Introdução à eletrofisiologia dos neurônios

Introdução

Os neurônios são as usinas elétricas do corpo, capazes de gerar e transmitir sinais através da movimentação de íons através das suas membranas. A maioria das células, incluindo os neurônios, usa partículas eletricamente carregadas conhecidas como íons para criar potenciais elétricos ao longo das suas membranas. Esses potenciais elétricos influenciam a movimentação dos íons entre os ambientes intra e extracelular. A membrana celular dos neurônios, formada por uma bicamada fosfolipídica, é seletivamente permeável aos íons, permitindo seu movimento através de canais iônicos específicos, que se abrem ou fecham em resposta a diversos estímulos.

Apesar das concentrações iônicas nos ambientes intra e extracelular geralmente estarem em equilíbrio, resultando em uma carga total neutra, há uma pequena diferença na carga elétrica das regiões mais próximas da membrana, devido à distribuição heterogênea dos íons — carga negativa no interior da célula e positiva no seu exterior. Essa diferença de cargas elétricas cria um gradiente elétrico através da membrana, conhecido como potencial de membrana.

Quando um neurônio está em repouso, esse potencial de membrana é chamado potencial de repouso da membrana, tipicamente por volta de -70 mV. Esse potencial de repouso é crucial para a capacidade do neurônio de transmitir sinais elétricos, e surge das diferentes concentrações e do gradiente eletroquímico de íons como o sódio (Na⁺), o potássio (K⁺) e o cloreto (Cl⁻) através da membrana.

Os neurônios mantêm esses gradientes elétricos através de mecanismos de transporte ativo, como a bomba de sódio-potássio, que move o Na⁺ para fora da célula e o K⁺ para dentro dela, bem como diferentes canais iônicos, incluindo canais de vazamento (canais de fuga), canais dependentes de ligante (controlados por ligante), canais dependentes de voltagem (controlados por voltagem) e canais mecanossensíveis (controlados por estimulação mecânica).

Conceitos principais

Estrutura e propriedades da membrana celular

A membrana celular, ou membrana plasmática, é uma estrutura dinâmica essencial para a neurofisiologia. Formada principalmente por uma bicamada fosfolipídica, ela atua como uma barreira seletiva, mantendo o ambiente interno dos neurônios, enquanto permite a comunicação com o meio extracelular. Sua flexibilidade e um rearranjo rápido de moléculas, enquanto sua permeabilidade seletiva garante controle preciso sobre a sinalização celular e a homeostase do sistema nervoso central.

Canais iônicos

Os canais iônicos são proteínas especializadas encontradas na membrana celular, que têm um papel fundamental na neurofisiologia. Esses canais controlam o fluxo de íons como sódio (Na+), potássio (K+) e cloreto (Cl⁻), e assim iniciam e regulam a atividade elétrica dos neurônios. Tais estruturas são essenciais para a geração de potenciais de ação, para a transmissão de sinais nas sinapses e para a manutenção do potencial de repouso da membrana.

Potencial de membrana

O potencial de membrana é a diferença da carga elétrica entre as superfícies da membrana celular. Ele existe graças a uma distribuição diferente dos íons (principalmente o sódio (Na+), potássio (K+) e cloreto (Cl⁻)) nos espaços intra e extracelular. O potencial de membrana de repouso, tipicamente por volta de -70 mV, é mantido por bombas e canais iônicos, entre os quais a mais importante é a bomba de sódio-potássio.

Teste seus conhecimentos

O teste a seguir irá ajudá-lo a verificar o que você já sabe sobre os potenciais de membrana nos neurônios, os movimentos iônicos e os diferentes tipos de canais iônicos.

Resumo