Neurociências Sensorial

Minicurso de Neurociências
Neurociências Sensorial
Prof. Dr. Leonardo Crema
OBJETIVOS
 Processamento da informação sensorial;
 Receptores sensoriais;
 Vias e circuitos sensoriais;
 Centros superiores de integração.
Introdução
“Durante a maior parte de nossa existência não nos damos conta de
nosso corpo”.
Embora a consciência não registre tudo, o SN recebe e processa:




Posição, movimento do corpo ou partes dele;
Estado da vísceras;
Textura, forma e temperatura dos objetos;
Integridade de nossos tecidos.
Introdução
Informações serão selecionadas, filtradas e encaminhadas a
diferentes regiões neurais, que as vão utilizar de diversas
maneiras.
1. Percepção consciente;
2. Percepção INconsciente;
Importância
 Percepção;
 Controle da motricidade;
 Regulação das funções orgânicas;
 Controle da vigília;
Propriocepção.
SUBMODALIDADES SENSORIAIS:
Somestesia (Sentidos Somáticos)
Tato;
Propriocepção (consciência do movimento e posição do
corpo no espaço);
Termossensibilidade;
Nocicepção (dor e prurido)
SUBMODALIDADES SENSORIAIS:
SENTIDOS ESPECIAIS
Visão
Audição
Gustação ou Paladar
Olfação
Equilíbrio
Propriedade geral do sistema sensorial
Propriedade geral do sistema sensorial
Estímulo
Transdução pelo receptor
Transformação da energia do estímulo
ambiental em potenciais bioelétricos gerados
pelas membranas dos receptores
POTENCIAL DE AÇÃO
RECEPTORES SENSORIAIS
São sensíveis a formas particulares de energia, eles variam amplamente
em complexidade, desde terminações ramificadas de um neurônio
sensorial único até células complexas extremamente organizadas, como os
fotorreceptores.
RECEPTORES SENSORIAIS SIMPLES
Terminações nervosas livres “nuas”
RECEPTORES SENSORIAIS COMPLEXOS
Terminações nervosas encapsuladas de
tecido conetivo.
RECEPTORES SENSORIAIS
Células especializadas em captar energia incidente
 As características funcionais e morfológicas desse conjunto de
receptores irão definir sua habilidade quanto a resolução espacial e temporal
dos estímulos táteis.
Dor e prurido
Tato e pressão
Tato leve
Propriocepção
Tato superficial
Mecanorreceptores variam em sua preferência pelos estímulos:
freqüência, pressão e tamanho do campo receptivo.
TATO
RECEPTORES SENSORIAIS
Existem basicamente 5 tipos distintos de receptores sensoriais:
1 – Mecanorreceptores
Capazes de detectar alterações mecânicas do próprio receptor ou de células
adjacentes a eles.
2 – Termorreceptores
Capazes de detectar alterações da temperatura, alguns reagindo ao frio, outros ao
calor.
3 – Nociceptores (receptores de dor)
Capazes de detectar a lesão de um tecido, seja por causa física ou química.
4 – Receptores Eletromagnéticos
Detectam a luz que incidem sobre a retina ocular.
5 – Quimiorreceptores
Detectores do paladar, na boca; do olfato, no nariz; do teor de oxigênio, no sangue
arterial; da concentração de dióxido de carbono e, talvez, de outros fatores que
compõem a química corporal.
Campos receptivos
CAMPO RECEPTIVO: área física abrangida por terminações de neurônios
sensoriais primários ou de neurônios de primeira ordem. Este irá fazer
sinapse com um neurônio do sistema nervoso central, neurônio sensorial
secundário ou de segunda ordem.
Campos receptivos
Adicionalmente, os neurônicos sensoriais dos campos receptivos vizinhos podem
exibir CONVERGÊNCIA.
Campos receptivos
Ou DIVERGÊNCIA.
Discriminação entre dois pontos
O Sistema Nervoso Central integra a
informação sensorial
A informação sensorial de grande parte do corpo entra na medula espinal e
segue por vias ascendentes até o encéfalo. Algumas informações sensoriais
vão diretamente para ao tronco encefálico via nervos cranianos.
O Sistema Nervoso Central integra a
informação sensorial
Cada divisão principal do encéfalo processa um ou mais tipos de informação
sensorial.
A maioria das
informações
somatossensoriais
projetam-se para o
TÁLAMO, o qual atua
como uma estação de
retransmissão e
processamento antes
que a informação seja
repassada para o
CÓRTEX CEREBRAL
(percepção
consciente).
O Sistema Nervoso Central integra a
informação sensorial
Qual o único sentido que NÃO
passa pelo TÁLAMO?
A codificação e o processamento
distinguem as propriedades do estímulo
Se todos os estímulos são convertidos em potenciais de ação, como as
diferentes fibras nervosas transmitem as várias modalidades sensoriais?
Cada via nervosa termina num ponto específico do sistema nervoso central
Ex.: a dor, independente do estímulo usado para a dor (eletricidade, esmagamento,
o calor) a pessoa sentirá a dor.
Receptor tátil  fibra tátil  áreas específicas para o tato no encéfalo;
Receptor visual  fibras da retina  áreas visuais do encéfalo; Ex: Soco no olho!
Receptor auditivo  fibras do ouvido  áreas auditivas do encéfalo.
PRINCÍPIO DA “LINHA MARCADA ou ROTULADA”
Especificidade das fibras nervosas para a transmissão de uma só modalidade
sensorial.
Sistema Somestésico
Sistema Somestésico ou Somatossensorial
Somestesia
soma (corpo)
aesthesia
(sensibilidade)
“Combinação
subsistemas que
transmitem ao cérebro
sinais sobre vários
aspectos do corpo”
Sistema Somestésico
• Existem quatro modalidades somatossensoriais:
1. TATO
2. TEMPERATURA
3. NOCICEPÇÃO (dor e prurido)
4. PROPRIOCEPÇÃO
As vias de percepção somática se projetam para o
córtex somatossensorial e para o cerebelo
1- As vias do tato
discriminativo,
vibração e
propriocepção cruzam
a linha média no
bulbo.
As vias de percepção somática se projetam para o
córtex somatossensorial e para o cerebelo
2- Dor,
temperatura e
tato grosseiro
cruzam a
linha média
na medula
espinal.
As vias de percepção somática se projetam para o
córtex somatossensorial e para o cerebelo
3- As vias sensoriais
fazem sinapse no
tálamo.
4- As sensações são
percebidas no córtex
somatossensorial
primário.
Regra geral
TODOS OS NEURÔNIOS SENSORIAIS SECUNDÁRIOS cruzam a
linha média do corpo em algum ponto, de modo que as sensações
do lado esquerdo do corpo são processadas pelo hemisfério
direito do cérebro, e vice-versa.
NO TÁLAMO, OS NEURÔNIOS SENSORIAIS TERCIÁRIOS, os
quais por sua vez se projetam para a região somatossensorial do
córtex cerebral. Além disso, muitas vias sensoriais enviam ramos
para o cerebelo, de modo que ele pode usar a informação para
coordenar o equilíbrio e os movimentos do corpo.
Via Sensorial
Córtex somestésico
Tálamo
Bulbo
Medula
Receptores
Sensoriais
Pesquisas e Experimentos Interessantes
Experimentos com animais podem ser feitos estimulando receptores periféricos
e monitorando a atividade elétrica do córtex.
Interessantemente, determinadas áreas do córtex cerebral dedicada a
sensações específicas não são fixas.
Ex. Deficiente visual que aprende a ler Braille.
Capacidade Discriminativa
Escrita Braille
Tato
Receptores
Identificação do local,
pressão, intensidade,
textura e duração do toque.
Mecanoreceptores (sensibilidade à deformações)
físicas)
Pele: nosso maior órgão sensorial!
Pressões de freqüência
diferente.
Movimentações
e pressões
leves
Pressões.
Presentes em
grande número na
ponta dos dedos.
Percepção de
distensões na
pele e calor.
Organização
segmentar da
medula espinhal.
Nervos espinhais são
designados conforme o nível
da medula espinhal a partir
de onde emergem e são
numerados na ordem, do
mais rostral ao mais caudal
MAPEAMENTO SOMESTÉSICO
Uma área inervada por
um segmento medular é
denominada de
DERMÁTOMO.
Nervo Trigêmio e a Sensibilidade Facial
NEURALGIA DE TRIGÊMEO: caracteriza-se por dor paroxística, ou seja, forte e de
curta duração, como sensação de sucessivas pontadas, facadas e queimações.
Organização da Medula Espinhal
Corno Dorsal
As fibras neuronais que conduzem informações dos
receptores somatossensoriais reunem-se em nervos e
entram na medula espinhal através das raízes dorsais.
Decussação:
Representação
contralateral
da sensação
somática
Somatotopia
através de linha
marcada.
Somatotopia
ascendendo aos
núcleos no
tronco
encefálico e no
tálamo.
Regra geral
O CÓRTEX SOMATOSSENSORIAL é a parte do cérebro que reconhece onde os
tratos sensoriais ascendentes se originam. Cada via sensorial tem uma região
correspondente no córtex, de modo que todas as vias sensoriais da mão
esquerda terminam em uma área, todas as vias do pé esquerdo terminam em
outra área, assim por diante.
A quantidade de
espaço no córtex
somatossensorial
dedicada a cada parte
do corpo é
proporcional à
sensibilidade dessa
parte.
Todos os animais
apresentam
somatotopia,
porém de formas
diverentes.
Pesquisas e Experimentos Interessantes
Houveram grandes avanços no descobrimento das áreas somatossensoriais
através de CIRURGIAS PARA TRATAR EPILEPSIA.
Somatotopia
Penfield – (décadas de 30 a 50)
Desenho esquemático da
organização somatotópica (de
acordo com a superfície corporal)
em S1
Homúnculo
somatossensorial
Penfield: estimulação elétrica em locais da superfície cortical
(giro pós-central). Pacientes conscientes relatarem sensações
somatossensoriais em várias partes do corpo.
Homúnculo Sensorial
Maior proporção
do córtex
somatossensorial
primário para
áreas do corpo
capazes de
discriminação
mais fina (mãos,
lábios e língua).
Plasticidade
no Sistema Somestésico
Plasticidade Neural
É uma característica única em relação a todos os outros sistemas orgânicos. Conforme
deGroot, "a plasticidade neural é a propriedade do sistema nervoso que permite
o desenvolvimento de alterações estruturais em resposta à experiência, e como
adaptação a condições mutantes e a estímulos repetidos".
As figuras ilustram a expansão da representação cortical das
pontas dos dedos no tecido cerebral de um macaco. Conforme a
gravura, a pontas dos dedos 2, 3 e 4, que antes da estimulação
diferencial apresentavam uma determinada área de
representação, expandiram sua área de córtex depois de 3 meses
da estimulação (representada por círculos nas pontas dos dedos)
Plasticidade Neural
Sem dúvida nenhuma "aprendizagem pode levar a alterações estruturais no cérebro"
(Kandel). A cada nova experiência do indivíduo, portanto, redes de neurônios são
rearranjadas, outras tantas sinapses são reforçadas e múltiplas possibilidades de
respostas ao ambiente tornam-se possíveis. Portanto, "o mapa cortical de um adulto
está sujeito a constantes modificações com base no uso ou atividade de seus
caminhos sensoriais periféricos" (Kandel)
Eric Kandel, prêmio Nobel em
Medicina e Fisiologia, 2000
Reorganização cortical após lesão periférica
Representação da
mão em SI
Representação da mão 2
meses
após a amputação do dígito
3
Merzenich et. al. (1984)
Plasticidade devido a aprendizagem ou
contexto
Sindactilia por sutura de 2 dígitos
Clark & Merzenich (1988)
Elbert (1995)  músicos (instrumentos de corda)
possuem maior representação em SI dos dedos da mão
esquerda.
Reorganização após lesão periférica em humanos
Plasticidade em pessoas com
membros amputados.
Às vezes, a plasticidade
neural pode ser bizarra.
V.S. Ramachandran
Membro fantasma
• Ocorre em 95 % dos amputados
• Aparecimento imediato (75%), mas pode demorar dias ou
semanas.
• Em 30% pode demorar décadas para desaparecer.
• Pode incorporar experiências sensoriais prévias a amputação
Ex. Objetos e dores pré-existentes (Halligan et al., 1993)
• Pessoas que nasceram sem membro também podem apresentar
a sensação fantasma (Sadah & Melzak, 1994).
Plasticidade cortical em humanos
Sensação Referida
Ramachandran et al. (1992)
Sensações Referidas
• Pacientes relatam a sensação da
mão perdido na face.
• Há um mapa topograficamente
organizado dos dedos e da mão.
• Alguns pacientes relatam que
haviam percebido a sensação
referida espontaneamente.
• Um segundo mapa é observado
no coto.
Causa da Sensação Referida
Braço
Mão
Face
Sistema Somestésico
• PROPRIOCEPÇÃO: monitora informações sobre a posição
do corpo a partir de receptores nos músculos, articulações e nos
órgãos do equilíbrio.
Sistema Somestésico
INTEROCEPÇÃO: proporciona informações gerais sobre as
condições dentro do corpo. Dá-nos sensação de “bem-estar
ou mal-estar”
-Monitoramento permanente da sensibilidade visceral:
distensão mecânica,
dor,
temperatura,
pH,
hipóxia,
atividade imunológica e hormonal.
Sistema Somestésico
INTEROCEPÇÃO
Distribui ramos em diversos níveis
da medula, do tronco encefálico e
do
tálamo,
para
regiões
relacionadas com a homeostasia
dos
sistemas
orgânicos,
os
comportamentos motivados e as
emoções.
Termorreceptores
Os receptores de temperatura são extremidades nervosas livres que terminam
nas camadas subcutâneas da pele. Os receptores para o frio são primariamente
sensíveis a temperaturas mais baixas do que a do corpo. Os receptores para o
calor são estimulados por temperaturas na faixa que se estende desde 37°C até
aproximadamente 45°C. Acima desta temperatura os receptores de dor são
ativados.
Papel importante na
TERMORREGULAÇÃO
DO ORGANISMO.
AS DORES DO CORPO
Vias de condução dolorosa
Prof. Dr. Leonardo Crema
Definição de dor
• 1986 (IASP): “Uma experiência
sensorial e emocional desagradável,
relacionada com lesão tecidual real ou
potencial, ou descrita em termos deste
tipo de dano”.
Sensorial
Emocional
 Submodalidade da
sensação somática
 Aspectos emocionais
e afetivos
 Função fisiológica
 Condições ambientais
Dor X Nocicepção
• Dor: percepção de um estímulo aversivo
• Nocicepção: manifestações
neurofisiológicas geradas por estímulos
nocivos.
Classificação da dor
•
•
•
•
•
•
Sistemas envolvidos
Critérios anatômicos
Critérios topográficos
Critérios etiológicos
Critérios temporais
Intensidade
Somatogênica X Psicogênica
• Somatogênica: causa conhecida,
localizada e responsiva.
• Psicogênica: pouco definida, mal situada,
tto mais difícil.
Dor aguda X crônica
Aguda ou rápida:
 traumas, doenças subjacentes a alterações
funcionais;
 objetivo fisiológico;
 cessa com a resolução do processo patológico.
Crônica ou lenta:
 representa, por si só, uma doença;
 inicia com lesão tecidual, perpetua por fatores
patogenicamente remotos às causas de origem;
 persiste por um tempo prolongado.
Dor
• Modalidade sensorial complexa,
acompanhada:
– Afetivos
– Motivacionais
– Cognitivos
– Respostas neurovegetativas
Transmissão das sensações
• Protopáticas (nocivas ou dolorosas):
receptores periféricos de alto limiar, conduzidas
por fibras nervosas mielinizadas e não
mielinizadas
• Epicríticas (não-nocivas): receptores de
baixo limiar, conduzidas por fibras mielinizadas
Transmissão do estímulo periférico
nocivo
Nociceptores
•
•
•
•
Térmicos
Mecânicos
Polimodais
Silentes
amplamente distribuídos
Nociceptores
Nociceptores são receptores de alto limiar. Geram impulsos nervosos que o
cérebro interpreta como dor, iniciando respostas protetoras.
A ativação do nociceptor é modulada
por substâncias químicas locais que
são liberadas quando ocorre dano
tecidual. Entre essas substâncias, o
NEURÔNIO SENSORIAL PRIMÁRIO
libera SUBSTÂNCIA P que ajuda a
modular a resposta inflamatória.
A sensibilidade aumentada à dor no
local do dano tecidual é denominada
DOR INFLAMATÓRIA.
Dor rápida X dor lenta
Trato de Lissauer
Lâminas de Rexed
Tipos de neurônios do corno dorsal
• Neurônios nociceptivos específicos
• Neurônios de amplo espectro dinâmico
• Neurônios não-nociceptivos
Lâminas
• I: neurônios nociceptivos
e neurônios de amplo
espectro dinâmico
• II: interneurônios
• III e IV: neurônios não
nociceptivos
• V: neurônios de amplo
espectro dinâmico *
Neurotransmissores
• Glutamato
• Substância P
Dor
• Sensorial – discriminativo
• Afetivo – emocional
Sistemas de fibras
Neoespinotalâmico
Paleoespinotalâmico
TRATO
ESPINOTALÂMICO
Dor rápida: trato neospinotalâmico – direto p/
tálamo
Dor lenta: trato paleospinotalâmico- vai ao bulbo
antes de chegar ao tálamo
Tálamo
*Principal retransmissor de
informação sensorial ao
córtex;
Complexo medial
*Recepção, integração e
transferência do potencial
nociceptivo.
Complexo lateral
Córtex
Somatossensorial
*Primário: processamento da
informação sensorial nociceptiva.
*Secundário: componente
afetivo-emocional da dor.
Giro do cíngulo
*Processamento do componente emocional da dor.
Ínsula
*Informação
sobre o estado interno do corpo;
*Componente autonômico de resposta à dor.
Dor referida
A dor no coração e em outros órgãos internos (dor visceral) frequentemente é
mal localizada e pode ser sentida em áreas situadas longe do local do estímulo.
Por exemplo, a dor da isquemia
cardíaca pode ser sentida no
pescoço, no ombro ou no braço
esquerdos.
Dor referida
Esta dor referida talvez ocorra porque vários NEURÔNIOS SENSORIAIS
PRIMÁRIOS CONVERGEM SOBRE UM ÚNICO NEURÔNIO SENSORIAL
SECUNDÁRIO.
Modulação Fisiológica da Dor
a) Na ausência do sinal de entrada das fibras C, interneurônios inibitórios
tonicamente ativos inibem a via da dor.
Modulação Fisiológica da Dor
b) Na dor forte, a fibra C interrompe a inibição da via, permitindo que um sinal
forte seja enviado para o encéfalo.
Modulação Fisiológica da Dor
c) A dor pode ser modulada por sinais somatossensoriais simultâneos.
Alívio da Dor
O alívio da dor é de considerável interesse para os profissionais da área da
saúde. Fármacos analgésicos variam desde a aspirina (ácido acetil-salicílico) a
potentes opióides como a morfina.
Sensibilização central
Ca2+
Gabapentina
Lamotrigina
Levetiracetam
Oxcarbazepina
Pregabalina
NMDA
Gabapentina
Lamotrigina
Levetiracetam
Oxcarbazepina
Pregabalina
Agentes adrenérgicos alfa
Opióides
ISRNs
ISRSs
Tramadol
ADTs
1. Periféricos
2. Sensibilização central
3. Vias inibitórias
Na+
Na+
AINES
Mecanismos
periféricos
Carbamazepina
Lamotrigina
Lidocaína
Oxcarbazepina
Topiramato
ADTs