Sono e vigília

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Sono e vigília 
O sono – que é definido, quanto ao comportamento, pela suspensão normal da consciência e, de 
forma eletrofisiológica, por critérios envolvendo a apresentação de ondas cerebrais específicas – consome 
um terço de nossas existências. 
 [De fato, no sono REM (de rapid eye movement, ou sono com “movimento ocular rápido”) o encéfalo está quase tão ativo quanto 
em pessoas despertas]. 
O sono é constituído por uma série de estados encefálicos precisamente controlados, a sequência desses estados é governada 
por um grupo de núcleos no tronco encefálico, os quais se projetam amplamente por todo o encéfalo e a medula espinhal. 
Por que os seres humanos (e muitos outros animais) dormem? 
Para se sentirem descansados e revigorados ao despertar, a maior parte dos adultos necessita de 7 a 8 horas de sono por dia, 
embora esse número varie entre os indivíduos. O sono (ou ao menos um período fisiológico de quietude, repouso) é um comportamento 
altamente preservado que ocorre em animais que vão desde moscas-das-frutas ate humanos. 
Além disso, uma vez que à noite a temperatura é geralmente mais baixa, mais energia seria gasta para nos manter aquecidos 
caso fôssemos ativos nesse período. A temperatura corporal humana apresenta um ciclo de 24 horas alcançando um mínimo à noite 
e, assim, reduzindo a perda de calor. Como seria de se esperar, o metabolismo, medido pelo consumo de oxigênio, diminui durante o 
sono. 
Em humanos, a falta de sono leva a prejuízos na memória e à redução das capacidades cognitivas e, se a privação persistir, a 
alterações de humor e até mesmo a alucinações. Como o nome indica, pacientes com a condição genética denominada insônia familiar 
fatal morrem dentro de poucos anos após o início dessa condição. Essa doença rara que aparece na meia-idade, é caracterizada por 
alucinações, convulsões, perda do controle motor e pela incapacidade de entrar em um estado de sono profundo 
Eva Tamires de Sousa – Med VI 
Os efeitos da privação de sono por curtos períodos em humanos aparecem principalmente no desempenho comportamental, 
como sabe qualquer pessoa que já tenha experimentado uma ou duas noites sem dormir. O mais longo período documentado de 
privação voluntária de sono em humanos foi de 453 horas e 40 minutos (aproximadamente 19 dias), um recorde alcançado sem qualquer 
estimulação farmacológica. 
O ciclo circadiano de sono e vigília 
Os humanos têm um “relógio” interno 
que continua a operar na ausência de 
qualquer informação externa sobre a hora 
do dia; sob essas condições, diz-se que o 
relógio está em “livre curso”. 
Presume-se que relógios circadianos 
evoluíram para manter períodos 
adequados de sono e vigília e para 
controlar outros ritmos diários, apesar da 
quantidade variável de luz e escuridão em diferentes estações e em diferentes lugares do planeta. 
Para sincronizar ou fotoarrastar processos fisiológicos com o ciclo dia-noite (denominado fotoagente arrastador, zeitgebe, ou 
fotoarrasto – photoentrainment), o relógio biológico deve detectar reduções nos níveis de luz à medida que a noite se aproxima. 
Os receptores que percebem essas mudanças na intensidade da luz estão, como não é de surpreender, na camada nuclear 
externa da retina, comprovado pelo fato de que remover ou cobrir o olho elimina o fotoarrasto. Os detectores na retina não são, no 
entanto, nem os cones, nem os bastonetes. 
Essas células que transmitem esse tipo de informação situam-se dentro da camada de células ganglionares das retinas de 
primatas e de murídeos. Essas células ganglionares especiais contêm um novo fotopigmento denominado melanopsina e são 
despolarizadas, e não hiperpolarizadas pela luz. 
A função desses fotorreceptores peculiares é, evidentemente, codificar a luminosidade ambiental e, assim, ajustar o relógio 
biológico. Os axônios desses neurônios transitam pelo tracto retino-hipotalâmico e projetam-se ao núcleo supraquiasmático (NSQ) 
do hipotálamo anterior, o sítio do controle circadiano das funções homeostáticas. 
A ativação do NSQ por essa via evoca respostas no núcleo paraventricular do hipotálamo e, a seguir, ativa neurônios pré-
ganglionares simpáticos na zona intermediolateral dos cornos laterais da medula espinhal torácica. 
Como descrito, esses neurônios pré-ganglionares modulam neurônios nos gânglios cervicais superiores, cujos axônios pós-
ganglionares projetam para a glândula pineal (pineal significa com formato de “cone de pinheiro”), na linha média, próxima ao tálamo 
dorsal. A glândula pineal sintetiza o neuro-hormônio promotor do sono, a melatonina (N-acetil-5-metoxitriptamina), a partir do triptofano. 
A pineal então secreta na corrente sanguínea a melatonina, a qual modula circuitos no tronco encefálico que influenciam o ciclo sono-
vigília. 
 A síntese de melatonina aumenta à medida que a luz ambiental diminui, alcançando o 
ponto máximo entre 2 e 4 horas da manhã. Nos idosos, a glândula pineal produz menos 
melatonina, o que talvez explique por que pessoas mais velhas dormem menos à noite e são 
mais suscetíveis à insônia. A melatonina tem sido utilizada para promover o sono em idosos com 
insônia e para reduzir os distúrbios do relógio biológico que ocorrem em viagens transmeridianas 
(jet lag), mas ainda não está claro se essas terapias são de fato efetivas. 
A maior parte dos pesquisadores do sono considera o núcleo supraquiasmático o “relógio-
mestre”. A evidência para essa conclusão é que a remoção do NSQ elimina os ritmos circadianos 
de sono e vigília em animais experimentais. Além disso, quando células do NSQ são colocadas 
em uma cultura, apresentam ritmos circadianos característicos. O NSQ também governa outras 
funções que estão sincronizadas com o ciclo sono-vigília, incluindo temperatura corporal, 
secreção hormonal (p. ex., o cortisol), pressão sanguínea e produção de urina. Em adultos, a 
produção de urina é reduzida durante a noite em função de uma redução circadiana na produção 
do hormônio antidiurético (ADH, também denominado vasopressina). 
Estágios do sono 
O ciclo normal de sono e vigília em humanos indica que, em horários específicos, vários sistemas neurais estão sendo ativados 
enquanto outros estão sendo desativados. 
No sono, os humanos passam por estágios sucessivos durante mais ou menos a primeira hora de sono. 
O estado desperto (vigília) com os olhos abertos é caracterizado por atividade de alta frequência (15 a 
60 Hz) e baixa amplitude (~30 μV). Esse padrão é denominado atividade beta. A descida para o estágio I do 
sono não REM caracteriza-se por uma diminuição na frequência (4 a 8 Hz) e aumento na amplitude (50 a 
100 μV) do EEG, observando-se as chamadas ondas teta. A descida para o estágio II do sono não REM é 
caracterizada por oscilações de 10 a 12 Hz (50 a 150 μV), chamadas de fusos, que ocorrem periodicamente 
e duram poucos segundos. O estágio III do sono não REM é caracterizado por ondas mais lentas, de 2 a 4 
Hz (100 a 150 μV). O estágio IV do sono é definido por ondas lentas (também denominadas ondas delta) de 
0,5 a 2 Hz (100 a 200 μV). Após alcançar esse nível de sono profundo, a sequência se reverte, e segue-se 
um período de sono com movimentos rápidos dos olhos, ou sono REM. O sono REM é caracterizado por 
atividade de baixa voltagem e alta frequência, semelhante à atividade observada no EEG de indivíduos 
despertos. 
 
Inicialmente, durante a “letargia”, o espectro de frequências do eletroencefalograma (EEG) desvia-se para valores mais baixos, e 
a amplitude das ondas corticais aumenta ligeiramente. Esse período letárgico, denominado estágio I do sono, cede lugar ao estágio 
II do sono, que se caracteriza por um decréscimo adicional na frequência das ondas do EEG e um aumento de amplitude, juntamente 
a grupos intermitentes de oscilações de alta frequência, denominados fusos do sono. Os fusos do sono são descargas periódicas de 
atividade com cerca de 10 a 12 Hz que geralmente duram 1 ou 2 segundose surgem como resultado de interações entre neurônios 
talâmicos e corticais. No estágio III do sono, que representa um sono de moderado a profundo, o número de fusos diminui, enquanto 
a amplitude das ondas do EEG aumenta ainda mais, e a frequência continua a diminuir. No nível mais profundo do sono, o estágio IV, 
também conhecido como sono de ondas lentas, a atividade predominante no EEG consiste em flutuações de muito baixa frequência 
(0,5 a 2 Hz) e alta amplitude, denominadas ondas delta, as características ondas lentas pelas quais essa fase do sono é designada. 
(Observe que elas também podem ser entendidas como se 
refletissem atividade elétrica sincronizada de neurônios corticais.) 
Toda a sequência de eventos, desde a letargia ao estágio mais 
profundo, o estágio IV, leva, normalmente, cerca de uma hora. 
Juntos, esses quatro estágios do sono são denominados sono 
não REM, isto é, um sono sem movimentos oculares rápidos, e sua 
característica mais marcante é o sono de ondas lentas (estágio IV). 
É bem difícil acordar pessoas nesse estágio do sono; assim, 
considera-se esse o estágio do sono mais profundo. Após um 
período de sono de ondas lentas, entretanto, registros de EEG 
mostram que os estágios do sono se alteram para atingir um estágio 
bem diferente, denominado sono REM ou sono com movimento 
ocular rápido. No sono REM, os registros de EEG são notavelmente 
semelhantes aos do estado desperto. Após cerca de 10 minutos de sono REM, o encéfalo normalmente estabelece um ciclo de volta 
por meio dos estágios de sono não REM. O sono de ondas lentas ocorre normalmente uma vez mais, no segundo período desse ciclo 
contínuo, mas em geral há apenas dois estágios de ondas lentas durante uma noite. 
Em média, ocorrem quatro períodos adicionais de sono REM, com durações cada vez maiores. 
Alterações fisiológicas nos estados do sono 
Períodos de sono não REM são caracterizados por movimentos lentos e circulares dos olhos e por decréscimos 
no tônus muscular, nos movimentos corporais, na frequência cardíaca e respiratória, na pressão sanguínea, na taxa 
metabólica e na temperatura. Todos esses parâmetros atingem seus níveis mais baixos durante o estágio IV do 
sono. Períodos de sono REM, por sua vez, são caracterizados por aumentos na pressão sanguínea, frequência 
cardíaca e metabolismo para níveis quase tão altos quanto aqueles observados durante o estado de vigília. Além 
disso, o sono REM, como o nome implica, caracteriza-se por rápidos movimentos dos olhos de um lado para outro, 
constrição pupilar, paralisia dos grandes grupos de músculos (embora não do diafragma nem de outros músculos 
utilizados para a respiração, obviamente) e movimentos espasmódicos de músculos menores nos dedos dos pés e 
das mãos e no ouvido médio. A ereção espontânea do pênis também ocorre durante o sono REM, um fato 
clinicamente importante quando se tenta determinar as bases fisiológicas ou psicológicas de um suposto caso de 
impotência. 
Apesar de registros de EEG obtidos durante o sono REM e durante a vigília serem semelhantes, as duas condições são claramente 
estados diferentes do encéfalo. Por um lado, quaisquer percepções que se tenha durante o sono REM são sonhos, um estado peculiar 
semelhante às alucinações, no sentido de que a experiência dos sonhos não está relacionada a qualquer estímulo sensorial 
correspondente originado do mundo real. Uma vez que a maioria dos músculos está inativa durante o sono REM, as respostas motoras 
aos sonhos são relativamente pequenas. (O sonambulismo, que é 
mais comum em crianças entre 4 e 12 anos, e o ato de falar durante 
o sono ocorrem, na verdade, durante o sono não REM e em geral 
não são acompanhados ou motivados por sonhos.) 
 A paralisia física relativa durante o sono REM advém de um 
aumento na atividade de neurônios GABAérgicos na formação 
reticular pontina que projetam contatos inibitórios com a circuitaria 
de neurônios motores da medula espinhal. Da mesma forma, a 
atividade de projeções descendentes inibitórias que vão da ponte a 
núcleos da coluna dorsal determina uma diminuição nas respostas 
a estímulos sensoriais somáticos. Em 
conjunto, essas observações levaram 
ao aforismo “o sono não REM é 
caracterizado por um encéfalo inativo 
em um corpo ativo, enquanto o sono 
REM é caracterizado por um encéfalo 
ativo em um corpo inativo”. 
 
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Mecanismos Neurais do Sono 
Sabemos agora que o sono é um processo ativo, que requer a participação de uma variedade de regiões encefálicas. Amplas 
áreas do córtex são, na verdade, controladas por coleções muito pequenas de neurônios, situadas nas profundezas do encéfalo. Essas 
células atuam como comutadores ou sintonizadores do prosencéfalo, alterando a excitabilidade cortical e controlando a passagem do 
fluxo de informação sensorial para ele. Os detalhes desses sistemas de controle são complexos e não totalmente compreendidos. 
Podemos, porém, resumir alguns princípios básicos. 
1. Os neurônios mais críticos para o controle do sono e da vigília fazem parte dos sistemas modulatórios difusos de 
neurotransmissores. 
2. Os neurônios modulatórios do tronco encefálico que usam noradrenalina e serotonina disparam durante a vigília e acentuam o 
estado acordado; alguns neurônios que usam acetilcolina acentuam eventos críticos do sono REM, e outros neurônios colinérgicos 
estão ativos no estado de vigília. 
3. Os sistemas modulatórios difusos controlam os comportamentos rítmicos do tálamo, os quais, por sua vez, controlam muitos 
ritmos do EEG do córtex cerebral; os ritmos lentos do tálamo, relacionados ao sono, aparentemente bloqueiam o fluxo da informação 
sensorial até o córtex. 
4. O sono também envolve atividade em ramos descendentes dos sistemas modulatórios difusos, como a inibição dos neurônios 
motores durante os sonhos. 
As possíveis funções do sono REM e dos sonhos 
Uma possível pista para a compreensão das funções do sono REM é a prevalência de sonhos durante esses períodos do ciclo do 
sono. O momento da ocorrência de sonhos durante o sono foi determinado despertando-se voluntários durante o sono REM e durante 
o sono não REM e perguntando-lhes se estavam sonhando. Sujeitos despertos durante o sono REM geralmente recordam sonhos 
elaborados, vívidos e, muitas vezes, emocionais, enquanto sujeitos despertos durante o sono não REM relatam menor quantidade de 
sonhos, os quais, quando ocorrem, são mais conceituais, menos vívidos e com menor carga de emoções. 
Os sonhos também podem ocorrer durante o sono não REM leve, próximos ao início do adormecer ou do despertar, e não são, 
portanto, inteiramente limitados ao período de sono REM. A hipótese mais geral de que o sono seja importante para a consolidação de 
memórias tem sido apoiada por estudos de memória espacial em roedores e por experimentos em humanos que mostram uma melhora 
no aprendizado dependente do sono. 
Outra racionalização bem 
psicológica acerca dos sonhos é que esse 
processo “libera” comportamentos pouco 
usados no estado acordado e raramente 
expressos. 
Francis Crick, por exemplo, sugeriu 
que os sonhos atuam como um 
mecanismo de remoção de modos 
“parasíticos” de pensamento que do 
contrário se tornariam intrusivos, como 
ocorre nos transtornos envolvendo 
pensamentos compulsivos. Por fim, alguns especialistas, como Allan Hobson, têm uma visão mais cética de que o conteúdo dos sonhos 
possa ser “tanto refugo quanto ouro; tanto lixo quanto tesouro cognitivo; tanto ruído informacional quanto sinal de algo”. 
Essas descobertas parecem dar a entender que podemos seguir sem sono REM, mas dependemos do sono não REM para nossa 
sobrevivência. Em suma, as questões sobre o porquê de termos sono REM e sonharmos permanecem sem resposta. Ainda assim, a 
maioria das pessoas, incluindo a maior parte dos pesquisadores do sono, dão algum crédito ao significado dos sonhos como um aspecto 
importante da fisiologia do sono.Circuitos neurais que regem o sono 
A partir das descrições sobre as várias alterações fisiológicas que ocorrem durante o sono, fica claro que alterações periódicas 
excitatórias e inibitórias ocorrem em muitos circuitos neurais. Em 1949 por Horace Magoun e Giuseppe Moruzzi descobriram que a 
estimulação elétrica de um grupo de neurônios colinérgicos situados próximos à junção entre a ponte e o mesencéfalo determina um 
estado de vigília e alerta. 
O nome sistema ativador reticular foi, então, dado a essa região do tronco encefálico. Esse trabalho dá a entender que para 
estar acordado são precisos circuitos ativadores especiais, ou seja, o estado de vigília não é apenas uma vivência sensória adequada. 
Mais ou menos na mesma época, o fisiologista suíço Walter Hess, descobriu que a estimulação do tálamo com pulsos de baixa 
frequência em um gato desperto produzia um sono de ondas lentas. Esses importantes experimentos mostraram que o sono envolve 
uma interação de padrões entre o tálamo e o córtex. 
Sabe-se hoje que os movimentos oculares rápidos, análogos aos movimentos sacádicos, que definem o sono REM, surgem 
porque, na ausência de estímulo visual externo, sinais gerados de forma endógena a partir da formação reticular pontina são 
transmitidos à região motora do colículo superior. 
Neurônios coliculares se projetam para a formação reticular paramedialpontina (FRPP) e para o núcleo intersticial rostral, 
que coordena a precisão temporal e a direção dos movimentos dos olhos. O sono REM é também caracterizado por ondas EEG que 
se originam na formação reticular pontina e se propagam através do núcleo geniculado lateral do tálamo ao córtex occipital. Essas 
ondas pontino-genículo-occipitais (PGO) nos fornecem, portanto, um marcador útil do início do sono REM; elas também indicam 
outra rede neural pela qual os núcleos do tronco encefálico podem ativar o córtex. 
Todas as atividades na amígdala, no para-hipocampo, no tegmento pontino e no córtex cingulado anterior aumentam no sono 
REM, enquanto as atividades nos córtices pré-frontal dorsolateral e cingulado posterior estão diminuídas. O aumento da atividade no 
sistema límbico, juntamente à notável diminuição na influência do córtex frontal durante o sono REM, talvez explique algumas 
características dos sonhos. acredita-se que um dos componentes- chave do sistema ativador reticular é um grupo de núcleos 
colinérgicos, próximos à junção ponte-mesencéfalo, que projetam para neurônios talamocorticais. 
Os neurônios relevantes nesses núcleos caracterizam-se por altas taxas de descargas durante a vigília e no sono REM e por 
estarem quiescentes durante o sono não REM. Essas características sugerem que a atividade dos neurônios colinérgicos no sistema 
ativador reticular seja a causa principal da vigília e do sono REM e que sua relativa inatividade seja importante para a produção do sono 
não REM. 
A atividade desses neurônios colinérgicos não é, no entanto, a única base celular para a vigília; estão envolvidos também 
neurônios noradrenérgicos do locus ceruleus, neurônios serotoninérgicos dos núcleos da rafe e neurônios contendo histamina, 
do núcleo tuberomamilar (NTM) do hipotálamo. A ativação simultânea dessas redes colinérgicas, monoaminérgicas e histaminérgicas 
é responsável pelo estado de vigília. O locus ceruleus e os núcleos da rafe são modulados pelos neurônios do NTM, localizado próximo 
à região tuberal, que sintetiza o peptídeo orexina (também denominado hipocretina). A orexina promove a vigília e pode ter aplicações 
úteis em trabalhos em que os operadores necessitam estar alertas. Por outro lado, anti-histamínicos inibem a rede do NTM contendo 
histamina, deixando o indivíduo sonolento. 
Os três circuitos responsáveis pelo estado 
desperto são inibidos periodicamente por neurônios do 
núcleo pré-óptico ventrolateral (POVL) do 
hipotálamo. Assim, a ativação dos neurônios POVL 
contribui para o início do sono, e lesões dos neurônios 
do POVL produzem insônia. Como se esse tópico já não 
estivesse suficientemente complicado, trabalhos 
recentes sugerem que a modulação adenossinérgica no 
prosencéfalo basal também esteja envolvida na 
regulação do sono. 
Os sistemas colinérgico e monoaminérgico estão, 
ambos, ativos durante o estado de vigília e inibidos 
durante o sono não REM. Assim, uma diminuição na 
atividade dos sistemas monoaminérgicos e colinérgicos 
leva ao início do sono não REM. No sono REM, os 
níveis dos neurotransmissores monoaminérgicos e da 
serotonina diminuem notavelmente, enquanto que os 
níveis colinérgicos aumentam para próximo dos níveis 
observados no estado de vigília. 
Com tantos sistemas e transmissores envolvidos 
nas diferentes fases do sono, não é surpresa que várias 
drogas possam influenciar seu ciclo. 
Núcleos importantes para a regulação do ciclo 
sono-vigília. 
(A) Uma variedade de núcleos do tronco encefálico 
que utilizam diferentes neurotransmissores determina o 
estado mental em uma série que vai do sono profundo 
aos mais altos níveis de alerta. Esses núcleos incluem 
 
(à esquerda) os núcleos colinérgicos da junção ponte-mesencéfalo 
e os núcleos da rafe, e (à direita) o locus ceruleus e o núcleo 
tuberomamilar. Todos eles possuem amplas conexões 
ascendentes e descendentes com outras regiões (setas), o que 
explica seus numerosos efeitos. Setas curvas ao longo do 
perímetro do córtex indicam a inervação de regiões corticais 
laterais não mostradas no plano da secção. (B) Localização de 
núcleos hipotalâmicos envolvidos no sono. (C) Ativação do POVL 
induz o sono. Neurônios que contêm orexina projetam a diferentes 
núcleos, e sua ativação leva ao estado de alerta. 
Interações talamocorticais 
Os efeitos da atividade neuronal (ou sua ausência) nesses 
núcleos do tronco encefálico são evidentemente alcançados por 
meio da modulação da ritmicidade das interações entre o tálamo e 
o córtex. Assim, a atividade de diversos sistemas ascendentes do 
tronco encefálico diminui tanto as descargas rítmicas de neurônios 
talamocorticais quanto a atividade sincronizada a elas relacionada 
dos neurônios corticais. 
Os neurônios talamocorticais recebem projeções 
ascendentes do locus ceruleus (noradrenérgicas), dos núcleos da 
rafe (serotoninérgicas), do sistema ativador reticular (colinérgicas), 
do NTM (histaminérgicas) e, como seu nome indica, projetam-se a 
células piramidais corticais. A característica principal dos neurônios talamocorticais é que eles apresentam dois possíveis estados 
eletrofisiológicos estáveis: um estado oscilatório intrínseco e um estado tonicamente ativo, que é gerado quando os neurônios são 
despolarizados, como ocorre quando o sistema ativador reticular gera a vigília. 
No estado de disparos tônicos, os neurônios talamocorticais transmitem ao córtex informações que estão relacionadas com os 
trens de potenciais em pico (spikes) codificando estímulos periféricos. Por outro lado, quando os neurônios talamocorticais estão 
disparando de forma oscilatória, os neurônios no tálamo sincronizam-se com aqueles do córtex, “desconectando”, em essência, o córtex 
do mundo exterior. Durante o sono de ondas lentas, quando registros de EEG exibem as menores frequências e as maiores amplitudes, 
essa desconexão é máxima. 
Em suma, o controle do sono e da vigília depende da modulação do tálamo e do córtex pelo tronco encefálico. É essa modulação 
da alça talamocortical que gera a assinatura eletroencefalográfica da função mental ao longo do contínuo que vai desde o sono profundo 
até o mais alto nível de alerta. Os principais componentes do sistema modulatório do tronco encefálico são os núcleos colinérgicos da 
junção ponte-mesencéfalo, as células noradrenérgicas do locus ceruleus na ponte, os núcleos serotoninérgicos da rafe e os neurônios 
GABAérgicos no POVL.