Sistema Reticular: Sono - Vigília Sistema Reticular
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ROTEIRO DA AULA 3º ANO MÉDICO/2016 Profa Dra Lúcia Neves Marques Sistema Reticular: Sono - Vigília Profª. Dra. Lucia Helena Neves Marques Neurofisiologia – FAMERP/FUNFARME John William Waterhouse. Sleep and his Half-brother Death. (1874) Sistema Reticular: Sono - Vigília “Que fim poderia ser mais devotadamente desejado? Morrer... Dormir! Talvez sonhar...” (Hamlet - Shakespeare) John William Waterhouse. Sleep and his Half-brother Death. (1874) Mecanismos do ciclo sono-vigília Ciclo Circadiano Circadiano do Latin “ circa”: cerca de , e dia Relógio Biológico Relógio Biológico Interno “Ocorre quando o período de oscilação das mudanças se aproxima do período de rotação da terra” Mecanismos do ciclo sono-vigília Ciclo Circadiano Fatores Exógenos x Fatores Endógenos “período 24h nos seres humanos” Halberg, 1969 Mecanismos do ciclo sono-vigília Ciclo Circadiano Relógio Biológico Fenômenos que determinam a ritmicidade do ciclo vigília-sono Reino animal Reino vegetal “Fotoarrasto” A detecção da redução dos níveis de luz a medida que a noite se aproxima é denominada fotoarrasto ou fotoagente arrastador Mecanismos do ciclo sono-vigília Ciclo Circadiano Relógio Biológico • Sincronizar os processos fisiológicos com o ciclo dia – noite, Sono e vigília; • Manter períodos adequados de sono e vigília; • Alternância de claro - escuro é o principal agente ambiental sincronizador dos seres vivos • Resultado dos fatores endógenos herdados por transmissão genética; • Pode ser sincronizado ou arrastado por fatores cíclicos ambientais os quais no Homem podem ser decorrentes da organização social e do lazer. Mecanismos do ciclo sono-vigília Ciclo Circadiano Relógio Biológico Interno “Livre curso” Funciona na ausência de qualquer sincronizador externo Duração de aproximadamente 24h e meia Mecanismos do ciclo sono-vigília Ritmo Circadiano Hipotálamo: NSQ principal Relógio Biológico nos mamíferos Hipotálamo: Funções homeostáticas (temperatura, PA, Hormônios, e controle urinário). Mecanismos do ciclo sono-vigília Ritmo Circadiano Retina : ( células da camada interna - MELANOPSINA ) Núcleo Supra Quiasmático (Hipotálamo) Coluna Intermédio Lateral da Medula Gânglio Cervical Superior GLÂNDULA PINEAL Neurohormônio Trato Retino- hipotalâmico Melatonina Mecanismos do ciclo sono-vigília Ritmo Circadiano GLÂNDULA PINEAL Triptofano Melatonina - TC N-acetil- 5- metoxitriptamina Luz melatonina Máxima 2- 4 h da manhã Efeito modulador nos circuitos do T. Cerebral CONTROLE CICLO VIGÍLIA- SONO Mecanismos do ciclo sono-vigília Horas de Sono Mecanismos do ciclo sono-vigília conseqüência da atividade neural nos circuitos tálamo-corticais (núcleos reticulares do tálamo e córtex cerebral) através da interação entre os núcleos monoaminérgicos e colinérgicos do Tronco Cerebral. Mecanismos do ciclo sono-vigília Estágios do Sono - EEG Sono Não REM Estágio I (5%) (N1) Estágio II (50%) (N2) Estágios III e IV (15%) (N3) • • • Sonolência, com desaparecimento do rítmo alfa (vigilia) sono leve, fusos de sono e complexo K ondas lentas com elevada amplitude Sono REM (20 -25%) Rapid Eye Moviment • Paradoxal, mov.oculares rápidos e atonia muscular FC, PA e mudanças no metabolismo Mecanismos do ciclo sono-vigília Ciclo do sono normal no adulto ACORDADO 2 1 2 22h 23h 24h HORAS DE SONO REM REM REM 4 0 REM 3 REM ESTAGIOS 1 3 4 5 6 7 8 01h 02h 03h 04h 05h 06h Sono e Senescência Normais: diminuição do sono profundo Fases do sono por faixa etária Mecanismos do ciclo sono-vigília Sono - Vigília Sistema tálamocortical Mecanismos homeostáticos do sono Córtex cerebral tálamo hipotálamo VLPO, SCN, TMN Mecanismos do sono NREM - REM T. cerebral pontino LC, RN, PPT, DDL VPLO: área pré-optica ventro- lateral / SCN: núcleo supra quiasmático/ TMN : núcleo túbero-mamilar/ LC: Locus coeruleus/ RN :núcleo da rafe/ PPT:núcleo tegmentar pontinopeduncular/ DDL:núcleo tegmentar dorsolateral Mecanismos do ciclo sono-vigília Formação Reticular ( TC ) ciclo sono-vigília ativar o córtex cerebral. - Atividade da FR é máxima na VIGÍLIA - Inativada pelo sistema inibitório do n. gabaérgico do H.Anterior durante o sono NREM e REM. Mecanismos do ciclo sono-vigília Formação Reticular Bulbo ao tálamo Mecanismos do ciclo sono-vigília Na grande maioria do tronco cerebral a formação reticular pode ser dividida em três áreas longitudinais com a seguinte distribuição (de medial para lateral) : A- núcleos do rafe - neurónios seratoninérgicos, B- Coluna medial ( medial aos núcleos do rafe ) - projeções ascendentes e descendentes da formação reticular - núcleo reticular magnocelular . - efetora: neurónios isodendríticos de grandes dimensões magnocelulares e noradrenérgicos, C- Coluna lateral - bulbo raquidiano rostral protuberância caudal e que tem essencialmente funções viscerais e é responsável pelos reflexos dos nervos cranianos. - receptora e é constituída por neurónios isodendríticos de pequenas dimensões - parvocelulares e colinérgicos. Mecanismos do ciclo sono-vigília SARA: Sistema Ativador Reticular Ascendente • conceito funcional, • aglomera sistemas com diferentes neurotransmissores: FR do TC com seus interneurônios glutamatérgicos, Sistema Tálamocortical, N. Noradrenérgicos, serotoninérgicos, dopaminérgicos, colinérgico-pontinos e do prosencefálico basal, sistemas hipotalamicos histaminérgicos Mecanismos do ciclo sono-vigília SARA • responsável pela Vigília, • alerta cognitivo, • a redundância e as multiplas interconecções, representam vantagem evolutiva nos mamíferos, na otimização e na especificidade do estado de vigília, • Dessincronização no EEG. Mecanismos do ciclo sono-vigília SARA • Otimização • Especificação do estado de VIGÍLIA: importantes na adaptação e sobrevivência das espécies Mecanismos do ciclo sono-vigília SARA O sistema monoaminérgico ativador reticular ascendente: Núcleos Dorsais da Rafe (NDR serotoninérgico) Locus Ceruleus (LC noradrenérgico) do tronco cerebral Núcleo Tuberomamilar (NTM histaminérgico) do hipotálamo posterior, que se projetam difusamente para o córtex e núcleos reticulares do tálamo. Mecanismos do ciclo sono-vigília O sistema colinérgico pontomesencefálico é constituído por: Núcleos colinérgicos pontinos Látero-Dorsais (NLD- acetilcolina) NúcleoTegmento Pedúnculo-Pontino (TPP- acetilcolina) Núcleo colinérgico do Prosencéfalo Basal (PB- acetilcolina) Mecanismos do ciclo sono-vigília Núcleos do T.C V I G I L I A N R E M REM Neurotransmissores Estado de Atividade Neuronal – TC N. colinérgicos Junção ponte-mesencef. Acetilcolina Ativo Lócus coeruleus Noradrenalina Ativo N. da Rafe Serotonina Ativo N. colinérgicos Junção ponte-mesencef. Acetilcolina Diminuída Lócus Coeruleus Noradrenalina Diminuída N. da Rafe Serotonina Diminuída Lócus coeruleus Noradrenalina Ativo Mecanismos do ciclo sono-vigília A atividade aminérgica: • Elevada durante a vigília • Diminui durante o sono NREM • Ausente no sono REM • As células aminérgicas são denominadas de “wake - on – and - sleep off “ Mecanismos do ciclo sono-vigília A atividade colinérgica: •É máxima durante sono REM e vigília • Mínima ou ausente durante o sono NREM • As células colinérgicas são denominadas de "REM - and wake - on“ Mecanismos do ciclo sono-vigília MCH = hormônio concentrador da melanina Mecanismos do ciclo sono-vigília MCH = hormônio concentrador da melanina Mecanismos do ciclo sono-vigília MCH = hormônio concentrador da melanina Mecanismos do ciclo sono-vigília MCH = hormônio concentrador da melanina Mecanismos do ciclo sono-vigília Sistemas colinérgicos e monoaminérgicos: • Há uma diferença entre a dessincronização do EEG no REM e na vigília - sono REM: os sistemas aminérgicos não estão ativos e a ativação colinérgica projeta-se diretamente no córtex, - Na vigília: os sistemas aminérgicos, dopaminérgicos, hipocretinas e colinérgicos estão ativos (modulação aminérgica cortical) Mecanismos do ciclo sono-vigília Modelo da interação recíproca Mecanismos do ciclo sono-vigília Mecanismos dopaminérgicos na regulação do sono: • Neurônios da área ventral tegmentar (AVT) mesencefálica, situada junto à substância nigra, projetam-se para o córtex cerebral via trato meso-cortico-límbico; • Axônios excitatórios da AVT projetam-se para o LC e núcleos talâmicos límbicos, conectando o sistema dopaminérgico mesoestriatal diretamente com o sistema reticular ativador ascendente responsável pela vigília; • O trato dopaminérgico diencefálico-espinal de origem nos núcleos motores do tálamo projeta-se para o neurônio motor inferior e está envolvido na gênese das síndromes das pernas inquietas e síndrome dos movimentos involuntários de membros inferiores. Mecanismos do ciclo sono-vigília Mecanismos dopaminérgicos na regulação do sono: • O efeito de agonistas dopaminomiméticos no ciclo sonovigília depende do tipo de receptores dopaminérgicos estimulados (pré e/ou pós-sinápticos), doses e tipos de agonistas • Doses baixas de agonistas dopaminérgicos D-2, produzem sonolência, aumentam o sono REM e ataques de sono em portadores da D.de Parkinson Mecanismos do ciclo sono-vigília Mecanismos dopaminérgicos na regulação do sono: • Doses mais altas são suficientes para suprimir sono NREM e REM, por estímulo de receptores D-1 • Os efeitos soporíficos D-2 são mediados por autoreceptores D-2, inibitórios, localizados no corpo celular das células do trato meso-córtico-límbico. A estimulação destes auto-receptores inibe a atividade do trato meso-córticolímbico, liberando o sono REM. Mecanismos do ciclo sono-vigília Hipotálamo anterior: Núcleo pré-óptico ventro-lateral do hipotálamo anterior (VLPO): •Neurônios gabaérgicos e galaninérgicos •Ativam-se no sono NREM e REM (sleep-on) •Sono de ondas lentas •Está ativo durante o sono e inibe sistema aminérgico-colinérgico e hipocretinas Projeções do VLPO Axônios do VLPO (gabaérgicos e galaninérgicos) projetam-se nos neurônios monoaminérgicos e colinérgicos promotores da vigília. •Recebe sinapse inibitória: NTM, NDR, LC, NSQ, Sist. Límbico, exceto hipocretinas Mecanismos do ciclo sono-vigília Marcapasso circadiano: Núcleos supraquiasmáticos (NSQ): • Localizados no hipotálamo anterior, acima do quiasma óptico • Relógio biológico gerado de um ritmo endógeno próprio passível de sincronização através de sinais internos ou do meio ambiente (luz solar) Foto-sincronização do NSQ: •Inicia células ganglionares retinianas → receptores melatonina tipo 1 e fotopigmentos específicos → fotorrecepção e transdução do estímulo luminoso → via glutamato → pelo trato retino-talamico → NSQ Mecanismos do ciclo sono-vigília Marcapasso circadiano: Núcleos supraquiasmáticos (NSQ): • Transmitem a informação rítmica foto-sincronizada para outros núcleos hipotalâmicos adjacentes responsáveis pela: • periodicidade de secreção de hormônios • variações da temperatura do SNC • ingesta alimentar • duração do ciclo sono-vigília • secreção de melatonina. • Desinibe o VLPO ao final da vigília permitindo o início do sono NREM • Ativa o sistema hipocretinas Mecanismos do ciclo sono-vigília Controle homeostático do sono Adenosina • Produto do metabolismo energético celular neuronal • Acumulando-se na fenda sináptica durante a vigília e privação de sono • Atua localmente de forma inibitória (auto-receptores específicos adenosina 1) • maior acúmulo no prosencéfalo basal • Acúmulo de adenosina → redução da atividade colinérgica do prosencéfalo basal → desinibe o VLPO + ação do NSQ → sono NREM • Cafeína, aminofilina e teofilina são antagonistas dos receptores adenosina 1 Mecanismos do ciclo sono-vigília Hipotálamo Lateral Hipocretinas • Neurônios produtores estão localizados na região prefornical do hipotálamo posterior • Regulam ciclo sono-vigília, balanço energético e apetite, atividade do sistema nervoso autônomo, secreção neuroendócrina e atividade locomotora • Papel central na manutenção do alerta durante privação de sono • Estabilizam os sistemas aminérgicos e colinérgicos • Atividade máxima durante a vigília • Ausente durante sono NREM e REM • Narcolepsia-cataplexia → deficiência de hipocretinas Mecanismos do ciclo sono-vigília Hipotálamo lateral hipocretina Sistema Sistemade dehipocretinas hipocretinase econexões conexões Flávio Alóe, et al. Sleep-wake cycle mechanisms. Rev Bras Psiquiatr. 2005;27(Supl I):33-9 neuronios excitatórios I e II do Hipotálamo Lateral inervam o S. Ativador Ascendente e córtex cerebal. GABA e II Mecanismos do ciclo sono-vigília Vias aminérgicas e colinérgicas Flávio Alóe, et al. Sleep-wake cycle mechanisms. Rev Bras Psiquiatr. 2005;27(Supl I):33-9 Mecanismos do ciclo sono-vigília Atividade das hipocretinas, núcleos aminérgicos e colinérgicos são responsáveis pelo do EEG dessincronizado. O sistema hipocretinas recebe aferências excitatórias (setas vermelhas). O VLPO apresenta projeções inibitórias (setas brancas) constituindo uma relação recíproca entre os núcleos aminérgicos-colinérgicos excitatórios e o VLPO. As células do VLPO estarão ativas exclusivamente durante o sono NREM e REM. AVT: área ventral tegmentar (dopamina). NSQ: núcleo supraquiasmático. (+) sinapse excitatória. (-) sinapse inibitória. Seta transparente: circuito fora de atividade. Seta azul: circuito inibitório em atividade. Seta vermelha: circuito excitatório em atividade. Mecanismos do ciclo sono-vigília Sono NREM A ausência de estímulos excitatórios do núcleo supraquiasmático (NSQ), do prosencéfalo basal e do sistema límbico (setas brancas) em conjunto com as projeções inibitótórias (setas azuis) oriundas do VLPO sobre sistema de hipocretinas dão início ao sono NREM. Mecanismos do ciclo sono-vigília Projeções do VLPO Flávio Alóe, et al. Sleep-wake cycle mechanisms. Rev Bras Psiquiatr. 2005;27(Supl I):33-9 Mecanismos do ciclo sono-vigília Sono REM A atividade dos núcleos colinérgicos látero-dorsais (NLD) e do tegumento pedúculo-pontinos (TPP) (células REM-on) é liberada pela subtração de estímulos inibitórios (seta azul claro) oriundos do sistema aminérgico - células REM-off (seta azul escuro) -, aumentando a atividade colinérgica (sono REM) de acordo com o Modelo da Interação Recíproca.11 O sistema hipocretina e aminas permanecem sob inibição do VLPO. As setas brancas representam ausência de atividade. Vigília-Sono: interações subcorticais e corticais Sistema dopaminérgico de origem mesocorticolimbica. Noradrenalina Conecções Tálamo - Corticais . Via trato córticomesolímbico Área tegmental ventral - dopamina Acetilcolina Serotonina Rye DB. The two faces of Eve: dopamine's modulation of wakefulness and sleep.Neurology 2004;63(Suppl 3):S2–7. FR Pontina Sono-Vigília Sistema aminérgico Sistema colinérgico NE,5HT Vigília Sono NREM Sono REM ACh Vigília Sono REM Sono NREM Mecanismos do ciclo sono-vigília Mecanismos do ciclo sono-vigília Projeções inibitórias do VLPO. Axônios do VLPO (gabaergéticos e galaninérgicos) projetam-se nos neurônios monoaminérgicos e colinérgicos promotores da vigília. VLPO: núcleo colinérgico laterodorsal (acetilcolina) NPP: núcleo pedunculopontino (acetilcolina) NTM: núcleo tuberomamilar do hipotálamo posterior (histamina) NDR: núcleo dorsal da rafe (serotonina) LC: núcleo lócus coeruleus (noradrenalina). Mecanismos do ciclo sono-vigília Mecanismos do ciclo sono-vigília Salvador Dali Mecanismos do ciclo sono-vigília Sonhos: Origem – misteriosa, intrigam filósofos e cientistas ao longo do tempo. Atualmente: ciência começa a desvendar esse enigma. De onde vem? Para onde vai? Mecanismos do ciclo sono-vigília Sonhos: - Como sonhamos apenas no sono REM (quando existe somente a ACETILCOLINA). MEMÓRIA “PUERIL” - Para formação de memória mais densa. Necessário a ação da NA Portanto só lembramos dos sonhos quando acordamos na fase REM, pois a memória “pueril“ a base da Acetilcolina, pode ser consolidada pela reativação de Noradrenalina (NA). Mecanismos do ciclo sono-vigília Sonhos Sono REM ACETILCOLINA memória “pueril” Não lembramos sonhos Despertar memória consolidada pela ação NA Lembramos dos sonhos Mecanismos do ciclo sono-vigília Sonhos Expressão de uma associação “cega” Aprendizado acumulado durante o dia + Memórias armazenadas permite consolidar a memória a longo prazo das informações obtidas em vigília. Mecanismos do ciclo sono-vigília Sonhos SONHANDO impossível pensar permitindo vivenciar o prazer real de um sonho ( Ex : sonho erótico ou ter medo em um pesadelo) Mecanismos do ciclo sono-vigília Sonhos: O que impede o raciocínio lógico nos sonhos? Sono NREM córtex pré-frontal ↓ atividade Sono REM ativação das áreas frontais posteriores e mediais conexão com sistema límbico (conteúdo emocional) e conexão desativada nas áreas ventrais e laterais – responsáveis pela lógica e decisões. Mecanismos do ciclo sono-vigília Sonhos: - consolidação da memória - geração de insights criativos (capazes de resolver problemas do cotidiano) Ex: Einsten Bran Stoker Mecanismos do ciclo sono-vigília Salvador Dali Mecanismos do ciclo sono-vigília Ciclo sono-vigília Hipotálamo: 3 subdivisões H. Anterior Núcleos gabaérgicos Núcleos supraquiasmáticos H. Lateral Sistemas das hipocretinas H. Posterior Núcleo túbero-mamilar histaminérgico Mecanismos do ciclo sono-vigília Hipotálamo Anterior Núcleos gabaérgicos – VLPO (inibitórios) Núcleo pré-optico ventro lateral Responsável pelo inicio e manutenção do Sono Não REM. Núcleo supraquiasmático – NSQs Responsável pelo ritmo circadiano do ciclo sono-vigília. Mecanismos do ciclo sono-vigília Vigília Núcleos aminérgicos NLD = núcleo látero- dorsal TPP = núcleo tegmento-pendúnculo-pontino Núcleos histaminérgicos NTM = núcleos túbero-mamários HL - núcleos excitatórios hipocretinas I e II inervam o SARA e córtex cerebral Boa noite! Salvador Dali
