Biologia do ensino fundamental · Grades 1–9
60A comunicação nervosa
O Capítulo 33 desenhou o circuito — informar, decidir, ordenar — e mediu o quinto de segundo dele. Neste ano abrimos os cabos. O que de fato viaja por um nervo? De que são feitos os nervos? E o que acontece nas fendas em que um fio termina e o seguinte começa — as fendas em que, como se verá, tanto a memória quanto muitos venenos fazem o trabalho deles?
60.1 A fiação e as células dela
Definição 60.1 (Neurônios e mensagens nervosas)
As células de trabalho do sistema nervoso são os neurônios (a Observação 45.6 já os listou): cada um tem um corpo celular e uma fibra comprida e fina — algumas fibras vão da coluna até o dedo do pé, as células mais compridas do corpo. Um nervo é um cabo que reúne milhares dessas fibras. Por cada fibra viajam as mensagens nervosas: sinais elétricos breves, correndo a até (o número da Definição 33.1, agora com o portador dele).
Proposição 60.2 (Codificação por frequência)
Os sinais em si são todos iguais — o que varia é o ritmo deles. Um toque leve manda um tamborilar lento pela fibra sensitiva; um toque forte, um rufar rápido. A língua do sistema nervoso tem uma palavra só, repetida em velocidades diferentes: a intensidade é codificada como frequência, em toda linha, de entrada e de saída.
Demonstração. Admitido neste nível. ∎
Exemplo 60.3 (Três linhas, uma língua)
O elenco do circuito (Proposição 33.2), refeito na fiação: os neurônios sensitivos levam os informes — da pele à medula, do olho ao cérebro; os neurônios motores levam as ordens — da medula ao músculo, terminando onde a fibra encontra o músculo e onde o rufar dela define a força da contração (Definição 17.6); e, entre uns e outros, no cérebro e na medula, incontáveis neurônios de conexão fazem a decisão. Reflexo ou sinfonia, o tráfego são os mesmos sinais em ritmos diferentes em linhas diferentes.
60.2 As fendas: as sinapses
Definição 60.4 (A sinapse)
Os neurônios não se tocam. Onde a ponta de uma fibra encontra a célula seguinte existe uma fenda microscópica — a sinapse. O sinal elétrico não consegue saltá-la; em vez disso, a fibra que chega libera um mensageiro químico na fenda, que a atravessa, se acopla do outro lado e — se chegar o bastante — inicia o sinal de novo no neurônio seguinte. Elétrico ao longo do fio, químico em cada junção: o sistema inteiro alterna os dois.
Proposição 60.5 (Por que fendas, e não solda)
As fendas parecem um defeito e são a genialidade do sistema:
- elas tornam as junções ajustáveis — uma sinapse atravessada com frequência fica mais forte, uma sinapse sem uso desaparece: é o aprendizado (os “caminhos melhores” da Observação 33.8, encontrados — são sinapses fortalecidas);
- elas tornam os sinais de mão única — os mensageiros são liberados só de um lado, então o tráfego não pode correr para trás;
- elas deixam um neurônio pesar milhares de entradas — vozes que estimulam e vozes que freiam, somadas em cada célula antes de ela disparar: é a decisão do circuito, feita nas junções.
Demonstração. Admitido neste nível. ∎
Exemplo 60.6 (As sinapses da malabarista)
A malabarista da Observação 33.8, enfim explicada: um mês de prática conduziu os mesmos sinais pelas mesmas junções até essas sinapses ficarem mais fortes — o roteamento que antes era pesado com esforço agora corre já pré-pesado. A habilidade é química consolidada nas fendas; “a prática torna permanente” é uma afirmação sobre sinapses.
Observação 60.7 (As fendas são os pontos vulneráveis)
Tudo o que age sobre o sistema nervoso a partir de fora age nas sinapses — o único lugar em que o sinal vira química, passível de acoplamento e de engano. Os anestésicos as silenciam; os venenos as travam (alguns paralisam bloqueando o mensageiro da junção com o músculo, outros inundando essa junção); e o álcool da Proposição 36.5, e toda droga que muda o humor ou a percepção, funciona imitando, bloqueando ou esgotando os mensageiros das fendas. O Capítulo 62 se apoia exatamente nesse ponto.
60.3 Fios rápidos, correio lento: dois sistemas comparados
Proposição 60.8 (Nervos contra hormônios)
O corpo mostra agora dois sistemas de comunicação, construídos para trabalhos opostos:
- o nervoso: sinais em milésimos de segundo, por linhas dedicadas, para endereços precisos — um músculo, uma glândula — e que somem quando o sinal para: é o sistema das pegadas, da fala e dos reflexos;
- o hormonal (Definição 56.4): mensageiros em minutos ou meses, transmitidos pelo sangue a todo órgão construído para escutar, comandando programas lentos e de corpo inteiro — crescimento, ciclos, a reconstrução da puberdade.
Telégrafo e serviço postal: o corpo roda os dois, e o Capítulo 61 dá ao serviço postal um capítulo próprio.
Demonstração. Admitido neste nível. ∎
Método 60.9 (Diagnosticar uma comunicação, sistema por sistema)
Diante de qualquer coordenação do corpo, atribua o sistema dela:
- cronometre: milésimos de segundo — nervoso; minutos a anos — hormonal (ou os dois, em revezamento);
- mapeie o alcance: um endereço preciso — nervoso; corpo inteiro — hormonal;
- ache a rota: um caminho de fio que dá para nomear — nervoso; transmissão pela corrente sanguínea — hormonal;
- confira a persistência: some com o sinal — nervoso; continua enquanto o mensageiro circula — hormonal.
Exemplo 60.10 (O método em três casos)
O piscar diante de um jato de ar: milésimos de segundo, um anel muscular, caminho de fio, some na hora — nervoso. O salto de crescimento: anos, corpo inteiro, corrente sanguínea, funcionando por estações — hormonal. O coração disparado da corrida (Proposição 49.4): os dois em revezamento — os sinais nervosos aceleram o ritmo em uma batida, e um mensageiro da corrente sanguínea (aquela famosa onda quente que se sente num susto) mantém o alerta do corpo inteiro por minutos. Primeiro o telégrafo, depois o correio.
60.4 Exercícios
Exercício 60.1 ★
O que é um neurônio? O que é um nervo, em termos de neurônios?
Solução
Solução de Exercício 60.1.
Um neurônio é a célula de trabalho do sistema nervoso: um corpo celular com uma fibra comprida e fina — algumas indo da coluna ao dedo do pé. Um nervo é um cabo que reúne milhares dessas fibras.
Exercício 60.2 ★
O que viaja por uma fibra, a que velocidade — e como a intensidade é codificada?
Solução
Solução de Exercício 60.2.
Sinais elétricos breves, a até . Os sinais são todos iguais; a intensidade é codificada no ritmo deles — de um tamborilar leve a um rufar rápido.
Exercício 60.3 ★
Diga os três tipos de neurônio do circuito e a linha de cada um.
Exercício 60.4 ★
O que é uma sinapse, e o que a atravessa?
Exercício 60.5 ★
Diga os três serviços que as fendas prestam, segundo a Proposição 60.5.
Exercício 60.6 ★
Contraste os nervos e os hormônios em velocidade, alcance, rota e persistência.
Exercício 60.7 ★★
Reescreva a pegada de bola do Exemplo 33.3 no vocabulário deste capítulo: diga os tipos de neurônio e onde as sinapses fazem a pesagem.
Solução
Solução de Exercício 60.7.
Os neurônios sensitivos dos olhos tamborilam as posições da bola até o cérebro; os neurônios de conexão pesam esses fluxos nas sinapses deles — a trajetória calculada são entradas somadas junção por junção; os neurônios motores tamborilam as ordens para fora, e os ritmos deles definem a força de cada músculo para o passo, a inclinação e o fechar da mão.
Exercício 60.8 ★★
“A prática torna permanente.” Explique o lema nas fendas, com a malabarista.
Solução
Solução de Exercício 60.8.
Cada passagem praticada conduz sinais pelas mesmas junções, e as junções atravessadas ficam mais fortes: depois de um mês, o roteamento do malabarismo já vem pré-pesado — o que exigia pesagem trabalhosa agora corre sozinho. A permanência são sinapses mais fortes.
Exercício 60.9 ★★
Por que tudo o que age sobre o sistema nervoso a partir de fora age nas sinapses? O que elas têm de especial?
Solução
Solução de Exercício 60.9.
Porque a sinapse é onde o sinal vira química — um mensageiro liberado, pontos de acoplamento, uma fenda aberta a quaisquer moléculas que cheguem. A eletricidade de um fio é difícil de falsificar; um mensageiro químico pode ser imitado, bloqueado ou esgotado — então é ali que os anestésicos, os venenos e as drogas agem.
Exercício 60.10 ★★
Rode o Método 60.9 em: (a) tirar a mão de uma panela quente; (b) a mudança de voz da puberdade; (c) a onda quente do susto que dura mais que o susto.
Solução
Solução de Exercício 60.10.
(a) Milésimos de segundo, os músculos de um braço, caminho de fio, some na hora: nervoso. (b) Anos, corpo inteiro, corrente sanguínea, funcionando por estações: hormonal. (c) O revezamento: um começo nervoso em fração de segundo e depois o mensageiro da corrente sanguínea mantendo o alerta por minutos depois do susto — os dois, em ordem.
Exercício 60.11 ★★
Um veneno bloqueia o mensageiro na junção com o músculo. Preveja o estado da vítima e diga a etapa do circuito que foi cortada.
Exercício 60.12 ★★★
“Elétrico ao longo do fio, químico na junção — e tudo o que interessa acontece nas junções.” Defenda a última parte de três jeitos: aprendizado, decisão e vulnerabilidade.
Solução
Solução de Exercício 60.12.
Aprendizado: as habilidades são sinapses fortalecidas pelo uso — o mês da malabarista mora nas junções. Decisão: cada neurônio dispara ou não somando as vozes das junções dele — o “decidir” do circuito é aritmética de junção. Vulnerabilidade: os anestésicos, os venenos e as drogas agem onde o sinal vira química — na fenda. Os fios só levam; as junções aprendem, escolhem e podem ser enganadas.
60.5 Problema: A bancada do reflexo
Problema 60.1
Problema de fim de semana — o reflexo patelar, instrumentado
A demonstração clássica de bancada: a pessoa voluntária sentada, o martelinho logo abaixo da rótula, o chute involuntário do pé — agora instrumentado com cronômetros e com este capítulo.
Parte I — O circuito.
- O martelo estica um tendão; o pé chuta mais ou menos um cinquentavo de segundo depois. Monte o circuito: que tipos de neurônio, passando por onde — e por que o cérebro não está neste circuito.
- Um cinquentavo de segundo é mais rápido que o quinto de segundo da pegada de bola. Explique a diferença com o comprimento do circuito e o número de junções.
- A pessoa voluntária não consegue segurar o chute, mesmo avisada. O que isso diz sobre onde o reflexo é decidido — e sobre o tráfego de mão única nas sinapses?
- Logo depois do chute, a pessoa sente a batidinha. Explique a segunda viagem, mais lenta, desse atraso.
Parte II — Variações de bancada.
- Bata mais forte: o chute fica mais forte. Que regra de codificação da Proposição 60.2 se mostrou?
- A médica da turma explica que esse reflexo é testado em toda consulta de rotina. O que um reflexo patelar presente e simétrico atesta sobre a medula, os nervos e as junções?
- Uma pessoa voluntária que cerra a mandíbula chuta com mais força — uma amplificação conhecida. O que isso revela sobre as vozes dos neurônios de conexão chegando até circuitos “sem cérebro”?
- Um anestésico local na perna elimina o chute e a sensação. Diga o ponto de ataque, segundo a Observação 60.7.
Parte III — O relatório.
- Desenhe o reflexo como o circuito de três passos da Proposição 33.2, marcando onde este aqui toma um atalho.
- Compare o reflexo e a pegada de bola numa tabela de duas colunas: caminho, junções, tempo, possibilidade de segurar, papel da prática.
- A última seção do relatório pergunta: “por que os circuitos rápidos de proteção contornam o cérebro?”. Responda com a lógica da panela quente (Exercício 33.5).
- Uma frase para encerrar: o que a bancada mostrou, ao mesmo tempo, sobre a língua, a fiação e as junções do sistema nervoso.
Solução
Solução de Problema 60.1.
1. O estiramento do tendão dispara neurônios sensitivos; eles correm até a medula espinhal, fazem sinapse ali diretamente com neurônios motores, e o rufar motor chuta o músculo da coxa. Dois tipos de neurônio, uma junção, no nível da medula — o cérebro é contornado porque a proteção não pode esperar deliberação.
2. O circuito da pegada vai do olho ao cérebro e ao braço — metros de fibra e muitas junções de pesagem; o reflexo patelar vai do tendão à medula e ao músculo — centímetros e basicamente uma sinapse. Fio mais curto, menos junções, um décimo do tempo.
3. A decisão é tomada na medula, antes de qualquer veto do cérebro chegar — e o tráfego de mão única das sinapses faz com que a objeção posterior do cérebro não possa correr para trás pela linha sensitiva. Avisar não muda nada: o circuito se fecha abaixo da vontade.
4. A sensação é uma segunda viagem: o informe da mesma batidinha também sobe pela medula até o cérebro — um caminho mais longo, com mais junções — e chega quando o chute já é passado.
5. A codificação por frequência: o estiramento mais forte manda um rufar mais rápido, e a linha motora responde do mesmo jeito — contração mais forte a partir de um ritmo mais alto, a língua de uma palavra só nas duas pontas.
6. Que o circuito inteiro está íntegro: linha sensitiva, junção na medula, linha motora e músculo — e a simetria atesta os dois lados igualmente bem. Uma batidinha audita quatro componentes.
7. Que as vozes de neurônios de conexão vindas de outras partes do sistema chegam até a junção deste circuito, aumentando a prontidão dela: o reflexo “sem cérebro” continua ligado ao conjunto, e a sinapse dele escuta mais do que o tendão.
8. As sinapses — e a sinalização das fibras em geral: o anestésico silencia a química das junções e, com ela, o tráfego de mensagens, levando junto o chute e a sensação.
9. Informar (o estiramento do tendão) — decidir (uma junção na medula) — ordenar (a linha motora): o circuito com o passo do meio reduzido a uma única sinapse, com a pesagem do cérebro contornada. weighing bypassed.
10. Reflexo: tendão-medula-músculo, uma junção, um cinquentavo de segundo, impossível de segurar, sem prática. Pegada: olho-cérebro-braço, junções incontáveis, um quinto de segundo, totalmente voluntária, construída pela prática.
11. Porque a pesagem do cérebro custa tempo, e uma queimadura se aprofunda a cada milésimo de segundo: os circuitos que protegem o tecido são soldados curtos, no nível da medula, e informam o cérebro depois — sente-se tarde, já salvo.
12. “Uma batidinha de martelo mostrou a língua de frequência de uma palavra só, a fiação de duas linhas pela medula e uma junção que decide mais rápido do que o dono dela.”