O Caminho das sensações e o Controle do Movimento (SNC e SNP)

No caminho das sensações

Nos organismos pluricelulares, os órgãos dos sentidos captam as informações do ambiente e respondem a situações de perigo, busca do alimento, procura do parceiro para a copulação, sensações de prazer, manutenção da temperatura, entre outros.

Os órgãos sensitivos são encontrados na superfície do corpo dos animais sésseis e, em maiores proporções, nas espécies bilateralmente simétricas. Estas estruturas, denominadas de receptores, podem ser separadas conforme o estímulo que o sensibiliza: os quimiorreceptores são sensíveis a modificações químicas; os mecanorreceptores ao estímulo mecânico; os fotorreceptores a ondas luminosas; os temorreceptores a temperatura; e os eletrorreceptores percebem sinais elétricos. Os diferentes sentidos foram se aperfeiçoando à medida que animais começaram a invadir os diferentes ambientes. A invasão do ambiente terrestre, por exemplo, aprimorou sentidos como a audição, olfato e visão.

Até mesmo, organismos simples como os protozoários respondem a estímulos químicos. No entanto, estes animais não possuem órgãos sensoriais distintos para a sensibilização química, os quais irão estar mais desenvolvidos nos artrópodes e vertebrados. Os sentidos químicos são muito eficientes como sentido de alerta ou advertência, direcionando a atividade dos outros sentidos. O olfato e o paladar, por exemplo, são estímulos muito utilizados para direcionar os insetos na procura do alimento.

Os insetos possuem um sistema sensorial extremamente aguçado, seus receptores gustativos, geralmente, estão localizados nas antenas. Um único pelo gustativo possui na sua base cinco neurônios sensoriais, constituído por um mecanorreceptor e quatro quimiorreceptores. Na mosca-varejeira, a probóscide possui um grande número de pelos sensoriais gustativos capazes de perceber as substâncias químicas. Na base do pelo existem vários neurônios sensoriais, cada um com certo grau de especialização aos compostos pelos quais eles respondem. A identificação do alimento pelos insetos ocorre com a identificação de uma trilha odorífera. A localização final do local almejado é realizada pelo gradiente de concentração da substância sinal. A molécula utilizada como sinal químico deve ser duradoura e estável; por outro lado, uma molécula utilizada como sinal de alarme deve ser instável e de rápida dissipação, a fim de evitar falsos sinais de alerta.

O uso do termo paladar é convenientemente utilizado para substâncias que estimulem os quimiorreceptores pelo contato, particularmente pela boca, mas no bagre estes quimiorreceptores gustativos estão localizados na superfície do corpo. Nesses animais, a localização do alimento ocorre por meio da sensibilização das papilas gustativas pelos aminoácidos. A sensibilidade química gerada por substâncias irritantes ocorre em toda a superfície do corpo de anfíbios, peixes e outros animais aquáticos, assim como na boca e cavidade nasal do homem.

A audição é um sentido captado por um órgão especializado chamado vestíbulo-coclear (ouvido). Trata-se de um órgão sensível que percebe as ondas regulares de compressão transmitidas pelo ar (som). Entretanto, o som também pode ser transmitido por ondas de compressão formadas pela água ou elementos sólidos.

Os peixes cartilaginosos e peixes ósseos possuem nas laterais do corpo estruturas sensoriais que detectam a vibração da água, denominada de linha lateral. A linha lateral é constituída por mecanorreceptores que controlam a velocidade da natação e curso de direção dos peixes, principalmente em relação aos peixes vizinhos. As ondas da superfície são utilizadas para estabelecer a direção e a distância dos peixes em relação às presas. No entanto, os peixes também podem detectar as vibrações da água por meio da estrutura auditiva localizado no interior da cabeça, homóloga aos animais terrestres.

As serpentes possuem um sistema auditivo pouco desenvolvido, que responde à vibração do ar e outro extremamente aguçado, o qual responde à vibração do substrato devido a sua sensibilidade pela vibração da cabeça. Nas aves, o sistema auditivo é mais desenvolvido que nos anfíbios e répteis, tendo capacidade de captar freqüência sonora de maior amplitude que o ouvido humano. As aves podem perceber diferentes notas sonoras em rápida seqüência. A capacidade para a captação do som varia para os diferentes animais, o ouvido humano é sensível a ondas regulares de compressão no ar com intervalo de 40 a 20.000 Hz, o cachorro de 30.000 a 40.000 Hz, e o morcego em até 100.000 Hz.

A visão é um sentido relacionado com a percepção da luz. A estrutura capaz de perceber a imagem através da captação da luz é a retina, dentro do globo ocular (olho), que evoluiu a partir de estruturas mais simples como as manchas ocelares dos cnidários e moluscos. Os olhos bem desenvolvidos estão distribuídos em cinco filos: celenterados, anelídeos, moluscos, artrópodes e vertebrados. Um olho formador de imagem pode ser multifacetado apresentando o mesmo ângulo de resolução para longe e perto, como nos insetos, ou semelhante a uma câmara com dispositivos para ajustar o foco da imagem, como nos vertebrados. Nos vertebrados, o olho é uma estrutura análoga a uma câmara escura, com uma lente biconvexa transparente (cristalino) que forma a imagem dos objetos na retina, onde existem os fotorreceptores: os cones, sensível às cores, e os bastonetes, sensíveis ao preto e branco.

Os receptores táteis são denominados mecanorreceptores porque são sensíveis à compressão mecânica. Este tipo de receptor é comumente encontrado nos tentáculos dos cnidários e anelídeos, nas antenas dos artrópodes e amplamente observado na superfície da pele dos vertebrados.

Neste contexto, os exteroceptores são os receptores que respondem às condições ambientais, localização do animal no tempo e espaço (fotorreceptores, mecanorreceptores, quimiorreceptores, etc.)

Mas há ainda os interoceptores, receptores que monitoram o ambiente interno do organismo, como os barroceptores que controlam o fluxo do sangue venoso e arterial, os quimiorreceptores sensíveis às alterações da PCO₂ e PO₂ e o pH, os osmorreceptores que controlam as concentrações iônicas de Na⁺do sangue e a concentração osmótica, e os receptores do hipotálamo que monitoram a temperatura do corpo, dentre outros.

No controle do movimento

O sistema nervoso é responsável pela integração do corpo com o ambiente interno ou externo, sendo capaz de elaborar finos ajustes para adequar o corpo às oscilações de temperatura ou mesmo identificar situações de perigo. Nesta aula, vamos entender como o sistema nervoso é capaz de manter a postura do corpo, ou até mesmo proporcionar os precisos movimentos das mãos.

Sistema Nervoso Central (SNC)

Sistema Nervoso Periférico (SNP)

O sistema nervoso central é formado pelo encéfalo e medula espinhal. O encéfalo humano é constituído pelo cérebro, tronco encefálico, e cerebelo. O tronco encefálico representa o conjunto formado pelo mesencéfalo, ponte e medula ablonga. O cérebro é a região que mais se desenvolveu no encéfalo humano, representando até 90% da massa encefálica. Este é amplamente pregueado, dividido por sulcos e depressões.

Uma fissura longitudinal mediana bem profunda separa o cérebro em hemisfério direito e esquerdo, sendo a conexão desses dois hemisférios realizada pelo corpo caloso. Alguns dos sulcos mais profundos delimitam as áreas conhecidas como lobos. Assim os hemisférios direito e esquerdo são divididos em lobo frontal, parietal, temporal, occipital e límbico. O córtex dos lobos frontais controlam os músculos esqueléticos, o pensamento e a fala e estão localizados na porção anterior de cada hemisfério.

Os lobos parietais estão relacionados com as sensações provenientes da pele, músculos, juntas e tendões, localizando-se nas laterais superiores da cabeça. Os lobos temporais estão localizados na região das têmporas e são relacionados com a audição. A região responsável pela visão está na parte posterior do cérebro, denominada de lobos occipitais, e os lobos olfativos na parte inferior do cérebro, associado ao olfato.

A maior parte do controle dos movimentos do corpo está associada às áreas encefálicas do mesencéfalo, tronco cerebral (ponte), cerebelo e medula espinhal. O mesencéfalo coordena a intensidade da contração muscular e as informações sobre a postura. A ponte liga o córtex cerebral ao cerebelo, que participa na manutenção da postura, no equilíbrio do corpo e no tônus muscular. O cerebelo é uma região extremamente importante na manutenção do equilíbrio e postura. Localizado entre a parte posterior do cérebro e a ponte, o cerebelo se conecta com o córtex cerebral, tronco encefálico e medula espinhal por meio de uma rede de fibras nervosas. Ele recebe informação do encéfalo sobre o grau de estiramento muscular, a posição das articulações, orientações auditivas e visuais que possibilita coordenar os movimentos, direcionar a postura corporal e realizar ajustes precisos na atividade muscular. É devido à complexidade da organização do cerebelo que é possível desenvolver atividades musculares rápidas como nadar, correr, andar de bicicleta e dançar. 

Os nervos estabelecem conexão das diversas regiões do corpo com o sistema nervoso central. Estas células nervosas podem ser classificadas como sensitivas (aferente) ou motoras (eferentes). Os nervos aferentes recebem o estimulo das células sensoriais (receptores químicos, mecânicos) e as conduzem até o sistema nervoso central. Os nervos motores, por sua vez, conduzem o impulso do sistema nervoso central para os órgãos efetores, sejam eles um músculo ou uma glândula.

A medula espinhal também participa no controle motor, mas em ajustes mais simples, estabelecendo respostas imediatas, desencadeadas pelo reflexo simples. Um exemplo de resposta medular rápida é o reflexo patelar estimulado pela leve pressão do martelo no joelho. Neste caso, somente dois tipos de neurônios são envolvidos, o sensitivo e o motor. O impulso nervoso é transmitido pelo nervo sensitivo até a medula espinhal, e o nervo motor conduz a resposta até o músculo, estimulando a contração e desencadeando o movimento.

Respostas um pouco mais complexas podem ser elaboradas pela medula, mas, nesse caso, outro neurônio é envolvido no sistema, o neurônio associativo (Fig. Tipos de Neurônio). Localizado no interior da medula espinhal, o neurônio associativo faz conexão com o neurônio sensitivo e o motor. Após receber a informação do neurônio sensitivo, o neurônio associativo estimula o neurônio motor e ao mesmo tempo conduz impulsos para o encéfalo, para tomar consciência do ocorrido. 

Assim, a manutenção da postura e os movimentos do corpo estão relacionados com a contração dos músculos que operam, principalmente, em torno das regiões de articulação. A coordenação das contrações musculares depende da quantidade e do momento das descargas dos neurônios motores nos músculos apropriados e da ausência de descargas dos neurônios para os músculos inadequados. 

O controle da postura e dos movimentos é realizado em todos os animais que apresentam organização neural adequada. O que varia entre um grupo e outro é a complexidade da rede de conexões nervosa. Os peixes, por exemplo, precisam sincronizar seus movimentos para capturar o alimento ou fugir do predador, ajustando a atividade dos diferentes músculos que constituem seu corpo. Assim como as contrações espasmódicas dos músculos são realizadas para aumentar a temperatura do corpo de um vertebrado endotérmico (homeotérmico), quando a temperatura ambiente está baixa.