3.7. Sistema nervoso

As actividades equilibradas e coordenadas dos sistemas de um organismo animal dependem, entre vários factores, do sistema nervoso. Deste sistema também depende o controlo do organismo e a sua integração no meio.

De forma geral, são da responsabilidade do sistema nervoso as seguintes funções:

• Percepção dos estímulos às variações do meio interno e externo do organismo através das células e órgãos sensoriais;
• Transmitir informações sensoriais ao sistema nervoso central, pelos nervos sensitivos;
• Assimilação, integração das informações, elaboração e coordenação de respostas adequadas pelos centros nervosos;
• Através dos nervos motores, transmitir ordens elaboradas no sistema nervoso central aos órgãos capazes de dar respostas adequadas aos estímulos recebidos.

Comparação dos sistemas nervosos nos invertebrados e vertebrados

Apesar de desempenhar a mesma função, há diferenças estruturais entre os sistemas nervosos dos diferentes animais, sejam eles invertebrados ou vertebrados.

a) Comparação dos sistemas nervosos nos invertebrados

Nos espongiários

Os receptores nervosos encontram-se distribuídos na superfície do corpo do animal. Existem neurónios condutores de estímulos que permitem a passagem do impulso para os efectores (células musculares). O estímulo do receptor produz directamente uma reacção do efector.

Nos celenterados

Na parede do corpo dos celenterados, constituída pela ectoderme, mesogleia e endoderme, existe o sistema nervoso. É ramificado, formado por uma rede difusa de neurónios associados.

Não existe um órgão centralizado do controlo nervosa. Neste sistema, os neurónios podem transmitir o impulso nervoso em qualquer direcção.

A intensidade da propagação é decrescente, sendo a reacção de uma região mais intensa quanto mais próxima estiver do ponto estimulado. Além das células receptoras, existem efectores independentes, chamados cnidoblastos.

Na figura seguinte está representado o sistema nervoso da hidra, um animal celenterado.

Figura 44: Sistema nervoso da hidra.

Nos platelmintes

Nos platelmintes, já existe um sistema nervoso central. Os neurónios estão mais concentrados na região cefálica do que noutras regiões, onde são integrados os estímulos e a coordenação das respostas.

As concentrações dos neurónios formam os gânglios e os nervos, que desempenham a função de centros coordenadores. Os gânglios mais desenvolvidos são os gânglios cerebroides, localizados na região anterior do corpo. Destes, partem os nervos, que são cordões nervosos longitudinais ao longo dos quais se encontram prolongamentos ligados transversalmente. A figura seguinte representa o sistema nervoso da planária, representante dos platelmintes.

Figura 45: Sistema nervoso da planária.

Nos anelídeos

Os anelídeos apresentam um sistema nervoso bastante especializado. Nele existe uma união de gânglios a desempenhar as funções de um cérebro. São os gânglios cerebrais, localizados na região anterior do corpo, ligados por um anel nervoso, que rodeia a faringe e um par de gânglios subfaringeos (na parte inferior da faringe). Dele parte uma cadeia nervosa ventral, com um par de gânglios por anel, como se pode observar em seguida na representação do sistema nervoso da minhoca, exemplo de anelídeo.

Figura 46: Sistema nervoso da minhoca.

Nos artrópodes

O sistema nervoso ganglionar apresenta nos artrópodes um elevado grau de especialização.

E constituído por massas cerebrais que, através de fibras nervosas, estão relacionadas com outros gânglios e com nervos periféricos.

Nos insectos, o sistema nervoso é constituído por um cérebro, resultante da fusão de gânglios cerebroides, um gânglio subfaríngeo, e um cordão ventral. Na figura seguinte, está representado o sistema nervoso de um artrópode.

Figura 47: Sistema nervoso de um artrópode.

Comparação dos sistemas nervosos dos vertebrados

É nos vertebrados que o sistema nervoso alcança o maior grau de desenvolvimento, devido à concentração de neurónios na cabeça. Estes constituem o encéfalo que se liga à espinal medula. Estes órgãos constituem o sistema nervoso central. A do sistema nervoso central é analisar os impulsos nervosos (alterações eléctricas que percorrem a membrana dos neurónios, causada por diferentes estímulos). O encéfalo e a medula espinal são formados pelos corpos celulares dos neurónios e por feixes de dendrites e axónios.

O sistema nervoso central é responsável pela integração de informações. O sistema nervoso periférico é formado por gânglios e nervos, responsáveis pela condução entre órgãos receptores de estímulos e órgãos efectores. Os nervos são feixes de fibras nervosas (dendrites e axónios).

Os gânglios são aglomerados de corpos celulares localizados fora do sistema nervoso central. Na figura do lado, está representado o sistema nervoso humano (vertebrado).

Figura 48: Sistema nervoso do vertebrado.

O encéfalo e a medula espinal, órgãos do sistema nervoso central, encontram-se protegidos por três camadas de tecido conjuntivo, designado por meninges. A meninge mais externa é a dura mater, a intermédia a aracnoide e a mais interna a pia mater.

O cérebro dos vertebrados apresenta estruturas anatómicas diferentes, cuja representação está na figura que se segue.

Figura 49: Cérebros de alguns vertebrados.

Comparando as estruturas anatómicas do cérebro de diferentes vertebrados, observam-se as seguintes caracteristicas.

Nos peixes

Os peixes, vivendo em ambiente aquático, possuem mecanismos olfactivos e gustativos bem desenvolvidos. Todos os órgãos constituintes do encéfalo estão dispostos no mesmo Plano. Os lobos olfactivos, os ópticos e o cerebelo são muito desenvolvidos. Os hemisférios cerebrais são pequenos, parcialmente separados. O bolbo raquidiano que se prolonga pela medula espinal tem forma piramidal.

Nos anfíbios

Os órgãos constituintes do encéfalo estão dispostos no mesmo Plano, tal como nos peixes.

Os lobos olfactivos estão unidos e ligados aos hemisférios cerebrais. Estes estão completamente separados. Os lobos ópticos e os olfactivos são bem desenvolvidos e o cerebelo é reduzido. O bolbo raquidiano prolonga-se pela medula espinal.

Nos répteis

Existe uma flexão craniana ao nível do bolbo raquidiano. Deste modo, os órgãos do encéfalo não se encontram no mesmo Plano. O encéfalo é pequeno, estreito e alongado. O cérebro está ligado aos lobos olfactivos. Estas estruturas e o cerebelo são maiores do que nos anfíbios.

Nas aves

O encéfalo é mais largo e mais curto do que o dos répteis. A flexão craniana verifica-se ao nível do bolbo raquidiano. Os hemisférios cerebrais e o cerebelo são muito desenvolvidos. Os lobos ópticos, de posição lateral, são muito desenvolvidos enquanto os lobos olfactivos São bastante reduzidos. O desenvolvimento do cerebelo está relacionado com a actividade motora que é da sua responsabilidade.

Nos mamíferos

Nestes vertebrados, os estímulos da visão, da audição e do tacto são profundos.

Os estímulos motores voluntários atingem continuamente o cérebro, onde são analisados, interpretados e transformados.

Os hemisférios cerebrais são altamente desenvolvidos e cobrem totalmente os lobos ópticos e uma parte do cerebelo. A sua superfície geralmente apresenta sulcos, ao contrário da superfície dos hemisférios cerebrais dos peixes, anfíbios, répteis e aves, que é Lisa.

Os bolos olfactivos são pequenos, os lobos ópticos (tubérculos quadrigémeos) são pouco desenvolvidos, por oposição ao cerebelo, que é bem desenvolvido.

Estrutura da célula nervosa

A célula do tecido nervoso designa-se por neurónio. Os neurónios podem ser de vários tipos e caracterizam-se pelas seguintes propriedades: excitabilidade (capacidade de reagir a estímulos físicos e químicos) e condutibilidade (capacidade de condução do impulso nervoso até aos órgãos do sistema nervoso central e destes para os músculos ou gânglios).

Nos vertebrados, os corpos celulares concentram-se no sistema nervoso central e nos gânglios nervosos. Os axónios formam as fibras nervosas que se estendem por todo o corpo, estabelecendo ligações entre os corpos celulares dos neurónios e as células sensoriais, musculares e glandulares.

Na figura que se segue está representada a estrutura do neurónio.

 

Figura 50: Estrutura do neurónio.

O aspecto dos neurónios é variável, variando, por exemplo, quanto à posição relativa do corpo celular, dendrites e axónios. Na figura seguinte, classificam-se os neurónios de acordo com a sua estrutura.

Figura 51: Diferentes estruturas de neurónios: A. unipolares; B. bipolares; C. multipolares.

Os neurónios podem ser envolvidos por isolantes provenientes das células gliais que servem de sustentação e ajudam no seu funcionamento. São exemplos as células de schwann, que se enrolam sobre o axónio formando a bainha de mielina. Os espaços entre as células da glia, onde o axónio se encontra livre, recebem o nome de nódulos de Ranvier.

Os corpos celulares dos neurónios formam a substância cinzenta, localizada na parte externa do encéfalo, e a região central da espinal medula. A parte interna do encéfalo e periférica da medula espinal formam a substância branca, constituída por fibras nervosas, nomeadamente, dendrites e axónios.

Tipos de neurónios

Os neurónios podem ser classificados de acordo com a sua localização e função na cadeia de informação e resposta. Podem ser classificados em nerónios sensoriais ou sensitivos, neurónios associativos e neurónios motores.

• Neurónios sensitivos são os neurónios que conduzem o impulso nervoso desde as células receptoras para o sistema nervoso central. Respondem a estímulos como a Luz, a temperatura, a pressão, substâncias químicas, e traduzem essa informação sob a forma eletroquímica do sistema nervoso.
• Neurónios associativos são responsáveis por recolher a informação recebida pelos neurónios sensitivos. Podem ser encontrados na medula espinal e estabelecem a ligação entre os neurónios sensitivos e os neurónios motores.
• Neurónios motores são responsáveis por conduzir os impulsos emitidos pelos neurónios associativos para os músculos ou glândulas (efectores).

Impulso nervoso e a sua transmissão

É a transmissão da informação pelo neurônio, usando determinadas proteínas que se localizam

na sua membrana celular. São elas que criam correntes eléctricas causadas por qualquer fluxo de partículas carregadas.

Num sistema vivo, essa corrente deve-se ao movimento existente no meio intra e intercelular.

Tais iões podem ser positivos, como os de sódio (Na⁺), potássio (K⁺) e cálcio (Ca²⁺), e negativos (CO^-). O interior da célula contém menor quantidade de iões positivos que o meio externo. Sendo assim, a superfície interna da membrana é negativa em relação à superfície externa. Nas células, e em especial nas nervosas, apresentam diferença de potencial eléctricos entre os dois lados da membrana causada pela diferente distribuição de iões K⁺ e Ni⁺.

Numa célula que não esteja a transmitir o impulso nervoso, a concentração de K⁺ é mais elevada dentro da célula do que no seu exterior; a concentração de é maior fora do que dentro da célula. Esta diferente distribuição de iões deve-se acção da bomba de sódio e de potássio na membrana que obriga os iões de sódio a passar para fora e aos iões de potássio a passar para dentro da membrana do neurónio.

O processo utiliza energia sob a forma de ATP. Dá-se o nome de potencial de repouso diferença de potencial elétrico entre as duas faces da membrana do neurónio em repouso, ou seja, que não esteja a transmitir nenhum impulso nervoso. Essa é de -70mV (milivolts). Nesta situação, a célula nervosa está polarizada.

Durante o repouso, a membrana é permeável ao e impermeável ao Nan Uma região da célula fica despolarizada quando é atingida por um estímulo adequado. Antes de tal acontecer, os iões de sódio encontram-se em maior concentração fora da célula. As proteínas que permitem a passagem de iões de sódio nesse local abrem-se, deixando-os passar rapidamente para o interior da célula. A rápida penetração de cargas positivas altera o potencial de repouso (-70mV) para +35mV. A entrada de iões de sódio neutraliza o meio interno da célula ficando despolarizada.

A mudança de potencial designa-se por despolarização e a designação de potencial de acção transição de potencial elétrico que decorrem na sua ocorrência. O potencial de acção é da ordem dos 105mV, que corresponde ao intervalo entre -70mV a +35mV. Resulta da inversão da polaridade, pelo facto de a membrana ser, nesta situação, mais permeável ao sódio do que ao potássio.

A repolarização ocorre quando a bomba de sódio e potássio restabelecer a permeabilidade original da membrana. A figura seguinte representa a propagação do impulso nervoso através do axónio.

 

Figura 52: Propagação do impulso nervoso.

O período da entrada de iões de sódio e saída de iões de potássio dura um milésimo de segundo neste período, designado por período refratário. O neurónio não recebe outros estímulos, ou seja, não ocorre nenhum impulso nervoso. Para que dois estímulos possam deflagrar num impulso nervoso, entre o primeiro e o segundo estímulo deve ocorrer em milésimo de segundo, depois do primeiro.

A velocidade de propagação do impulso nervoso é variável. O impulso nervoso percorre com maior rapidez axónios recobertos pela bainha de mielina. Esta funciona como isolante elétrico, que não permite a troca de cargas entre o meio extra e intracelular. Entretanto, o axónio não está totalmente envolvido, existem espaços onde a membrana do neurónio não está envolvida, ficando exposta. Esses espaços são os nódulos de Ranvier. Gera-se uma corrente saltatória, pois nestes axónios o impulso propaga-se, saltando de nódulo para nódulo, como se demonstra na figura seguinte.

Figura 53: Condução saltatória do impulso nervoso.

A transmissão do impulso nervoso propaga-se numa só direcção. A passagem de um neurónio para outro é demorada na zona em que o impulso passa de um para outro neurónio através das sinapses. Dá-se o nome de sinapse zona entre as ramificações da arborização terminal do axónio e as dendrites de outros neurónios. As vesículas da arborização terminal armazenam substâncias chamadas neurotransmissores. Quando essa região é atingida por um impulso, as substâncias neurotransmissores são liberadas para o espaço sináptico, combinam-se com os receptores da membrana por neurónio seguinte, desencadeando o impulso que assim se propaga.

3.7.2. Actos reflexos, estrutura e função

Os nossos órgãos podem reagir rapidamente e inconscientemente a certos estímulos, reagindo os indivíduos da mesma forma ao mesmo estímulo. Os actos reflexos têm a função de proteger os organismos dos perigos, adaptando-os a situações do ambiente ou do próprio corpo. Designa-se por acto reflexo uma resposta rápida e automática a um estímulo, efectuado por um órgão ou sistema de órgãos. Estas acções não envolvem a participação directa do encéfalo. Um acto reflexo pode ser exemplificado pela dilatação ou contracção da pupila (abertura existente nas iris), em resposta a alterações da intensidade da luz. Este acto acontece inconscientemente e é incontrolável. Outro caso muito comum é o de pestanejar mediante o contacto da córnea (constituinte do olho) com um corpo estranho.

A figura seguinte representa acto reflexo, que consiste no movimento brusco da perna quando recebe uma pancada acima ou abaixo da r6tula (osso do joelho).

Figura 54: Representação de um acto reflexo.

Os actos reflexos podem ser classificados em inatos ou adquiridos. Os reflexos inatos são aqueles que nascem com o individuo. Ocorrem sempre do mesmo modo em resposta aos mesmos estímulos. É exemplo de reflexo inato a deglutição (acto de engolir), um acto que ocorre naturalmente, sem necessitar de aprendizagem.

Os reflexos adquiridos são os que resultam de uma aprendizagem, podendo estes ser não condicionados se durante a aprendizagem não há nenhuma influencia de outro organismo. Andar, por exemplo é um reflexo adquirido não condicionado.

O reflexo condicionado ocorre apos um período de aprendizagem a partir de um reflexo inato, como, por exemplo, a produção de saliva causada por um estímulo químico. É possível ocorrer essa resposta causada por outros estímulos. E o caso que um cientista russo, Pavlov demonstrou quando realizou experiências com cães, urna das quais muito conhecida. Pavlov tocava urna campainha ä hora em que dava o alimento aos cães. Fez isso repetidas vezes. Mais tarde chegou-se à fase em que apenas o som da campainha era suficiente para provocar a produção de saliva nos cães. Neste caso, o estímulo químico foi substituído por um estímulo auditivo.

Arco reflexo

É o conjunto anat6mico percorrido pelo impulso nervoso, por via sensitiva, desde órgão receptor do estímulo até ao centro nervoso e, depois por via motora, desde o controlo nervoso até ao órgão efector. Este conjunto anatómico representa-se na figura ao lado.

Figura 55: Elemento de um arco reflexo.

Os arcos reflexos podem ser medulares ou encefálicos. Quando tocamos num objecto quente, a mão é afastada imediatamente da fonte que causou o calor. Os receptores do calor ou dor na pele da mão são estimulados. Originam-se impulsos que percorrem as fibras sensoriais num nervo do braço. Estas fibras sensoriais entram na medula espinal pela raiz dorsal. Na substância cinzenta da medula espinal, os impulsos passam de urna fibra sensorial para um neurónio de associação através da sinapse. Os impulsos são finalmente transmitidos para as fibras motoras que deixam a medula espinal através da raiz central e passa para um nervo, para o músculo do braw, que se contrai. A contracção do músculo resulta no movimento do braw, em resposta ao estímulo de dor recebida.

Neste caso, a função do arco reflexo, impediu a destruição dos tecidos da mão pela queimadura.

Representa-se ao lado o diagrama do arco reflexo envolvido quando a pele da mão entra em contacto com um objecto quente.

3.7.3. Evolução de um encéfalo, estrutura e função

O sistema nervoso dos vertebrados é originado pela ectoderme. Numa certa fase do desenvolvimento embrionário, ocorre uma invaginação na ectoderme e origina-se o tubo neural, que se dilata na região anterior, constituindo a vesícula cefálica.

A vesícula cefálica experimenta constrições; das duas primeiras constrições, originam-se três vesículas: prosencéfalo (cérebro anterior); mesencéfalo (cérebro médio); rombencéfalo (cérebro posterior).

No prosencéfalo surge uma constrição que o divide em duas vesículas. Telencéfalo que origina o cérebro e o diencéfalo. O rombencéfalo representa uma construção que o divide em metencéfalo e que origina o bolbo raquidiano. O mesencéfalo não se divide; origina quatro lóbulos, os tubérculos quadrigémeos dos quais o primeiro par está relacionado com os olhos e o segundo com os ouvidos. Todas as vesículas estão em linha recta e continuam-se pela medula espinal.

O telencéfalo origina os hemisférios cerebrais, responsáveis pelas actividades sensoriais, motoras e intelectuais. A região ventral do telencéfalo é o corpo estriado.

No diencéfalo, as paredes laterais e ventrais espessam-se e formam o tálamo e o hipotálamo.

O tálamo é o centro de ligação dos impulsos sensoriais dos receptores periféricos para as áreas sensoriais do córtex cerebral. Do hipotálamo saem vias sensitivas.

Ventralmente, o diencéfalo origina a hipófise e dorsalmente a epífise. Estas estruturas são uma parte constituinte do hipotálamo. As funções do hipotálamo são regular a temperatura, regular a produção de hormonas pela hipófise, regular as sensações de fome, sono e sede, etc.

Figura 56: Representação do encéfalo humano.

Mesencéfalo

Dorsalmente, origina os lobos ópticos que correspondem aos tubérculos quadrigémeos nos mamíferos e ventralmente, os pedúnculos cerebrais.

Os tubérculos quadrigémeos anteriores são responsáveis pela visão e os posteriores pela audição.

Os pedúnculos cerebrais possuem fibras nervosas que enviam os impulsos nervosos ao cérebro.

Metencéfalo

Origina o cerebelo, parte do bolbo raquidiano e protuberâncias. O cerebelo é responsável pela coordenação de movimentos e é importante no equilíbrio do corpo.

Mielencéfalo

Origina o bolbo raquidiano, localizado na região ventral do cerebelo. É por ele que passam os impulsos entre a medula espinal e o cérebro. Nele estão localizados o centro cardíaco, o centro vasoconstritor e o centro respiratório.

Memória

A memoria consiste num conjunto de funções realizadas por grupos de células nervosas localizadas em diferentes regiões do cérebro. A memoria não está localizada em zonas especificas do cérebro.

A memória pode ser classificada segundo o tempo, em memoria de curta duração e memoria de longa duração.

A memória de curta duração conserva as informações durante pouco tempo, sendo o máximo da sua duração vinte e quatro horas, sendo apagadas ou transferidas e armazenadas noutro local do cérebro por alguns dias.

A memoria de longa duração conserva as informações por muito tempo. Ao longo da Vida de um individuo pode recorrer-se a essas informações, muito importantes sempre que elas forem necessárias em diferentes situações.

Algumas doenças do sistema nervoso

O sistema nervoso, como qualquer outro sistema do organismo humano, está sujeito a certos distúrbios causados por factores como alterações dos neurónios, tensão arterial, anomalias congénitas, drogas, substâncias químicas como certos medicamentos, microrganismos ou podem até ser de origem genética.

Algumas dessas anomalias são a amnésia e a epilepsia.

Amnésia é uma perturbação profunda da memória e resulta do facto de o individuo perder progressivamente a memória. Em certos casos, a perda da memória é tão profunda que o individuo perde a capacidade de falar, esquece-se da sua identidade e de factos importantes da sua Vida.

A epilepsia é uma doença que pode ocorrer sob várias formas clínicas. Acontece em adolescentes e pode ser causada por anomalias congénitas, infecções, lesões resultantes de traumatismos cranianos, tumores cerebrais, doenças degenerativas do sistema nervoso, entre outros factores. A doença manifesta-se, às vezes, como um sintoma. Quando surge um ataque epilético, os sintomas são convulsões e perda de sentidos, entre outras.

Bibliografia

MANJATE, Maria Amália; ROMBE, Maria Clara. Biologia 12ª Classe – Pré-universitário. 1ª Edição. Longman Moçambique, Maputo, 2010.