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Júpiter - Sistema de Gestão Acadêmica da Pró-Reitoria de Graduação


Faculdade de Filosofia, Ciências e Letras de Ribeirão Preto
 
Biologia
 
Disciplina: 5920844 - Neurofisiologia Comparada
Comparative Neurophysiology

Créditos Aula: 4
Créditos Trabalho: 0
Carga Horária Total: 60 h ( Práticas como Componentes Curriculares = 15 h )
Tipo: Semestral
Ativação: 01/01/2021 Desativação:

Objetivos
OBJETIVOS GERAIS: Aprendizagem crítica dos fundamentos básicos de Neurociência, visando à integração com outras áreas da Biologia, e a posterior transmissão desses conhecimentos ao nível do magistério secundário, assim como, especializações em áreas relacionadas e acesso aos programas de pós-graduação. OBJETIVOS ESPECÍFICOS: Compreender a Neurociência dentro de um contexto evolutivo ressaltando seus aspectos comparativos e adaptativos. Para contemplar atividades relevantes para a formação do docente, nesta disciplina são aplicadas técnicas e protocolos de identificação de sentido gustativo e olfativo, percepção visual: ponto cego e visão binocular, mapeamento de campos receptivos da pele, reação das planárias à luz, comportamento da minhoca decapitada, reflexo de tensão em minhocas – Friedländer, reflexo ocular direto à luz, reflexo consensual à luz, reflexo corneal, reflexo patelar.
 
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
2782751 - Elisabeth Spinelli de Oliveira
 
Programa Resumido
Introdução ao estudo da Neurociência. Aspectos históricos. Constituintes do tecido nervoso. O conceito de barreira hemato-encefálica. Classificação dos neurônios e os tipos de conexões. Os eventos eletrofisiológicos: características e processos envolvidos. Sistemas sensoriais: constituintes e características, tipos e relações com a ecologia do clado. Sistemas motores: constituintes e características, tipos e relações com a ecologia do clado. Organização das funções viscerais e os aspectos comparativos. A integração nos sistemas nervosos.
 
 
 
Programa
Introdução ao estudo da Neurociência Aspectos históricos: o desenvolvimento das técnicas histológicas e suas implicações para o estudo do tecido nervoso (TN); as contribuições (Golgi e Cajal). Os constituintes do TN: tamanhos, formas, e funções de neurônios e glia. Neurônios mielinizados (no sistema nervoso central e periférico de Vertebrata) e não mielinizados; os nódulos de Ranvier. O conceito de barreira hemato-encefálica. A doutrina do neurônio e seus predicados. A Lei da Polarização Dinâmica de Ramon y Cajal. Os elementos constituintes dos neurônios: soma (pericário ou corpo), dendrito e axônio (telodendros). Classificação dos neurônios de acordo com a função (sensorial ou aferente, motor ou eferente, e interneurônio ou de integração) e de acordo com a citoarquitetura (unipolares, pseudounipolares, bipolares e multipolares). Os tipos de conexão entre os neurônios (axo-dendrítica, axo-somática, axo-axônica e dendro-dendrítica) e o significado funcional dos diferentes arranjos. Os eventos eletrofisiológicos: características e processos envolvidos. As características físico-químicas das membranas celulares. Os canais iônicos (propriedades e tipos) e a seletividade das membranas. As concentrações iônicas nos compartimentos intra e extracelulares. O transporte ativo de íons por bombas nas membranas: significado para a manutenção de gradientes químicos; bombas eletrogênicas. O processo de difusão (movimento Browniano e Lei de Fick) de moléculas e de íons. O conceito de condutância iônica (gi). O conceito de potencial de equilíbrio, a equação de Nernst e a equação de Goldman-Hodgkin-Katz (GHK). O potencial de membrana: íons, canais iônicos e condutâncias. O potencial de equilíbrio para o potássio. O modelo de Hodgkin e Huxley. O potencial de ação: íons, canais iônicos e condutâncias. O conceito de limiar, de período refratário absoluto e relativo. A relação entre o período refratário e a condução unidirecional dos impulsos nervosos no axônio. A velocidade de condução dos impulsos nervosos (diâmetro das fibras e mielinização); as diferenças entre invertebrados e vertebrados; a condução saltatória em axônios de crustáceos. O conceito de código de frequência. Os potenciais pós-sinápticos (PPS). Somação espacial e temporal. As sinapses químicas e elétricas: características, localização, tipos e importância. A contribuição de Cajal, da microscopia eletrônica e o resgate parcial da visão de Golgi (as sinapses elétricas) sobre o tecido nervoso. O neurônio como uma célula de integração. O papel de agentes exógenos (bióticos e abióticos) que interferem nos fenômenos eletrofisiológicos que ocorrem nos neurônios. Prova Sistemas sensoriais: características, tipos, e relações com a ecologia do clado. Os constituintes dos sistemas sensoriais (SS). Receptores: definição, tipos e características citológicas/ fisiológicas. Os processos que ocorrem nos eventos eletrofisiológicos dos SS (potencial receptor/ potencial gerador e potenciais de ação). As características dos estímulos e os limiares. A relação entre a intensidade do estímulo e a magnitude da resposta; a relação entre a amplitude do potencial gerador e a frequência de descarga. Adaptação de receptor. A decodificação dos sistemas sensoriais. O conceito de estímulo adequado. A Doutrina da Energia Específica de Müller. O conceito de linhas específicas. Os códigos utilizados pelos SS: o código de frequência. O código baseado em padrões. A ecologia sensorial: relações entre sistemas sensoriais e as ecologias dos clados. Sistemas motores: características, tipos, e relações com a ecologia do clado. Prévia dos Painéis. Os constituintes dos sistemas motores. A placa motora e o receptor nicotínico. Os processos envolvidos nos eventos eletrofisiológicos dos sistemas motores. Ações motoras: taxias, tropismos, reflexos simples (por exemplo, piscar, espirrar, reflexo estiramento), posturas & mudanças posturais (por exemplo, deitar, sentar, levantar), locomoção (por exemplo, andar, correr, nadar, voar, pular), orientações sensoriais complexas (por exemplo, movimentos conjugados dos olhos, dos pavilhões auditivos, da cabeça), padrões espécie-específicos de ação (acasalamento, construção de ninhos, defesa & escape, autolimpeza, gestos como sorrir e abanar a cauda), aprendizado (uso de instrumentos, fala, artes e esportes). A hierarquia do controle motor em organismos complexos: o estudo de exemplos de convergência em Vertebrata, Arthropoda e Molusca. Organização das funções viscerais e os aspectos comparativos. A ingestão de alimentos & líquidos, a reprodução, as funções viscerais de apoio (circulação, respiração, digestão e excreção). O sistema neurovegetativo de mamíferos (Sistema Nervoso Autônomo).A integração nos sistemas nervosos: plasticidade neuronal, memória, aprendizagem, e outros atributos cognitivos em diferentes clados. A evolução do sistema nervoso em Metazoa. As características da comunicação em unicelulares. Apresentação de Painéis temáticos sobre Drogas e o Sistema Nervoso Prova Aulas de Neurociências para o ensino médio.
 
 
 
Avaliação
     
Método
Aulas teóricas expositivas dialogadas de curta duração (precedidas por diálogo discente-docente para a exposição de conhecimentos e leituras prévias, assim como de esclarecimentos de dúvidas); práticas autodirigidas e análise, interpretação e discussões de textos científicos.
Critério
1) Provas orais (opcionais) e teóricas de curta duração no início/final das aulas (Pc) e provas práticas: peso 4. 2) Provas teóricas parciais (Pq): peso 6.Mf: (MPp x 6) + (MPc x 4)/ 10
Norma de Recuperação
Provas teórico-práticas (relativas aos tópicos apresentados e discutidos no transcorrer do semestre letivo). Os temas serão os do programa, em resumo: 1) Principais aspectos da citologia e do funcionamento dos neurônios e neuroglia; a organização das células neurais e suas propriedades no contexto da evolução do tecido nervoso; 2) Principais aspectos da macroestrutura e funcionamento do sistema nervoso com relação aos componentes sensoriais, motores e de integração, dentro de um contexto evolutivo.
 
Bibliografia
     
Fontes gerais
Araújo, L.C. Fundamentos de Neurociência e do Comportamento. O texto está escrito de maneira didática, enfocando aspectos históricos do pensamento e experimentação em neurociência (em pdf).
Deacon, T.W. The symbolic species. The co-evolution of language and the brain. NY, W.W. Norton (1997). O autor é docente (Professor) de Antropologia Biológica e Lingüística em Berkeley, Universidade da Califórnia, EEUU e apresenta um texto rico em informações e citações sobre a linguagem humana, considerando-a um dos produtos mais instigantes e recentes da evolução. Segundo o autor as palavras constituem o substrato da comunicação na espécie humana e a natureza combinatória da linguagem cria um universo virtualmente infinito de sentenças que permitem a descrição de mundos “reais” (mesuráveis) e de mundos imaginários. Texto adequado para se discutir o significado da linguagem para a evolução do Homo sapiens.
Junqueira, L.C.U., Carneiro, J. Histologia básica, Rio de Janeiro, Guanabara Koogan. Um livro amplamente adotado nacional e internacionalmente. Para ser consultado com relação aos fundamentos de histologia que são essenciais para a compreensão da anatomia e fisiologia do SN de mamíferos (ver, por exemplo, as boas ilustrações de meninges e do papel da glia na regeneração neuronal).
Kandel, E. R. P., Schwartz, J.H. Principles of Neural Science, New York, Elsevier. Um livro amplamente adotado como leitura básica nos cursos de neurociência e para exames de pós-graduação nessa área. Os capítulos são escritos por especialistas da área. Apresenta várias edições e foi traduzido para o português. É possível fazer o down load do livro. Recomendo a leitura do original em inglês.
Kardong, K.V. Vertebrates: comparative anatomy, function, evolution, Boston, WCB McGraw-Hill. (várias edições). É um livro completo de anatomia funcional de vertebrados, apresentado no contexto de filogenia. As ilustrações em branco-preto são bem escolhidas e o texto é abrangente e formativo, envolvendo desde aspectos históricos até conceitos atualizados, retirados da literatura contemporânea. Recomendado como um livro de referência para estudantes da graduação.
Lodish H, Berk A, Zipursky SL, et al. Molecular Cell Biology, (4th ed), New York: 2000, W. H. Freeman and Company. Este livro, como outros clássicos da Biologia Molecular, apresenta de maneira didática e profunda os principais aspectos moleculares da neurofisiologia e deve ser usado, assim como os outros, para consultas.
Mithen, S. The singing Neanderthals: the origin of music, language, mind and body. Cambridge, Massachusetts, Harvard University Press, 2006. O texto discute a evolução da linguagem e da música.
Mountcastle VB: Sensory receptors and neural coding: introduction to sensory processes. In Mountcastle VB [ed]: Medical Physiology, 13th ed, Vol. 1. St. Louis, Mosby, 1974. Um texto clássico e profundo a respeito dos processamentos sensoriais.
Netter, F.H. The CIBA Collection of Medical Illustrations, New York, CIBA Pharmaceutical Company, Division of CIBA - Geicy Corporation (várias edições em inglês, com tradução para o português). Esta coleção apresenta oito volumes específicos relacionados a cada sistema funcional da Anatomia Humana (por exemplo, Sistema Nervoso). O grande mérito da coleção é a qualidade dos desenhos e das representações gráficas feitas por Netter; que são muito criativas e originais (*).
Noble, W., Davidson, I. Human Evolution, Language and Mind: a psychological and archaeological inquiry. Cambridge, Cambridge University Press. O texto, sobre a evolução da linguagem, é de caráter multidisciplinar e escrito por um psicólogo e um arqueólogo.
Pough, F.H., Heiser, J.B., McFarland, W.N. A vida dos vertebrados, SP, Atheneu Ed. Recomendado para consulta dos temas referentes ao sistema nervoso de vertebrados.
Purves, D., Augustine, G.J., Fitzpatrick, D., Hall, W.C., LaMantia, A-S., McNamara, J.O., White, L.E. Neurociências, Porto Alegre, Artmed, 2010. Um texto moderno e com ilustrações de qualidade. A tradução para o português apresenta pequenos deslizes (os fotorreceptores são neurônios), mas no geral é altamente recomendável para a graduação e pós-graduação (*).
Romero, S.M.B. Fundamentos de Neurofisiologia Comparada – da recepção à integração, Ribeirão Preto, Holos. Um livro de pequeno tamanho que, no entanto, apresenta de maneira detalhada os diferentes elementos básicos da neurofisiologia comparada, com ênfase na estrutura e função. Alguns tópicos obedecem a critérios topológicos, como a definição de tronco encefálico, e devem ser revistos de acordo com a Nomina Anatomica atual. É altamente recomendável para a graduação como texto introdutório e de consulta básica.
Tattersall, I. Becoming human: evolution and human uniqueness, New York, Harcourt Brace. O autor considera a linguagem como o fator mais importante para o sucesso evolutivo do Homo sapiens. É um texto importante para debates a respeito das apomorfias da espécie humana.

Revistas e Sites
Scientific American, Nature, Science, New Scientist, Trends in Neuroscience: o estudante deve consultar periodicamente estas revistas para conhecer o estado da arte em Neurociência.
Revista Cérebro & Mente. Esta revista é uma publicação brasileira que traz textos importantes para a formação adequada em neurociências. Recomendável para consulta e leituras complementares ver, por exemplo, Sabbatini, RME Neurônios e Sinapses: A história de sua descoberta (vol. 17, 2003).

http://nerve.bsd.uchicago.edu/med98a.htm
http://www.ebiomedia.com/index.php/eyes/eye1.html
http://www.nei.nih.gov/health/
http://www.skidmore.edu/~hfoley/Perc3.htm
hhttp://www.brain-surgery.com/history.html
http://webvision.med.utah.edu/book/part-i-foundations/simple-anatomy-of-the-retina/
http://www.cerebromente.org.br/n18/history/stimulation_i.htmhttp://www.cerebromente.org.br/n02/fundamentos/ventriculos_i.htm
http://lifesci.rutgers.edu/~auerbach/bmlec9.pdf
http://scienceblogs.com/neurophilosophy/2007/07/the_discovery_of_the_neuron.php http://nobelprize.org/educational/
Veja também no site Society for Neuroscience (abaixo) as principais contribuições originais de cada tópico do programa: http://www.sfn.org/index.aspx?pagename=HistoryofNeuroscience_classicpapers

Action Potentials
Hodgkin, A.L. and Huxley, A.F., and Katz, B (1952) Measurement of current-voltage relations in the membrane of the giant axon of Loligo. Journal of Physiology, 116: 424-448.
Hodgkin, A.L. and Huxley, A.F. (1952) Currents carried by sodium and potassium ions through the membrane of the giant axon of Loligo. Journal of Physiology, 116: 449-472.
Hodgkin, A.L. and Huxley, A.F. (1952) The components of membrane conductance in the giant axon of Loligo. Journal of Physiology, 116: 473-496.
Hodgkin, A.L. and Huxley, A.F. (1952) The dual effect of membrane potential on sodium conductance in the giant axon of Loligo. Journal of Physiology, 116: 497-506.
Hodgkin, A.L. and Huxley, A.F. (1952) A quantitative description of membrane current and its application to conduction and excitation in nerve. Journal of Physiology, 117(4): 500-544.
Arousal
Moruzzi, G. and Magoun, H.W. (1949) Brain stem reticular formation and activation of the EEG. (6.5MB) EEG and Clin Neurophys. 1, 455-473. (pending permission to publish)
Yerkes, R.M. and Dodson, J.D. (1908) The relation of strength of stimulus to rapidity of habit formation. (7.8MB) The Journal of Comparative Neurology and Psychology, 18: 459-482. (pending permission to publish)
Attention
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Treisman, AM & Geffen (1967) Selective attention: perception or response. Quart J. Exp. Psychol 19: 1-17. (pending permission to publish)
Electroencephalography
Berger, H. (1929) On the electroencephalogram of man. (English translation). In EEG and Clin Neurophys, 1969, Supplement 28, p. 37-73. (pending permission to publish)
Emotion
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Kluever, H. and Bucy, P.C. (1938). An analysis of certain effects of bilateral temporal lobectomy in the rhesus monkey, with special reference to "psychic blindness." Journal of Psychology. 5: 33-54. (pending permission to publish)
Papez, J. W. (1937) A Proposed Mechanism of Emotion. Archives of Neurology and Psychiatry. 38: 725-734.
Schacter, S. and Singer, J. (1962). Cognitive, social, and physiological determinants of emotional state. Physiol. Rev. 69: 379-399. (pending permission to publish)
Frontal Lobe Function
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Jacobsen, C.F. (1935) Functions of frontal association areas in primates. Archives of Neurology and Psychiatry 33, 358-369.
Hormones
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Language
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Learning and Memory
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Tolman, E.C. (1949) There is more than one kind of learning. The Psychological Review. 56: 144- 155.
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Sprouting
Van Harreveld, A (1945) Re-Innervation of denervated muscle fibers by adjacent functioning motor units. Amer J Physiol, 144: 477-493. (pending permission to publish)
Hoffman, H (1950) Local reinnervation in partially dennervated muscle; a histopathological study. Aust. J. Exp. Biol. Med. Sci., 28: 383-397. (pending permission to publish)
Stress
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Synaptic Function
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Fatt, P. and Katz, B. (1951) An analysis of the end-plate potential recorded with an intra-cellular electrode. J. Physiol. 115: 320-370.
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Katz, B. and Miledi, R (1970) Membrane noise produced by acetylcholine. Nature, 226: 962-963.
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Viewpoints and Reviews
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Fontes primárias
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Kusano K, La Vail MM. Impulse conduction in the shrimp medullated giant fiber with special reference to the structure of functionally excitable areas. J Comp Neurol. 142:481-494, 1971.
Tasaki, I. The electro-saltatory transmission of the nerve impulse and the effect of narcosis upon the nerve fiber. Am J Physiol 127: 211-227, 1939.
Xu (Hsu) K, Terakawa S. Saltatory conduction and a novel type of excitable fenestra in shrimp myelinated nerve fibers. Jap J Physiol. 43 (suppl. 1), S285-S293.
 

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