Em formação

Existe uma diferença estrutural entre as células nervosas nos sistemas nervosos somático e autônomo

Existe uma diferença estrutural entre as células nervosas nos sistemas nervosos somático e autônomo

As células nervosas reais nos sistemas nervosos somático e autônomo têm uma estrutura ou composição química diferente ou são a mesma coisa, apenas sistemas separados?


A Estrutura dos Reflexos

Uma diferença entre um reflexo somático, como o reflexo de retirada e um reflexo visceral, que é um reflexo autônomo, está no ramo eferente. A saída de um reflexo somático é o neurônio motor inferior no corno ventral da medula espinhal que se projeta diretamente para um músculo esquelético para causar sua contração. A saída de um reflexo visceral é uma via de duas etapas começando com a fibra pré-ganglionar emergindo de um neurônio do corno lateral na medula espinhal, ou um neurônio do núcleo craniano no tronco cerebral, para um gânglio - seguido pela fibra pós-ganglionar projetando-se para um efetor alvo. A outra parte de um reflexo, o ramo aferente, geralmente é o mesmo entre os dois sistemas. Os neurônios sensoriais que recebem informações da periferia - com corpos celulares nos gânglios sensoriais, seja de um nervo craniano ou de um gânglio da raiz dorsal adjacente à medula espinhal - projetam-se no SNC para iniciar o reflexo (Figura 16.2.1). A raiz latina “effere” significa “carregar”. Adicionar o prefixo "ef-" sugere o significado "levar embora", enquanto adicionar o prefixo "af-" sugere "transportar para dentro ou para dentro".

Figura 16.2.1 & # 8211 Comparação dos reflexos somáticos e viscerais: As entradas aferentes para os reflexos somáticos e viscerais são essencialmente as mesmas, enquanto os ramos eferentes são diferentes. Os reflexos somáticos, por exemplo, envolvem uma conexão direta do corno ventral da medula espinhal ao músculo esquelético. Os reflexos viscerais envolvem uma projeção do neurônio central para um gânglio, seguida por uma segunda projeção do gânglio para o efetor alvo.


BIO 140 - Biologia Humana I - Livro Didático

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Capítulo 33

Estrutura Básica e Função do Sistema Nervoso

  • Identifique as divisões anatômicas e funcionais do sistema nervoso
  • Relacione as diferenças funcionais e estruturais entre as estruturas da substância cinzenta e da substância branca do sistema nervoso com a estrutura dos neurônios
  • Liste as funções básicas do sistema nervoso

A imagem que você tem em mente do sistema nervoso provavelmente inclui o cérebro, o tecido nervoso contido no crânio e a medula espinhal, a extensão do tecido nervoso dentro da coluna vertebral. Isso sugere que ela é feita de dois órgãos - e você pode nem mesmo pensar na medula espinhal como um órgão - mas o sistema nervoso é uma estrutura muito complexa. Dentro do cérebro, muitas regiões diferentes e separadas são responsáveis ​​por muitas funções diferentes e separadas. É como se o sistema nervoso fosse composto de muitos órgãos que se parecem todos e só podem ser diferenciados por meio de ferramentas como o microscópio ou a eletrofisiologia. Em comparação, é fácil ver que o estômago é diferente do esôfago ou do fígado, então você pode imaginar o sistema digestivo como um conjunto de órgãos específicos.

Os sistemas nervosos centrais e periféricos

O sistema nervoso pode ser dividido em duas regiões principais: o sistema nervoso central e o periférico. O sistema nervoso central (SNC) é o cérebro e a medula espinhal, e o sistema nervoso periférico (SNP) é todo o resto (Figura 1). O cérebro está contido na cavidade craniana do crânio e a medula espinhal está contida na cavidade vertebral da coluna vertebral. É uma simplificação exagerada dizer que o SNC é o que está dentro dessas duas cavidades e o sistema nervoso periférico está fora delas, mas essa é uma maneira de começar a pensar sobre isso. Na verdade, existem alguns elementos do sistema nervoso periférico que estão dentro das cavidades cranianas ou vertebrais. O sistema nervoso periférico tem esse nome porque está na periferia - significando além do cérebro e da medula espinhal. Dependendo dos diferentes aspectos do sistema nervoso, a linha divisória entre o central e o periférico não é necessariamente universal.

Figura 1: As estruturas do SNP são chamadas de gânglios e nervos, que podem ser vistos como estruturas distintas. As estruturas equivalentes no SNC não são óbvias a partir dessa perspectiva geral e são melhor examinadas em tecido preparado sob o microscópio.

O tecido nervoso, presente tanto no SNC quanto no SNP, contém dois tipos básicos de células: neurônios e células gliais. Uma célula glial é uma das várias células que fornecem uma estrutura de tecido que sustenta os neurônios e suas atividades. O neurônio é o mais funcionalmente importante dos dois, em termos da função comunicativa do sistema nervoso. Para descrever as divisões funcionais do sistema nervoso, é importante compreender a estrutura de um neurônio. Os neurônios são células e, portanto, têm um soma, ou corpo celular, mas também têm extensões da célula, sendo que cada extensão é geralmente chamada de processo. Existe um processo importante que todo neurônio chama de axônio, que é a fibra que conecta um neurônio a seu alvo. Outro tipo de processo que se ramifica do soma é o dendrito. Os dendritos são responsáveis ​​por receber a maior parte da entrada de outros neurônios. Olhando para o tecido nervoso, existem regiões que contêm predominantemente corpos celulares e regiões que são compostas apenas por axônios. Essas duas regiões dentro das estruturas do sistema nervoso são freqüentemente chamadas de matéria cinzenta (as regiões com muitos corpos celulares e dendritos) ou matéria branca (as regiões com muitos axônios). A Figura 2 demonstra a aparência dessas regiões no cérebro e na medula espinhal. As cores atribuídas a essas regiões são as que seriam vistas no & ldquofresh & rdquo ou tecido nervoso não manchado. A massa cinzenta não é necessariamente cinzenta. Pode ser rosado devido ao conteúdo de sangue, ou até ligeiramente bronzeado, dependendo de quanto tempo o tecido foi preservado. Mas a matéria branca é branca porque os axônios são isolados por uma substância rica em lipídios chamada mielina. Os lipídios podem aparecer como um material branco (& ldquofatty & rdquo), muito parecido com a gordura de um pedaço cru de frango ou boi. Na verdade, a matéria cinzenta pode ter essa cor atribuída a ela porque, próxima à matéria branca, ela é apenas mais escura e, portanto, cinza.

A distinção entre substância cinzenta e substância branca é mais frequentemente aplicada ao tecido nervoso central, que possui grandes regiões que podem ser vistas a olho nu. Ao observar as estruturas periféricas, muitas vezes é usado um microscópio e o tecido é tingido com cores artificiais. Isso não quer dizer que o tecido nervoso central não possa ser corado e visualizado ao microscópio, mas o tecido não corado é mais provavelmente do SNC - por exemplo, uma seção frontal do cérebro ou seção transversal da medula espinhal.

Figura 2: Um cérebro removido durante uma autópsia, com uma seção parcial removida, mostra substância branca cercada por substância cinzenta. A matéria cinzenta constitui o córtex externo do cérebro. (crédito: modificação do trabalho de & ldquoSuseno & rdquo / Wikimedia Commons)

Independentemente da aparência do tecido manchado ou não manchado, os corpos celulares dos neurônios ou axônios podem estar localizados em estruturas anatômicas discretas que precisam ser nomeadas. Esses nomes são específicos para saber se a estrutura é central ou periférica. Uma coleção localizada de corpos celulares de neurônios no SNC é chamada de núcleo. No PNS, um agrupamento de corpos celulares de neurônios é denominado gânglio. A Figura 3 indica como o termo núcleo tem alguns significados diferentes dentro da anatomia e fisiologia. É o centro de um átomo, onde os prótons e nêutrons são encontrados, é o centro de uma célula, onde o DNA é encontrado e é um centro de alguma função no SNC. Também existe um uso potencialmente confuso da palavra ganglion (plural = ganglia) que tem uma explicação histórica. No sistema nervoso central, há um grupo de núcleos que estão conectados entre si e já foram chamados de gânglios da base antes que o & ldquoganglion & rdquo fosse aceito como uma descrição para uma estrutura periférica. Algumas fontes referem-se a este grupo de núcleos como & ldquobasal nuclei & rdquo para evitar confusão.

Figura 3: (a) O núcleo de um átomo contém seus prótons e nêutrons. (b) O núcleo de uma célula é a organela que contém DNA. (c) Um núcleo no SNC é um centro localizado de função com os corpos celulares de vários neurônios, mostrados aqui circulados em vermelho. (crédito c: & ldquoWas a bee & rdquo / Wikimedia Commons)

A terminologia aplicada a feixes de axônios também difere dependendo da localização. Um feixe de axônios, ou fibras, encontrado no SNC é chamado de trato, enquanto a mesma coisa no SNP seria chamada de nervo. Há um ponto importante a ser feito sobre esses termos, que é que ambos podem ser usados ​​para se referir ao mesmo feixe de axônios. Quando esses axônios estão no SNP, o termo é nervo, mas se eles estão no SNC, o termo é trato. O exemplo mais óbvio disso são os axônios que se projetam da retina para o cérebro. Esses axônios são chamados de nervo óptico quando deixam o olho, mas quando estão dentro do crânio, são chamados de trato óptico. Existe um local específico onde o nome muda, que é o quiasma óptico, mas eles ainda são os mesmos axônios (Figura 4). Uma situação semelhante fora da ciência pode ser descrita para algumas estradas. Imagine uma estrada chamada & ldquoBroad Street & rdquo em uma cidade chamada & ldquoAnyville. & Rdquo A estrada sai de Anyville e vai para a próxima cidade chamada & ldquoHometown. & Rdquo Quando a estrada cruza a linha entre as duas cidades e está em Hometown, seu nome muda para & ldquoMain Street . & rdquo Essa é a ideia por trás da denominação dos axônios da retina. No SNP, eles são chamados de nervo óptico e, no SNC, são o trato óptico. A Tabela 1 ajuda a esclarecer quais desses termos se aplicam ao sistema nervoso central ou periférico.

Figura 4: Este desenho das conexões do olho com o cérebro mostra o nervo óptico se estendendo do olho até o quiasma, onde a estrutura continua como o trato óptico. Os mesmos axônios se estendem do olho ao cérebro por meio desses dois feixes de fibras, mas o quiasma representa a fronteira entre o periférico e o central.

Tabela 1: Estruturas do CNS e PNS

CNS PNS
Grupo de corpos celulares de neurônios (ou seja, massa cinzenta) Núcleo Gânglio
Pacote de axônios (ou seja, matéria branca) Trato Nervo

Divisões funcionais do sistema nervoso

O sistema nervoso também pode ser dividido com base em suas funções, mas as divisões anatômicas e as funcionais são diferentes. O SNC e o SNP contribuem para as mesmas funções, mas essas funções podem ser atribuídas a diferentes regiões do cérebro (como o córtex cerebral ou o hipotálamo) ou a diferentes gânglios na periferia. O problema de tentar encaixar as diferenças funcionais nas divisões anatômicas é que às vezes a mesma estrutura pode fazer parte de várias funções. Por exemplo, o nervo óptico carrega sinais da retina que são usados ​​para a percepção consciente de estímulos visuais, que ocorrem no córtex cerebral, ou para as respostas reflexas do tecido muscular liso que são processadas através do hipotálamo.

Existem duas maneiras de considerar como o sistema nervoso é dividido funcionalmente. Primeiro, as funções básicas do sistema nervoso são sensação, integração e resposta. Em segundo lugar, o controle do corpo pode ser somático ou autônomo e divisões que são amplamente definidas pelas estruturas que estão envolvidas na resposta. Existe também uma região do sistema nervoso periférico que é chamada de sistema nervoso entérico que é responsável por um conjunto específico de funções dentro do domínio do controle autonômico relacionado às funções gastrointestinais.

Funções básicas

O sistema nervoso está envolvido em receber informações sobre o ambiente ao nosso redor (sensação) e gerar respostas a essas informações (respostas motoras). O sistema nervoso pode ser dividido em regiões responsáveis ​​pela sensação (funções sensoriais) e pela resposta (funções motoras). Mas há uma terceira função que precisa ser incluída. A entrada sensorial precisa ser integrada com outras sensações, bem como com memórias, estado emocional ou aprendizagem (cognição). Algumas regiões do sistema nervoso são chamadas de áreas de integração ou associação. O processo de integração combina percepções sensoriais e funções cognitivas superiores, como memórias, aprendizado e emoção, para produzir uma resposta.

Sensação. A primeira função importante do sistema nervoso é a sensação e o recebimento de informações sobre o ambiente para obter informações sobre o que está acontecendo fora do corpo (ou, às vezes, dentro do corpo). As funções sensoriais do sistema nervoso registram a presença de uma alteração da homeostase ou de um evento particular no ambiente, conhecido como estímulo. Os sentidos em que mais pensamos são os & ldquobig five & rdquo: paladar, olfato, tato, visão e audição. Os estímulos para o paladar e o olfato são substâncias químicas (moléculas, compostos, íons, etc.), o toque é um estímulo físico ou mecânico que interage com a pele, a visão é um estímulo leve e a audição é a percepção do som, que é um aspecto físico estímulo semelhante a alguns aspectos do toque. Na verdade, existem mais sentidos do que apenas esses, mas essa lista representa os sentidos principais. Esses cinco são todos os sentidos que recebem estímulos do mundo exterior e dos quais existe uma percepção consciente. Estímulos sensoriais adicionais podem vir do ambiente interno (dentro do corpo), como o estiramento da parede de um órgão ou a concentração de certos íons no sangue.

Resposta. O sistema nervoso produz uma resposta com base nos estímulos percebidos pelas estruturas sensoriais. Uma resposta óbvia seria o movimento dos músculos, como retirar a mão de um fogão quente, mas há usos mais amplos do termo. O sistema nervoso pode causar a contração de todos os três tipos de tecido muscular. Por exemplo, o músculo esquelético se contrai para mover o esqueleto, o músculo cardíaco é influenciado à medida que a freqüência cardíaca aumenta durante o exercício e o músculo liso se contrai quando o sistema digestivo movimenta os alimentos ao longo do trato digestivo. As respostas também incluem o controle neural das glândulas do corpo, como a produção e secreção de suor pelas glândulas sudoríparas écrinas e merócrinas encontradas na pele para diminuir a temperatura corporal.

As respostas podem ser divididas em voluntárias ou conscientes (contração do músculo esquelético) e involuntárias (contração dos músculos lisos, regulação do músculo cardíaco, ativação das glândulas). As respostas voluntárias são governadas pelo sistema nervoso somático e as respostas involuntárias são governadas pelo sistema nervoso autônomo, que são discutidas na próxima seção.

Integração. Os estímulos que são recebidos pelas estruturas sensoriais são comunicados ao sistema nervoso onde a informação é processada. Isso é chamado de integração. Os estímulos são comparados ou integrados com outros estímulos, memórias de estímulos anteriores ou o estado de uma pessoa em um determinado momento. Isso leva à resposta específica que será gerada. Ver uma bola de beisebol lançada para um batedor não fará com que o batedor gire automaticamente. A trajetória da bola e sua velocidade precisam ser consideradas. Talvez a contagem seja de três bolas e uma rebatida, e o batedor queira deixar esse arremesso passar na esperança de conseguir uma caminhada até a primeira base. Ou talvez a equipe de batedores e rsquos esteja tão à frente que seria divertido apenas rebatê-la.

Controlando o Corpo

O sistema nervoso pode ser dividido em duas partes, principalmente com base em uma diferença funcional nas respostas. O sistema nervoso somático (SNS) é responsável pela percepção consciente e pelas respostas motoras voluntárias. A resposta motora voluntária significa a contração do músculo esquelético, mas essas contrações nem sempre são voluntárias no sentido de que você precisa querer realizá-las. Algumas respostas motoras somáticas são reflexos e muitas vezes acontecem sem uma decisão consciente de realizá-las. Se o seu amigo pular de trás de um canto e gritar & ldquoBoo! & Rdquo, você ficará surpreso e poderá gritar ou saltar para trás. Você não decidiu fazer isso e pode não querer dar a seu amigo um motivo para rir às suas custas, mas é um reflexo que envolve contrações do músculo esquelético. Outras respostas motoras tornam-se automáticas (em outras palavras, inconscientes) à medida que a pessoa aprende habilidades motoras (conhecidas como “aprendizado de hábitos” ou “memória quoprocedural”).

O sistema nervoso autônomo (SNA) é responsável pelo controle involuntário do corpo, geralmente para fins de homeostase (regulação do ambiente interno). A entrada sensorial para funções autônomas pode ser proveniente de estruturas sensoriais sintonizadas com estímulos ambientais externos ou internos. O débito motor se estende ao músculo liso e cardíaco, bem como ao tecido glandular. O papel do sistema autônomo é regular os sistemas orgânicos do corpo, o que geralmente significa controlar a homeostase. As glândulas sudoríparas, por exemplo, são controladas pelo sistema autônomo. Quando você está com calor, o suor ajuda a resfriar seu corpo. Esse é um mecanismo homeostático. Mas quando você está nervoso, você também pode começar a suar. Isso não é homeostático, é a resposta fisiológica a um estado emocional.

Existe outra divisão do sistema nervoso que descreve as respostas funcionais. O sistema nervoso entérico (SNE) é responsável por controlar o músculo liso e o tecido glandular do sistema digestivo. É uma grande parte do SNP e não depende do SNC. Às vezes é válido, entretanto, considerar o sistema entérico como uma parte do sistema autônomo porque as estruturas neurais que compõem o sistema entérico são um componente da saída autonômica que regula a digestão. Existem algumas diferenças entre os dois, mas para os nossos propósitos aqui, haverá uma boa sobreposição. Veja a Figura 5 para exemplos de onde essas divisões do sistema nervoso podem ser encontradas.

Figura 5: As estruturas somáticas incluem os nervos espinhais, fibras motoras e sensoriais, bem como os gânglios sensoriais (gânglios da raiz posterior e gânglios dos nervos cranianos). Estruturas autonômicas também são encontradas nos nervos, mas incluem os gânglios simpáticos e parassimpáticos. O sistema nervoso entérico inclui o tecido nervoso dentro dos órgãos do trato digestivo.

Visite este site com o link abaixo para ler sobre uma mulher que percebe que sua filha está tendo problemas para subir escadas. Isso leva à descoberta de uma condição hereditária que afeta o cérebro e a medula espinhal. A eletromiografia e os exames de ressonância magnética indicaram deficiências na medula espinhal e no cerebelo, ambos responsáveis ​​pelo controle dos movimentos coordenados. A que divisão funcional do sistema nervoso pertenceriam essas estruturas?

Conexão do dia a dia

Quanto do seu cérebro você usa?

Você já ouviu a afirmação de que os humanos usam apenas 10% de seus cérebros? Talvez você tenha visto um anúncio em um site dizendo que existe um segredo para liberar todo o potencial da sua mente & mdashas se você tivesse 90% do seu cérebro ocioso, apenas esperando que você o usasse. Se você vir um anúncio como esse, não clique. Não é verdade.

Uma maneira fácil de ver quanto do cérebro uma pessoa usa é fazer medições da atividade cerebral durante a execução de uma tarefa. Um exemplo desse tipo de medição é a ressonância magnética funcional (fMRI), que gera um mapa das áreas mais ativas e pode ser gerado e apresentado em três dimensões (Figura 6). Este procedimento é diferente da técnica padrão de ressonância magnética porque mede as mudanças no tecido em função de uma condição ou evento experimental.

Figura 6: Este fMRI mostra a ativação do córtex visual em resposta a estímulos visuais. (crédito: & ldquoSuperboursuk & rdquo / Wikimedia Commons)

A suposição subjacente é que o tecido nervoso ativo terá maior fluxo sanguíneo. Ao fazer o sujeito realizar uma tarefa visual, a atividade em todo o cérebro pode ser medida. Considere esta possível experiência: o sujeito é instruído a olhar para uma tela com um ponto preto no meio (um ponto de fixação). Uma fotografia de um rosto é projetada na tela longe do centro. O sujeito tem que olhar para a fotografia e decifrar o que é. O assunto foi instruído a apertar um botão se a fotografia for de alguém que ele reconhece. A fotografia pode ser de uma celebridade, então o assunto pressiona o botão, ou pode ser de uma pessoa aleatória desconhecida do assunto, então o assunto não pressiona o botão.

Nesta tarefa, as áreas sensoriais visuais estariam ativas, as áreas integrantes estariam ativas, as áreas motoras responsáveis ​​por mover os olhos estariam ativas e as áreas motoras para pressionar o botão com um dedo estariam ativas. Essas áreas são distribuídas por todo o cérebro e as imagens de fMRI mostrariam atividade em mais de apenas 10 por cento do cérebro (algumas evidências sugerem que cerca de 80 por cento do cérebro está usando energia & mdash com base no fluxo sanguíneo para o tecido & mdashdurante tarefas bem definidas semelhantes a o sugerido acima). Essa tarefa nem inclui todas as funções que o cérebro executa. Não há resposta da linguagem, o corpo está quase totalmente imóvel na máquina de ressonância magnética e não considera as funções autonômicas que estariam em andamento em segundo plano.

Revisão do Capítulo

O sistema nervoso pode ser dividido em divisões com base na anatomia e fisiologia. As divisões anatômicas são os sistemas nervosos central e periférico. O SNC é o cérebro e a medula espinhal. O PNS é tudo o mais. Funcionalmente, o sistema nervoso pode ser dividido entre as regiões responsáveis ​​pela sensação, as responsáveis ​​pela integração e as responsáveis ​​pela geração de respostas. Todas essas áreas funcionais são encontradas na anatomia central e periférica.

Considerando as regiões anatômicas do sistema nervoso, existem nomes específicos para as estruturas dentro de cada divisão. Uma coleção localizada de corpos celulares de neurônios é conhecida como núcleo no SNC e como gânglio no SNP. Um feixe de axônios é referido como um trato no SNC e um nervo no SNP. Enquanto os núcleos e gânglios estão especificamente nas divisões centrais ou periféricas, os axônios podem cruzar a fronteira entre os dois. Um único axônio pode fazer parte de um nervo e de um trato. O nome dessa estrutura específica depende de sua localização.

O tecido nervoso também pode ser descrito como substância cinzenta e substância branca com base em sua aparência em tecido não corado. Essas descrições são usadas com mais frequência no SNC. A matéria cinzenta é onde os núcleos são encontrados e a matéria branca é onde os tratos são encontrados. No PNS, os gânglios são basicamente matéria cinzenta e os nervos são matéria branca.

O sistema nervoso também pode ser dividido com base em como controla o corpo. O sistema nervoso somático (SNS) é responsável por funções que resultam na movimentação dos músculos esqueléticos. Quaisquer funções sensoriais ou integrativas que resultem no movimento do músculo esquelético seriam consideradas somáticas. O sistema nervoso autônomo (SNA) é responsável por funções que afetam o tecido cardíaco ou muscular liso, ou que fazem com que as glândulas produzam suas secreções. As funções autonômicas são distribuídas entre as regiões centrais e periféricas do sistema nervoso. As sensações que levam às funções autonômicas podem ser as mesmas sensações que fazem parte do início das respostas somáticas. As funções integrativas somáticas e autonômicas também podem se sobrepor.

Uma divisão especial do sistema nervoso é o sistema nervoso entérico, que é responsável pelo controle dos órgãos digestivos. Partes do sistema nervoso autônomo se sobrepõem ao sistema nervoso entérico. O sistema nervoso entérico encontra-se exclusivamente na periferia porque é o tecido nervoso dos órgãos do sistema digestivo.

Referência

Kramer, PD. Ouvindo prozac. 1ª ed. Nova York (NY): Penguin Books 1993.


Divisões funcionais do sistema nervoso

Além das divisões anatômicas listadas acima, o sistema nervoso também pode ser dividido com base em suas funções. O sistema nervoso está envolvido em receber informações sobre o ambiente que nos rodeia (funções sensoriais, sensação) e gerar respostas a essas informações (funções motoras, respostas) e coordenar os dois (integração).

Sensação. Sensação refere-se a receber informações sobre o ambiente, seja o que está acontecendo fora (ou seja: calor do sol) ou dentro do corpo (ou seja: calor da atividade muscular). Essas sensações são conhecidas como estímulos (singular = estímulo) e diferentes receptores sensoriais são responsáveis ​​por detectar diferentes estímulos. A informação sensorial viaja em direção ao SNC através dos nervos do SNP na divisão específica conhecida como aferente ramo (sensorial) do PNS. Quando a informação surge de receptores sensoriais na pele, músculos esqueléticos ou articulações, isso é conhecido como sensorial somático informações quando a informação surge de receptores sensoriais nos vasos sanguíneos ou órgãos internos, isso é conhecido como sensorial visceral em formação.

Resposta. O sistema nervoso produz uma resposta em efetor órgãos (como músculos ou glândulas) devido aos estímulos sensoriais. O motor (eferente) ramo do PNS transporta sinais do CNS para os órgãos efetores. Quando o órgão efetor é um músculo esquelético, a informação é chamada motor somático quando o órgão efetor é cardíaco ou músculo liso ou tecido glandular, a informação é chamada visceral (autônomo) motor. As respostas voluntárias são governadas pelo sistema nervoso somático e as respostas involuntárias são governadas pelo sistema nervoso autônomo, que são discutidas na próxima seção.

Integração. Os estímulos que são recebidos pelas estruturas sensoriais são comunicados ao sistema nervoso onde a informação é processada. Isso é chamado integração (ver Figura 12.1.2 abaixo). No SNC, os estímulos são comparados ou integrados a outros estímulos, memórias de estímulos anteriores ou ao estado de uma pessoa em um determinado momento. Isso leva à resposta específica que será gerada.

Figura 12.1.2 e # 8211 Função do sistema nervoso: A integração ocorre no SNC, onde as informações sensoriais da periferia são processadas e interpretadas. O SNC então cria um plano motor que é executado pelo ramo eferente trabalhando com os órgãos efetores.

Revisão do Capítulo

O sistema nervoso pode ser dividido em divisões com base na anatomia e fisiologia. As divisões anatômicas são os sistemas nervosos central e periférico. O SNC é o cérebro e a medula espinhal. O PNS é tudo o mais e inclui ramos aferentes e eferentes com subdivisões adicionais para função somática, visceral e autonômica. Funcionalmente, o sistema nervoso pode ser dividido entre as regiões responsáveis ​​pela sensação, as responsáveis ​​pela integração e as responsáveis ​​pela geração de respostas.


O reflexo pupilar é somático ou autônomo?

Reflexo Pupilar Caminhos. O aluno está competindo autônomo controle em resposta aos níveis de luz que atingem a retina. O sistema simpático dilatará a pupila quando a retina não está recebendo luz suficiente, e o sistema parassimpático irá contrair a pupila quando muita luz atingir a retina.

Além disso, que tipo de reflexo é o reflexo pupilar à luz? o reflexo pupilar à luz (PLR) ou fotopupilar reflexo é um reflexo que controla o diâmetro da pupila, em resposta à intensidade (luminância) de luz que cai sobre as células ganglionares da retina na parte posterior do olho, auxiliando assim na adaptação da visão a vários níveis de luminosidade /

Conseqüentemente, os reflexos são autônomos ou somáticos?

Existem dois tipos: reflexo autonômico arco (afetando órgãos internos) e reflexo somático arco (afetando os músculos). Reflexos autonômicos às vezes envolvem a medula espinhal e alguns reflexos somáticos são mediados mais pelo cérebro do que pela medula espinhal.

O reflexo pupilar é monossináptico?

O mais simples reflexos estão monossináptico, como o alongamento ou miotático reflexo. Ocular autonômico reflexos incluem o oculocardíaco, pupila, acomodativo e lacrimatório reflexos.


Existe diferença estrutural entre as células nervosas nos sistemas nervosos somático e autônomo - Psicologia

O sistema nervoso é uma coleção notável de células que governa o comportamento involuntário e voluntário, ao mesmo tempo que mantém homeostase. As funções do sistema nervoso incluem:

& middot & emspCognition (pensamento) e resolução de problemas

& middot & emsp Função executiva e planejamento

& middot & emspCompreensão e criação de linguagem

& middot & emspEmotion e expressão emocional

& middot & emspRegulação de órgãos endócrinos

& middot & emspRegulação da frequência cardíaca, frequência respiratória, resistência vascular, temperatura e glândulas exócrinas

O sistema nervoso humano é uma teia complexa de mais de 100 bilhões de células que comunicam, coordenam e regulam sinais para o resto do corpo. A ação mental e física ocorre quando o corpo pode reagir a estímulos externos usando o sistema nervoso. Nesta seção, veremos o sistema nervoso e sua organização básica.

Nota: Muitas das informações contidas nesta seção também são discutidas no Capítulo 1 da Revisão de Ciências Comportamentais do MCAT.

SISTEMAS NERVOSOS CENTRAIS E PERIFÉRICOS

De modo geral, existem três tipos de células nervosas no sistema nervoso: neurônios sensoriais, neurônios motores e interneurônios. Neurônios sensoriais (também conhecido como neurônios aferentes) transmitem informações sensoriais de receptores para a medula espinhal e o cérebro. Neurônios motores (também conhecido comoneurônios eferentes) transmitem informações motoras do cérebro e da medula espinhal para os músculos e glândulas. Interneurônios são encontrados entre outros neurônios e são os mais numerosos dos três tipos. Os interneurônios estão localizados predominantemente no cérebro e na medula espinhal e costumam estar ligados ao comportamento reflexivo.

UMAneurônios diferentes ascendem na medula espinhal em direção aos neurônios eferentes do cérebro exita a medula espinhal no caminho para o resto do corpo.

Diferentes tipos de informações requerem diferentes tipos de processamento. O processamento de estímulos e a geração de respostas podem acontecer no nível da medula espinhal ou podem exigir informações do tronco cerebral ou do córtex cerebral. Os reflexos, discutidos posteriormente nesta seção, requerem processamento apenas no nível da medula espinhal. For example, when a reflex hammer hits the patellar tendon, the sensory information goes to the spinal cord, where a motor signal is sent to the quadriceps muscle, causing the leg to jerk forward at the knee. No input from the brain is required. However, some scenarios require input from the brain or brainstem. When this happens, supraspinal circuits are used.

Let’s turn to the overall structure of the human nervous system, which is diagrammed in Figure 4.9.

Figure 4.9. Major Divisions of the Nervous System

The nervous system can be broadly divided into two primary components: the central and peripheral nervous systems. o central nervous system (CNS) is composed of the brain and spinal cord. The brain consists of white matter and grey matter. o white matter consists of axons encased in myelin sheaths. o grey matter consists of unmyelinated cell bodies and dendrites. In the brain, the white matter lies deeper than the grey matter. At the base of the brain is the brainstem, which is largely responsible for basic life functions such as breathing. Note that the lobes of the brain and major brain structures are discussed in Chapter 1 of MCAT Behavioral Sciences Review.

The spinal cord extends downward from the brainstem and can be divided into four divisions: cervical, thoracic, lumbar, e sacral. Almost all of the structures below the neck receive sensory and motor innervation from the spinal cord. The spinal cord is protected by the vertebral column, which transmits nerves at the space between adjacent vertebrae. Like the brain, the spinal cord also consists of white and grey matter. The white matter lies on the outside of the cord, and the grey matter is deep within it. The axons of motor and sensory neurons are in the spinal cord. The sensory neurons bring information in from the periphery and enter on the dorsal (back) side of the spinal cord. The cell bodies of these sensory neurons are found in the dorsal root ganglia. Motor neurons exit the spinal cord ventrally, or on the side closest to the front of the body. The structure of the spinal cord can be seen in Figure 4.10.

Figure 4.10. A medula espinhal Sensory neurons transmit information about pain, temperature, and vibration up to the brain and have cell bodies in the dorsal root ganglia toward the back of the spinal cord the motor neurons run from the brain along the opposite side of the spinal cord in the ventral root and control movements of skeletal muscle and glandular secretions.

o peripheral nervous system (PNS), in contrast, is made up of nerve tissue and fibers outside the brain and spinal cord, such as the 12 pairs of cranial and 31 pairs of spinal nerves. The PNS thus connects the CNS to the rest of the body and can itself be subdivided into the somatic and autonomic nervous systems.

o somatic nervous system consists of sensory and motor neurons distributed throughout the skin, joints, and muscles. Sensory neurons transmit information through afferent fibers. Motor impulses, in contrast, travel along efferent fibers.

o autonomic nervous system (ANS) generally regulates heartbeat, respiration, digestion, and glandular secretions. In other words, the ANS manages the involuntary muscles associated with many internal organs and glands. The ANS also helps regulate body temperature by activating sweating or piloerection, depending on whether we are too hot or too cold. The main thing to understand about these functions is that they are automatic, or independent of conscious control. Note the similarity between the words autonomic and automatic. This association makes it easy to remember that the autonomic nervous system manages automatic functions such as heartbeat, respiration, digestion, and temperature control.

One primary difference between the somatic and autonomic nervous systems is that the peripheral component of the autonomic nervous system contains two neurons. A motor neuron in the somatic nervous system goes directly from the spinal cord to the muscle without synapsing. In the autonomic nervous system, two neurons work in series to transmit messages from the spinal cord. The first neuron is known as the preganglionic neuron, whereas the second is the postganglionic neuron. The soma of the preganglionic neuron is in the CNS, and its axon travels to a ganglion in the PNS. Here it synapses on the cell body of the postganglionic neuron, which then affects the target tissue.

KEY CONCEPT

The first neuron in the autonomic nervous system is called the preganglionic neuron. The second neuron is the postganglionic neuron.

THE AUTONOMIC NERVOUS SYSTEM

The ANS has two subdivisions: the sympathetic nervous system and the parasympathetic nervous system. These two branches often act in opposition to one another, meaning that they are antagonistic. For example, the sympathetic nervous system acts to accelerate heart rate and inhibit digestion, while the parasympathetic nervous system, in contrast, decelerates heart rate and increases digestion.

The main role of the sistema nervoso parassimpático is to conserve energy. It is associated with resting and sleeping states and acts to reduce heart rate and constrict the bronchi. The parasympathetic nervous system is also responsible for managing digestion by increasing peristalsis and exocrine secretions. Acetylcholine is the neurotransmitter responsible for parasympathetic responses in the body and is released by both preganglionic and postganglionic neurons. The vagus nerve (cranial nerve X), is responsible for much of the parasympathetic innervation of the thoracic and abdominal cavity. The functions of the parasympathetic nervous system are summarized in Figure 4.11.

Figure 4.11. Functions of the Parasympathetic Nervous System

In contrast, the sympathetic nervous system is activated by stress. This can include everything from a mild stressor, such as keeping up with schoolwork, to emergencies that mean the difference between life and death. The sympathetic nervous system is closely associated with rage and fear reactions, also known as “fight-or-flight” reactions. When activated, the sympathetic nervous system:

·&emspRedistributes blood to muscles of locomotion

·&emspIncreases blood glucose concentration

·&emspDecreases digestion and peristalsis

·&emspDilates the eyes to maximize light intake

·&emspReleases epinephrine into the bloodstream

Sympathetic and parasympathetic nervous systems:

·&emspSympathetic: “fight-or-flight

·&emspParasympathetic: “rest-and-digest

The functions of the sympathetic nervous system are summarized in Figure 4.12. In the sympathetic nervous system, preganglionic neurons release acetylcholine, while most postganglionic neurons release norepinephrine.

Figure 4.12. Functions of the Sympathetic Nervous System

Neural circuits called reflex arcs control reflexive behavior. For example, consider what occurs when someone steps on a nail. Receptors in the foot detect pain, and the pain signal is transmitted by sensory neurons up to the spinal cord. At that point, the sensory neurons connect with interneurons, which can then relay pain impulses up to the brain. Rather than wait for the brain to send out a signal, interneurons in the spinal cord can also send signals to the muscles of both legs directly, causing the individual to withdraw the foot with pain while supporting with the other foot. The original sensory information still makes its way up to the brain however, by the time it arrives there, the muscles have already responded to the pain, thanks to the reflex arc. There are two types of reflex arcs: monosynaptic and polysynaptic.

KEY CONCEPT

Consider the purpose of reflexes. Although it may be amusing to make your friends’ legs jump when you tap them, there is a more functional reason why this response occurs. The stretch on the patellar tendon makes the body think that the muscle may be getting overstretched. In response, the muscle contracts in order to prevent injury.

Monosynaptic

In a monosynaptic reflex arc, there is a single synapse between the sensory neuron that receives the stimulus and the motor neuron that responds to it. A classic example is the knee-jerk reflex, shown in Figure 4.13. When the patellar tendon is stretched, information travels up the sensory (afferent, presynaptic) neuron to the spinal cord, where it interfaces with the motor (efferent, postsynaptic) neuron that contracts the quadriceps muscle. The net result is extension of the leg, which lessens the tension on the patellar tendon. Note that the reflex is simply a feedback loop and a response to potential injury. If the patellar tendon or quadriceps muscles are stretched too far, they may tear, damaging the knee joint. Thus, the reflex serves to protect the muscle.

Figure 4.13. The Knee-Jerk Reflex The knee-jerk or knee extension reflex may be elicited by swiftly stretching the patellar tendon with a reflex hammer.

Polysynaptic

In a polysynaptic reflex arc, there is at least one interneuron between the sensory and motor neurons. A real-life example is the reaction to stepping on a nail described earlier, which involves the withdrawal reflex. The leg with which one steps on the nail will be stimulated to flex, using the hip muscles and hamstring muscles, pulling the foot away from the nail. This is a monosynaptic reflex, similar to the knee-jerk reflex described previously. However, if the person is to maintain balance, the other foot must be planted firmly on the ground. For this to occur, the motor neuron that controls the quadriceps muscles in the opposite leg must be stimulated, extending that leg. Interneurons in the spinal cord provide the connections from the incoming sensory information to the motor neurons in the supporting leg.

MCAT Concept Check 4.3:

Before you move on, assess your understanding of the material with these questions.

1. What parts of the nervous system are in the central nervous system (CNS)? Peripheral nervous system (PNS)?

2. What do afferent neurons do? Efferent neurons?

3. What functions are accomplished by the somatic nervous system? The autonomic nervous system?

4. What are the effects of the sympathetic nervous system? The parasympathetic nervous system?

5. What is the pathway of neural impulses in a monosynaptic reflex? In a polysynaptic reflex?


EXAMPLES

Examples of body processes controlled by the ANS include heart rate, digestion, respiratory rate, salivation, perspiration, pupillary dilation, urination, and sexual arousal.

The peripheral nervous system (PNS) is divided into the somatic nervous system and the autonomic nervous system. The somatic nervous system (SoNS) is the part of the peripheral nervous system associated with the voluntary control of body movements via skeletal muscles.

The SoNS consists of efferent nerves responsible for stimulating muscle contraction, including all the non-sensory neurons connected with skeletal muscles and skin. The somatic nervous system controls all voluntary muscular systems within the body, and also mediates involuntary reflex arcs. The somatic nervous system consists of three parts:

The human nervous system: The major organs and nerves of the human nervous system.

  1. Spinal nerves are peripheral nerves that carry motor commands and sensory information into the spinal cord.
  2. Cranial nerves are the nerve fibers that carry information into and out of the brain stem. They include information related to smell, vision, eyes, eye muscles, the mouth, taste, ears, the neck, shoulders, and the tongue.
  3. Association nerves integrate sensory input and motor output these nerves number in the thousands.

The autonomic nervous system (ANS) is the part of the peripheral nervous system that acts as a control system, functioning largely below the level of consciousness and controlling visceral functions. The ANS affects heart rate, digestion, respiratory rate, salivation, perspiration, pupillary dilation, micturition (urination), and sexual arousal.

Whereas most of its actions are involuntary, some, such as breathing, work in tandem with the conscious mind. The ANS is classically divided into two subsystems: the parasympathetic nervous system (PSNS) and sympathetic nervous system (SNS).

The enteric nervous system is sometimes considered part of the autonomic nervous system, and sometimes considered an independent system.


Neurotransmission: The Autonomic and Somatic Motor Nervous Systems

The autonomic nervous system (ANS a.k.a. the visceral, vegetative , or involuntary nervous system ) regulates autonomic functions that occur without conscious control. In the periphery, it consists of nerves, ganglia, and plexuses that innervate the heart, blood vessels, glands, other visceral organs, and smooth muscle in various tissues.

DIFFERENCES BETWEEN AUTONOMIC AND SOMATIC NERVES

• The efferent nerves of the ANS supply all innervated structures of the body except skeletal muscle, which is served by somatic nerves .

• The most distal synaptic junctions in the autonomic reflex arc occur in ganglia that are entirely outside the cerebrospinal axis . Somatic nerves contain no peripheral ganglia , and the synapses are located entirely within the cerebrospinal axis .

• Many autonomic nerves form extensive peripheral plexuses such networks are absent from the somatic system.

• Postganglionic autonomic nerves generally are nonmyelinated motor nerves to skeletal muscles are myelinated .

• When the spinal efferent nerves are interrupted, smooth muscles and glands generally retain some level of spontaneous activity, whereas the denervated skeletal muscles are paralyzed.

VISCERAL AFFERENT FIBERS. The afferent fibers from visceral structures are the first link in the reflex arcs of the autonomic system. With certain exceptions, such as local axon reflexes, most visceral reflexes are mediated through the central nervous system (CNS).

Information on the status of the visceral organs is transmitted to the CNS through 2 main sensory systems: the cranial nerve (parasympathetic) visceral sensory system and the spinal (sympathetic) visceral afferent system. The cranial visceral sensory system carries mainly mechanoreceptor and chemosensory information , whereas the afferents of the spinal visceral system principally convey sensations related to temperature and tissue injury of mechanical, chemical, or thermal origin.

Cranial visceral sensory information enters the CNS by 4 cranial nerves: the trigeminal (V), facial (VII), glossopharyngeal (IX), and vagus (X) nerves. These 4 cranial nerves transmit visceral sensory information from the internal face and head (V) tongue (taste, VII) hard palate and upper part of the oropharynx (IX) and carotid body, lower part of the oropharynx, larynx, trachea, esophagus, and thoracic and abdominal organs (X), with the exception of the pelvic viscera. The pelvic viscera are innervated by nerves from the second through fourth sacral spinal segments. The visceral afferents from these 4 cranial nerves terminate topographically in the solitary tract nucleus .

Sensory afferents from visceral organs also enter the CNS from the spinal nerves and convey information concerned with temperature as well as nociceptive visceral inputs related to mechanical, chemical, and thermal stimulation. Those concerned with muscle chemosensation may arise at all spinal levels, whereas sympathetic visceral sensory afferents generally arise at the thoracic levels where sympathetic preganglionic neurons are found. The neurotransmitters that mediate transmission from sensory fibers have not been characterized unequivocally. Substance P and calcitonin gene-related peptide (CGRP), are leading candidates for neurotransmitters that communicate nociceptive stimuli from the periphery. Somatostatin (SST), vasoactive intestinal polypeptide (VIP), and cholecystokinin (CCK), also occur in sensory neurons. ATP appears to be a neurotransmitter in certain sensory neurons. Enkephalins, present in interneurons in the dorsal spinal cord, have antinociceptive effects both pre- and postsynaptically to inhibit the release of substance P. The excitatory amino acids glutamate and aspartate also play major roles in transmission of sensory responses to the spinal cord. These transmitters and their signaling pathways are reviewed in Chapter 14.

DIVISIONS OF THE PERIPHERAL AUTONOMIC SYSTEM. The ANS consists of 2 large divisions: the sympathetic and the parasympathetic (Figure 8–1).

Figure 8–1 The autonomic nervous system. Yellow , cholinergic red , adrenergic dotted blue , visceral afferent solid lines , preganglionic broken lines , postganglionic. The rectangle at right shows the finer details of the ramifications of adrenergic fibers at any 1 segment of the spinal cord, the path of the visceral afferent nerves, the cholinergic nature of somatic motor nerves to skeletal muscle, and the presumed cholinergic nature of the vasodilator fibers in the dorsal roots of the spinal nerves. The asterisk (*) indicates that it is not known whether these vasodilator fibers are motor or sensory or where their cell bodies are situated.

The neurotransmitter of all preganglionic autonomic fibers, most postganglionic parasympathetic fibers, and a few postganglionic sympathetic fibers is acetylcholine (ACh). Some postganglionic parasympathetic nerves use nitric oxide (NO) and are referred to as nitrergic . The majority of the postganglionic sympathetic fibers are adrenergic , in which the transmitter is norepinephrine (NE, noradrenaline). The terms cholinergic and adrenergic describe neurons that liberate ACh or NE, respectively. Substance P and glutamate may also mediate many afferent impulses.

SYMPATHETIC NERVOUS SYSTEM. The cells that give rise to the preganglionic fibers of this division lie mainly in the intermediolateral columns of the spinal cord and extend from the first thoracic to the second or third lumbar segment. The axons from these cells are carried in the anterior (ventral) nerve roots and synapse, with neurons lying in sympathetic ganglia outside the cerebrospinal axis. Sympathetic ganglia are found in 3 locations: paravertebral, prevertebral, and terminal.

The 22 pairs of paravertebral sympathetic ganglia form the lateral chains on either side of the vertebral column. The ganglia are connected to each other by nerve trunks and to the spinal nerves by rami communicantes . The white rami carry the preganglionic myelinated fibers that exit the spinal cord by the anterior spinal roots. The gray rami carry postganglionic fibers back to the spinal nerves for distribution to sweat glands and pilomotor muscles and to blood vessels of skeletal muscle and skin. The prevertebral ganglia lie in the abdomen and the pelvis near the ventral surface of the bony vertebral column and consist mainly of the celiac (solar), superior mesenteric, aorticorenal, and inferior mesenteric ganglia. The terminal ganglia are few in number, lie near the organs they innervate, and include ganglia connected with the urinary bladder and rectum and the cervical ganglia in the region of the neck. In addition, small intermediate ganglia lie outside the conventional vertebral chain, especially in the thoracolumbar region. They are variable in number and location but usually are in close proximity to the communicating rami and the anterior spinal nerve roots.

Preganglionic fibers from the spinal cord may synapse with the neurons of more than 1 sympathetic ganglion. Their principal ganglia of termination need not correspond to the original level from which the preganglionic fiber exits the spinal cord. Many of the preganglionic fibers from the fifth to the last thoracic segment pass through the paravertebral ganglia to form the splanchnic nerves. Most of the splanchnic nerve fibers do not synapse until they reach the celiac ganglion others directly innervate the adrenal medulla ( see below).

Postganglionic fibers arising from sympathetic ganglia innervate visceral structures of the thorax, abdomen, head, and neck. The trunk and the limbs are supplied by the sympathetic fibers in spinal nerves. The prevertebral ganglia contain cell bodies whose axons innervate the glands and smooth muscles of the abdominal and the pelvic viscera. Many of the upper thoracic sympathetic fibers from the vertebral ganglia form terminal plexuses, such as the cardiac, esophageal, and pulmonary plexuses. The sympathetic distribution to the head and the neck (vasomotor, pupillodilator, secretory, and pilomotor) is by means of the cervical sympathetic chain and its 3 ganglia. All postganglionic fibers in this chain arise from cell bodies located in these 3 ganglia all preganglionic fibers arise from the upper thoracic segments of the spinal cord, there being no sympathetic fibers that leave the CNS above the first thoracic level.

Pharmacologically, the chromaffin cells of the adrenal medulla resemble a collection of postganglionic sympathetic nerve cells. Typical preganglionic fibers that release ACh innervate these chromaffin cells, stimulating the release of epinephrine (EPI, adrenaline), in distinction to the NE released by postganglionic sympathetic fibers.

PARASYMPATHETIC NERVOUS SYSTEM. The parasympathetic nervous system consists of preganglionic fibers that originate in the CNS and their postganglionic connections. The regions of central origin are the midbrain, the medulla oblongata, and the sacral part of the spinal cord. The midbrain, or tectal, outflow consists of fibers arising from the Edinger-Westphal nucleus of the third cranial nerve and going to the ciliary ganglion in the orbit. The medullary outflow consists of the parasympathetic components of the VII, IX, and X cranial nerves.

The fibers in the VII (facial) cranial nerve form the chorda tympani, which innervates the ganglia lying on the submaxillary and sublingual glands. They also form the greater superficial petrosal nerve, which innervates the sphenopalatine ganglion. The autonomic components of the IX (glossopharyngeal) cranial nerve innervate the otic ganglia. Postganglionic parasympathetic fibers from these ganglia supply the sphincter of the iris (pupillary constrictor muscle), the ciliary muscle, the salivary and lacrimal glands, and the mucous glands of the nose, mouth, and pharynx. These fibers also include vasodilator nerves to these same organs. The X (vagus) cranial nerve arises in the medulla and contains preganglionic fibers, most of which do not synapse until they reach the many small ganglia lying directly on or in the viscera of the thorax and abdomen. In the intestinal wall, the vagal fibers terminate around ganglion cells in the myenteric and submucosal plexuses. Thus, in the parasympathetic branch of the autonomic nervous system, preganglionic fibers are very long, whereas postganglionic fibers are very short . The vagus nerve also carries a far greater number of afferent fibers (but apparently no pain fibers) from the viscera into the medulla. The parasympathetic sacral outflow consists of axons that arise from cells in the second, third, and fourth segments of the sacral cord and proceed as preganglionic fibers to form the pelvic nerves ( nervi erigentes ). They synapse in terminal ganglia lying near or within the bladder, rectum, and sexual organs. The vagal and sacral outflows provide motor and secretory fibers to thoracic, abdominal, and pelvic organs ( see Figure 8–1).

ENTERIC NERVOUS SYSTEM. The processes of mixing, propulsion, and absorption of nutrients in the GI tract are controlled through the enteric nervous system (ENS). The ENS consists of both afferent sensory neurons and a number of motor nerves and interneurons that are organized principally into 2 nerve plexuses: the myenteric (Auerbach) plexus and the submucosal (Meissner) plexus .

The myenteric plexus, located between the longitudinal and circular muscle layers, plays an important role in the contraction and relaxation of GI smooth muscle. The submucosal plexus is involved with secretory and absorptive functions of the GI epithelium, local blood flow, and neuroimmune activities. The ENS incorporates components of the sympathetic and parasympathetic nervous systems and has sensory nerve connections through the spinal and nodose ganglia ( see Figure 46–1). Parasympathetic preganglionic inputs are provided to the GI tract via the vagus and pelvic nerves. ACh released from preganglionic neurons activates nicotinic ACh receptors (nAChRs) on postganglionic neurons within the enteric ganglia. Excitatory preganglionic input activates both excitatory and inhibitory motor neurons that control processes such as muscle contraction and secretion/absorption. Postganglionic sympathetic nerves also synapse with intrinsic neurons and generally induce relaxation. Sympathetic input is excitatory (contractile) at some sphincters. Information from afferent and preganglionic neural inputs to the enteric ganglia is integrated and distributed by a network of interneurons. ACh is the primary neurotransmitter providing excitatory inputs between interneurons, but other substances such as ATP (via postjunctional P2X receptors), substance P (by NK 3 receptors), and serotonin (via 5HT 3 receptors) are also important in mediating integrative processing via interneurons.

The muscle layers of the GI tract are dually innervated by excitatory and inhibitory motor neurons with cell bodies primarily in the myenteric ganglia. ACh is a primary excitatory motor neurotransmitter released from postganglionic neurons. ACh activates M 2 and M 3 receptors in postjunctional cells to elicit motor responses. Pharmacological blockade of muscarinic cholinergic (mAChRs) receptors does not block all excitatory neurotransmission, however, because neurokinins (neurokinin A and Substance P) are also coreleased by excitatory motor neurons and contribute to postjunctional excitation. Inhibitory motor neurons in the GI tract regulate motility events such as accommodation, sphincter relaxation, and descending receptive relaxation. Inhibitory responses are elicited by a purine derivative (either ATP or β-nicotinamide adenine dinucleotide (β-NAD) acting at postjunctional P2Y 1 receptors) and NO. Inhibitory neuropeptides, such as VIP and pituitary adenylyl cyclase-activating peptide (PACAP), may also be released from inhibitory motor neurons under conditions of strong stimulation.

COMPARISON OF SYMPATHETIC, PARASYMPATHETIC, AND MOTOR NERVES (FIGURE 8–2)

• The sympathetic system is distributed to effectors throughout the body, whereas parasympathetic distribution is much more limited.

• A preganglionic sympathetic fiber may traverse a considerable distance of the sympathetic chain and pass through several ganglia before it finally synapses with a postganglionic neuron also, its terminals make contact with a large number of postganglionic neurons. The parasympathetic system has terminal ganglia very near or within the organs innervated and is generally more circumscribed in its influences.

• The cell bodies of somatic motor neurons reside in the ventral horn of the spinal cord the axon divides into many branches, each of which innervates a single muscle fiber, so more than 100 muscle fibers may be supplied by 1 motor neuron to form a motor unit. At each neuromuscular junction, the axonal terminal loses its myelin sheath and forms a terminal arborization that lies in apposition to a specialized surface of the muscle membrane, termed the motor end plate ( see Figure 11–3).

Figure 8–2 Wiring diagram for somatic motor nerves and the efferent nerves of the autonomic nervous system . The principal neurotransmitters, acetylcholine (ACh) and norepinephrine (NE), are shown in red . The receptors for these transmitters, nicotinic (N) and muscarinic (M) cholinergic receptors, t and adrenergic receptors, are shown in green .

• Somatic nerves innervate skeletal muscle directly at a specialized synaptic junction, the motor end plate, where ACh activates N m receptors.

• Autonomic nerves innervate smooth muscles, cardiac tissue and glands. Both parasympathetic and sympathetic systems have ganglia, where ACh is released by the preganglionic fibers ACh acts on N n receptors on the postganglionic nerves. ACh is also the neurotransmitter at cells of the adrenal medulla, where it acts on N n receptors to cause release of EPI and NE into the circulation.

• ACh is the dominant neurotransmitter released by postganglionic parasympathetic nerves and acts on muscarinic receptors. The ganglia in the parasympathetic system are near or within the organ being innervated with generally a one-to-one relationship between pre- and post-ganglionic fibers.

• NE is the principal neurotransmitter of postganglionic sympathetic nerves, acting on α- or β-adrenergic receptors. Autonomic nerves form a diffuse pattern with multiple synaptic sites. In the sympathetic system the ganglia are generally far from the effector cells (e.g., within the sympathetic chain ganglia). Preganglionic sympathetic fibers may make contact with a large number of postganglionic fibers.

RESPONSES OF EFFECTOR ORGANS TO AUTONOMIC NERVE IMPULSES. In most instances, the sympathetic and parasympathetic neurotransmitters can be viewed as physiological or functional antagonists (Table 8–1).

Responses of Effector Organs to Autonomic Nerve Impulses

Most viscera are innervated by both divisions of the autonomic nervous system, and their activities on specific structures may be either discrete and independent or integrated and interdependent. For example, the effects of sympathetic and parasympathetic stimulation of the heart and the iris show a pattern of functional antagonism in controlling heart rate and pupillary aperture, respectively, whereas their actions on male sexual organs are complementary and are integrated to promote sexual function.

GENERAL FUNCTIONS OF THE AUTONOMIC NERVOUS SYSTEM. The ANS is the primary regulator of the constancy of the internal environment of the organism.

The sympathetic system and its associated adrenal medulla are not essential to life in a controlled environment, but the lack of sympathoadrenal functions becomes evident under circumstances of stress. In the absence of the sympathetic system: body temperature cannot be regulated when environmental temperature varies the concentration of glucose in blood does not rise in response to urgent need compensatory vascular responses to hemorrhage, oxygen deprivation, excitement, and exercise are lacking and resistance to fatigue is lessened. Sympathetic components of instinctive reactions to the external environment are lost and other serious deficiencies in the protective forces of the body are discernible. The sympathetic system normally is continuously active, the degree of activity varying from moment to moment and from organ to organ, adjusting to a constantly changing environment. The sympathoadrenal system can discharge as a unit. Heart rate is accelerated blood pressure rises blood flow is shifted from the skin and splanchnic region to the skeletal muscles blood glucose rises the bronchioles and pupils dilate and the organism is better prepared for “fight or flight.” Many of these effects result primarily from or are reinforced by the actions of epinephrine secreted by the adrenal medulla.

The parasympathetic system is organized mainly for discrete and localized discharge. Although it is concerned primarily with conservation of energy and maintenance of organ function during periods of minimal activity, its elimination is not compatible with life. The parasympathetic system slows the heart rate, lowers the blood pressure, stimulates GI movements and secretions, aids absorption of nutrients, protects the retina from excessive light, and empties the urinary bladder and rectum.

NEUROTRANSMISSION

Nerve impulses elicit responses in smooth, cardiac, and skeletal muscles, exocrine glands, and postsynaptic neurons by liberating specific chemical neurotransmitters. Neurohumoral transmission relates to the transmission of impulses from postganglionic autonomic fibers to effector cells. Evidence supporting this concept includes:

• Demonstration of the presence of a physiologically active transmitter and its biosynthetic enzymes at appropriate sites

• Recovery of the transmitter from the perfusate of an innervated structure during periods of nerve stimulation but not (or in greatly reduced amounts) in the absence of stimulation

• Demonstration that the putative transmitter is capable of producing responses identical to responses to nerve stimulation

• Demonstration that the responses to nerve stimulation and to the administered transmitter candidate are modified in the same manner by various drugs, usually competitive antagonists

While these criteria are applicable for most neurotransmitters, including NE and ACh, there are now exceptions to these general rules. For example, NO has been found to be a neurotransmitter however, NO is not stored in neurons and released by exocytosis. Rather, it is synthesized when needed and readily diffuses across membranes. Synaptic transmission in many instances may be mediated by the release of more than 1 neurotransmitter.

STEPS INVOLVED IN NEUROTRANSMISSION

The sequence of events involved in neurotransmission is of particular importance because pharmacologically active agents modulate the individual steps.

AXONAL CONDUCTION. At rest, the interior of the typical mammalian axon is

70 mV negative to the exterior. In response to depolarization to a threshold level, an action potential is initiated at a local region of the membrane. The action potential consists of 2 phases. Following depolarization that induces an open conformation of the channel, the initial phase is caused by a rapid increase in the permeability and inward movement of Na + through voltage-sensitive Na + channels, and a rapid depolarization from the resting potential continues to a positive overshoot. The second phase results from the rapid inactivation of the Na + channel and the delayed opening of a K + channel, which permits outward movement of K + to terminate the depolarization.

The transmembrane ionic currents produce local circuit currents such that adjacent resting channels in the axon are activated, and excitation of an adjacent portion of the axonal membrane occurs, leading to propagation of the action potential without decrement along the axon. The region that has undergone depolarization remains momentarily in a refractory state.

The puffer fish poison, tetrodotoxin , and a close congener found in some shellfish, saxitoxin , selectively block axonal conduction by blocking the voltage-sensitive Na + channel and preventing the increase in Na + permeability associated with the rising phase of the action potential. In contrast, batrachotoxin , an extremely potent steroidal alkaloid secreted by a South American frog, produces paralysis through a selective increase in permeability of the Na + channel, which induces a persistent depolarization. Scorpion toxins are peptides that also cause persistent depolarization by inhibiting the inactivation process. Na + and Ca 2+ channels are discussed in more detail in Chapters 11, 14, and 20.


Revisão do Capítulo

The nervous system can be separated into divisions on the basis of anatomy and physiology. The anatomical divisions are the central and peripheral nervous systems. The CNS is the brain and spinal cord. The PNS is everything else. Functionally, the nervous system can be divided into those regions that are responsible for sensation, those that are responsible for integration, and those that are responsible for generating responses. All of these functional areas are found in both the central and peripheral anatomy.

Considering the anatomical regions of the nervous system, there are specific names for the structures within each division. A localized collection of neuron cell bodies is referred to as a nucleus in the CNS and as a ganglion in the PNS. A bundle of axons is referred to as a tract in the CNS and as a nerve in the PNS. Whereas nuclei and ganglia are specifically in the central or peripheral divisions, axons can cross the boundary between the two. A single axon can be part of a nerve and a tract. The name for that specific structure depends on its location.

Nervous tissue can also be described as gray matter and white matter on the basis of its appearance in unstained tissue. These descriptions are more often used in the CNS. Gray matter is where nuclei are found and white matter is where tracts are found. In the PNS, ganglia are basically gray matter and nerves are white matter.

The nervous system can also be divided on the basis of how it controls the body. The somatic nervous system (SNS) is responsible for functions that result in moving skeletal muscles. Any sensory or integrative functions that result in the movement of skeletal muscle would be considered somatic. The autonomic nervous system (ANS) is responsible for functions that affect cardiac or smooth muscle tissue, or that cause glands to produce their secretions. Autonomic functions are distributed between central and peripheral regions of the nervous system. The sensations that lead to autonomic functions can be the same sensations that are part of initiating somatic responses. Somatic and autonomic integrative functions may overlap as well.

A special division of the nervous system is the enteric nervous system, which is responsible for controlling the digestive organs. Parts of the autonomic nervous system overlap with the enteric nervous system. The enteric nervous system is exclusively found in the periphery because it is the nervous tissue in the organs of the digestive system.


The sympathetic nervous system, also part of the autonomic nervous system, originates in the spinal cord specifically in the thoracic and lumbar regions. It controls the body's "fight or flight" responses, or how the body reacts to perceived danger.

With sympathetic nervous responses, the body speeds up, tenses up and becomes more alert. Functions that are not essential for survival are shut down. Following are the specific reactions of sympathetic nervous system:

  • increase in the rate and constriction of the heart
  • dilation of bronchial tubes in the lungs and pupils in the eyes
  • contraction of muscles
  • release of adrenaline from the adrenal gland
  • conversion of glycogen to glucose to provide energy for the muscles.
  • shut down of processes not critical for survival
  • decrease in saliva production: the stomach does not move for digestion, nor does it release digestive secretions.
  • decrease in urinary output
  • sphincter contraction.

o sistema nervoso parassimpático counterbalances the sympathetic nervous system. It restores the body to a state of calm. The specific responses are:

  • decrease in heart rate
  • constriction of bronchial tubes in the lungs and pupils in the eyes
  • relaxation of muscles
  • saliva production: the stomach moves and increases secretions for digestion.
  • increase in urinary output
  • sphincter relaxation.


Estrutura

The peripheral nervous system is itself classified into two systems: the somatic nervous system and the autonomic nervous system. Each system contains afferent and efferent components.

o afferent arm consists of sensory (or afferent) neurons running from receptors for stimuli to the CNS. Afferent nerves detect the external environment via receptors for external stimuli such as sight, hearing, pressure, temperature etc. Afferent nerves exist in both the somatic and autonomic nervous systems as both can use sensory signals to alter their activity.

o efferent arm consists of motor (or efferent) neurons running from the CNS to the effector organ. Effector organs can either be muscles or glands.

The efferent nerves of the somatic nervous system of the PNS is responsible for voluntary, conscious control of skeletal muscles (effector organ) using motor (efferent) nerves.

The efferent nerves of the autonomic (visceral) nervous system control the visceral functions of the body. These visceral functions include the regulation of heart rate, digestion, salivation, urination, digestion and many more. The efferent arm of this system can be further subdivided into parasympathetic motor or sympathetic motor.

o enteric nervous system is sometimes classified as a separate component of the autonomic nervous system and is sometimes even considered a third independent branch of the PNS.

[caption align="aligncenter"] Fig 1 - Diagram showing the components that make up the somatic nervous system[/caption]