Resumo – Fisiologia (Neuro) Barbra Rafaela XLI Cap. 5 – Potenciais de Membrana e Potencial de Ação A concentração de K é maior do lado interno da membrana da fibra nervosa, existindo uma tendência para que este se difunda para fora (considerando a membrana permeável só a esse único íon); quando o faz, cria eletropositividade do lado externo da membrana (carrega íons +). O potencial de difusão (diferença de potencial entre as partes interna e externa), em cerca de um milissegundo, torna-se grande o suficiente (−94 milivolts nos mamíferos) e bloqueia a difusão do K. O mesmo fenômeno ocorre com o Na, no entanto, o mesmo encontra-se concentrado do lado externo da membrana e tem um potencial de difusão de +61 mV. Conclusão: as diferenças entre as concentrações iônicas nos dois lados de uma membrana seletivamente permeável, podem criar um potencial de membrana. Potencial de Nernst: nível do potencial de difusão em toda a membrana que se opõe exatamente ao da difusão efetiva de um íon particular através da membrana; determinado pela proporção entre as concentrações desse íon nos dois lados da membrana. EMF (milivolts) = + 61 log Concentração interna Concentração externa EMF: força eletromotiva (+) se o íon (difundindo-se de dentro para fora) for negativo (−) se for positivo Quanto maior a proporção, maior a tendência para que o íon se difunda e, com isso, maior deve ser o potencial de Nernst para evitar uma difusão efetiva adicional. O potencial elétrico medido no lado externo da membrana é zero (potencial do líquido extracelular); na camada do dipolo elétrico (área de variação da voltagem na membrana celular), o potencial passa para −90 mV. Um número ínfimo de íons precisa ser transferido através da membrana para estabelecer o potencial de repouso (−90 mV) ou inverter o potencial para o máximo (+35 mV); essa alternância de íos causa os sinais nervosos. O potencial dentro da fibra é 90 mV mais negativo do que o potencial no líquido extracelular, do lado de fora. A bomba de Na+-K+ é eletrogênica, pois, mais cargas positivas são bombeadas para fora que para dentro (3 Na+ saem/2 K+ entram), deixando um déficit de íons positivos na parte de dentro (gera potencial negativo dentro). Os íons atravessam a membrana nervosa através de canais protéicos (canais de extravasamento de potássio-sódio), que são muito mais permeáveis ao K que ao Na (100 vezes mais). Se o único movimento de íons através da membrana fosse o de K, este geraria um potencial de repouso de −94 mV; se o mesmo ocorresse com o Na, o potencial seria de +61 mV; a interação entre os dois, gera um potencial de −86 mV e, com a interação da bomba, que gera um grau adicional de negatividade do lado interno de −4 mV, é produzido o potencial de membrana efetivo de −90 mV. Potenciais de ação: rápidas alterações do potencial de membrana que se propagam com grande velocidade por toda a membrana da fibra nervosa, transmitindo os sinais nervosos. Apresenta estágios sucessivos: Estágio de Repouso: potencial de repouso da membrana, antes do início do potencial de ação (membrana polarizada - −90 mV). 1 Estágio de Despolarização: a membrana fica permeável aos íons Na, os quais se difundem para o interior do axônio (membrana despolarizada - potencial + nas fibras de maior calibre (overshoot) e próximo a zero nas delgadas). Estágio de Repolarização: os canais de Na se fecham e os de K se abrem muito, levando a uma rápida difusão de íons K para o exterior (membrana repolarizada – potencial de repouso negativo). Juntamente com a bomba e os canais de extravasamento, atuam os canais de Na e K regulados pela voltagem; nesse sentido, o canal de Na é o principal agente na repolarização e despolarização das membranas durante o potencial de ação. O canal de Na tem duas comportas: de ativação (perto da abertura externa) e de inativação (perto da abertura interna); quando o potencial aumenta (se torna menos negativo), o canal se abre (estado ativado) e se fecha pouquíssimo tempo depois (estado inativado), abrindo-se novamente só após a repolarização da fibra. O canal de K permanece fechado no estado de repouso e se abre quando o potencial de membrana aumenta; devido a um pequeno retardo, eles se abrem ao mesmo tempo em que os canais de Na estão se fechando, acelerando o processo de repolarização. A tetrodotoxina, aplicada na parte externa da membrana celular, bloqueia os canais de Na e o íon tetraetilamônio, quando aplicado no interior da fibra, bloqueia os canais de K. A variação da condutância mostra a abertura abrupta dos canais de Na (que se fecham automaticamente) e lenta dos de K (que permanecem abertos durante todo o potencial). Outros íons, além de Na e K, participam da geração de potencial, como os ânions negativos, responsáveis pela carga negativa dentro da fibra, quando existe déficit de íons positivos, e os íons Cálcio, que apresentam uma bomba, semelhante à de Na, que transfere os íons para o exterior da membrana; além disso, existem canais de Ca regulados por voltagem que são ligeiramente permeáveis aos íons Na (canais de Ca++-Na+ ). Os canais de Ca são canais lentos (muito numerosos nos músculos cardíaco e liso) e necessitam de muito mais tempo para serem ativados que os canais de Na, que são canais rápidos. Quando existe déficit de íons Ca, os canais de Na são abertos por pequeno aumento do potencial de membrana; devido a isso, a fibra nervosa fica muito excitável, descarregando repetidamente sem qualquer estímulo, o que pode levar a uma tetania muscular (pode ser letal, se afetar os músculos respiratórios). Qualquer evento capaz de provocar um aumento inicial do potencial de membrana (de −90 a zero), leva à abertura de vários canais de Na provocada pela própria alteração da voltagem; o influxo rápido de íons Na aumenta o potencial de membrana, abrindo mais canais regulados por voltagem e permitindo a entrada de mais íons (círculo vicioso de feedback positivo). O potencial de ação só ocorre quando o número de íons Na que entra na fibra fica maior que o número de íons K que saem, sendo −65 mV o limiar para a estimulação. Um potencial de ação provocado em qualquer parte de uma membrana excitável (porção adjacente ou central) resulta num potencial propagado por toda a membrana (impulso nervoso ou muscular). O potencial de ação se propaga para todos os trafega em todas as direções para longe do estímulo, não tendo direção única. Princípio do Tudo ou Nada: se as condições forem adequadas o processo de despolarização trafega por toda a membrana, após a geração do potencial de ação; se não, não se propaga de maneira nenhuma. Fator de segurança: para que ocorra propagação contínua de um impulso, a proporção entre o potencial de ação e o limiar de excitação deve ser sempre maior que 1. O restabelecimento das concentrações de Na e K na fibra é realizado pela bomba Na +-K membrana se ATPase, que tem sua atividade estimulada pelo acúmulo de Na no interior da fibra muscular, consumindo energia (produzindo calor) a medida que a freqüência dos impulsos aumenta. 2 No músculo cardíaco pode ocorrer uma demora na repolarização da fibra, o que forma um platô perto do pico do potencial; isso pode ocorrer devido à morosidade na abertura dos canais lentos de Ca ou mesmo dos do K. Descargas repetitivas espontâneas são importantes em processos como o do batimento ritmado do coração, peristaltismo rítmico dos intestinos e controle ritmado da respiração, sendo que quase todos os tecidos excitáveis podem sofrer esse processo se limiar de excitabilidade dos tecidos for reduzido (fibras estáveis como as nervosas e musculares esqueléticas o fazem quando colocadas em solução contendo veratrina ou quando a concentração de Ca cai muito – aumento da permeabilidade da membrana ao Na). Se a membrana for bastante permeável aos íons Na (ou Ca), não apresentará voltagem negativa suficiente para manter os canais totalmente fechados; dessa forma, íons Na e Ca fluem para dentro, aumentando ainda mais a permeabilidade da membrana, gerando o potencial de ação e a repolarização da membrana; após um mínimo retardo, a excitabilidade espontânea causa nova despolarização e um novo potencial (ciclo – leva à excitação rítmica). Próximo ao término de cada potencial de ação, a membrana torna-se muito permeável ao K, deixando o interior da fibra muito negativo, o que leva a uma hiperpolarização da membrana; quando esse estado desaparece, novo potencial de ação é desencadeado. As fibras nervosas calibrosas são mielinizadas e as mais delgadas são amielinizadas, as quais constituem a maioria nos troncos nervosos. Uma fibra mielinizada típica contém: axônio (cerne central da fibra), cuja membrana conduz o potencial de ação; axoplasma (preenche o axônio na parte central); bainha de mielina (em volta do axônio); nodo de Ranvier (a cada 1 a 3 mm de bainha); células de Schwann (depositam a bainha de mielina em torno do axônio); esfingomielina (substância isolante elétrica das células de Schwann). Já que os íons não podem fluir através da bainha de mielina, eles passam através dos nodos de Ranvier (áreas não isoladas), gerando potenciais de ação transmitidos por condução saltatória. Essa condução, além de ser bem mais rápida, conserva energia para o axônio, pois, somente os nodos se despolarizam e, ainda reduz a capacitância da membrana, o que permite que a repolarização ocorra com transferência muito pequena de íons. Qualquer fator que promova a entrada de Na na célula, pode provocar a abertura desses canais, como: distúrbio mecânico (pressão que excita terminações sensoriais nervosas na pele), efeitos químicos (neurotransmissores que transmitem sinais de um neurônio a outro) e passagem de eletricidade (transmissão de sinais entre as sucessivas células do coração). Em laboratório, um nervo ou músculo é excitado por eletrodos, cuja corrente negativa diminui a voltagem fora da membrana, até um valor próximo ao potencial de dentro, permitindo a abertura dos canais de Na e resultando num potencial de ação. Estímulos fracos podem não desencadear potenciais de ação, mas, provocam alterações locais do potencial da membrana (potenciais locais agudos); o potencial só será efetivamente produzido quando o potencial local atingir o nível limiar necessário. Período refratário absoluto: período durante o qual um segundo potencial de ação não pode ser produzido, enquanto a membrana ainda estiver despolarizada (os canais de Na e/ou Ca estão inativos). Existem substâncias capazes de diminuir a excitabilidade nervosa (fatores estabilizadores da membrana), como íons Ca (sua alta concentração no líquido extracelular diminui a permeabilidade para o Na) e os anestésicos locais (procaína e tetracaína – atuam dificultando a abertura dos canais de Na, até que a excitabilidade da membrana diminua a tal ponto que o fator de segurança seja menor do que 1). Cap. 6 – Contração do Músculo Esquelético O corpo é composto em 40% por músculo esquelético, composto por inúmeras fibras, sendo cada uma delas formada por subunidades ainda menores. 3 A composição das fibras musculares inclui: Sarcolema: membrana celular da fibra muscular; constituído por uma membrana plasmática e um revestimento de material polissacarídeo contendo delgadas fibrilas colágenas, que, na extremidade da fibra, fundem-se com uma fibra de tendão, a qual, por sua vez, se agrupa em feixes, formando os tendões, que vão se inserir nos ossos. Miofibrilas (actina/miosina): existem centenas de miofibrilas em cada fibra muscular, sendo que cada uma delas é formada 1500 filamentos de miosina e 1300 filamentos de actina (proteínas responsáveis pela contração muscular; a actina constitui filamentos em faixas claras, chamados de faixa I (isotrópicas à luz polarizada), já a miosina constitui filamentos em faixas escuras, chamadas de faixas A (anisotrópicas à luz polarizada); projeções laterais dos filamentos de miosina (pontes cruzadas) interagem com os filamentos de actina causando as contrações; do chamado disco Z (composto por proteínas e que cruza as miofibrilas, conectando-as), os filamentos de actina se estendem e se interdigitam com os filamentos de miosina; o segmento da miofibrila (ou da fibra) entre dois discos Z é chamado sarcômero. Sarcoplasma: líquido intracelular que preenche os espaços entre as miofibrilas e contem grande quantidade de K, Mg, fosfato, enzimas protéicas e mitocôndrias. Retículo Sarcoplasmático: contem uma organização especial para o controle da contração muscular e circunda as miofibrilas de cada fibra muscular. Os filamentos de actina e miosina são mantidos lado a lado por moléculas filamentares de uma proteína chamada titina, cuja flexibilidade atua como arcabouço que mantém os filamentos em seus lugares. A contração muscular apresenta as seguintes etapas: 1. Os potencias de ação vão pelo nervo motor, até às terminações nas fibras musculares; 2. O nervo secreta acetilcolina em cada terminação; 3. A acetilcolina age na membrana abrindo canais regulados por ela; 4. Íons Na se difundem para o interior da membrana, desencadeando o potencial de ação; 5. O potencial de ação se propaga pela membrana da fibra muscular (tal como no nervo); 6. O potencial despolariza a membrana e sua eletricidade flui pelo centro da fibra muscular, fazendo com que o retículo sarcoplasmático libere muitos íons Ca; 7. Os íons Ca provocam atração entre os filamentos de actina e miosina, que deslizam um ao lado do outro (processo contrátil); 8. Os íons de Ca são bombeados de volta ao retículo (bomba de Ca) e a contração cessa. Quando os íons Ca são liberados, ativam as forças entre os filamentos, geradas pela interação das pontes cruzadas, fazendo com que a contração se inicie e se mantenha pelo fornecimento de energia da quebra das moléculas de ATP. Os filamentos de actina são formados por 3 componentes protéicos: Actina Tropomiosina: recobrem os locais ativos do filamento de actina, durante o repouso, impedindo a contração. Troponina: tem 3 subunidades – TI (afinidade com actina), TT (afinidade com tropomiosina) e TC (afinidade com íons Ca), cuja interação com o Ca, provavelmente, desencadeia o processo de contração. Os íons Ca se ligam à TC alternado sua conformação pelo deslocamento das moléculas de tropomiosina, deixando os locais ativos da actina descobertos (permitindo a atração das pontes cruzadas e, com isso, a contração) – mecanismo hipotético. No memento em que não existe sobreposição dos filamentos de actina e miosina, a tensão desenvolvida pelo músculo é nula; a medida que o sarcômero encurta e os filamentos começam a se sobrepor, a tensão aumenta progressivamente. O músculo em repouso se contrai com força máxima quando ativado, no entanto, o aumento dessa tensão ativa durante a contração diminui com o estiramento do músculo além de seu comprimento normal. 4 Quando é aplicada uma carga ao músculo, a velocidade da contração fica cada vez menor à medida que a carga aumenta; se a carga for igual à força máxima que o músculo pode exercer, a velocidade de contração é zero. A energia para a contração muscular vem da quebra das moléculas de ATP em ADP; o ATP é reconstituído no próprio músculo, através de algumas fontes, como (em ordem de uso): fosfocreatina, glicogênio e metabolismo oxidativo. A quantidade de energia fornecida ao músculo (vinda dos nutrientes), que pode ser convertida em trabalho é de, no máximo, 25%, sendo o restante transformado em calor; a metade da energia dos nutrientes é perdida na formação do ATP e a maioria dela não poderá ser convertida em trabalho. Quanto aos tipos de contração muscular, tem-se a isométrica (quando o músculo não encurta durante a contração) e a isotônica (quando encurta mas sua tensão permanece constante por toda a contração. A contração muscular varia de acordo com o tamanho e a função do músculo, por exemplo: músculo ocular (1/40 segundo – movimentos rápidos), m. gastrocnêmio (1/15 s. – velocidade moderadamente alta) e m. sóleo (1/3 s. – contração lenta). Os músculos que reagem rapidamente são compostos, em sua maior parte, por fibras rápidas (grandes; retículo sarcoplasmático extenso; muitas enzimas glicolíticas; menor suprimento sanguíneo; menor número de mitocôndrias) e os músculos que respondem lentamente, com contração prolongada, tem mais fibras lentas (menores; fibras nervosas pequenas; maior suprimento sanguíneo; muitas mitocôndrias; muita mioglobina – que confere a cor e o nome a esse músculo de músculo vermelho, tal como o músculo rápido, chamado músculo branco). Unidade Motora: formada por todas as fibras musculares inervadas por uma só fibra nervosa. Cada motoneurônio que sai da medula espinhal inerva múltiplas fibras musculares, sendo que a quantidade de fibras depende do tipo do músculo: músculos pequenos, de reação rápida, tem mais fibras nervosas que musculares (laringe); grandes músculos, que não precisam de controle fino, tem muitas fibras musculares para uma única unidade motora (sóleo). Somação: soma das contrações individuais para aumentar a intensidade da contração total; pode ocorrer por dois meios: 1. Somação por Fibras Múltiplas: pelo aumento do número de unidades motoras que se contraem ao mesmo tempo. 2. Somação por Freqüência e Tetanização: pelo aumento da freqüência de contração, que pode levar à tetanização. Quando um músculo começa a se contrair, a partir do repouso, sua força é pequena, mas, vai aumentando até atingir um platô (efeito de escada ou treppe); acredita-se que isso seja causado pelo aumento de Ca no citosol, devido à liberação intensa pelo retículo. Tônus Muscular: tensão mantida no músculo em repouso, resultante da baixa freqüência de impulsos nervosos da medula espinhal. Fadiga Muscular: incapacidade contrátil provocada por contrações musculares fortes (por tempo prolongado) que levam à depleção do glicogênio muscular. Todos os movimentos do corpo são causados por contrações simultâneas dos músculos agonistas e antagonistas nos lados opostos da articulação (coativação). Hipertrofia Muscular: quando a massa muscular total aumenta, como resultado do aumento do número dos filamentos de actina e miosina em cada fibra muscular; quando o músculo trabalha contra uma carga num processo contrátil, a intensidade das fibras contráteis no músculo é bem maior; do contrário, quando a massa muscular diminui (redução das proteínas contráteis) o processo é chamado atrofia muscular. Quando os músculos são estirados excessivamente, novos sarcômeros são adicionados às extremidades das fibras musculares, podendo desaparecer no caso contrário, quando o músculo permanece continuamente encurtado. Hiperplasia da Fibra: rara condição (geração de força muscular extrema) em que o número de fibras musculares aumenta. 5 Um músculo privado de seu suprimento nervoso deixa de receber sinais contráteis necessários para manter suas dimensões normais; nesse caso, o processo de atrofia se desenvolve rapidamente levando a mudanças degenerativas e, com o tempo, e à destruição das fibras musculares, substituídas por tecido fibroso e gorduroso. Contratura: tendência do tecido fibroso, formado na desnervação, de se encurtar progressivamente, o que pode provocar debilidades e deformidades. Na poliomielite, com a destruição de muitas fibras nervosas, as fibras remanescentes se ramificam para formar novos axônios, que vão inervar muitas fibras musculares paralisadas; as unidades motoras formadas são chamadas unidades macromotoras (não oferecem a eficiência do controle muscular, mas, permite os movimentos voluntários). Rigidez Cadavérica: estado de contratura em que o corpo entra algumas horas após a morte, resultante da perda de ATP, necessário para a separação das pontes cruzadas dos filamentos, no relaxamento; a rigidez desaparece quando as proteínas musculares degeneram, devido à autólise pelas enzimas lisossômicas. Cap. 7 – Excitação do Músculo Esquelético: Transmissão Neuromuscular e Acoplamento Excitação-Contração Grandes fibras nervosas mielinizadas que se originam nos grandes neurônios motores (cornos anteriores da medula espinhal), inervam as fibras musculares esqueléticas. Junção Neuromuscular: junção da terminação nervosa com a fibra muscular, em sua porção média (quase sempre uma por fibra – exceto em 2% das fibras musculares); através da micrografia eletrônica, podem ser vistos: Goteira Sináptica (canaleta sináptica): membrana invaginada. Fenda Sináptica (espaço sináptico): espaço entre o terminal e a membrana da fibra. Fendas Subneurais: pequenas e numerosas dobras da membrana muscular, que aumentam a área de superfície na qual o transmissor sináptico pode agir. Placa Motora: complexo de terminais nervosos ramificados da fibra nervosa, que se invaginam na superfície extracelular da fibra muscular; a estrutura é recoberta por uma ou mais células de Schwann que a isolam dos líquidos circunjacentes. Mitocôndrias, no terminal axonal, fornecem ATP para a síntese de acetilcolina, transmissor excitatório que excita a membrana da fibra muscular, sendo sintetizada no citoplasma do terminal, absorvida por vesículas sinápticas e, rapidamente, destruída pela enzima acetilcolinesterase, no espaço sináptico. Cada impulso nervoso que atinge a junção neuromuscular libera cerca de 125 vesículas de acetilcolina dos terminais no espaço sináptico. Canais de cálcio controlados por voltagem: partículas protéicas que penetram na membrana neural (de cada lado de uma barra densa). O potencial de ação que se propaga para o terminal abre os canais e permite que os íons cálcio se difundam do espaço sináptico para o interior do terminal nervoso. Os íons Ca atraem as vesículas de acetilcolina, puxando-as para a membrana neural adjacente às barras densas; onde se fundem com a membrana e esvaziam a acetilcolina no espaço sináptico (exocitose). Canais iônicos controlados pela acetilcolina: receptores de acetilcolina na membrana da fibra muscular, próximos às aberturas das fendas subneurais (abaixo das áreas de barras densas); são moléculas protéicas que formam um canal tubular, que se abre após a ligação de duas moléculas de acetilcolina ao mesmo, permitindo a passagem de íons positivos (Na, K, Ca), porém impedindo a passagem de íons negativos (cloreto) por repulsão. Potencial de Placa Motora: alteração potencial local positiva no interior da membrana da fibra muscular provocada pela entrada, através dos canais colinérgicos, de Na, o qual leva com ele muitas cargas positivas; esse potencial deflagra o potencial de ação, que se propaga pela membrana muscular, causando a contração. 6 A acetilcolina é removida do espaço sináptico de duas maneiras: destruída pela acetilcolinesterase e difundindo-se para fora do espaço sináptico, excitando a fibra muscular; a rápida remoção impede que a acetilcolina reexcite o músculo enquanto este se recupera de seu potencial de ação inicial. Alguns potenciais de placa motora são muito fracos para desencadear um potencial de ação, produzindo fracas alterações locais de voltagem; essa baixa amplitude do potencial pode ser causada por venenos como: Curare: droga que bloqueia o efeito controlador da acetilcolina sobre os canais colinérgicos competindo pelos receptores da mesma. - Drogas curariformes: impedem a passagem dos impulsos da terminação nervosa para o músculo (D-tubocurarina: bloqueia a ação da acetilcolina nos receptores da fibra, evitando um aumento na permeabilidade dos canais de membrana muscular suficiente para iniciar o potencial de ação. Toxina Botulínica: veneno bacteriano que diminui a quantidade de acetilcolina liberada pelos terminais nervosos. Cada impulso que chega à junção neuromuscular provoca um potencial de ação três vezes maior que o necessário para estimular a fibra musular (fator de segurança), no entanto, com a diminuição das vesículas de acetilcolina, os impulsos não são mais transmitidos (fadiga da junção neuromuscular). A formação e a liberação da acetilcolina seguem as seguintes etapas: 1. Pequenas vesículas são formadas pelo aparelho de Golgi, no corpo celular do neurônio motor (medula espinhal), e transportadas, pelo axoplasma, através do núcleo do axônio, desde o corpo celular até a junção neuromuscular (terminações das fibras nervosas periféricas). 2. A acetilcolina é sintetizada no citosol do terminal da fibra nervosa e armazenada nas vesículas (10.000 moléculas em cada vesícula). 3. O potencial que chega ao terminal nervoso abre canais de Ca na membrana, fazendo com que a concentração desse íon aumente a fusão das vesículas, liberando acetilcolina no espaço sináptico, que é posteriormente clivada (íon acatato + colina) e reabsorvida pelo terminal neural (para formar novas moléculas). 4. Após cada potencial ter terminado pequenas invaginações aparecem na membrana do terminal nervoso (ação da proteína contrátil clatrina) e se transformam em novas vesículas. Substâncias como a metacolina, o carbacol e a nicotina tem o mesmo efeito que a acetilcolina sobre o músculo, mas são destruídas lentamente (não pela colinesterase), prolongando sua ação e, consequentemente, gerando vários potenciais de ação que podem levar a um espasmo muscular. Drogas conhecidas inativam a acetilcolinesterase nas sinapses e esta não mais hidrolisa acetilcolina, fazendo com que, a cada impulso nervoso, ela se acumule mais na fibra muscular, causando espasmo; são elas: Neoestigmina e Fisoestigmina: combinam-se à acetilcolinesterase, inativando-a por até várias horas. Fluorofosfato de diisopropil: gás venenoso para os nervos, inativando a acetilcolinesterase por semanas (letal). Miastenia Gravis: causa paralisia muscular devido a incapacidade de as junções neuromusculares transmitirem sinais suficientes das fibras nervosas para as fibras musculares (os potenciais de placa motora que ocorrem nas fibras musculares sçao muito fracos para estimulá-las); acredita-se que seja uma doença auto-imune (imunidade contra os próprios canais iônicos colinérgicos); pode ser melhorada por várias horas de administração de neostigmina (ou de outras droga anticolinesterásica), que provoca um acúmulo de acetilcolina no espaço sináptico. Diferenças quantitativas entre os potencias das fibras musculares em ralação às nervosas: 1. Potencial de repouso da membrana: de −80 a −90mV (igual às fibras mielinizadas). 2. Duração do potencial de ação: 1 a 5ms (5 vezes mais prolongado que nos nervos). 3. Velocidade de condução: 3 a 5m/s (1/13 das fibras mielinizadas). 7 Na fibra muscular esquelética a corrente tem que penetrar profundamente (até perto das miofibrilas) para causar o máximo de contração muscular; os potenciais se propagam, então, através dos túbulos transversos (túbulos T), que penetram a fibra muscular. Os túbulos T são extensões internas da membrana celular, comunicando-se com o líquido extracelular da fibra e tendo, eles mesmos, líquido em seus lumens; isso permite que o potencial se propague, através deles, para o interior da fibra muscular. Retículo Sarcoplasmático: composto pelas cisternas terminais, que fazem contato com os túbulos T e pelos túbulos longitudinais, que circundam a superfície das miofibrilas; em seu interior há um excesso de íons Ca, que são liberados pelo potencial de ação. Nas paredes do retículo existe uma bomba de Ca que bombeia esses íons para longe das miofibrilas (de volta aos túbulos sarcoplasmáticos). Cap. 45 – Organização do Sistema Nervoso Central, Funções Básicas das Sinapses e “Substâncias Neurotransmissoras” Diferentes tipos de neurônios têm desde centenas até milhares de conexões sinápticas aferentes, no entanto, o sinal eferente, do mesmo neurônio, trafega por um único axônio, o qual possui ramificações distintas que se dirigem para outras regiões do sistema nervoso ou da periferia do corpo. O sinal, nas sinapses, em sua maioria, se propaga apenas na direção anterógrada (do axônio de um neurônio precedente para os dendritos localizados em neurônios subseqüentes). Receptores sensoriais (visuais, auditivos, táteis, etc.) recebem os estímulos vindos do corpo e transmitem essas informações ao sistema nervoso central, através dos nervos periféricos, de onde são conduzidas para áreas sensoriais múltiplas localizadas na medula espinhal, na formação reticular da medula oblonga, ponte e mesencéfalo, no cerebelo, no tálamo e em áreas do córtex cerebral; cada área executa sua própria função, sendo as regiões inferiores responsáveis pelas respostas musculares automáticas (estímulos sensoriais) e as superiores pelos movimentos musculares complexos. O SN controla as atividades do corpo através da contração dos músculos esqueléticos e da musculatura lisa dos órgãos internos e da secreção de substâncias químicas pelas glândulas; essas atividades são chamadas funções motoras e os músculos e glândulas funcionam como efetores (executam as funções ditadas pelos sinais nervosos). Uma das principais funções do SN é a de processar informações aferentes para que sejam efetuadas respostas motoras e mentais apropriadas. Quando uma informação sensorial importante excita nossa mente, ela é canalizada para regiões integrativas e motoras do cérebro para provocar a resposta; a canalização e o processamento da informação são chamados funções integrativas do SN. Desta forma, não percebemos as partes do corpo que estão em contato com nossa vestimenta (mais de 99% das informações sensoriais são descartadas pelo cérebro como irrelevantes), mas, afastamos, imediatamente, a mão de um fogão quente. A sinapse é o ponto de confluência entre um neurônio e outro e determina as direções em que os sinais nervosos vão se distribuir através do SN. A transmissão sináptica pode ser controlada por sinais facilitatórios e inibitórios vindos de diferentes áreas do SN, algumas vezes abrindo as sinapses para a transmissão e outras vezes fechando-as. As sinapses executam uma ação seletiva, bloqueando sinais fracos e permitindo que sinais fortes passem, ou amplificando sinais fracos e transmitindo-os a muitas direções. Uma pequena parte das informações sensoriais provoca resposta motora imediata; a maioria é armazenada no córtex cerebral (e uma parte no encéfalo e na medula) para futuro controle das atividades motoras e uso em processos cognitivos; esse processo é chamado de memória. A memória é uma função, também, executada pelas sinapses, de forma que quanto mais os sinais passam através dessas sinapses, mais elas se tornam capazes de transmitir o mesmo sinal em outra oportunidade; é o processo da facilitação. 8 As informações armazenadas no sistema nervoso são processadas no cérebro sob a forma de pensamento, sendo futuramente comparado com novas experiências sensoriais a fim de ajudar na seleção de uma nova informação, transmiti-la à área apropriada e provocar respostas. Níveis principais do SNC possuem características funcionais específicas: 1. Nível da Medula Espinhal: circuitos neuronais intrínsecos da medula podem ser responsáveis por movimentos de marcha, reflexos que afastam parte do corpo de objetos que causam dor ou enrijecem as pernas para que sustentem o corpo contra a gravidade ou mesmo que controlam os vasos sanguíneos locais, movimentos gastrointestinais ou secreção urinária. 2. Nível Cerebral Inferior ou Subcortical: controla muitas das atividades subconscientes do corpo, como pressão arterial e respiração (medula oblonga e ponte), equilíbrio (cerebelo, bulbo, ponte, mesencéfalo), reflexos alimentares (m. oblonga, ponte, mesencéfalo, amígdala e hipotálamo) e padrões emocionais. 3. Nível Cerebral Superior ou Cortical: essencial para a maior parte de nossos processos do pensamento, porém não funciona sozinho, sendo as estruturas subcorticais as responsáveis pela ativação das funções corticais. Funções sinápticas dos neurônios: bloqueio da transmissão do impulso nervoso de um neurônio a outro, transformação de um impulso único em impulsos repetitivos, integração de impulsos vindos de outros neurônios para gerar padrões complexos em neurônios sucessivos. Tipos de sinapses: Químicas: o primeiro neurônio secreta, no seu terminal, um neurotransmissor (acetilcolina, norepinefrina, epinefrina, estamina, ácido gama-aminobutírico (GABA), glicina, serotonina, glutamato) que irá atuar em proteínas receptoras presentes na membrana do neurônio subseqüente, para promover excitação, inibição ou sensibilidade. Elétricas: caracterizadas por canais que conduzem eletricidade de uma célula para a próxima, sendo as principais estruturas as junções comunicantes (gap), que permitem o movimento livre de íons do interior de uma célula para outra. Princípio da Condução Unidirecional: as sinapses químicas sempre transmitem os sinais em uma única direção, a partir do neurônio pré-sináptico que secreta o neutransmissor para o neurônio pós-sináptico, no qual o neurotransmissor age. O mecanismo de condução unidirecional permite que os sinais sejam direcionados para alvos específicos, diferentemente da condução por sinapses elétricas, que, geralmente, transmitem os sinais em ambas as direções. Um neurônio motor anterior típico (medula espinhal) é composto por três partes principais: corpo celular ou soma (constitui a maior parte do neurônio), axônio (se estende a partir do corpo celular e incorpora-se aos nervos periféricos) e dendritos (projeções ramificadas do soma que se estendem à áreas adjacentes da medula). Na superfície dos dendritos (maioria) e do corpo celular encontram-se milhares de botões sinápticos chamados terminais pré-sinápticos, que são as porções terminais de ramificações de axônios de diversos outros neurônios (podem ser excitatórios ou inibitórios). Os neurônios apresentam diferenças de acordo com as partes do SN em que estão presentes, como: comprimento de dendritos e axônios e número de terminais. Terminais pós-sinápticos podem ser chamados botões terminais, pés terminais ou botões sinápticos, devido à sua forma, sendo separados do neurônio pós-sináptico pela fenda sináptica e possuindo estruturas importantes como as mitocôndrias e as vesículas transmissoras (contém a substância transmissora, que pode excitar ou inibir o neurônio, dependendo do tipo de receptor encontrado). O potencial de ação que chega ao terminal pré-sináptico e despolariza a membrana, que faz com que as vesículas liberem neurotransmissores na fenda, alterando a permeabilidade da membrana neuronal pós-sináptica e, consequentemente, excitando ou inibindo neurônio pós-sináptico. 9 A membrana pré-sináptica possui um grande número de canais de Ca dependentes de voltagem, os quais se abrem e permitem a passagem desses íons para dentro do terminal pré-sináptico, quando um potencial despolariza a membrana, liberando substância transmissora na fenda. Os íons Ca que entram se ligam a moléculas de proteínas da superfície interna da membrana pré-sináptica, chamadas sítios de liberação, que se abrem e permitem a liberação de neurotransmissores pelas vesículas. A membrana do neurônio pós-sináptico contem proteínas receptoras, cujas moléculas tem dois componentes importantes: Componente de ligação: se exterioriza a partir da membrana, na fenda, se ligando ao neutransmissor vindo do terminal pré-sináptico. Componente ionóforo: atravessa a membrana pós-sináptica até alcançar o interior do neurônio pós-sináptico; pode ser de dois tipos: 1. Canal iônico: permite a passagem de íons específicos pela membrana; são geralmente catiônicos (revestidos com cargas negativas, permitindo a passagem de Na e, as vezes, K e/ou Ca) e aniônicos (cloreto e outros); esses canais se fecham rapidamente, sendo incapazes de provocar mudanças prolongadas no neurônio. 2. Ativador de Segundo Mensageiro: molécula que se projeta para o citoplasma da célula, ativando substâncias no interior do neurônio pós-sináptico, sendo essas substâncias responsáveis por provocar efeitos prolongados no neurônio; um dos tipos mais comuns de segundos mensageiros utiliza a proteína G, que pode provocar abertura de canais iônicos específicos na membrana da célula póssináptica, ativação de AMPc ou GMPc na célula neuronal, ativação de uma ou mais enzimas extracelulares ou da transcrição gênica. Os diferentes mecanismos utilizados por receptores para induzir excitação ou inibição são: Excitação: 1. Abertura dos canais de Na, permitindo o fluxo de um grande número de cargas elétricas positivas para o interior da célula pós-sináptica: aumenta o potencial intracelular da membrana no sentido de atingir o limiar para a excitação. 2. Condução reduzida através dos canais de cloreto e/ou potássio: torna o potencial interno da membrana mais positivo que o normal. 3. Mudanças no metabolismo interno do neurônio pós-sináptico: excitam a atividade celular, aumentam o número de receptores excitatórios e diminuem os inibitórios. Inibição: 1. Abertura de canais de íon cloreto na membrana neuronal pós-sináptica: difusão de cargas negativas para o interior do neurônio, causando inibição. 2. Aumento na condutância de íons K para fora dos neurônios: íons positivos se difundem para o meio extracelular, aumentando a negatividade interna. 3. Ativação de enzimas receptoras: inibem as funções metabólicas celulares, aumentando os receptores sinápticos inibitórios ou diminuindo os excitatório. Muitas substâncias atuam como transmissores sinápticos, divididas em dois grupos: 1. Neurotransmissores de moléculas pequenas e de ação rápida: induzem respostas mais agudas do SN, como a transmissão de sinais sensoriais para o encéfalo e dos sinais motores do encéfalo para os músculos; são sintetizados no citosol do terminal pré-sináptico e entram nas vesículas sinápticas (que são continuamente recicladas e reutilizadas) por transporte ativo; os principais transmissores são: Acetilcolina: secretada por neurônios em diversas áreas do SN, possuindo efeito excitatório e, em algumas terminações nervosas parassimpáticas periféricas, inibitório (inibição do coração pelo nervo vago). Norepinefrina: secretada por terminais de diversos neurônios do tronco cerebral e hipotálamo e, mais especificamente, no locus ceruleus (ponte), o qual envia fibras nervosas para áreas encefálicas, auxiliando, por exemplo, no nível de vigília; liga-se mais a receptores excitatórios que inibitórios. Dopamina: secretada por neurônios que se originam na substância negra e que se projetam para os gânglios da base, tendo efeito geralmente inibitório. Glicina: secretada nas sinapses da medula espinhal; atua sempre como inibitório. 10 GABA (ácido gama-aminobutírico): secretado por terminais nervosos da medula espinhal, do cerebelo, dos gânglios da base e diversas áreas do córtex; tem sempre efeito inibitório. Glutamato: secretado por terminais pré-sinápticos em muitas vias sensoriais aferentes e em diversas áreas do córtex cerebral; tem efeito sempre excitatório. Serotonina: secretada por núcleos que se originam no tronco cerebral e vão para diversas áreas encefálicas, da medula espinhal e do hipotálamo; age como inibidor das vias da dor na medula, no controle do humor e provocando sono quando age nas regiões superiores do SN. Óxido Nítrico: secretado por terminais nervosos em áreas encefálicas responsáveis por comportamentos de longo prazo e memória; diferentemente dos outros neurotransmissores, não é armazenado em vesículas, mas, produzido quase instantaneamente conforme sua necessidade, não induzindo grandes alterações no potencial de membrana, mas alterando a excitabilidade do neurônio. 2. Neurotransmissores peptídicos de ação lenta ou fatores de crescimento: neuropeptídeos que provocam ações mais prolongadas, como mudanças do número de receptores neuronais, abertura e fechamento de canais iônicos e mudanças do número e tamanho das sinapses; quantidades bem menores são liberadas em relação aos outros transmissores, uma vez que possuem um método laborioso de formação, sendo sintetizados como parte de moléculas protéicas pelos ribossomos do corpo celular do neurônio; tem uma potência 1000 vezes maior que os outros e produzem efeitos que podem durar dias, meses ou até anos. O corpo celular do neurônio motor apresenta um potencial de repouso da membrana de −65mV, voltagem baixa que tem importância no controle da excitabilidade do neurônio e, ainda, atua na repulsão de íons cloreto do corpo celular. Baseando-se no potencial de Nernst, pode-se calcular o potencial de membrana que irá se opor ao movimento dos íons (Na, K e cloreto) através dos canais. Qualquer alteração no potencial, em qualquer parte do corpo celular, induz uma alteração quase igual no potencial em todos os outros pontos do corpo celular (sem haver potencial), devido ao fato de o neurônio conter o líquido intracelular, de alta condutividade e apresentar um grande diâmetro, não oferecendo resistência à condução da corrente. Potencial excitatório pós-sináptico (PEPS): aumento positivo (para um valor menos negativo) na voltagem a partir do potencial normal da membrana em repouso; se este potencial aumentar até o limite na direção positiva, irá provocar um potencial de ação no nuerônio pós-sináptico, excitando-o; se o potencial aumentar de −65 para −45mV (limiar para a excitação do neurônio), o PEPS será de +20mV, ou seja, 20mV mais positivo que o valor de repouso. O potencial de ação causado pelo aumento do PEPS é deflagrado no segmento inicial do axônio, onde existe uma concentração muito maior de canais para Na que no corpo celular. As sinapses inibitórias induzem a abertura de canais de cloreto, permitindo a passagem desses íons para o líquido intracelular e levando o potencial de membrana a −70mV. O influxo de cloreto, aliado ao efluxo de K, aumentam o grau de negatividade intracelular (hiperpolarização). Potencial inibitório pós-sináptico (PIPS): causado pela hiperpolarização, que inibe o neurônio pela grande negatividade do potencial de membrana (maior que o potencial intracelular normal) no estado de repouso; se o potencial de membrana diminuir de −65 para −70mV, o PIPS será de −5mV, ou seja, 5mV mais negativo que o normal. Inibição pré-sináptica: ocorre nos terminais pré-sinápticos, antes que o sinal neural alcance a sinapse; causada pela liberação de uma substância inibitória (geralmente GABA) sobre os terminais nervosos pré-sinápticos, que abre os canais aniônicos, permitindo a difusão de cloreto no terminal nervoso, inibindo o efeito excitatório dos íons Na. Somação Espacial: efeito de somação dos PEPS simultâneos pela ativação de múltiplos terminais em diversas áreas na membrana neuronal, uma vez que a excitação de um único terminal pré-sináptico sobre um neurônio quase nunca excita a célula (pequena quantidade de substância transmissora liberada). 11 Somação Temporal: acontece quando descargas sucessivas de um único terminal présináptico ocorrem rápido o suficiente para se somar a potenciais anteriores, aumentando o potencial total. Um PIPS e um PEPS agindo simultaneamente podem se anular completa ou parcialmente. Facilitação: quando o potencial de membrana fica mais próximo do limiar de disparo devido à somação de sinais pós-sinápticos. A grande maioria dos terminais pré-sinápticos do neurônio motor anterior terminam em dendritos, o que facilita o compartilhamento de excitação, embora a maioria dos dendritos não transmita potenciais de ação, apenas correntes eletrotônicas em direção ao corpo celular. Condução Decremental: redução do potencial de membrana, à medida que se propaga eletrotonicamente através dos dendritos em direção ao corpo celular, devido ao tamanho dos dendritos e o “vazamento” da corrente celular pela membrana. Existem muitos diferentes tipos de neurônios com diferentes respostas para realizar as diversas funções do SN, apresentando baixo ou alto limiar de excitação, mínima ou máxima freqüência de disparo. Fadiga da transmissão sináptica: ocorre quando as sinapses excitatórias são repetidamente estimuladas numa velocidade alta, o que faz com que a taxa de disparo diminua progressivamente; é causada, principalmente, pelo esgotamento dos neurotransmissores e é importante para conter processos de superexcitação, como as convulsões eplépticas. De modo geral, a alcalose aumenta a excitabilidade neuronal (convulsão) e a acidose deprime essa atividade (coma); além disso, a hipóxia também provoca uma drástica diminuição na atividade neuronal. Diversas drogas atuam na excitabilidade dos neurônios: Aumentando: cafeína, teofilina (chá) e teobromina (cacau) reduzem o limiar de excitação dos neurônios; estricnina inibe a ação de algumas substâncias transmissoras inibitórias (glicina na medula espinhal). Diminuindo: anestésicos aumentam o limiar para excitação da membrana neuronal. Retardo Sináptico: período mínimo requerido (em torno de 0,5ms) para que todos os processos envolvidos na transmissão do sinal neuronal de um neurônio pré-sináptico para um pós-sináptico ocorram. Cap. 46 – Receptores Sensoriais e Circuitos Neuronais para o Processamento das Informações Há 5 tipos básicos de receptores sensoriais: 1. Mecanorreceptores: detectam a compressão mecânica ou o estiramento do receptor e dos tecidos adjacentes a ele. 2. Termorreceptores: detectam alterações de temperatura, alguns frio, outros calor. 3. Nociceptores (receptores da dor): detectam danos nos tecidos, físicos ou químicos. 4. Eletromagnéticos: detectam luz que incide na retina dos olhos. 5. Quimiorreceptores: detectam gosto, cheiro, nível de oxigênio no sangue arterial, osmolaridade dos líquidos corpóreos, concentração de dióxido de carbono e outros. Os tipos diferentes de receptores detectam diferentes estímulos por sensibilidades diferenciadas, ou seja, cada receptor é altamente sensível a um tipo de estímulo para o qual é especializado e insensível a outros. Os principais tipos de sensibilidade (dor, tato, visão, som, etc.) são chamados de modalidade de sensação, sendo transmitidas por diferentes fibras nervosas. Cada trato nervoso termina em uma área específica do SNC e o tipo de sensação percebida quando uma fibra nervosa é estimulada é determinado pela região do SN para o qual as fibras se dirigem. Princípio das vias rotuladas: é representado pela especificidade da fibra para transmitir apenas uma modalidade de sensação (se uma fibra dolorosa for estimulada, o indivíduo percebe dor, independendo do estímulo que excita a fibra – elétrico, compressão, etc.). 12 Potencial receptor: efeito imediato de mudança de potencial elétrico da membrana do receptor quando um estímulo o excita (característica de todos os receptores). Os receptores podem ser estimulados de várias maneiras, causando o potencial receptor: 1. Por deformação mecânica do receptor, distendendo a membrana do mesmo e abrindo os canais iônicos. 2. Pela aplicação de uma substância química na membrana, abrindo os canais iônicos. 3. Pela alteração da temperatura da membrana, alterando sua permeabilidade. 4. Pelos efeitos da radiação eletromagnética que altera as características da membrana do receptor e permite que íons fluam através dos canais da mesma. De maneira geral, a causa básica da geração do potencial (de amplitude máxima de 100mV) é a alteração do potencial transmembrana. O corpúsculo de Pacini, um tipo de receptor, apresenta uma fibra nervosa central amielínica (tornando-se mielinizada pouco antes de entrar num nervo sensorial periférico) e múltiplas camadas capsulares concêntricas sobre elas. Uma pequena área da fibra terminal deformada pela compressão do corpúsculo, abre os canais iônicos da membrana, permitindo que íons Na se difundam para o interior da fibra, que tem sua positividade aumentada, constituído o potencial receptor, o qual gera um fluxo de corrente (circuito local) que se distribui ao longo da fibra; ao atingir o primeiro nó de Ranvier, o fluxo despolariza a membrana da fibra neste nó, desencadeando os potenciais de ação típicos, transmitidos pela fibra ao SNC. A estimulação muito intensa do receptor provoca aumentos cada vez menores aos potencias de ação, permitindo que o receptor seja sensível a experiências sensoriais muito fracas, sendo capaz de não atingir a freqüência máxima de disparo até que a experiência sensorial seja extrema (faz com que receptor tenha uma ampla gama de respostas). Todos os receptores se adaptam parcial ou completamente a qualquer estímulo constante depois de um tempo, sendo que esse estímulo se inicia com alta freqüência, diminuindo-a progressivamente até que os impulsos cessem. Todos os mecanorreceptores acabam se adaptando, embora alguns demorem a fazê-lo (chamados receptores que não se adaptam); alguns barorreceptores (como dos corpos carotídeos e aórticos) levam dois dias para se adaptar; quimiorreceptores e receptores para dor provavelmente nunca se adaptem completamente. Os mecanismos de adaptação são diferentes para cada receptor; no olho, os bastonetes e cones se adaptam modificando as concentrações de substâncias químicas sensíveis à luz; dos mecanorreceptores, o exemplo é o corpúsculo de Pacini, que apresenta duas formas: Quando uma força de compressão é aplicada em um dos lados é transmitida pelo componente viscoso do corpúsculo (estrutura viscoelástica) para o mesmo lado da fibra nervosa central, desencadeando um potencial receptor; o líquido, no entanto, em pouco tempo se redistribui, inibindo o potencial receptor. Mesmo quando a fibra nervosa continua a ser distorcida, a terminação da mesma gradualmente se acomoda ao estímulo, resultando da inativação progressiva dos canais de Na na membrana da fibra. Os receptores de adaptação lenta (receptores tônicos) continuam a transmitir impulsos para o SNC enquanto o estímulo estiver presente, mantendo-o sempre informado do estado do corpo em relação ao meio ambiente; incluem: fusos musculares, aparelhos tendinosos de Golgi, receptores da mácula no aparelho vestibular, receptores da dor, etc. Os receptores de adaptação rápida (receptores de transição do estímulo/de movimento/fásicos) são estimulados apenas quando a força do estímulo se altera, reagindo fortemente enquanto uma alteração está acontecendo de fato; conhecendo-se a velocidade com que ocorre alguma alteração do organismo, pode-se predizer quais serão as condições algum tempo depois (corredor entrando numa curva). Quanto maior o diâmetro das fibras, maior a velocidade de condução do sinal, sendo que as mesmas são classificadas em tipos, uma classificação geral: A: fibras mielinizadas grandes e médias dos nervos espinhais, sendo subdivididas em α, β, γ e δ. C: fibras fina e amielínicas, que conduzem impulsos de baixa velocidade, dos nervos periféricos e fibras autônomas pós-ganglionares. 13 Há ainda uma classificação das fibras, usada por fisiologistas: Grupo Ia: fibras das terminações anuloespirais dos fusos musculares – tipo Aα. Grupo Ib: fibras dos órgãos tendinosos de Golgi – tipo Aα. Grupo II: fibras dos receptores táteis cutâneos mais discretos e das terminações secundárias dos fusos musculares – Aβ e Aγ. Grupo III: fibras que conduzem a sensibilidade térmica, do tato grosseiro e a sensibilidade dolorosa em picada – Aδ. Grupo IV: fibras amielínicas de condução das sensações de dor, coceira, temperatura e tato grosseiro – C. Somação espacial: fenômeno em que o aumento da intensidade do sinal é transmitido usando progressivamente uma quantidade maior de fibras, ou seja, quando as terminações nervosas livres para dor são estimuladas num campo receptivo da pele, sendo o número de terminações grande no centro e menor na periferia, quanto mais intensos os sinais, mais fibras são atingidas. Somação temporal: é o aumento da freqüência dos impulsos nervosos em cada fibra. O SNC é composto por muitos agrupamentos neuronais, uns com mais outros com menos neurônios, sendo que cada agrupamento apresenta sua própria organização especial, fazendo com que processe os sinais de uma maneira própria e única. Cada fibra eferente de um grupamento neuronal se ramifica gerando terminações que se distribuem, fazendo sinapse e gerando uma área neuronal estimulada chamada campo estimulatório. Se uma fibra aferente tem uma quantidade suficiente de terminações para induzir uma descarga num neurônio, o estímulo é dito excitatório (supralimiar) e o local, zona de descarga (excitada ou limiar), se os estímulos não forem suficientes para induzir uma excitação, mas contribuem com terminais, eles são ditos sublimiares (neurônios em estado facilitado) e o local, zona facilitada (ou zona inibitória, dependendo da fibra). Divergência: fenômeno em que os sinais fracos que entram em um agrupamento neuronal promovem a excitação de um grande número de fibras nervosas que deixam esse agrupamento; possui dois tipos principais: 1. Amplificadora: um sinal aferente se espalha para um número cada vez maior de neurônios a medida que passa por ordens sucessivas de neurônios no seu trajeto (característica da via corticoespinhal – uma única célula piramidal no córtex motor é capaz de excitar muitas fibras musculares). 2. Em múltiplos tratos: o sinal é transmitido em duas direções a partir do agrupamento neuronal (no tálamo – as informações sensoriais são retransmitidas para estruturas ainda mais profundas do tálamo ou para regiões discretas do córtex cerebral). Convergência: sinais de aferências múltiplas excitam um único neurônio, fornecendo somação espacial suficiente para trazer o neurônio ao limiar necessário à descarga; pode também resultar de sinais aferentes (excitatórios ou inibitórios) de múltiplas fontes (interneurônios da medula espinhal – recebem sinais convergentes das fibras nervosas periféricas que entram na medual, das fibras proprioespinhais que passam de um segmento da medula para outro, fibras corticoespinhais do córtex cerebral e de várias outras vias descendentes longas do encéfalo para a medula espinhal, sendo que todos convergem sobre os neurônios motores anteriores para controlar a função muscular). Circuito de inibição recíproca: um sinal aferente para um grupamento neuronal gera um sinal excitatório eferente em uma direção e, ao mesmo tempo, um sinal inibitório em outra (circuito característico do controle de todos os pares de músculos antagonistas). Pós-descarga sináptica: quando as sinapses excitatórias incidem no neurônio desenvolvese um potencial elétrico pós-sináptico que dura um tempo, podendo continuar a excitar o neurônio, fazendo com que ele transmita uma seqüência contínua de impulsos aferentes. Circuito reverberante (oscilatório): causado por retroalimentação positiva dentro do circuito neuronal, em que um estímulo retorna excitando novamente uma aferência daquele circuito, podendo ser constituído por um único ou muitos neurônios. A intensidade do sinal eferente geralmente aumenta para um valor alto no início da reverberação, diminuindo para um valor crítico, cessando rápida e completamente. 14 Alguns circuitos neuronais emitem continuamente sinais eferentes, mesmo na ausência de sinais aferentes excitatórios, por dois mecanismos: 1. Descarga neuronal contínua intrínseca: muitos neurônios do cerebelo a maioria dos interneurônios da medula espinhal têm o potencial de membrana elevados o suficiente para fazer com que eles emitam impulsos continuamente. 2. Sinais reverberantes contínuos: se a fadiga não for o suficiente para impedir a reverberação, o circuito se torna uma fonte de impulsos contínuos. Muitos circuitos neuronais emitem sinais eferentes rítmicos (sinal respiratório rítmico que se origina nos centros respiratórios da medula oblonga e da ponte), que são resultados de circuitos reverberantes, que fornecem sinais excitatórios ou inibitórios. Como quase todas as áreas do encéfalo se conectam a outras regiões, poderia haver uma um ciclo contínuo de excitações, sendo o SN inundado por sinais reverberantes sem controle (como ocorre em áreas encefálicas nas convulsões epilépticas). Para evitar que isso ocorra todo o tempo, o SNC apresenta dois mecanismos básicos: 1. Circuitos inibitórios: existem dois tipos em áreas encefálicas extensas: 1.1) Circuitos inibitórios de retroalimentação que retornam das terminações nervosas das vias de volta para os neurônios excitatórios iniciais das mesmas vias. 1.2) Alguns agrupamentos neuronais exercem um controle inibitório grosseiro sobre amplas áreas do encéfalo (núcleos da base exercem influências inibitórias sobre os sistemas de controle da motricidade). 2. Fadiga das sinapses: significa que a transmissão sináptica se torna progressivamente mais fraca quanto mais prolongado e mais intenso for o período de excitação. As sensibilidades das sinapses podem ser alteradas pelo aumento do número de receptores de proteínas nos sítios sinápticos, quando houver hipoatividade, e pela redução do número de receptores, quando houver hiperatividade. O mecanismo envolvido é que os receptores de proteínas são constantemente formados pelo sistema complexo de Golgi/retículo endoplasmático, sendo inseridos na membrana sináptica do neurônio receptor; quando as sinapses são superutilizadas muitos desses receptores são inativados e removidos da membrana sináptica. Os controles automáticos normalmente reajustam as sensibilidades dos circuitos para faixas controláveis de reatividade, quando os circuitos estão muito ativos ou deprimidos. Cap. 48 – Sensações Somáticas: II. Dor, Cefaléia e Sensações Térmicas A dor é um mecanismo protetor e ocorre sempre que qualquer tecido é lesionado, fazendo com que o indivíduo reaja para remover o estímulo doloroso; por isso, pessoas que perderam a sensação de dor (lesão na medula espinhal) apresentam graves problemas. A dor é classificada em dois tipos principais: Dor rápida (pontual, em agulhada, aguda, elétrica): sentida dentro de 0,1s após a aplicação do estímulo doloroso, é a dor de uma agulhada, facada, queimadura ou choque elétrico; desencadeada por estímulos dolorosos mecânicos e térmicos, que são transmitidos nos nervos periféricos para a medula espinhal por fibras de velocidades entre 6 e 30m/s. Dor lenta (em queimação, persistente, pulsátil, nauseante, crônica): começa somente após 1s ou mais, aumentando lentamente durante vários segundos ou até minutos, estando associada à destruição tecidual; pode levar a um sofrimento prolongado e insuportável, ocorrendo na pele, órgãos ou tecidos; desencadeada por estímulos dolorosos mecânicos, térmicos e químicos (principalmente), transmitidos para a medula espinhal através de fibras com velocidade entre 0,5 e 2m/s. Os receptores para dor são terminações nervosas livres espalhados nas camadas superficiais da pele e em tecidos internos (periósteo, paredes das artérias, superfícies articulares, foice e tentório). Estímulos dolorosos químicos são desencadeados por substâncias como: bradicinina, serotonina, histamina, íons potássio, ácidos, acetilcolina e enzimas proteolíticas; prostaglandinas e a substância P aumentam a sensibilidade das terminações nervosas, 15 sem, contudo, excitá-las; além disso, o aumento da concentração de íons K e de enzimas proteolíticas estimulam a dor por tornarem as membranas mais permeáveis a íons. Receptores para dor praticamente não se adaptam, possibilitando que a pessoa esteja ciente de um estímulo lesivo. Hiperalgesia: aumento da sensibilidade dos receptores para dor devido à progressiva excitação das fibras dolorosas (dor lenta-persistente-nauseante). A intensidade da dor está relacionada à velocidade do dano tecidual e não ao dano total que já ocorreu. A isquemia causa dor devido ao acúmulo de grandes quantidades de ácido láctico nos tecidos (metabolismo anaeróbico), além da formação, nesses locais, de bradicinina e enzimas proteolíticas, que estimulam as terminações para dor. O espasmo muscular causa dor pela estimulação de receptores para dor mecanossensíveis, pela compressão de vasos sanguíneos (levando à isquemia) ou pelo aumento do metabolismo do tecido (liberação de substâncias químicas indutoras da dor). Ao entrarem na medula espinhal, oriundas das raízes espinhais dorsais, as fibras da dor terminam em neurônios-relé nos cornos dorsais e tomam dois caminhos para o encéfalo: 1. Trato neoespinotalâmico (para dor rápida): as fibras dolorosas (Aδ) terminam na lâmina I (marginal) dos cornos dorsais e excitam os neurônios de segunda ordem, os quais dão origem a fibras longas que cruzam para o lado oposto da medula e ascendem ao encéfalo; algumas fibras terminam em áreas reticulares do tronco cerebral, mas a maioria segue até o tálamo, terminando no complexo ventrobasal, se onde são transmitidas ao encéfalo e córtex somatossensorial. A dor rápida é localizada com muito mais precisão do corpo que a lenta, para isso, no entanto, é preciso que os receptores táteis sejam estimulados. O glutamato é o mais provável neurotransmissor secretado na dor rápida (fibras Aδ). 2. Trato paleoespinotalâmico (para dor crônica lenta): via muito mais antiga que transmite os impulsos por fibras periféricas crônicas lentas do tipo C (algumas Aδ), que terminam nas lâminas II e III (substância gelatinosa) dos cornos dorsais; os sinais, então, atravessam neurônios de fibras curtas e entram na lâmina V, no mesmo corno, de onde os últimos neurônios dão origem a longos axônios que se unem às fibras para dor rápida, cruzam a medula e vão em direção ao encéfalo (via anterolateral). O glutamato e a substância P são os mais prováveis neurotransmissores dessa via, sendo que, o primeiro atua instantaneamente e o segundo é liberado mais lentamente, tendo sua concentração aumentada como o tempo; a sensação dupla – rápida/duradoura – de dor (agulhada) talvez seja causada pela presença de ambos. A maioria das fibras de dor lenta não chegam ao tálamo terminando no tronco cerebral, mais especificamente nos núcleos reticulares da medula oblonga ou na área tectal do mesencéfalo (colículos) ou na região cinzenta periaquedutal (circunda o aqueduto de Sylvius); animais que tiveram o cérebro seccionado acima do mesencéfalo demonstram sofrimento devido a estas regiões. A dor transmitida por essa via não pode ser especificamente localizada (conectividade multissináptica difusa). O animal não perde a capacidade de perceber a dor pela remoção das áreas somatossensoriais do córtex cerebral, devido ao fato de que impulsos dolorosos que penetram na formação reticular do tronco cerebral, tálamo e outras regiões inferiores do encéfalo causam uma percepção consciente de dor. As áreas onde terminam os estímulos de dor lenta (áreas reticulares do tronco cerebral e dos núcleos intralaminares do tálamo) têm um forte efeito de alerta sobre a atividade neural do encéfalo (não dormimos em caso de dor grave). Para uma pessoa com uma dor grave e intratável, existem mecanismos de alívio, como o corte das vias neurais em vários pontos: Dor na parte inferior do corpo: cordotomia da região torácica da medula espinhal (corte do quadrante ântero-lateral, no lado oposto ao da dor, para interromper a via sensorial antero-lateral) – pode não ser eficiente, pois: muitas fibras não são cruzadas e dor pode retornar por ter sensibilizado outras vias. 16 Dor crônica: cauterização de áreas dolorosas específicas nos núcleos intralaminares do tálamo (mantém intacta a dor aguda – mecanismo protetro). Sistema de analgesia: capacidade do encéfalo em suprimir as aferências de sinais dolorosos para o SN; consiste em três grandes componentes: 1. Áreas periventricular e da substância cinzenta periaquedutal 2. Núcleo magno da rafe e núcleo reticular paragigantocelular 3. Complexo inibitório da dor nos cornos dorsais da medula espinhal Muitos neurotransmissores estão envolvidos no sistema de analgesia, como a encefalina (causa inibição pré e pós-sináptica das fibras de dor aferentes dos tipos C e Aδ, em suas sinapses nos cornos dorsais) e a serotonina. A injeção de morfina no núcleo periventricular ao redor do terceiro ventrículo e na substância cinzenta periaquedutal no tronco cerebral causam extrema analgesia. O SN possui opióides naturais, neurotransmissores que atuam nos receptores para morfina, os quais são derivados de três moléculas: pró-opiomelanocortina, proencefalina e prodinorfina, que tem como produtos principais a β-endorfina (hipotálamo e hipófise), a metencefalina, a leuencefalina e a dinorfina (tronco cerebral e medula espinhal). A estimulação das fibras sensoriais (Aβ) com origem nos receptores táteis periféricos pode reduzir a transmissão dos sinais de dor vindos da mesma área – inibição lateral local na medula espinhal (mecanismo das massagens, linimentos e acupuntura). Eletrodos colocados na pele, implantados na medula espinhal (estimulam as colunas sensoriais dorsais) ou colocados em núcleos intralaminares do tálamo e nas áreas periventricular ou periaquedutal do diencéfalo, são utilizados para suprimir a dor. Dor Referida: dor sentida em uma parte do corpo que fica distante do tecido causador da dor (dor visceral referida na superfície do corpo); seu mecanismo consiste em ramos das fibras para dor visceral fazerem sinapse na medula espinhal nos mesmos neurônios de segunda ordem (1 e 2) que recebem os sinais dolorosos da pele, com isso, os sinais dolorosos das vísceras são conduzidos por alguns dos mesmos neurônios da pele. As vísceras geralmente possuem receptores sensoriais exclusivos para dor e danos viscerais localizados raramente causam dor grave (corte das alças intestinais), ao contrário de uma estimulação difusa das terminações nervosas para dor, que podem causar dor grave (isquemia em uma grande área do intestino). Estímulos que excitam as terminações nervosas para a dor em áreas difusas das vísceras podem causar dor visceral e dores que se originam nas cavidades torácica e abdominal (transmitidas por fibras C) causam dor crônica-persistente. Causas de dor visceral (verdadeira): Isquemia: formação de produtos finais metabólicos ácidos ou produtos degenerativos dos tecidos (bradicinina, enzimas proteolíticas), que estimulam as terminações de dor. Estímulos químicos: substâncias nocivas podem escapar do trato gastrintestinal para a cavidade peritoneal (suco gástrico através de úlcera rompida), causando dor. Espasmo de uma víscera oca: o espasmo de uma alça intestinal, vesícula e ducto biliar, ureter ou qualquer outra víscera oca pode causar dor por estimulação mecânica das terminações nervosas ou diminuição do fluxo sanguíneo (cólicas). Distensão excessiva de uma víscera oca: preenchimento excessivo que pode interromper vasos sanguíneos, causando dor isquêmica. Vísceras insensíveis: poucas áreas viscerais são insensíveis à dor; entre elas estão o parênquima do fígado e os alvéolos pulmonares. Uma dor visceral geralmente se dissemina para peritônio, pleura e pericárdio parietal, superfícies parietais supridas (assim como a pele) com extensa inervação dolorosa vinda dos nervos espinhais periféricos; essa dor é diferente da dor visceral verdadeira. A dor visceral é difícil de ser localizada por uma falta de reconhecimento do paciente da existência de diferentes órgãos e por as sensações (de abdome e tórax) serem transmitidas através de duas vias ao SNC: 1. Via visceral verdadeira: a dor é transmitida através das fibras sensoriais para dor nos feixes nervosos autônomos, sendo as sensações referidas para a superfície do corpo. A dor referida é geralmente localizada no segmento dermatomal de origem do órgão visceral no embrião e não no local de atuação do mesmo. Ex: coração – origem no 17 dermátomo do pescoço e da região superior do tórax, onde a dor é sentida; estômago – origem entre o sétimo e o nono segmentos torácicos do embrião, por isso a dor é referida ao epigástrio anterior (áreas supridas pelos seguimentos torácicos de 7 a 9). 2. Via parietal: as sensações são conduzidas diretamente para os nervos espinhais locais a partir do peritônio parietal, pleura ou pericárdio e se localizam sobre a área dolorosa. A dor das vísceras frequentemente se localiza em duas áreas corporais ao mesmo tempo (dupla transmissão – via visceral referida e via parietal direta). Hiperalgesia: hipersensibilidade à dor, causada por uma via dolorosa excessivamente excitável, que pode resultar de sensibilidade excessiva dos receptores para dor (hiperalgesia primária – pele queimada de sol) ou de uma facilitação da transmissão sensorial (hiperalgesia secundária – lesões na medula espinhal ou no tálamo). Herpes Zoster (cobreiro): causado pela infecção de um gânglio da raiz dorsal pelo herpesvíus, gerando dor grave no segmento dermatomal suprido pelo gânglio. Tique Doloroso (neuralgia do trigêmeo ou do glossofaríngeo): dor semelhante a choques elétricos súbitos que ocorre sobre um dos lados da face na área de distribuição sensorial (ou em parte dela) do quinto ou nono nervo craniano; é desencadeada por áreas disparadoras excessivamente sensíveis na superfície da face, boca ou orofaringe; pode ser bloqueada pelo corte cirúrgico do nervo periférico que inerva a área hipersensível. Síndrome de Brown-Séquard: ocorre pela secção da medula espinhal em somente um dos lados, bloqueando todas as funções motoras abaixo do nível da transecção do lado seccionado; as sensações de dor, calor e frio (via espinotalâmica) são perdidas no lado oposto (dermátomos de 2 a 6 segmentos abaixo do nível de transecção); sensações de posição, cinestésicas, de vibração, de localização discreta e discriminação de dois pontos são perdidas do lado da transecção, em todos os dermátomos abaixo da mesma; o tato fino fica prejudicado no lado da transecção, já o tato grosseiro, mal localizado, persiste. Cefaléia: tipo de dor referida para a superfície da cabeça a partir de estruturas profundas da mesma, resultando de estímulos dolorosos de dentro do crânio ou de fora (seios nasais, por exemplo). Os tecidos encefálicos são quase insensíveis à dor, ao contrário, a distensão dos seios venosos em torno do encéfalo, lesões do tentório ou a distensão da dura na base do encéfalo podem causar cefaléia; além disso, estímulos traumatizantes, esmagamentos ou distensão dos vasos sanguíneos das meninges (especialmente a artéria meníngea média) causam dor. A estimulação dos receptores acima do tentório desencadeia impulsos dolorosos na porção cerebral do quinto nervo, causando cefaléia na metade frontal da cabeça; impulsos dolorosos vindos da região abaixo do tentório entram no SNC pelos nervos glossofaríngeo, vago e segundo cervical, causando cefaléia occipital (parte posterior da cabeça). Tipos de cefaléia intracraniana: Cefaléia da meningite: dor em toda a cabeça causada pela inflamação das meninges. Cefaléia causada por baixa pressão do líquido cefalorraquidiano: a remoção de uma pequena parte do líquido já dificulta a flotação do cérebro, levando o encéfalo a distender-se e distorcer as superfícies durais, causando dor. Enxaqueca: conseqüência de fenômenos vasculares anormais como as tensões prolongadas que causam um vasoespasmo reflexo de artérias da cabeça (incluindo as encefálicas), produzindo isquemia de porções do encéfalo, o que provoca os sintomas prodrômicos (náusea, perda de parte do campo visual, aura visual, etc.); a isquemia torna os vasos sanguíneos flácidos e a pressão arterial os faz dilatarem-se e pulsarem, causando dor; existem outras teorias, mas a predisposição genética é certa. Cefaléia alcoólica: o álcool, com seus efeitos tóxicos, irrita diretamente as meninges. Cefaléia causada por constipação: resulta da absorção de produtos tóxicos ou de alterações no sistema circulatório, resultante da perda de líquido no intestino. Tipos de cefaléia extracraniana: Cefaléias resultantes de espasmo muscular: provocados por tensão emocional, que torna espásticos os músculos ligados ao couro cabeludo e músculos cervicais ligados ao osso occipital. 18 Cefaléias resultantes da irritação nasal e de estruturas nasais acessórias: uma infecção ou outros processos irritativos nas estruturas nasais se somam, causando cefaléia. Cefaléias causadas por distúrbios visuais: a contração excessiva dos músculos ciliares ou o espasmo reflexo de músculos faciais (ambos mecanismos para focar a imagem), causam cefaléia, gerada, também, pela exposição à irradiação excessiva ou pela irritação actínica da conjuntiva. As graduações térmicas (frio congelante, gelado, frio, indiferente, morno, quente, muito quente) são discriminadas por três tipos de receptores sensoriais: receptores para frio, calor e dor (frio congelante e calor extremo – sensações parecidas). Os receptores para frio e calor estão imediatamente abaixo da pele, tendo os primeiros 10 vezes mais pontos que o último; esses pontos (nos receptores de frio) diferem em número em regiões diferentes (20/cm2 nos lábios e 4/cm2 nos dedos da mão). As terminações nervosas livres para calor não são comprovadamente distintas (sinais transmitidos por fibras nervosas do tipo C); o receptor para frio, no entanto, já foi identificado como um tipo especial de terminação nervosa mielinizada fina do tipo Aδ (e algumas fibrasC). Os receptores térmicos se adaptam, mas, não totalmente, tendo sua estimulação diminuída, e respondem acentuadamente às alterações na temperatura (respondendo, também, a estados de temperatura constante). Tanto os receptores para frio, quanto para calor são estimulados por alterações de suas taxas metabólicas, já que a temperatura altera a velocidade das reações químicas. Quando uma grande área da pele é estimulada, os sinais térmicos de toda a área se somam, sendo detectados, no entanto, uma enorme alteração na temperatura de uma pequena área da pele pode não ser detectada. Os sinais térmicos, geralmente, são transmitidos nas vias paralelas às da dor; ao entrar na medula espinhal, os sinais cursam pelo trato de Lissauer, terminando nas lâminas I, II e III dos cornos dorsais; posteriormente, os sinais trafegam fibras que cruzam para o trato sensorial ântero-lateral oposto e terminam em áreas reticulares do tronco cerebral e no complexo ventrobasal do tálamo, o qual pode retransmitir ao córtex somatossensorial. Cap. 49 – O olho: I. Óptica da Visão O índice refrativo de uma substância transparente é a razão da velocidade da luz no ar (300.000 Km/s) para a velocidade na substância; o índice refrativo do ar é 1. Quando raios luminosos atingem uma interface perpendicularmente, não se desviam, porém sua velocidade é alterada; se a interface for angulada e os índices refrativos dos dois meios diferentes, os raios se curvam, sendo esse fenômeno conhecido como refração, cujo grau aumenta em função da razão dos dois índices refrativos e do grau de angulação. Tipos de lente: Convexa: converge o raios luminosos, que atingem uma face angulada, cada vez mais em direção ao centro, podendo incidir exatamente no ponto focal. Côncava: diverge os raios que incidem na face angulada. Cilíndrica: curva os raios de luz a partir dos dois lados da lente, mas não de cima para baixo, ocorrendo, portanto, curvatura em apenas um plano; os raios se curvam formando uma linha focal. Duas lentes cilíndricas cruzadas em ângulos retos entre si realizam a mesma função que uma lente esférica de mesmo poder refrativo. Distância Focal: distância além de uma lente convexa em que raios paralelos convergem para um ponto focal comum; pode ser obtida pela seguinte relação: 1=1+1 f a b f: distância focal a: distância da fonte de luz à lente b: distância da lente ao foco Quando os raios de luz que já estão divergindo entram numa lente convexa, a distância de foco no outro lado da lente é a maior em relação à lente do que a distância focal da 19 lente para raios paralelos, embora tanto raios paralelos quanto divergentes possam ser focalizados à mesma distância se a convexidade da lente for ajustada. Objetos alinhados em frente a uma lente produzirão imagens sobre o foco da mesma, no entanto em posição invertida. O poder refrativo de uma lente (capacidade de curvar raios de luz) é medido em dioptrias (1/distância focal), sendo + para lentes convexas e − para côncavas. O olho humano é opticamente equivalente à câmera fotográfica comum: tem um sistema de lentes, uma abertura variável (a pupila) e uma retina que corresponde ao filme. Os sistema de lentes é composto por 4 interfaces refrativas: 1. Entre o ar e a superfície anterior da córnea 2. Entre a superfície posterior da córnea e o humor aquoso 3. Entre o humor aquoso e a superfície anterior do cristalino 4. Entre a superfície posterior do cristalino e o humor vítreo O índice interno do ar é 1; o da córnea é 1,38; o do humor aquoso é 1,33; o do cristalino (em média) é 1,4 e o do humor vítreo é 1,34. O olho tem um poder refrativo de 59 dioptrias quando o cristalino está acomodado para visão à distância; esse poder é fornecido pela superfície anterior da córnea, já que seu índice refrativo é muito diferente do índice do ar. Imagens são focalizadas na retina, tal como no filme da câmera, e, embora essas imagens estejam invertidas, o cérebro as interpreta como normais. O cristalino pode mudar sua forma de uma lente moderadamente convexa para uma muito convexa, sofrendo o processo de acomodação, que pode ser de 14 dioptrias em uma criança (indo de 20 a 34 dioptrias). No jovem, o cristalino é composto de cápsula elástica forte cheia de líquido viscoso, proteináceo, transparente; relaxado, tem forma quase esférica (retração elástica da cápsula), já tenso, tem suas bordas puxadas por cerca de 70 ligamentos suspensores em direção ao círculo externo do globo ocular, tornando-o relativamente plano. Também nas fixações laterais dos ligamentos do cristalino ao globo ocular, há o músculo ciliar, que tem dois conjuntos separados de fibras de músculo liso, da seguinte forma: Fibras meridionais (radiais): se estendem das extremidades periféricas dos ligamentos suspensores para a junção cornoescleral e quando se contraem as inserções periféricas dos ligamentos do cristalino são puxadas medialmente em direção às bordas da córnea, liberando a tensão. Fibras circulares: se dispõem circularmente à volta das fixações de ligamentos e quando se contraem diminui o diâmetro do círculo das fixações com ligamentos (esfíncter), permitindo que os ligamentos façam menos tração sobre o cristalino. O músculo ciliar é controlado por pelo SNP, o qual provoca a contração dos conjuntos de fibras, que relaxam os ligamentos do cristalino, fazendo com que fique mais “bojudo” e aumente seu poder refrativo (focalização de objetos próximos). Presbiopia: dificuldade na acomodação do cristalino devido ao fato de este se tornar maior, mais espesso e menos elástico (desnaturação das proteínas) com o avançar da idade (2 dioptrias aos 50 e 0 aos 70). A íris aumenta a quantidade de luz que entra no olho (escuridão) e a diminui (luz), a qual entra através da pupila, que pode diminuir (1,5mm) ou aumentar (8mm) seu diâmetro. A abertura pupilar determina a profundidade de foco, que torna mais nítidas as imagens mesmo com a retina deslocada do plano focal (é máxima quanto menor está a pupila). Erros de refração: Emetropia (visão normal): raios de luz paralelos de objetos distantes apresentam-se em foco nítido na retina com o músculo ciliar totalmente relaxado. Hipermetropia (visão boa para longe): se deve a um globo ocular curto demais ou a um sistema de lentes muito fraco; os raios de luz paralelos não são curvados o suficiente para chegar ao foco quando alcançam a retina (se cruzam atrás dela); correção pelo uso de lentes convergentes (convexas). Miopia (visão boa para perto): se deve a um globo ocular longo demais ou de demasiado poder refratário no sistema de lente; com o músculo ciliar relaxado, os 20 raios de luz vindos de objetos distantes são focalizados antes da retina; correção pelo uso de lentes divergentes (côncavas). Astigmatismo: erro refrativo do olho que faz com que a imagem visual num plano focalize numa distância diferente daquela do plano em ângulos retos, resultando de uma curvatura da córnea grande demais em um plano do olho (ovo); neste caso, cada um dos dois planos exige um grau diferente de acomodação, que pode não ser compensado naturalmente; correção pela associação de uma lente esférica com uma cilíndrica adicional. Lentes de contato (vidro ou plástico) podem ser introduzidas na superfície anterior da córnea, sendo mantidas por líquido lacrimal, o qual apresenta um índice refrativo quase igual ao da córnea, substituindo a refração da mesma; a lente tem muitas vantagens: Corrige erros refrativos causados por córnea de formato anormal (ceratocone). A lente gira com o olho, promovendo uma visão mais ampla e clara. Têm pouco efeito sobre o tamanho dos objetos que a pessoa vê. Catarata: área(s) nublada ou opaca no cristalino, causada pela desnaturação de fibras do próprio cristalino que coagulam e tomam o lugar das fibras protéicas transparentes; a correção é feita pela remoção do cristalino, substituído por uma lente convexa poderosa. A luz de uma fonte, quando focalizada na retina, apresenta uma mancha de, cerca de, 11μm, que é mais nítida no centro (brilhante), com bordas sombreadas. Se dois pontos estão separados de seus centros até 2μm da retina (pouco maior que a largura da fóvea – 1,5μm), a pessoa pode distingui-los, uma vez que a acuidade visual do olho humano é de 25s de arco, o que significa que uma pessoa com acuidade visual normal, olhando para duas manchas a 10m, mal pode diferenciar duas imagens a 1,5 ou 2mm de distância uma da outras. A acuidade visual se torna cada vez pior quanto mais afastada da fóvea. Percebemos a distância por 3 meios principais: 1. Tamanho das imagens de objetos conhecidos na retina: o cérebro sabe calcular a distância a partir do tamanho de objetos conhecidos. 2. Fenômeno da paralaxe de movimento: se uma pessoa movimenta a cabeça olhando para um objeto bem próximo (2,5cm), as imagens também se movimenta, ao contrário de objetos distantes (60m), cujas imagens não se movimentam perceptivelmente; deste modo pode-se determinar as distâncias relativas de objetos diferentes, mesmo com apenas um olho. 3. Fenômeno da estereopsia: objetos a 2,5cm do nariz formam imagens do lado esquerdo da retina do olho esquerdo e do lado direito da retina do direito, enquanto, se estão a 6m, tem suas imagens formadas em pontos correspondentes da retina (centro); é uma paralaxe binocular que dá a pessoa com dois olhos uma capacidade maior de julgar distâncias relativas de objetos próximos. O olho está preenchido com um líquido intra-ocular, que mantém pressão no globo ocular suficiente para conservá-lo distendido; é dividido em duas partes: Humor Aquoso: se situa à frente do cristalino; é um líquido de fluxo livre; está continuamente sendo formado e reabsorvido e esse equilíbrio regula o volume e a pressão do líquido intra-ocular. - Formado numa taxa média de 2 a 3μm/min e secretado pelos processos ciliares, que tem área de 6cm2 disposta em dobras e com muitas células epiteliais secretoras, as quais secretam o humor pelo transporte de íons Na (puxam cloreto e bicarbonato – neutralidade elétrica), que causam osmose de água dos capilares sanguíneos e a solução resultante banha os espaços dos processos ciliares (câmara anterior do olho); outros nutrientes (AA, ácido ascórbico, glicose) são transportados através do epitélio. - Após ser formado, o humor flui através da pupila e entra na câmara anterior do olho, de onde flui na direção anterior ao cristalino e entra no ângulo entre a córnea e a íris e, depois, através de uma tela de trabéculas para finalmente entrar no canal de Schlemm (veia aquosa), que desemboca em veias extra-oculares. Humor Vítreo: fica entre a superfície posterior do cristalino e a retina; é uma massa gelatinosa (corpo vítreo) unida por fibras e proteoglicanos; água e substâncias dissolvidas podem difundir-se por ele, porém pouco. 21 A pressão intra-ocular normal média é de cerca de 15mmHg (entre 12 e 20), medida por um tonômetro, sendo determinada pela resistência à saída do humor aquoso da câmara anterior para o canal de Schlemm (2,5μL/min), ocasionada pelas trabéculas. Nas superfícies das placas trabeculares (e em outros locais) há grande número de células fagocitárias que mantém os espaços trabeculares limpos de debris (fragmentos) que podem se juntar após hemorragias ou infecções. Glaucoma: doença em que a pressão intra-ocular se torna patologicamente alta (chega a 70mmHg), podendo causar cegueira rapidamente, uma vez que pressões acima de 25 a 30mmHg já são perigosas; a medida que a pressão se eleva, os axônios do nervo óptico são comprimidos no ponto de saída do globo ocular no disco óptico, resultando na morte de fibras (falta de nutrição) do nervo óptico que levam o fluxo axonal ao cérebro; a pressão alta, nesse caso, pode ser resultado da resistência à saída de líquidos para o canal de Schlemm (junção iridocórnea); pode ser tratado por colírios que reduzem a secreção ou aumentem a absorção do humor aquoso ou por cirurgias para abrir os espaços das trabéculas ou permitir que o líquido flua diretamente para o espaço subconjuntival. Cap. 50 – O Olho: II. Funções Receptora e Neural da Retina A retina é a parte sensível à luz do olho e contém cones (responsáveis pela visão em cores) e bastonetes (responsáveis pela visão em preto-e-branco em baixa luminosidade), os quais, quando excitados, transmitem sinais pelos neurônios da própria retina, propagando-se para as fibras do nervo óptico e para o córtex. Os componentes funcionais da retina se dispõem em camadas, de fora para dentro: 1. Camada pigmentar 2. Camada de bastonetes e cones que se projeta na camada pigmentar 3. Camada nuclear externa contendo os corpos celulares de bastonetes e cones 4. Camada plexiforme externa 5. Camada nuclear interna 6. Camada plexiforme interna 7. Camada ganglionar 8. Camada de fibras do nervo óptico 9. Membrana limitante interna A luz, após atravessar o sistema de lentes, atravessa o humor vítreo e entra na retina por sua camada mais interna (camada ganglionar–plexiforme–nuclear...cones e bastonetes). A fóvea, área com pouco mais de 1mm2 no centro da retina, possui visão acurada e detalhada; a fóvea central é composta quase totalmente por cones, os quais são diferentes (têm corpos celulares longos e delgados) dos da periferia da retina. Na região da fóvea, vasos sanguíneos, células ganglionares, camada nuclear interna e plexiforme, são deslocados do topo dos cones, permitindo a passagem da luz até eles. Os fotorreceptores (cones e bastonetes) apresentam como segmentos funcionais: Segmento externo: é quem diferencia morfologicamente cones e bastonetes; apresenta muitas dobras de membrana celular (discos) contendo a substância fotoquímica sensível à luz (rodopsina nos bastonetes e pigmento coloridos nos cones), que é uma proteína conjugada incorporada à membrana (transmembrana) que constitui 40% da massa do segmento. Segmento interno: contém citoplasma com organelas, principalmente a mitocôndria. Núcleo Corpo sináptico: se liga às células horizontais e bipolares. A melanina (pigmento negro) na camada pigmentar impede a reflexão da luz por todo o globo ocular; está ausente em albinos, fazendo com que a luz que invade a retina seja refletida em todas as direções no globo ocular pelas superfícies sem pigmentação da retina e pela esclera subjacente, diminuindo muito a acuidade visual. A camada pigmentar armazena grande quantidade de vitamina A, que se difunde pelas membranas celulares dos seguimentos externos. 22 A artéria central da retina entra no globo ocular pelo centro do nervo óptico e se divide para suprir a superfície retiniana interna, cujas camadas internas terão, então, seu próprio suprimento sanguíneo independente. As camadas externas da retina dependem da difusão a partir dos vasos da coróide (onde a camada externa da retina está aderida) para sua nutrição e oxigenação. Descolamento da retina: a retina neural pode se descolar do epitélio pigmentar devido a lesões no globo ocular (acúmulo de líquido/sangue entre a retina e o epitélio pigmentar) e por contratura das fibrilas de colágeno do humor vítreo (puxa a retina em direção ao interior do globo). A rodopsina (púrpura visual) é uma combinação da proteína escotopsina e o pigmento carotenóide 11-cis retinal (retineno). Quando a rodopsina absorve energia luminosa esta tem seus elétrons fotoativados e começa a se decompor: a forma cis do retinal muda para uma forma toda-trans, que se afasta da escotopsina; o produto da combinação do retinal todo-trans com a escotopsina é a batorrodopsina, que cai para lumirrodopsina, que cai para metarrodopsina I, depois para metarrodopsina II (rodopsina ativada – provoca alterações elétricas nos bastonetes) e, finalmente, para os produtos de degradação completos. O retinal todo-trans é convertido em 11-cis retinal, pela ação da enzima retinal isomerase, o qual se recombina com a escotopsina para formar novamente a rodopsina, que permanece estável até absorver energia luminosa e se decompor novamente. Há uma segunda via de conversão do retinal todo-trans em 11-cis retinal, pela conversão do retinal todo-trans primeiro em retinol todo-trans (forma de vitamina A), que é convertido em 11-cis retinol, sob a influência da isomerase, sendo este transformado em 11-cis retinal, que se combina com a escotopsina para formar a nova rodopsina. A vitamina A está no citoplasma dos bastonetes e na camada do pigmento da retina, sempre disponível para formar novo retinal (que pode, quando em excesso, ser convertido de volta em vitamina A). Cegueira noturna: ocorre quando existe deficiência de vitamina A, o que diminui a formação de retinal e rodopsina, dificultando a visão com pouca luz. O potencial receptor resultante da exposição do bastonete à luz é diferente, uma vez que sua excitação causa aumento da negatividade do potencial de membrana (hiperpolarização); isso ocorre porque a rodopsina decomposta diminui a condutância da membrana dos bastonetes para íons Na no segmento externo. O segmento externo do bastonete é diferente do interno (bombeia Na de dentro para fora), se tornando muito permeável aos íons Na na escuridão, os quais neutralizam muita da negatividade dentro da célula (−40mV); a rodopsina exposta a luz se decompõe e diminui a condutância de membrana, aumentando a eletronegatividade. A única diferença entre as substâncias fotoquímicas é que as porções protéicas (opsinas), chamadas de fotopsinas nos cones, são diferentes das escotopsina dos bastonetes. Cada cone só tem um tipo de pigmento colorido, chamados pigmento sensível ao azul, ao verde e ao vermelho, com comprimentos de onda de 445, 535 e 570nm, respectivamente; a absorção para a rodopsina dos bastonetes tem um pico de 505nm. Adaptação à luz: a exposição por longo período de tempo à luz converte grande parte das substâncias fotoquímicas a retinal e opsinas (o retinal dos cones se converte em viatminaA) e isso faz com que a sensibilidade do olho à luz se reduza; o contrário também ocorre, ou seja a adaptação ao escuro. Todos os fenômenos químicos da visão, inclusive a adaptação, ocorrem cerca de 4 vezes mais rapidamente nos cones que nos bastonetes, no entanto, a sensibilidade à escuridão nos bastonetes é muito maior (adaptação mais lenta). Além da adaptação por alterações das concentrações das substâncias fotoquímicas, o olho possui outros mecanismos de adaptação à luz e ao escuro, como a alteração do tamanho pupilar e a adaptação neural, que consiste na diminuição da transmissão dos sinais no circuito neural e ocorre com muita rapidez. O registro de imagens pela retina exige detecção de manchas escuras e claras na imagem e, por isso, se torna essencial que a retina seja ajustada de modo que os receptores respondam às áreas mais claras, mas não às mais escuras. 23 O SN interpreta as sensações de cores através de proporções de estímulo, da seguinte forma: a luz monocromática laranja, com comprimento de onda de 580nm, estimula os cones vermelhos até um valor de estímulo de 99 (99% da estimulação máxima) e os cones verdes a 42 e não estimula os cones azuis, sendo a proporção 99:42:0 interpretada pelo sistema nervoso como a sensação de laranja. A estimulação igual de cones vermelhos, verdes e azuis dá a sensação de branco. Uma pessoa pode ter um grupo de cones receptivos à cor faltando, sendo incapaz de distinguir algumas cores de outras; se um cone vermelho (protanopia) ou verde (deuteranopia) estiver faltando, a pessoa tem cegueira para vermelho-verde. A cegueira para cores (daltonismo) é um distúrbio genético exclusivamente do sexo masculino (ligado ao cromossomo X), sendo que raramente faltam cones azuis, embora eles possam ser sub-representados, num estado genético chamado fraqueza para o azul. Os diferentes tipos celulares neuronais da retina são: 1. Fotorreceptores: cones e bastonetes, que transmitem sinais para a camada plexiforme externa, onde fazem sinapse com células bipolares e horizontais. 2. Células horizontais: transmitem os sinais horizontalmente na camada plexiforme externa, a partir de bastonetes e cones, para células bipolares. 3. Células bipolares: transmitem sinais verticalmente dos bastonetes, cones e células horizontais para a camada plexiforme interna, onde fazem sinapse com as células ganglionares e amácrinas. 4. Células amácrinas: transmitem sinais de células bipolares para ganglionares ou, horizontalmente, dentro da camada plexiforme interna, dos axônios das células bipolares aos dendritos das células ganglionares ou outras células amácrinas. 5. Células ganglionares: transmitem sinais eferentes da retina através do nervo óptico para o cérebro. 6. Células plexiformes: transmitem sinais na direção retrógrada a partir da camada plexiforme interna para a externa; esses sinais são inibitórios e seu papel pode ser controlar o grau de contraste da imagem visual. A retina tem um tipo antigo de visão baseado nos bastonetes e um mais recente baseado nos cones, sendo que os neurônios e fibras neurais que conduzem os sinais visuais para a visão dos cones são bem maiores que os dos bastonetes e os sinais conduzidos ao cérebro duas a cinco vezes mais rapidamente; os sistemas são representados da seguinte forma: A via visual da fóvea da retina representa o sistema mais recente e mais rápido dos cones, com 3 neurônios: cones – células bipolares – células ganglionares; as células horizontais transmitem sinais inibitórios lateralmente na camada plexiforme externa e as amácrinas transmitem sinais lateralmente na camada plexiforme interna. As conexões neurais para a retina periférica apresentam, para a visão pura de bastonetes, 4 neurônios: bastonetes – células bipolares – células amácrinas – células ganglionares (células horizontais e amácrinas fornecem conectividade lateral); há ainda um circuito para cones e bastonetes, passando diretamente às células ganglionares ou medialmente pelas células amácrinas. Existem alguns neurotransmissores não muito conhecidos na retina, como o glutamato, liberado por cones e bastonetes em suas sinapses com as células bipolares, o ácido gamaaminobutírico, a glicina, a dopamina, a acetilcolina e a indolamina, secretados pelas células amácrinas, entre outros. Todos os neurônios da retina transmitem seus sinais visuais por condução eletrotônica, que significa o fluxo direto de corrente elétrica (não potenciais de ação) no citoplasma neuronal e axônios nervosos desde o ponto de excitação em todo o trajeto até as sinapses de eferência; quando ocorre a hiperpolarização em resposta à luz no seguimento externo, o mesmo grau de hiperpolarização é conduzido por fluxo de corrente elétrica, sem necessidade de potencial de ação, o que permite uma condução graduada, o que faz com que a hiperpolarização esteja relacionada com a intensidade luminosa e não com tudo ou nada, como seria para o potencial de ação. As saídas das células horizontais são sempre inibitórias (inibição lateral), o que ajuda a assegurar a transmissão de padrões visuais com contraste adequado, uma vez que interrompem o sinal excitatório transmitindo bordas de contraste na imagem visual. 24 Dois tipos de células são bipolares são responsáveis por sinais opostos excitatórios e inibitórios na via visual, a célula bipolar despolarizante e a hiperpolarizante, o que pode ser explicado pelo fato de as duas serem diferentes ou receberem excitação diferente (uma de cones e bastonetes e a outra de uma célula horizontal, que é inibitória). Mais de 30 tipos de células amácrinas foram identificadas, com funções diferentes, como: Parte da via direta para visão dos bastonetes. Respondendo fortemente no início de um sinal visual contínuo. Sinalizando mudança na iluminação. Respondendo ao movimento de uma mancha pela retina (sensíveis à direção). Cada retina contém 100 milhões de bastonetes e 3 milhões de cones e as células ganglionares em 1,6 milhão (60 bastonetes e 2 cones convergem em cada célula; próximo à fóvea, no entanto, menos cones e bastonetes convergem em cada fibra óptica, ficando, também, mais delgados e, na fóvea central há somente cones delgados, sem bastonetes. A retina periférica tem uma sensibilidade muito maior à luz fraca, resultante da presença de muitos bastonetes (200 em uma única fibra do nervo óptico), que somam seus sinais. Há 3 tipos de células ganglionares na retina, cada qual com uma função diferente: Células W: constituem 40% das células ganglionares; recebem a maior parte de sua excitação por bastonetes; são sensíveis para detectar movimento direcional no campo visual e são importantes para a visão mais grosseira (escuridão). Células X: são as mais numerosas (55%); seus sinais representam localizações distintas na retina; transmitem os detalhes finos da imagem visual (visão colorida). Células Y: são as menos numerosas (5%), mas as maiores de todas; notificam o SNC quase instantaneamente quando ocorre um novo evento visual, mas sem precisão. As células ganglionares transmitem seus sinais por meio de potenciais de ação repetitivos e são excitadas, muitas vezes, por alterações na intensidade luminosa. Uma única célula ganglionar pode ser estimulada por vários cones ou apenas por alguns; quando todos os tipos estimulam a mesma célula, ela não detecta a diferença das cores (recebe um sinal branco); cada tipo de célula ganglionar é excitada por uma cor e inibida pela cor “oponente”, evidenciando que a análise das cores começa na retina. Cap. 51 – O Olho: III. Neurofisiologia Central da Visão Os sinais visuais saem das retinas através dos nervos ópticos, cujas fibras das metades nasais cruzam, no quiasma óptico, para os lados opostos, onde se unem às fibras das retinas temporais opostas para formar os tratos ópticos; as fibras de cada trato fazem sinapse no núcleo geniculado dorsolateral do tálamo e daí projetam-se, por meio da radiação óptica (trato geniculocalcarino), para o córtex visual primário. As fibras visuais também se projetam para áreas mais antigas do cérebro: 1. Do quiasma óptico para os núcleos supraquiasmáticos do hipotálamo (controlam os ritmos circadianos). 2. Para os núcleos pré-tectais no mesencéfalo (desencadeiam movimentos reflexos dos olhos para focalizar objetos e ativar o reflexo fotomotor). 3. Para o colículo superior (controla movimentos direcionais rápidos dos olhos). 4. Para o núcleo geniculado ventrolateral do tálamo e regiões adjacentes (ajuda a controlar funções comportamentais do corpo). Desta forma, as vias visuais podem ser divididas em um sistema antigo (mesencéfalo e áreas prosencefálicas basais), usado por muitos animais primitivos e um novo (para o córtex visual nos lobos occipitais), em seres humanos. O núcleo geniculado dorsolateral retransmite informações visuais do trato óptico para o córtex visual por meio da radiação óptica (ponto a ponto) e “represa” (controla quanto é permitido passar) a transmissão dos sinais para o córtex visual, recebendo sinais das fibras corticofugais (de projeção direta do córtex visual primário para o núcleo geniculado lateral) e de áreas reticulares do mesencéfalo; ambos os sinais são inibitórios. Esse núcleo é composto por 6 camadas nucleares, sendo que as camadas II, III e V recebem sinais da metade lateral da retina ipsilateral e as camadas I, IV e VI, da metade medial da retina do olho contralateral; podendo ser dividido de outro modo: camadas 25 magnocelulares (I e II) com neurônios grandes , recebendo aferência das células Y da retina (via de condução rápida e com transmissão apenas de preto-e-branco) e fibras parvocelulares (camadas III e VI) com muitos neurônios pequenos e médios, recebendo suas aferências das células X (condução moderada, ponto a ponto e colorida). O córtex visual (nos lobos occipitais) se divide em duas partes: 1. Córtex visual primário (área visual I/córtex estriado): situa-se na área da fissura calcarina (á frente, a partir do pólo occipital); é a região terminal dos sinais visuais diretos, sejam da área macular da retina (próximo ao pólo occipital) ou da retina mais periférica (lobo occipital medial); a fóvea (com muita representação no córtex) transmite seus sinais para a grande área da mácula. 2. Áreas visuais secundárias do córtex (áreas de associação visual): situam-se lateral, anterior, superior e inferiormente ao córtex primário; sinais secundários são transmitidos a essas áreas para análise dos significados visuais. A área ao redor do córtex primário (área 18 de Broadmann) é para onde, virtualmente, os sinais são projetados, sendo chamada área visual II (V-2) e outras áreas visuais secundárias são designadas V-3, V-4, até mais de 12 áreas. O córtex visual primário tem 6 camadas distintas, sendo que as fibras geniculocalcarinas terminam na camada IV, organizada em subdivisões: IVcα: recebe os sinais das células Y e os retransmitem verticalmente em direção à superfície cortical ou a níveis mais profundos. IVa e IVcβ: recebem os sinais das células X e os retransmitem verticalmente em direção à superfície do córtex e para camadas mais profundas. O córtex visual é organizado em milhões de colunas verticais, cada uma com 1000 ou mais neurônios; após terminarem na camada IV, os sinais são processados e enviados às camadas I, II e III, que transmitem sinais para as distâncias curtas, V e VI, para distâncias maiores. Colunas (Blobs) de cores: áreas semelhantes à colunas, entremeadas entre colunas visuais primárias e algumas secundárias, que são ativadas por sinais coloridos (áreas primárias para decifrar cores). A camada IV é entrelaçada com faixas de colunas neuronais, assim, os sinais de um olho projetam-se para colunas alternadas, alternando-se com sinais vindos do outro olho. Após sair do córtex visual primário, a informação visual é analisada em duas vias principais nas áreas visuais secundárias: 1. Posição em 3D, forma grosseira e movimento de objetos: diz onde os objetos estão em cada instante e se há movimento; os sinais dessa via são originados das células ganglionares Y da retina, rápidos e em preto-e-branco. 2. Detalhes visuais e cor: referente a características visuais, como reconhecimento de letras e textura de superfícies, leitura, além da determinação de cores detalhadas dos objetos e descoberta de qual objeto e seu significado. O sinal visual no córtex visual primário refere-se principalmente a contrastes na cena visual e não a áreas não contrastantes (áreas de máxima excitação ocorrem ao longo das bordas nítidas do padrão visual). Além de detectar a presença de linhas e bordas nas diferentes áreas da imagem da retina, o córtex também detecta a direção de orientação de cada linha ou borda (vertical, horizontal ou com certo grau de inclinação). Para cada uma das orientações de uma linha, são estimuladas células neuronais específicas (células simples), encontradas na camada IV do córtex visual primário; longe dessa camada, são encontradas células (células complexas) que detectam pequenas alterações de distância das linhas, desde que na mesma direção. À medida que se avança na via analítica do córtex visual (neurônios situados nas camadas mais externas) são decifradas cada vez mais características de cada cena visual (bordas, comprimentos, formas anguladas, etc.). A cor é detectada do mesmo modo que as linhas, por contraste de cores, ou seja, uma cor contrastando sobre outra, chamada cor oponente (uma área vermelha costuma ser contrastada com uma área verde) ou as cores contrastando contras uma área branca. 26 A remoção do córtex visual primário humano causa perda da visão consciente (cegueira), no entanto, pessoas assim conseguem, por vezes, reagir subconscientemente (virar os olhos, por exemplo) a alterações da intensidade luminosa, movimento da cena visual e, raramente, a algum aspecto grosseiro da visão, talvez por essa visão ser mediada por vias neuronais que passam dos tratos ópticos para os colículos superiores e outras partes do sistema visual mais antigo. Campo visual: área visual vista por um olho num dado instante, sendo a área vista no lado nasal campo visual nasal e a área vista na parte lateral campo visual temporal. Perimetria: processo em que um utilizado um gráfico para diagnosticar cegueira em partes específicas da retina, sendo que em todos os gráficos é encontrada uma mancha cega, causada por falta de bastonetes e cones na retina sobre o disco óptico (15 graus lateralmente ao ponto central da visão). A perimetria pode diagnosticar patologias como os escotomas, que soa manchas cegas em partes do campo visual (exceto no disco óptico), causadas por lesão do nervo óptico, glaucoma, reações alérgicas na retina ou patologias tóxicas e retinite pigmentosa, em que partes da retina degeneram e dão lugar a depósitos de melanina. Lesões na via óptica: A destruição do nervo óptico causa cegueira no olho afetado. A destruição do quiasma óptico causa cegueira na metade nasal de cada retina, o que significa cegueira no campo visual temporal para cada olho (a imagem do campo visual é invertida na retina) – hemianopsia bitemporal. A interrupção de um trato óptico desnerva a metade correspondente de cada retina no mesmo lado que a lesão, fazendo com que nenhum dos olhos poça ver objetos do lado oposto da cabeça – hemianopsia homônima. Os movimentos oculares são controlados por três pares de músculos: retos medial e lateral (contraem-se para movimentar os olhos lado a lado), retos superior e inferior (contraem-se para movimentar os olhos para cima e para baixo) e oblíquos superior e inferior (rodam os globos oculares e mantêm os campos visuais na posição vertical). Cada um dos 3 conjuntos de músculos para cada olho é inervado reciprocamente, de modo que um músculo do par relaxa enquanto o outro se contrai. Movimentos importantes dos olhos são os que fazem com que eles se fixem numa parte distinta do campo visual, sendo controlados por dois mecanismos neuronais: 1. Mecanismo de fixação voluntária: permite que uma pessoa movimente os olhos voluntariamente para encontrar o objeto em que ela quer fixar a visão; uma lesão nas regiões corticais pré-motoras dos lobos frontais torna difícil para a pessoa destravar os olhos de um ponto e move-los para outro. 2. Mecanismo de fixação involuntária: mantém os olhos firmemente no objeto, uma vez que ele tenha sido encontrado; uma lesão nas áreas visuais secundárias no córtex occipital (ou destruição dos colículos superiores) torna difícil para o animal manter os olhos direcionados a um ponto de fixação. Os olhos têm 3 tipos de movimentos contínuos, imperceptíveis: tremor pela contração dos músculos oculares, deslocamento lento dos globos oculares e movimentos rápidos controlados pelo mecanismo de fixação involuntária. Movimentos optocinéticos: ocorrem quando uma cena está se movendo continuamente diante dos olhos, fazendo com que os olhos se fixem num destaque após o outro no campo visual, aos saltos (sacadas). Durante uma leitura ou a observação de uma pintura, a pessoa faz movimentos sacádicos dos olhos para cada linha ou de um destaque da pintura para outro. Movimento de perseguição visual: os olhos se mantém fixos num objeto em movimento, através de um mecanismo altamente desenvolvido, que detecta o trajeto do movimento e rapidamente desenvolve um trajeto semelhante para os olhos. Se o córtex visual primário for destruído, mas, os colículos superiores estiverem intactos. Uma pessoa é capaz de responder a perturbações visuais, evidenciando que esses colículos desempenham um papel global na orientação dos olhos, cabeça e corpo com respeito aos distúrbios externos visuais, auditivos e somáticos. 27 As imagens visuais se fundem nos pontos correspondentes das retinas para tornar as percepções visuais mais significativas. O mecanismo celular neuronal para estereopsia (percepção de profundidade) se baseia no fato de que algumas das vias de fibras das retinas para o córtex visual organizam-se considerando um a dois graus a cada lado da via central. Estrabismo: falta de fusão adequada do eixo visual dos olhos em uma ou mais das coordenadas visuais (horizontal, vertical, rotacional) causada por um ajuste anormal do mecanismo de fusão do sistema visual (a criança fixa os olhos de maneira errada, estes se tornam anormalmente ajustados e as imagens dos olhos jamais se fundem). Se apenas um olho, no estrábico, é usado o tempo todo, o outro fica reprimido, perdendo acuidade visual; pode se desenvolver, caso o olho dominante fique cego, com o desenvolvimento apropriado das conexões sinápticas. As fibras pré-ganglionares parassimpáticas do olho originam-se no núcleo de EdingerWestphal e passam no terceiro nervo até o gânglio ciliar, onde as fibras fazem sinapse com neurônios parassimpáticos pós-ganglionares, os quais enviam fibras através dos nervos ciliares para o globo ocular; esse nervos excitam o músculo ciliar (controla o foco do cristalino) e o esfíncter da íris (causa constrição da pupila). A inervação simpática do olho se origina nas células do corno intermediolateral do primeiro segmento torácico da medula espinhal, de onde as fibras simpáticas entram na cadeia simpática e sobem para o gânglio cervical superior, fazendo sinapse com neurônios pós-ganglionares, cujas fibras se propagam ao longo das superfícies da artéria carótida e outras (até chegar no olho); ali as fibras inervam as fibras radiais da íris (aumentam o diâmetro pupilar), bem como vários músculos extra-oculares do olho. A acomodação do cristalino é regulada por um mecanismo de feedback negativo que automaticamente ajusta o poder refrativo do mesmo para obter o grau mais alto de acuidade visual. A focalização rápida e precisa do olho tem algumas características conhecidas, como: 1. Quando os olhos mudam subitamente a distância do ponto de fixação, o cristalino muda seu poder de convergência na direção apropriada numa fração de segundo. 2. Diferentes indícios ajudam a mudar a forma do cristalino na direção apropriada: 2.1) Aberração cromática: os olhos são capazes de detectar qual raio de luz, vermelho ou azul, por exemplo, que focalizam em regiões distintas, está no melhor foco, modificando o poder de convergência do cristalino. 2.2) Os olhos fixados num objeto próximo se convergem, causando um sinal simultâneo para regular a forma do cristalino. 2.3) A nitidez de foco na fóvea (mais aprofundada que o restante da retina) é diferente da nitidez de foco das margens, alterando a força do cristalino. 2.4) O grau de acomodação do cristalino oscila todo o tempo, alterando a clareza da imagem visual, o que faz com que o cristalino tenha que alterar sua força para focalizar. A estimulação dos nervos parassimpáticos excita o músculo esfíncter da pupila, causando miose (fechamento) e a estimulação dos nervos simpáticos excita as fibras radiais da íris, causando midríase (dilatação). Reflexo fotomotor: contração da pupila quando a luz brilha nos olhos; quando a luz invade a retina, alguns dos impulsos resultantes passam dos nervos ópticos para os núcleos prétectais, de onde impulsos secundários passam para o núcleo de E.W. e voltam pelos nervos parassimpáticos para contração do esfíncter; na escuridão o reflexo torna-se inibido (a pupila se dilata). Algumas doenças do SN, como sífilis do SNC, alcoolismo e encefalite, danificam a transmissão nervosa dos sinais visuais das retinas para o núcleo de E.W., bloqueando, algumas vezes, os reflexos pupilares; como as fibras do núcleo de E.W. são principalmente inibitórias, com seu efeito perdido, o núcleo se torna cronicamente ativo fazendo as pupilas continuarem contraídas, podendo responder à acomodação (pupila de Argyll Robertson). Síndrome de Horner: interrupção dos nervos simpáticos do olho na cadeia simpática cervical, que provoca contração persistente da pupila, queda da pálpebra, dilatação 28 constante dos vasos sanguíneos e ausências de sudorese no lado da face e cabeça afetado (exige estimulação simpática). Cap. 52 – O Sentido da Audição O cabo do martelo está fixado à membrana timpânica e sua outra parte se liga à bigorna por minúsculos ligamentos, fazendo com que a mesma se mova sempre que o martelo se move; em sua extremidade oposta, a bigorna articula-se com a base do estribo, cuja placa se situa contra o labirinto membranoso da cóclea, na abertura da janela oval. O ponto de fixação do martelo ao centro da membrana timpânica é constantemente puxado pelo músculo tensor do tímpano, permitindo a passagem do som pelos ossículos. A articulação bigorna/estribo faz com que este empurre para frente a janela oval e o líquido coclear no outro lado da mesma, quando a membrana timpânica se move para dentro, e puxe de volta o líquido quando o martelo se movimenta para fora. A amplitude de movimento da placa do estribo com cada vibração sonora tem ¾ da amplitude do cabo do martelo; os ossículos, suspensos por ligamentos,atuam como alavanca única, aumentando a força de movimento cerca de 1,3 vezes (a superfície da membrana timpânica tem 55mm2 , enquanto a do estribo tem 3,2mm2 – esta diferença de 17 vezes multiplicada por 1,3 causa 22 vezes mais força total exercida sobre o líquido da cóclea em relação à exercida pelas ondas sonoras na membrana timpânica). A membrana timpânica e o sistema ossicular proporcionam equalização das impedâncias entre as ondas sonoras no ar e as vibrações sonoras no líquido da cóclea, sendo que, na ausência destes, o som ainda pode trafegar pelo ar, mas com sensibilidade diminuída. Reflexo de atenuação: quando sons intensos são transmitidos através do sistema ossicular para o SNC, ocorre contração do estapédio (puxa o estribo para fora) e do tensor do tímpano (puxa o cabo do martelo para dentro) e essas forças opostas aumentam a rigidez, diminuindo a condução de baixa freqüência; esse mecanismo tem dupla função: 1. Proteger a cóclea de vibrações prejudiciais (sons intensos). 2. Mascarar sons com baixa freqüência em ambientes com som intenso (remove ruídos). Além disso, esse sistema diminui a sensibilidade auditiva da pessoa à sua própria fala. A cóclea está mergulhada no labirinto ósseo (cavidade do osso temporal) o que faz com que as vibrações do crânio causem vibrações no líquido da própria cóclea. O órgão de Corti, situado na membrana basilar,contem as células ciliadas, que são os órgãos receptores finais que geram impulsos nervosos em resposta às vibrações sonoras. As vibrações sonoras entram na rampa vestibular a partir da placa do estribo, a qual se conecta a janela oval por um ligamento frouxo (permite o movimento com as vibrações sonoras), movimentando o líquido para a rampa vestibular e média (ou pra trás). A membrana basilar (separa a rampa média da timpânica) contém as fibras basilares, que são curtas e rígidas perto da janela oval da cóclea (vibram melhor numa frequência muito alta) e longas e menos rígidas próximo ao helicotrema (ressonância de baixa freqüência). Uma onda sonora que entra pela janela oval, faz com que a membrana basilar curve-se na direção da janela redonda (que precisa estar abaulada, já que a cóclea é delimitada por paredes ósseas), criando uma tensão elástica nas fibras, iniciando a onda de líquido que trafega ao longo da membrana basilar em direção ao helicotrema. Toda onda é relativamente fraca a princípio, tornando-se forte quando chega à parte da membrana basilar que tem freqüência de ressonância natural igual à respectiva freqüência do som, sendo que a freqüência da onda é inversamente proporcional à distância que ela alcança na membrana basilar. As ondas trafegam rapidamente na parte inicial da membrana, tornando-se cada vez mais lentas quando se afastam em direção à cóclea, devido à perda progressiva dos coeficientes de elasticidade das fibras basilares. O órgão de Corti, situado na superfície das fibras basilares, é o órgão que gera impulsos nervosos em resposta à vibração da membrana basilar, cujos receptores sensoriais são as células ciliadas internas e externas, as quais estimulam fibras nervosas que levam axônios gânglio espiral de Corti e daí para o nervo coclear. 29 A excitação das fibras nervosas auditivas se faz pela ação dos estereocílos, que emergem da membrana tectorial, os quais se curvam despolarizando (ou hiper) as células ciliadas. As fibras nervosas são estimuladas principalmente pelas células internas, embora as externas controlem a sensibilidade das mesmas para diferentes tons (afinação do sistema receptor). Potencial endonuclear: potencial elétrico de cerca de +80mV existente entre a endolinfa (líquido secretado pela estria vascular que preenche a rampa média) e a perilinfa (líquido com composição semelhante a do líquido cefalorraquidiano presente nas rampas vestibular e timpânica), com positividade no interior da rampa média e negatividade fora. A endolinfa contém alta concentração de K e baixa de Na, exatamente o oposto da perilinfa, sendo o potencial gerado por secreção de K para a rampa média. Princípio do lugar: é o principal método usado pelo SNC para detectar diferentes freqüências sonoras, baseado nas posições da membrana que são mais estimuladas. Disparo em surto (princípio de freqüência): baixas freqüências (entre 20 e 2000 ciclos/s) podem causar surtos de impulsos nervosos sincronizados transmitidos aos núcleos cocleares do cérebro, os quais distinguem as diferentes freqüências. A intensidade do som é determinada pelo sistema auditivo de 3 modos: 1. Quando o som se torna mais intenso, a amplitude de vibração da membrana basilar e das células ciliadas também aumenta, de modo que estas últimas excitam as terminações nervosas em freqüências mais rápidas. 2. A amplitude de vibração aumentando faz com que mais células ciliadas fiquem estimuladas, causando somação espacial dos impulsos (transmissão por muitas fibras). 3. Só uma vibração da membrana basilar de alta intensidade estimula significativamente as células ciliadas, notificando o SN que o som é intenso. A orelha interpreta grandes diferenças de nível sonoro, desde o mais suave até o mais intenso, e essa sensação muda em proporção à raiz cúbica da intensidade real do som, ou seja, a escala de intensidade é comprimida pelos mecanismos de percepção sonora do sistema auditivo, permitindo a interpretação da intensidade sonora numa ampla faixa. Um jovem ouve numa faixa normal de 20 a 20.000 ciclos por segundo, já na idade avançada, esta faixa é encurtada para 50 a 8.000 ciclos por segundo. Vias auditivas: as fibras nervosas do gânglio espiral de Corti entram nos núcleos cocleares dorsal e ventral (parte superior do bulbo), onde fazem sinapse com neurônios de segunda ordem e passam principalmente para o lado oposto do tronco cerebral, terminando no núcleo olivar superior, daí a via sobe pelo leminisco lateral, terminando nele ou se desviando ao colículo inferior, fazendo sinapse, a via passa então núcleo geniculado medial, onde todas as fibras fazem sinapse e, finalmente, segue para a radiação auditiva até o córtex auditivo (giro superior do lobo temporal). As vias são transmitidas de ambos os lados do cérebro, havendo cruzamento delas em pelo menos 3 lugares: corpo trapezóide, comissura entre os núcleos do lemnisco medial lateral e comissura que liga os dois colículos inferiores. Além do córtex auditivo primário, excitado diretamente por projeções do corpo geniculado medial, existe o córtex auditivo secundário (córtex de associação auditiva), excitado por impulsos do córtex primário ou projeções das áreas de associação talâmicas. Cada uma das áreas do córtex auditivo disseca uma característica específica dos sons, fazendo com que existam seis mapas tonotópicos para o mesmo, os quais evidenciam que sons de baixa freqüência são reconhecidos anteriormente e os de alta, posteriormente. O córtex auditivo é importante na discriminação de padrões sonoros tonais e seqüenciais, sendo que sua remoção não impede o animal de detectar sons ou reagir a eles. A destruição dos córtices auditivos primários no ser humano reduz a sensibilidade auditiva e a destruição de um lado apenas reduz a audição da orelha oposta, não provocando surdez devido às conexões cruzadas, mas afetando a capacidade de localização de uma fonte de som (são necessários sinais comparativos nos dois córtices). Lesões em áreas de associação auditivas não diminuem a audição ou a capacidade de diferenciar tons, mas de interpretar o significado do som ouvido (lesões na área de Wernicke fazem com que a pessoa ouça, mas não saiba o significado das palavras). A pessoa determina a direção horizontal da qual vem o som de duas maneiras: 30 1. O intervalo de tempo entra a entrada de som numa orelha e na outra (funciona melhor em frequências mais baixas, sendo mais eficaz). 2. A diferença entre as intensidades de sons nas duas orelhas (funciona melhor em frequências mais altas). A destruição do córtex auditivo nos dois lados causa perda da capacidade de detectar a direção de onde vem o som, relacionada ao núcleo olivar superior, da seguinte forma: Núcleo olivar superior lateral: detecta a direção da qual vem o som por comparação entre as diferentes intensidades que chegam às orelhas. Núcleo olivar superior medial: detecta o intervalo de tempo entre sinais acústicos que entram nas duas orelhas, através de neurônios com dois dentritos principais que se projetam para a direita e para a esquerda, sendo cada um estimulado de uma forma, permitindo a detecção. Existem fibras retrógradas em cada nível do SN auditivo, sendo inibitórias (a estimulação direta de pontos do núcleo olivar inibe áreas do órgão de Corti, reduzindo sua sensibilidade sonora) e responsáveis pela direção da atenção a um som específico. Existem dois tipos de surdez: 1. Causada por comprometimento do nervo auditivo (surdez nervosa); pode ter alguns padrões, como: - Surdez para sons de baixa freqüência: causada por exposição a sons intensos, que tem a freqüência mais baixa, sendo prejudiciais aos órgãos de Corti. - Surdez para todas as freqüências: causada por sensibilidade dos órgãos de Corti a algumas drogas e antibióticos (estreptomicina, canamicina e cloranfenicol). 2. Causada por comprometimento das estruturas físicas da orelha (surdez de condução) que podem ser causados por: - Fibrose na orelha média após infecção repetida. - Fibrose por doença hereditária chamada otosclerose. - Hipercrescimento ósseo até as bordas da janela oval, fazendo com que a placa do estribo fique anquilosada. Cap. 54 – Funções Motoras da Medula Espinhal; os Reflexos Espinhais A informação sensorial gera respostas que tem início na medula espinhal, com reflexos musculares simples, estende-se ao tronco cerebral com respostas mais complexas e, finalmente, vai ao prosencéfalo, onde as habilidades musculares são controladas. Sem os circuitos neuronais especiais da medula, mesmo os sistemas se controle motor mais complexos no encéfalo não poderiam gerar qualquer movimento muscular intensional – o encéfalo simplesmente envia sinais de comando à medula espinhal para iniciar o processo de movimento (andar, por exemplo). O encéfalo gera os programas que controlam as atividades seqüenciais da medula – promovendo movimentos finos, inclinando o corpo para frente na aceleração, etc. Animal espinhal: a medula é transeccionada, geralmente aos níveis cervicais, de modo que a maior parte da mesma permanece funcional; a maioria das funções abaixo da transecção fica gravemente diminuída, sendo que após algum tempo, a maior parte das funções intrínsecas retorna a um padrão quase normal. Animal descerebrado: o tronco cerebral é transeccionado no nível médio ou inferior do mesencéfalo; os sinais inibitórios normais dos centros de controle superiores do encéfalo para os núcleos pontinos e vestibulares de controle muscular são bloqueados; isso faz com que esses núcleos se tornem tonicamente ativos, transmitindo sinais facilitatórios para a maior parte dos circuitos de controle motor da medula espinhal, tornando os reflexos motores espinhais muito excitáveis, sendo ativados mesmo pelos mais fracos sinais sensoriais aferentes para a medula espinhal. A substância cinzenta da medula espinhal é a área integrativa para os reflexos espinhais, sendo que os sinais entram na medula através das raízes sensoriais posteriores, trafegando então por duas vias: um ramo do nervo sensorial termina na substância cinzenta, provocando os reflexos espinhais segmentares locais e outro ramo transmite sinais para níveis superiores na própria medula e para o tronco cerebral (ou córtex). 31 Cada segmento da medula espinhal possui milhões de neurônios, de dois tipos: 1. Neurônios motores anteriores: localizados nos cornos anteriores da substância cinzenta medular, dão origem às fibras nervosas que deixam a medula através das raízes ventrais e inervam as fibras musculares esqueléticas – tipos α e γ. 1.1) α: dão origem às fibras nervosas motoras grandes (tipo Aα), que se ramificam no músculo e inervam as grandes fibras musculares esqueléticas; a estimulação de uma fibra nervosa α excita muitas fibras musculares esqueléticas, sendo esse conjunto chamado unidade motora. 1.2) γ: localizam-se nos cornos anteriores da medula espinhal e transmitem impulsos através das fibras nervosas motoras (tipo Aγ), que inervam as fibras musculares esqueléticas especiais (fibras intrafusais), que constituem o centro do fuso muscular, que auxilia no tônus muscular básico. 2. Interneurônios: presentes em todas as áreas da substância cinzenta medular, apresentam muitas interconexões entre si e muitas delas fazem sinapse diretamente com os neurônios motores anteriores, sendo essas conexões responsáveis pela maioria das funções integrativas da medula espinhal. Poucos sinais sensoriais aferentes provenientes dos nervos espinhais ou sinais do encéfalo terminam diretamente sobre os neurônios motores anteriores; quase todos são transmitidos primeiramente aos interneurônios, onde são processados. Células de Renshaw: neurônios localizados na medula espinhal em associação com neurônios motores, transmitindo sinais inibitórios aos mesmos (inibição lateral), os quais possibilitam a transmissão do sinal na direção desejada, suprimindo seu escape lateral. Fibras proprioespinhais: maioria das fibras ascendentes e descendentes da medula, utilizadas nos reflexos multissegmentares, incluindo os reflexos que coordenam os movimentos simultâneos dos membros superiores e inferiores. O controle da função muscular requer não só a excitação do músculo, mas também a retroalimentação contínua da função sensorial de cada um deles para a medula espinhal, indicando seu estado funcional a cada instante; para fornecer essas informações, os músculos são supridos com dois tipos de receptores sensoriais. 1. Fusos musculares: estão distribuídos no ventre do músculo e enviam informações para o SN sobre o comprimento do músculo ou a velocidade de mudança do comprimento. Constituído de 3 a 12 fibras intrafusais, ligadas às extrafusais, funcionando a região central desta, que não se contrai (sem actina e miosina), como um receptor sensorial, que pode ser excitado por aumento do comprimento do músculo (estiramento da região central) e por contração das regiões terminais das fibras intrafusais (estiramento da região central). Existem dois tipos de terminações sensoriais, os primários (receptor anuloespiral), que são fibras nervosas do tipo Ia e os secundários, fibras tipo II, que se espalham mais. Há dois tipos de fibras intrafusais no fuso muscular: fibras musculares com saco nuclear, nas quais os núcleos da fibra muscular estão reunidos em sacos expandidos até a área receptora e fibras com cadeia nuclear, que tem os núcleos alinhados em cadeia através da área receptora. As terminações primárias são excitadas por ambas as fibras, já as secundárias, somente pelas fibras com cadeia nuclear. Resposta estática: aumento do número de impulsos transmitidos às terminações quando a região receptora do fuso é estirada lentamente, significando que ambas as terminações continuam a transmitir seus sinais, enquanto o fuso estiver estirado. Resposta dinâmica: quando o comprimento do fuso aumenta rapidamente, a terminação primária é estimulada forte e seletivamente; se o comprimento pára de aumentar, a freqüência de descarga de impulsos retorna ao nível normal e, se o fuso encurta, ocorrem sinais opostos. Os neurônios motores γ são divididos em dois tipos: γ-dinâmico, que excita as fibras intrafusais com saco nuclear e o γ-estático, que excita as fibras com cadeia nuclear. Reflexo de estiramento muscular: sempre que um músculo é estendido rapidamente, a excitação dos fusos causa a contração reflexa das fibras musculares esqueléticas extrafusais do próprio músculo e dos sinérgicos relacionados. 32 Uma via monossináptica (com uma fibra do tipo Ia), no reflexo de estiramento, possibilita que o sinal reflexo retorne ao músculo, com o menor atraso possível, após a excitação do fuso; já as fibras tipo II terminam em interneurônios, ao quais transmitem sinais com um retardo para os neurônios motores anteriores. O reflexo de estiramento pode ser dividido em dois componentes: reflexo de estiramento dinâmico, causado por estiramentos ou encurtamentos rápidos, mandando um sinal forte à medula espinhal e o reflexo de estiramento estático, mais fraco, que continua por tempo prolongado após o término do dinâmico, mantendo o grau de contração constante. A principal função do reflexo de estiramento é a de amortecimento, suavisando as contrações musculares, mesmo que os sinais primários sejam bruscos (pró-mediação). Co-ativação: sempre que os sinais são transmitidos do córtex ou outras áreas do encéfalo pra os neurônios motores alfa, os neurônios motores gama são estimulados simultaneamente, fazendo com que as fibras intra e extrafusais se contraiam ao mesmo tempo, impedindo a alteração do comprimento da função receptora do fuso ( impedindo que o reflexo do mesmo se oponha à contração muscular) mantendo a função de amortecimento do fuso muscular. O sistema eferente gama é estimulado por sinais provenientes da região facilitatória bulborreticular do tronco cerebral e, secundariamente, por impulsos transmitidos para a área bulborreticular a partir do cerebelo, gânglios da base e córtex cerebral. O sistema do fuso muscular estabiliza a posição do corpo durante qualquer ação motora tensa; para isso, sinais excitatórios são transmitidos através das fibras nervosas gama para as fibras musculares intrafusais, encurtando as terminações dos fusos e estirando as regiões receptoras centrais, aumentando seu sinal de saída. Um método usado para determinar a sensibilidade dos reflexos de estiramento é provocar um reflexo patelar, o qual estira o quadríceps, ativando o reflexo de estiramento dinâmico, projetando a perna para frente. Os abalos musculares são utilizados para avaliar o grau de facilitação dos centros da medula espinhal, sendo que grandes lesões nas áreas motoras corticais (provocadas por derrames e tumores cerebrais) provocam reflexos de estiramento muscular exagerados no lado oposto do corpo. Clônus: abalo muscular que oscila em certas condições; ocorre quando o reflexo de estiramento está muito sensibilizado pelos impulsos facilitatórios provenientes do cérebro; num animal descerebrado, o clônus se desenvolve rapidamente (os reflexos de estiramento estão muito facilitados). 2. Órgãos tendinosos de Golgi: localizados nos tendões musculares, transmitindo informações sobre a tensão do tendão ou a velocidade de alteração nessa tensão. São receptores sensoriais encapsulados, através dos quais passam fibras tendinosas musculares, sendo estimulados quando essas fibras são tensionadas pela contração ou pelo estiramento do músculo. A principal diferença entre a excitação deste órgão e a do fuso é que o fuso detecta o comprimento do músculo e as alterações no seu comprimento, enquanto o órgão tendinoso detecta a tensão do músculo refletida no próprio tendão. Quando os órgãos tendinosos de Golgi de um tendão muscular são estimulados por um aumento da tensão em um músculo relacionado, os sinais são transmitidos para a medula espinhal produzindo os efeitos reflexos no respectivo músculo, sendo os mesmos inibitórios, o que previne o desenvolvimento de uma tensão excessiva. Reação de alongamento: quando a tensão no tendão torna-se extrema, o efeito inibitório do órgão tendinoso pode ser muito grande e levar a um relaxamento instantâneo do músculo (previne o rompimento de músculos e tendões). Tanto os fusos quanto os órgãos tendinosos informam os centros de controle motor superiores das alterações instantâneas que ocorrem nos músculos. Reflexo flexor: contração dos músculos flexores de um membro estimulado, provocando a retirada deste do objeto estimulador (quase todos os estímulos sensoriais cutâneos provocam esse reflexo do animal espinhal ou descerebrado). 33 Esse reflexo é mais provocado pela estimulação das terminações para dor (reflexo nociceptivo/reflexo à dor), no entanto a estimulação dos receptores para tato também podem provocá-lo, embora mais fraco e menos prolongado. Circuito do reflexo flexor: circuitos diversos para propagar o reflexo para os músculos necessários para a retirada – circuitos para a inibição dos músculos antagonistas (circuitos de inibição recíproca) – circuitos que promovem a pós-descarga após o fim do estiramento (duram frações de segundo depois). Reflexo extensor cruzado: extensão do membro oposto pouco tempo após o estímulo provocar um reflexo flexor em um membro, podendo empurrar todo o corpo para longe do estímulo doloroso ao membro. Muitos interneurônios estão envolvidos no circuito entre os neurônios sensoriais aferentes e os neurônios motores do lado oposto, responsáveis pela extensão cruzada (justifica o tempo envolvido entre o reflexo flexor e o extensor). Reação de suporte positivo (sustentação positiva): uma pressão aplicada no coxim plantar de um animal descerebrado faz com que o membro se estenda contra a pressão, sendo a reação suficiente para enrijecer os membros de modo que suportem o peso do corpo; tal reação envolve um circuito complexo de interneurônios e ajuda a impedir que o animal caia (reação magnética). Reflexo espinhal de endireitamento: quando um animal espinhal é deitado sobre um dos lados do corpo, ele fará movimentos não coordenados tentando ficar em pé, demonstrando que alguns reflexos relativamente complexos associados à postura são interados na medula espinhal. Animais espinhalizados podem realizar funções de marcha individuais em cada membro, o que pode resultar dos circuitos de inibição mutuamente recíprocos dentro da matriz da medula espinhal, oscilando entre neurônios que controlam os agonistas e antagonistas. Reflexo de tropeço: se o topo do pé encontra uma obstrução durante um impulso para a frente, parará por um tempo e, numa sequência rápida, o pé será erguido mais alto e seguirá para a frente para ser colocado sobre a obstrução. Reflexo da marcha: se um animal espinhalizado é colocado acima do chão com as pernas pendentes, o estiramento dos membros pode levar a uma marcha diagonal entre os membros anteriores e posteriores (manifestação da inervação recíproca). Reflexo de galope: ocorre no animal espinhalizado, fazendo com que os membros anteriores se movam para trás e, em harmonia, os membros posteriores se movam para frente; ocorre quando estímulos de pressão e estiramento quase iguais são aplicados aos membros de ambos os lados do corpo ao mesmo tempo. Reflexo de coçar: deflagrado pela sensação de coceira ou cócega e envolve duas funções: a sensação de posição que possibilita que a pata encontre o local exato da irritação sobre a superfície do corpo e o movimento de vaivém de coçar (inervação recíproca). Alguns espasmos musculares são observados em humanos, devido à dor localizada: Resultante de um osso quebrado: resulta de impulsos dolorosos iniciados nas bordas quebradas do osso, o que faz com que os músculos que envolvem a área se contraiam tonicamente (podem ser abrandados com anestésicos, permitindo o retorno do osso). Do músculo abdominal na peritonite: resulta da irritação do peritônio parietal, ocorrendo, igualmente, durante operações cirúrgicas abdominais (impulsos de dor fazem com que os músculos abdominais de contraiam); diminuído com o alívio da dor. Cãibra muscular: qualquer fator irritante local ou anormalidade metabólica de um músculo (frio intenso, ausência de fluxo sanguíneo, excesso de exercício) pode provocar dor ou outros sinais sensoriais transmitidos do músculo à medula espinhal, levando a contração do músculo por retroalimentação reflexa. Reflexo em massa: a medula espinhal pode tornar-se rápida e excessivamente ativa, provocando uma descarga maciça em grandes porções da mesma, sendo o estímulo desencadeante uma dor forte na pele ou o enchimento excessivo de uma víscera; os efeitos são: espasmo flexor de importantes músculos esqueléticos do corpo, evacuação do cólon e esvaziamento vesical, aumento da pressão arterial, sudorese intensa; resulta da ativação de circuitos reverberantes, se assemelhando a convulsões epiléticas. 34 Choque espinhal: a transecção abrupta da medula espinhal nos níveis cervicais altos diminui imediatamente as funções da mesma, incluindo os reflexos espinhais, devido á dependência dos neurônios pela excitação tônica contínua das descargas das fibras. Os neurônios espinhais retomam sua excitabilidade após um tempo aumentando a sua própria para suprir parcialmente a perda; nos humanos essa função pode nunca ser recuperada ou a recuperação pode ser excessiva, resultando em hiperexcitabilidade de algumas funções da medula, como: A pressão arterial, que cai drasticamente, retorna ao normal em poucos dias. Os reflexos musculares esqueléticos podem tornar-se hiperexcitáveis, sendo os primeiros a retornar os reflexos de estiramento, seguidos pelos mais complexos (flexores, antigravitacionais posturais e remanescentes dos de marcha). Os reflexos sacrais para o controle da evacuação do cólon e esvaziamento da bexiga são suprimidos, mas acabam retornando. Cap. 55 – Controle Cortical e do Tronco Cerebral sobre a Função Motora A maioria dos movimentos voluntários iniciados pelo córtex cerebral é obtida quando ele ativa padrões de função armazenados nas áreas cerebrais inferiores (medula, tronco, núcleos da base e cerebelo), os quais enviam sinais de controle específicos aos músculos. Para alguns tipos de movimento (movimentos finos e com a destreza de mãos e dedos) o córtex tem quase uma via direta dirigida aos neurônios motores anteriores da medula. O córtex é dividido em 3 subáreas, cada uma com sua representação e função: 1. Córtex motor primário: mais da metade dele está relacionada ao controle dos músculos das mãos e da fala, tendo, também representações topográficas da região da face e da boca (fissura de Sylvius), braço e mão (parte média), tronco (ápice) e perna e pé (fissura longitudinal). 2. Área pré-motora: os sinais neurais gerados nessa área causam padrões muito mais complexos de movimento que no córtex primário, desenvolvendo primeiro uma imagem motora do movimento a ser realizado e, posteriormente, excitando o padrão de atividade muscular; a organização topográfica é praticamente a mesma do córtex primário, com as áreas da boca e face mais lateralmente e, indo em direção caudal, são encontradas áreas da mão, braço, tronco e perna. 3. Área motora suplementar: as contrações desencadeadas por estimulação dessa área costumam ser bilaterais (agarrar com ambas as mãos); funciona em conjunto com a área pré-motora gerando movimentos responsáveis pela postura corporal, movimentos de fixação de seguimentos do corpo e de posição da cabeça e olhos. Regiões altamente especializadas no córtex humano controlam funções específicas: Área de broca: área pré-motora de formação das palavras; sua lesão não impede a vocalização, mas torna o indivíduo incapaz de falar palavras inteiras. Campo de movimentos oculares voluntários: localizado acima da área de broca, também controla movimentos de piscar; lesões impedem a movimentação voluntária dos olhos (tendem a travar em objetos específicos). Área de rotação da cabeça: acima da área de movimentos oculares, relacionando-se diretamente a eles, está esta área, que direciona a cabeça em direção a objetos. Área para habilidades manuais: quando essa área é lesada, os movimentos manuais ficam sem coordenação e sem propósito (apraxia motora). Os sinais motores são transmitidos diretamente do córtex para a medula, por duas vias: 1. Trato corticoespinhal (piramidal): é a via de saída mais importante do córtex, atravessando o ramo posterior da cápsula interna, descendo pelo tronco cerebral (formando as pirâmides da medula oblonga); a maior parte das fibras cruza, então, na parte inferior do bulbo para o lado oposto e desce pelos tratos corticoespinhais laterais da medula, terminando nos interneurônios da substância cinzenta da medula ou em neurônios sensoriais de segunda ordem no corno dorsal; algumas fibras não cruzam, passando ipsilateralmente, formando os tratos corticoespinhais ventrais da medula; muitas dessas fibras cruzam, podendo estar relacionadas ao controle de movimentos posturais bilaterais pelo córtex motor suplementar; algumas fibras grandes e 35 mielinizadas originam-se nas células piramidais gigantes (células de Betz) e transmitem impulsos nervosos à medula numa velocidade de 70m/s, a maior velocidade de transmissão de qualquer sinal do cérebro. 2. Outras vias: o córtex dá origem a muitas fibras adicionais que vão para regiões subcorticais telencefálicas e do tronco cerebral, incluindo: 2.1) Axônios das células de Betz – enviam sinais colaterais curtos de volta ao córtex. 2.2) Fibras que se dirigem ao núcleo caudado e putame – controlam músculos posturais. 2.3) Fibras motoras para os núcleos rubros – a partir deles, fibras descem para a medula pelo trato rubroespinhal. 2.4) Fibras motoras para a substância reticular e núcleos vestibulares do tronco – daí sinais vão para a medula pelos tratos reticulo e vestibuloespinhal e, para o cerebelo, pelos tratos reticulo e vestibulocerebelar. 2.5) Fibras motoras que fazem sinapse na ponte – dão origem às fibras pontocerebelares, que carregam sinais aos hemisférios cerebelares. 2.6) Colaterais que terminam nos núcleos Olivares inferiores – daí fibras olivocerebelares secundárias transmitem sinais para o cerebelo. O córtex motor recebe a informação e opera em associação com os núcleos da base e cerebelo para dar seguimento ao curso da ação motora, por meio de vias aferentes: 1. Fibras subcorticais de regiões adjacentes do córtex cerebral (áreas somatossensoriais do córtex parietal, áreas adjacentes do córtex frontal, córtices visual e auditivo). 2. Fibras subcorticais que chegam através do corpo caloso provenientes do hemisfério cerebral oposto; conectam áreas homotópicas. 3. Fibras somatossensoriais que chegam diretamente do complexo ventrobasal do tálamo; retransmitem sinais táteis cutâneos e sinais articulares e musculares. 4. Tratos dos núcleos ventrobasal e ventroanterior do tálamo que recebem sinais do cerebelo e dos núcleos da base. 5. Fibras dos núcleos intralaminares do tálamo; controlam o nível de excitabilidade do córtex motor e da maioria das outras regiões. O núcleo rubro funciona em associação ao trato corticoespinhal, recebendo grande número de fibras diretas do córtex motor (trato corticorrubral) e seguindo o trajeto à medula espinhal (trato rubroespinhal), terminando na substância cinzenta da mesma. A via corticorrubroespinhal serve como rota acessória para a transmissão de sinais discretos do córtex motor para a medula espinhal, sendo que na destruição das fibras corticoespinhais alguns movimentos discretos são mantidos (punho). Os tratos cortico e rubroespinhais são chamados sistema motor lateral da medula, distinguindo-se do sistema vestibulorreticuloespinhal (sistema motor medial da medula). Sistema extrapiramidal: denota as partes do cérebro e do tronco que contribuem para o controle motor, sem fazer parte do sistema corticoespinhal-piramidal direto (vias pelos núcleos da base, formação reticular do tronco, núcleos vestibulares e núcleo rubro). As células do córtex motor são organizadas em colunas verticais de células, sendo que cada uma estimula um grupo de músculos sinérgicos ou apenas um; esta disposição permite uma amplificação para estimular um grande número de fibras. Se um sinal forte for enviado a um músculo para contração rápida, um sinal contínuo mais fraco pode manter a contração por longos períodos; para isso cada coluna de células excita duas populações de neurônios, estáticos (lentos) e dinâmicos (rápidos). Quando os sinais neuronais do córtex motor causam uma contração muscular, sinais somatossensoriais (originados nos fusos, órgãos tendinosos dos tendões e receptores táteis da pele) retornam o caminho da região ativada do corpo para os neurônios no córtex motor, causando retroalimentação positiva da contração muscular (intensificam). Acidente Vascular Cerebral: o chamado derrame pode lesar o sistema de controle motor por uma ruptura de vaso que sangra no cérebro ou por trombose de uma artéria principal deste; o resultado é a perda da irrigação para o córtex ou trato corticoespinhal, no ponto que atravessa a cápsula interna entre o núcleo caudado e o putame. A remoção de uma parte do córtex motor primário causa graus variáveis de paralisia nos músculos representados; se o núcleo caudado subjacente e as áreas motoras suplementares adjacentes não forem lesadas, ainda poderão ocorrer movimentos 36 posturais grosseiros e fixação de extremidades, embora haja perda do controle voluntário de movimentos discretos dos segmentos distais das extremidades (mãos e dedos). Hipotonia: remoção do efeito estimulador tônico e contínuo que o córtex primário exerce sobre os neurônios motores da medula espinhal. O tronco cerebral (formado por bulbo, ponte e mesencéfalo) é como uma extensão da medula, realizando funções motoras sensoriais do mesmo modo que ela, porém é responsável por muitas funções especiais, controlando a respiração, o sistema cardiovascular, a função gastrointestinal (parcialmente), movimentos estereotipados do corpo, equilíbrio e movimentos oculares. Dois grupos de núcleos reticulares funcionam de maneira antagônica: 1. Sistema reticular pontino: os núcleos transmitem sinais excitatórios descendentes para a medula espinhal através do trato reticuloespinhal pontino, terminado em neurônios motores anteriores que excitam músculos axiais (que sustentam o corpo – da coluna vertebral e extensores das extremidades. 2. Sistema reticular bulbar: os núcleos transmitem sinais inibitórios aos mesmos neurônios motores anteriores antigravitários pelo trato reticuloespinhal bulbar. Os núcleos vestibulares funcionam em associação aos núcleos reticulares pontinos para controlar os músculos antigravitários, através da transmissão de fortes sinais excitatórios por meio dos tratos vestibuloespinhais lateral e medial. Rigidez de descerebração: ocorre em músculos antigravitários (do pescoço e extensores da pata), devido ao bloqueio da interferência para os núcleos reticulares bulbares a partir do córtex, núcleos rubros e da base. Sistema vestibular: órgão sensorial que detecta sensações de equilíbrio, estando encerrado num sistema de tubos e câmaras ósseas, localizado na parte petrosa do osso temporal (labirinto ósseo), englobando um sistema de tubos e câmaras membranosos (labirinto membranoso). Mácula: localizada dentro de cada utrículo (plano horizontal), determina a orientação da cabeça quando em posição ereta, e dentro de cada sáculo (plano vertical), onde sinaliza a orientação da cabeça quando o indivíduo está deitado. As máculas são cobertas por estatocônias (cristais de carbonato) e por células ciliadas, com muitos estereocílios ligados a um grande quinocílio, de modo que quando este se curva, os estereocílios fazem o mesmo, abrindo muitos canais na membrana celular neuronal, conduzindo íons positivos para o interior da célula, causando despolarização da membrana do receptor (o movimento ao contrário gera hiperpolarização). Os ductos semicirculares (anterior, posterior e lateral) são dispostos em ângulos retos entre si, de modo que, quando a cabeça da pessoa gira em qualquer direção, a inércia do líquido (endolinfa) em um ou mais ductos semicirculares faz com que o mesmo permaneça estacionário, enquanto o ducto gira; assim, o líquido flui, atravessa a ampola, deforma a cúpula para um lado, orientando os quinocílios da mesma forma e causando a despolarização das células (ou hiperpolarização, se para o lado oposto); sinais são então enviados das células ciliadas ao SNC (pelo nervo vestibular), informando sobre a mudança da rotação da cabeça e a velocidade com que isso ocorreu. Quando o corpo é subitamente empurrado para frente, as estatocônias caem para trás nos cílios das células ciliadas e a informação de desequilíbrio é enviada aos centros nervosos (sente como se estivesse caindo para trás), fazendo com que o indivíduo se incline para frente (até que o equilíbrio se restabeleça). Quando a rotação da cabeça pára, a endolinfa continua a circular, enquanto o ducto pára. O mecanismo do ducto circular prediz se o desequilíbrio vai ocorrer, fazendo com que os centros do equilíbrio realizem ajustes preventivos antecipatórios apropriados. A remoção dos lobos floculonodulares do cerebelo impede a detecção normal de sinais do ducto (perda do equilíbrio dinâmico durante alterações rápidas de movimento), embora tenha pouco efeito em detectar sinais maculares. Quando a cabeça é rodada subitamente, sinais dos ductos fazem com que os olhos rodem numa direção igual e oposta à rotação da cabeça, resultando em reflexos transmitidos pelos núcleos vestibulares e fascículo longitudinal medial aos núcleos oculomotores. 37 Quando a cabeça está inclinada numa direção por curvatura do pescoço, impulsos dos proprioceptores cervicais impedem os sinais originados no aparelho vestibular de dar à pessoa um senso de desequilíbrio (ao contrário de quando todo o corpo se vira). Se o aparelho vestibular é destruído ou ocorre perda das informações proprioceptivas, o indivíduo pode ainda usar os mecanismos visuais para manter o equilíbrio, uma vez que o movimento corporal muda as imagens visuais da retina, transmitindo as informações aos centros do equilíbrio (de olhos fechados, o equilíbrio é imediatamente perdido). Anencefalia: ocorre quando um bebê nasce sem estruturas cerebrais acima da região mesencefálica, sendo capaz (por meses) de realizar movimentos estereotipados (integradas no tronco cerebral) para alimentar-se (suga, expulsa alimento desagradável, chupa os dedos), podendo bocejar, esticar-se, seguir objetos com olhos, chorar e se esforçar para sentar. Cap. 56 – Contribuições do Cerebelo e dos Núcleos da Base para o Controle Motor Global Além do córtex cerebral, duas outras áreas são essenciais para a função motora normal: cerebelo e núcleos (gânglios) da base, funcionando em associação com outros sistemas. Cerebelo: Chamado área silenciosa do cérebro por não ter qualquer reação consciente à excitação elétrica, contudo sua remoção torna os movimentos corporais anormais. É especialmente vital na coordenação motora de atividades musculares rápidas (correr, digitar, tocar piano e conversar), embora sua perda não cause paralisia muscular; não causa contração, mas faz ajustes corretivos nas atividades motoras corporais. Recebe, a partir de áreas de controle motor, informações sobre a sequência de contrações musculares desejada e informações sensoriais das partes periféricas do corpo, informando sobre mudanças sequenciais da situação de cada parte do corpo (posição, velocidade, movimento, forças que atuam sobre ele), então compara os movimentos reais com os originalmente programados pelo sistema motor; se houver discrepância, sinais corretivos são enviados de volta às estruturas envolvidas no controle motor. Ajuda o córtex, também, a planejar o próximo movimento seqüencial, enquanto o movimento atual ainda está sendo executado, aprendendo com os erros, ou seja, se o movimento não sai como o planejado ele aprende a fazer mais forte ou fraco da próxima vez, através de alterações na excitabilidade de neurônios cerebelares apropriados, fazendo contrações musculares subseqüentes correspondendo ao movimento pretendido. Divide-se em 3 lobos: anterior, posterior e floculonodular, sendo este último a parte mais antiga, atuando no controle do equilíbrio corporal; possui uma faixa estreita abaixo do centro chamada vérmis, onde estão localizadas as funções para movimentos musculares do corpo axial, pescoço, ombros e quadris; ao lado do vérmis estão a zona intermediária (controle das contrações de mãos, dedos, pés e artelhos) e a zona lateral (se une ao córtex no planejamento global de movimentos motores sequenciais). As grandes partes laterais não têm representações topográficas do corpo, recebendo seus sinais aferentes do córtex e desempenhando papéis importantes no planejamento e coordenação das atividades musculares sequenciais rápidas do corpo. Via corticopontocerebelar: se origina nos córtices motor e pré-motor cerebrais e no córtex somatossensorial cerebral; passa por núcleos pontinos e tratos pontocerebelares para as divisões laterais dos hemisférios cerebelares contralaterais às áreas cerebrais. Tratos aferentes importantes se originam a cada lado do tronco encefálico: 1. Trato olivocerebelar: origina-se na oliva superior e dirige-se a todas as partes do cerebelo, sendo ativado na sua origem por fibras do córtex motor cerebral, dos gânglios da base e várias regiões da formação reticular e medula espinhal. 2. Fibras vestibulocerebelares: se originam no aparelho vestibular e núcleos vestibulares do tronco encefálico, terminando no lobo floculonodular e núcleo fastigial do cerebelo. 3. Fibras reticulocerebelares: se originam em diferentes porções da formação reticular do tronco encefálico e terminam nas áreas medianas cerebelares (vérmis). 38 Recebe sinais sensoriais importantes das partes periféricas do corpo, principalmente através dos tratos espinocerebelar dorsal e ventral, sendo que os sinais do dorsal notificam o cerebelo sobre condições momentâneas de contração muscular, grau de tensão sobre os tendões, posições e velocidades de movimento das diferentes partes do corpo e forças que agem sobre a superfície do mesmo; já o ventral é excitado principalmente por sinais motores que chegam aos cornos anteriores da medula vindos do encéfalo e medula (cópia de eferência). Os núcleos cerebelares profundos (dentado, interpósito e fastigial) recebem sinais do córtex cerebelar e dos tratos sensoriais profundos aferentes para o cerebelo. Os sinais que chegam ao cerebelo sempre seguem duas direções: para os núcleos profundos ou para uma área correspondente do córtex cerebelar que recobre um núcleo, sendo que todos acabam terminando nos núcleos profundos. As grandes vias aferentes que levam sinais efetores do cerebelo são: 1. Via que se origina no vérmis, passa pelos núcleos fastigiais e vai para regiões bulbares e pontinas do tronco: controle do equilíbrio e postura. 2. Via que segue o caminho – zona intermediária – núcleo interpósito – núcleos ventrolateral e ventroanterior do tálamo – córtex cerebral – linha média do tálamo – núcleos da base – núcleo rubro e formação reticular do tronco: contração recíproca de agonistas e antagonistas nas extremidades. 3. Via que começa no córtex cerebelar da zona lateral, passa aos núcleos dentado, ventrolateral e ventroanterior do tálamo, terminando no córtex cerebral: coordena atividades motoras seqüenciais iniciadas pelo córtex cerebral. O córtex cerebelar tem três grandes camadas: molecular, de células de Purkinje e de células granulosas, sendo que abaixo delas estão os núcleos profundos que enviam sinais de saída, que partem de uma célula nuclear profunda e aferem ao cerebelo por fibras trepadeiras (chegam à camadas externas do córtex cerebelar) e musgosas (vão até as células granulosas do córtex, as quais enviam axônios à camada molecular externa dele). A estimulação direta das células nucleares profundas pelas diferentes fibras provoca sua excitação, já os sinais que chegam às células de Purkinje as inibem; esse mecanismo de feedback impede que o movimento muscular ultrapasse a dimensão programada. Outras células são ainda encontradas no cerebelo: em cesto e estreladas, situadas na camada molecular do córtex, causando inibição lateral das células de Purkinje. O cerebelo ajuda a emitir sinais rápidos de ligar para músculos agonistas e de desligar recíproco para antagonistas no início do movimento, sendo que no fim do mesmo, os sinais são emitidos de maneira oposta (os mecanismos desse processo são especulativos). Quando um novo ato motor é realizado, o grau de realce motor pelo cerebelo no início das contrações e a temporização das mesmas são quase sempre incorretos para o desempenho preciso do movimento, no entanto, após o ato se repetir muitas vezes, os eventos se tornam cada vez mais precisos. As fibras em trepadeira enviam sinais de erro ao cerebelo, alternado a sensibilidade das células de Purkinje, o que faz com que a temporização e outros aspectos do controle cerebelar dos movimentos se aproximem da perfeição. O SN usa o cerebelo para coordenar funções de controle motor em 3 níveis: 1. Vestibulocerebelo: consiste em pequenos lobos floculonodulares e proporciona circuitos neurais para a maioria dos movimentos associados ao equilíbrio do corpo. Importante para controlar movimentos rápidos e que envolvem alteração de direção; sinais da periferia permitem a ele calcular antecipadamente o próximo movimento, fazendo a correção antecipatória dos sinais motores posturais. 2. Espinocerebelo: consiste na maior parte do vérmis e zonas intermediárias adjacentes, fornecendo circuitos para a coordenação dos movimentos das extremidades distais. Responsável por comparar os movimentos realizados com as intenções dos níveis mais altos do sistema de controle motor. 3. Cerebrocerebelo: formado pelas zonas laterais, funcionando em um modo de feedback com o sistema sensoriomotor cortical para planejar movimentos voluntários seqüenciais do corpo e extremidades (desenvolvimento de imagens motoras). 39 Faz o planejamento dos movimentos seqüenciais e a temporização dos mesmos além de temporizar movimentos eventos que não os movimentos do corpo, como as taxas de progressão de fenômenos auditivos e visuais (a pessoa pode predizer, pela alteração da cena visual, com que rapidez pode se aproximar de um objeto). Tremor de ação (tremor intencional): uma pessoa cujo cerebelo tenha sido destruído tem uma tendência a passar do alvo durante os movimentos pendulares (do braço, por exemplo), o que leva os centros conscientes do telencéfalo a iniciar um movimento na direção oposta, fazendo com que o braço oscile, para frente e para trás, passando do movimento pretendido por vários ciclos antes de finalmente se fixar em sua marca. Sistema de amortecimento: se o cerebelo estiver intacto, sinais subconscientes param o movimento precisamente no ponto pretendido, impedindo a ultrapassagem do alvo e o tremor. Movimentos balísticos: a maioria dos movimentos rápidos do corpo (movimento dos dedos ao digitar) tem de ser inteiramente pré-planejados antes de serem colocados em execução, já que são rápidos demais para receber informações de feedback. Quando o cerebelo é retirado ocorrem alterações nos movimentos balísticos: têm desenvolvimento lento, sem onda de início extra, a força desenvolvida é fraca e há uma demora para desligar os movimentos, permitindo que passem além do alvo pretendido. As lesões cerebelares causam falha na progressão suave dos movimentos, fazendo com que movimentos complexos (escrever, correr, conversar) fiquem sem coordenação. A destruição de até metade do córtex cerebelar lateral não afeta as funções motoras do animal, desde que os núcleos cerebelares profundos sejam mantidos e os movimentos sejam realizados de forma lenta; algumas anormalidades cerebelares são: Dismetria e Ataxia: movimentos sem coordenação, que passam da marca pretendida, são chamados ataxia, os quais são compensados excessivamente na direção oposta, pela parte consciente do cérebro, resultando em dismetria; podem resultar de lesões nos tratos espinocerebelares. Passar do ponto: o cerebelo inicia a maior parte dos sinais motores que terminam o movimento depois que ele é começado, portanto se este estiver ausente, a pessoa movimenta a mão ou outras partes do corpo além do ponto de intenção. Deficiências de progressão: 1. Disdiadococinesia – série de movimentos fracionados e atrapalhados em lugar de movimentos coordenados normais de pronação e supinação, devido a incapacidade do controle motor de predizer onde as diferentes partes do corpo estarão num dado momento (perde-se a percepção das partes durante movimentos rápidos), não ocorrendo a progressão do movimento de forma organizada. 2. Disartria – falha de progressão ao falar, porque a formação de palavra depende de uma sucessão rápida e organizada de movimentos musculares individuais na laringe, boca e sistema respiratório, causando vocalização confusa. Tremor intencional: resulta de ultrapassagem cerebelar do alvo e falha desse sistema em amortecer os movimentos, quando uma pessoa que perdeu o cerebelo tenta fazer um movimento voluntário (os mesmos oscilam). Nistagmo cerebelar: tremor do globo ocular que ocorre geralmente quando se tenta fixar os olhos numa cena num dos lados do campo visual, resultando em rápidos e trêmulos dos olhos (falha do amortecimento pelo cerebelo); ocorre após lesões nos lobos floculonodulares, associando-se, por isso, à perda de equilíbrio (disfunção das vias dos ductos semicirculares que passam por essa região). Hipotonia: diminuição do tônus da musculatura corporal periférica no lado da lesão cerebelar (perda dos núcleos profundos, especialmente o dentado e o interpósito), resultante da perda da facilitação cerebelar do córtex motor e dos núcleos motores do tronco por sinais tônicos provenientes de núcleos cerebelares profundos. Gânglios da Base: Os núcleos da base constituem outro sistema motor acessório, que funciona em associação com o córtex cerebral e com o sistema de controle motor corticoespinhal. A cada lado do encéfalo os núcleos consistem em núcleo caudado, putâmen, globo pálido, substância negra e núcleo subtalâmico. 40 Quase todas as fibras nervosas motoras e sensoriais, que ligam o córtex à medula, atravessam o espaço entre o núcleo caudado e o putâmen, chamado cápsula interna. Um dos principais papéis dos gânglios da base é, em associação ao sistema corticoespinhal, controlar padrões complexos de atividade motora, como: escrever, cortar com tesoura, bater pregos, arremessar uma bola, tirar sujeira com uma pá, vocalizar, etc. Entre todos os circuitos neuronais dos gânglios da base, dá-se ênfase a dois: 1. Circuito do putâmen: as vias começam nas áreas pré-motora e suplementar do córtex motor e nas somatossensoriais do córtex sensorial, seguem para o putâmen, globo pálido e núcleos de retransmissão do tálamo, retornando finalmente ao córtex motor primário e às áreas associadas a ele. Quando uma parte do circuito é lesada ou bloqueada, alguns movimentos tornam-se anormais, como: - Lesões no globo pálido levam a movimentos de contorção espontâneos e muitas vezes contínuos de uma mão, um braço, pescoço ou face (atetose). - Uma lesão no subtálamo leva a movimentos súbitos e em bloco de uma extremidade inteira (hemibalismo). - Múltiplas pequenas lesões no putâmen levam a movimentos rápidos e abruptos de curta extensão nas mãos, face e outras partes do corpo (coréia). - Lesões na sibstância negra levam à rigidez, acinesia e trmores (doença de Parkinson). 2. Circuito do caudado: depois eu os sinais passam do córtex ao núcleo caudado, eles são transmitidos ao globo pálido interno e depois aos núcleos de retransmissão do tálamo, voltando, então às áreas do córtex (vão para regiões motoras acessórias, pré-motoras e suplementares – responsáveis por padrões seqüenciais de movimento); recebe grandes quantidades de suas aferências das áreas de associação do córtex cerebral, que estão sobre ele. O núcleo caudado desempenha papel importante no controle cognitivo da atividade motora (ações motoras como consequência de pensamentos); são as funções cognitivas que determinam subconscientemente quais padrões de movimento serão usados para atingir um objetivo (fugir de um leão). O córtex parietal posterior é uma área cortical especialmente importante, por ser o local das coordenadas espaciais para controle motor de todas as partes do corpo e para a relação deste e de suas partes com tudo que está em torno; a pessoa que não possui essa área pode praticamente ignorar a existência da parte oposta do corpo (se não tem o lado esquerdo, desconhece o direito). Vários neurotransmissores específicos funcionam nos gânglios da base, como: Dopamina – vias da substância negra para o núcleo caudado putâmen. GABA – do núcleo caudado e putâmen para o globo pálido e substância negra. Acetilcolina – do córtex para o núcleo caudado e putâmen. Norepinefrina, serotonina, encefalina e outros – múltiplas vias gerais do tronco. Glutamato – transmite sinais excitatórios que equilibram os muitos sinais inibitórios (transmitidos pelo GABA, serotonina e dopamina). Doenças importantes resultam de lesões em estruturas dos gânglios da base: Doença de Parkinson: conhecida como paralisia agitante, é resultado da destruição da pars compacta da substância negra, que envia fibras nervosas secretoras de dopamina para o núcleo caudado e o putâmen; se caracteriza por rigidez muscular, tremor involuntário das áreas envolvidas, mesmo em repouso (3 a 6 ciclos por segundo) e dificuldade intensa de iniciar movimentos (acinesia); a causa dos efeitos motores pode estar relacionada a destruição dos neurônios dopaminégicos (a dopamina é inibitória), permitindo que núcleo caudado e putâmen ficassem muito ativos, excitando o sistema de controle motor corticoespinhal. - Tratamento com L-Dopa: é convertida no cérebro em dopamina (não atravessa a barreira hematoencefálica), restaurando o equilíbrio normal entre os núcleos e melhorando os sintomas de rigidez e acinesia. - Tratamento com L-deprenil: inibe a monoamina oxidase, responsável pela destruição da maior parte da dopamina depois de ser secretada, além de tornar mais lenta a destruição dos neurônios secretores de dopamina (combinado com a L-Dopa é mais eficaz). 41 - Tratamento com células dopaminérgicas fetais transplantadas: é eficiente, porém por curto período de tempo (as células vivem apenas alguns meses). - Tratamento por destruição de parte do circuito de feedback nos gânglios da base: tentativas de tratamento por bloqueio dos sinais anormais dos gânglios (lesões no núcleo subtalâmico podem gerar bons resultados). Doença de Huntington (Coréia de Huntington): distúrbio hereditário que começa a causar sintomas a partir dos 30 anos e caracteriza-se por movimentos rápidos em músculos individuais e depois movimentos graves progressivos de distorção do corpo inteiro, além de causar demência grave; os movimentos anormais podem ser causados pela perda de corpos celulares secretores de GABA (núcleo caudado e putâmen) e de acetilcolina (muitas parte do cérebro), uma vez que esses neurônios inibem parte do globo pálido e substância negra; a demência pode ser resultado da perda de neurônios colinérgicos (córtex). Existem diferentes níveis de controle para o controle global dos movimentos: 1. Nível espinhal: exibem padrões locais de movimento para todas as áreas musculares do corpo (reflexos de retirada); e padrões complexos de movimentos rítmicos (andar). 2. Nível Rombencefálico: a ponte e o bulbo são responsáveis por manter o tônus axial do corpo (postura em pé) e pela modificação do tônus nos músculos (equilíbrio). 3. Nível do córtex motor: fornece sinais motores ativadores para a medula, podendo modificar a intensidade dos padrões ou modificar sua programação e características. O cerebelo funciona com todos os níveis de controle muscular: Medula espinhal: aumenta o reflexo de estiramento (resistência à cargas). Tronco cerebral: contribui com movimentos posturais, principalmente os rápidos. Córtex cerebral: dá força motora extra para iniciar a contração; ativa antagonistas. Cerebelo: ajuda a programar as contrações musculares. Os núcleos da base auxiliam no controle motor ajudando o córtex a executar padrões de movimentos aprendidos e a planejar padrões paralelos e sequenciais de movimento. Cap. 59 – Estados de Atividade Cerebral – Sono, Ondas Cerebrais, Epilepsia, Psicoses Estamos atentos a diferentes estados de ativação cerebral, como sono, alerta, excitamento extremo e até estados de humor, como alegria, depressão e medo. Sono: Definido como um estado de inconsciência do qual a pessoa pode ser despertada por um estímulo sensorial ou outro (diferente do coma, em que a pessoa não pode despertar). Tipos de sono – estágios percorridos durante a noite se alternando um com o outro: 1. Sono de ondas lentas: as ondas cerebrais são de baixa amplitude e frequência baixa; sono profundo e restaurador. Sono profundo após longo período sem dormir, excepcionalmente relaxante e associado a diminuição do tônus vascular periférico, da pressão arterial, da freqüência respiratória e da taxa metabólica basal. Chamado sono sem sonhos, embora possam ocorrer inclusive pesadelos, no entanto não são lembrados (não se consolidam na memória). 2. Sono com movimentos rápidos dos olhos (REM): os olhos se movimentam rapidamente, mesmo com a pessoa dormindo; associado a sonhos vívidos, não sendo restaurador. Ocorre em episódios de 5 a 30 minutos a cada 90 minutos, aumentando na medida em que a pessoa fica mais descansada (menos sonolenta). Características importantes: - Associado a muita atividade muscular corporal (durante os sonhos ativos). - As pessoas nesse sono são mais suscetíveis ao despertar. - Tônus muscular muito reduzido (inibição das áreas de controle da medula). - Freqüências cardíaca e respiratória irregulares (característica dos sonhos). - Movimentos musculares irregulares e oculares rápidos. 42 - Metabolismo encefálico aumentado; o EEG mostra padrão semelhante ao estado de vigília (sono paradoxal). O sono é causado por um processo inibitório ativo; a transecção do tronco ao nível médio da ponte cria um cérebro cujo córtex nunca dorme, então parecem existir centros abaixo dessa região necessários para causar sono pela inibição de outras partes do encéfalo. A estimulação de algumas áreas do encéfalo pode produzir sono (quase natural): 1. Núcleos da rafe, na metade inferior da ponte e no bulbo: muitas das terminações nervosas das fibras destes neurônios liberam serotonina (produz sono). 2. Núcleo do trato solitário: terminação do bulbo e da ponte, onde se projetam sinais vindos das informações sensoriais viscerais que entram pelo vago e glossofaríngeo. 3. Diencéfalo: estimulação da parte rostral do hipotálamo (área supraquiasmática) e de uma área ocasional nos núcleos talâmicos de projeção difusa. Lesões em alguns desses locais causam elevado estado de insônia (estado de vigília intensa), podendo provocar a morte do animal por exaustão. O peptídeo muramil, que se acumula no líquido cefalorraquidiano, na urina e no sangue de animais mantidos acordados, pode induzir o sono quase natural, quando injetado no terceiro ventrículo de outro animal; o nonapeptídeo tem quase o mesmo efeito. Drogas que mimetizam a ação da acetilcolina aumentam a ocorrência do sono REM. Mecanismo sugerido para a causa do ciclo sono-vigília: após o cérebro permanecer ativo por várias horas, devido a excitação do córtex e sistema nervoso periférico por núcleos ativadores reticulares, os neurônios desse sistema tornam-se fatigados, desaparecendo o ciclo de feedback positivo entre o núcleo reticular mesencefálico e o córtex, levando a uma transição rápida da vigília ao sono. O sono causa efeitos fisiológicos no próprio SN e em outros sistemas funcionais do corpo, causando má formação no processo de pensamento, atividades comportamentais anormais, irritação e psicose, sendo que o principal valor do sono é restaurar o equilíbrio natural entre os centros neuronais. Ondas cerebrais: Existe atividade elétrica contínua no cérebro, determinada pelos níveis de excitação de diferentes partes do SNC, resultantes de sono, vigília e doenças como epilepsia e psicose. As ondulações nos potenciais elétricos registrados são chamadas ondas cerebrais e seu caráter depende do grau de atividade nas respectivas partes do córtex cerebral. Em pessoas de saúde normal, as ondas podem ser classificadas em: Alfa: ondas rítmicas, encontradas nos EEG de adultos acordados e num estado de calma e atividade cerebral em repouso. Beta: substitui as ondas alfa quando a atenção da pessoa é direcionada para algum tipo de atividade mental específica. Teta: ocorrem normalmente em crianças e em adultos durante estresse emocional (desapontamento e frustração), além de estar em estados cerebrais degenerativos. Delta: ocorrem durante o sono profundo, na infância, e na doença cerebral orgânica grave, podendo ocorrer estritamente no córtex, independente das regiões inferiores. A freqüência média no ritmo do EEG aumenta progressivamente com maiores graus de atividade cerebral, sendo que as ondas se tornam assincrônicas durante os períodos de atividade mental, fazendo com que a voltagem caia consideravelmente, apesar do aumento da atividade cortical. O sono REM é frequentemente chamado sono dessincronizado, por não apresentar sincronia no disparo de neurônios, apesar da atividade cerebral significativa. Epilepsia: Também chamada de estado convulsivo, é caracterizada por atividade excessiva descontrolada de qualquer parte ou de todo o sistema nervoso central. Uma pessoa predisposta à epilepsia tem ataques quando o nível basal de excitabilidade do SNC se eleva acima de certo limiar crítico; pode ser classificada em 3 tipos: 1. Epilepsia tipo grande mal: caracterizada por descargas neuronais extremas em todas as áreas do encéfalo, podendo causar convulsões tônicas por descargas transmitidas pela medula espinhal, que terminam em alternação entre contrações musculares e tônicas, chamada convulsão tônico-clônica; a pessoa geralmente morde ou engole a 43 língua, tendo dificuldade para respirar (pode levar à cianose), e sinais transmitidos às vísceras causam micção e defecação; duram de segundos a 4 minutos e apresentam depressão pós-convulsão; pode ser desencadeada por estimulantes neuronais (pentilenotetrazol), hipoglicemia por insulina, passagem de corrente alternada diretamente pelo cérebro, estímulo emocional forte, alcalose (pelo aumento da frequência respiratória, drogas, febre, barulhos altos e luzes piscantes; envolve, além da ativação de tálamo e córtex, porções subtalâmicas do tronco cerebral; a maioria dos pacientes apresenta uma predisposição hereditária; o ataque é interrompido por fadiga neuronal e inibição ativa por neurônios inibitórios. 2. Epilepsia tipo pequeno mal: envolve o sistema ativador cerebral talamocortical; caracterizada por 3 a 30 segundos de inconsciência, durante os quais a pessoa apresenta contrações bruscas dos músculos da cabeça (piscada de olhos), seguida de retorno à consciência, sendo a sequência completa chamada síndrome de ausência; surge na infância desaparecendo por volta dos 30 e pode iniciar um ataque tipo grande mal; o padrão cerebral é do tipo espícula-onda. 3. Epilepsia focal: pode envolver qualquer parte do encéfalo, resultando, mais frequentemente, de lesões orgânicas localizadas ou anormalidades funcionais como tecido cicatricial no cérebro que envolve um tecido neuronal adjacente, um tumor que comprime uma área do cérebro, uma área de tecido cerebral destruído e um desarranjo congênito dos circuitos; tais lesões podem promover descargas rápidas nos neurônios locais, gerando circuitos locais reverberantes que recrutam áreas adjacentes do córtex na zona de descarga epiléptica. - Epilepsia jacksoniana: quando a onda de excitação se dissemina pelo córtex motor, causa uma marcha de contrações musculares do lado oposto do corpo, começando na boca e indo para as pernas. - Convulsão psicomotora: tipo de epilepsia focal que pode causar amnésia, ataque anormal de raiva, ansiedade súbita, desconforto ou medo, momentos de fala incoerente ou resmungos de frases estereotipadas; a pessoa pode não se lembrar ou estar consciente não conseguindo se controlar. A excisão cirúrgica de um foco epiléptico pode evitar convulsões. Psicose e Demência: Condições resultantes de uma função reduzida dos neurônios que liberam um neurotransmissor específico, sendo usadas drogas que contra-atacam essas perdas. A psicose de depressão mental pode se causada pela formação diminuída no cérebro de norepinefrina, serotonina ou ambas, uma vez que drogas que bloqueiam a secreção dessas substâncias (reserpina) frequentemente causam depressão. A depressão mental pode ser tratada pela terapia eletroconvulsiva (eletrochoque), com a passagem de corrente elétrica pelo encéfalo causando convulsões, que aumentam a atividade da norepinefrina. Algumas pessoas podem alternar entre depressão e mania (transtorno bipolar ou psicose maníaco-depressiva), sendo tratadas com drogas que diminuem a formação ou a ação de norepinefrina ou serotonina (compostos de lítio). Esquizofrenia: apresenta-se em várias formas, embora o tipo mais comum seja observado na pessoa que ouve vozes, tem ilusões de grandeza, medo intenso e outras sensações irreais; muitos esquizofrênicos são paranóicos, podem desenvolver falas e pensamentos incoerentes e podem ser retraídos; acredita-se que os lobos pré-frontais estão envolvidos, já que a lesão destes gera mecanismos parecidos; pacientes tratados com L-Dopa podem apresentar a doença, mostrando que a mesma pode ser causada pela dopamina, além disso, muitas drogas usadas no tratamento da esquizofrenia (clorpromazina, haloperidol, Captiotixeno) diminuem a secreção da dopamina nas terminações nervosas; o hipocampo pode estar envolvido já que apresenta-se diminuído no esquizofrênico. Doença de Alzheimer: definida como envelhecimento precoce do cérebro, começando na vida adulta média e progredindo até a perda extrema da capacidade mental; inclui características como deficiência da memória de forma amnésica (perda de neurônios do sistema límbico que comanda o processo da memória), piora da linguagem, déficits visuoespaciais; é uma doença neurodegenerativa progressiva e fatal, sendo uma forma de 44 demência mais comum nos idosos; quantidades aumentadas do peptídeo beta-amilóide são encontradas nos encéfalos desses pacientes; existem evidências de que doença cerebrovascular causada por hipertensão e aterosclerose pode ter um papel nessa doença, constituindo, junto a diabetes e hiperlipidemia, fatores de risco comuns. Cap. 60 – O Sistema Nervoso Autônomo e a Medula Adrenal Sistema Nervoso Autônomo: porção do SNC que controla a maioria das funções viscerais do organismo, como pressão arterial, motilidade e secreção gastrointestinal, esvaziamento da bexiga, sudorese, temperatura corporal, etc.; algumas são controladas parcialmente, outras inteiramente, de forma rápida e intensa. É ativado por centros localizados na medula, tronco e hipotálamo, recebendo sinais, também, do córtex límbico e operando através de reflexos viscerais (sinais sensoriais subconscientes de um órgão visceral entram nos gânglios autônomos, no tronco cerebral e hipotálamo, e retornam como respostas reflexas subconscientes para controlar a atividade do órgão visceral. Sinais autônomos aferentes são transmitidos aos órgãos por duas divisões, chamadas: 1. Sistema Nervoso Simpático: Constituído por duas cadeias de gânglios simpáticos paravertebrais, interconectadas com os nervos espinhas ao lado da coluna vertebral, gânglios pré-vertebrais e nervos que se estendem dos gânglios aos diferentes órgãos internos. As fibras nervosas simpáticas se originam na medula, com os nervos espinhais, entre os seguimentos T1 e L2, projetando-se para a cadeia simpática e daí para os tecidos e órgãos estimulados pelos nervos simpáticos. Os nervos simpáticos são diferentes dos nervos motores esqueléticos (apenas um neurônio), sendo que cada via simpática da medula ao tecido estimulado é composta de dois neurônios (um pré-ganglionar e um pós-ganglionar). As fibras pré-ganglionares, após o nervo deixar o canal espinhal, podem fazer sinapse com neurônios simpáticos pós-ganglionares no gânglio que entra, dirigir-se para cima ou para baixo da cadeia e fazer sinapse com outro gânglio ou percorrer distâncias variáveis pela cadeia e, através de um dos nervos simpáticos, dirigir-se para fora da cadeia, fazendo sinapse com um gânglio sináptico periférico. O neurônio simpático pós-ganglionar origina-se nos gânglios da cadeia simpática e nos simpático periféricos, sendo que as fibras seguem seu destino em direção aos órgãos. Algumas fibras pós (tipo C) passam de volta da cadeia simpática para os nervos espinhais, pelos ramos comunicantes cinzentos da medula, e se estendem ao corpo pelos nervos esqueléticos, controlando vasos sanguíneos, glândulas sudoríparas e músculos piloeretores. As fibras simpáticas (que se originam na medula) do seguimento T1 projetam-se para a cabeça, de T2 terminam no pescoço, de T3 a T6 para o tórax, de T7 a T11 para o abdome e de T12, L1 e L2 para as pernas. Fibras nervosas simpáticas pré projetam-se diretamente (sem fazer sinapse) da medula para fazer sinapse nas medulas adrenais, terminando em células secretoras de epinefrina e norepinefrina, que são verdadeiros neurônios pós-ganglionares. 2. Sistema Nervoso Parassimpático: As fibras parassimpáticas deixam o SNC através dos nervos cranianos III, VII, IX e X, além de fibras adicionais que deixam a parte mais inferior da medula através do segundo e terceiro nervos espinhais sacrais (às vezes pelo primeiro e quarto). 75% dessas fibras estão no nervo vago (X par), suprindo coração, pulmões, esôfago, estômago, intestino delgado, metade proximal do cólon, fígado, vesícula biliar, pâncreas, rins e porções superiores dos ureteres. As fibras III nervo vão para o esfíncter pupilar e músculo ciliar do olho, as do VII para as glândulas lacrimais, nasais e submandibulares e as do IX para a glândula parótida. As fibras sacrais se distribuem para o cólon descendente, reto, bexiga e porções inferiores dos ureteres, além da genitália externa, causando ereção. 45 As fibras pré-ganglionares passam de forma ininterrupta ao órgão que deve ser controlado, fazendo sinapse com os neurônios pós, na parede do órgão, que por sua vez, através de fibras muito curtas inervam os tecidos do órgão. Todos os neurônios pré-ganglionares são colinérgicos (secretam acetilcolina), tanto no simpático quanto no parassimpático; quase todos os neurônios pós do parassimpático são também colinérgicos, já os pós do simpático são adrenérgicos (secretam norepinefrina) – com exceção das fibras pós simpáticas para as glândulas sudoríparas, músculos piloeretores e alguns vasos sanguíneos, que são colinérgicas. A acetilcolina é chamada transmissor parassimpático e a norepinefrina, simpático. Antes que a acetilcolina, norepinefrina ou epinefrina (na medula adrenal) estimulem o órgão efetor, elas se ligam primeiro a receptores específicos nas células efetoras, que são proteínas da própria membrana, que possuem canais iônicos ou ativam (ou inativam) uma enzima no interior da célula (segundos mensageiros). A acetilcolina ativa principalmente dois tipos de receptores: 1. Muscarínicos: a muscarina é um veneno que ativa esses receptores, encontrados em todas as células efetoras estimuladas pelos neurônios colinérgicos pós-ganglionares, tanto do simpático quanto do parassimpático. 2. Nicotínicos: são ativados pela nicotina e encontrados nos gânglios autônomos nas sinapses entre os neurônios pré e pós-ganglionares tanto no simpático quanto no parassimpático. Existem também dois tipos principais de receptores adrenérgicos: alfa e beta; a norepinefrina excita principalmente receptores alfa, já a epinefrina excita ambos de fora parecida; esses receptores não estão necessariamente associados a excitação e inibição. 1. Alfa: vasoconstrição, dilatação da íris, relaxamento intestinal, contração dos esfíncters intestinais, pilomotora e do esfíncter vesical. 2. Beta: dividos em dois tipos 2.1) Beta 1: cardioaceleração, força aumentada do miocárdio e lipólise. 2.2) Beta 2: vasodilatação, relaxamento intestinal, uterino e da parede da bexiga, broncodilatação, calorigênese e glicogenólise. A estimulação simpática causa efeitos excitatórios em alguns órgãos e inibitórios em outros, da mesma forma que a estimulação parassimpática, sendo que, algumas vezes, quando a estimulação simpática excita um órgão, a parassimpática o inibe (agem antagonicamente), no entanto a maioria dos órgãos é controlada por um ou outro. A tabela 60.2 (pág. 754) lista os efeitos nas diferentes funções viscerais do organismo causada pela estimulação simpática e parassimpática; algumas merecem destaque: 1. Olhos: têm duas funções controladas pelo SNA, a abertura das pupilas e o foco do cristalino. Simpático: contrai as fibras meridionais da íris provocando dilatação da pupila (midríase). Parassimpático: contrai o músculo circular da íris provocando a constrição da pupila (miose); contrai o músculo ciliar, liberando a tensão dos ligamentos e permitindo que o cristalino se torne mais convexo (focalização de objetos mais próximos). 2. Glândulas: S: atua sobre as digestivas, produzindo secreção concentrada (muitas enzimas e muco), no entanto, provoca vasoconstrição dos vasos que as irrigam, diminuindo, as vezes, sua taxa de secreção; estimula as sudoríparas (fibras colinérgicas, com exceção das adrenérgicas das palmas das mãos e solas dos pés), embora estas sejam estimuladas pro centros do hipotálamo (considerados parassimpáticos); estimulam as apócrinas das axilas (fibras adrenérgicas). P: estimula fortemente as nasais, lacrimais, salivares e gastrointestinais (principalmente da boca e do estômago), gerando abundante secreção aquosa. 3. Plexo nervoso intramural do sistema gastrointestinal: S: uma forte estimulação inibe a peristalse e aumenta o tônus dos esfíncteres. P: age sobre o plexo intramural (SN entérico), localizado nas paredes do intestino, aumentando o grau de atividade total do trato pela promoção da peristalse e relaxamento dos esfíncteres. 46 4. Coração: S: aumenta a atividade total, tanto pelo aumento da freqüência quanto da força da contração cardíaca (aumenta a eficácia, necessária ao exercício pesado). P: diminui a freqüência e a força de contração (diminui o bombeamento do coração, permitindo que ele descanse entre períodos de atividade exaustiva). 5. Vasos sanguíneos sistêmicos: S: contringe os vasos das vísceras abdominais, pele e membros, sendo que, algumas vezes, a sua função beta causa dilatação vascular (após uso de drogas que bloqueiam os receptores alfa, dominantes). P: atua apenas nos vasos da área ruborizante do rosto. 6. Pressão arterial: S: aumenta a propulsão do sangue pelo coração e a resistência ao fluxo do sangue pelos vasos sanguíneos periféricos, causando um aumento da pressão (a longo prazo). P: diminui o bombeamento cardíaco, diminuindo levemente a pressão, a não ser que o estímulo vagal seja muito forte, podendo até parar o coração. A estimulação dos nervos simpáticos que vão às adrenais causa a liberação de grandes quantidades de epinefrina e norepinefrina no sangue circulante, causando quase os mesmos efeitos que a estimulação simpática direta, porém com efeitos muito mais prolongados (são retirados mais lentamente do sangue). A norepinefrina causa a constrição de quase todos os vasos sanguíneos do corpo, atividade aumentada do coração, inibição do trato gastrointestinal, dilatação das pupilas. A epinefrina causa quase os mesmos efeitos da norepinefrina, com algumas diferenças, tendo um maior efeito na estimulação cardíaca, uma constrição fraca dos vasos sanguíneos, aumentando muito menos a pressão arterial, mas, muito mais o débito cardíaco, além de ter um efeito metabólico muito maior sobre os tecidos. Os órgãos alvo são estimulados duas vezes: diretamente pelos nervos simpáticos e indiretamente pelos hormônios da medula adrenal, sendo que os dois meios se apóiam mutuamente e qualquer um pode substituir o outro; além disso, os hormônios da medula podem estimular estruturas do corpo que não são inervadas por fibras simpáticas diretas. O SN autônomo é estimulado com uma freqüência de estimulação muito mais baixa do que a necessária para estimular o SN esquelético. Os sistemas simpático e parassimpático são continuamente ativos e as taxas de atividades basais são conhecidas como tônus, que permite a um único SN aumentar ou diminuir a atividade de um órgão estimulado. O tônus simpático normalmente mantém quase todas as artérias sistêmicas constritas, sendo que o aumento do grau de estimulação pode contringí-las ainda mais, ou a diminuição dele pode dilatá-las. Quando o tônus simpático ou parassimpático é perdido (nervo cortado), um tônus intrínseco, presente na maioria dos órgãos efetores, desenvolve-se rapidamente para compensar a perda; o tônus simpático pode se adaptar em minutos (vasos sanguíneos), já o parassimpático pode levar meses (coração). Supersensibilidade de desnervação: a perda do tônus simpático e parassimpático leva a uma multiplicação dos receptores nas membranas pós-sinápticas, tornando-se mais sensíveis à norepinefrina e acetilcolina. Muitas das funções viscerais são controladas por reflexos autônomos, entre eles: Cardiovasculares: receptores de estiramento, chamados barorreceptores se localizam na parede das artérias, especialmente a carótida interna e o arco da aorta; quando são estirados por pressão alta, sinais são transmitidos ao tronco, onde inibem impulsos simpáticos ao coração e aos vasos, excitando os parassimpáticos e normalizando a pressão – reflexo barorreceptor. Gastrointestinais: o cheiro de comida ou a presença desta na boca inicia sinais para os núcleos vagais, glossofaríngeos e salivatórios do tronco, os quais transmitem sinais pelos nervos parassimpáticos às glândulas secretoras da boca e estômago, causando secreção de fluidos digestivos; quando o reto está cheio, impulsos sensoriais são transmitidos à porção sacral da medula e um sinal de reflexo é transmitido de volta pelos parassimpáticos sacrais até o cólon, provocando contrações, que causam defecação. 47 Outros: o esvaziamento da bexiga é controlado da mesma forma que o do reto, com o relaxamento dos esfíncteres urinários; os reflexos sexuais são iniciados por estímulos psíquicos vindos do encéfalo e estímulos dos órgãos sexuais, sendo que esses impulsos convergem na medula espinhal sacral, resultando, no homem, primeiro na ereção (parassimpático) e depois na ejaculação (simpático); além de muitas outras funções. Descarga em massa: em muitas circunstâncias, quase todas as porções do SNS descarregam simultaneamente como uma unidade completa, ocorrendo quando o hipotálamo é ativado por medo, terror ou dor intensa (resposta de alarme). Outras vezes a ativação ocorre em porções isoladas do SNS, como durante o processo de regulação de calor (controlam a sudorese e o fluxo sanguíneo sem afetar outros órgãos), reflexos locais, como o aquecimento de uma área restrita da pele, e os reflexos simpáticos que controlam funções gastrointestinais, que operam por vias que não passam na medula. As funções controladas pelo parassimpático são muito mais específicas, sendo que os reflexos cardiovasculares só agem no coração e o reflexo de esvaziamento retal não afeta outras partes do intestino de forma significativa; mesmo assim, pode haver uma associação entre algumas funções (secreção salivar e gástrica). Resposta de alarme ou estresse (SNS): a soma de alguns efeitos permite à pessoa exercer uma atividade física com muito mais energia, através da estimulação em massa do SNS, chamada, também, de reação de luta ou fuga; os efeitos são: 1. Aumento da pressão arterial. 2. Aumento do fluxo sanguíneo para músculos ativos e diminuição para órgãos não necessários à atividade motora, como trato gastrointestinal e rins. 3. Aumento das taxas de metabolismo celular. 4. Aumento da concentração de glicose no sangue. 5. Aumento da força muscular. 6. Aumento da glicólise no fígado e no músculo. 7. Aumento da atividade mental. 8. Aumento da taxa de coagulação sanguínea. Muitas áreas da formação reticular controlam funções autônomas diferentes; os fatores mais importantes controlados pelo tronco são a pressão arterial e a freqüência cardíaca e respiratória; os centros bulbares e pontinos regulam a respiração. Os centros autônomos do tronco funcionam, até certo ponto, como estações de retransmissão para controlar as atividades iniciadas em níveis superiores do encéfalo (especialmente no hipotálamo). Farmacologia do SNA: Drogas que atuam em órgãos efetores adrenérgicos (simpatomiméticas): Drogas que causam liberação de norepinefrina: efedrina, tiramina e anfetamina. Drogas que bloqueiam a atividade adrenérgica: o bloqueio ocorre em diversos pontos: 1. Síntese e armazenamento nas terminações simpáticas – reserpina. 2. Liberação das terminações simpáticas – guanetidina. 3. Receptores simpáticos alfa – fenoxibenzamina e fentolamina. 4. Receptores simpáticos beta – propanolol (beta 1 e 2) e metoprolol (beta 1). 5. Impulsos nervosos da atividade simpática e parassimpática – hexametônio. Drogas colinérgicas: pilocarpina e metacolina. Drogas anticolinesterásicas: neostigmina, piridostigmina e ambenônio. Drogas antimuscarínicas: atropina, homatropina e escopolamina. Drogas que estimulam ou bloqueiam os neurônios simpáticos e parassimpáticos pósganglionares: Drogas que estimulam os neurônios autônomos pós-ganglionares: nicotina (excita tanto os simpáticos quanto os parassimpáticos) e drogas nicotínicas; a metacolina tem ações nicotínicas e muscarínicas e a pilocarpina, apenas muscarínicas. Drogas bloqueadoras ganglionares: íon tetraetil amônia, íon hexametônio e pentolínio. ----------------------------------------------------------------- Barbra Rafaela de Melo Santos – XLI. 48 49