Morfofisiologia (sistema nervoso)

MorfofisiologiaMorfofisiologia animal animal comparada II:comparada II:

sistema nervososistema nervoso

Profº Adriano Alvarenga

Comparando sistema nervoso • Filo Cnidaria animais radiais são os mais

simples a apresentarem células nervosasverdadeiras = protoneurônio;– Nervos organizados em forma de rede nervosa;– Não apresentam sistema nervoso central (SNC).

• Animais bilaterais acelomadosFILO PLATYHELMINTHESPar de gânglios anteriores com cordões nervosos

longitudinais conectados por nervostransversais;

Comparando sistema nervoso

• Animais pseudocelomados:– Filo Rotifera, Gastrotricha,

Priapulida, Nematoda...

– Gânglios cerebrais ou anel nervoso circum-entérico conectados aos nervos anterior e posterior;

– Órgãos do sentido: poros ciliados, papilas, cerdas e alguns ocelos;

Comparando sistema nervoso

• FILO MOLLUSCA

– Gânglios pares: cerebral, pleural, pedioso, visceral;

– Cordões nervosos;– Plexo

subepidérmico;– Gastrópodes e

cefalópodes gânglios centralizados em anel nervoso.

Comparando sistema nervoso

• FILO ANNELIDA

– Cordão nervoso ventral duplo;

– Par de gânglios com nervos laterais em cada metâmero;

– Cérebro = par de gânglios cerebróides com conectivos ao cordão;

Comparando sistema nervoso

• FILO ARTHROPODA– Semelhante aos anelídeos;– Gânglio cerebral dorsal conectado por um anel que

circunda o tubo digestivo e uma cadeia nervosaventral dupla constituída por gângliossegmentares;

– Gânglios fundidos em algumas espécies;

– Órgãos sensoriais bem desenvolvidos (olhoscompostos, tato, olfato, audição, equilíbrio equimiorrecepção).

Comparando sistema nervoso

• FILO ARTHROPODA• Subfilo Crustacea

– Cérebro = par de gânglios supra-esofágicos queenviam nervos aos olhos e dois pares de antenas;

– Conectados ao gânglio supra-esofágico, existefusão de 5 pares de gânglios de onde partemnervos para a boca, apêndices, esôfago e glândulasantenais;

– Cordão nervoso ventral duplo com um par degânglios em cada somito, partindo nervos para osapêndices e músculos;

– Sistema sensorial: olhos compostos, estatocisto ecerdas táteis;

Comparando sistema nervoso

• FILO ARTHROPODA• Subfilo Uniramia, principalmente classe Insecta

– Semelhante aos grandes crustáceos (tendência de fusão dos gânglios);

– Sistema nervoso estomadeano, semelhante ao SNA de vertebrados;

– Células neurosecretoras em diversas regiões docérebro, com funções endócrinas, envolvidasprincipalmente no processo de muda emetamorfose;

Comparando sistema nervoso

• FILO ARTHROPODA

• Subfilo Uniramia, principalmente classe Insecta

– Mecanorrecepção (sensilas- podem ser cerdas ouprocesso piloso);

– Audição (sensilas em forma de pêlo e tímpano);– Quimiorrecepção;– Visão;– Receptores de temperatura (antenas e pernas),

umidade e propriocepção (posição do corpo) egravidade;

Comparando sistema nervoso

• FILO ECHINODERMATA

– Anel circum-oral e nervos radiais;– Geralmente 2 ou 3 sistemas de redes nervosas

localizados em diferentes regiões do corpo,variando com o grau de desenvolvimento deacordo com o grupo;

– Ausência de cabeça e cérebro;– Poucos órgãos sensoriais especializados,

receptores táteis e químicos, pés ambulacrais,tentáculos terminais, fotorreceptores eestatocistos;

Comparando sistema nervoso

• FILO CHAETOGNATHA e HEMICHORDATA

– Plexo nervoso subepidérmico formando

os cordões nervosos dorsal e ventral, com anel

conectivo no colarinho;

Comparando sistema nervoso

• FILO CHORDATA• Grupo craniata (subfilo vertebrata)

• Maioria dos invertebrados possuem cordãonervoso sólido situado ventralmente ao canalalimentar;

• Nos cordados o único cordão nervoso étubular e dorsal ao canal alimentar;

Comparando sistema nervoso

• FILO CHORDATA– Encéfalo altamente diferenciado e envolto por

crânio cartilaginoso ou ósseo;

– 10 ou 12 pares de nervos cranianos com funçõessensoriais e motoras;

– 1 par de nervos espinais para cada miótomoprimitivo;

– Sistema nervoso autônomo (SNA);

– Órgãos do sentido especiais pares.

Comparando sistema nervoso

Peixes - FILO CHORDATAClasse Myxini (feiticeiras)

Cordão nervoso dorsal com encéfalodiferenciado;

Ausência de cerebelo;10 pares de nervos cranianos;

Raízes nervosas dorsais e ventrais unidas.

Comparando sistema nervoso

Peixes - FILO CHORDATAClasse Cephalaspidomorphi (lampreias)

- Cordão nervoso dorsal com encéfalodiferenciado;

- Presença de cerebelo;- 10 pares de nervos cranianos;

- Raízes nervosas dorsais e ventrais separadas.

Comparando sistema nervoso

Peixes - FILO CHORDATAClasse Chondrichthyes

Subclasse Elasmobranchii

- Encéfalo com 2 lobos olfatórios;- 2 hemisférios cerebrais;- 2 lobos ópticos;- Cerebelo;- Medula oblongata;- 10 pares de nervos cranianos; - 3 pares de canais semicirculares.

Comparando sistema nervoso

Peixes - FILO CHORDATAClasse Chondrichthyes- Subclasse ElasmobranchiiTubarões: Órgãos olfatórios grandes = detecção de substâncias

em baixas concentrações 1 parte em 10 bilhões;sistema de linha lateral, detecção de vibrações de

baixa frequência por mecanorreceptores especiais(neuromastos);

Ampola de Lorenzini eletroreceptores para detectar o campo bioelétrico das presas;

Comparando sistema nervoso

Peixes - FILO CHORDATAOstheichthyes

Classe Actinopterygii (nadadeiras raiadas) e classe Sarcopterygii (nadadeiras lobadas):

- Sistema nervoso com lobos olfatórios;- Cérebro;- Lobos ópticos;- Cerebelo;- 10 pares de nervos cranianos;- 3 pares de canais semicirculares;

Comparando sistema nervoso

FILO CHORDATAClasse Amphibia

Receptores sensoriais aquáticos modificados para adaptação à vida terrestre:

Ouvido membrana timpânica (tímpano) e estribo(columela) que transmitem vibrações para o ouvidointerno através do ar;

Córnea tornou-se a principal superfície de refração daluz para visão fora da água, no lugar do cristalino;

Surgimento de pálpebras (proteção) e glândulaslacrimais (lubrificação);

Epitélio olfativo revestindo a cavidade nasal;

Comparando sistema nervoso

FILO CHORDATAClasse Amphibia

3 partes do encéfalo:Telencéfalo = sentido do olfato;Mesencéfalo = sentido da visão;Rombencéfalo (cerebelo+medula oblonga) =

cerebelo pouco desenvolvido equilíbrio; medula centro dos reflexos auditivos, respiração, deglutição e controle vasomotor;

10 pares de nervos cranianos;

Comparando sistema nervoso

Audição

FILO CHORDATAClasse ReptiliaSistema nervoso significativamente mais complexo que

dos anfíbios;Lobos ópticos na região dorsal do encéfalo;Telencéfalo maior em relação ao resto do encéfalo; Hipófise;Cerelelo;Medula oblonga;

12 pares de nervos cranianos;

Comparando sistema nervoso

FILO CHORDATAClasse Reptilia

Com exceção da audição, os demais sentidos são bem desenvolvidos;

Órgão de jacobson (quimiorrecepção);Percepção de vibrações no solo;Fosseta loreal: órgão sensível ao calor, radiação de

ondas infravermelho (5.000 a 15.000nm) animaisendotermos emitem na faixa de 10.000nm;

Experimentos demonstram distinção de 0,003°C sobre uma superfície.

Comparando sistema nervoso

FILO CHORDATA

Classe Aves

Complexidade do sistema nervoso relacionada aos

problemas de vôo, obtenção de alimentos, acasalar-

se, defender território, incubar e criar filhotes e

distinguir entre co-específicos e inimigos;

Comparando sistema nervoso

FILO CHORDATAClasse Aves- Córtex cerebral, delgado, sem fissura e pouco

desenvolvido;

- 12 pares de nervos cranianos;

- Núcleo do cérebro (corpo estriado) é expandido noprincipal centro integrativo do encéfalo, controlaatividade de comer, cantar, voar e aspectosreprodutivos complexos;

Comparando sistema nervoso

FILO CHORDATAClasse AvesEncéfalo com hemisférios cerebrais, cerebelo e teto

do mesencéfalo (lobos ópticos) bemdesenvolvidos;

Comparando sistema nervoso

Cerebelo = percepção da posição muscular,

equilíbrio e auxilia na acuidade visual;

Lobos ópticos = aparatode associação visualcomparável ao córtexvisual de mamíferos.

FILO CHORDATAClasse Mamalia

Encéfalo bem desenvolvido, especialmente oneopálio (neocórtex) com 12 pares de nervoscranianos;

Comparando sistema nervoso

Estrutura, função e organização neuronal

• Neurônios + células de suporte (da glia ou neuróglia) = sistema nervoso;

Estrutura, função e organização neuronal

• A bainha de mielina é a membrana celular de

células gliais especializadas denominadas de

oligodentrócitos, no SNC (encéfalo e medula

espinhal) e Células de Schwann no SNP

(nervos fora do encéfalo e da medula

espinhal);

• Neurônio motor ou motoneurônio conduzimpulsos do sistema nervoso para as fibrasmusculares;

Feixes de axônios que percorrem os tecidos docorpo são denominados de nervos;

Gânglios = conjunto de corpos celulares neuronais,distribuídos ao longo do cordão nervoso;presentes em muitos invertebrados, controlamregiões específicas do animal;

Nos vertebrados o cordão nervoso = medulaespinal e os gânglios periféricos (fora do SNC);

Organização • Neurônios sensoriais ou aferentes: transmitem

informações captadas de estímulos externos(som, luz, pressão...) ou estímulos internos(pO2 sanguínea, posição/orientação dacabeça...);

• Interneurônios: conectam outros neurônios;

• Neurônios motores: conduzem sinais aos órgãoefetores, contrações musculares e secreçõesglandulares;

• Célula que conduz informação para um neurônioparticular = pré-sináptica;

• Célula que recebe informação transmitida poruma sinapse de um neurônio particular = pós-sináptica a este neurônio;

• A maioria das transmissões sinápticas é realizadapor neurotransmissores;

• Geralmente a porção da célula pós-sinápticapossui canais iônicos ligante-dependentes;

• Detalhes em sinapse química!

Potencial de Ação (PA)

• Fases do potencial de ação:– Despolarização (início e propagação do impulso

elétrico);

– Repolarização;

– Hiperpolarização;

• Potencial eletroquímico (EM) e concentração de alguns íons na célula:

• EM repouso = -90mV (mais negativo dentro);

• Na+fora da célula = 145mM e dentro 12mM;

K+ fora da célula 3,5mM e dentro 160mM;

Potencial de Ação

Potencial de AçãoPotencial de repouso = -90mV (pode variar de -20 a

100mV);Entrada rápida de Na+Potencial eletroquímico (EM)

varia de -90mV para +35mV = DESPOLARIZAÇÃO; interior fica mais positivo!

REPOLARIZAÇÃO = é o retorno do potencialeletroquímico a -90mV interior mais negativo!

HIPERPOLARIZAÇÃO = ultrapassa o potencial derepouso, a célula aumenta ainda mais o seu (EM),ou seja, abaixo de -90mV;

Potencial de Ação

• Potencial limiar = mínimo de estímulo oualteração do potencial eletroquímiconecessário para disparar o PA;

• Período refratário (absoluto e relativo) =período entre dois PA, ou seja, não ocorre PA;necessário para que a célula possa serrepolarizada, para iniciar outro PA;

Potencial de açãoOcorre em insetos???

Apesar de concentrações iônicas incomuns, algunsinsetos possuem o potencial de repouso e de ação dosnervos semelhante aos de outros animais;

Como?O sistema nervoso dos insetos é envolto por uma bainha

(perineuro) nervosa que separa o nervo do contatoimediato com os fluidos extracelulares (hemolinfa);

Provavelmente existe uma bomba de sódio que mantéma concentração elevada deste íon, independente dasalterações da concentração da hemolinfa;

Nervos mielinizados de invertebradosMotivo pelo qual muitos invertebrados

conseguem uma rápida condução dos impulsos:

• A) existência de axônios gigantes cujacondução rápida está ligada ao maiordiâmetro das fibras;

• B) algumas fibras são revestidas por múltiplascamadas de bainha semelhante a mielinizaçãodos nervos de vertebrados, observados emminhocas, insetos, caranguejos e pitus;

Neurônios mielinizados

• Condução saltatória do impulso através defendas amielinizadas chamadas de nodos deRanvier;;

• Diferença entre condução em neurônio mielinizado e não-mielinizado

Neurônios gigantes

• Presentes em lula, artrópodes, anelídeos eteleósteos = o diâmetro aumentado éresponsável por reduzir a resistêncialongitudinal interna;

• São responsáveis pela ativação rápida esincrônica dos reflexos locomotores,importantes durante escape ou resposta defuga (ex.: barata e minhoca);

Sinapse

Tipos de sinapses

• Sinapses elétricas:– Neurônio pré-sináptico é acoplado eletricamente ao

neurônio pós-sináptico por proteínas particulares dentro das membranas;

– São muito mais rápidas;– São relativamente raras;

Tipos de sinapses• Sinapses químicas:

• PA do neurônio pré-sináptico causa liberação deneurotransmissor que se difunde através de umestreito espaço (fenda sináptica) que separa asmembranas dos neurônios pré e pós-sinápticos;

• Já foram identificados mais de 50neurotransmissores, que variam na forma de agir;

Exemplo de sinapse químicaTransmissão sináptica química rápida

• Junção neuromuscular, placa motora ou terminal motor:

– Liberação de acetilcolina (Ach) presente nasvesículas sinápticas e secretado por exocitose noLEC que separa o neurônio e o músculo, se ligandoà proteínas específicas do receptor da membranapós-sináptica;

Exemplo de sinapse químicaTransmissão sináptica química lenta

• Comunicação entre as células pré e pós-sinápticas é mais lenta que na junçãoneuromuscular;

• Neurotransmissores são sintetizados por 1 oumais aa = aminas biogênicas;– Contém apenas 1 aa = neuropeptídeos;

Exemplos de neurotransmissores• Ach (neurônios que o liberam são chamados de

colinérgicos);• Norepinefrina, epinefreina e dopamina =

catecolaminas;• Ácido glutâmico;• Ácido ϒ-aminobutírico (GABA) sinapses motoras

inibitórias de músculos de crustáceos e anelídeos,transmissor inibitório de SNC de vertebrados;

• Serotonina;Moléculas que imitam ação dos neurotransmissores =

agonistas;Moléculas que bloqueiam a ação = antagonistas;

• Neuropeptídeos endógenos:– Endorfina e encefalina: diminuem a percepção da

dor e induzem a euforia. Ação semelhante aos opiáceos exógenos ópio e heroína;

• Liberação pelo cérebro após ingestão dealimentos, escutar músicas agradáveis, práticaesportiva e outras situações prazerosas;

• Auxílio em estudos com “efeito placebo”; o fatoda pessoa acreditar no efeito da medicação emaliviar a dor faz com que ocorra a liberação deopióides endógenos;

Exemplos de neurotransmissores

Neuromoduladores

• São neurotransmissores capaz de afetarmuitos neurônios vizinhos, indiretamente;

• Sinapses excitatórias aumentam aprobabilidade de ocorrerem PA na célula pós-sináptica;– Despolarizam a membrana pós-sináptica (ach,

norepinefrina e glutamato)

• Sinapses inibitórias reduzem a probabilidadede ocorrerem PA na célula pós-sináptica;– Hiperpolarizam a membrana pós-sináptica,

estabilizando-a contra a despolarização (ácido gama-aminobutírico – GABA)

Modalidades de sinapses

Mecanismos pós-sinápticos• Receptores de Ach em junção neuromuscular

de vertebrados:a) Receptores de Ach nicotínicos: a nicotina

(alcalóide produzidos por plantas) imita aação da Ach nos canais da Junção NM;

b) Receptores de Ach muscarínicos: muscarina(isolada de cogumelo) ativa receptorencontrado em células alvo dos neurôniosparassimpáticos (SNA) de vertebrados.

Organização do Sistema Nervoso de vertebrados

SN = SNC (encéfalo e medula espinal) + SNP (receptores sensoriais, nervos sensoriais e

gânglios)

Divisão sensorial ou aferente – trás informações para o interior do SNC

Divisão motora ou eferente – carreia informações para fora do SNC, até a periferia

• Localização anatômica: SNC vs. SNP

– SNC encéfalo + medula espinhal (encontrados dentro do eixo central do corpo);

– SNP componentes que se estendem para o exteriordo eixo central, em direção à periferia do corpo;

• Nervos cranianos: nervos do SNP que se originam diretamente do encéfalo;

• Nervos espinhais: nervos do SNP que emergem da medula espinhal;

Direção dos impulsos:

• Via aferente ou sensitiva (ascendente):conduzem impulsos nervosos em direção aoSNC;

• Via eferente ou motora (descendente):conduzem impulsos para longe do SNC;

• Função: Autonômico vs. Somático

a) Sistema nervoso Somático funçõesvoluntárias;

b) Sistema nervoso autônomo funçõesinvoluntárias;

Morfofisiologia do sistema nervoso

SNC (encéfalo1 + medula espinhal2):1) Encéfalo = cérebro + cerebelo + diencéfalo

(“entre encéfalo”) + tronco encefálico;

Pituitária

Morfofisiologia do sistema nervoso

Cérebro:Córtex cerebral = camada mais externa do

encéfalo, envolvidas na aprendizagem, inteligência, consciência...);

Corpo caloso = conjunto de fibras que conecta as duas metades do córtex cerebral;

Morfofisiologia do sistema nervoso

Cérebro:c) Giros = dobras da superfície;d) Fissuras = ranhuras;e) Sulcos = ranhuras mais rasas;f) Fissura longitudinal = ranhura que divide o

cérebro em hemisférios direito e esquerdo;Cada hemisfério é dividido em LOBOS;

Estruturas importantes do encéfalo

• Conjunto de camadas de tecido conjuntivo que reveste o encéfalo e a medula espinhal;

• Fluido, gordura e tecido conjuntivo sãoresponsáveis por amortecimento e distribuiçãode nutrientes;

• Meningite (inflamação);

Anestesia Epidural

Fluido cerebroespinhal ou cefalorraquidiano (LCR):

– Líquido claro e escorregadio que banha o encéfaloprotegendo-o das duras camadas internas docrânio e a medula, protegendo-a do canalvertebral;

– Responsável por amortecimento e indícios departicipação em funções autonômicas (respiraçãoe vômito);

– Infecção, inflamação, câncer de encéfalo =alteração de proteínas e da composição celular =diagnósticos de doenças!

Estruturas importantes do encéfalo

• Barreira hematoencefálica barreira funcionalque separa os capilares do encéfalo do própriotecido nervoso;

• Estes capilares não possuem fenestras, sãodiferentes dos capilares do restante do corpo;

• Impedem a passagem de muitas drogas, íons,moléculas do sangue, para o encéfalo;

• Ivermectina não afeta gatos, cães... mas afetainsetos e parasitas;

• Exemplo da L-DOPA (Mal de Parkinson);

Estruturas importantes do encéfalo

Algumas drogas conseguem “burlar” a barreira;Exemplo anfetamina;

Nervos cranianos (III ao XII se originam no tronco encefálico)

2) Medula espinhal• Continuação caudal do tronco encefálico;• 31 pares de nervos espinais condução de

informações sensoriais e instruções motoras entre encéfalo e a periferia do corpo;

• Raízes nervosas dorsais possuem fibrassensoriais (aferentes);

• Raízes nervosas ventrais possuem fibrasmotoras (eferentes);

Sistemas sensoriais

Vias sensoriais >> ativados por estímulos ambientais

Os receptores no sistema visual, gustativo e auditivo são células epiteliais especializadas

Os receptores do sistema somatossensorial e olfativo são neurônios de 1ª ordem

Neurônios de 1ª ordem são os mais próximos aos receptores sensoriais e os de 4ª ordem, são os mais

próximos ao SNC

Tipos de receptores

Mecanorreceptores (ligados à pressão e inclui os barorreceptores)

Fotorreceptores

Quimiorreceptores

Termorreceptores

Nocirreceptores