Roteiro da Semana 2

Iniciando a conversa

O sistema nervoso

Organização do sistema nervoso

Quais partes compõem o sistema nervoso?

As unidades funcionais básicas do sistema nervoso são os neurônios, capazes de receber e transmitir informações por meio de sinapses químicas e elétricas. O sistema nervoso (animação abaixo) é composto por mais de 100 bilhões de neurônios agrupados em estruturas especializadas, que podem ser classificadas em sistema nervoso central e sistema nervoso periférico.

Animação 1 - Componentes do sistema nervoso (Figuras 2.1 e 2.2).

O sistema nervoso central é o responsável pela recepção e integração de informações, da tomada de decisões e do envio de ordens. Já o sistema nervoso periférico transmite as informações provenientes dos órgãos sensoriais para o sistema nervoso central, e deste para os músculos e as glândulas. O sistema nervoso periférico é subdividido em somático e autônomo ou vegetativo.

Animação 2 - Componentes do cérebro (Figura 2.3).

O sistema nervoso periférico é composto por nervos que se projetam da medula e inervam o resto do corpo. Além dos nervos originados na medula, existem ainda doze pares de nervos cranianos, que inervam principalmente a cabeça e têm origem no tronco encefálico. Enquanto os nervos espinhais são componentes dos sistemas nervosos periféricos somático e autônomo, alguns nervos cranianos fazem parte destes sistemas periféricos e outros do sistema nervoso central. Acompanhe a tabela a seguir (obs.: a mesma tabela encontra-se na animação acima):

Componentes do SNC

Sistema nervoso central

O sistema nervoso central é composto pela medula espinhal e pelo encéfalo (animação 3), sendo este subdividido em telencéfalo - hemisférios cerebrais - (animação 4), diencéfalo (animação 5), cerebelo (animação 6) e tronco encefálico (animação 7):

Animação 3 - Medula espinhal e encéfalo (Figura 2.4).

Animação 4 - Telencéfalo (Figura 2.5).

Animação 5 - Diencéfalo (Figura 2.6).

Animação 6 - Cerebelo (Figura 2.7).

Animação 7 - Tronco encefálico (Figura 2.8).

O sistema nervoso central apresenta as chamadas substâncias brancas e cinzentas, que correspondem aos prolongamentos axonais e aos corpos celulares dos neurônios, respectivamente. Com exceção do bulbo e da medula, a substância cinzenta está localizada externamente à branca.

O encéfalo do sistema nervoso central é protegido pela caixa craniana e a medula espinhal, pela coluna vertebral. Logo abaixo da proteção óssea, existe uma segunda linha de defesa composta por três membranas, denominadas meninges: a dura-máter, localizada mais externamente, a aracnoide e a pia-máter, posicionada mais internamente. Entre a aracnoide e a pia-máter, encontra-se o líquido cefalorraquidiano ou líquor que, além de sua função protetora, também está envolvido com processos de nutrição e excreção do sistema nervoso central.

Figura 2.9: Encéfalo e revestimentos.

Componentes do SNP

Sistema Nervoso Periférico

O sistema nervoso periférico é composto por fibras nervosas que transportam informações entre o sistema nervoso central e as outras partes do organismo.

Animação 8 - Conexão entre sistema nervoso central e periférico (Figura 2.10).

Desse modo, as fibras do sistema nervoso periférico podem ser classificadas em aferentes, que transmitem as informações provenientes de estímulos sensoriais e viscerais ao sistema nervoso central, e eferentes, que transmitem as informações provenientes do sistema nervoso periférico, relacionadas com o controle das musculaturas esquelética, lisa e cardíaca, da secreção de glândulas e da função dos órgãos viscerais. A porção eferente do nervoso periférico é subdividida em sistema nervoso somático, constituído por fibras de neurônios motores que inervam a musculatura esquelética, e sistema nervoso autônomo, constituído por fibras que inervam os músculos lisos e cardíacos, as glândulas e outros órgãos não motores. O sistema nervoso autônomo é ainda subdividido em sistema nervoso simpático e parassimpático.

Animação 9 - Funcionamento dos sistemas simpático e parassimpático (Figura 2.11).

O controle do sistema digestório é tão complexo, envolvendo muitas interações locais independentes do sistema nervoso central, que alguns autores classificam o sistema nervoso autônomo, que inerva o esôfago, estômago, intestinos, vesícula biliar e pâncreas, como sistema nervoso entérico.

Animação 10 - O sistema nervoso entérico (Figura 2.12).

Vias eferentes (1)

O sistema nervoso somático

O controle e a contração coordenada dos músculos são feitos pela medula espinhal por meio dos neurônios motores somáticos do sistema nervoso periférico (animação 11 e 12). Atualmente, acredita-se que a medula espinhal (animação 13) apresente programas motores estereotipados, que controlam movimentos coordenados, e que estes sistemas são percebidos, executados e modificados pelo encéfalo (figura 2.16).

Animação 11 - Controle da contração muscular por neurônios motores, parte 1: músculo e suas estruturas (Figura 2.13).

Animação 12 - Controle da contração muscular por neurônios motores, parte 2: etapas da contração muscular (Figura 2.14).

Animação 13 - Medula espinhal (Figura 2.15).

Figura 2.16: Organização do aparelho vestibular.

Animação 13a - Projeções da medula espinhal (Figura 2.17).

Os neurônios motores inferiores são classificados em alfa e gama. Os primeiros são os responsáveis pela inervação das fibras musculares e pela geração de força pelo músculo. O conjunto formado pelo neurônio motor e por todas as fibras extrafusais musculares por ele inervadas é denominado unidade motora.

Figura 2.18: Inervação das fibras.

O neurônio motor gama inerva fibras musculares intrafusais nas duas extremidades do fuso muscular. Sua ativação durante a contração muscular faz com que essas fibras se mantenham tensionadas e continuem a enviar informações ao sistema nervoso central sobre o comprimento do músculo.

Vias eferentes (2)

O sistema nervoso autônomo

O sistema nervoso autônomo é controlado pelo hipotálamo e é subdividido em simpático e parassimpático. Este sistema é o responsável pelo controle de todas as funções vegetativas inconscientes, tais como controle da frequência cardíaca, mobilização de glicose, frequência respiratória e produção hormonal, entre outras, por inervar basicamente três tipos de tecidos: glândulas, músculo liso e músculo cardíaco. Enquanto o sistema somático prima pela velocidade e precisão da ativação de músculos esqueléticos, o sistema nervoso autônomo atua de forma múltipla e distribuída, cujo balanço entre inibição e ativação sinápticas permite um controle sistêmico graduado e coordenado.

Outra diferença entre os sistemas somático e autônomo reside em que, enquanto o primeiro controla seus alvos por uma via monossináptica, o segundo o faz por uma via bissináptica. Os corpos celulares de todos os neurônios do sistema nervoso autônomo estão localizados fora do sistema nervoso central em agrupamentos denominados gânglios. Estes neurônios, denominados pós-ganglionares, são controlados por neurônios, cujos corpos celulares se encontram no tronco encefálico ou na medula espinhal, e são denominados neurônios pré-ganglionares.

As subdivisões autonômicas simpática e parassimpática controlam as funções fisiológicas geralmente de maneira antagônica. A divisão simpática está mais associada a respostas relacionadas a situações pontuais de estresse, de modo que se atribui ao sistema simpático o controle de respostas do tipo fuga-ou-luta. Já o sistema nervoso parassimpático está relacionado a funções relativas ao funcionamento coordenado do organismo a longo prazo como, por exemplo, crescimento, digestão e armazenamento energético.

Outra diferença entre os sistemas nervosos autônomos simpático e parassimpático é o tipo de neurotransmissor por eles utilizados. Assim como observado nos neurônios alfa e gama do sistema nervoso somático, o principal neurotransmissor do sistema autônomo é a acetilcolina. A acetilcolina é liberada pelos neurônios pré-ganglionares dos sistemas simpático e parassimpático e também pelos neurônios pós-ganglionares do sistema parassimpático. Por outro lado, os neurônios pós-ganglionares do sistema simpático utilizam a noradrenalina como neurotransmissor. Estes neurotransmissores desencadeiam respostas intracelulares diferentes nas células-alvo e, enquanto a acetilcolina tem um efeito mais local, a noradrenalina geralmente se difunde para maior distância, podendo atingir a corrente sanguínea.

Vias aferentes

Sistema sensorial - Gustação

O processo da gustação

O sentido da gustação desenvolveu-se como uma importante ferramenta na percepção da qualidade de um determinado alimento. O número de substâncias reconhecidas pelos receptores gustativos presentes na língua (veja a animação abaixo) é enorme, mas acredita-se que sejamos capazes de reconhecer apenas cinco tipos de sabores básicos: salgado, azedo (ácido), doce, amargo e umami (gosto do aminoácido glutamato). Apesar deste número reduzido de sabores, os diferentes padrões de ativação dos receptores gustativos induzidos pelos diferentes sabores permitem ao cérebro diferenciar, por exemplo, o gosto de uma laranja do de um morango (figura 2.20).

Animação 14 - Receptores gustativos (Figura 2.19).

Figura 2.20: Diferentes padrões de ativação.

As informações percebidas pelos receptores gustativos dos botões centrais na língua seguem pelos axônios gustativos primários, presentes nos nervos cranianos facial, glossofaríngeo e vago, daí para o núcleo do trato solitário do bulbo do tronco encefálico. De lá, a informação segue para o tálamo e depois para o córtex cerebral (figura 2.21).

Figura 2.21: Trajeto das informações.

Sistema sensorial - Olfação

O processo da olfação

O sentido do olfato é o responsável pela transdução das moléculas químicas, presentes no meio externo, em informação percebida como odor. A percepção de odores é importante tanto como um mecanismo de alerta sobre substâncias ou lugares nocivos quanto na identificação de alimentos.

A percepção das diferentes substâncias químicas é feita por receptores presentes nas células receptoras olfativas do epitélio olfativo, localizado no alto da cavidade nasal. Os axônios destas células projetam-se para os bulbos olfatórios em porções especializadas, denominadas glomérulos olfatórios. As aferências olfativas chegam a diversas estruturas encefálicas, tais como o córtex olfativo e estruturas vizinhas no lobo temporal. Ao contrário dos demais sistemas sensoriais, a informação sensorial atinge o córtex de modo direto sem passar antes pelo tálamo. Contudo, a percepção consciente do odor parece ser mediada por uma via iniciada no tubérculo olfatório que, ao passar pelo núcleo frontal do tálamo, se projeta para o córtex orbitofrontal

Figura 2.22: Início da percepção consciente do odor. Axônios do trato olfatório ramificam e entram em muitas regiões do prósencefalo, incluindo o córtex olfativo. O neocórtex é atingido apenas por uma via que faz a sinapse no núcleo medial dorsal do tálamo.

Existem mais de trezentos genes que codificam proteínas receptoras olfativas em humanos, capazes de responder a diferentes estímulos odoríferos, mas com preferências diferentes. Cada célula receptora expressa apenas uma proteína receptora, e células semelhantes projetam-se para um mesmo glomérulo olfativo, de modo que existe uma separação espacial, no bulbo olfatório, dos tipos de estímulos odoríferos. Assim como na gustação, a percepção de diferentes sabores se dá pela interpretação, no córtex, da ativação diferencial específica das várias populações de células receptoras

Animação 15 - Populações de células receptoras responsáveis pelos sabores (Figura 2.23).

Sistema sensorial - Visão

O processo da visão

O sistema visual é o responsável pela obtenção de informações do ambiente externo a partir da percepção da energia eletromagnética, emitida na forma de ondas, da luz do ambiente. A percepção da energia luminosa é feita por fotorreceptores especializados, presentes em uma estrutura denominada retina, localizada no fundo dos olhos. O olho humano (figura 2.24) pode ser comparado a uma câmera fotográfica, que coleta raios de luz emitidos ou refletidos por objetos no ambiente, e os focaliza na retina (animação 16), que por sua vez, os converte em atividade neural (animação 17).

Figura 2.24: Olho humano.

Animação 16 - Coleta raios de luz emitidos por objetos no ambiente e correção através de lentes de problemas comuns de visão (Figura 2.25).

Animação 17 - Conversão da luz para atividades neurais (Figura 2.26).

A retina é parte integrante do sistema nervoso e a sua porção laminar é composta de diversos tipos celulares. A informação luminosa captada pelos receptores localizados nas células especializadas - cones e bastonetes - segue para as células bipolares e, então, para as células ganglionares. As células amácrinas e horizontais modulam as respostas das células bipolares e ganglionares por meio de conexões laterais.

Os axônios das células ganglionares formam uma via neural chamada projeção retinofugal. Esta projeção começa pelos nervos ópticos que, primeiramente, convergem no quiasma óptico e, então, divergem na forma de tractos ópticos. Uma parte dos axônios deste tracto estabelece conexão com células do hipotálamo, principalmente com os neurônios do relógio biológico central localizado nos núcleos supraquiasmáticos. No entanto, a maior parte dos axônios ópticos inerva o núcleo geniculado lateral do tálamo que, por sua vez, envia projeções para o córtex visual primário ou estriado. Do córtex estriado partem projeções para diversas regiões do córtex, responsáveis pelo processamento da informação visual, sendo as mais importantes e conhecidas o feixe dorsal em direção ao lobo parietal e o feixe ventral em direção ao lobo temporal. Enquanto o primeiro feixe é aparentemente importante na análise do movimento visual e para o controle visual da ação, o segundo feixe parece estar envolvido na percepção do mundo visual e no reconhecimento de objetos (veja a animação abaixo).

Animação 18 - Estrutura da retina (Figura 2.27).

Sistema sensorial - Audição

O processo da audição

A recepção e a tradução da informação sonora (animação 19) em atividade neural são feitas pelo ouvido, o qual pode ser subdividido em ouvido externo, médio e interno (figura 2.28). O ouvido externo é composto pelo pavilhão (orelha) e pelo canal auditivo, e é por onde os sons do meio ambiente são captados e canalizados até a membrana timpânica (tímpano) do ouvido médio. O som faz o tímpano vibrar e movimentar uma série de pequenos ossos (ossículos) denominados martelo, bigorna e estribo. A movimentação dos ossículos é transmitida, via interação estribo e janela oval do ouvido interno, aos fluidos da cóclea. Na cóclea , estão localizados a membrana basilar e o órgão de Corti, responsáveis pela transdução da energia mecânica do som em atividade neuronal (animação 20). Próximo à cóclea estão localizados os componentes do sistema vestibular, responsáveis pelo sentido do equilíbrio (animação 21).

Animação 19 - Alto falante vibrando e criando padrões de compressão do ar e a conversão deste padrão em ondas. Para interagir com a animação, altere os valores da freqüência e amplitude das ondas.

Informação complementar: o sentido da audição permite a captação das variações de pressão das moléculas de um determinado meio fluido. As vibrações das cordas vocais, a queda de uma árvore ou o bater das asas de um inseto geram variações periódicas de ciclos de alternância de ar comprimido e rarefeito. Sendo cada ciclo definido pela distância entre dois trechos de ar comprimidos sucessivos, a frequência (cuja unidade é denominada hertz –Hz) de um determinado som é caracterizado pela quantidade de ciclos gerados por segundo. O ouvido humano é capaz de perceber frequências sonoras que vão de 20 (sons graves) até 20.000 (sons agudos) Hz. O volume de um determinado som é dado pela intensidade, ou seja, pela diferença de pressão entre os trechos de ar comprimido e rarefeito, quanto maior for esta diferença, mais alto será percebido um determinado som.

Figura 2.28: Subdivisões do ouvido.

Animação 20 - Subdivisões do ouvido e detalhamento das estruturas (Figura 2.29).

Animação 21 - Componentes do sistema vestibular, responsáveis pelo sentido do equilíbrio (Figura 2.30).

No órgão de Corti, estão localizadas as células ciliadas, que possuem estruturas denominadas estereocílios, conectadas à membrana basilar. A movimentação dos estereocílios induz a despolarização das células ciliadas que fazem sinapse com neurônios do gânglio espiral; os axônios de suas células bipolares entram no nervo vestibulococlear, o qual se projeta aos núcleos cocleares dorsal e ventral do bulbo. A informação sonora segue, então, por uma via que passa, sequencialmente, pela oliva superior do tronco encefálico, colículo inferior do mesencéfalo, núcleo geniculado medial do tálamo e, por fim, pelo córtex auditivo. Acompanhe o esquema abaixo:

Figura 2.31: Vias auditivas.

Sistema sensorial - Tato

O processo do tato

O tato é o sentido pelo qual nós percebemos o toque. Na verdade, o tato é apenas uma das modalidades sensoriais associadas ao sistema sensorial somático que, além da percepção do contato, também é o responsável pela percepção de temperatura, dor e do reconhecimento proprioceptivo das diferentes partes do corpo.

A maioria dos receptores do sistema sensorial somático é constituída de mecanorreceptores, sendo os presentes na pele os responsáveis pela percepção do contato. No centro destes receptores, existem axônios não mielinizados, que apresentam canais iônicos mecanossensíveis. Existem quatro tipos de mecanorreceptores descritos na pele, com diferentes velocidades de adaptação e diferentes tamanhos de campos receptivos (figuras 2.32 e 2.33), de modo que a estimulação diferencial destes receptores seja traduzida na forma de sensações táteis diferentes.

Figura 2.32: Mecanorreceptores.

Figura 2.33: Diferentes tipos de Mecanorreceptores.

Os axônios aferentes primários do sistema sensorial somático formam uma vasta rede, que percorre os nervos periféricos, e são os responsáveis pelo transporte da informação sensorial para o SNC. Os nervos espinhais são constituídos por pares de raízes ventrais (transporte de informação do SNC para a periferia) e dorsais (transporte de informação da periferia para o SNC), que se repetem 30 vezes ao longo da medula espinhal que, por sua vez, é subdividida em quatro grupos: cervical, torácico, lombar e sacral. A porção da pele inervada pelas raízes dorsais (esquerda e direita) de um único segmento forma um dermátomo, de modo que haja uma correspondência direta entre um determinado dermátomo e o segmento espinhal correspondente.

Figura 2.34: Nervos espinhais.

Figura 2.35: Nervos espinhais - correlações no corpo humano.

A informação sobre tato segue para o cérebro por vias distintas das que concernem à percepção de dor e temperatura, e é denominada via coluna dorsal-leminisco medial. Os axônios transportadores das informações táteis (e da posição dos membros) terminam ipsilateralmente (do mesmo lado do corpo) nos núcleos da coluna dorsal situados no limite da medula espinhal e o bulbo. A partir deste ponto, a informação segue, via um trato de substância branca denominado leminisco medial, para o bulbo ventral e medial contralaterais e, em seguida, para o núcleo ventral posterior (VP) do tálamo. Por fim, a informação segue do núcleo VP para o córtex somatossensorial primário.

Figura 2.36: Via coluna dorsal-leminisco medial.

Em relação às sensações somáticas da fase, a informação segue por um caminho distinto, a via táctil trigeminal, composta pelo nervo trigêmeo que envia projeções para o núcleo trigeminal ipsilateral da ponte (análogo ao núcleo da coluna dorsal) que, por sua vez, envia projeções para o núcleo VP contralateral do tálamo. A partir deste núcleo, a informação segue para o córtex somatossensorial do lobo parietal.

Figura 2.37: Via táctil trigeminal.

[Atividade 1] - Texto online

Clique aqui para dar início à atividade.

[Atividade 2] - Fórum

E agora, para concluir a atividade da semana, clique aqui para a nova atividade

[Atividade 3] - Enquete - Checando conhecimentos

Convidamos você a refletir um pouco mais sobre seus conhecimentos iniciais antes de prosseguir com nossos estudos, participando de nossa nova enquete.

[Vídeo] - Sistema nervoso - considerações gerais

Considerações gerais sobre o sistema nervoso

Download do Vídeo

Fórum de notícias

Se você quer postar algo em relação a esta semana, clique aqui.

Material impresso

Semana 2

Parte 1

Parte 2

Caso queira ter acesso ou imprimir parte do conteúdo desta semana,
clique no símbolo acima.