Neurofisiologia
NEURO-LAB PRO Hodgkin-Huxley 1952
Axônio gigante de lula · modelo de condutâncias
Ausente no axônio de lula. Ao adicionar, surge platô, como no miocárdio.
Acima de 25 °C ocorre bloqueio térmico: as portas fecham antes de o disparo se completar.
Normal 3,5 a 5,0 mM. Acima de 6,5 é hipercalemia grave, comum na insuficiência renal.
Normal 135 a 145 mM.
Bloquear canal reduz a condutância. Mudar concentração desloca o potencial de equilíbrio, e o repouso vai junto. São mecanismos diferentes.
O traçado é desenhado no tempo do modelo, como num osciloscópio. Em “lento”, os 50 ms da janela levam cerca de 8 segundos: dá para ver o sódio subir antes do potássio. Use “direto” para comparar traçados sobrepostos sem esperar.
Depois da varredura, passe o cursor sobre o gráfico (ou toque, no celular) para ler potencial, condutâncias e estímulo no mesmo instante.
Roteiro de prática
O potencial de ação e as correntes iônicas
Quatro experimentos guiados no simulador. Ao final você deve conseguir explicar, com dados próprios, por que o potencial de ação é tudo-ou-nada, qual íon faz cada parte da curva e por que existe um período em que o neurônio não responde.
Duração estimada: 50 minutos · Pré-requisitos: potencial de repouso, difusão e gradiente eletroquímico
Antes de começar: o que você está vendo +
O simulador reproduz o modelo que Alan Hodgkin e Andrew Huxley publicaram em 1952, a partir de registros no axônio gigante de lula — trabalho que lhes rendeu o Nobel. Não é uma animação: as equações são resolvidas a cada disparo.
Painel superior: potencial de membrana em milivolts reais. A linha de base fica em torno de −65 mV, o potencial de repouso.
Painel do meio: as condutâncias de sódio (laranja) e potássio (azul). Condutância é a facilidade com que o íon atravessa a membrana — sobe quando os canais abrem.
Painel inferior: o estímulo aplicado, em microampères por centímetro quadrado.
Antes de cada experimento, clique em Restaurar padrões para partir sempre das mesmas condições.
01 Existe um limiar? +
Hipótese a testar
Se eu aumentar o estímulo gradualmente, a resposta da membrana também aumenta gradualmente. Verdadeiro ou falso?
Procedimento
- Restaure os padrões e deixe a duração do estímulo em 1,0 ms.
- Baixe a amplitude para 2 µA/cm² e clique em Estimular. Anote o pico.
- Ative Sobrepor traçados — assim cada rodada fica visível numa cor.
- Repita com 4, 6, 8 e 10 µA/cm², anotando o pico de cada uma.
- Continue subindo de 1 em 1 até encontrar o valor exato em que a membrana dispara.
Registro
| Amplitude (µA/cm²) | Pico (mV) | Disparou? |
|---|---|---|
| 2 | ||
| 4 | ||
| 6 | ||
| 8 | ||
| 10 | ||
| Limiar encontrado |
Para responder
- O pico cresceu proporcionalmente à amplitude do estímulo? Descreva o que aconteceu.
- Compare o pico do maior estímulo subliminar com o do menor estímulo que disparou. A diferença de amplitude entre os dois estímulos justifica a diferença entre as respostas?
- Um estímulo três vezes maior que o limiar produz um potencial de ação três vezes maior? Teste e explique.
02 Quem faz a subida: o sódio +
Contexto clínico
A tetrodotoxina, presente no baiacu, bloqueia canais de sódio dependentes de voltagem. A lidocaína, anestésico local, age no mesmo canal. O que você vai simular aqui é o que acontece no nervo sob anestesia.
Procedimento
- Restaure os padrões e mantenha Sobrepor traçados ativo.
- Dispare uma vez sem bloqueio nenhum. Esse é o controle.
- Aumente o bloqueio de Na⁺ para 25% e dispare. Depois 50%, 75% e 90%.
- Observe as duas coisas ao mesmo tempo: a curva de cima e a condutância laranja embaixo.
Registro
| Bloqueio Na⁺ | Pico (mV) | dV/dt (mV/ms) | gNa máx |
|---|---|---|---|
| 0% (controle) | |||
| 25% | |||
| 50% | |||
| 75% | |||
| 90% |
Para responder
- Qual foi a primeira medida a se alterar: o pico ou a velocidade de subida?
- A partir de que percentual de bloqueio o potencial de ação deixou de ocorrer?
- Com 50% de bloqueio, o disparo ainda acontece se você aumentar o estímulo? Teste. O que isso diz sobre o limiar sob anestesia?
- Um paciente recebe anestesia local e relata que ainda sente pressão, mas não dor. Relacione com o que você observou.
03 Quem faz a descida: o potássio +
Hipótese a testar
Se o sódio é responsável pela despolarização, o potássio deve ser responsável pela volta ao repouso. Bloqueá-lo deve afetar a descida, não a subida.
Procedimento
- Restaure os padrões. Zere o bloqueio de sódio.
- Dispare o controle.
- Aplique 40% de bloqueio de K⁺ e dispare. Depois 70% e 90%.
- Preste atenção ao tempo que a curva leva para voltar à linha de base, e ao valor mínimo que ela atinge depois do pico.
Registro
| Bloqueio K⁺ | Pico (mV) | Duração (ms) | Houve hiperpolarização? |
|---|---|---|---|
| 0% (controle) | |||
| 40% | |||
| 70% | |||
| 90% |
Para responder
- O bloqueio de potássio alterou o pico? E a velocidade de subida? Explique por quê.
- Observe as duas curvas de condutância no controle. Elas sobem juntas? Qual atrasa em relação à outra, e qual a consequência funcional desse atraso?
- No controle, a curva desce abaixo do potencial de repouso antes de voltar. Como se chama esse fenômeno e por que ele acontece?
- Um paciente com hipercalemia grave tem alteração da excitabilidade. Com base no que você viu, o que aconteceria com a repolarização?
04 Por que o neurônio precisa de pausa +
Pergunta central
Se um estímulo acima do limiar sempre dispara um potencial de ação, existe alguma situação em que o mesmo estímulo não dispara?
Procedimento
- Restaure os padrões e ative Segundo pulso.
- Comece com intervalo de 3 ms e dispare.
- Aumente o intervalo de 1 em 1 ms, disparando a cada vez, até que o segundo pulso produza um potencial de ação igual ao primeiro.
- Anote dois valores: o menor intervalo em que aparece alguma resposta, e o menor em que a resposta é completa.
Registro
| Achado | Intervalo (ms) |
|---|---|
| Nenhuma resposta ao 2º pulso | |
| Resposta parcial (menor que a 1ª) | |
| Resposta completa |
Para responder
- Nomeie os dois períodos que você acabou de delimitar experimentalmente.
- Qual porta do canal de sódio explica a ausência total de resposta nos intervalos curtos?
- Com intervalo intermediário, o segundo potencial é menor. Um estímulo mais forte consegue torná-lo completo? Teste e explique a diferença entre os dois períodos.
- Calcule a frequência máxima de disparo deste neurônio, em hertz, a partir do menor intervalo com resposta completa.
- Por que essa limitação é útil? O que aconteceria com a condução se não existisse período refratário?
Síntese: o que levar desta prática +
Escreva um parágrafo, com suas palavras e citando pelo menos três dos seus próprios dados, respondendo: por que o potencial de ação tem essa forma e não outra?
Use o botão Salvar imagem do simulador para anexar os traçados ao seu relatório. A imagem já sai com todos os parâmetros registrados na legenda, o que documenta as condições de cada experimento.
Para ir além
O controle de temperatura reproduz um achado curioso: acima de cerca de 25 °C o axônio de lula para de disparar, mesmo com estímulo forte. Investigue o que acontece com as condutâncias nessa condição e proponha uma explicação.