Dor, energia e sistemas biológicos: A biofísica aplicada!

O corpo humano pode ser considerado um sistema aberto e complexo, pois constantemente, troca várias informações com o meio, e além disso é formado internamente por vários outros sistemas correlacionados entre si. Uma troca efetiva do corpo humano com o meio é em forma de energia: calor, nutrientes, gases, humor, dentre tantos outros, uma vez que para que essa complexa união de sistemas funcione corretamente, a energia adquirida externamente é imprescindível, ao mesmo tempo em que ocorre a sua liberação sob outras formas , cuja função é regular, por exemplo, a temperatura e controlar metabolismo.

Falando de energia, temos que: Tudo que exprime um trabalho, somente pode ser realizado à custa de uma transformação energética. A manutenção e o próprio conceito da vida implicam em constante permuta energética. Nisso temos as transformações energéticas que sintetizam trocas de energia e as transformações propriamente ditas.

    Com relação ao metabolismo, este é a principal ferramenta geradora de energia no organismo e é dividido em duas etapas, o catabolismo e o anabolismo. O anabolismo e o conjunto de reações que implicam a construção de moléculas a partir de outras, acarretando o crescimento de tecidos e órgãos. Já o catabolismo é o processo que implica na quebra de substâncias complexas, em substâncias simples.
A dor pode ser observada como falta de energia de determinado órgão ou em um dado sistema, na forma de sinalização do meio interno para externar a condição patológica.  Assim, a obtenção de energia é uma estratégia com que o corpo adquire meios de acionar seu funcionamento e se relacionar com o ambiente. Também é um fator determinante para o aparecimento ou não de situações dolorosas.  A formação de energia pelo corpo e os processos internos que nele ocorrem, transformam a todo o tempo o meio interno e os diversos sistemas. A oxirredução faz parte dos eventos importantes que ocorrem em quase todos os processos para obtenção de energia e em todos nos sistemas. O desbalanço entre os processos de obtenção de energia podem levar a desequilíbrios nos sistemas e ainda mais, nos produtos das reações que são gerados durante estes processos. Um exemplo é a produção desregulada de mediadores inflamatórios efetuados por células inflamatórias ativadas pela sinalização do sistema imunológico.  Anormalidades e lesões induzidas por estes desequilíbrios de funcionamento levam a conseqüências em diferentes sistemas, como os sistema respiratório, renal, nervoso e circulatório são afetados.

      Considera-se que existem três tipos principais de dor: a dor Nociceptiva, dor Neuropática, dor Psicológica. São provocadas por estímulos básicos que podem ser: substâncias químicas liberadas na área de terminações nervosa, alterações mecânicas ou térmicas atuando nas terminações, alterações com origem na libertação de substancias inflamatórias, doenças ou acidentes que podem causar danos no sistema nervoso. Sua transmissão é recorrente de fibras nervosas do tipo; neurônios motores, neurônios pós-ganglionares simpáticos, e neurónios receptores.

     Cada pessoa tem uma sensação de dor para o mesmo estímulo.

Esta sensação vai depender da história de cada um, de como cada experiência em diferentes tipos de dor, esta diferença de recepção de estímulos de cada um se chama nocicepção. O que faz a dor ser subjetiva para cada pessoa.

Vários sistemas que constituem o corpo humano.

As informações do mundo exterior são captadas e transmitidas ao cérebro através dos órgãos dos sentidos. Nos primatas, os receptores e as vias nervosas permitem a detecção e análise dos sinais sonoros, a audição; luminosos, a visão; e químicos, a gustação e olfação; ambos situados na cabeça. Além dessas informações, os sensores situados nos canais semicirculares do ouvido interno ajudam a manutenção da postura e participaram definição do equilíbrio do corpo.

Circuito Humano - Circuito Elétrico que dá a vida.

                                                         

A MÁQUINA 

        O corpo humano e colocado pela ciência como uma estrutura complexa ou simplesmente uma maquina perfeita, aonde o seu funcionamento segue  passos coordenados e de maneira harmônica. Podemos ver toda essa complexidade através desse vídeo:  Corpo Humano - A máquina perfeita

                          Essa comparação à uma máquina feita pela ciência, abriu a possibilidade também compararmos o funcionamento interno do seus sistemas, fazendo uma comparação com circuitos circuitos elétricos. Aonde imaginamos o circuito tendo o coração como a fonte de tensão que alimenta o circuito, o sangue que corre nos vasos(artérias,veias,capilares) como a corrente elétrica que passe pelo circuito, tendo como a pressão que ocorre dentro desses vasos como resistências naturais do circuito, interligando nesse circuito de modo paralelo uma fonte de corrente representando o pulmão, com a ideia de uma segunda fonte de energia para o circuito humano, um capacitor representando a função do rins de filtração da corrente que passa no circuito e suas demais resistências.

    A simples e grosseira comparação nos abre um leque de infinitas comparações eletro-eletrônicas, que possibilitam observar o comportamento e sua função dentro do organismo humano, de maneira que um leigo que compreende basicamente a função eletrônica dos componentes e do circuito, consiga compreender a sua função dentro do próprio individuo.  

Curiosidades - A Biofísica da Visão.

Curiosidades - A Biofísica da Visão

Os olhos possuem um conjunto de proteínas que capturam fótons de luz e geram sinais elétricos, esse fenômeno é denominado fotorecepção.

      Ocorre então a transdução de fótons de luz em sinais elétricos que será interpretada pelo sistema nervoso central.

Possuímos dois tipos de fotoreceptores: 

-Bastonetes: extremamente sensíveis à luz, visão noturna (escotópica) 

-Cones: apresentam limiar mais alto de luz, visão diurna (fotópica)

      Nos bastonetes, a corrente no escuro é despolarizante, os canais de sódio se abrem, a rodopsina fica inativa e há lançamento de glutamato.Na luz, a corrente é hiperpolarizante, os canais de sódio ficam fechados e a rodopsina ativa. A rodopsina consta de uma parte protéica, opsina, e uma não protéica que é um derivado da vitamina A. Essa proteína é responsável pela visão monocromática no escuro.

Circuito Humano - O Circuito Biológico Renal

MECANISMO RENAL - FUNÇÃO ENDÓCRINA

        Os rins exercem funções muito importantes no organismo, compõe o sistema urinário mas também atuam em outras ocasiões que envolvem a filtração sanguínea, regulação de pressão, detecção de anomalias do sangue, estímulo hormonal, produção hormonal (com as glândulas supra renais), regular o volume de água no plasma e no organismo, etc. Relacionando o circuito com o corpo humano, o sangue atuaria como corrente, e os rins por filtrarem essa corrente, são associados a capacitores.

                Durante os processos de filtração renal, surge uma pressão que é proporcional ao tamanho das moléculas filtradas, essa pressão é chamada de pressão oncótica. Essa pressão favorece a saída de líquidos do interior para o exterior dos capilares glomerulares e com isso proporciona uma filtração sanguínea de maior eficiência. Essas proteínas plasmáticas, por serem maiores, geram uma pressão que foi citada acima, a pressão oncótica, ela é maior do que a pressão habitual, e é um tipo de pressão que se dá devido a uma relação de osmose. A regulação da pressão sanguínea, é feita pelo hormônio chamado de renina, esse hormônio de atuação reguladora, entra no sistema sanguíneo quando se detecta no sangue que passa pelos rins, uma pressão prejudicial, seja ela muito baixa, ou muito alta. Outro aspecto fisiológico envolve a detecção de falta de oxigênio no sangue, o que gera a produção por exemplo da eritropoetina, que cai na medula óssea e estimula a produção de heritrócitos.

          A unidade funcional do rim, é uma célula nobre chamada néfron, essa célula tem como função principal a filtração, e os processos físicos da mesma, relacionados a: pressão, excesso de impurezas, remoção, filtração, etc, estão associadas as estruturas físicas mínimas encontradas nesta célula. A artéria renal leva o sangue ao glomérulo que está na parte inicial do néfron, passa pela cápsula de Bowman, a seguir pelo túbulo contorcido proximal, o qual é importante pois absorve parte da água que bebemos, em seguida passa pela alça de Henle, depois para o tubo distal e finalmente pelo ducto de coleta. 

             Após realizada a filtração e encaminhado para o ducto de coleta, as impurezas são removidas e eliminadas na urina. Todo o túbulo renal possui partes de afinidades químicas, catódicas e anódicas, para se relacionarem com determinados íons e separar ou ignorar substâncias. E possuem áreas de alta pressão e baixa pressão respectivamente, os túbulos por si só apresentam pressão maior. O plasma e o nefron apresentam componentes de rendimento que quando somadas resultam num modulo total, para efeito de cálculo o inverso da resistência total, é a soma dos inversos dos rendimentos do néfron e do plasma. Esse rendimento é a razão entre pressão e quantidade de fluxo. O rim também possui função homeostática que é a manutenção de um volume hídrico adequado, manutenção do pH, e eliminação de substâncias nocivas, como drogas e etc. O rim apresenta também a função endócrina envolve a secreção do hormônio renina, citado anteriormente, que acarreta na hidrólise da bradicidina. 

          O sistema endócrino é composto pelas glândulas: Hipotálamo, Hipófise, Paratóides, Tireóide, Adrenais, Pâncreas, Testículos (Homem) e Ovários (Mulher). Esse sistema age em conjunto com o sistema nervoso e reage aos estímulos percebidos por ele. Agindo assim na produção necessária dos hormônios com a função de regular as atividades corporais, por exemplo, diante de uma situação de perigo o sistema nervoso, emite sinais para a produção do hormônio adrenalina, que aumenta a dilatação das veias, pulsação, visão, capacidade respiratória, etc.

Circuito Humano - O Circuito Respiratório

SISTEMA RESPIRATÓRIO

        A principal função do sistema respiratório é fazer as trocas gasosas com o sangue, ou seja, fornecer oxigênio ao sangue e eliminar o gás carbônico do organismo. A respiração contém 2 hemiciclos: a expiração e a inspiração. 

     Compõe o sistema respiratório: nariz, faringe, laringe, traquéia, pulmões (composto por brônquios, bronquíolos e alvéolos) e o músculo diafrágma. Ele se divide em 2 zonas, zona de condução (nariz, faringe, laringe, traquéia e brônquios) e zona respiratória(dutos alveolares e sacos alveolares). A zona de condução serve apenas para aquecer, umidificar e filtrar o ar, além de servir como caminho para o ar chegar aos pulmões. A inspiração se dá pela contração dos músculos intercostais e diafragma, aumentando assim o volume da caixa torácica, diminuindo a pressão interna. Devido a isso, há uma diferença da pressão interna com a pressão atmosférica (Pressão atmosférica é maior que a pressão interna), forçando assim, a entrada do ar na caixa torácica. A expiração se dá pelo processo inverso, os músculos intercostais e o diafragma relaxam, aumentando a pressão interna, fazendo com que a diferença de pressão interna com a pressão atmosférica force a saída do ar. A troca gasosa nos pulmões se dá nos alvéolos pulmonares, que são ricamente vascularizados por vasos capilares. Como os alvéolos tem uma parede muito fina e os capilares também, a troca gasosa ocorre por difusão, devido a diferença de concentração de oxigênio (passa dos alvéolos para os vasos capilares) e gás carbônico (passa dos vasos capilares para os alvéolos pulmonares). Fazendo uma analogia entre um circuito elétrico tem com a função da respiração no organismo, vemos que a respiração pode ser comparado com uma fonte de corrente, pois fornece uma energia para o organismo diferente da energia dada pelo coração. 

        Como toda célula viva precisa se alimentar, ela retém um pouco de nutriente e oxigênio, liberando assim, os “restos” alimentares para o sangue. Podemos associar isso com resistências, pois a resistência retém um pouco dessa energia elétrica nela, perdendo parte para o efeito Joule, que é o aumento da temperatura nessa resistência.

Circuito Humano - O Circuito Circulatório.

O CIRCUITO CIRCULATÓRIO

       Fazendo uma analogia do sistema circulatório a um circuito elétrico, temos uma fonte de tensão conectada  em série com uma resistência. A fonte de tensão representa  a fonte de impulsos elétricos gerada pelo coração. A resistência simboliza todas as resistências do corpo encontradas para o fluxo sanguíneo,como as paredes dos vasos sanguíneos, gorduras ou algum outro tipo de bloqueio sanguíneo. A corrente elétrica que passa pelo circuito representa o fluxo sanguíneo.

                         O CORAÇÃO

        O coração de uma pessoa tem o tamanho aproximado de sua mão fechada, e bombeia o sangue para todo o corpo, sem parar; localiza-se no interior da cavidade torácica, entre os dois pulmões. O ápice (ponta do coração) está voltado para baixo, para a esquerda e para frente. O peso médio do coração é de aproximadamente 300 gramas, variando com o tamanho e o sexo da pessoa.

    Observe o esquema do coração humano, existem quatro cavidades: 

         - Átrio direito e átrio esquerdo, em sua parte superior.

         - Ventrículo direito e ventrículo esquerdo, em sua parte inferior.

           O sangue que entra no átrio direito passa para o ventrículo direito e o sangue que entra no átrio esquerdo passa para o ventrículo esquerdo. Um átrio não se comunica com o outro átrio, assim como um ventrículo não se comunica com o outro ventrículo.O sangue passa do átrio direito para o ventrículo direito através da válvula atrioventricular direita e passa do átrio esquerdo para o ventrículo esquerdo através da válvula atrioventricular esquerda. O coração humano um órgão cavitário ( que apresenta cavidade), basicamente constituído por três camadas:

        - Pericárdio: é a membrana que reveste externamente o coração, como um saco. Esta membrana propicia uma superfície lisa e escorregadia ao coração, facilitando seu movimento ininterrupto;

        - Endocárdio: é uma membrana que reveste a superfície interna das cavidades do coração;

     - Miocárdio: é o músculo responsável pelas contrações vigorosas e involuntárias do coração; situa-se entre o pericárdio e o endocárdio. 

       Quando, por algum motivo, as artérias coronárias(ramificações da aorta) não conseguem irrigar corretamente o miocárdio, pode ocorrer a morte(necrose) de células musculares, o que caracteriza o infarto do miocárdio. 

        Existem três tipos básicos de vasos sanguíneos em nosso corpo que são: 
Artérias: são vasos de paredes relativamente espessa e muscular, que transportam sangue do coração para os diversos tecidos do corpo. A maioria das artérias transportam sangue oxigenado(rico em gás oxigênio), mas as artérias pulmonares transportam sangue não oxigenado(pobre em gás oxigênio) do coração até os pulmões. A aorta é a artéria mais calibrosa( de maior diâmetro) do corpo.
Veias: são vasos de paredes relativamente fina, que transportam sangue dos diversos tecidos do corpo para o coração. A maioria das veias transportam sangue não oxigenado, mas as veias pulmonares transportam sangue oxigenado dos pulmões para o coração. As veias cavas superior e inferior são mais calibrosas do corpo humano.

Pelo que foi descrito, e para facilitar a compreensão:

     A aorta transporta sangue oxigenado do ventrículo esquerdo do coração para os diversos tecidos do corpo; as veias cavas (superior e inferior) transportam sangue não oxigenado dos tecidos do corpo para o átrio direito do coração; as artérias pulmonares transportam sangue não oxigenado do ventrículo direito do coração até os pulmões; as veias pulmonares transportam sangue oxigenado dos pulmões até o átrio esquerdo do coração.

       Observe que, pelo lado direito do nosso coração, só passa sangue não oxigenado e, pelo lado esquerdo, só passa sangue oxigenado. Não ocorre, portanto, mistura de sangue oxigenado com o não oxigenado.

      A separação completa entre esses dois tipos de sangue contribui para a manutenção de uma temperatura constante no nosso organismo. Sendo os tecidos irrigados por sangue oxigenado, não “misturado” com sangue não oxigenado, nossas células recebem uma quantidade suficiente de gás oxigênio, para “queimar” uma quantidade de alimentos capaz de fornecer o calor necessário para manter mais ou menos constante a temperatura do corpo.Assim.é possível manter o equilíbrio hemeostático do corpo.

MECANISMO CARDIOVASCULAR

                  O sistema cardiovascular tem por objetivo transportar e fornecer nutrientes à todo o organismo coletando gás Oxigênio dos pulmões e distribuindo-os em todos os tecidos ao mesmo passo que retida gás Carbônico dos tecidos e os encaminha ate os pulmões onde será expelido. Este transporte é marcado por fenômenos que envolvem energia potencial e energia cinética.

               As atividades mecânicas da circulação originam-se no coração, responsável por fazer o bombeamento sanguíneo através dos movimentos de contração/relaxamento (sístole/diástole) enviando o sangue para a vasta rede de vasos sanguíneos responsáveis por irrigar toda a parte central e periférica do corpo. Na diástole, a pressão externa é maior fazendo com que o coração puxe o sangue enchendo suas cavidades enquanto que na sístole a pressão interna se torna maior levando o coração à expulsar o sangue. Esses movimentos são sincronizados: enquanto os átrios se enchem, os ventrículos se esvaziam e vice-versa; dando ritmicidade ao batimento cardíaco.

        Biofisicamente os canais de Na e K voltagem dependentes são de extrema importância para garantir a passagem do potencial de ação pelas células que irá levar/trazer informações conectando o sistema motor ao sistema nervoso e garantindo resposta ao processamento da informação. Em âmbito cardiovascular, outros canais voltagem dependentes de extrema importância são os Canais de Ca. Eles tem por objetivo estender a duração do potencial de ação diminuindo a frequência de ritmização (graficamente, o potencial de ação passa por um platô) evitando, possíveis problemas cardíacos.

ESTUDOS: Estudos vem sendo feito em cima da hipertensão pois cada vez mais tem sido comprovado que há uma relação direta entre pressão sanguínea e disfunção renal, ou seja, quanto maior a pressão arterial, maior a chance de desenvolver disfunções renais.

PRÓTESE DE MARCA-PASSO: Mecanismo de marca-passo tem por objetivo disparar potencial de ação (impulsos elétricos) determinando o ritmo do batimento e garantindo fluxo sanguíneo.

Mecanismo da Visão

Mecanismo da Visão

     As ondas dos espectros visíveis são capturadas pelos olhos que possuem células especializadas e características específicas que transformam Energia Eletromagnética em Energia Elétrica, enviando seus pulsos elétricos ao cérebro.

      O sistema de formação da imagem é feito pelo mecanismo da refração da luz. O principal meio refrativo do olho é a relação ar/córnea, devido a grande diferença de índice de refração entre a córnea e o ar.

       A acomodação é um mecanismo em que o olho muda seu poder dióptrico, conforme a distância de um objeto, para que a imagem se forme sempre na retina, em um olho de visão normal. Esse mecanismo de acomodação se faz por mudanças da espessura do cristalino.

      Na visão para longe, músculos ciliares têm suas fibras radiais contraídas, e as circulares, relaxadas, diminuindo a convergência da lente do olho. Na visão para perto o relaxamento das fibras radiais dos músculos é o fenômeno principal, tendo como causa, a contração das fibras circulares, causando um espaçamento do cristalino.