Morfofisiologia (sistema nervoso)

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Morfofisiologia (sistema nervoso)

  1. 1. Morfofisiologia animal comparada II: sistema nervoso Profº Adriano Alvarenga
  2. 2. Comparando sistema nervoso • Filo Cnidaria  animais radiais são os mais simples a apresentarem células nervosas verdadeiras = protoneurônio; – Nervos organizados em forma de rede nervosa; – Não apresentam sistema nervoso central (SNC).
  3. 3. Comparando sistema nervoso • Animais bilaterais acelomados FILO PLATYHELMINTHES Par de gânglios anteriores com cordões nervosos longitudinais conectados por nervos transversais;
  4. 4. 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;
  5. 5. Comparando sistema nervoso • FILO MOLLUSCA – Gânglios pares: cerebral, pleural, pedioso, visceral; – Cordões nervosos; – Plexo subepidérmico; – Gastrópodes e cefalópodes  gânglios centralizados em anel nervoso.
  6. 6. 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;
  7. 7. Comparando sistema nervoso • FILO ARTHROPODA – Semelhante aos anelídeos; – Gânglio cerebral dorsal conectado por um anel que circunda o tubo digestivo e uma cadeia nervosa ventral dupla constituída por gânglios segmentares; – Gânglios fundidos em algumas espécies; – Órgãos sensoriais bem desenvolvidos (olhos compostos, tato, olfato, audição, equilíbrio e quimiorrecepção).
  8. 8. Comparando sistema nervoso • FILO ARTHROPODA • Subfilo Crustacea – Cérebro = par de gânglios supra-esofágicos que enviam nervos aos olhos e dois pares de antenas; – Conectados ao gânglio supra-esofágico, existe fusão de 5 pares de gânglios de onde partem nervos para a boca, apêndices, esôfago e glândulas antenais; – Cordão nervoso ventral duplo com um par de gânglios em cada somito, partindo nervos para os apêndices e músculos; – Sistema sensorial: olhos compostos, estatocisto e cerdas táteis;
  9. 9. 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 do cérebro, com funções endócrinas, envolvidas principalmente no processo de muda e metamorfose;
  10. 10. Comparando sistema nervoso • FILO ARTHROPODA • Subfilo Uniramia, principalmente classe Insecta – Mecanorrecepção (sensilas- podem ser cerdas ou processo piloso); – Audição (sensilas em forma de pêlo e tímpano); – Quimiorrecepção; – Visão; – Receptores de temperatura (antenas e pernas), umidade e propriocepção (posição do corpo) e gravidade;
  11. 11. 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 de acordo com o grupo; – Ausência de cabeça e cérebro; – Poucos órgãos sensoriais especializados, receptores táteis e químicos, pés ambulacrais, tentáculos terminais, fotorreceptores e estatocistos;
  12. 12. Comparando sistema nervoso • FILO CHAETOGNATHA e HEMICHORDATA – Plexo nervoso subepidérmico formando os cordões nervosos dorsal e ventral, com anel conectivo no colarinho;
  13. 13. Comparando sistema nervoso • FILO CHORDATA • Grupo craniata (subfilo vertebrata) • Maioria dos invertebrados possuem cordão nervoso sólido situado ventralmente ao canal alimentar; • Nos cordados o único cordão nervoso é tubular e dorsal ao canal alimentar;
  14. 14. Comparando sistema nervoso • FILO CHORDATA – Encéfalo altamente diferenciado e envolto por crânio cartilaginoso ou ósseo; – 10 ou 12 pares de nervos cranianos com funções sensoriais e motoras; – 1 par de nervos espinais para cada miótomo primitivo; – Sistema nervoso autônomo (SNA); – Órgãos do sentido especiais pares.
  15. 15. Comparando sistema nervoso Peixes - FILO CHORDATA Classe Myxini (feiticeiras) Cordão nervoso dorsal com diferenciado; encéfalo Ausência de cerebelo; 10 pares de nervos cranianos; Raízes nervosas dorsais e ventrais unidas.
  16. 16. Comparando sistema nervoso Peixes - FILO CHORDATA Classe Cephalaspidomorphi (lampreias) - Cordão nervoso dorsal com encéfalo diferenciado; - Presença de cerebelo; - 10 pares de nervos cranianos; - Raízes nervosas dorsais e ventrais separadas.
  17. 17. Comparando sistema nervoso Peixes - FILO CHORDATA Classe 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.
  18. 18. Comparando sistema nervoso Peixes - FILO CHORDATA Classe Chondrichthyes- Subclasse Elasmobranchii Tubarões: 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;
  19. 19. Comparando sistema nervoso Peixes - FILO CHORDATA Ostheichthyes 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;
  20. 20. Comparando sistema nervoso FILO CHORDATA Classe Amphibia Receptores sensoriais aquáticos modificados para adaptação à vida terrestre: Ouvido  membrana timpânica (tímpano) e estribo (columela) que transmitem vibrações para o ouvido interno através do ar; Córnea tornou-se a principal superfície de refração da luz para visão fora da água, no lugar do cristalino; Surgimento de pálpebras (proteção) e glândulas lacrimais (lubrificação); Epitélio olfativo revestindo a cavidade nasal;
  21. 21. Comparando sistema nervoso FILO CHORDATA Classe 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;
  22. 22. Audição
  23. 23. Comparando sistema nervoso FILO CHORDATA Classe Reptilia Sistema 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;
  24. 24. Comparando sistema nervoso FILO CHORDATA Classe 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) animais endotermos emitem na faixa de 10.000nm; Experimentos demonstram distinção de 0,003°C sobre uma superfície.
  25. 25. Comparando sistema nervoso FILO CHORDATA Classe Aves Complexidade do sistema nervoso relacionada aos problemas de vôo, obtenção de alimentos, acasalarse, defender território, incubar e criar filhotes e distinguir entre co-específicos e inimigos;
  26. 26. Comparando sistema nervoso FILO CHORDATA Classe Aves - Córtex cerebral, delgado, sem fissura e pouco desenvolvido; - 12 pares de nervos cranianos; - Núcleo do cérebro (corpo estriado) é expandido no principal centro integrativo do encéfalo, controla atividade de comer, cantar, voar e aspectos reprodutivos complexos;
  27. 27. Comparando sistema nervoso FILO CHORDATA Classe Aves Encéfalo com hemisférios cerebrais, cerebelo e teto do mesencéfalo (lobos ópticos) bem desenvolvidos; Cerebelo = percepção da posição muscular, equilíbrio e auxilia na acuidade visual; Lobos ópticos = aparato de associação visual comparável ao córtex visual de mamíferos.
  28. 28. Comparando sistema nervoso FILO CHORDATA Classe Mamalia Encéfalo bem desenvolvido, especialmente o neopálio (neocórtex) com 12 pares de nervos cranianos;
  29. 29. Estrutura, função e organização neuronal • Neurônios + células de suporte (da glia ou neuróglia) = sistema nervoso;
  30. 30. 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);
  31. 31. • Neurônio motor ou motoneurônio  conduz impulsos do sistema nervoso para as fibras musculares;
  32. 32. Feixes de axônios que percorrem os tecidos do corpo são denominados de nervos; Gânglios = conjunto de corpos celulares neuronais, distribuídos ao longo do cordão nervoso; presentes em muitos invertebrados, controlam regiões específicas do animal; Nos vertebrados o cordão nervoso = medula espinal e os gânglios periféricos (fora do SNC);
  33. 33. Organização • Neurônios sensoriais ou aferentes: transmitem informações captadas de estímulos externos (som, luz, pressão...) ou estímulos internos (pO2 sanguínea, posição/orientação da cabeça...); • Interneurônios: conectam outros neurônios; • Neurônios motores: conduzem sinais aos órgão efetores, contrações musculares e secreções glandulares;
  34. 34. • Célula que conduz informação para um neurônio particular = pré-sináptica; • Célula que recebe informação transmitida por uma sinapse de um neurônio particular = póssináptica a este neurônio; • A maioria das transmissões sinápticas é realizada por neurotransmissores; • Geralmente a porção da célula pós-sináptica possui canais iônicos ligante-dependentes; • Detalhes em sinapse química!
  35. 35. Potencial de Ação (PA) • Fases do potencial de ação: – Despolarização (início e propagação do impulso elétrico); – Repolarização; – Hiperpolarização;
  36. 36. Potencial de Ação • 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;
  37. 37. Potencial de Ação Potencial 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 potencial eletroquímico a -90mV  interior mais negativo! HIPERPOLARIZAÇÃO = ultrapassa o potencial de repouso, a célula aumenta ainda mais o seu (EM), ou seja, abaixo de -90mV;
  38. 38. Potencial de Ação • Potencial limiar = mínimo de estímulo ou alteração do potencial eletroquímico necessário para disparar o PA; • Período refratário (absoluto e relativo) = período entre dois PA, ou seja, não ocorre PA; necessário para que a célula possa ser repolarizada, para iniciar outro PA;
  39. 39. Potencial de ação Ocorre em insetos??? Apesar de concentrações iônicas incomuns, alguns insetos possuem o potencial de repouso e de ação dos nervos semelhante aos de outros animais; Como? O sistema nervoso dos insetos é envolto por uma bainha (perineuro) nervosa que separa o nervo do contato imediato com os fluidos extracelulares (hemolinfa); Provavelmente existe uma bomba de sódio que mantém a concentração elevada deste íon, independente das alterações da concentração da hemolinfa;
  40. 40. Nervos mielinizados de invertebrados Motivo pelo qual muitos invertebrados conseguem uma rápida condução dos impulsos: • A) existência de axônios gigantes cuja condução rápida está ligada ao maior diâmetro das fibras; • B) algumas fibras são revestidas por múltiplas camadas de bainha semelhante a mielinização dos nervos de vertebrados, observados em minhocas, insetos, caranguejos e pitus;
  41. 41. Neurônios mielinizados • Condução saltatória do impulso através de fendas amielinizadas chamadas de nodos de Ranvier;;
  42. 42. • Diferença entre condução em neurônio mielinizado e não-mielinizado
  43. 43. Neurônios gigantes • Presentes em lula, artrópodes, anelídeos e teleósteos = o diâmetro aumentado é responsável por reduzir a resistência longitudinal interna; • São responsáveis pela ativação rápida e sincrônica dos reflexos locomotores, importantes durante escape ou resposta de fuga (ex.: barata e minhoca);
  44. 44. Sinapse
  45. 45. 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;
  46. 46. Tipos de sinapses • Sinapses químicas: • PA do neurônio pré-sináptico causa liberação de neurotransmissor que se difunde através de um estreito espaço (fenda sináptica) que separa as membranas dos neurônios pré e pós-sinápticos; • Já foram identificados mais de 50 neurotransmissores, que variam na forma de agir;
  47. 47. Exemplo de sinapse química Transmissão sináptica química rápida • Junção neuromuscular, placa motora ou terminal motor: – Liberação de acetilcolina (Ach) presente nas vesículas sinápticas e secretado por exocitose no LEC que separa o neurônio e o músculo, se ligando à proteínas específicas do receptor da membrana pós-sináptica;
  48. 48. Exemplo de sinapse química Transmissão sináptica química lenta • Comunicação entre as células pré e póssinápticas é mais lenta que na junção neuromuscular; • Neurotransmissores são sintetizados por 1 ou mais aa = aminas biogênicas; – Contém apenas 1 aa = neuropeptídeos;
  49. 49. 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;
  50. 50. Exemplos de neurotransmissores • 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 de alimentos, escutar músicas agradáveis, prática esportiva e outras situações prazerosas; • Auxílio em estudos com “efeito placebo”; o fato da pessoa acreditar no efeito da medicação em aliviar a dor faz com que ocorra a liberação de opióides endógenos;
  51. 51. Neuromoduladores • São neurotransmissores capaz de afetar muitos neurônios vizinhos, indiretamente;
  52. 52. Modalidades de sinapses • Sinapses excitatórias  aumentam a probabilidade de ocorrerem PA na célula póssináptica; – Despolarizam a membrana norepinefrina e glutamato) pós-sináptica (ach, • Sinapses inibitórias  reduzem a probabilidade de ocorrerem PA na célula pós-sináptica; – Hiperpolarizam a membrana pós-sináptica, estabilizando-a contra a despolarização (ácido gamaaminobutírico – GABA)
  53. 53. Mecanismos pós-sinápticos • Receptores de Ach em junção neuromuscular de vertebrados: a) Receptores de Ach nicotínicos: a nicotina (alcalóide produzidos por plantas) imita a ação da Ach nos canais da Junção NM; b) Receptores de Ach muscarínicos: muscarina (isolada de cogumelo) ativa receptor encontrado em células alvo dos neurônios parassimpáticos (SNA) de vertebrados.
  54. 54. 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
  55. 55. • Localização anatômica: SNC vs. SNP – SNC  encéfalo + medula espinhal (encontrados dentro do eixo central do corpo); – SNP  componentes que se estendem para o exterior do 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;
  56. 56. Direção dos impulsos: • Via aferente ou sensitiva (ascendente): conduzem impulsos nervosos em direção ao SNC; • Via eferente ou motora (descendente): conduzem impulsos para longe do SNC;
  57. 57. • Função: Autonômico vs. Somático a) Sistema nervoso Somático  funções voluntárias; b) Sistema nervoso autônomo  funções involuntárias;
  58. 58. Morfofisiologia do sistema nervoso SNC (encéfalo1 + medula espinhal2): 1) Encéfalo = cérebro + cerebelo + diencéfalo (“entre encéfalo”) + tronco encefálico;
  59. 59. Pituitária
  60. 60. 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;
  61. 61. 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;
  62. 62. Estruturas importantes do encéfalo • Conjunto de camadas de tecido conjuntivo que reveste o encéfalo e a medula espinhal; • Fluido, gordura e tecido conjuntivo são responsáveis por amortecimento e distribuição de nutrientes; • Meningite (inflamação);
  63. 63. Anestesia Epidural
  64. 64. Estruturas importantes do encéfalo Fluido cerebroespinhal ou cefalorraquidiano (LCR): – Líquido claro e escorregadio que banha o encéfalo protegendo-o das duras camadas internas do crânio e a medula, protegendo-a do canal vertebral; – Responsável por amortecimento e indícios de participação em funções autonômicas (respiração e vômito); – Infecção, inflamação, câncer de encéfalo = alteração de proteínas e da composição celular = diagnósticos de doenças!
  65. 65. Estruturas importantes do encéfalo • Barreira hematoencefálica  barreira funcional que separa os capilares do encéfalo do próprio tecido nervoso; • Estes capilares não possuem fenestras, são diferentes 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 afeta insetos e parasitas; • Exemplo da L-DOPA (Mal de Parkinson);
  66. 66. Algumas drogas conseguem “burlar” a barreira; Exemplo anfetamina;
  67. 67. Nervos cranianos (III ao XII se originam no tronco encefálico)
  68. 68. 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 fibras sensoriais (aferentes); • Raízes nervosas ventrais possuem fibras motoras (eferentes);
  69. 69. 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
  70. 70. Tipos de receptores Mecanorreceptores (ligados à pressão e inclui os barorreceptores) Fotorreceptores Quimiorreceptores Termorreceptores Nocirreceptores

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