Fisiologia do Sistema Nervoso

Fisiologia do Sistema Nervoso
1. Sistema Nervoso Sensorial
2. Sistema Nervoso Motor
3. Sistema Nervoso Autônomo
4. Ritmos Biológicos
Cronobiologia
A cronobiologia refere-se ao estudo das características
temporais da matéria viva, em todos os níveis de organização.
Inclui o estudo dos ritmos biológicos, como as oscilações
periódicas em variáveis biológicas.
Rítmos Biológicos
Ritmos biológicos são atividades biológicas e funções que se repetem
periodicamente ( em ciclo), em geral sincronizadas com os ciclos da
natureza.
325 a.C. Andrósteles fez o primeiro relato de ciclo atividade/repouso
em plantas (movimentos periódicos diário de folhas de tamarindo).
Oscilações geofísicas associados aos ciclos biológicos
1729 Jean-Jacques primeira sugestão de um caráter
endógeno da ritimicidade.
Caráter Endógeno da Ritimicidade
Jean–Jacques (secXVIII) 1729 observou a sensibilidade
da Mimosa pudica mantidas em um lugar isolado de ciclos
ambientais de claro/escuro. Surgiu a idéia de um caráter
endógeno da ritimicidade biológica; deveria ser explicado pela
existência de um relógio biológico, ainda não determinado.
Apartir de 1970 com avanços da genética demonstrouse a base genética da ritimicidade em unicelulares menos
organizados como algas.
⇒ sugestão: que os ritmos herdados devem ter sido
incorporados muito precocemente na escala filogenéticã;
grande valor adaptativo.
Relógio Biológico:
Grupo de células que apresentam oscilação funcional
automática (variação cíclica do potencial de ação),
sincronizada com o ciclo natural.
Os relógios biológicos devem estar acoplados a outras
células que detectam as variações ambientais
e produzem os efeitos cíclicos.
Rítmos da vida (1959):
Circanuais, circadianos, circamarés, circaunares, etc...
1. Circadianos (duração de um dia);
ex: ciclo sono-vigília.
2. Infradianos (demoram mais que o tempo de um dia
para se repetirem); ex: hibernação.
3. Ultradianos (repetem várias vezes no dia);
ex: secreções hormonais.
Rítmos Biológicos
B) Variação
⇐ infradiana da
temperatura
corporal
de mulheres
C) Ritimicidade ultra⇐ diana de LH no
sangue
⇑
A) Variação Circadiana comportamental e índices
fisiológicos
Mecanismos de temporização
nos Vertebrados
Sincronização dos ritmos biológicos e os ciclos ambientais
se dá via relógio biológico
Os relógios biológicos são ajustáveis ao ambiente pela ação de células
sensoriais e vias aferentes (neurônios), tornando-se sincronizados com
os ciclos naturais.
A sincronia entre os organismos e a natureza apresenta grande valor
adaptativo para todos. São universais; todos os seres vivos apresentam.
permite previsões e consequentemente modificações comportamentais
Fatores ambientais como iluminação e temperatura, tem efeitos
importantes sobre a expressão dos ritmos endógenos, promovendo
ajustes através de mecanismos biológicos específicos para cada espécie.
(curva de respostas dependente de fase = efeito de fotoperiodismo).
Sistemas Temporizadores: aferentes,
marca-passos e eferentes
Induzem certas funções e comportamentos a operar em rítmos bem
sincronizados com os ciclos naturais.
A luz efetivamente sincroniza o marca-passo. A luz é o estímulo
sincronizador ou temporizador principal dos rítmos circadianos.
Registro diário do período de sono
Rítmo sincronizado →
(rítmo endógeno) Livre curso →
Rítmo sincronizado →
invertido
O relógio hipotalâmico circadiado: o núcleo
supraquiasmático (SCH)
1. Lesões no SCH: animal perde a ritimicidade e
os momentos de atividade tornam-se
aleatórios.
O SCH confere periodicidade às funções normais.
2. Registros do SCH in vivo e vitro: são
osciladores naturais; potencial de repouso varia
ciclicamente.
3. Experimentos de transplantes do SCH também
define esse papel do SCH.
A luz influencia o SCH através das
fibras retino-hipotalâmicas.
Fotorreceptores peculiares na retina contém um
fotopigmento chamado melanopsina
O SCH veicula comandos
para que algumas funções
autonômicas,
neuroendócrinas,
comportamentais e ciclo
sono-vigília possam ser
reguladas de acordo com o
período de 24h.
O SCH age na Glândula Pineal e na
síntese do hormônio melatonina.
Em mamíferos é tipicamente
endócrina, constituída de
pinealócitos e não possui
fotorreceptores.
A Glândula Pineal é um sensor
de duração do fotoperíodo.
A pineal sob aumento da atividade simpática noturna,
aumenta a síntese de hormônio melatonina.
Noites longas ↑[melatonina] plasmática
Síntese de Melatonina
Inicia-se com a captação do triptofano pelos pinealócitos,
durante o dia.
Triptofano → 5-hidroxitriptofano → serotonina (dia)
A serotonina é precurssora da melatonina. Pela ação da
NAT (serotonina-N-Metiltransferase) e HIOMT
(hidroxindol-O-metil-transferase) de resposta imediata a
mudanças da luz ambiental.
A secreção de melatonina faz-se por de difusão simples, em direção ao
sangue. Não é armazenada. Parece interferir no ciclo sono-vigília.
A densidade dos receptores de melatonina também
apresentam ritmo circadiano (↑ a noite e ↓ dia).
Presentes especialmente no hipotálamo e tronco cerebral.
O hormônio melatonina pode influenciar
centros regulatórios de atividade-descanso.
tronco encefálico
O Ciclo Sono-Vigília
Registro eletroencefálico
O eletródio capta na superfície da cabeça a soma algébrica dos
potenciais elétricos produzidos pela atividade sináptica
no córtex cerebral (células piramidais).
A atividade varia com o estado de alerta do momento.
Dessincronizado (rítmo β) →
baixa voltagem e alta freqüência
Sono sincronizado (rítmo α) →
maior voltg e menor freqüência
(rítmo δ) →
alta voltagem e baixa freqüência
Sono Paradoxal ou REM →
(rapid eye movement)
rítmo dessincronizado
Eletroencefalograma da transição da vigília para o sono de ondas lentas e paradoxal
Registros de EEG na primeira hora do sono
Mudanças fisiológicas durante
estágios do sono
Média de horas dormidas por dia
Nascimento
Evolução do sono ao longo dos anos do indivíduo
Episódios de Sono no Jovem e Adulto
Jovem: vários episódios de sono
REM alternados com estágios
de sono de ondas lentas, e
momentos de vigília
vermelho= sono paradoxal
laranja = vigília
Adulto: Desperta mais vezes,
não chega a estágios de sono
mais profundos do sono
deondas lentas;
menos episódios de sono REM.
O que regula o sono e a vigília ?
Reguladores do Ciclo Sono -Vigília:
→ sinais sensoriais são importantes para manutenção da vigília
→ sistema ativador reticular ascendente (SARA) = neurônios
colinérgicos do tronco com altas taxas de descarga nos núcleos
relés talâmicos durante o estado de vigília
→ sistemas moduladores que integram-se aos temporizadores
circadianos (noradrenalina e serotonina)
→ modo de operação dos neurônios talâmicos
Sistemas Moduladores do Ciclo Sono Vigília:
]Sistemas difusos do tronco encefálico, às vezes distribuídos em núcleos
definidos, ou fdistribuídos em rede de fibras
neurais, a FORMAÇÃO RETICULAR (estende-se do
bulbo ao mesencéfalo).
Noradrenalina
Serotonina
Noradrenalina
Tálamo: núcleos relés corticais e núcleo reticular
do tálamo
Modo de operação dos núcleos relés talâmicos:
tonicamente ativos (+)
ouPot.m. próx ao limiar = eficaz,
em
estado
oscilatório
gera
ativação massiva
do córtex
Níveis de acetilcolina , noradrenalina e serotonina aumentados na vigília, suprimem o sono REM.
O núcleo reticular controla o modo de operação dos núcleos relés talâmicos, inibido na vigília.
Exemplos de Distúrbios do Sono:
Insônia: desbalaço nos sistemas colinérgico, serotoninérgico e
noradrenérgico.
Apnéia do Sono: interrupção da respiração durante o sono
repetidamente impedindo que ocorra estágio
e sono profundo e sono REM.
Narcolepsia: frequentes ataques de sono REM durante o dia, entrando
em sono REM diretamente do estado de vigíla, sem passar
pelo sono de ondas lentas. Nessas circunstâncias o indivíduo
pode tornar-se catapléticos (perda do controle muscular),
podendo sofrer quedas.