
medula espinal e tronco encefálico.
Funções motoras:
• Manutenção postura e equilíbrio.
• Aprendizagem motora.
• Planeia e controla a realização de
movimentos complexos que implicam a
actividade coordenada de vários
músculos.
• Controla a sequência temporal dos
movimentos.
Funções não motoras: memória, linguagem,
emoção, etc.
• Controla a força e a velocidade de
aproximação aos alvos.
6
Cérebro (diencéfalo)
É constituído pelo tálamo, hipotálamo,
epitálamo, pretálamo e pretectum.
O tálamo é uma estação de
transferência de informação sensorial
para o córtex cerebral. A única
informação sensorial que não passa
pelo tálamo é a olfactiva. Também é
responsável pela integração de
informação motora proveniente do
cerebelo e gânglios da base
(telencéfalo), transmitindo-a para o
córtex motor.
O hipotálamo regula várias funções
necessários à homeostasia e
reprodução: controla sistema nervoso
autónomo, crescimento, fome, sede,
comportamento maternal, rítmos
circadíanos, etc.
7
Cérebro (telencéfalo)
É constituído pelos hemisférios cerebrais, gânglios da base, amígdala, bulbo
olfactivo e formação hipocampal.
Gânglios da base
Gânglios da base (controlo motor, emoções, cognição); amígdala (processamento
emocional e consolidação de memórias), formação hipocampal (formação de
memórias de longo prazo, navegação espacial), bulbo olfactivo (detecção odores).
8
Em termos funcionais, o Sistema Nervoso é constituído por:
• Sistema nervoso somático
Está envolvido no controlo dos movimentos
corporais voluntários e na recepção de
estímulos externos (visuais, auditivos,
vestibulares, tácteis, olfactivos e gustativos).
• Sistema nervoso autónomo ou vegetativo
Inerva e controla os órgãos viscerais, o músculo liso e as glândulas
secretoras. Tem como objectivo a homeostasia do organismo.
Exemplos: controla pressão arterial, mobilidade gastrointestinal,
secreção gastrointestinal, sudação, salivação, esvaziamento da bexiga,
temperatura corporal, ritmo cardíaco, respiração, etc.
Subdivide-se em sistema nervoso simpático (acção), sistema nervoso
parassimpático (relaxamento) e sistema nervoso entérico (digestão).
9
O tecido nervoso
Neurónios
Recebem, integram e
transmitem estímulos.
O SNC contém mais de 100
mil milhões de neurónios
(1011).
Nota: 109 é designado por billion (USA), bilhão
(Brasil), mil milhões (Portugal), thousand million
no UK.
1012 é designado por trillion (USA), trilhão
(Brasil), bilião (Portugal), billion no UK.
Neuroglia
Neurónios e Astrócito (www.DennisKunKel.com)
Microglia (CNS, fagócitos mobilizados quando há danos no tecido nervoso).
Macroglia (CNS: astrócitos, células ependimárias, oligodendrócitos, células
radiais; SNP: células de Schwann, células satélite).
Existem 10 a 50 vezes mais células da glia do que neurónios no SNC dos
vertebrados.
10
O tecido nervoso
Os astrócitos são células com
formato de estrela com funções:
• Estruturais.
• Mobilizam nutrientes.
• Controlam a composição
química do meio extracelular
(níveis pH e composição iónica).
• Retiram neurotransmissores (ex.
glutamato) da sinapse.
• Acção reparadora.
• Acção de suporte às células endoteliais que rodeiam os vasos sanguíneos e que
constituem a barreira hemato-encefálica.
• No SNP estas funções são desempenhadas pelas células satélite.
11
O tecido nervoso
As células ependimárias constituem as
cavidades dos ventrículos. Secretam fluído
cerebroespinal.
Os oligodendrócitos formam a camada de
mielina que rodeia os axónios no CNS. No
SNP esta função é desempenhada pelas células
de Schwann.
As células radiais
orientam a migração
dos neurónios e o
crescimento dos
neurónios, durante o
desenvolvimento. No
adulto continuam a
existir na retina e no
cerebelo.
12
Tipos de neurónios
• Classificação funcional
– Sensoriais ou aferentes: Enviam informação para o SNC.
– Motores ou eferentes: Enviam informação para os
efectores periféricos (músculo esquelético, músculo liso,
glândulas secretoras exócrinas e endócrinas).
– Interneurónios ou neurónios de associação: Comunicam
entre si no SNC.
• Classificação estrutural
– Multipolar, bipolar, pseudo-unipolar.
http://faculty.southwest.tn.edu/jiwilliams/reflexarc.htm
13
Tipos de neurónios
Os neurónios bipolares:
- Dois prolongamentos: 1 ramo dendrítico e 1
axónio.
- Envolvidos na percepção de estímulos sensoriais.
Ex. retina, gânglio coclear, gânglio vestibular e
epitélio nasal.
Os neurónios multipolares:
- Inúmeros prolongamentos: vários ramos
dendríticos, mas 1 único axónio.
- Existem em grande variedade no SNC dos
vertebrados. Ex. neurónios motores, células
piramidais, células de Purkinje, etc.
Os neurónios pseudo-unipolares:
http://library.thinkquest.org
-Um único prolongamento, que se ramifica em dois:
1 ramo dendrítico e 1axónio.
- São exemplo os mecanoreceptores responsáveis
pela codificação da pressão, toque, e dor na pele,
14
músculos e articulações.
Córtex Cerebral
• Fina camada de substância
cinzenta que reveste o centro
branco medular do cérebro
(cerca de 2200 cm2 de
superfície) e entre 2 a 4 mm de
espessura.
Camada molecular
Células horizontais
de Cajal
(Células piramidais)
Camada granular externa
Camada piramidal externa
• Quanto à estrutura existem
três tipos de córtex: alocórtex
(de 3 camadas existe no
hipocampo, no córtex
olfactivo), mesocórtex (de 5
camadas existe na
circunvolução do cíngulo,
circunvolução
parahippocampal, insula, córtex
orbital posterior) e o isocórtex
ou neocórtex (restante cérebro,
constituído por 6 camadas).
Camada granular interna
(Células
estreladas ou granulares)
Camada piramidal interna
Camada polimorfa
Célula de Martinotti
Célula Fusiforme
15
Córtex Cerebral
Camada Molecular (I) Rede de fibras nervosas
tangenciais à superfície constituída pelas dendrites
das células piramidais, das células fusiformes e
dos axónios das células estreladas.
Camada Granular Externa (II) Pequenas
células piramidais e células estreladas. As suas
dendrites terminam na camada molecular. Os seus
axónios penetram para interior do córtex, podendo
sair deste e constituir matéria branca.
Camada Piramidal Externa (III) Constituída
por células piramidais. Os seus axónios entram na
matéria branca constituindo as fibras de
associação e as fibras comissurais (e também
fibras de projecção).
Camada Granular Interna (IV) Células
estreladas. Camada de entrada de projecções
talâmicas.
16
Córtex Cerebral
Camada Piramidal Interna (V) Contém células
piramidais médias e grandes. Entre elas podemse encontrar células estreladas e células de
Martinotti. No córtex motor as células
piramidais tomam o nome de células de Betz e
são células piramidais gigantes. Camada de saída
para áreas extracorticais.
Camada Polimorfa (VI) contém um número
diversificado de neurónios. É constituída por
células do tipo fusiforme, podendo conter células
piramidais, estreladas e células de Martinotti.
Camada de saída para áreas extracorticais.
17
Córtex Cerebral
Subdivide-se em lobos frontal,
parietal, temporal e occipital.
Áreas sensoriais e motoras primárias
recebem informação sensorial e
comandam os músculos.
Áreas sensoriais e motoras secundárias
elaboram análises mais complexas dos
estímulos recebidos do exterior ou a
sequência de movimentos a executar.
18
Córtex Cerebral
• Diferentes modalidades de informação são combinadas para dar uma
percepção unificada.
• Atenção.
• Planeamento.
• Memória.
19
Córtex Cerebral
http://mentor.lscf.ucsb.edu/course/spring/psyc267/
20
Córtex Cerebral
Korbinian
Brodmann fez um
estudo histológico
dum cérebro
humano (1909),
atribuindo um
número a cada
região
citoarquitectónicamente distinta das
restantes, num total
de 52 regiões (áreas
de Brodmann).
21