Neurofisiologia

Autor: Dr. Byanca Ramos de Oliveira Correia • Revisor: Dr. Rafael Lourenço do Carmo
Última revisão: 04 de Março de 2025
Tempo de leitura: 27 minutos

A neurofisiologia é o ramo da fisiologia dedicado à compreensão dos mecanismos e funções do sistema nervoso, a rede mais complexa e vital do corpo.

Ela investiga a interação dinâmica entre o cérebro, a medula espinal e os nervos periféricos, desvendando as maneiras pelas quais essas estruturas trabalham em conjunto para regular o corpo, desde processos fisiológicos básicos até funções cognitivas avançadas.

Em sua essência, a neurofisiologia examina como os neurônios, que são as unidades fundamentais do sistema nervoso, se comunicam por meio de sinais eletroquímicos, como eles integram grandes quantidades de informações e como eles geram respostas precisas e coordenadas a estímulos internos e externos.

Informações importantes sobre a neurofisiologia
Definição	Estudo do sistema nervoso, com foco na comunicação neuronal, potenciais de ação e coordenação das respostas do corpo aos estímulos.
Sistema nervoso central (SNC)	Inclui o cérebro e a medula espinal; responsável por processar informações sensoriais e gerar comandos.
Sistema nervoso periférico (SNP)	Inclui nervos fora do SNC; dividido em sistemas somático (movimentos voluntários) e autônomo (funções involuntárias)
Homeostase	O sistema nervoso mantém condições internas estáveis por meio de mecanismos de feedback (por exemplo, regulação da temperatura)
Sistema nervoso somático Respostas voluntárias (controle motor - divisão eferente)	Envolve o cérebro, a medula espinal e os nervos periféricos para regular o movimento muscular; controlado pelo córtex motor, núcleos da base e cerebelo.
Sistema nervoso autônomo Respostas involuntárias	Ações involuntárias controladas pelo sistema nervoso autônomo, incluindo frequência cardíaca e digestão; dividido em simpático ("luta ou fuga") e parassimpático
Sentidos gerais	Inclui sensibilidade ao toque, temperatura, dor, pressão e propriocepção; detectados por vários receptores em todo o corpo.
Sentidos especiais	Visão: Detecção de luz pelos olhos; processada no lobo occipital. Audição: Ondas sonoras detectadas pela orelha; processadas no lobo temporal. Olfato e paladar: Detecção química pelos receptores olfativos e papilas gustativas. Sensações vestibulares: Equilíbrio e orientação espacial pelo sistema vestibular no ouvido interno.
Sinalização neuronal	Neurônios se comunicam por meio de potenciais de ação e transmissão sináptica envolvendo neurotransmissores
Neurotransmissores	Mensageiros químicos; classificados como excitatórios (por exemplo, glutamato) ou inibitórios (por exemplo, GABA), regulando várias funções como humor, cognição e sono
Desordens neurológicas	Inclui Alzheimer, Parkinson, epilepsia, esclerose múltipla, AVE e enxaquecas, afetando diferentes aspectos da funcionalidade do cérebro e do sistema nervoso

Conteúdo

Sistema nervoso
Homeostase
Controle motor
Sentidos
1. Sentidos gerais
2. Sentidos especiais
Sinalização neuronal
Neutotransmissores
Doenças neurológicas
Referências

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Sistema nervoso

Do ponto de vista estrutural, o sistema nervoso é dividido em duas partes principais: o sistema nervoso central (SNC) e o sistema nervoso periférico (SNP).

O SNC inclui o cérebro e a medula espinal, servindo como o principal centro de controle. O cérebro, alojado dentro do crânio, é o órgão mais complexo, contendo bilhões de neurônios que se comunicam através de trilhões de sinapses. Ele é responsável por processar informações sensoriais, gerar pensamentos e emitir comandos. A medula espinal, protegida pela coluna vertebral, é a principal via de transmissão de sinais entre o cérebro e as demais regiões do corpo.
O SNP consiste em nervos que se estendem do cérebro e da medula espinal para outras partes do corpo, incluindo membros e órgãos. Ele é dividido em sistema nervoso somático, que controla movimentos voluntários e transmite informações sensoriais, e sistema nervoso autônomo (SNA), que regula funções involuntárias como frequência cardíaca e digestão. O SNA é ainda subdividido nos sistemas simpático e parassimpático, que normalmente trabalham em oposição. O sistema nervoso simpático é o principal responsável pela resposta de "luta ou fuga" do corpo. A ativação do sistema nervoso simpático leva a mudanças fisiológicas, como aumento da frequência cardíaca, dilatação das pupilas e liberação de adrenalina/epinefrina. Essas mudanças otimizam o corpo para atividade física rápida e intensa, aumentando o estado de alerta e a capacidade de resposta a estímulos externos. Em contraste, o sistema nervoso parassimpático diminui a frequência cardíaca, reduz a pressão arterial e estimula os processos digestivos.

Homeostase

Uma das funções mais importantes do sistema nervoso é a manutenção da homeostase. Homeostase é a capacidade do corpo de manter um ambiente interno estável, apesar das mudanças nas condições externas. Esse equilíbrio é crucial para a sobrevivência e é rigidamente regulado pelo sistema nervoso. Esse sistema monitora variáveis fisiológicas como temperatura, pH e pressão arterial e responde apropriadamente quando essas variáveis se desviam das faixas normais.

O sistema nervoso usa mecanismos de feedback para manter a homeostase. Por exemplo, na regulação da temperatura: os receptores detectam mudanças na temperatura corporal e enviam sinais para o hipotálamo, o centro termorregulador do cérebro. Se o corpo estiver muito quente, o hipotálamo aciona mecanismos de resfriamento como suor e vasodilatação (dilatação dos vasos sanguíneos) para liberar calor. Se o corpo estiver muito frio, ele aciona tremores e vasoconstrição (estreitamento dos vasos sanguíneos) para conservar o calor. Esses ciclos de feedback negativo são essenciais para manter o corpo funcionando dentro de parâmetros ideais.

Controle motor

O controle motor se refere à capacidade do sistema nervoso de regular e guiar músculos e membros para executar movimentos desejados. Ele envolve o cérebro, a medula espinal e os nervos periféricos.

A medula espinal é um participante importante no controle motor, atuando como um importante canal para as informações motoras. Ela transmite sinais entre o cérebro e os músculos e contém arcos reflexos, que são circuitos neurais simples que controlam ações reflexas sem o envolvimento direto do cérebro. Por exemplo, o reflexo patelar é mediado por um arco reflexo na medula espinal, permitindo que a perna se estenda rapidamente em resposta a um toque no joelho, sem envolver o cérebro.

Os movimentos voluntários são controlados principalmente pelo córtex motor no lobo frontal. Quando uma pessoa decide se mover, o córtex motor envia sinais através do trato corticoespinal para a medula espinal, que então os direciona para os músculos apropriados.

Os núcleos da base (ou gânglios da base) e o cerebelo coordenam o ajuste fino dos movimentos. Os núcleos da base ajudam a iniciar os movimentos e a regular sua intensidade, enquanto o cerebelo monitora os movimentos em andamento, comparando as ações pretendidas com as reais e fazendo ajustes para garantir um movimento suave e preciso.
A aprendizagem motora, que é o processo de aquisição de novas habilidades motoras, envolve o cerebelo e mudanças na força sináptica dentro dos circuitos neurais.

As respostas autonômicas são ações involuntárias reguladas pelo sistema nervoso autônomo (SNA), que governa a atividade dos músculos lisos, músculos cardíacos e glândulas. Ao contrário do controle motor voluntário, as respostas autonômicas gerenciam funções corporais essenciais, como frequência cardíaca, digestão e frequência respiratória. O SNA é dividido em dois componentes:

O sistema nervoso simpático inicia a resposta de "luta ou fuga", preparando o corpo para atividades físicas intensas e rápidas. Dentre suas ações temos o aumento da frequência cardíaca, a dilatação das pupilas, a broncodilatação, a inibição da digestão, a liberação de glicose e o redirecionamento do sangue para os músculos.
O sistema nervoso parassimpático auxilia nas respostas opostas às do sistema nervoso simpático, facilitando a digestão e conservando energia durante estados de relaxamento. Dentre suas ações temos a redução da frequência cardíaca, a constrição das pupilas, a broncoconstrição, o estímulo da digestão, a secreção de bile, e a contração da bexiga.

Enquanto o sistema nervoso somático controla os movimentos voluntários, o sistema nervoso autônomo (SNA) regula essas respostas involuntárias, garantindo que o corpo mantenha a homeostase durante períodos estressantes e de descanso.

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Sentidos

Os sistemas sensoriais permitem que o corpo perceba e interprete o ambiente externo, permitindo reações e adaptações apropriadas. As informações sensoriais são coletadas por receptores especializados e transmitidas ao SNC, onde são processadas e integradas para formar uma imagem coerente do mundo.

Sentidos gerais

Os sentidos gerais incluem tato, temperatura, dor, pressão e propriocepção (o senso de posição do corpo). Esses sentidos são detectados por receptores localizados por todo o corpo. Por exemplo:

Mecanorrecptores: respondem a forças mecânicas como pressão e vibração
Termorreceptores: detectam alterações de temperatura.
Nociceptores: captam estímulos dolorosos, sejam eles de danos mecânicos, temperaturas extremas ou irritação química.
Proprioceptores: promovem informações sobre a posição do corpo e seu movimento, fundamentais para o equilíbrio e coordenação.

Sentidos especiais

Os sentidos especiais são mais complexos e envolvem órgãos especializados:

A visão é mediada pelos olhos, que detectam a luz e a convertem em sinais elétricos. Esses sinais são processados pelo córtex visual no lobo occipital para produzir imagens.
A audição envolve a detecção de ondas sonoras pela orelha, que são convertidas em sinais elétricos pelas células ciliadas na cóclea. Esses sinais são então processados pelo córtex auditivo no lobo temporal.
O olfato e o paladar são sentidos que detectam produtos químicos transportados pelo ar e solúveis, respectivamente. Os receptores olfatórios no nariz e os botões gustativos na língua enviam sinais ao cérebro que são interpretados como cheiros e sabores específicos.

As sensações vestibulares são responsáveis pelo equilíbrio e a orientação espacial, permitindo que o corpo detecte mudanças na posição e no movimento da cabeça. O sistema vestibular está localizado dentro da orelha interno e consiste em dois componentes principais:

Os canais semicirculares, que detectam movimentos rotacionais da cabeça. Cada um dos três canais é orientado em um plano diferente (horizontal, anterior e posterior) e é preenchido com fluido que se move quando a cabeça gira. Esse movimento dobra as células ciliadas nos canais, enviando sinais ao cérebro para ajustar a postura e os movimentos dos olhos.
Os órgãos otolíticos (o utrículo e o sáculo), que detectam acelerações lineares e forças gravitacionais. Essas estruturas contêm pequenos cristais que mudam em resposta aos movimentos da cabeça, ativando células ciliadas que fornecem informações sobre mudanças na posição da cabeça, como inclinação ou movimento para frente.

Sinais do sistema vestibular são enviados para os núcleos vestibulares no tronco encefálico, e então integrados com informações visuais e proprioceptivas. Isso ajuda a manter o equilíbrio, coordenar os movimentos dos olhos com os movimentos da cabeça (reflexo vestíbulo-ocular) e ajustar a postura, tornando-o essencial para atividades como caminhar, correr e até mesmo ficar parado.

Sinalização neuronal

No cerne da neurofisiologia, estão todos os mecanismos que controlam como os neurônios se comunicam entre si e com outras células do corpo. Essa comunicação, também conhecida como sinalização neuronal, ocorre por meio da transmissão de impulsos elétricos, conhecidos como potenciais de ação, ao longo das diferentes partes de um neurônio. Quando um potencial de ação atinge o final de um axônio, ele desencadeia a liberação de neurotransmissores, mensageiros químicos que cruzam a sinapse (lacuna entre os neurônios). Esses neurotransmissores se ligam a receptores no neurônio adjacente, levando à geração de um novo sinal elétrico naquele neurônio. Esse processo intrincado permite que o sistema nervoso processe e responda rapidamente às informações, permitindo desde ações reflexas a processos de pensamento complexos.

Potencial de repouso da membrana

O potencial de repouso da membrana é a diferença de potencial elétrico através da membrana do neurônio (entre meios extra e intracelular) quando não há transmissão ativa de um sinal. É de aproximadamente -70 milivolts (mV) dentro da célula, em relação ao exterior. Esse potencial é mantido pela distribuição de íons, principalmente sódio (Na⁺), potássio (K⁺) e cloreto (Cl⁻), e pela atividade da bomba de sódio-potássio (Na⁺/K⁺ ATPase), que move três íons Na⁺ para fora da célula e dois íons K⁺ para dentro da célula.

Potencial de ação

Potenciais de ação são mudanças rápidas e transitórias no potencial de membrana que se propagam ao longo do axônio. Eles são essenciais para a transmissão do sinal nervoso. As principais fases incluem:

Despolarização: desencadeada quando o potencial de membrana se torna mais positivo, normalmente devido ao influxo de íons Na⁺ através de canais dependentes de polarização.
Repolarização: Após o pico do potencial de ação, os canais de K⁺ se abrem, permitindo que os íons K⁺ saiam da célula, restaurando o potencial negativo da membrana.
Hiperpolarização: O potencial de membrana torna-se temporariamente mais negativo que o potencial de repouso devido à atividade prolongada do canal de K⁺ antes de retornar ao estado de repouso.

Transmissão sináptica

Sinapses são as junções onde os neurônios se comunicam com outros neurônios ou células efetoras. Existem dois tipos principais:

Sinapses químicas: envolvem a liberação de neurotransmissores do neurônio pré-sináptico para a fenda sináptica, onde se ligam a receptores no neurônio pós-sináptico, levando a alterações em seu potencial de membrana.
Sinapses elétricas: envolvem acoplamento elétrico direto entre neurônios por meio de junções comunicantes, permitindo uma transmissão de sinal mais rápida.

A transmissão sináptica é um processo fundamental na comunicação neuronal, envolvendo a liberação e recepção de neurotransmissores através da sinapse. Quando um potencial de ação atinge o terminal pré-sináptico de um neurônio, ele desencadeia a liberação de neurotransmissores armazenados em vesículas. Esses mensageiros químicos são liberados na fenda sináptica e se ligam a receptores específicos na membrana pós-sináptica. Essa ligação faz com que os canais iônicos se abram, levando a mudanças no potencial de membrana do neurônio pós-sináptico. Dependendo do tipo de neurotransmissor e receptor envolvido, isso pode resultar em potenciais pós-sinápticos excitatórios (PPSEs), que aumentam a probabilidade do neurônio disparar um potencial de ação, ou potenciais pós-sinápticos inibitórios (PPSIs), que diminuem essa probabilidade. Com o tempo, a plasticidade sináptica permite que essas sinapses se fortaleçam ou enfraqueçam em resposta à atividade, desempenhando um papel importante no aprendizado, na formação da memória e na adaptabilidade do sistema nervoso.

Neutotransmissores

Os neurotransmissores são mensageiros químicos que transmitem sinais através de sinapses de um neurônio para outro. Eles desempenham papel na regulação de uma ampla gama de funções e comportamentos corporais, do humor e sono à frequência cardíaca e digestão.

Os neurotransmissores podem ser amplamente classificados em duas categorias com base em seus efeitos no neurônio pós-sináptico:

Neurotransmissores excitatórios, como o glutamato, aumentam a probabilidade de o neurônio pós-sináptico disparar um potencial de ação. O glutamato é o neurotransmissor excitatório mais abundante no cérebro e está envolvido em funções cognitivas como aprendizado e memória.
Neurotransmissores inibitórios, como o ácido gama-aminobutírico (GABA), diminuem a probabilidade de um potencial de ação pós-sináptico. O GABA desempenha um papel fundamental na redução da excitabilidade neuronal e na prevenção da superestimulação, o que é necessário para manter o equilíbrio na atividade cerebral.

Doenças neurológicas

Os distúrbios neurológicos abrangem uma ampla gama de condições que afetam o sistema nervoso, incluindo o cérebro, a medula espinal e os nervos periféricos. Esses distúrbios podem resultar de fatores genéticos, infecções, lesões, processos degenerativos ou influências ambientais. Entender a base neurofisiológica dessas condições é essencial para desenvolver tratamentos e terapias eficazes.

Doença de Alzheimer: distúrbio neurodegenerativo progressivo caracterizado pela perda de neurônios e sinapses, particularmente no hipocampo e no córtex cerebral. Isso leva à perda de memória, declínio cognitivo e mudanças de personalidade. O acúmulo de placas amiloides e desorganização estrutural da proteína tau (formando emaranhados) no cérebro são características marcantes da doença de Alzheimer. Os tratamentos atuais se concentram em controlar os sintomas e desacelerar a progressão da doença, mas a pesquisa em terapias modificadoras da doença continua.
Epilepsia: transtorno caracterizado por convulsões recorrentes e não provocadas causadas por atividade elétrica anormal no cérebro. A epilepsia pode resultar de fatores genéticos, lesões cerebrais ou problemas de desenvolvimento. O tratamento geralmente envolve medicamentos anticonvulsivantes que estabilizam a atividade neuronal e previnem convulsões.
Esclerose múltipla (EM): distúrbio autoimune em que o sistema imunológico ataca a bainha de mielina, a cobertura protetora das fibras nervosas. Isso leva à comunicação interrompida entre o cérebro e o resto do corpo, causando sintomas como fraqueza muscular, problemas de coordenação e fadiga. O tratamento se concentra em controlar os sintomas, desacelerar a progressão da doença e modificar a resposta imunológica.
AVE: o acidente vascular encefálico, popularmente conhecido como derrame, ocorre quando o suprimento de sangue para uma parte do cérebro é interrompido ou reduzido, privando o tecido cerebral de oxigênio e nutrientes. Pode acontecer em decorrência de isquemias ou hemorragias e pode levar à morte celular e perda de função na área afetada. Os efeitos de um AVE dependem de sua gravidade e localização, variando de pequenas dificuldades de fala ou movimento até paralisia completa ou morte.
Doença de Parkinson: distúrbio neurodegenerativo caracterizado pela perda progressiva de neurônios produtores de dopamina nos núcleos/gânglios da base, levando a sintomas motores como tremores, rigidez, bradicinesia (lentidão de movimento) e instabilidade postural. O tratamento normalmente envolve medicamentos que aumentam os níveis de dopamina ou imitam sua ação, bem como fisioterapia para controlar os sintomas.
Enxaqueca: condição neurológica que causa dores de cabeça severas e recorrentes, frequentemente acompanhadas por outros sintomas como náusea, vômito e sensibilidade à luz e ao som. Acredita-se que as enxaquecas envolvam atividade cerebral anormal que afeta os sinais nervosos, substâncias químicas e vasos sanguíneos no cérebro. O tratamento inclui medicamentos para aliviar os sintomas e prevenir crises futuras.

Referências

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Bibliografia:

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Gordon Betts, J., Young, K. A., Wise, J. A., Johnson, E., Poe, B., Kruse, D. H., Korol, O., Johnson, J. E., Womble, M., & DeSaix, P. (2022, April 20). Preface. Anatomy and Physiology 2e; OpenStax. https://openstax.org/books/ana...
Hall, J. E., & Guyton, A. C. (2011). Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. Saunders.
McKinley, M. P., & O’Loughlin, V. (2011). Human Anatomy (3rd ed.). McGraw Hill Higher Education.

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Kim Bengochea, Universidade de Regis, Denver

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