Sinapses do Sistema Nervoso Central

unidade é análoga aos mecanismos de controle encefálicos que direcionam

nossa atenção em primeiro lugar para o pensamento, a sensação ou a

atividade motora e depois para outro, e assim por diante, até que ocorram

sequências complexas de pensamentos ou ações.

A Figura 46-4 é um diagrama de bloco simples que esquematiza o

sistema de computador. Mesmo rápido estudo desse diagrama demonstra

sua similaridade com o sistema nervoso. O fato de que os componentes

básicos do computador de uso geral são análogos aos do sistema nervoso

humano demonstra que o encéfalo apresenta muitas características

semelhantes a um computador que, continuamente, coleta informações

sensoriais e as utiliza com as informações armazenadas para computar o

curso diário da atividade corporal.

 

Figura 46-4. Esquema geral de computador mostrando os componentes básicos e suas inter-relações.

 

SINAPSES DO SISTEMA NERVOSO CENTRAL

A informação é transmitida para o sistema nervoso central, em sua maior

parte, na forma de potenciais de ação, chamados simplesmente impulsos

nervosos que se propagam por sucessão de neurônios, um após o outro.

Entretanto, além disso, cada impulso (1) pode ser bloqueado, na sua

transmissão de um neurônio para o outro; (2) pode ser transformado de

impulso único em impulsos repetitivos; ou (3) pode ainda ser integrado a

impulsos vindos de outros neurônios, para gerar padrões de impulsos muito

complexos em neurônios sucessivos. Todas essas funções podem ser

classificadas como funções sinápticas dos neurônios.

 

TIPOS DE SINAPSES — QUÍMICAS E ELÉTRICAS

Há dois tipos principais de sinapses (Figura 46-5): (1) quími cas; e (2)

elétricas.

A maioria das sinapses utilizadas para a transmissão de sinais no sistema

nervoso central da espécie humana são si napses químicas. Nessas sinapses,

o primeiro neurônio secreta por seu terminal a substância química chamada

neurotransmis sor (frequentemente, chamada substância transmissora), e

esse neurotransmissor, por sua vez, vai atuar em proteínas receptoras,

presentes na membrana do neurônio subsequente, para promover excitação,

inibição ou ainda modificar de outro modo a sensibilidade dessa célula.

Mais de 40 neurotransmissores importantes foram descobertos nos últimos

anos. Alguns dos mais conhecidos são: acetilcolina, norepinefrina,

epinefrina, histamina, ácido gama-aminobutírico (GABA), glicina,

serotonina e glutamato.

Nas sinapses elétricas, os citoplasmas das células adjacen tes estão

conectados diretamente por aglomerados de canais de íons chamados

junções comunicantes (gap junctions), que permitem o movimento livre dos

íons de uma célula para outra. Tais junções são discutidas noCapítulo 4, e é

por meio dessas junções comunicantes e de outras junções similares que os potenciais de ação são transmitidos de fibra mus cular lisa para a próxima no

músculo liso visceral ( Capítulo 8), e de célula muscular cardíaca para a

próxima no músculo cardíaco (Capítulo 10).

Embora a maioria das sinapses no cérebro seja química, no sistema

nervoso central podem coexistir e interagir sinapses químicas e elétricas. A

transmissão bidirecional das sinapses elétricas permite-lhes colaborar na

coordenação das atividades de grandes grupos de neurônios

interconectados. Por exemplo, as sinapses elétricas são úteis para detectar a

coincidência de despolarizações subliminares simultâneas dentro de um

grupo de neurônios interconectados; isso permite aumentar a sensibilidade

neural e promover o disparo sincronizado de um grupo de neurônios

interconectados.

Figura 46-5. Anatomia fisiológica de uma sinapse química (A) e de uma sinapse elétrica (B).

 

Condução “Unidirecional” nas Sinapses Químicas. As sinapses

químicas têm característica extremamente importante, que as torna muito adequadas para transmitir a maioria dos sinais do sistema nervoso. Essa

característica é tal que os sinais sejam sempre transmitidos em uma única

direção, ou seja, do neurônio que secreta o neurotransmissor, chamado

neurônio pré-sináptico, para o neurônio no qual o neurotransmissor age, o

neurônio pós-sináptico. Esse fenômeno é o princípio da condução

unidirecional que ocorre nas sinapses químicas, e é muito diferente da

condução pelas sinapses elétricas que, em geral, transmitem os sinais em

ambas as direções.

Um mecanismo de condução unidirecional permite que os sinais sejam

direcionados para alvos específicos. Na verdade, é essa transmissão

específica dos sinais, para áreas discretas e extremamente focalizadas, tanto

do sistema nervoso quanto nos terminais dos nervos periféricos, que

permite ao sistema nervoso executar sua miríade de funções sensoriais,

motoras, de memorização e muitas outras.

 

ANATOMIA FISIOLÓGICA DA SINAPSE

A Figura 46-6 mostra um esquema de neurônio motor anterior típico

encontrado no corno anterior da medula espinal. Esse neurônio é composto

por três partes principais: o corpo celular ou soma que constitui a maior

parte do neurônio; o axônio único que se estende do corpo celular, deixa a

medula espinal e se incorpora a nervos periféricos; e os dendritos, inúmeras

projeções ramificadas do soma, que se estendem, quando muito, por 1

milímetro para as áreas adjacentes da medula.

Encontram-se de 10.000 a 200.000 pequenos botões sinápticos, chamados

terminais pré-sinápticos, nas superfícies dos dendritos e do corpo celular do

neurônio motor: cerca de 80% a 95% estão situados nos dendritos e apenas

de 5% a 20% no corpo celular. Esses terminais pré-sinápticos são as

porções terminais de ramificações de axônios de diversos outros neurônios.

Muitos desses terminais pré-sinápticos são excitatórios — ou seja, secretam um neurotransmissor que estimula o neurônio pós-sináptico. Entretanto,

outros terminais pré-sinápticos são inibitórios — ou seja secretam um

neurotransmissor que inibe o neurônio pós-sináptico.

Neurônios localizados em outras partes da medula e do encéfalo diferem

do neurônio motor no (1) tamanho do corpo celular; (2) no comprimento,

tamanho e número de dendritos, tendo comprimento de quase zero a muitos

centímetros; (3) no comprimento e calibre do axônio; e (4) no número de

terminais pré-sinápticos, que pode variar de alguns poucos até cerca de

200.000. Essas diferenças fazem os neurônios de partes diversas do sistema

nervoso reagirem de modo diferente dos sinais sinápticos aferentes e, assim,

executarem muitas funções distintas.

Figura 46-6. Neurônio motor anterior típico exibindo terminações pré-sinápticas no corpo celular e nos dendritos. Note também o axônio único.

 

Terminais Pré-sinápticos. Estudos dos terminais pré-sináp ticos, com o

auxílio do microscópio eletrônico, demonstram que esses terminais têm

formas anatômicas variadas, mas a maioria se assemelha a pequenos botões

redondos ou ovalados e, assim, são por vezes chamados botões terminais,

pés terminais ou botões sinápticos.

A Figura 46-5A ilustra a estrutura básica de uma sinapse química ao

mostrar um terminal pré-sináptico único na superfície da membrana de

neurônio pós-sináptico. O terminal pré-sináptico é separado do corpo

celular do neurônio pós-sináptico pela fenda sináptica, cuja largura fica na

faixa de 200 a 300 angstroms. O terminal tem dois tipos de estruturas

internas importantes para a função excitatória ou inibitória da sinapse: as

vesículas transmissoras e as mitocôndrias. As vesículas transmissoras

contêm o neurotransmissor que, quando liberada na fenda sináptica, excita

ou inibe o neurônio pós-sináptico. Excita o neurônio pós-sináptico se a

membrana neuronal contiver receptores excitatórios, e inibe o neurônio se a

membrana tiver receptores inibitórios. As mitocôndrias fornecem o

trifosfato de adenosina (ATP), que, por sua vez, supre a energia necessária

para sintetizar novas moléculas da substância transmissora.

Quando o potencial de ação chega ao terminal pré-sináptico, a

despolarização de sua membrana faz com que pequeno número de vesículas

libere moléculas de neurotransmissores na fenda sináptica. A liberação

dessas moléculas, por sua vez, provoca alterações imediatas nas

características de permeabilidade da membrana neuronal pós-sináptica, o

que leva à excitação ou à inibição do neurônio pós-sináptico, dependendo

das características do receptor neuronal.

 

Mecanismo pelo Qual o Potencial de Ação Provoca a

Liberação do Neurotransmissor pelos Terminais Pré-

sinápticos — o Papel dos Íons Cálcio

 

A membrana do terminal pré-sináptico é chamada membra na pré-sináptica.

Essa membrana tem grande número de canais de cálcio dependentes de

voltagem. Quando o potencial de ação despolariza a membrana pré-

sináptica, esses canais de cálcio se abrem e permitem a passagem de

inúmeros íons cálcio para o terminal pré-sináptico. A quanti da de de neurotransmissor que é, então, liberada na fenda sináptica é diretamente

proporcional ao número de íons cálcio que entram. O mecanismo preciso,

pelo qual os íons cálcio provocam essa liberação, não é conhecido em sua

totalidade, mas pensa-se que seja o apresentado a seguir.

Quando os íons cálcio entram no terminal pré-sináptico, se ligam a

moléculas de proteínas especiais, presentes na superfície interna da

membrana pré-sináptica, chamadas sítios de liberação. Essa ligação, por

sua vez, provoca a abertura dos sítios de liberação através da membrana,

permi tindo que algumas vesículas, contendo os neurotransmissores , liberem

seu conteúdo na fenda sináptica, após cada potencial de ação. No caso das

vesículas que armazenam acetilcolina, de 2.000 a 10.000 moléculas do

neurotransmissor estão em cada vesícula, havendo vesículas suficientes no

terminal pré-sináptico para manter a neurotransmissão, promovida por

poucas centenas a 10.000 potenciais de ação.

 

Ação da Substância Transmissora sobre o Neurônio

Pós-sináptico — Função das “Proteínas Receptoras”

 

A membrana do neurônio pós-sináptico contém grande número de proteínas

receptoras também mostradas na Figura 46-5A. As moléculas desses

receptores têm dois componentes importantes: (1) o componente de ligação,

que se exterioriza da membrana na fenda sináptica — local onde se liga o

neurotransmissor, vindo do terminal pré-sináptico —; e (2) o componente

intracelular, que atravessa toda a membrana pós-sináptica até alcançar o

interior do neurônio pós-sináptico. A ativação dos receptores controla a

abertura dos canais iônicos na célula pós-sináptica segundo uma de duas

formas seguintes: (1) por controle direto dos canais iônicos para permitir a

passagem de tipos específicos de íons, através da membrana; ou (2)

mediante a ativação de um “segundo mensageiro” que não é canal iônico e,

sim, molécula que, projetando-se para o citoplasma da célula, ativa uma ou mais substâncias localizadas no interior do neurônio pós-sináptico. Esses

segundos mensageiros aumentam ou diminuem determinadas funções

celulares específicas.

Os receptores de neurotransmissores que ativam diretamente os canais

iônicos são designados, em geral, por receptores ionotrópicos, enquanto os

que atuam através de sistemas de segundos mensageiros recebem o nome de

receptores metabotrópicos.

 

Canais Iônicos. Os canais iônicos na membrana neuronal pós-sináptica

são, em geral, de dois tipos: (1) canais catiônicos que, na maioria das vezes,

permitem a passagem dos íons sódio quando abertos, mas que, por vezes,

deixam passar também íons potássio e/ou cálcio; e (2) canais aniônicos que

permitem a passagem de íons cloreto e também de pequenas quantidades de

outros ânions.

Os canais catiônicos que conduzem os íons sódio são revestidos com

cargas negativas. Essas cargas atraem os íons sódio carregados

positivamente para o canal, quando seu diâmetro aumenta para até

dimensão maior que a do íon sódio hidratado. Entretanto, essas mesmas

cargas negativas repelem os íons cloreto e outros ânions e impedem sua

passagem.

Para canais aniônicos, quando o diâmetro do canal fica grande o bastante,

íons cloreto passam pelo canal até atingirem o lado oposto, enquanto o

fluxo de cátions como sódio, potássio e cálcio está bloqueado

principalmente porque seus íons hidratados são muito grandes para passar

por eles.

Aprenderemos adiante que, quando canais catiônicos se abrem e permitem

a entrada de íons sódio com carga positiva, suas cargas positivas irão, por

sua vez, excitar o neurônio. Portanto, um neurotransmissor que abre os

canais catiônicos é chamado transmissor excitatório. Por sua vez, a abertura

de canais aniônicos permite a passagem de cargas elétricas negativas, o que inibe o neurônio. Desse modo, os neurotransmissores que abrem esses

canais são chamados transmissores inibitórios.

Quando um neurotransmissor ativa o canal iônico, o canal em geral abre

em fração de milissegundos; quando a substância transmissora não está

mais presente, o fechamen to do canal é igualmente rápido. A abertura e o

fe chamento dos canais iônicos são os meios para o controle muito rápido

dos neurônios pós-sinápticos.

 

Sistema de “Segundos Mensageiros” no Neurônio Pós-sináp‐

tico. Muitas funções do sistema nervoso — por exemplo, o processo da

memória — requerem mudanças prolongadas nos neurônios, com a duração

de segundos a meses após a substância transmissora inicial já se ter

dissipado. Os canais iônicos não são capazes de provocar alterações

prolongadas no neurônio pós-sináptico, porque esses canais se fecham em

milissegundos após a substância transmissora não estar mais presente.

Entretanto, em muitos casos, a excitação ou inibição neuronal pós-sináptica

prolongada é realizada pela ativação do sistema químico de “segundos

mensageiros” no neurônio pós-sináptico, sendo este segundo mensageiro

responsável por provocar o efeito prolongado.

Existem diversos tipos de sistemas de segundos mensageiros. Um dos

tipos mais comuns utiliza o grupo de proteínas chamadas proteínas G. A

Figura 46-7 mostra uma proteína G receptora da membrana. O complexo

de proteínas G inativo está livre no citosol e é formado por guanosina

difosfato (GDP) mais três componentes: o componente alfa (a), que é a

porção ativadora da proteína G, e os componentes beta (b) e gama (g), que

estão ligados ao componente alfa. Enquanto o complexo de proteínas G

estiver ligado ao GDP, ele permanece inativo.

Quando o receptor é ativado por um neurotransmissor, após um impulso

nervoso, o receptor sofre uma mudança conformacional, que deixa exposto

um local de ligação ao complexo de proteínas G, que em seguida se liga a uma porção do receptor que se destaca no interior da célula. Esse processo

permite que a subunidade a libere GDP e, simultaneamente, se ligue a uma

guanosina trifosfato (GTP) ao mesmo tempo que separa as proporções b e g

do complexo. O complexo a-GTP desanexado tem liberdade de movimento

no citoplasma celular e executa uma ou mais de múltiplas funções,

dependendo da característica específica de cada tipo de neurônio. Em

seguida, podem ocorrer as quatro mudanças seguintes, que se ilustram na

Figura 46-7:

1. Abertura de canais iônicos específicos na membrana da célula pós-

sináptica. É apresentado, no canto superior direito da figura, canal de

potássio que se abre em resposta à proteína G; esse canal, em geral,

permanece aberto por tempo prolongado, ao contrário do rápido

fechamento dos canais iônicos ativados diretamente, que não utilizam do

sistema de segundos mensageiros.

2. Ativação do monofosfato de adenosina cíclico (AMPc) ou monofosfato

de guanosina cíclico (GMPc) na célula neuronal. Lembre-se de que

tanto o AMP cíclico quanto o GMP cíclico podem ativar a maquinaria

metabólica muito específica do neurônio e, assim, podem iniciar

qualquer um dos muitos resultados químicos, incluindo as alterações a

longo prazo da estrutura da célula, que, por sua vez, alteram a

excitabilidade do neurônio por longo tempo.

3. Ativação de uma ou mais enzimas intracelulares. A proteína G pode

ativar diretamente uma ou mais enzimas intracelulares. Por sua vez,

essas enzimas podem induzir uma das muitas funções químicas

específicas da célula.

4. Ativação da transcrição gênica. A ativação da transcrição gênica é um

dos efeitos mais importantes da ativação do sistema de segundos

mensageiros, porque a transcrição gênica pode provocar a formação de

novas proteínas pelo neurônio, dessa forma, modificando a sua

maquinaria metabólica ou sua estrutura. Na verdade, sabe-se que as

alterações estruturais dos neurônios, quando ativadas de forma

apropriada, de fato ocorrem especialmente nos processos de memória a

longa duração.

A inativação da proteína G ocorre quando o GTP ligado à subunidade a é

hidrolisado para formar GDP. Essa ação leva a que a subunidade a libere-se

da sua proteína-alvo, o que inativa os sistemas de segundos mensageiros, e

em seguida volta a combinar-se com as subunidades b e g, retornando o

complexo de proteínas G ao seu estado inativo.

Está claro que a ativação dos sistemas de segundos mensageiros no

neurônio, ou dos tipos que envolvem as proteínas G ou outros, é

extremamente importante para modificar as características das respostas a

longo prazo das diferentes vias neuronais. Retornaremos a essa questão em

mais detalhes no Capítulo 58, quando da discussão sobre as funções da

memória do sistema nervoso.

 

Figura 46-7. Sistema de “segundos mensageiros” em que a substância transmissora de neurônio inicial pode ativar o segundo neurônio mediante, primeiramente, causando uma modificação transformacional no receptor que libera a subunidade alfa (a) ativada da “proteína G” no citoplasma do segundo neurônio. Quatro possíveis efeitos subsequentes à ativação da proteína G são mostrados, incluindo: 1, abertura de canal iônico na membrana do segundo neurônio; 2, ativação de sistema enzimático presente na membrana do neurônio; 3, ativação de sistema enzimático intracelular; e/ou 4, promovendo a transcrição gênica no segundo neurônio. O regresso da proteína G ao estado inativo tem lugar quando a guanosina trifosfato (GTP) ligada à subunidade a é hidrolisada a guanosina difosfato (GDP) e as subunidades b e g voltam a unir-se à subunidade a.

 

Receptores Excitatórios ou Inibitórios na Membrana

Pós-sináptica

Pela ativação, alguns receptores pós-sinápticos provocam excitação do

neurônio pós-sináptico, e outros causam inibição. A importância da

existência desses dois tipos de receptores, inibitórios e excitatórios, é que dá

dimensão adicional à função nervosa, possibilitando a contenção ou a

excitação das ações neuronais.

Os diferentes mecanismos moleculares e de membrana utilizados por

diversos receptores para induzir excitação ou inibição incluem os seguintes:

 

Excitação

1. Abertura dos canais de sódio, permitindo o fluxo de gran de número de

cargas elétricas positivas para a cé lula pós-sináptica. Esse evento

celular aumenta o po tencial intracelular da membrana em direção ao po‐

tencial mais positivo, no sentido de atingir o nível do limiar para sua

excitação. Esse é de longe o meio mais generalizado utilizado para

causar excitação.

2. Condução reduzida pelos canais de cloreto ou potássio ou de ambos.

Esse evento diminui a difusão de íons cloreto, com carga negativa para o

neurônio pós-sináptico ou a difusão de íons potássio com carga positiva

para fora da célula. Em ambos os casos, o efeito é o de fazer com que o

potencial interno da membrana mais positivo do que o normal, o que tem

caráter excitatório.

3. Diversas alterações no metabolismo do neurônio pós-sináptico, para

excitar a atividade celular ou em alguns casos, aumentar o número de

receptores de membrana excitatórios, ou diminuir o número de

receptores inibitórios da membrana.

 

Inibição

1. Abertura dos canais para íon cloreto na membrana neuronal pós-

sináptica. Esse fenômeno permite a rápida difusão dos íons cloreto com

carga negativa do meio extracelular para o interior do neurônio pós-

sináptico, dessa forma, transportando cargas negativas para o interior da

célula e aumentando a negatividade interna, o que tem caráter inibitório.

2. Aumento na condutância dos íons potássio para o exterior dos

neurônios. Esse evento permite que íons positivos se difundam para o

meio extracelular, provo cando aumento da negatividade do lado interno

da membrana do neurônio, o que é inibitório para a célula.

3. Ativação de enzimas receptoras que inibem as funções metabólicas

celulares, promovendo aumento do número de receptores sinápticos

inibitórios, ou diminuindo o número de receptores excitatórios.

 

SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS QUE ATUAM COMO

TRANSMISSORES SINÁPTICOS

 

Mais de 50 substâncias químicas foram demonstradas ou sugeridas como

transmissores sinápticos. Diversas delas estão listadas nas Tabelas 46-1 e

46-2, que fornecem dois grupos distintos de transmissores sinápticos. Um

dos grupos se constitui por neurotransmissores com moléculas pequenas e

de ação rápida. O outro é formado por grande número de neuropeptídeos,

de tamanho molecular muito maior e que são em geral de ação muito mais

lenta.

Os neurotransmissores com moléculas pequenas e de ação rápida são os

que induzem as respostas mais agudas do sistema nervoso, como a

transmissão de sinais sensoriais para o encéfalo e dos sinais motores do

encéfalo para os músculos. Os neuropeptídeos, ao contrário, geralmente

provocam ações mais prolongadas, como mudanças a longo prazo do

número de receptores neuronais, abertura ou fechamento por longos

períodos de certos canais iônicos e possivelmente também as mudanças a

longo prazo do número ou dimensão das sinapses.

 

Tabela 46-1 Neurotransmissores de Moléculas Pequenas e de Ação Rápida

Classe I

Acetilcolina

Classe II: As Aminas

Norepinefrina

Epinefrina

Dopamina

Serotonina

Histamina

Classe III: Aminoácidos

Ácido gama-aminobutírico (GABA)

Glicina

Glutamato

Aspartato

Classe IV

Óxido nítrico (NO)

 

Tabela 46-2 Neurotransmissores Peptídicos de Ação Lenta ou Fatores de

Crescimento

Hormônios Liberadores Hipotalâmicos

Hormônio liberador de tirotropina

Hormônio liberador do hormônio luteinizante

Somatostatina (fator inibitório do hormônio de crescimento)

Peptídeos Hipofisários

Hormônio adrenocorticotrópico (ACTH)

b-endorfina

Hormônio a-melanócito estimulante

Prolactina

Hormônio luteinizante

Tirotropina

Hormônio de crescimento

Vasopressina

Ocitocina

Peptídeos que Agem no Intestino e no Cérebro

Encefalina leucina

Encefalina metionina

Substância P

Gastrina

Colecistocinina

Peptídeo intestinal vasoativo (VIP)

Fator de crescimento neural

Fator neurotrópico derivado do cérebro

Neurotensina

Insulina

Glucagon

De Outros Tecidos

Angiotensina II

Bradicinina

Carnosina

Peptídeos do sono

Calcitonina Neurotransmissores de Moléculas Pequenas e de Ação

Rápida

 

Em muitos casos, os neurotransmissores constituídos por pequenas

moléculas são sintetizados no citosol do terminal pré-sináptico e entram nas

vesículas sinápticas situadas no terminal por meio de transporte ativo.

Dessa forma, cada vez que o potencial de ação atinge o terminal pré-

sináptico, poucas vesículas liberam ao mesmo tempo seu neurotransmissor

na fenda sináptica. Esse evento normalmente ocorre em questão de

milissegundos ou menos pelo mecanismo descrito nateriormente. A ação

subsequente desse neurotransmissor de molécula pequena, nos receptores

de membrana do neurônio pós-sináptico, geralmente ocorre também no

período de milissegundos ou menos. Na maioria das vezes, o efeito que o

neurotransmissor provoca é no sentido de aumentar ou diminuir a

condutância dos canais iônicos; exemplo é o aumento da condutância ao

sódio, que provoca excitação, ou a elevação da condutância ao potássio ou

ao cloreto, o que causa inibição.

 

Reciclagem de Vesículas que Armazenam Neurotransmissores

de Molécula Pequena. As vesículas que armazenam e liberam os

neurotransmissores de molécula pequena são continuamente recicladas e

utilizadas, por vezes, repetidas. Depois de se fundir à membrana sináptica e

se abrir para liberar a substância transmissora, a membrana da vesícula, no

primeiro momento, simplesmente passa a fazer parte da membrana

sináptica. Entretanto, no período de segundos a minutos, a porção da

vesícula aderida à membrana se invagina de volta ao interior do terminal

pré-sináptico e se desprende para formar nova vesícula. Essa membrana

vesicular ainda contém as proteínas enzimáticas apropriadas ou as proteínas

transportadoras necessárias para sintetizar e/ou armazenar a nova substância

transmissora na vesícula.

A acetilcolina é típico neurotransmissor de moléculas pequenas de ação

rápida que obedece aos princípios de síntese e de liberação já citados. Esse

neurotransmissor é sintetizado no terminal pré-sináptico, da acetilcoenzima

A e da colina na presença da enzima colina acetiltransferase. É então

transportado para as vesículas específicas. Quando essas vesículas, em

seguida, liberam a acetilcolina na fenda sináptica durante a transmissão

sináptica neuronal, a acetilcolina é rapidamente hidrolisada a acetato e

colina pela enzima colinesterase, presente no retículo de proteoglicanos,

que preenche o espaço da fenda sináptica. Depois, novamente no terminal

pré-sináptico, as vesículas são recicladas, e a colina é transportada

ativamente de volta ao terminal para ser utilizada mais uma vez na síntese

de nova molécula de acetilcolina.

 

Características de Alguns Importantes Neurotransmissores de

Molécula Pequena. A acetilcolina é secretada por neurônios em diversas

áreas do sistema nervoso, mas especificamente por (1) terminais das

grandes células piramidais do córtex motor; (2) vários tipos diferentes de

neurônios nos gânglios da base; (3) neurônios motores que inervam os

músculos esqueléticos; (4) neurônios pré-ganglionares do sistema nervoso

autônomo; (5) neurônios pós-ganglionares do sistema nervoso

parassimpático; e (6) alguns dos neurônios pós-ganglionares do sistema

nervoso simpático. Em muitos casos, a acetilcolina tem efeito excitatório;

entretanto, sabe-se que tem efeitos inibitórios em algumas terminações

nervosas parassimpáticas periféricas, tal como a inibição do coração pelo

nervo vago.

A norepinefrina é secretada por terminais de diversos neurônios, cujos

corpos celulares estão localizados no tronco cerebral e no hipotálamo.

Especificamente, os neurônios secretores de norepinefrina, localizados no

locus ceruleus situado na ponte, enviam fibras nervosas para áreas

encefálicas muito disseminadas do encéfalo auxiliando no controle da atividade geral e na disposição da mente, tal como o aumento do nível de

vigília. Em muitas dessas áreas, a norepinefrina provavelmente se liga a

receptores excitatórios, mas, ao contrário, em poucas áreas liga-se a

receptores inibitórios. A norepinefrina é secretada também pela maioria dos

neurônios pós-ganglionares do sistema nervoso simpático, onde excita

alguns órgãos e inibe outros.

A dopamina é secretada por neurônios que se originam na substância

negra. Esses neurônios se projetam principalmente para a região estriatal

dos gânglios da base. O efeito da dopamina é em geral inibitório.

A glicina é secretada principalmente nas sinapses da medula espinal.

Acredita-se que sempre atue como neurotransmissor inibitório.

O GABA é secretado por terminais nervosos situados na medula espinal,

no cerebelo, nos gânglios da base e em diversas áreas do córtex. Acredita-se

que tenha sempre efeito inibitório.

O glutamato é secretado por terminais pré-sinápticos, em muitas vias

sensoriais aferentes, assim como em diversas áreas do córtex cerebral. Seu

efeito, provavelmente é sempre excitatório.

A serotonina é secretada por núcleos que se originam na rafe mediana do

tronco cerebral e se projetam para diversas áreas encefálicas e da medula

espinal, especialmente para os cornos dorsais da medula espinal e para o

hipotálamo. A serotonina age como inibidor das vias da dor na medula

espinal, e acredita-se que sua ação inibitória nas regiões superiores do

sistema nervoso auxilie no controle do humor do indivíduo, possivelmente

até mesmo provocando o sono.

O óxido nítrico é especialmente secretado por terminais nervosos em áreas

encefálicas responsáveis pelos comportamentos a longo prazo e pela

memória. Assim, esse sistema de neurotransmissão poderá, futuramente,

explicar algumas funções do comportamento e da memória que até hoje têm

sido um desafio. O óxido nítrico difere dos outros neurotransmissores de pequena molécula por seu mecanismo de formação, no terminal pré-

sináptico, e por sua ação no neurônio pós-sináptico. O óxido nítrico não é

formado e armazenado em vesículas no terminal pré-sináptico, como os

outros neurotransmissores. Na verdade, é sintetizado quase

instantaneamente, conforme sua necessidade, quando se difunde para fora

dos terminais pré-sinápticos, durante segundos, em vez de ser liberado em

embalagens vesiculares. Em seguida, difunde-se para os neurônios pós-

sinápticos adjacentes. No neurônio pós-sináptico, o óxido nítrico, em geral,

não induz grandes alterações do potencial de membrana, mas, na verdade,

modifica as funções metabólicas intracelulares que promovem alterações na

excitabilidade do neurônio por segundos, minutos ou até mesmo por mais

tempo.

 

Neuropeptídeos

 

Os neuropeptídeos são sintetizados de outro modo e têm ações que são,

muitas vezes, lentas e muito diferentes das dos neurotransmissores de

molécula pequena. Os neuropeptídeos não são sintetizados no citosol dos

terminais pré-sinápticos. Na verdade, são sintetizados como partes integrais

de grandes moléculas proteicas pelos ribossomos situados do corpo celular

do neurônio.

As moléculas proteicas entram nos espaços internos do retículo

endoplasmático do corpo celular e, subsequen temente, no aparelho de

Golgi, onde passam por duas altera ções: primeira, a proteína formadora de

neuropeptídeo é clivada, por ação enzimática, em fragmentos menores,

sendo alguns deles o próprio neuropeptídeo ou seu precursor. Segunda, o

aparelho de Golgi empacota o neuropeptídeo em vesículas diminutas que

são liberadas no citoplasma. As vesículas são transportadas até as

terminações das fibras nervosas pelo fluxo axônico do citoplasma do

axônio, sendo transportadas em velocidade de apenas alguns centímetros por dia. Por fim, essas vesículas liberam seu conteúdo nos terminais

neuronais em resposta a potenciais de ação da mesma forma que os

neurotransmissores de molécula pequena. Entretanto, a vesícula passa por

autólise e não é reutilizada.

Devido ao método laborioso de formação dos neuropeptídeos, quantidades

bem menores desses são normalmente liberadas em relação às quantidades

liberadas de neurotransmissores de pequena molécula. Essa diferença é

parcialmente compensada pelo fato de que os neuropeptídeos têm, em geral,

potência de mil vezes ou maior da que os neurotransmissores de molécula

pequena. Outra característica importante dos neuropeptídeos é que eles, por

vezes, provocam ações muito mais prolongadas. Algumas dessas ações

incluem o fechamento prolongado dos canais de cálcio, mudanças por longo

tempo na maquinaria metabólica celular, alterações prolongadas na ativação

ou desativação de genes específicos, no núcleo celular, e/ou mudanças por

longo tempo no número de receptores excitatórios ou inibitórios. Alguns

desses efeitos duram dias, mas outros, possivelmente, por meses ou anos. O

conhecimento sobre as funções dos neuropeptídeos está apenas começando

a se desenvolver.

 

EVENTOS ELÉTRICOS DURANTE A EXCITAÇÃO

NEURONAL

Os eventos elétricos na excitação neuronal têm sido estudados

especialmente, nos grandes neurônios motores dos cornos anteriores da

medula espinal. Portanto, os eventos, descritos nas seções subsequentes, se

referem essencialmente a esses neurônios. Excetuando-se as diferenças

quantitativas, esses eventos se aplicam à maioria dos neurônios do sistema

nervoso.

Potencial de Repouso da Membrana do Corpo Celular do

Neurônio. A Figura 46-8 esquematiza o corpo celular do neurônio motor

espinal, indicando um potencial de repouso da membrana em torno de −65

milivolts. Esse potencial de membrana em repouso é menos negativo do

que os −90 milivolts, encontrados nas grandes fibras nervosas periféricas e

nas fibras de músculo esquelético; a voltagem mais baixa é importante

porque permite o controle, tanto positivo quanto negativo do grau de

excitabilidade do neurônio, ou seja, a diminuição da voltagem para valor

menos negativo torna a membrana do neurônio mais excitável, enquanto o

aumento dessa voltagem para valor mais negativo torna o neurônio menos

excitável. Esse mecanismo é a base para as duas funções do neurônio —

tanto excitação como inibição — como explicado em detalhe nas seções a

seguir.

 

Figura 46-8. Distribuição dos íons sódio, potássio e cloreto através da membrana do corpo celular neuronal; origem do potencial de membrana intrassomático.

Diferenças de Concentração dos Íons através da Membrana do

Corpo Celular do Neurônio. A Figura 46-8 também aponta as

diferenças entre as concentrações de três íons, através da membrana do

corpo celular do neurônio que são os mais importantes para a função do

neurônio: íons sódio, íons potássio e íons cloreto. Na parte superior da

figura, a concentração dos íons sódio é mostrada como sendo alta no

líquido extracelular (142 mEq/L), porém baixa no neurônio (14 mEq/L). O

gradiente de concentração de sódio é produzido por bomba de sódio

poderosa, presente na membrana do corpo celular (somático), que

continuamente lança o sódio para fora do neurônio.

A Figura 46-8 também mostra que a concentração do íon potássio é alta

no corpo celular do neurônio (120 mEq/L) mas baixa no líquido

extracelular (4,5 mEq/L). Além disso, evidencia a existência da bomba de

potássio (a outra metade da bomba de Na+ +-K), que bombeia potássio para

o interior do neurônio.

A Figura 46-8 mostra que o íon cloreto está em alta concentração no

líquido extracelular, porém em baixa concentração no neurônio. A

membrana pode ser, de certa maneira, muito permeável aos íons cloreto e

deve existir fraca bomba de cloreto. Contudo, a razão principal para a baixa

concentração dos íons cloreto no neurônio é o potencial de −65 milivolts da

célula, isto é, essa voltagem negativa repele os íons cloreto com carga

negativa, forçando-os para fora através dos canais até que a concentração

seja bem menor na face interna da membrana do que na externa.

Relembremos, dos Capítulos 4 e 5, que o potencial elétrico através da

membrana celular pode se opor aos movimentos dos íons através dessa

membrana, se o potencial tiver polaridade e magnitude apropriadas. O

potencial que se opõe exatamente ao movimento de um íon é chamado

potencial de Nernst para esse íon, que está representado pela seguinte

equação:

em que FEM (força eletromotriz) é o potencial de Nernst, em milivolts, da

face interna da membrana. O potencial será negativo (−) para íons

positivos, e positivo (+) para íons negativos.

Agora, pode-se calcular o potencial de Nernst que irá se opor de forma

precisa ao movimento de cada um dos três íons separadamente: sódio,

potássio e cloreto.

Para a diferença da concentração de sódio, mostrada na Figura 46-8, que

é de 142 mEq/L no exterior e de 14 mEq/L no interior, o potencial de

membrana que irá se opor exatamente ao movimento dos íons sódio através

dos canais de sódio é de +61 milivolts. Entretanto, o potencial de membrana

real é de + − 65 milivolts, e não de 61 milivolts. Portanto, os íons sódio que

vazam para o interior são imediatamente bombeados de volta para o

exterior pela bomba de sódio, mantendo assim o potencial negativo de −65

milivolts do neurônio.

Para os íons potássio, o gradiente de concentração é de 120 mEq/L no

neurônio e de 4,5 mEq/L fora do neurônio. Esse gradiente de concentração

resulta em potencial de Nernst de −86 milivolts no interior do neurônio que

é mais negativo do que os −65 milivolts que realmente existem. Portanto,

por causa da alta concentração intracelular de potássio, existe tendência

efetiva dos íons potássio se difundirem para fora do neurônio, mas esse

efeito é contrabalançado pelo bombeamento contínuo dos íons potássio para

o interior da célula.

Finalmente, o gradiente do íon cloreto, com 107 mEq/L no meio

extracelular e 8 mEq/L no meio intracelular, gera potencial de Nernst de

−70 milivolts no interior do neurônio, o que é apenas ligeiramente mais

negativo do que o valor real medido de −65 milivolts. Portanto, os íons

cloreto tendem a penetrar com pequena intensidade no interior do neurônio, mas esses poucos íons que penetram são lançados para fora, possivelmente

por bomba ativa de cloreto.

Mantenha esses três potenciais de Nernst em mente e lembre-se das

direções em que os diferentes íons tendem a se difundir, porque essa

informação é importante para o entendimento, tanto da excitação, como da

inibição neuronal, por ativação ou inativação dos canais iônicos nas‐

sinapses.

 

Distribuição Uniforme do Potencial Elétrico Dentro do Corpo

Celular. O interior do corpo celular do neurônio contém solução

eletrolítica de alta condutividade, o líquido intracelular do neurônio. Além

disso, o diâmetro do corpo celular do neurônio é grande (de 10 a 80

micrômetros) e assim não oferece quase nenhuma resistência à condução da

corrente elétrica de uma região do interior do corpo celular para outra.

Portanto, qualquer alteração do potencial, em qualquer parte do corpo

celular, induz à alteração quase precisamente igual do potencial, em todos

os outros pontos do corpo celular (isto é, enquanto o neurônio não estiver

transmitindo um potencial de ação). Esse é um princípio importante por ter

participação central na “somação” dos sinais que chegam ao neurônio

provenientes de múltiplas fontes, como veremos nas seções subsequentes

deste Capítulo.

 

Efeito da Excitação Sináptica na Membrana Pós-sináptica —

Potencial Excitatório Pós-sináptico. A Figura 46-9Amostra

neurônio em repouso, com um terminal pré-sináptico não excitado fazendo

sinapse sobre sua superfície celular. O potencial de repouso da membrana,

em qualquer ponto do corpo celular, é de −65 milivolts.

A Figura 46-9B mostra terminal pré-sináptico que secretou

neurotransmissor excitatório na fenda sináptica entre o terminal e a

membrana do corpo celular do neurônio. Esse neurotransmissor age sobre receptor excitatório de membrana, aumentando a permeabilidade da

membrana ao Na+. Devido ao grande gradiente de concentração e à

acentuada negatividade elétrica no neurônio, os íons sódio se difundem

rapidamente para a célula.

O rápido influxo dos íons sódio com carga positiva para o interior da

célula neutraliza parte da negatividade do potencial de repouso da

membrana. Dessa forma, na Figura 46-9B, o potencial de repouso da

membrana aumentou para valor mais positivo, de −65 para −45 milivolts.

Esse aumento positivo da voltagem do potencial normal da membrana em

repouso — ou seja, para valor menos negativo — é chamado potencial pós-

sináptico excitatório (PPSE), porque se esse potencial aumentar até o limiar

na direção positiva irá provocar potencial de ação no neurônio pós-sináptico

e, dessa forma, o excitando. (Nesse caso, o PPSE é de +20 milivolts — isto

é, 20 milivolts mais positivo do que o valor de repouso.)

A descarga de terminal pré-sináptico único jamais induzirá aumento do

potencial neuronal de −65 milivolts diretamente para −45 milivolts.

Elevação dessa magnitude requer descarga simultânea de vários terminais

— de 40 a 80 para o neurônio motor típico — ao mesmo tempo ou em

rápida sucessão. Essa descarga simultânea ocorre por meio do processo

chamado somação, que é discutido nas próximas seções.

Figura 46-9. Três estados do neurônio. A, Neurônio em repouso, com potencial intraneuronal normal de −65 milivolts. B, Neurônio no estado excitado, com potencial intraneuronal menos negativo (−45 milivolts), ocasionado pelo influxo de sódio. C, Neurônio no estado inibido, com potencial intraneuronal mais negativo (−70 milivolts), ocasionado pelo efluxo do íon potássio, pelo influxo do íon cloreto, ou por ambos.

 

Geração do Potencial de Ação no Segmento Inicial do Axônio

ao Emergir do Neurônio — Limiar de Excitação. Quando o PPSE

aumenta o suficiente na direção positiva, passa por valor em que ele

deflagra o potencial de ação no neurônio. Entretanto, o potencial de ação

não se inicia nas regiões adjacentes às sinapses excitatórias. De fato, o potencial é deflagrado no segmento inicial do axônio, ponto em que o

axônio emerge do corpo celular. A principal razão para que o potencial de

ação tenha origem nessa região é que o corpo celular tem relativamente

poucos canais para sódio dependentes de voltagem, em sua membrana, o

que torna difícil que o PPSE promova a abertura de quantidade de canais de

sódio necessária para disparar o potencial de ação. Ao contrário, a

membrana do segmento inicial tem concentração sete vezes maior de canais

para sódio dependentes de voltagem do que o corpo celular e, assim, pode

gerar o potencial de ação com muito mais facilidade do que a soma

neuronal. O PPSE que irá produzir o potencial de ação no segmento inicial

do axônio fica entre + + + 10 e 20 milivolts, em contraste com os valores de 30

ou +40 milivolts (ou mais) necessários para que o mesmo ocorra no corpo

celular.

Uma vez disparado o potencial de ação, ele se propaga na direção

periférica ao longo do axônio e, normalmente, também de modo retrógrado

em direção ao corpo celular. Em alguns casos, o potencial se propaga

também retrogradamente pelos dendritos, mas não em todos eles, porque os

dendritos, assim como o corpo celular, têm poucos canais para sódio

dependentes de voltagem e desse modo com frequência não são capazes de

gerar potenciais de ação. Assim, na Figura 46-9B, está apresentado o

limiar para a excitação do neurônio, em torno de −45 milivolts, que

representa PPSE de +20 milivolts — ou seja, 20 milivolts mais positivo do

que o potencial de repouso normal do neurônio, de −65 milivolts.

 

EVENTOS ELÉTRICOS DURANTE A INIBIÇÃO

NEURONAL

 

Efeito das Sinapses Inibitórias sobre a Membrana Pós-sináptica

— Potencial Inibitório Pós-sináptico. As sinapses inibitórias

promovem principalmente a abertura de canais de cloreto, permitindo a passagem com facilidade dos íons cloreto. Para entendermos como as

sinapses inibitórias inibem o neurônio pós-sináptico, devemos relembrar o

que aprendemos do potencial de Nernst para os íons cloreto. O potencial de

Nernst para os íons cloreto foi calculado em torno de −70 milivolts. Esse

potencial é mais negativo do que os −65 milivolts presentes, nas condições

de repouso, do lado interno da membrana neuronal. Portanto, a abertura dos

canais para cloreto irá permitir que os íons cloreto com carga negativa se

movam do líquido extracelular para o intracelular, o que tornará o potencial

de membrana no interior do neurônio mais negativo que o normal,

aproximando-se do valor de −70 milivolts.

A abertura dos canais para potássio vai permitir que os íons potássio com

carga positiva se dirijam para o exterior, o que tornará o potencial de

membrana no interior do neurônio mais negativo do que o normal. Dessa

forma, tanto o influxo do cloreto quanto o efluxo do potássio aumentam o

grau de negatividade intracelular, o que é chamado hiperpolarização. Esse

aumento inibe o neurônio por estar o potencial de membrana ainda mais

negativo do que o potencial intracelular normal. Assim, o aumento na

negatividade para além do nível do potencial de membrana normal, no

estado de repouso, é chamado potencial inibitório pós-sináptico (PPSI).

A Figura 46-9C mostra o efeito causado pela ativação de sinapses

inibitórias no potencial de membrana, permitindo o influxo de cloreto para

a célula e/ou o efluxo de potássio para fora da célula, com o potencial de

membrana diminuindo do valor normal de −65 milivolts para valor mais

negativo de −70 milivolts. Tal potencial de membrana é 5 milivolts mais

negativo do que o normal, e é portanto o PIPS de −5 milivolts que inibe a

transmissão do sinal neural pela sinapse.

 

Inibição Pré-sináptica Além da inibição causada por sinapses inibitórias que operam na membrana

neuronal, que é chamada inibição pós-sináptica, outro tipo de inibição

ocorre, com frequência, nos terminais pré-sinápticos antes mesmo que o

sinal neural chegue à sinapse. Esse tipo de inibição é chamado inibição pré-

sináptica.

A inibição pré-sináptica é causada pela liberação de substância inibitória

nos terminais nervosos pré-sinápticos, antes mesmo que esses terminais

atinjam o neurônio pós-sináptico. Na maioria das vezes, o neurotransmissor

inibitório é o GABA. Essa liberação tem efeito específico, que é o de abrir

canais aniônicos permitindo a difusão de grande número de íons cloreto

para o terminal nervoso. As cargas negativas desses íons inibem a

transmissão sináptica porque cancelam boa parte do efeito excitatório dos

íons sódio com carga positiva que também entram nos terminais quando da

chegada do potencial de ação.

A inibição pré-sináptica ocorre em muitas vias sensoriais no sistema

nervoso. Na verdade, fibras nervosas sensoriais adja centes, que com grande

frequência inibem mutuamente umas às outras, o que minimiza a dispersão

lateral e a mistura de sinais nos tratos sensoriais. Discutiremos a

importância desses fenômenos de maneira mais aprofundada nos Capítulos

subsequentes.

 

Curso Temporal dos Potenciais Pós-sinápticos

 

Quando a sinapse excitatória excita o neurônio motor, a membrana neuronal

fica muito permeável aos íons sódio por um período de 1 a 2 milissegundos.

Durante esse curto espaço de tempo, uma quantidade suficiente de íons

sódio se difunde rapidamente para o interior do neurônio motor,

aumentando seu potencial intraneuronal por alguns milivolts e criando,

assim, o PPSE, representado pelas curvas azuis e verdes da Figura 46-10.

Esse potencial então lentamente diminui nos 15 milissegundos subsequentes, por ser esse o tempo necessário para que o excesso de cargas

positivas saia do neurônio excitado e também para que se restabeleça o

potencial de repouso normal da membrana.

Efeito exatamente oposto ocorre para o PPSI; ou seja, a sinapse inibitória

aumenta a permeabilidade da membrana para os íons potássio ou cloreto ou

até mesmo para ambos, por um período de 1 a 2 milissegundos, e esse

evento provoca a diminuição do potencial de membrana para valor mais

negativo do que o normal, gerando, dessa maneira, o PPSI. Tal potencial

também desaparece em aproxima damente 15 milissegundos.

Outros tipos de substâncias transmissoras podem excitar ou inibir o

neurônio pós-sináptico por períodos muito mais longos — por centenas de

milissegundos ou até mesmo por segundos, minutos ou horas. Isto é,

especialmente, verdadeiro para neuropeptídeos transmissores.

 

Figura 46-10. Representação de potenciais pós-sinápticos excitatórios, onde pode ser observado que o disparo simultâneo de apenas algumas sinapses não vai causar a somação dos potenciais, de modo suficiente para gerar o potencial de ação, mas que o disparo simultâneo de muitas sinapses pode elevar o potencial de somação até o limiar para a excitação e provocar, desse modo, o potencial de ação.

“Somação Espacial” nos Neurônios — Limiar de Disparo

A excitação de um só terminal pré-sináptico sobre a superfície do neurônio

quase nunca excita a célula. A razão desse fenômeno se deve ao fato de que

a quantidade de substância transmissora liberada por um só terminal para

provocar o PPSE é normalmente de valor não superior à faixa de 0,5 a 1

milivolt, em vez do potencial de 10 a 20 milivolts necessário, em geral, para

atingir o limiar de excitação.

Entretanto, diversos terminais pré-sinápticos costumam ser estimulados ao

mesmo tempo. Embora esses terminais estejam distribuídos por amplas e

distantes áreas no neurônio, seus efeitos ainda podem ser somados; ou seja,

os potenciais podem se somar a outros, até que a excitação neuronal ocorra.

Já foi salientado nateriormente que a alteração do potencial, em qualquer

ponto isolado do corpo celular, alterará o potencial em qualquer local do

corpo celular quase do mesmo modo. Esse efeito ocorre porque a

condutividade elétrica no grande corpo celular neuronal é muito alta.

Portanto, para cada sinapse excitatória que dispara simulta neamente, o

potencial de membrana total fica mais positivo por 0,5 a 1,0 milivolt.

Quando o PPSE se torna grande o su fici ente, o limiar de disparo será

alcançado e o potencial de ação vai ser gerado espontaneamente no

segmento inicial do axônio, como demonstrado na Figura 46-10. O

potencial pós-sináptico da parte inferior da figura é resultado da estimu‐

lação simultânea de quatro sinapses; o próximo potencial mais alto foi

induzido pela estimulação de oito sinapses; finalmente, PPSE ainda maior

foi gerado pela estimulação de 16 sinapses. Nesse último caso, o limiar de

disparo foi alcançado e o potencial de ação foi então gerado no axônio.

Esse efeito de somação dos potenciais pós-sinápticos simultâneos pela

ativação de múltiplos terminais em áreas muito espaçadas na membrana

neuronal é chamado somação espacial.

“Somação Temporal” Causada por Descargas

Sucessivas de um Terminal Pré-sináptico

 

Todas as vezes que o terminal pré-sináptico dispara, a substância

transmissora liberada promove a abertura dos canais de membrana por

milissegundo ou pouco mais. Entretanto, o potencial pós-sináptico

modificado pode durar até 15 milissegundos depois dos canais de

membrana já terem se fechado. Portanto, a segunda abertura desses canais

pode aumentar o potencial pós-sináptico até um nível ainda maior. Além

disso, quanto mais rápida a velocidade de estimulação, maior será o

potencial pós-sináptico. Assim, descargas sucessivas de um só terminal pré-

sináptico, se ocorrerem com rapidez suficiente, podem ser adicionadas

umas às outras; ou seja, podem se “somar”. Esse tipo de somação é referido

como somação temporal.

 

Somação Simultânea dos Potenciais Pós-sinápticos Inibitórios

e Excitatórios. Se o PPSI tender a promover valor menor do potencial de

membrana para valor mais negativo, enquanto o PPSE tende a aumentar o

potencial ao mesmo tempo, esses dois efeitos podem se anular completa ou

parcialmente. Assim, se o neurônio estiver sendo excitado por PPSE, sinal

inibitório, vindo de outra fonte, pode, por vezes, reduzir o potencial pós-

sináptico para valor abaixo do limiar de excitação, e, desse modo, desativar

a atividade do neurônio.

 

“Facilitação” dos Neurônios

 

Geralmente, a somação dos potenciais pós-sinápticos é excitatória, mas não

se aumenta até o ponto de atingir o limiar para o disparo do neurônio pós-

sináptico. Quando essa situação ocorre, diz-se que o neurônio está sendo

facilitado, ou seja, seu potencial de membrana está mais próximo do limiar

de disparo do que o normal, mas ainda não no nível do disparo. Consequentemente, outro sinal excitatório que chegue ao neurônio de

alguma outra fonte pode então excitá-lo muito facilmente. Sinais difusos no

sistema nervoso frequentemente facilitam grandes grupos de neurônios,

fazendo com que eles possam responder de modo rápido e fácil a sinais

vindos de outras fontes.

 

FUNÇÕES ESPECIAIS DOS DENDRITOS NA EXCITAÇÃO

NEURONAL

 

Amplo Campo Espacial de Excitação dos Dendritos. Os dendritos

de neurônios motores anteriores em geral se estendem por 500 a 1.000

micrômetros em todas as direções do corpo celular, e esses dendritos podem

receber sinais de ampla área espacial em torno do neurônio motor. Essa

característica possibilita uma grande oportunidade para a somação de sinais

de diversas fibras nervosas pré-sinápticas distintas.

É também importante ressaltar que de 80% a 95% de todos os terminais

pré-sinápticos do neurônio motor anterior terminam nos dendritos, em

contraste apenas com os 5% a 20% que terminam no corpo celular. Dessa

forma, grande compartilhamento da excitação é possibilitado pelos sinais

transmitidos pelos dendritos.

 

A Maioria dos Dendritos não Pode Transmitir Potenciais de

Ação, mas Pode Transmitir Sinais no Mesmo Neurônio por

Condução Eletrotônica. A maioria dos dendritos não transmite

potenciais de ação, por terem relativamente poucos canais de sódio

dependentes de voltagem em suas membranas e o seu limiar de excitação

ser alto demais para que ocorram potenciais de ação. No entanto, eles

transmitem correntes eletrotônicas pelos dendritos, em direção ao corpo

celular. A transmissão de corrente eletrotônica significa a propagação direta

da corrente elétrica por condução iônica, nos líquidos dos dendritos, mas sem a geração de potenciais de ação. A estimulação (ou inibição) do

neurônio por essa corrente tem características especiais, como mostrado na

seção seguinte.

 

Decremento da Condução Eletrotônica nos Dendritos — Maior

Efeito Excitatório (ou Inibitório) das Sinapses Localizadas nas

Proximidades do Corpo Celular. Na Figura 46-11 são mostradas

múltiplas sinapses excitatórias e inibitórias estimulando os dendritos do

neurônio. Nos dois dendritos, localizados à esquerda, estão representados os

efeitos excitatórios que ocorrem próximos à extremidade; observe os altos

níveis dos PPSE nessas terminações — isto é, note os potenciais de

membrana menos negativos nesses pontos. No entanto, grande parte do

PPSE é perdida antes que atinja o corpo celular. A razão dessa perda

importante é que os dendritos são longos e suas membranas são delgadas e,

ao menos, parcialmente permeáveis aos íons potássio e cloreto, provocando

“vazamento” da corrente elétrica. Portanto, antes que os potenciais

excitatórios possam atingir o corpo celular, grande parte do potencial é

perdida pelo vazamento através da membrana. Essa redução do potencial de

membrana, à medida que se propaga eletrotonicamente pelos dendritos em

direção ao corpo celular, é chamada condução decremental.

Quanto mais longe a sinapse excitatória estiver do corpo celular do

neurônio, maior será o decremento e menor será o sinal excitatório que

chega ao corpo celular. Desse modo, as sinapses que se localizam próximas

ao corpo celular são de longe mais eficazes para causar excitação ou

inibição no neurônio do que as que se encontram distantes do corpo celular.

Figura 46-11. Estimulação do neurônio por terminações pré-sinápticas localizadas nos dendritos, em que se pode observar especialmente o decremento da condução de potenciais eletrotônicos excitatórios (E) nos dois dendritos, à esquerda, e a inibição (I) da excitação dendrítica no dendrito localizado na parte superior. Também é mostrado o potente efeito das sinapses inibitórias no segmento inicial do axônio.

 

Somação da Excitação e da Inibição nos Dendritos. Pode-se notar

que o dendrito localizado na parte superior da Figura 46-11 é estimulado

por sinapses excitatórias e inibitórias. Na extremidade do dendrito ocorre

forte PPSE, mas próximo ao corpo celular, estão localizadas duas sinapses‐

inibitórias atuando no mesmo dendrito. As sinapses inibi tó rias causam

voltagem hiperpolarizante que anula completamente o efeito excitatório e,

de fato, transmite pequena quantidade de inibição por condução eletrotônica

em direção ao corpo celular. Desse modo, os dendritos podem somar os

potenciais pós-sinápticos excitatórios e inibitórios, da mesma forma que o

corpo celular. Também mostradas na figura, estão algumas sinapses

inibitórias localizadas diretamen te no cone de implantação e no segmento inicial do axônio. Essa localização produz inibição especialmente potente

porque tem efeito direto do aumento do limiar para excitação no ponto

exato onde o potencial de ação é normalmente gerado.

 

RELAÇÃO ENTRE ESTADO DE EXCITAÇÃO DO

NEURÔNIO E FREQUÊNCIA DE DISPARO

 

O “Estado Excitatório” é a Somação dos Graus de Impulsos

Excitadores ao Neurônio. O “estado excitatório” do neurônio é

definido como o impulso excitatório re sultan te da somação dos potenciais

excitatórios e inibitórios nesse neurônio. Se existe grau maior de excitação

do que de inibição no neurônio em dado instante, então se diz que esse é um

estado excitatório. Por sua vez, se existe mais inibição que excitação, então

se diz estado inibitório.

Quando o estado excitatório do neurônio aumenta acima do limiar de

excitação, o neurônio disparará repetitivamente durante o tempo em que o

estado excitatório permanecer nesse nível. A Figura 46-12 mostra as

respostas de três tipos de neurônios a vários níveis do estado excitatório.

Note que o neurônio 1 tem baixo limiar para excitação, enquanto o neurônio

3 tem limiar alto. Note também que o neurônio 2 tem a menor frequência

máxima de disparo, enquanto o neurônio 3 tem a maior frequência máxima.

Alguns neurônios no sistema nervoso central disparam continuamente,

porque mesmo o estado excitatório normal está acima do limiar. Suas

frequências de disparo podem, em geral, ser ainda mais elevadas pelo

aumento de seu estado excitatório. A frequência pode ser diminuída ou,

mesmo, os disparos serem interrompidos pela superposição de estado

inibitório do neurônio. Assim, neurônios diferentes respondem de modo

distinto, têm diferentes limiares de excitação e apresentam grandes

diferenças nas frequências máximas de disparo. Com um pouco de

imaginação, pode-se facilmente entender a importância de existirem diferentes neurônios, com muitos tipos diferentes característicos de