Como ocorre a transmissão do impulso elétrico Na fibra nervosa?

As membranas dos neurônios tem a propriedade de condução nervosa. Esse evento é gerado devido ao fluxo de íons entre o espaço extracelular e intracelular. Portanto, o potencial de membrana é uma energia conservativa que permite a excitabilidade e condução do impulso nervoso gerado pelo fluxo constante de íons entre os fluidos celulares. 

O potencial de membrana pode ser classificado em dois tipos: Potencial de Repouso e Potencial de ação. O potencial de membrana está em repouso quando não há condução do impulso nervoso, pois o gradiente eletroquímico no interior da célula é mantido constante. Entretanto, qualquer estímulo externo (elétrico, químico ou mecânico) atuar sobre as proteínas canais (gated channels) há alteração na conformação estrutural dessas proteínas e a passagem de eletrólitos que alteram a distribuição elétrica dentro e fora da célula. Este evento gera uma diferença de potencial (ddp) e, consequentemente, promove a passagem da corrente elétrica por meio de íons. Se o estímulo for elevado o suficiente para ultrapassar o limiar (threshold) de voltagem da célula (-55 mV) é gerado o potencial de ação e o impulso nervoso é conduzido ao longo de todo o neurônio.

O potencial de ação (PA) é o momento em que há condução do impulso nervoso pela membrana do neurônio devido ao desequilíbrio eletrolítico entre o espaço extracelular e intracelular. O PA é uma propriedade físico-química de células excitáveis como os neurônios. São eles que garantem a sua peculiaridade de transmissão de informação. Portanto, a biogênese do PA é um fenômeno muito estudado no campo da Neurociência.

Durante o potencial de ação há ativação das proteínas canais de comportas fechadas (gated channels). Elas são ativadas por meio de estímulos químicos (neurotransmissores), elétricos (diferença de voltagem) e choques mecânicos. Quando os neurônios sofrem qualquer estímulo externo há a abertura de canais iônicos que permitem o fluxo constante de íons. O potencial de ação é caracterizado pela presença de três fases fundamentais: fase de despolarização da membrana (raising phase),fase de repolarização (falling phase) e fase de hiperpolarização (hyperpolarization phase).

Despolarização ou Raising phase: é a primeira fase do potencial de ação. É gerada pela abertura dos canais iônicos (gated channels) de Na+. O Na+ é um eletrólito que está em maior concentração fora da célula. A abertura de canais de Na+ favorecem o influxo desse íon e aumento da voltagem no espaço intracelular que deixa de ser negativa e passa a ser positiva promovendo a despolarização da célula. À medida que ocorre o influxo de Na+, a célula fica mais despolarizada (carrega positivamente em seu interior) e mais canais voltagem dependentes de Na+ são abertos. Promovendo ainda mais o influxo desse íon para gerar o potencial de ação.

Repolarização ou Falling phase: nesta fase há fechamento dos canais iônicos de Na+ e abertura do s canais de K+. O efluxo de partículas positivas reduz a polaridade, portanto a célula volta a ficar negativa nesta etapa. Entretanto, não volta ao potencial inicial de -60 a -70 mV. Após a falling phase há saída excessiva de K+ que caracteriza outra etapa chamada hiperpolarização onde ocorre o período refratário.

Hiperpolarização: nesta etapa a o efluxo excessivo de K+ . Essa fase é responsável por estabelecer o período refratário, momento em que a membrana do neurônio permanecer inexcitável, portanto não sendo capaz de gerar PAs.

Para que o potencial de ação seja gerado é necessário atingir o limiar ou o threshold, também conhecido como lei do tudo ou nada. O limiar para gerar um potencial de ação é de -55mV. A todo instante os dendritos e o corpo celular de um único neurônio recebe potenciais pós-sinápticos excitatórios e inibitórios ao mesmo tempo provenientes de outros neurônios. Se a soma das energias geradas pelos potenciais pós-sinápticos excitatórios e inibitórios que chegam no corpo celular for menor que o threshold, o potencial de ação não será gerado. No entanto, se a energia necessária atingir o limiar, independentemente da sua intensidade, o potencial de ação será gerado em uma região entre o corpo celular e o axônio denominado de cone de implantação (ou zona de gatilho).

Referências

Roberto Lente. Cem bilhões de neurônios. Conceitos Fundamentais de neurociência. Kandel. Princípios da Neurociência

Eric R. Kandel, James H. Schwartz, Thomas M. Jessell, Steven A. Siegelbaum, A. J. Hudspeth. Princípios de Neurociências. 5 edição.

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Em um neurônio, os estímulos se propagam sempre no mesmo sentido: são recebidos pelos dendritos, seguem pelo corpo celular, percorrem o axônio e, da extremidade deste, são passados à célula seguinte (dendrito – corpo celular – axônio).

O impulso nervoso que se propaga através do neurônio é de origem elétrica e resulta de alterações nas cargas elétricas das superfícies externa e interna da membrana celular.

A membrana de um neurônio em repouso apresenta-se com carga elétrica positiva do lado externo (voltado para fora da célula) e negativa do lado interno (em contato com o citoplasma da célula). Quando essa membrana se encontra em tal situação, diz-se que está polarizada. Essa diferença de cargas elétricas é mantida pela bomba de sódio e potássio. Assim separadas, as cargas elétricas estabelecem uma energia elétrica potencial através da membrana: o potencial de membrana ou potencial de repouso (diferença entre as cargas elétricas através da membrana).

Quando um estímulo químico, mecânico ou elétrico chega ao neurônio, pode ocorrera alteração da permeabilidade da membrana, permitindo grande entrada de sódio na célula e pequena saída de potássio dela. Com isso, ocorre uma inversão das cargas ao redor dessa membrana, que fica despolarizada gerando um potencial de ação. Essa despolarização propaga-se pelo neurônio caracterizando o impulso nervoso.

Imediatamente após a passagem do impulso, a membrana sofre repolarização, recuperando seu estado de repouso, e a transmissão do impulso cessa.

O estímulo que gera o impulso nervoso deve ser forte o suficiente, acima de determinado valor crítico, que varia entre os diferentes tipos de neurônios, para induzir a despolarização que transforma o potencial de repouso em potencial de ação. Esse é o estímulo limiar. Abaixo desse valor o estímulo só provoca alterações locais na membrana, que logo cessam e não desencadeiam o impulso nervoso.

Qualquer estímulo acima do limiar gera o mesmo potencial de ação que é transmitido ao longo do neurônio. Assim, não existe variação de intensidade de um impulso nervoso em função do aumento do estímulo; o neurônio obedece à regra do “tudo ou nada”.

Dessa forma, a intensidade das sensações vai depender do número de neurônios despolarizados e da frequência de impulsos. Imagine uma queimadura no dedo. Quanto maior a área queimada, maior a dor, pois mais receptores serão estimulados e mais neurônios serão despolarizados.

A transmissão do impulso nervoso de um neurônio a outro ou às células de órgãos efetores é realizada por meio de uma região de ligação especializada denominada sinapse.

O tipo mais comum de sinapse é a química, em que as membranas de duas células ficam separadas por um espaço chamado fenda sináptica.

Na porção terminal do axônio, o impulso nervoso proporciona a liberação das vesículas que contêm mediadores químicos, denominados neuro-transmissores. Os mais comuns são acetilcolina e adrenalina.

Esses neurotransmissores caem na fenda sináptica e dão origem ao impulsos nervosos na célula seguinte. Logo a seguir, os neurotransmissores que estão na fenda sináptica são degradados por enzimas específicas, cessando seus efeitos.

No sistema nervoso, verifica-se que os neurônios dispõem-se diferenciadamente de modo a dar origem a duas regiões com coloração distinta entre si e que podem ser notadas macroscopicamente: a substância cinzenta, onde estão os corpos celulares, e a substância branca, onde estão os axônios. No encéfalo (com exceção do bulbo) a substância cinzenta está localizada externamente em relação a substância branca, e na medula espinha e no bulbo ocorre o inverso.

Os nervos são conjuntos de fibras nervosas organizadas em feixes, unidos por tecidos conjuntivo denso.

 

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