Como É Que Os Neuronios Comunicam Entre Si?

Como É Que Os Neuronios Comunicam Entre Si?    

Como É Que Os Neuronios Comunicam Entre Si?Comunicação entre as células nervosas Por Silvia Helena Cardoso, PhD

Introdução

Todas as nossas sensações, sentimentos, pensamentos,  respostas motoras e emocionais, a aprendizagem e a memória, a ação das drogas psico-ativas, as causas das doenças mentais, e qualquer outra função ou disfunção do cérebro humano não poderiam ser compreendidas sem o conhecimento do fascinante processo de comunicação entre as células nervosas (neurônios). Os neurônios precisam continuamente coletar informações sobre o estado interno do organismo e de seu ambiente externo, avaliar essas informações e coordenar atividades apropriadas à situação e às necessidades atuais da pessoa.

Como os neurônios processam essas informações?

Isso ocorre essencialmente graças aos impulsos nervosos.  Um impulso nervoso é a transmissão de um sinal codificado de um estímulo dado ao longo da membrana do neurônio, a partir de seu ponto de aplicação. Os impulsos nervosos podem passar de uma célula a outra, criando assim uma cadeia de informação dentro de uma rede de neurônios.

Dois tipos de fenômenos esão envolvidos no processamento do impulso nervoso: os elétricos e os químicos. Os eventos elétricos propagam o sinal dentro de um neurônio, e os eventos químicos transmitem o sinal de neurônio a outro ou para uma célula muscular.

O processo químico de interação entre os neurônios e entre os neurônios e células efetoras acontecem na terminação do neurônio, em uma estrutura chamada sinapse.

Aproximando-se do dendrito de outra célula (mas sem continuidade material entre ambas as células), o axônio  libera substâncias químicas chamadas neurotransmissores, que ligam-se aos receptores químicos do neurônio seguinte e promove mudanças excitatórias ou inibitórias em sua membrana.

Portanto, os neurotransmissores possibilitam que os impulsos nervosos de uma célula influencie os impulsos nervosos de outro, permitindo assim que as células do cérebro “conversem entre si”, por assim dizer.

O corpo humano desenvolveu um grande número desses mensageiros químicos para facilitar a comunicação interna e a transmissão de sinais dentro do cérebro.

Quando tudo funciona adequadamente, as comunicações internas acontecem sem que sequer tomemos consciência delas.

Uma compreensão da transmissão sináptica é a chave para a o entendimento das operações básicas do sistema nervoso a nível celular. O sistema nervoso controla e coordena as funções corporais e permite que o corpo responda, e aja sobre o meio ambiente. A transmissão sináptica é o processo chave na ação interativa do sistema nervoso

Nós já vimos o processo elétrico do impulso nervoso no artigo anterior. Nesse número, vamos examinar mais em detalhes como a sinapse e os neurotransmissores funcionam.

Sinapse: O ponto de encontro entre neurônios

Dado que os neurônios formam uma rede de atividades elétricas, eles de algum modo têm que estar interconectados. Quando um sinal nervoso, ou impulso, alcança o fim de seu axônio, ele viajou como um potencial de ação ou pulso de eletricidade.

Entretanto, não há continuidade celular entre um neurônio e o seguinte;  existe um espaço chamado sinapse. As membranas das células emissoras e receptoras estão separadas entre si pelo espaço sináptico, preenchido por um fluido. O sinal não pode ultrapassar eletricamente esse espaço.

Assim, substâncias químicas especias, chamadas neurotransmissores, desempenham esse papel. Elas são liberadas pela membrana emissora pré-sináptica e se dinfundem através do espaço para os receptores da membrana do neurônio receptor pós-sináptico.

A ligação dos neurotransmissores para esses receptores tem como efeito permitir que íons (partículas carregadas) fluam para dentro e para fora da célula receptora, conforme visto no artigo sobre condução nervosa.

A direção normal do fluxo de informação é do axônio terminal para o neurônio alvo, assim o axônio terminal é chamado de pré-sináptico (conduz a informação para a sinapse) e o neurônio alvo é chamado de pós-sináptico (conduz a informação a partir da sinapse).

Tipos de sinapses

A sinapse típica, e a mais frequente, é aquela na qual o axônio de um neurônio se conecta ao segundo neurônio através do establecimento de contatos normalmente de um de seus dendritos ou com o corpo celular. Existem duas maneiras pelas quais isso pode acontecer: as sinapses elétricas e as sinapses químicas.

A Sinapse elétrica  

Como É Que Os Neuronios Comunicam Entre Si? Uma junção de fendas. (a) Neuritos de duas células conectadas A maioria das sinapses dos mamíferos são sinapses químicas, mas existe uma forma simples de sinapse elétrica que permite a transferência direta da corrente iônica de uma célula para a célula seguinte. As sinapses elétricas ocorrem em locais especializados chamados junções. Elas formam canais que permitem que os ions passem diretamente do citoplasma de uma célula para o citoplasma da outra. A transmissão nas sinapses elétricas é muito rápida; assim, um potencial de ação no neurônio pré-sináptico, pode produzir quase que instantaneamente um potencial de ação no neurônio pós-sináptico. Sinapses elétricas no sistema nervoso central de mamíferos, são encontradas principalmente em locais especiais onde funções normais exigem que a atividade dos neurônios vizinhos seja altamente sincronizada. Embora as junções sejam relativamente raras entre os neurônios de mamíferos adultos, eles são muito comuns em uma grande variedade de células não neurais, inclusive as células do músculo liso cardíaco, células epiteliais, algumas células glandulares, glia, etc. Elas também são comuns em vários invertebrados.

A sinapse química

Nesse tipo de sinapse, o sinal de entrada é transmitido quando um neurônio libera um neurotransmissor na fenda sináptica, o qual é detectado pelo segundo neurônio através da ativação de receptores situados do lado oposto ao sítio de liberação.

Os neurotransmissores são substâncias químicas produzidas pelos neurônios e utilizadas por eles para transmitir sinais para outros neurônios ou para células não-neuronais (por exemplo, células do músculo esquelético, miocárdio, células da glândula pineal) que eles inervam.

A ligação química do neurotransmissor aos receptores causa uma série de mudanças fisiológicas no segundo neurônio que constituem o sinal.

Normalmente a liberação do primeiro neurônio (chamado pré-sináptico) é causado por uma série de eventos intracelulares evocados por uma despolarização de sua membrana, e quase que invariavelmente quando um potencial de ação é gerado.  

Como É Que Os Neuronios Comunicam Entre Si? Como É Que Os Neuronios Comunicam Entre Si?  Sinapse. Quando um impulso elétrico ao viajar para a “cauda” da célula, chamado axônio”, chega a seu término, ele dispara vesículas que contêm um neurotransmissor as quais movem-se em direção a membrana terminal. As vesículas se fundem com a membrana terminal para liberar seus conteúdos. Uma vez na fenda sináptica (o espaço entre dois neurônios) o neurotransmissor pode ligar-se aos receptores (proteínas específicas ) na membrana de um neurônio vizinho.
Como É Que Os Neuronios Comunicam Entre Si? Diagrama e micrografia de uma sinapse de uma junção neuromuscular da mosca da fruta.  1– Vesículas sinápticas;  2– Neurônio pré-sináptico (axônio terminal);  3– Fenda sináptica ;  4– Neurônio pós-sináptico. Foto: De Synaptic function, por Kendal Broadie, PhD, Univ. Utah. Reprodução autorizada. Diagrama: Silvia Helena Cardoso, PhD. Univ. Campinas, Brasil

   

Como É Que Os Neuronios Comunicam Entre Si? Como É Que Os Neuronios Comunicam Entre Si?Veja a animação  Como É Que Os Neuronios Comunicam Entre Si? O que dispara a liberação de um neurotransmissor? Algum mecanismo deve existir através do qual o potencial de ação causa a liberação do transmissor armazenado nas vesículas sinápticas para a fenda sináptica.O potencial de ação estimula a entrada de Ca2+, que causa a adesão das vesículas sinápticas aos locais de liberação, sua fusão com a membrana plasmática e a descarga de seu suprimento de transmissor. O transmissor se difunde para a célula alvo, onde se liga à uma proteína receptora na superfície externa da membrana celular. Após um breve período o transmissor se dissocia do receptor e a resposta é terminada. Para impedir que o transmissor associe-se novamente a um receptor e recomece o ciclo, o tranmissor, ou é destruído pela ação catabólica de uma enzima, ou é absorvido, normalmente na terminação pré-sináptica. Cada neurônio pode produzir somente um tipo de transmissor. 

Categorias de sinapses químicas

Existem dois tipos de sinapses químicas, de acordo com o efeito que causam no elemento pós-sináptico:  

Como É Que Os Neuronios Comunicam Entre Si? Um impulso chegando no terminal pré-sináptico provoca a liberação do neurotransmissor. A. As moléculas ligam-se aos canais de íon, cuja abertura é controlada pelo transmissor, na membrana pós-sináptica. Se o Na+ entra na célula pós-sináptica através dos canais abertos, a membrana se tornará despolarizada. B. As moléculas ligam-se aos canais de íon, cuja abertura é controlada pelo pelo transmissor, na membrana pós-sináptica. Se o Cl- entra a célula pós-sináptica, através dos canais abertos, a membrana se tornará hiperpolarizada. A mudança resultante no potencial da membrana, conforme registrado através de um microeletrodo na célula é visto na figura abaixo (Geração de um EPSP e IPSP). Sinapses excitatórias Sinapses excitatórias causam uma mudança elétrica excitatória no potencial pós-sináptico (EPSP). Isso acontece quando o efeito líquido da liberação do transmissor é para despolarizar a membrana, levando-o a um valor mais próximo do limiar elétrico para disparar um potencial de ação. Esse efeito  é tipicamente mediado pela abertura dos canais da membrana (tipos de poros que atravessam as membranas celulares para os íons cálcio e potássio.Sinapses inibitóriasAs sinapses inibitórias causam um potencial pós-sináptico inibitório (IPSP), porque o efeito líquido da liberação do transmissor é para hiperpolarizar a membrana, tornando mais difícil alcançar o potencial de limiar elétrico. Esse tipo de sinapse inibitória funciona graças à abertura de diferentes canais de ions na membranas: tipicamente os canais cloreto (Cl-) ou potássio (K+).

     

Geração de um EPSP e IPSP. Nessa figura, o registro do potencial elétrico transmembrana em função do tempo (em vermelho) mostra que há uma deflexão gradual para cima do traçado quando uma sinapse excitatória (EPSP) é ativada. O fluxo de íons causa a despolarização, i.e, a membrana torna-se menos polarizada. Lembre-se que normalmente a face externa da membrana é negativa em relação ao interior, e que o potencial de repouso da membrana pós-sináptica é cerca de -70 milivolts. Qualquer despolarização diminui esse valor, tornando-o menos negativo, e portanto causando uma deflexão para cima (mais próxima ao nível zero). O registro do potencial de membrama para o potencial pós-sináptico inibitório (IPSP: em verde) mostra uma hiperpolarização, i.e., uma deflexão para baixo no traçado porque ele torna-se mais negativo que o potencial de repouso.Uma única célula nervosa normalmente tem centenas ou milhares de sinapses químicas excitatórias e inibitórias que chegam em seus dendritos ou corpo celular. As EPSP e IPSPs somam-se de modo que a curva resultante (em preto) podem inclinar-se para uma despolarização líquida ou uma hiperpolarização. Se a despolarização líquida alcançar o valor limiar, a célula pós-sináptica dispara potenciais de ação.
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Sinapses no sistemas nervoso central  

Arranjos sinápticos no SNC. A. Uma sinapse axo-dendrítica. B. uma sinapse axo-somática. C. Uma sinapse axo-axônica. Diferentes tipos de sinapses podem ser diferenciados pelo critério de qual parte do neurônio é pós-sináptico em relação ao axônio teminal. Se a membrana pós-sináptica está em um dendrito, a sinapse é chamada axo-dendrítica. Se a membrana pós-sinpática está no corpo celular, a sinapse é chamada axo-somática. Em alguns casos a membrana pós-sináptica está em um outro axônio, e essas sinapses são chamadas axo-axônicas. Em determinados neurônios especializados, os dendritos formam, na realidade, sinapses entre si, essas são as chamadas sinapses dendro-dendríticas. 

Neurotransmissores:  Mensageiros do Cérebro

Quimicamente, os neurotransmissores são moléculas relativamente pequenas e simples. Diferentes tipos de células secretam diferentes neurotransmisores.

Cada substância química cerebral funciona em áreas bastante espalhadas mas muito específicas do cérebro e podem ter efeitos diferentes dependendo do local de ativação.

Cerca de 60 neurotransmissores foram identificados e podem ser classificados, em geral em uma das quatro categorias.

  • 1) colinas: das quais a acetilcolina é a mais importante;
  • 2) aminas biogênicas: a serotonina, a histamina, e as catecolaminas – a dopamina e a norepinefrina
  • 3) aminoácidos: o glutamato e o aspartato são os transmissores excitatórios bem conhecidos, enquanto  que o ácido gama-aminobutírico (GABA), a glicina e a taurine são neurotransmissores inibidores.

 4) neuropeptídeos: esses são formados por cadeias mais longas de aminoácidos (como uma pequena molécula de proteína). Sabe-se que mais de 50 deles ocorrem no cérebro e muitos deles têm sido implicados na modulação ou na transmissão de informação neural.

Neurotransmissores importantes e suas funções

Dopamina Controla níveis de estimulação e controle motor em muitas partes do cérebro. Quando os níveis estão extremamente baixos na doença de Parkinson, os pacientes são incapazes de se mover volutáriamente. Presume-se que o LSD e outras drogas alucinógenas ajam no sistema da dopamina.

Serotonina Esse é um neurotransmissor que é incrementado por muitos antidepressivos tais com o Prozac, e assim tornou-se conhecido como o 'neurotransmissor do 'bem-estar'. ' Ela tem um profundo efeito no humor, na ansiedade e na agressão.

Acetilcolina (ACh) A acetilcolina controla a atividade de áreas cerebrais relaciondas à atenção, aprendizagem e memória. Pessoas que sofrem da doença de Alzheimer apresentam tipicamente baixos níveis de ACTH no córtex cerebral, e as drogas que aumentam sua ação podem melhorar a memória em tais pacientes.

Noradrenalina Principalmente uma substância química que induz a excitação física e mental e bom humor.

A produção é centrada na área do cérebro chamada de locus coreuleus, que é um dos muitos candidatos ao chamado centro de “prazer” do cérebro.

A medicina comprovou que a norepinefrina é uma mediadora dos batimentos cardíacos, pressão sanguínea, a taxa de conversão de glicogênio (glucose) para energia, assim como outros benefícios físicos.

Glutamato O principal neurotransmissor excitante do cérebro, vital para estabelecer os vínculos entre os neuroônios que são a base da aprendizagem e da memória a longo prazo.

Encefalinas e Endorfinas Essas substâncias são opiáceos que, como as drogas heroína e morfina, modulam a dor, reduzem o estresse, etc. Elas podem estar envolvidas nos mecanismos de dependência física.

  1. Veja Neurotransmissores
  2. Para saber mais:
  3. Neurotransmissores Visão geral de neurotransmissores e sinapses químicas Neurotransmissores cerebrais Neurotransmissores – Informações básicas Moléculas de neurotransmissores Sinapse Capítulo 6: Comunicação ao longo e entre os neurônios – Eckert & Randall – Capítulo #6 Neurofisiologia e Farmacologia de Receptor de droga y Armazenagem vesicular – ( Pequenos Neurotransmissores )

O Autor

Silvia Helena Cardoso, PhD. Psicobióloga, mestre e doutora em Ciências. Fundadora e editora-chefe da revista Cérebro & Mente. Universidade Estadual de Campinas. 

Copyright 2000 Universidade Estadual de Campinas

Investigação da UC: como os neurónios comunicam entre si

  • A forma como o nosso cérebro funciona ainda é um grande mistério mas, cada vez mais, se vão assistindo a avanços importantes.
  • Recentemente, uma equipa de investigadores do Centro de Neurociências e Biologia Celular (CNC) da Universidade de Coimbra (UC) desvendou que a “ubiquitina” organiza as proteínas que permitem aos neurónios trocar informação entre si.
  • Como É Que Os Neuronios Comunicam Entre Si?

O estudo publicado na revista científica Journal Of Cell Biology contraria a ideia geral de que a ubiquitina é apenas uma proteína que promove a destruição de proteínas danificadas ou com erros. Neste trabalho os autores descobriram que a ubiquitina atrai todos os recursos necessários à formação de novas sinapses, sendo essencial para a comunicação neuronal.

Maria Joana, primeira autora do artigo, sublinha que «algumas proteínas que se acumulam nos neurónios têm uma pequena “cauda” feita de várias ubiquitinas “atreladas”.

Neste trabalho descobrimos que a acumulação destas proteínas contribui para a comunicação neuronal porque as suas “caudas” de ubiquitinas funcionam como um “íman”, os quais atraem e organizam correctamente os recursos dessa comunicação.»

Como É Que Os Neuronios Comunicam Entre Si?

Ramiro Almeida, líder da equipa, explica que «decidimos arriscar uma abordagem pouco convencional e investigar o processo pelo qual a maquinaria de destruição das células contribui para o desenvolvimento do sistema nervoso. Surpreendentemente, à luz do conhecimento actual, observámos um aumento extraordinário do número de sinapses nos neurónios de ratos in vitro, em contexto de experimentação laboratorial.»

  1. O resultado obtido sugere que a ubiquitina, «para além da sua tarefa de degradação, tem um outro papel “construtivo” que explica o aumento de sinapses obtido», acrescenta o investigador.
  2. As conclusões desta investigação, desenvolvida ao longo de quatro anos, contribuem para a compreensão dos mecanismos de formação de sinapses, a estrutura responsável pela passagem de informação no sistema nervoso, e poderão auxiliar a comunidade científica a encontrar novas abordagens para os casos de autismo, esquizofrenia, atrofia muscular espinhal e principalmente síndrome de Angelman.
  3. O estudo foi financiado pela Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT) e pela União Europeia através das iniciativas Marie Skłodowska-Curie.

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Sinapses: a transmissão da informação / Blog Jaleko

As sinapses nada mais são do que o ponto de contato entre uma célula nervosa e outra célula excitável, a qual pode ser outro neurônio ou uma outra célula, como, por exemplo, uma célula muscular.

E, a partir desse contato, há a transmissão de determinada informação.

Como É Que Os Neuronios Comunicam Entre Si?Figura 1: Sinapses

Classificação

  • Elas podem ser classificadas de diversas formas, como, por exemplo, pela citoarquitetura quando temos uma sinapse entre dois neurônios.
  • De acordo com o local de ligação, as sinapses podem ser classificadas em axodendrítica (quando o axônio do elemento pré – sináptico se liga aos dendritos do elemento pós – sináptico), que corresponde a maioria das sinapses; axossomáticas, quando o elemento pré – sináptico se liga ao corpo do neurônio pós – sináptico; e axoaxônicas, quando o axônio do neurônio pré – sináptico se liga ao axônio do elemento pós – sináptico.
  • Uma
    outra classificação importante é quanto ao tipo de condução, que
    pode ser elétrica ou química, como veremos adiante.

E
também se classifica as sinapses de acordo com o efeito que essas
geram, podendo ser inibitórias ou excitatórias. Isso varia
principalmente com o tipo de neurotransmissor.

Vamos
agora ao estudo das sinapses elétricas e sinapses químicas.

Sinapses
Elétricas

As sinapses elétricas são sinapses onde não são necessários neurotransmissores, pois há contato direto entre os elementos pré e pós – sinápticos, e, assim, ocorre o fluxo elétrico.

Você já deve ter ouvido falar em junções GAP ou junções comunicantes.. certo!? Essas junções são essenciais para as sinapses elétricas, pois elas permitem a comunicação entre células adjacentes, por meio de conexons, por onde passa o fluxo da corrente elétrica.

Por ser contato direto, a condução é muito rápida e isso impede que haja também o retardo sináptico. A condução da corrente é bidirecional, ou seja, pode partir tanto do elemento pré, quanto do elemento pós, pois as junções comunicantes permitem essa movimentação.

E você pode se questionar: “por que todas as sinapses não são elétricas? Seria ótimo, condução rápida, estímulo direto, e etc”. Não poderíamos ter sinapses elétricas em todo o nosso organismo por um motivo: elas não são moduláveis, nem fisiologicamente e muito menos farmacologicamente.

Por isso, essas sinapses estão presentes no sistema nervoso central, sendo uma minoria.

E estão presentes também em alguns tecidos musculares, como o tecido muscular liso, e principalmente o tecido muscular cardíaco, onde a condução precisa ser rápida e propagar-se por todo o músculo cardíaco, para que haja uma contração eficaz a bombear de forma eficiente o sangue.

Sinapses
Químicas

  1. As sinapses químicas correspondem a maior parte das sinapses encontradas em nosso organismo.
  2. Sua fisiologia e funcionamento são, de certa forma, mais complexos do que quando comparados com as das sinapses elétricas, como veremos a seguir.

  3. No
    sistema nervoso central, as sinapses químicas são a maioria, assim
    como no organismo em geral.
  4. Enquanto as sinapses elétricas possuem elementos muito próximos entre si, as sinapses químicas não necessariamente.

  5. A condução se dá por substâncias químicas conhecidas como neurotransmissores, produzidos pelo elemento pré – sináptico, e liberado numa fenda, que é o espaço entre o elemento pré e o elemento pós – sináptico, essa fenda é conhecida como fenda sináptica.

O elemento pré – sináptico produz o neurotransmissor, por exemplo, um elemento colinérgico, produzirá a acetilcolina, que é um neurotransmissor. Após sintetizado, esse neurotransmissor é liberado.

Por outro lado, o elemento pós – sináptico possui receptores para tal neurotransmissor, que, ao se ligar, provoca um efeito.

Simplificando, o elemento pré – sináptico leva a informação por meio dos neurotransmissores, e o elemento pós – sináptico recebe a informação, pois os neurotransmissores atuam nele.

As
sinapses químicas são unidirecionais, ou seja, o sinal, a
informação, parte do elemento pré – sináptico em direção ao
pós – sináptico. Isso é importantíssimo na fisiologia, pois
direciona a informação.

  • Por ser um processo mais complexo, de produção, liberação e atuação do neurotransmissor, a condução é mais lenta, havendo um retardo sináptico.
  • Uma outra peculiaridade muito importante é que as sinapses químicas são passíveis de modulação, de regulação.
  • Sendo
    as sinapses químicas as mais comuns em nosso organismo, precisamos
    conhecer um pouco mais de seu funcionamento.

Como
se formam os neurotransmissores?

Para que haja a síntese de um neurotransmissor, geralmente, é necessário um precursor. Por exemplo, a acetilcolina, formada a partir de colina + Acetil-CoA.

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O local da síntese do neurotransmissor varia de acordo com o peso molecular do mesmo. Quando é um neurotransmissor de baixo peso, ele é sintetizado no terminal axônico.

Quando é um neurotransmissor de alto peso, ele é sintetizado no corpo celular do neurônio, e trazido por meio de vesículas pelo axônio até o terminal axônico, por meio do transporte axonal.

Onde
ficam armazenados os neurotransmissores?

Os
neurotransmissores ficam armazenados em vesículas no terminal
axônico, onde aguardam serem liberados.

Alguns
já são produzidos diretamente dentro de vesículas, enquanto outros
são produzidos no citoplasma, e em seguida sofrem vesiculação.

Liberação
do Conteúdo Vesicular: A exocitose

Como É Que Os Neuronios Comunicam Entre Si?Figura 2: Liberação de neurotransmissores na fenda sináptica

  1. As
    vesículas estão dispersas pelo terminal axônico, mas presas a
    microtúbulos.
  2. O
    processo de liberação do neurotransmissor é composto por várias
    etapas. Vamos a cada uma delas:
  3. A primeira coisa que precisa acontecer é um potencial de ação promovendo a despolarização da membrana do terminal pré – sináptico.
  4. Quando
    ocorre a despolarização, canais de Cálcio dependentes de voltagem
    se abrem, e isso permite o influxo de cálcio para o terminal pré –
    sináptico.
  5. O
    cálcio se liga a uma proteína chamada calmodulina.
  6. Esse complexo cálcio + calmodulina promove ativação da tubulino quinase, que, sendo uma quinase, fosforila os microtúbulos.
  7. Ao serem fosforilados, e lembrando que as vesículas estavam presas a eles, ocorre um movimento dessas vesículas contendo os neurotransmissores em direção à membrana pré -sináptica.
  8. E como tudo, ou quase tudo tem uma explicação, essas vesículas poderiam ir pra qual direção, mas elas vão para a membrana, pois há proteínas de atração, entre vesícula e membrana pré – sináptica, as snares, sendo que na vesícula há a V-Snare, e no terminal a T-Snare.
  9. Então, essas proteínas se atraem e, por essa razão, as vesículas seguem tal direção.

Uma
vez atraídas, elas se aproximam, até que se unem, formando um
complexo de fusão. Ou seja, a membrana da vesícula e a membrana do
terminal pré – sináptico se fundem.

  • Há, então, ativação da ATPase e da fosfolipase, que promovem um afastamento dos fosfolípideos, e, por fim, os neurotransmissores são liberados na fenda sináptica.
  • A
    membrana da vesícula sofre invaginação e é reutilizada.
  • Uma vez que é um processo complexo, com várias etapas e com participação de várias substâncias, muitos fatores podem provocar alterações, podem modular a liberação de neurotransmissores, que permite a condução de informação.

E
o que acontece com o neurotransmissor após ser liberado?

  1. Após ser liberado, são muitos os destinos que um neurotransmissor pode tomar.
  2. O mais comum, e o que ocorre inicialmente, é a ligação do neurotransmissor ao seu receptor pós – sináptico, promovendo, assim, o efeito esperado, que pode ser em um outro neurônio ou em um órgão efetor.

  3. A resposta celular uma hora precisa chegar ao fim, e, para isso, dois processos podem ocorrer, e isso varia de acordo com o tipo de terminal, tipo de neurotransmissor, e etc.

Uma das formas de encerrar a resposta celular é por meio de recaptação neuronal. Assim, o neurotransmissor volta ao terminal pré-sináptico, onde pode ser reutilizado.

Isso ocorre com alguns neurotransmissores, como a serotonina e o glutamato.

  • Outra forma é por degradação enzimática na própria fenda sináptica, como ocorre com a acetilcolina, ao ser degradada na fenda sináptica pela enzima acetilcolinesterase.
  • Um outro destino a ser tomado é quando o neurotransmissor se liga ao próprio terminal que o liberou, o terminal pré – sináptico, e, assim, modula a liberação de neurotransmissores, em um processo conhecido como automodulação.
  • Também
    podem se difundir pela corrente sanguínea e atuar em locais mais
    distantes.

Anteriormente, conversamos sobre a possibilidade de modulação das sinapses químicas. Em diversos pontos essa modulação pode acontecer.

Interferência
na Exocitose

Há uma substância muito conhecida, inclusive no meio estético, que impede a fusão das snares, bloqueando a V-Snare, o que seria essencial à liberação do neurotransmissor.

A toxina botulínica, conhecida como botox, faz isso! Ela impede a exocitose das vesículas de acetilcolina, e assim impede que haja contração muscular naquele local onde foi aplicada. Não havendo a contração, não há rugas.

Interferência
na recaptação neuronal

Algumas substâncias podem interferir em um dos processos que encerra a atividade do neurotransmissor, que é a recaptação neuronal. Um exemplo são as anfetaminas (ecstasy, conhecida também como MDMA), que são substâncias simpaticomiméticas, e, portanto, aumentam a atividade simpática.

O que essas substâncias fazem é inibir a recaptação de noradrenalina. Assim, aumenta a concentração de noradrenalina na fenda sináptica. Esse efeito ocorre pois entram no citosol do neurônio pré – sináptico, e sofrem vesiculação, ocupando o “espaço” da noradrenalina.

Assim, além de competir pela recaptação, as anfetaminas também levam a um processo de captação reversa, o que estimula a liberação de noradrenalina. Tudo isso potencializa o efeito simpático.

Outra substância que bloqueia a recaptação neuronal de noradrenalina é a cocaína, e, assim, promove a hiperatividade simpática.

Interferência
na degradação enzimática

  1. Algumas substâncias podem interferir na degradação de neurotransmissores, como por exemplo, os organofosforados e os carbamatos que inibem a enzima acetilcolinesterase, e assim impedem a degradação da acetilcolina na fenda.
  2. Com isso, aumenta a concentração de acetilcolina e, consequentemente, os efeitos dela.

  3. Seja na sinapse elétrica, ao transmitir uma condução para a célula adjacente, seja na sinapse química, ao sintetizar e liberar os neurotransmissores, há um tipo de efeito gerado, como classificamos anteriormente: em efeito inibitório e efeito excitatório, lembra?
  4. Os mecanismos e substâncias irão determinar qual o tipo de efeito teremos.

  5. Em uma sinapse excitatória, o principal mecanismo para que a excitação aconteça é o aumento da permeabilidade ao sódio, que então entra na célula pós – sináptica, atua em receptores ROC (Receptores sensíveis a estímulo químico) e gera, então, a despolarização da membrana dessa célula.
  6. As sinapses excitatórias geram o PPSE (potencial pós – sináptico excitatório).

  7. Já em uma sinapse inibitória, há aumento da permeabilidade ao cloro, que entra na célula, e por ser um íon com carga negativa, hiperpolariza a célula, deixando a mais negativa, e isso impede que haja deflagração de um potencial de ação.
  8. As sinapses inibitórias geram o PPSI (potencial pós – sináptico inibitório).

E, assim, fechamos essa conversa de hoje.

Espero que tenham compreendido bem as peculiaridades das sinapses, químicas e elétricas.

Essa compreensão é importante pois se trata de um assunto que vocês verão repetidas vezes, e entender a fisiologia, como funciona, facilita muito o aprendizado de conteúdos relacionados.

Bons estudos pessoal!

Como se comunicam os neurônios?

Sunday, 15 de November de 2020

Sinapse é um termo utilizado para designar a região de contato entre os neurônios. Foi denominada pelo médico fisiologista britânico Charles Sherrington. É nessa região onde ocorre o processamento, a modulação e a transmissão da informação entre neurônios.

Em termos gerais, a sinapse é a região de comunicação neuronal.

Dizemos que as sinapses são responsáveis pelo processamento e transmissão da informação porque é nessa região que a informação chega em forma de potenciais de ação (informação elétrica) e é convertida em informação química

através da liberação dos neurotransmissores. Neste sentido, essa região é fundamental para o processamento de toda informação que circula pelos neurônios. Dessa forma, há dois tipos de sinapses: química e elétrica.

A sinapse elétrica é realizada por meio de junções comunicantes. Estas estruturas permitem a comunicação direta entre as células sem a necessidade do intermédio de neurotransmissores. Elas são formadas por estruturas chamadas conexinas

que funcionam como canais iônicos. Dessa maneira, a sinapse elétrica permite a condução da informação de uma forma rápida, porém não são tão eficiente pois não tem a capacidade de modular ou processar a informação elétrica recebida. Apenas de conduzi-la ao neurônio seguinte. A sinapse elétrica é de grande importância para as células cardíacas, pois elas necessitam realizar contrações rápidas e coordenadas.

As sinapses químicas são chips de processamento neuronal. São eficientes e precisas, pois apresentam a capacidade de controlar, modular e transmitir todas mensagens elétricas (que chegam por meio do potencial de ação) e químicas (que chegam por meio de neurotransmissores).

Nas sinapses químicas o botão pré-sináptico de um neurônio armazena neurotransmissores em pequenas vesículas chamadas vesículas sinápticas.

Quando o potencial de membrana percorre o axônio e chega ao botão pré-sináptico ocorre a abertura dos canais de Ca++ voltagem dependente, e, consequentemente o influxo de Ca++. O Ca++

é um importante eletrólito para a liberação de neurotransmissores. Ele é responsável pela fusão das vesículas sinápticas à membrana do botão pré-sináptico (localizado na extremidade do axônio). Os neurotransmissores são liberados para fenda sináptica, em seguida são capturados por receptores da membrana do botão pós-sináptico (localizado nos dendrites).

 Os neurotransmissores são substâncias químicas sintetizadas no botão pré-sináptico dos neurônios e armazenados nas vesículas sinápticas. São considerados como primeiro mensageiros, pois são responsáveis por ‘’modular’’ a ação dos receptores pós-sinápticos e das proteínas canais. 

O que são sinapses?

sinapse é o que ocorre entre dois neurônios e permite a comunicação neural ou a transmissão sináptica.

As sinapses podem ser percebidas em todo o corpo, isto é,  não estão apenas localizadas no nosso cérebro.

Elas se projetam, por exemplo, nos músculos para permitir a contração muscular, além de possibilitar uma infinidade de outras funções em que o sistema nervoso age.

Sinapses e a estrutura dos neurônios

Os neurônios são as células do sistema nervoso que permitem a transmissão dos impulsos nervosos. Quando um neurônio envia um sinal para outro neurônio, os neurotransmissores são liberados. Esses mensageiros químicos transmitem mensagens do neurônio pré-sináptico – o neurônio que envia o sinal – para o neurônio pós-sináptico, o neurônio que recebe o sinal. 

O que as sinapses fazem

Quando um sinal nervoso chega ao final do neurônio, ele não pode simplesmente continuar para a próxima célula. Em vez disso, ele deve desencadear a liberação de neurotransmissores, que podem transportar o impulso, através da sinapse para o próximo neurônio.

Uma vez que um impulso nervoso desencadeia a liberação de neurotransmissores, esses mensageiros químicos atravessam o pequeno espaço sináptico e são absorvidos pelos receptores na superfície da célula seguinte. Esses receptores agem como uma trava, enquanto os neurotransmissores funcionam como chaves. Neurotransmissores podem excitar o neurônio ao qual se ligam ou inibi-lo.

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Pense no sinal nervoso como a corrente elétrica, e os neurônios como fios. As sinapses seriam as tomadas ou caixas de junção que conectam a corrente a uma lâmpada (ou outro aparelho elétrico de sua escolha), permitindo que a lâmpada acenda.

Como seu cérebro se comunica

As partes de uma sinapse

As sinapses são compostas por três partes principais:

  • O final pré-sináptico que contêm neurotransmissores
  • A fenda sináptica entre as duas células nervosas
  • O final pós-sináptico que contém os receptores

Um impulso elétrico percorre o axônio de um neurônio e desencadeia a liberação de pequenas vesículas contendo neurotransmissores.

Essas vesículas se ligam à membrana da célula pré-sináptica, liberando os neurotransmissores na sinapse.

Esses mensageiros químicos atravessam a fenda sináptica e se conectam aos locais receptores na próxima célula nervosa, desencadeando um impulso elétrico conhecido como potencial de ação.

Tipos de sinapses

Existem dois tipos principais de sinapses: sinapse química e sinapse elétrica.

  • Sinapse química: a primeira é a sinapse química com a atividade elétrica no neurônio pré-sináptico que desencadeia a liberação de mensageiros químicos, os neurotransmissores. Os neurotransmissores se difundem através da sinapse e se ligam aos receptores especializados da célula pós-sináptica. O neurotransmissor excita ou inibe o neurônio pós-sináptico. A excitação leva ao disparo de um potencial de ação, enquanto a inibição impede a propagação de um sinal.
  • Sinapses elétricas : nesse tipo, dois neurônios são conectados por canais especializados. As sinapses elétricas permitem que os sinais elétricos viajem rapidamente da célula pré-sináptica para a célula pós-sináptica, acelerando rapidamente a transferência de sinais. Os canais protéicos especiais que conectam as duas células possibilitam que a corrente positiva do neurônio pré-sináptico flua diretamente para a célula pós-sináptica.

Sinapses elétricas transferem sinais muito mais rapidamente que sinapses químicas. Enquanto a velocidade de transmissão nas sinapses químicas pode levar vários milissegundos, a transmissão nas sinapses elétricas é quase instantânea. 

Enquanto as sinapses elétricas têm a vantagem da velocidade, a força de um sinal diminui à medida que viaja de uma célula para a seguinte.

Devido a essa perda de força do sinal, é necessário um neurônio pré-sináptico muito grande para influenciar neurônios pós-sinápticos muito menores.

As sinapses químicas podem ser mais lentas, mas podem transmitir uma mensagem sem qualquer perda na intensidade do sinal.

Importância da sinapse

As sinapses fazem parte do circuito que conecta os órgãos sensoriais, como aqueles que detectam dor ou toque, no sistema nervoso periférico do cérebro.

As sinapses conectam neurônios no cérebro a neurônios no resto do corpo e desses neurônios aos músculos. É assim que a intenção de mover nosso braço, por exemplo, se traduz nos músculos do braço realmente em movimento.

As sinapses também são importantes dentro do cérebro e desempenham um papel vital no processo de formação da memória , por exemplo.

Escrito por Mariana Duarte

Neurónio

Da WikiCiências

Referência : Moreira, C., (2013) Neurónio, Rev. Ciência Elem., V1(1):008

Autor: Catarina Moreira
Editor: José Feijó
DOI: [http://doi.org/10.24927/rce2013.008]

É uma célula nervosa, estrutura básica do sistema nervoso, comum à maioria dos vertebrados. Os neurónios são células altamente estimuláveis, que processam e transmitem informação através de sinais electro-químicos.

Uma das suas características é a capacidade das suas membranas plasmáticas gerarem impulsos nervosos.

A maioria dos neurónios, tipicamente, possui o corpo celular e dois tipos de prolongamentos citoplasmáticos, as dendrites e os axónios.

  • corpo celular: contém o núcleo e a maior parte dos organelos. É nesta parte onde ocorre a síntese proteica.
  • dendrites: são prolongamentos finos, geralmente ramificados, que recebem e conduzem os estímulos provenientes de outros neurónios ou de células sensoriais.
  • axónio: é o prolongamento, geralmente, mais longo que transmite os impulsos nervosos provenientes do corpo celular. O comprimento do axónio varia muito entre os diferentes tipos de neurónios. Nos vertebrados e em alguns invertebrados os axónios são cobertos por uma bainha isolante de mielina, tomando a designação de fibra nervosa.
  • terminações do axónio: contêm sinapses, estruturas especializadas onde são libertadas susbtâncias químicas, neurotransmissores, que estabelecem a comunição com as dendrites ou corpo celular de outros neurónios.

Figura 1. Esquema representativo de um neurónio típico. a. Dendrite b. Soma c. Núcleo d. Axónio e. Bainha de mielina f. Célula de Schwann g. Nódulo de Ranvier h. Axónio terminal

Quando a terminação do axónio de um neurónio estabelece ligações com as dendrites ou corpo celular de um outro neurónio, as membranas modificam-se e formam uma sinapse, que permite que o impulso nervoso seja conduzido de um neurónio para o seguinte.

Quando o impulso nervoso chega à terminação do axónio que forma uma sinapse libertam-se neurotransmissores a partir da membrana pré-sináptica que atravessam a fenda sináptica e se ligam aos receptores da membrana pos-sináptica do neurónio seguinte.

Os neurónios no entanto não são as únicas células do sistema nervoso, as células de glia funcionam como suporte físico dos neurónios e auxiliam as ligações durante o desenvolvimento embrionário.

Existem vários tipos de células de glia: as células de Schwann no sistema nervoso periférico, os oligodendrócitos no sistema nervoso central.
Muitas células gliais fornecem nutrientes aos neurónios enquanto outras consomem partículas estranhas e resíduos celulares.

Outra das suas funções é a manutenção dos níveis iónicos à volta dos neurónios. Embora não tenham axónios e não transmitam por isso impulsos nervosos, as células gliais comunicam entre si electricamente através das “gap junction”, que permitem o fluxo iónico entre células.

Como em todas as células, o citoplasma do neurónio tem um excesso de carga negativa. A voltagem no interior do neurónio é geralmente 60-70 milivolts (mV) mais negativa que o exterior da célula.

Esta diferença de carga entre o meio extracelular e o meio intracelular gera uma diferença de potencial eléctrico entre as duas faces da membrana – potencial de membrana, que quando a célula não está a transmitir impulsos nervosos é da ordem dos -70 mV – potencial de repouso.

O sinal negativo indica como referido anteriormente que o interior da células tem maior carga negativa do que o exterior.
O neurónio é sensível a qualquer factor químico ou físico que provoque uma alteração no potencial de repouso da membrana.

A alteração mais extrema que pode ocorrer no potencial de membrana é o impulso nervoso (ou potencial de acção), que é uma rápida alteração do potencial eléctrico, em que por breves instantes (1 ou 2 milisegundos) o interior da célula torna-se mais positivo que o exterior.

As membranas plasmáticas dos neurónios são constituídas por uma bicamada fosfolipídica impermeável aos iões, como nas outras células, mas possuem proteínas que funcionam como canais ou bombas iónicas.

O potencial de repouso deve-se sobretudo à diferença de concentração dos iões sódio Na+ e potássio K+ dentro e fora da célula.

Diferença essa que é mantida pelo funcionamento dos canais e das bombas de sódio e potássio, que bombeiam sódio para o meio externo e potássio para o meio interno, com consumo de ATP, contrariando a difusão passiva destes iões.

A bomba de sódio e potássio transporta 3 Na+ por cada 2 K+ , a quantidade de iões K+ que sai da célula (por transporte passivo) é superior à quantidade de iões Na+ que entra na célula, criando-se um défice de cargas positivas na célula relativamente ao exterior.

Os canais que existem na membrana celular permitem a passagem de K+ e Na+ de forma passiva.

Quando o neurónio está em repouso, os canais estão fechados e abrem quando a célula é estimulada, permitindo uma rápida entrada de Na+, e uma alteração do potencial de membrana de -70 mV para + 35 mV, chamando-se a esta diferença potencial despolarização.

A rápida alteração do potencial eléctrico que ocorre durante a despolarização designa-se por potencial de acção e é da ordem dos 105 mV.

Quando o potencial de acção atinge o seu máximo durante a despolarização, aumenta a permeabilidade da membrana ao K+, e a permeabilidade dos canais ao Na+ volta ao normal. Dá-se uma quebra no potencial de membrana até atingir o seu valor de repouso, chamando-se a esta diferença potencial, repolarização.

A transmissão de um impulso nervoso é um exemplo de uma resposta do tipo “tudo-ou-nada”, isto é, o estímulo tem de ter uma determinada intensidade para gerar um potencial de acção.

O estímulo mínimo necessário para desencadear um potencial de acção é o estímulo limiar, e uma vez atingido este limiar, o aumento de intensidade não produz um potencial de acção mais forte mas sim um maior número de impulsos por segundo. O potencial de acção gerado na membrana estimulada propaga-se à área vizinha, conduzindo à sua despolarização e assim por diante.

Estas sucessivas despolarizações e repolarizações ao longo da membrana do neurónio constituem o impulso nervoso, cuja propagação se faz num único sentido, das dendrites para o axónio.

A velocidade de transmissão do impulso nervoso varia muito entre neurónios e espécies diferentes. Por exemplo, nas anémonas em geral a velocidade é da ordem dos 0.1 m/s, enquanto que nos neurónios motores de alguns mamíferos é da ordem dos 120m/s. estas diferenças na velocidade de transmissão estão relacionadas com a estrutura do axónio:

  • diâmetro: pequenos diâmetros apresentam maior resistência logo o impulso é transmitido mais lentamente
  • bainha de mielina: nos vertebrados embora os axónios tenham diâmetros inferiores aos dos invertebrados, a elevada velocidade de propragação do impulso é garantida pela presença da bainha de mielina, formada por células de Schwann que envolvem o axónio. As interrupções entre células de Schwann na bainha de mielina, são designadas por nódulos de Ranvier.

Em axónios mielinizados, o potencial de acção apenas despolariza a membrana na região dos nódulos de Ranvier, uma vez que a bainha actua como um isolante impedindo a despolarização nas restantes zonas. A rápida propagação é atingida pois o impulso salta de um nódulo para o outro.

  • A passagem do impulso nervoso de uma célula para a outra faz-se através das sinapses.
  • Palavras chave: corpo celular, axónio, dendrite, sinapse, neurotransmissor, impulso nervoso, potencial de acção
  • Materiais relacionados disponíveis na Casa das Ciências:
  • Criada em 20 de Outubro de 2009
    Revista em 13 de Setembro de 2010
    Aceite pelo editor em 15 de Setembro de 2010

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