Atividade - Departamento de Fisiologia e Farmacologia - UFC

FACULDADE DE MEDICINA
DEPARTAMENTO DE FISIOLOGIA E FARMACOLOGIA
Profa. Letícia Lotufo
SIMULAÇÃO DA ATIVIDADE ELÉTRICA EM NEURÔNIO
I. INTRODUÇÃO
A membrana plasmática é composta por fosfolipídios e proteínas dispostos num
arranjo tipo mosaico fluido, delimitando as células. Do ponto de vista elétrico, a
membrana plasmática pode ser representada por um componente capacitivo, a bicamada
lipídica, e um componente resistivo, associado aos canais iônicos. A diferença de
potencial entre os lados intra e extracelulares é determinada pelos seguintes fatores:
assimetria na distribuição de cargas, permeabilidade da membrana e funcionamento da
bomba de sódio-potássio. O conjunto desses fatores confere uma polaridade à
membrana, sendo o lado interno negativo em relação ao externo. Essa diferença varia
entre os diversos tipos de células, mas nos tecidos excitáveis, gira em torno de –90 mV.
Sabe-se, ainda, que estes tecidos podem responder a um estímulo elétrico com uma
despolarização transiente da membrana, a qual chamamos potencial de ação. O potencial
de ação é a base da excitabilidade celular, e inicia diversos processos fisiológicos tais
como: a transmissão nervosa e a contração muscular.
Representação esquemática de um potencial de ação. Fonte: GREENSTEIN &
GREENSTEIN, Color atlas in Neuroscience, 1999.

II. OBJETIVOS
Discussão dos conceitos de voltagem, corrente e condutância e sua relação com a
excitabilidade celular. Demonstrar os mecanismos básicos para geração de potencial de
ação.
III. PROCEDIMENTOS
Utilizaremos o programa de simulação AXOVACS (Axon Instruments Inc.). O
programa AXOVACS 2.0, baseado no modelo proposto por Hodgkin e Huxley (1952)
(J.Physiol. 117. 500) para produção de potenciais de ação em axônios de lula, apresenta
três subprogramas para simulação:
1. fixação de corrente
2. fixação de voltagem
3. cinética de canais iônicos.
Para entrar no programa, tecle axovacs .
Ao iniciar o programa, aparecerá o MENU PRINCIPAL que permitirá fazer a escolha
dos subprogramas.
IV. EXERCÍCIOS
1 - Potencial de Ação (Escolha a opção 5)
As informações contidas na parte superior direita, apresentam valores de potencial de
membrana e dos estímulos. Este programa pode simular até 2 estímulos subsequentes.
Para visualizar um gráfico pressione a tecla r.
Para alterar os valores a serem utilizados numa dada simulação, pressione a tecla e,
como descrito na parte direita. Nesse momento, aparecerá uma outra janela na qual os
valores poderão ser modificados. Para realizar a simulação, depois de introduzidos os
novos valores, basta apertar a tecla r. Para apagar o que foi simulado anteriormente,
aperte a tecla c. Muitas vezes será interessante manter os gráficos de uma simulação na
tela para comparar com a nova simulação com valores diferentes. Neste caso, não se
deve pressionar a tecla c; após cada edição, basta rodar a simulação novamente (a
sequência de teclas e e r pode ser usada diversas vezes sucessivas sem problemas).

QUESTÃO 1: Relação entre potencial de ação e condutância iônica.
a) Qual a relação entre ativação das condutâncias de Na + e K + e o potencial de
membrana Utilize as condições pré-estipuladas pelo programa.
b) Varie a intensidade do estímulo (60, 70, 100 e 200 µA/cm 2 ). O que ocorre com a
velocidade de despolarização, repolarização e pico do potencial A intensidade do
estímulo interfere nas curvas de condutância ao Na + e K + Explique.
QUESTÃO 2: Avalie a relação entre 2 estímulos subsequentes:
a) Qual a importância do intervalo entre os estímulos Os dois estímulos devem ter 60
µA/cm 2 de amplitude e 0,1 ms de duração. Varie o intervalo entre os estímulos (5, 4,
3, 2, 1 ms de duração).
b) Qual a relação entre intensidade do estímulo e a geração de um segundo potencial de
ação O primeiro estímulo deve ter 100 µA/cm 2 com 0.1 ms de duração. Aplique um
segundo estímulo de 100 µA/cm 2 com início 3, 4, 7 e 8 ms após o primeiro. Em
seguida, aumente a amplitude do segundo estímulo para 600 µA/cm 2 e repita o
protocolo anterior. Realize diversos experimentos variando a intensidade do segundo
estímulo e o tempo desde o início de sua aplicação. Observe o que ocorre com as
condutâncias ao Na + e ao K +
c) Em que condições ocorre potencial de ação Discuta as prováveis razões.
Retorne para o MENU PRINCIPAL (pressione e ).
2 - Geração do Potencial de Ação (Escolha a opção 6)
aperte a tecla r
QUESTÃO 3: Avalie relação temporal entre as correntes de Na + e K + explicando as
mudanças que ocorrem para a geração do potencial de ação.
digite c
QUESTÃO 4: Avalie o que ocorre quando a intensidade de estímulo é diminuída para
60 µA/cm 2 .
QUESTÃO 5: Avalie o que ocorre quando é introduzido um segundo estímulo.
1 o estímulo: 60µA/cm 2 , 0,1 ms de duração.
2 o estímulo: 60µA/cm 2 , 0,1 ms de duração, 5, 4, 3, ou 2 ms após o primeiro.

Em que condições ocorre o potencial de ação Comente sobre as correntes de sódio
e potássio.
Retorne para o MENU PRINCIPAL (pressione e ).
3 - Bloqueio dos Canais de Na + ou K + (Escolha a opção 7)
aperte a tecla r
QUESTÃO 6: Avalie o efeito do bloqueio dos canais dependentes de voltagem de Na +
ou K + , usando os antagonistas seletivos saxitoxina (STX) e tetraetilamonio (TEA).
Faça a simulação de experimentos em que são aplicadas as doses de:
STX 0, 1 e 10 nM
TEA 0, 1 e 10 mM
Para melhor visualização do efeito das drogas, aplique cada uma delas separadamente.
Registre os efeitos em escala temporal rápida e escala temporal longa.
Explique as alterações que ocorrem na:
1. geração do potencial de ação,
2. velocidade de despolarização,
3. repolarização.
Explique o fenômeno observado após o registro de potenciais de ação em escala longa
na presença de TEA.
Experimente aplicar TEA (10 mM) sem estimular. Comente a importância da
condutância ao potássio para a manutenção do potencial de repouso da membrana e
também para a geração de potencial de ação.