16Aula-Sono2008.2

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Schlafendes Kind und
Kinderkopf – 1903
Käthe Kollwitz
Não há sentido em ser exato quando Você 
nem sabe sobre o que está falando. 
John Von Neumann
Estados de
Consciência
Neurofisiologia
Prof Adj Dr med Valdeci J Pomblum
Estados de Consciência
Ritmo Circadiano (Cronobiologia)
As funções fisiológicas mudam de acordo com os 
ciclos diários, ritmos circadianos (circa diem).
O corpo humano é um grande relógio biológico:
1) O hormônio do crescimento aumenta durante o 
sono, tendo o pico máximo nas duas primeiras horas.
2) O cortisol atinge o seu pico entre 6-8 horas da 
manhã.
3) A temperatura corporal varia em 1°C, com as mais 
baixas pela manhã e as mais altas à tarde-início da 
noite.
4) AVC e IAM ???
5) O SONO e VIGÍLIA ...
Estados de Consciência
Ritmo Circadiano (Cronobiologia)
Tempo do dia de ocorrência do AVE isquêmico
0
50
100
150
200
250
300
1:00
AM
3:00
AM
5:00
AM
7:00
AM
9:00
AM
11:00
AM
1 p m 3:00
PM
5:00
PM
7:00
PM
9:00
PM
11:00
PM
Estados de Consciência
Ritmo Circadiano
Potássio: 3,5-5,5 mEq/L (concentração plasmática)
O compartimento intracelular atua como um grande 
reservatório de K+ (~ 98%) em série com o pequeno 
compartimento de K+ do líquido extracelular.
Estados de Consciência
Ritmo Circadiano
A secreção do cortisol pelo córtex das supra-renais é
pulsátil, com 8 a 10 pulsos nas primeiras horas da 
manhã.
Estados de Consciência
Ritmo Circadiano
Os reguladores mais importantes do GH (hormônio do 
crescimento) são os hormônios hipotalâmicos: o GHRH, que é
estimulador, e a somatostatina, que é inibitória. São observados 
grandes surtos de GH à noite, em associação com o sono de 
ondas lentas.
Estados de Consciência
Ritmo Circadiano
A temperatura corporal é normalmente mantida em 
36,5 ± 0,7 ºC. Durante 24 horas, a variação pode atingir
até 1 ºC, com as maiores temperaturas ao final do dia e 
as menores no início da manhã.
Estados de Consciência
Ritmo Circadiano
O tempo de sono varia amplamente entre os 
mamíferos (18 horas nos morcegos e 3 horas em 
cavalos).
Estados de Consciência
Ritmo Circadiano
Quando os ciclos de claro-escuro são removidos do ambiente do 
animal, os ritmos circadianos mantêm mais ou menos a mesma 
relação porque os “relógios” estão localizados no encéfalo.
Zeitgeber (determinantes do tempo, “fotoagente arrastador”, 
“fotoarrasto”, photoentrainment): luz e escuridão, variações na 
temperatura, umidade) forçam os animais a manter um ritmo de 
atividade de exatamente 24 horas.
Quando os animais estão privados do Zeitgeber (“livre curso”, 
free run), há pequenas variações de seu ritmo.
Nos experimentos em cavernas, os humanos adotam um ritmo de 
30 a 36 horas (acordados por 20 e sono por 12 horas), ocorrendo 
a dessincronização de algumas funções biológicas. 
Estados de Consciência
Ritmo Circadiano – Relógio Biológico
Estados de Consciência
Ritmo Circadiano
O “relógio biológico” (núcleo supraquiasmático, NSQ) 
produz ritmo circadiano através das aferências
sensíveis à luz e à escuridão.
sensor de luz (camada nuclear externa da retina, 
melanopsina) NSQ (relógio mestre biológico) 
via eferente (hipotálamo, mesencéfalo e 
diencéfalo)
Axônios das células ganglionares da retina 
estabelecem sinapses com os dendritos dos neurônios 
do NSQ (GABA). 
As células da retina sincronizadoras do NSQ podem 
não ser cones e nem bastonetes. Quais 
fotorreceptores ???
Estados de Consciência
Ritmo Circadiano – Mecanismos do NSQ
Cada neurônio é um “relógio”, mesmo isolado do 
encéfalo, apresentando seu próprio ritmo de disparo.
Potenciais de ação não são necessários para os 
disparos (e. g. TTX, que bloqueia os canais de Na+, não 
altera o ritmo de disparo) !!!
Qual é o mecanismo ??? Ciclo molecular através da 
expressão gênica (um gene-relógio é transcrito para 
produzir RNAm, que é traduzido em proteínas). As 
novas proteínas retroalimentam, diminuindo a 
expressão gênica. Este ciclo tem duração de 24 horas 
!!!
Os ciclos claro-escuro e a comunicação célula-célula 
poderiam coordenar todos os relógios do NSQ.
Estados de Consciência
Ritmo Circadiano – Melatonina
A melatonina (N-acetil-5-metoxitriptamina), produzida 
pela glândula pineal (Pinus, pinheiro) durante a fase de 
escuro (pico máximo: 2-4 horas), via eferências do 
NSQ, parece desempenhar um papel como marcador 
do relógio biológico, do ritmo circadiano e do sono-
vigília. 
Estados de Consciência
Ritmo Circadiano – Trato retinotalâmico
Estados de Consciência
Sonos e Sonhos
Por que dormimos e sonhamos ???
Mitologia grega: Nyxt (noite) deu à luz dois filhos: Thanus
(morte) e Hypnos (sono).
1) Predição do futuro ???
2) Um “caminho real para o inconsciente” (Interpretação 
dos Sonhos, Freud, 1900) ???
3) “Purgar material indesejado do cérebro” (Crick & 
Mitchinson, 1983) ???
4) Consolidação da memória de longo prazo (Winson, 
1990) ???
Estados de Consciência
Sono
É um estado facilmente reversível de reduzida 
responsividade e interação com o meio ambiente.
Dia “normal”: vigília e sono.
O sono não é o resultado de uma simples diminuição 
da atividade encefálica.
REM: Rapid Eye Movement
NREM: estágios 1, 2, 3 e 4.
Estados de Consciência
Sono NREM (ortodoxal, ondas lentas)
É o período de repouso:
1) Tensão muscular reduzida com movimentos 
mínimos;
2) Temperatura e consumo de energia reduzidos;
3) Predomínio da atividade parassimpática;
4) FC, FR, função renal, processos digestivos, ...
5) No EEG, os ritmos são lentos e de grande 
amplitude, os neurônios apresentam alta 
sincronia;
6) Geralmente, não há sonhos
7) Um encéfalo ocioso em um corpo móvel !!!
Estados de Consciência
Sono REM (paradoxal, ativo ou rápido)
1) É o sono em que se sonha;
2) É o estado que mais excita o cérebro;
3) O EEG é semelhante ao EEG de vigília; (baixa 
voltagem e oscilações rápidas);
4) O consumo de oxigênio é elevado;
5) “Paralisia” é quase uma perda total do tônus 
muscular esquelético (atonia);
6) Músculos oculares e do ouvido interno estão 
ativos;
7) 90-95% das pessoas relatam sonhos;
8) Atividade simpática domina os sistemas 
fisiológicos;
9) Um encéfalo ativo e alucinado em um corpo 
paralisado !!!
Estados de Consciência
Sono – Tempo de Sono
Estados de Consciência
O Ciclo do Sono
O sono é constiruído por uma série de estados 
encefálicos precisamente controlados e, em alguns 
deles, está tão ativo como está em pessoas despertas.
Estados de Consciência
O Ciclo do Sono
Os fusos do sono (sleep spindle) são descargas 
periódicas, oscilações de alta-freqüência (10-12 Hz) 
com duração de 1-2 s e surgem como resultado de 
interações entre neurônios talâmicos e corticais.
Estados de Consciência
O Ciclo do Sono
Acordado, desperto (~20 s)
As ondas alfa são rítmicas, freqüência entre 8-13 Hz e 
amplitude de 10-50 mV. Encontradas em adultos 
normais em vigília, em repouso (olhos fechados). Têm 
voltagem de ~50µV. Desaparecem no sono profundo. 
Precisam de conexões com o tálamo.
Quando a atenção é direcionada (atividade mental e 
atenção), as ondas alfa são substituídas por ondas 
beta (maiores que 14 ciclos/s) assincrônicas, de alta 
freqüência, mas baixa voltagem.
Estados de Consciência
O Ciclo do Sono
Estágio 1: é o sono transicional entre a vigília e o sono, 
quando os ritmos alfa do EEG da vigília relaxada vão se 
tornando menos regulares e diminutos. É o estágio de 
sono mais leve (“vigília relaxada”, “letárgico”). 
Predominam as ondas alfa.
Têm freqüência entre 4 e 7 Hz. Ocorrem durante o 
estresse emocional em adultos. Ocorrem em estados 
degenerativos. Normalmente em crianças.
Estados de Consciência
O Ciclo do Sono
Estágio 2: mais profundo, podendo durar 5 a 15 
minutos. O EEG pode oscilar de 8 a 14 Hz (fuso do 
sono). O complexo K também está presente e os 
movimentos dos olhos quase cessam.
“K”, Nathaniel Kleitman,
(1895-1999), with Aserinsky, 
discovered REM sleep in 1953
Estados de Consciência
O Ciclo do Sono
Estágio 3: o EEG inicia ritmos delta lentos, de grande 
amplitude.Os movimentos dos olhos e do corpo estão 
ausentes.
Menores que 3,5 Hz. A voltagem é duas a quatro vezes 
maior. Ocorrem no sono profundo, na infância e na 
doença cerebral orgânica grave. Podem ocorrer 
estritamente no córtex.
Estados de Consciência
O Ciclo do Sono
Estágio 4: É o mais profundo, com ritmos do EEG de grande 
amplitude e de 2 Hz ou menos. No início, pode perdurar por 20 a 40 
minutos. O mais quieto.
Os estágios 3 e 4, pelo EEG, têm semelhanças com o estado de 
coma.
Então, o sono se torna mais leve, ascendendo até o estágio 2 por 10 
a 15 minutos e entra repentinamente em um estágio REM, com ritmos 
beta e movimentos nítidos e freqüentes dos olhos.
Estados de Consciência
O Ciclo do Sono
Sono REM (“rapid eye movement”)
Os registros de EEG são notavelmente semelhantes aos 
do estado desperto.
Após cerca de 10 minutos de sono REM, o encéfalo 
tipicamente estabelece um ciclo de volta através dos 
estágios do sono não-REM. Em média, ocorrem 4 
períodos adicionais de sono REM, com durações cada 
vez maiores.
Estados de Consciência
O Ciclo do Sono
Estados de Consciência
O Ciclo do Sono
EEG
eye 
movements
time
Estados de Consciência
O Ciclo do Sono
Hours of sleep
Minutes
of 
Stage 4 
and 
REM
1 2 3 4 5 6 7 8
0
10
15
20
25
5
Decreasing 
Stage 4
Increasing 
REM
Estados de Consciência
O Ciclo do Sono
Sleep Patterns and 
Age
Estados de Consciência
Sono – Por que dormimos ???
1) Teoria da restauração
Dormimos para repousar. O que ele está restaurando ??
Qual o processo fisiológico restaurado ???
2) Teoria da adaptação
Dormimos para nos livrarmos de problemas, para 
conservar energia.
O corpo trabalha para se manter vivo !!!
Estados de Consciência
Funções do Sonho e do Sono REM
Por que sonhamos ??? Necessitamos sonhar ??? Qual o 
significado dos sonhos ???
Realizações de desejos disfarçados, expressão de 
fantasias agressivas e sexuais (Freud, 1900) ???
Hipótese de “ativação-síntese”: Associações e 
memórias do córtex cerebral causadas por descargas 
aleatórias da ponte durante o sono REM.
Os neurônios pontinos, através do tálamo, ativam o 
córtex e provocam imagens (ou emoções) discrepantes 
e o córtex procura sintetizar as imagens em um todo 
com sentido.
Estados de Consciência
Funções do Sonho e do Sono REM
O sono REM e os sonhos têm um papel na memória.
Humanos privados do sono REM podem ter prejuízos 
em sua habilidade para aprender uma variedade de 
tarefas.
A duração do sono REM pode aumentar após uma 
intensa experiência de aprendizagem.
Estados de Consciência
Mecanismos Neurais do Sono
Princípios:
1) Os neurônios para o controle do sono e da vigília 
fazem parte do sistema de transmissores 
modulatórios.
2) Tronco encefálico (NA e 5-HT) disparam durante a 
vigília e acentuam o estado de alerta; neurônios 
colinérgicos (ACh) acentuam os episódios REM e 
outros estão ativados na vigília (REM-and-wake-
on);
3) Os sistemas modulatórios difusos controlam o 
tálamo;
4) O sono, através do sistema modulatório difuso, 
ativa dos neurônios motores durante os sonhos.
Estados de Consciência
Vias Aminérgicas e Colinérgicas
prosencéfalo
Basal
(ACh) tegmento-
pedúnculo-
pontino
túbero-
mamilar
Neurônios aminérgicos: wake-on-and-sleep-off
(adenosina)
Estados de Consciência
Vigília e o SARA
Nas décadas de 1940-50, MORUZZI descobriu que lesões nas 
estruturas médias do tronco causam estado similar ao sono NREM e 
as lesões da ATV, que interrompem as aferências sensoriais 
ascendentes, não têm efeito. Essas estruturas fazem parte do 
Sistema Ativador Reticular Ascendente (SARA). A estimulação 
elétrica (ACh) do SARA leva à vigília. 
Por outro lado, a estimulação do tálamo com pulsos de baixa 
freqüência leva a um sono de ondas lentas (RW HESS).
O sono envolve uma importante interação tálamo-cortical.
Locus ceruleus: NA
Núcleos da rafe: 5-HT
Tronco encefálico e prosencéfalo basal: ACh
Mesencéfalo: histamina
Efeitos gerais: despolarização de neurônios, aumento da 
excitabilidade e supressão das formas rítmicas de disparo.
Estados de Consciência
Vigília e o SARA
Estados de Consciência
Circuito Tálamo-cortical
Estados de Consciência
Vigília e o SARA
Circuito tálamo-cortical
Estados de Consciência
Dessincronização Tálamo-Cortical
Estado adormecido (oscilatório) x estado de vigília 
(tônico)
No EEG, os trens de 
pulsos determinam a 
atividade em fuso 
nos estágios II e III 
do sono.
Estados de Consciência
Modelo da Interação Recíproca
A vigília seria um estado predominantemente 
aminérgico; o sono REM, colinérgico e o sono NREM, 
intermediário.
Dessincronização do EEG
(vigília)
Estados de Consciência
Mecanismos Celulares do Sono
DecreasedSerotoninRaphe nuclei
DecreasedNorepinephrineLocus coeruleus
DecreasedAcetylcholineCholinergic nuclei of pons-
midbrain junction
NON-REM SLEEP
ActiveSerotoninRaphe nuclei
ActiveNorepinephrineLocus coeruleus
ActiveAcetylcholineCholinergic nuclei of pons-
midbrain junction
WAKEFULNESS
Activity state of the relevant
brainstem neurons
Neurotransmitt
er involved
Brainstem nuclei
responsible
Estados de Consciência
Mecanismos Celulares do Sono
ActiveNorepinephrineLocus coeruleus
REM SLEEP OFF
InactiveSerotoninRaphe nuclei
ActiveAcetylcholineCholinergic nuclei of pons-midbrain junction
REM SLEEP ON
Activity state
of the
relevant
brainstem
neurons
Neurotransmitter
involved
Brainstem nuclei responsible
Estados de Consciência
Adormecer e o sono NREM
Não se sabe o que inicia o sono NREM.
Provavelmente, uma diminuição dos disparos dos 
neurônios modulatórios do tronco que usam NA, 5-HT
e ACh.
Embora as regiões do prosencéfalo basal pareçam 
promover a vigília e o alerta, os seus neurônios 
colinérgicos (ACh) aumentam a sua freqüência de 
disparo com o início do sono NREM e ficam 
silenciosos durante a vigília.
Estados de Consciência
Mecanismos do sono REM
Muitas áreas corticais motoras estão ativas tanto no 
sono REM quanto na vigília, mas somente poucos 
músculos respondem a este estímulo.
Os disparos dos locus ceruleus (NA) e núcleos da rafe
(5-HT) diminuem com o início do sono REM, mas há
um aumento dos disparos dos neurônios pontinos que 
contém ACh que, provavelmente, induzem o sono 
REM.
Estados de Consciência
Vigília e as Hipocretinas
Atividade das hipocretinas, núcleos aminérgicos e 
colinérgicos são responsáveis pelo EEG 
dessincronizado.
Estados de Consciência
Sono NREM
Estados de Consciência
Sono REM
Estados de Consciência
Mecanismos do sono
Estados de Consciência
Transtornos do Sono
Quase todas as pessoas dormem mal ocasionalmente, 
geralmente, um problema transitório.
Na população geral, 35% têm insônia, sendo que 10%-15% têm 
transtorno grave. Insônia é a queixa subjetiva de sono insuficiente 
ou inadequado. É um sintoma.
Classificação Internacional dos Transtornos do Sono (1997):
(Inclui aproximadamente 42 diagnósticos que podem estar 
associados a uma queixa de insônia.)
1)Dissonias
2)Parassonias
3)Transtornos associados a 
problemas médicos ou 
psiquiátricos
4) Transtornos propostos
Estados de Consciência
Transtornos do Sono - Dissonias
Estados de Consciência
Transtornos do Sono – Parassonias
Estados de Consciência
Transtornos do Sono – Transtornos associados 
a problemas médicos ou psiquiátricos
(DPOC)
Estados de Consciência
Transtornos do Sono – Transtornos Propostos
Estados de Consciência
Transtornos do Sono – Dissonias
Narcolepsia
É uma doença com importante 
componente hereditário. Redução dos 
neurônios hipocretínicos (orexina) e a 
diminuição de sua concentração no 
LCE. A sonolência aparece de maneira 
súbita !!!
1) sonolência excessiva diurna;
2) Cataplexia (intensa fraqueza 
muscular, levando o paciente à
queda);
3) Alucinações;
4) Fenômenos de paralisia do sono;
5) Sono noturno de má qualidade.
Tratamento: metilfenidato, 
dextroanfetamina, modafinil, 
mazindol, selegilina.
Estados de Consciência
Transtornos do Sono – Dissonias
Síndrome da Apnéia-Hipopnéia Obstrutiva do 
Sono
É caracterizadapor obstrução parcial ou completa da 
via aérea superior durante o sono, terminando com o 
despertar do paciente.
Está associada ao ronco, obesidade, HAS, hipertensão 
pulmonar, fragmentação do sono, arritmias cardíacas, 
angina noturna, refluxo gastroesofágico, diminuição da 
qualidade de vida e insônia.
Estados de Consciência
Transtornos do Sono – Dissonias
Síndrome das Pernas Inquietas (SPI)
(Restless Legs Syndrome)
Presença de desconforto, principalmente nas pernas, 
com flutuação circadiana (aumenta à noite), e é
aliviada pela movimentação da parte corporal afetada.
A maioria tem SPI de origem primária (contribuição 
genética ???) e 1/3 é secundária (neuropatia periférica, 
acatisia, TDAH, insuficiência venosa profunda, ...
O tratamento se faz com levodopa (efeito colateral de 
aumentação, “augmentation”), anticonvulsivantes 
(gabapentina, ácido valpróico), benzodiazepínico
(clonazepam), opióides (oxicodona), ...
Estados de Consciência
Transtornos do Sono – Parassonias
São fenômenos que se intrometem no processo de sono, mas não 
são transtornos primários do sono ou da vigília. São 
manifestações de ativação do SNC transmitidas por meio de 
canais dos sistemas musculoesquelético ou nervoso autônomo.
Sonambulismo
Mais comum em crianças e no primeiro estágio NREM.
Os olhos estão abertos, mas “opacos” e sem visão (manter 
janelas e portas trancadas, quarto sem obstáculos, ...).
O episódio dura de 15 segundos a 30 minutos
e não deixa memória.
Ao encontrar a criança sonâmbula, deve-se, 
com jeito, reconduzi-la à cama.
Estados de Consciência
Bibliografia
Bear MF, Connors BW, Paradiso MA. Os ritmos do encéfalo. 
In: ______. Neurociências: desvendando o sistema 
nervosos. 2. ed. Porto Alegre: Artmed, 2002. cap. 19, p. 
606-36.
Pliszka SR. Memória. In: _____. Neurociência para o clínico 
de saúde mental. Porto Alegre: Artmed, 2004. cap. 6, p. 
77-88.
Rechtschaffen A, Siegel J. O sono e os sonhos. In: Kandel 
ER, Schwarz JH, Jessel TM. Princípios da neurociência. 
4. ed. Barueri: Manole, 2003. cap. 47, p. 936-47.
Roth T, Roehrs T. Distúrbios do sono e vigília. In: Kandel 
ER, Schwarz JH, Jessel TM. Princípios da neurociência. 
4. ed. Barueri: Manole, 2003. cap. 47, p. 948-59.
The Nightmare
Johann Heinrich Füssli, 1781
Os sonhos podem refletir um aspecto fundamental 
do processo de memória dos mamíferos. 
A informação crucial adquirida durante o estado de vigília pode 
ser reprocessada durante o sono.
I. Winson, 1990