Neuroplasticidade, sua compreensão para uma

Neuroplasticidade, sua compreensão para uma ação terapêutica
Resumo
A plasticidade nervosa não ocorre apenas em processos patológicos, mas assume funções no
desenvolvimento normal do organismo. Podemos citar as importantes organizações das conexões
nervosas que têm lugar durante o período embriológico e ontogenético do indivíduo, onde muitas
dessas conexões não podem ser determinadas apenas por um programa genético e, mais tarde, no
adulto, suas funções neuronais de adaptação dependerão de condições do ambiente. Assim, uma
das primeiras formas de plasticidade nervosa é denominada de amadurecimento estímulodependente (fatores epigenéticos) do SNC. Uma segunda forma de plasticidade em um organismo
normal é o processo de aprendizagem, no qual são considerados: o aprendizado motor
inconsciente (automatismo) e o consciente (memória). Os dois processos baseiam-se em
mecanismos fisiológicos semelhantes e constituem a base para uma organização normal do
sistema nervoso, e para a reorganização após processos lesionais, que são direcionados por
atividade neural e, por conseguinte, são influenciados através de estimulação periférica, uma vez
que todas as percepções do nosso corpo e do meio que nos rodeia são captadas e conduzidas ao
neuro-eixo através dos sistemas dos sentidos. Neste contexto ressaltamos o histórico, científico,
do termo plasticidade como seu processo funcional, concluindo, portanto, que pensar em se
treinar apenas e unicamente a região comprometida, estaria longe da verdade do desenvolvimento
sensitivo-motor amplo e normal, e se o SN é um todo, devemos atentar para o paciente como tal,
fornecendo dentro da cronologia e do grau de complexidade da organização neurológica as
informações e estímulos adequados.
Introdução
O conceito de plasticidade não é único, embora seja antigo na literatura científica (Rosner, 1974),
não existe teoria unificadora dos fenômenos neuroplásticos, as abordagens experimentais são
múltiplas e os resultados muitas vezes conflitantes. Podemos considerá-la como a tendência do
sistema nervoso a ajustar-se perante influências ambientais durante o desenvolvimento, e
estabelecer ou restaurar funções desorganizadas por condições patológicas ou experimentais
(Vital Durand, 1975).
Dessa definição percebe-se o vínculo dos fenômenos plásticos com o desenvolvimento
ontogenético do sistema nervoso, assim como com a capacidade de resposta compensatória frente
a lesões e outras influências externas, daí a neuroplasticidade poder ser encarada sob vários
ângulos, dependendo tanto da abordagem experimental que se fizer (morfológica, fisiológica,
psicofísica, etc.), como de cada modo concreto de existência e expressão funcional do sistema
nervoso (motricidade, percepção, linguagem, etc.).
A partir do trabalho de Kennard (1942) consideram-se dotados de maior plasticidade os cérebros
embrionários ou neonatos, em comparação com os cérebros de indivíduos maduros. A constatação
da relativa perda de plasticidade do sistema nervoso de mamíferos adultos levou a um grande
interesse pela relação entre os fenômenos plásticos e aqueles que determinam o desenvolvimento
ontogenético normal do SN.
Outro aspecto da neuroplasticidade provém dos trabalhos de alteração de propriedades
fisiológicas d neurônios dos sistemas sensoriais, mediante a manipulação de condições ambientais
(Blakemore & Cooper, 1970).
No plano morfológico, inúmeros trabalhos de alterações celulares (Wiesel & Hubel, 1963;
Guillery, 1974), dendríticas e principalmente axônicas (Schneider, 1977), têm sido descritos. Em
tais estudos, várias teorias foram desenvolvidas para explicar como o SN submetido a lesões
destrutivas, é capaz, em determinadas condições, de recuperar as funções anteriormente perdidas.
Temos:
· Teoria da Re-representação Hierárquica: criada por J. Hughlings Jackson, diz que cada grupo
funcional do SN (a motricidade, por exemplo), estaria organizado verticalmente em níveis
ascendentes de complexidade crescente. Assim, os níveis imediatamente inferiores a um sítio de
lesão assumiriam, embora imperfeitamente. Esta teoria aplica-se bem aos sistemas motores, mas é
relativamente fraca para explicar fenômenos plásticos nos sistemas sensoriais e funcionais
superiores.
· Teoria da Diásquise (Von Monakow, 1914): diz que uma lesão focal destrutiva do SN
provocaria, além da perda funcional devida à região definitivamente destruída, teríamos uma
espécie de choque ou depressão funcional (diásquise) em regiões relacionadas à zona de lesão. O
déficit observado logo após a lesão dever-se-ia à associação dos sintomas devidos à destruição
tissular com aqueles devidos à diásquise. Entretanto, esta desapareceria, voltando ao normal o
funcionamento das regiões deprimidas. É interessante para explicar a evolução temporal do
quadro clínico que sucede as transecções medulares (choque espinhal). Sharpless (1964) e
Goldberger (1974) partindo de estudos descritos por Cannon (1939) explicaram tratar-se do
fenômeno conhecido como hipersensibilidade de denervação; órgãos efetuadores ligados ao
sistema nervoso autônomo quando denervados tornam-se menos específicos e mais sensíveis aos
neurotransmissores e outros agentes químicos, após uma fase inicial de depressão funcional.
· Doutrina de Substitucionismo: segundo Rosner (1974) essa teoria originou-se de Munk (1881) e
Lashley (1938) – propõe que após a lesão outras regiões do SN assumem a função atingida,
"substituindo" a região destruída, onde o fator mais importante que determinaria a evolução
temporal dos déficits resultantes de lesões seria "a quantidade" de tecido atingido, logo, quanto
menor a lesão, mais facilmente as regiões remanescentes poderiam assumir a função atingida
("mass action"), esta teoria também é conhecida como equipotencialidade. Hecaen (1975) defende
a equipotencialidade hemisférica para a aquisição da linguagem, e Luria (1969) admite a
possibilidade de "retreinamento" de outras regiões do SN após lesões destrutivas.
· Reorganização Hodológica: defendida por Cajal (1928), com novos estudos de Lin e Chambers
(1958), diz haver uma reorganização estrutural após lesões destrutivas devido à identificação de
potenciais pré-sinápticos de maior amplitude, a ocorrência de brotamento colateral das fibras do
SCN, onde não são os axônios lesados que "regeneram" e sim os poupados pela lesão,
aumentando ou reorientando o telodentro de modo a ocupar o espaço terminal vago da lesão. Em
alguns casos demonstrou-se que os axônios lesados são capazes de restabelecer a inervação de
uma estrutura denervada, desde que esta se localize nas proximidades da lesão (Bernstein &
Bernstein, 1971). No entanto, em nenhuma dessas ocasiões, pode-se demonstrar a
funcionabilidade das novas conexões formadas, só em 1978 (Schneider) ocorreu a evidência que a
reorganização hodológica de um cérebro lesado tinha conseqüências funcionais, ainda que mal
adaptativas. Neste período surgiu uma visão geral acerca de quais mecanismos e fatores influiriam
sobre a população de axônios em crescimento (ontogenético ou plástico), possibilitando o
estabelecimento de uma via neural.
Várias sugestões foram propostas, incluindo a orientação das fibras em crescimento segundo as
linhas de força de campos elétricos, ou segundo as linhas de tensão mecânica provenientes do
crescimento e dobraduras do tecido nervoso, ou ainda segundo gradientes químicos de substâncias
capazes de "atrair" os cones de crescimento dos axônios. O mais provável é que todas as
desempenham uma parte da função de orientar os axônios em crescimento em direção a seus alvos
(Jacobson, 1970).
Em segundo lugar, surge a pergunta de como se estabelecem as precisas relações topográficas
entre a população pré-sináptica e os respectivos alvos pós-sinápticos. Neste caso, a postulação de
alguns fatores que operam nesta construção do acoplamento deve-se a evidências obtidas de
sistemas plásticos, como a competição pelos sítios pós-sinápticos, onde as duas populações de
axônios em crescimento estabelecem interações competitivas pela "conquista" do espaço terminal
disponível; "brotamento compensador", neste caso cada axônio possui um volume de arborização
pré-terminal, quando uma parte dessa arborização é destruída, a perda é compensada por
brotamentos que ocorrem em outros pontos do axônio; fatores mecânicos, pelos quais a
disposição terminal dos axônios em crescimento pode ser desorganizada por distúrbios mecânicos
do tecido-alvo (Schneider, 1973). Fica claro, o pressuposto de que os fenômenos plásticos
decorrentes da lesão podem ser utilizados para explicar aqueles que ocorrem durante o
desenvolvimento ontogenético normal.
Estudos recentes dos mecanismos básicos da reorganização
Sabemos que com a plasticidade neural podemos restabelecer a função da parte perdida e/ou
injuriada, sendo os processos microscópicos que tomam parte da plasticidade neural: a) inibição
prioritária das conexões imediatamente após a lesão; b) sprouting local tanto de axônios
comprometidos quanto de axônios vizinhos, o que leva à formação de novas sinapses corretas e
incorretas, este "mecanismo de reparação" ou brotamento de axônios ocorre principalmente nos
nervos sensitivos-motores.
Estudos recentes (Silva e colaboradores, 1985) mostram uma rápida regeneração da parte
periférica do SN. Existe, após uma lesão, uma degeneração momentânea do coto distal do nervo,
cujo contato com o corpo celular foi interrompido, enquanto a bainha de mielina nas redondezas e
o envoltório do nervo permanecem conservados. Do coto proximal, que ainda está ligado ao corpo
celular, vários prolongamentos delgados brotam e crescem para dentro da bainha de mielina,
ocupando-a como um canal guia, para que possam encontrar novamente seu local final no
músculo ou em órgão dos sentidos. No caso do nervo não ter sido totalmente comprimido ou
distendido, o crescimento dos axônios ocorre ao longo das bainhas corretas de mielina. No caso
de secção total do nervo, pode ocorrer um crescimento de axônios através de bainhas incorretas de
mielina e, dessa forma, esses axônios podem encontrar alguns órgãos-alvo indesejados.
O processo acima descrito é observado na periferia, já a nível central, em diferentes estruturas
corticais e subcorticais, observa-se que o crescimento de células lesadas bem como a sua
regeneração não ocorre tão facilmente quando se trata de longas distâncias.
Na parte central do SN, estruturas de direcionamento (bainha de mielina) são organizadas de
maneira complexa e heterogênea, o que poderia levar, em distâncias muito grandes, a um erro de
contato. Aqui, também se observa tanto sprouting das células lesadas quanto das não-lesadas,
mormente nas vizinhanças da lesão, o que significa que tanto os neurônios intactos do sistema
funcional afetado quanto neurônios de outros sistemas estão envolvidos nesse processo. No
núcleo rubro, fibras oriundas do córtex cerebral e do cerebelo fazem conexões. Caso as fibras do
cerebelo sofram algum dano, as fibras provenientes do córtex sensitivo-motor crescerão e
ocuparão os sítios sinápticos outrora ocupados pelas conexões cerebelo-rúbricas (Lund, 1978).
Além das modificações observadas nas vizinhanças do local e novos contatos sinápticos, no que
se refere ao número e tamanho de dendritos, observam-se também modificações da mesma ordem
até na medula espinhal (Brown e colaboradores, 1979).
A forma de plasticidade neural acima descrita ocorre nas áreas predominantemente sensitivas,
mas também nas áreas predominantemente motoras. Como o córtex sensitivo, o córtex motor
possui também uma organização correspondente às regiões do corpo e controlam a musculatura
voluntária. Assim, como são observadas modificações das organizações topográficas da área
sensitiva, observam-se também, analogamente, modificações nas representações motoras centrais
(córtex motor). Após uma lesão periférica, constata-se que a estimulação da região cortical
vinculada a essa periferia não consegue mais desencadear reações musculares. Decorridas,
entretanto, algumas horas após a lesão, observam-se novamente reações motoras pós-estimulação
da referida área cortical. Conclui-se que o córtex, que ficara sem função após a lesão, tenta, horas
depois, ocupar-se do controle da musculatura vizinha. Não há estudos de como se altera a
topografia do córtex motor após uma lesão central, levantam-se hipóteses de que essas alterações
sejam análogas àquelas que ocorrem no córtex sensitivo.
Fatores neurotróficos
Os contatos entre axônios e seus órgãos-alvo são de crucial importância para a proliferação,
migração, diferenciação, formação, estabelecimento e manutenção das conexões neurais
(Hamburger & Levi-Montalcini, 1949).
Ainda que se saiba que os programas genéticos possam direcionar os processos de
desenvolvimento do SN, deve ser lembrado que as interações com o meio, mesmo no período
embrionário, resultam em mudanças nas estruturas nervosas centrais e que a falta de certas
interações podem alterar padrões normais de desenvolvimento. Sabemos que determinadas
substâncias químicas produzidas pelos tecidos têm a capacidade d promover a divisão celular
durante o desenvolvimento (fatores de crescimento), enquanto outras são essenciais para a
sobrevivência de células nervosas (fatores neurotróficos = alimento), participando das interações
entre os neurônios e seus alvos (outra célula nervosa, músculo estriado esquelético, cardíaco,
músculo liso, tecido glandular e tecidos de revestimento).
Detwiler (1936) observou que o implante em embriões de anfíbios, de um membro extra levava a
um aumento do número de células nervosas nos gânglios espinhais, relacionadas com o novo
território, e retirado causava diminuição no número desses neurônios, visto a influência periférica
sobre territórios nervosos centrais, houve após alguns dias, uma hipertrofia na população neuronal
final de motoneurônios.
Hamburger e Rita Levi-Montalcini (1949) demonstraram que a morte de células nervosas é um
fenômeno natural durante o desenvolvimento do SN, pois durante a formação deste, há
inicialmente, uma produção excessiva de células nervosas que, gradativamente, começam a
morrer; onde esta fase de morte neuronal coincide com a época em que os axônios começam a
estabelecer contato com seus próprios órgãos-alvo. Sabe-se hoje que este processo de
"superprodução" neuronal, seguido de morte celular, ocorre em todas as regiões do SNC e
periférico (SNP), tendo sido denominada de morte neuronal natural (Oppenheim, 1981).
Em colaboração com o bioquímico Seymor, Levi-Montalcini iniciou a purificação da substância
química responsável pelo crescimento axonal, que passou a ser denominada fator de crescimento
nervoso (NGF – "Nerve Grouth Factor").
Por volta dos anos 60, caracterizaram-se os alvos neuronais (neurônios responsivos) a esse fator,
sendo:
· neurônios simpáticos pós-ganglionares e neurônios sensitivos derivados da crista neural
(estrutura embrionária que origina parte do SNP)
· neurônios colinérgicos localizados no prosencéfalo basal (núcleos basal, septal e da estria
terminal), que se projetam para o córtex cerebral.
No final dos anos 80 conseguiu-se a clonagem do gene para o NGF, onde este pode ser obtido
através de técnicas de DNA recombinante.
Outra função do NGF é o processo de diferenciação de tecidos em desenvolvimento. Portanto,
três papéis importantes são considerados em relação ao NGF:
1º) sobrevivência neuronal
2º) extensão de prolongamentos
3º) diferenciação de neurônios.
O mecanismo básico de ação do NGF é ser produzido por células-alvo, ligando-se a receptores
dos terminais axonais sendo internalizado e transportado até o corpo celular, onde participa da
ativação metabólica neuronal.
Essa ação é importante tanto na renovação das estruturas celulares como na sobrevivência celular,
e em fenômenos plásticos. Evidentemente, a interrupção do transporte retrógrado desse fator
bloqueia seu efeito, resultando na morte de neurônios dele dependentes.
Em 1989, Leibrock e colaboradores descobriu um novo fator neurotrófico a partir de extratos
cerebrais, denominado fator neurotrófico derivado de cérebro (BDNF – "Brain-derived
Neurotrophic Factor"). Sendo que os neurônios responsivos a este, estão:
· no núcleo do trato mesencefálico do trigêmeo, contendo neurônios que recebem informação de
propriocepção de toda região orofacial e grande parte cranial;
· no gânglio nodoso do nervo vago;
· na retina (células ganglionares);
· no mesencéfalo (neurônios dopaminérgicos);
· no prosencéfalo basal (neurônios colinérgicos).
Nota-se que BDNF tem seus neurônios responsivos projetando-se para o SNC, enquanto aqueles
responsivos ao NGF se projetam para a periferia. O BDNF é produzido, no SNC, por células da
glia e por neurônios, contrastando com o NGF que, na periferia, é produzido, em condições
fisiológicas, somente por células-alvo, e por células de Schwann, após trauma de nervos.
No início dos anos 90, um terceiro fator denominado de "Neurotrofina 3" (NT-3 – Neurotrophin3") foi estabelecido. No SNC, o NT-3 é produzido no hipocampo e cerebelo. Na periferia é
encontrado em músculos estriados esqueléticos, paredes do tubo digestivo e no fígado. Outro fator
neurotrófico é o ciliar (CNTF – "Ciliary Neurotrophic Factor"), onde sua fonte inicial é o tecido
alvo sendo respectivamente sua produção pelas células de Schwann, quando há lesão de nervo
periférico e seu alvo neurônios parassimpáticos do gânglio ciliar e neurônios motores somáticos
da medula espinhal.
Senrenbrenner (1993) classificou o "Fator de Crescimento de Fibroblastos" (FGF – Fibroblast
Growht Factor), onde experimentos de FGF injetado no interior do globo ocular, imediatamente
após a secção do nervo óptico de um animal.
Após estes estudos sempre surge a pergunta: Por que esses fenômenos regenerativos do SNC,
ocorridos em experimentos com animais, não são observados na prática clínica, no tratamento de
doenças degenerativas ou traumáticas, tanto do SNP como do SNC?
Quando ocorre lesão no tecido nervoso, quer seja traumática ou vascular, há morte imediata dos
neurônios ali localizados. Aproximadamente quatro dias após o trauma, ocorre extensão da área
primária de lesão, e neurônios localizados perifericamente relacionados com esta área lesada
também degeneram. No local da lesão há intensa proliferação de células da glia (reativa), que
formam um bloqueio que dificulta o crescimento dos axônios em regeneração em direção aos seus
alvos originais. As fibras que permanecem intactas apresentam um brotamento ("sprouting")
compensatório e ocupam os territórios sinápticos vagos, onde as fibras que não atingem seus alvos
antigos acabam degenerando ou formando conexões não vistas antes da lesão. Portanto, quando
comparamos os dados do desenvolvimento do SNC com dados obtidos após trauma, observamos
uma seqüência semelhante, cuja primeira prioridade é isolar a área lesada com a formação de uma
membrana pio-glial, completando-se a invasão de vasos no tecido nervoso, ocorre a formação de
uma barreira hemato-encefálica e hemato-liquória, para isolar o parênquima nervoso do resto do
sistema vascular. Após a formação dessas duas barreiras, os neurônios migram para seus lugares
definitivos, devido a fatores tróficos e, por último, há neoformação de sinapses (sinaptogênese).
É evidente que vários pesquisadores e empresas de biotecnologia continuam suas pesquisas sobre
fatores tróficos no sentido de ofertar ao SN condições para uma reorganização e retomada das
funções perdidas ou prejudicadas, principalmente em doenças causadas pela degeneração de
motoneurônios da medula espinhal e tronco encefálico como ocorre na esclerose lateral
amiotrófica. Contudo, já podemos concluir que a mudança daquele conceito de "sistema nervoso
estagnado e imutável" muda, para um neuro-universo cada vez mais responsivo, dinâmico e
plástico.
Conclusão
Tendo-se consciência que o principal ponto para a reorganização do SN é restabelecer as funções
celulares dentro dos próprios campos e, para tal, dever-se-ia ter em mente o modelo do
desenvolvimento (Niccholls, 1982) e seguir ou recapitular os movimentos mais primitivos e
básicos, pois estaríamos utilizando a mesma "linguagem" na qual o SN aprende a decodificar as
informações oriundas da periferia, para que ele possa processá-las, armazená-las e, integrá-las
com outras áreas nervosas. Posner e Sedlmaier (1990), reforçam o conceito de que devemos ter
como ponto de partida, do ponto de vista terapêutico, o decurso deste mesmo desenvolvimento
ontogenético, no qual os estímulos sensitivo-motores devem ser conduzidos dos mais básicos e
simples até que chegue, através do aumento progressivo no grau de dificuldades, a uma
complexidade funcional maior.
O terapeuta deveria ter como meta as seqüências cronológicas e funcionais específicas, atentar
para o grau de dificuldades do paciente e sempre reforçar o que antecede à dificuldade, haja que o
desenvolvimento sensitivo-motor ocorre simultaneamente com três processos, uma capacidade já
existente é exercitada; uma função que já é dominada diferenciar-se-á e aperfeiçoar-se-á e uma
nova tarefa será empreendida (conexão com as experiências de tentativa/erro – Stemme & Laage,
1990).
Ainda que um processo plástico pós-traumático possibilite uma reorganização funcional
permanente, essa restituição "aprendida" pode novamente perder-se caso ela não seja utilizada a
longo prazo (Pöppel, 1978). Como conseqüência disto, vemos que parte da reabilitação de uma
função, a freqüência, a duração e a intensidade de exercícios (Madison, 1991), e, principalmente,
começar precocemente no sentido de se tentar evitar falhas maiores do desenvolvimento; tais
condutas terapêuticas devem ser tomadas não somente em relação a pacientes lesados, mas
também em relação a pacientes que apresentem disfunções menores (como atraso do
desenvolvimento), ou mesmo para pacientes que tenham certas inadequações neurológicas (como,
por exemplo, dislexia), ou ainda, integrações neuromusculares inadequadas (como, por exemplo,
pacientes em respiradores bucais retrognatas).
Referências bibliográficas
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Annunciato, N. F. (1995). Participação dos fatores neurotróficos na regeneração do sistema
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Da Silva, C. F. (1993). Tubos sintéticos para a regeneração de nervos. Ciência Hoje. V.16, p. 85 –
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Da Silva, C. F.; Lima, G. M. C. A. & Trezena, A. G. (1990). Local administration of interleukin-1
increases sensory neuron regeneration "in vivo". Braz. J. Méd. Biol. Res. V23, p. 981 – 4.
Glece Ramos Rodrigues
Graduada em Fisioterapia
Pós Graduada em Docência Superior e Educação Psicomotora
Professora do Curso de Fisioterapia do I.B.M.R.