Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
1 UFRJ – EEFD- ED. FÍSICA (BACH. – NOITE) NEUROFISIOLOGIA – PROFª DRA. JULIANA SOARES A. Receptores Musculares e Vestibulares 1. Receptores Musculares O controle adequado da função muscular exige um fluxo contínuo de informações provenientes de cada músculo (comprimento e força) para o SNC. Esta informação é fornecida por dois tipos de receptores especiais: o fuso muscular e o órgão tendinoso de Golgi. 1.1. Fuso Muscular Está localizado na massa muscular, paralelo às fibras musculares. É constituído de 3-12 fibras intrafusais ligadas às fibras musculares esqueléticas. As fibras sensoriais (aferentes) são estimuladas pelo estiramento da região central do fuso. Informam a variação do comprimento do músculo (e indiretamente a posição relativa das partes do corpo). As extremidades das fibras intrafusais são inervadas por fibras do neurônio motor gama (eferentes). Estas fibras ajustam o tamanho do fuso à variação desejada do comprimento do músculo. As fibras sensoriais podem ser estimuladas de 2 maneiras: - Pelo alongamento de todo o músculo causando o estiramento da região central do fuso. - Contração das extremidades das fibras intrafusais devido à ativação de fibras do neurônio motor gama. Organização em paralelo às fibras extrafusais. Sinaliza a variação de comprimento. Quanto maior o estiramento, maior a frequência de PAs Durante a contração muscular (apenas extrafusal) ocorre o afrouxamento do fuso e a diminuição de PAs. Inervação Gama – mantém a sensibilidade do fuso durante a contração muscular voluntária. A resposta do fuso é proporcional ao estiramento do músculo. A Informação sobre a variação do comprimento do músculo é levada até a medula pelas fibras aferentes do tipo 1a. Fibra de grosso calibre, mielinizada, com alta velocidade de condução. 1.2 Órgão Tendinoso de Golgi Órgão encapsulado que se situa na junção das fibras tendinosas com as fibras musculares. Está conectado em série com 10-15 fibras musculares e é estimulado pela tensão produzida por esse grupo de fibras. Medi a variação de tensão do músculo (variação de força). A resposta do Órgão Tendinoso de Golgi é proporcional à força no tendão. A Informação sobre a tensão do músculo é levada até a medula pelas fibras aferentes do tipo 1b. Fibra de grosso calibre, mielinizada, com alta velocidade de condução. Essas fibras também transmitem sinais para os centros superiores. 2 2. Receptores Vestibulares 2.1 Sentido do Equilíbrio O equilíbrio é essencial para a postura e coordenação da resposta motora. O sistema vestibular é o principal responsável pela manutenção do equilíbrio. O Labirinto Vestibular possui cinco órgãos receptores: Duas Máculas (SÁCULO e UTRÍCULO) e Três Ampolas (CANAL HORIZONTAL, CANAL ANTERIOR e CANAL POSTERIOR). Nas ampolas, e na mácula do sáculo e do utrículo o epitélio contém células receptoras especializadas –células ciliadas. A endolinfa tem alta concentração de K+ e baixa concentração de Na+. O movimento dos estereocílios em direção ao cinocílio abre canais de K+. Na mácula do utrículo e do sáculo, a membrana otolítica com os otólitos (cristais de carbonato de cácio) cobre os cílios. A força da gravidade move a membrana causando o movimento dos cílios que influencia na posição estática da cabeça. A estríola divide as células ciliadas em duas populações com polaridades opostas. Inclinação ao longo do eixo da estríola excita as células de um lado e inibe do outro. Orientação espacial das máculas: SÁCULO – VERTICAL (movimento no plano vertical) UTRÍCULO – HORIZONTAL (movimento no plano horizontal) AMPOLAS dos canais semicirculares. Os cílios são deslocados pelo movimento da endolinfa quando a cabeça se move no plano de um canal semicircular. As ampolas detectam acelerações angulares. Os neurônios bipolares que inervam os órgãos otolíticos e os canais semicirculares se projetam através do ramo vestibular do nervo vestíbulo-coclear para os núcleos vestibulares (centros integradores). B. Introdução ao Estudo do Sistema Motor Sistema Motor - Somático - Visceral - Sistema Nervoso Autônomo (SNA) O SISTEMA MOTOR: planeja, coordena e executa os movimentos. SISTEMAS SENSORIAIS: Transformam energia física em sinal neural. MONITORAÇÃO → REPRESENTAÇÕES INTERNAS (SENSORIAIS) - SISTEMA MOTOR (Traduz o sinal neural em força contrátil muscular). Equivalência motora - diferentes grupos motores produzem o mesmo comportamento. Os movimentos voluntários são governados por programas motores. O Sistema Motor gera movimentos: • REFLEXOS – Movimentos involuntários, estereotipados, automáticos em resposta a um estímulo sensorial; • RÍTMICOS – Movimentos automáticos sequenciais rítmicos. Podem ser controlados voluntariamente. • VOLUNTÁRIOS – Movimentos conscientes provocados por nossa vontade. 3 Os movimentos voluntários melhoram com a prática como resultado de mecanismos antecipatórios e compensatórios. Mecanismos compensatórios: O SN monitora o sinal sensorial e usa essa informação para corrigir o movimento. Mecanismos antecipatórios: O SN usa a informação sensorial para iniciar um movimento baseado na sua experiência. O EMG mostra a ativação dos músculos antes do impacto (mecanismo antecipatório) e uma maior contração após o impacto (mecanismo compensatório). Toda interação com o mundo que nos cerca é exercida através do sistema muscular esquelético. O controle da musculatura esquelética é feita através do motoneurônio alfa (Via final comum). O motoneurônio alfa se localiza no corno ventral (anterior) da medula. Organização hierárquico-paralela: planejadores – controladores – ordenadores – efetores. Integração sensório-motora: córtex (planejamento, memória, controle) – cerebelo/núcleos da base – tronco cerebral (postura)- medula (reflexo, marcha) – músculo. O motoneurônio α integra a informação enviada por diferentes neurônios: - Neurônios motores de centros superiores - Interneurônios medulares - Neurônios sensoriais. A estimulação de uma fibra nervosa excita um número variável de fibras musculares. O conjunto neurônio motor e todas as fibras musculares por ele inervadas é denominado unidade motora. Cada fibra muscular é inervada por apenas um motoneurônio. A morte deste motoneurônio leva à atrofia da fibra muscular. Quanto menor o número de fibras inervadas por um motoneurônio, maior é a capacidade do músculo de realizar movimentos finos e precisos. BAIXA DENSIDADE DE INERVAÇÃO MUSCULAR: - mais lentos - de atividade sustentada (posturais) - Exemplo: gastrocnêmico (1:3000) ALTA DENSIDADE DE INERVAÇÃO MUSCULAR: - mais rápidos - de atividade breve - Exemplo: musculatura extra ocular (1:1) Um grupo de motoneurônios (núcleo motor) é responsável por inervar um mesmo músculo. A esclerose lateral amiotrófica (ELA) é uma doença progressiva e fatal, caracterizada pela degeneração dos neurônios motores. A população de motoneurônios de cada músculo forma uma coluna que se extende por diversos segmentos na medula. Somatotopia Medular Organização Vertical Neurônios motores medulares em níveis progressivamente mais altos na medula espinhal inervam músculos progressivamente mais altos no corpo. A medula espinhal apresenta duas intumescências, lombar e cervical, onde estão contidos, respectivamente, os neurônios motores dos membros inferiores e superiores. 4 Organização Horizontal Neurônios motores medulares de um mesmo nível medular estão organizados em grupos de neurônios vizinhos que inervam músculos vizinhos com a seguinte organização topográfica: Grupo medial: musculatura axial (proximal)Grupo lateral: musculatura distal (dos membros) Somatotopia Medular Grupo anterior: musculatura extensora Grupo posterior: musculatura flexora AÇÃO DOS MÚSCULOS NAS ARTICULAÇÕES Os movimentos são produzidos pelo trabalho coordenado de muitos músculos agindo sobre as articulações. Os músculos têm diferentes ações sobre as articulações. Uma articulação necessita de pelo menos dois músculos agindo em direções opostas – agonista e antagonista. No reflexo miotático, a distenção de um músculo leva à contração do músculo distendido e também a ativação de músculos sinergistas e inibição do seu antagonista. O torque resultante sobre uma articulação é a somatória dos torques de todos os músculos agindo sobre esta articulação. Torque (momento de força)= força X distância Se um membro está em repouso, o torque resultante dos músculos tem de ser igual ao torque produzido pelas forças externas. O SN controla os torques sobre as juntas variando a frequência dos PAs na unidade motora. A habilidade de um músculo exercer uma força rapidamente é limitada pelo aumento relativo lento de sua força contrátil que se segue à ativação elétrica pelos neurônios motores. O SN pode aumentar o torque mais rapidamente através de uma rajada de atividade neuronal motora. Os músculos antagonistas devem ser ativados para contrabalançar o excesso de força exercida pelo músculo agonista. C. Contração Muscular e Unidade Motora Os músculos são conjuntos de células alongadas, capazes de mudar o seu comprimento ativamente. As células musculares podem ser lisas ou estriadas, conforme a organização de suas proteínas contráteis. Fibra muscular > feixe de fibras > músculo O sarcômero é a unidade contrátil da fibra muscular. Ele é delimitado por duas linhas escuras (Z). Os túbulos T são invaginações da membrana (sarcolema) que se extendem para o interior da fibra muscular, se aproximando do RS nas bordas das bandas A. As miofibrilas são circundadas pelo retículo sarcoplasmático (RS), que regulam o Ca++ intracelular. Os filamentos finos de actina se extendem da linha Z para o centro do sarcômero. Os filamentos grossos de miosina, localizados centralmente, se sobrepõem a parte da actina e se ligam à linha Z através da titina. Dímeros de tropomiosina recobrem a actina. O encurtamento do sarcômero pelo deslizamento dos filamentos finos sobre os grossos. O deslizamento da actina sobre a miosina para a contração muscular requer aumento da [Ca++]i. Uma fibra muscular é inervada por um único axônio motor que conecta a placa motora através dos botões sinápticos. 5 Etapas da transmissão Sináptica O potencial de ação, propagado ao longo do axônio, chega ao terminal sináptico que é despolarizado. A despolarização do terminal sináptico leva à abertura de canais de Ca++ dependentes de voltagem. O Ca++ promove o deslocamento das vesículas sinápticas e sua fusão com a membrana do terminal: EXOCITOSE DAS VESÍCULAS. As moléculas de neurotransmissores (acetilcolina) são liberadas na FENDA SINÁPTICA. O neurotransmissor (acetilcolina) atravessa a fenda sináptica e se liga aos RECEPTORES da MEMBRANA PÓS-SINÁPTICA (Canais dependentes de ligantes – receptor colinérgico nicotínico). A abertura do canal/receptor permite a passagem de cátions. A entrada de íons Na+ causa a despolarização do neurônio pós-sináptico (Potencial de placa motora). Com a despolarização os Canais de Na+ dependentes de voltagem se abrem, provocando um potencial de ação na célula pós-sináptica. O PA é transmitido ao longo da membrana da fibra muscular e entra através dos túbulos T. A despolarização da membrana abre os canais de Ca++ dependentes de voltagem (L) e provoca também a abertura dos canais receptores rianodina do RS. O aumento da força de contração do músculo requer aumento da [Ca++]i. O Ca++ se liga à troponina C, promovendo o movimento da tropomiosina, que se afasta do sítio de ligação. Quando a [Ca++]I é baixa, a tropomiosina cobre o sítio de ligação da miosina na actina. A contração muscular – Ciclo da ponte cruzada Alterações conformacionais da molécula de miosina, dependentes de ATP, resultam na contração do sarcômero. Estado relaxado – a tropomiosina cobre o sítio de ligação da miosina na actina. Na presença de Ca++ os sítios são expostos e a miosina se liga à actina. Alteração conformacional da miosina puxa o filamento de actina para o centro do sarcômero. Novo ATP se liga à miosina e causa o desengate da ponte cruzada. A hidrólise parcial do ATP rearma a cabeça da miosina e o ciclo se repete enquanto a [Ca++]I estiver elevada. Se ainda existir Ca++ todo este processo se repete. Rigor Mortis – congelamento das pontes transversas quando cessa o fornecimento de energia. Etapas da Contração Muscular Comando neural (PAs nos terminais axônicos) – transmissão neuromuscular (liberação de acetil e potencial de placa motora) – excitação do músculo (PA muscular e despolarização do sarcolema) – mecanismos iônicos (abertura dos canais de Ca++; abertura dos receptores rianodina e entrada de Ca++ no citosol) – mecanismos moleculares contrateis (formação de pontes transversais, deslizamento dos filamentos, aproximação das linhas Z) – relaxamento (repolarização do sarcolema, bombeamento de Ca++ ao retículo, deslizamento reverso dos filamentos e afastamento das linhas Z). O aumento da força contrátil depende do nível de ativação de cada fibra. Aumento da frequência de estimulação = Aumento de força numa unidade motora. Quanto maior a frequência de PAs, maior a força contrátil, até o ponto em que todas as pontes cruzadas estão ativadas –contração tetânica máxima. A força contrátil depende do grau de sobreposição dos filamentos grossos e finos. A força produzida pelo músculo depende da velocidade na qual ele muda o seu comprimento. A estimulação de uma fibra nervosa excita um número variável de fibras musculares. O conjunto neurônio motor e todas as fibras musculares por ele inervadas é denominado unidade motora. No músculo esquelético, tipos de fibras musculares diferentes estão distribuídos dispersamente. As fibras vermelhas (L ou I) são muito vascularizadas, com muitas mitocôndrias e mioglobinas – metabolismo aeróbico. As fibras brancas rápidas (R ou IIB) são pouco vascularizadas, com poucas mitocôndrias e mioglobinas, mas grande reserva de 6 glicogênio – metabolismo anaeróbico (gera ácido Lático). As fibras intermediárias possuem características mistas. Cada unidade motora possui fibras musculares de um mesmo tipo. As unidades rápidas fatigáveis produzem força maior em um tempo mais curto. São importantes para movimentos explosivos – velocistas e arremessadores. Unidades lentas resistentes à fadiga –movimentos de resistência –fundistas. Atividade física pode alterar as propriedades (velocidade de contração, força máxima e fatigabilidade) da unidade motora. Treinamento de força – períodos breves de contrações de alta intensidade, poucas vezes na semana – aumenta velocidade de contração e força (Aumento da velocidade de encurtamento máximo da fibra, causado pelo aumento da capacidade da molécula de miosina). Treinamento de endurance – períodos prolongados de contrações de baixa intensidade – reduz fatigabilidade (Aumento da densidade de capilar, número de mitocôndrias, com aumento da capacidade oxidativa da fibra). O exercício não muda significativamente a proporção de fibras tipo I e tipo II, porém pode aumentar a proporção de fibras tipo IIa em relação a IIb. Longos períodos de repouso ou imobilização diminuem tamanho e força das fibras. Tipos de Unidade Motora Pequenas (Lentas) > são compostas por poucas fibras musculares. São formadas por fibras musculares do tipo LENTO (VERMELHAS). São mais fracase as primeiras a serem ativadas (recrutadas). Grandes (Rápidas) > são compostas por muitas fibras musculares. São formadas por fibras musculares do tipo RÁPIDO (BRANCAS). São as últimas a serem ativadas (recrutadas). Recrutamento pelo “Princípio do Tamanho” É um mecanismo de CONTROLE DA FORÇA MUSCULAR: Unidades motoras menores são ativadas primeiro (estas unidades possuem fibras lentas). Se mais força é requerida, as fibras rápidas resistentes e as rápidas fatigáveis são recrutadas em ordem. Cada unidade que é ativada (recrutada) acrescenta um incremento de força ainda maior que a anterior pela ativação de unidades gradativamente maiores. 7 Recrutamento – Princípio do Tamanho (menores primeiro) O mesmo sinal sináptico produz mudanças maiores no potencial de membrana das células menores que disparam primeiro. Este recrutamento ordenado minimiza o desenvolvimento de fadiga. A força de contração depende do número de neurônios motores recrutados e da frequência de disparo destes neurônios. D. Reflexos Medulares e Marcha O sistema motor gera movimentos: • REFLEXOS – Movimentos involuntários, estereotipados, automáticos em resposta a um estímulo sensorial; • RÍTMICOS – Movimentos automáticos sequenciais rítmicos. Podem ser controlados voluntariamente. • VOLUNTÁRIOS – Movimentos conscientes provocados pela nossa vontade. Funções dos reflexos medulares: - Manutenção da postura contra variações inesperadas – REFLEXO MIOTÁTICO (reflexo de estiramento); - Proteção contra contrações musculares bruscas – REFLEXO TENDINOSO (reflexo miotático inverso); - Proteção contra agentes externos lesivos – REFLEXO FLEXOR (reflexo de retirada) e REFLEXO DE EXTENSÃO CRUZADA. MEDULA ISOLADA OS REFLEXOS MEDULARES CONTINUAM OCORRENDO MESMO SE A MEDULA FOR DESCONECTADA DOS CENTROS SUPERIORES. Na substância cinzenta da medula existem 3 tipos principais de neurônios: - neurônios sensoriais, localizados no corno dorsal (posterior); - motoneurônios (alfa e gama), localizados no corno ventral (anterior); - interneurônios, localizados por toda a substância cinzenta. Reflexo de Estiramento (Reflexo Miotático) Receptor: fuso neuromuscular Aferente (vai para o SNC): Ia e II. Função: medir a variação de comprimento do músculo. Eferente (vai para o fuso): motoneurônio gama. Função: ajustar o tamanho do fuso à variação desejada do comprimento do músculo. Circuito básico monosináptico (Fibra aferente Ia excita motoneurônio alfa levando a contração do músculo estirado). Inervação recíproca (ativação de um músculo e inibição do seu antagonista através de interneurônio inibitório Ia). Sistema de controle automático da manutenção do comprimento muscular (retroalimentação negativa). Reflexo extensor antigravitário (manutenção da postura contra variações inesperadas). Modulação descendente (o córtex e o tronco cerebral atuam sobre os circuitos medulares e podem alterar a transmissão nas vias do reflexo). 8 Reflexo Tendinoso (miotático inverso) Receptor: órgão tendinoso de Golgi Função: medir a variação de tensão do músculo. Aferente: Ib Polisináptico. Excita interneurônio inibitório Ib que inibe o próprio músculo. É coativado por receptores articulares e da pele (regiões cutâneas de impacto por contração deste músculo) e pode também ser controlado por vias descendentes. Sistema de controle automático da manutenção da tensão muscular. (retoalimentação negativa) Proteção contra contrações musculares bruscas. Importante para homogenizar a tensão nas várias unidades motoras (evitar ruptura muscular) - Alongamento rápido (espreguiçar) Reflexo de Retirada (Flexor) Receptor: nociceptor Aferente: fibra A delta Polissináptico, envolve vários segmentos medulares. Geralmente excita flexores e inibe extensores. Reflexo de Retirada (com extensão cruzada) Os sinais sensoriais cruzam a medula provocando reações opostas às do reflexo flexor. Reflexo protetor Em animais intactos, engajados em um comportamento normal, os reflexos são adaptáveis a tarefas motores particulares. Outro exemplo de adaptabilidade pode ser visto no condicionamento do reflexo de retirada, retira do dedo com som+choque ou apenas som. Os reflexos são integrados por comandos motores gerados centralmente em movimentos adaptativos complexos. Movimentos Rítmicos Medulares Os circuitos medulares são também capazes de controlar a frequência e coordenação de padrões complexos de movimento como a locomoção. A passada é produzida por uma sequência complexa de de contrações dos músculos da perna. Marcha – movimentos rítmicos coordenados envolvendo músculos flexores e extensores. Redes neuronais na medula geram ritmos alternados de atividade nos músculos flexores e extensores. As entradas sensoriais regulam as passadas. - Receptores dos músculos e pele; - Sistema Vestibular; - Sistema Visual. DECEREBRAÇÃO ALTA – PRESERVA CENTRO MESENCEFÁLICO DA MARCHA – Vias descendentes controlam o início e a velocidade da caminhada. EM DECEREBRADOS (ALTA) ESTIMULAÇÃO ELÉTRICA DO CENTRO MESENCEFÁLICO DA MARCHA COM DIFERENTES INTENSIDADES AUMENTA A VELOCIDADE DO ANIMAL E MODIFICA O TIPO DE MARCHA (PASSO, TROTE, GALOPE). 9 O córtex motor faz o controle preciso das passadas numa caminhada visualmente guiada.Vias descendentes inicializam e controlam a caminhada. E. Postura Postura > É a relação entre as partes do corpo - Relação do corpo com a força da gravidade Ajustes posturais → Regulação do tônus muscular → manutenção do equilíbrio Mecanismos: Compensatórios x Antecipatórios MECANISMO: ANTECIPATÓRIO - São modificados pela experiência e aumenta sua efetividade com a prática. MECANISMO: ANTECIPATÓRIO COMPENSATÓRIO Ação: puxar uma barra ao ouvir um sinal. Mecanismo Antecipatório: A contração preventiva do gastrocnêmico se inicia antes do bicepes se contrair para puxar a barra (movimento voluntário). Mecanismo Compensatório: Quando a barra é puxada inesperadamente, os músculos agem simultaneamente para evitar a queda. Mecanismos de ajuste postural: Compensatório – Reflexos Posturais detecta um desajuste e corrige-o. Controlados pelo tronco cerebral Ex. Uma freada imprevista Antecipatórios – Movimento Programado que prevê um desajuste e previne-o. Controlados pelo tronco cerebral, mas dependem também do córtex e do cérebro. Depende de aprendizado e é mais preciso e econômico 10 Ex. Uma freada prevista Os mecanismos posturais são recrutados por informações vindas de uma variedade de receptores sensoriais. As vias descendentes do tronco cerebral controlam diferentes grupos de neurônios motores e grupos diferentes de músculos. As vias descendentes mediais do tronco cerebral controlam neurônios motores que inervam a musculatura axial e músculos proximais. Consistem de 3 tratos principais: Vestíbulo-espinhal (lateral e medial); Retículo-espinhal (lateral e medial); e Tecto-espinhal. Reflexos Posturais: Extensor – sistema medial – principalmente bilateral. Reflexos Visuais (Tecto Óptico) Reflexos Vestibulares (Núcleos Vestibulares) Reflexos Proprioceptivos (Formação Reticular). O modelo de descerebração alta (preserva todo tronco cerebral) Reações posturais mantidas Os animais inicialmente alinham a cabeça em relação à gravidade e em seguida se levantam alinhando o corpo em relação à cabeça – reação de endireitamento. Reações Posturais -Reação de endireitamento - reflexos vestibulares e proprioceptivos; -Reação de sustentação - tônus antigravitacional (reflexomiotático); -Reação saltatória - reflexos de pulo e reposicionamento. Ao se soltar um gato com as patas para cima, ele sempre cai de pé. Reflexos Vestibulares – agem sobre a musculatura do pescoço (vestíbulo-cervical) e dos membros (vestíbulo-espinhal). Aumenta a extensão do lado para onde está caindo a cabeça e faz flexão do outro lado. Reflexos Cervicais – desencadeados pelos fusos musculares e receptores das juntas agem sobre a musculatura do pescoço (cervico-cervical) e dos membros (cervico-espinhal). Aumenta a extensão do lado oposto, alinha o tronco em baixo da cabeça e faz flexão do outro lado. Interação vestibulo-proprioceptiva -reflexo vestibular -reflexo cérvico-espinhal Um anula o outro. A contribuição vestibular para o ajuste postural depende se a perturbação primária é nos pés ou na cabeça. Um movimento repentino puxando os pés para trás leva a uma resposta rápida do gastrocnêmio, mas não ativa os músculos do pescoço. Um movimento empurrando a cabeça para frente leva a uma resposta rápida dos músculos do pescoço e não do gastrocnêmio. Nos ajustes posturais antecipatórios o tronco cerebral recebe cópia da informação do movimento produzido no córtex. O aprendizado postural depende do cerebelo. 11 Modulação dos reflexos medulares -Aprendizado (depende do cerebelo) Preparação postural: - Um reflexo fraco (ou inexistente) é potenciado (ou ativado) quando pode ajudar. - Um reflexo forte é diminuído (ou desativado) quando pode atrapalhar. Aprendizado Postural Uma pessoa com os olhos vendados pode caminhar em linha reta, o que requer controle neuromuscular da rotação do tronco em relação ao posicionamento dos pés. Após 1 -2 horas andando sobre um disco que se move em direção contrária, o indivíduo aprende um novo posicionamento dos pés em relação ao tronco. Após o período de adaptação no disco, o indivíduo com os olhos vendados passa a caminhar com uma trajetória circular. F. Controle Motor – Córtex, Cerebelo e Núcleos da Base A realização de um movimento voluntário envolve 3 processos: - identificação e localização do objeto – córtex parietal posterior; - plano de ação – áreas pré-motoras e de associação do córtex frontal; - execução do movimento – córtex motor primário. O planejamento e comando dos movimentos voluntários ocorrem nas áreas motoras corticais. Áreas corticais envolvidas no controle motor: - Córtex motor primário – execução - Áreas PM e MS – planejamento - Córtex parietal posterior – integra informação visual e proprioceptiva - Córtex pré-frontal – consequências futuras (e/ou morais) dos atos motores - Área motora cingulada – participa de movimentos com conotação emocional. Organização Somatotrópica de M1 A área motora primária (M1) ocupa o giro pré-central (área 4 de Brodmann). M1 contém um mapa motor ordenado do corpo, onde as partes usadas em tarefas que requerem precisão e controle fino, como face e mãos, têm uma representação maior – homúnculo de Penfield. A estimulação do córtex motor produz contração muscular. E a estimulação de um ponto em M1 gera um movimento envolvendo vários músculos. Divergência e convergência dos axônios corticoespinhais. O córtex motor ativa simultaneamente uma população de neurônios motores que comandam os músculos envolvidos em cada movimento. Logo, um músculo pode ser ativado por neurônios de vários locais que enviam seus axônios para um mesmo alvo. O aprendizado pode levar a mudanças estruturais no cérebro, causando alterações do padrão de interconexões dos diversos sistemas sensoriais e motores participantes de determinada tarefa aprendida. A área de representação de um movimento no córtex motor aumenta quando o movimento é muito praticado. Os reflexos são modulados por vias motoras descendentes. Sistema lateral Controla motoneurônios localizados lateralmente na medula, que inervam musculatura distal responsável pelos movimentos mais finos. 12 Sistema ventromedial Controla motoneurônios localizados medialmente na medula, que inervam musculatura proximal para controle da postura. Trato Corticoespinhal Ventral Origina-se no córtex motor; não cruza a linha média; envia colaterais para as vias mediais do tronco cerebral e desce pela coluna ventral da medula terminando bilateralmente na coluna de motoneurônios ventromediais. Trato Corticoespinhal Lateral (Piramidal) Origina-se no córtex motor e córtex sensorial (1/3 das fibras – regulação dos sinais de entrada); cruza a linha média na decussação das pirâmides; e desce pela parte dorsal da coluna lateral da medula inervando os motoneurônios laterais. Lesão do trato corticoespinhal lateral leva a perda dos movimentos finos dos dedos. Neurônios em M1 comandam a força, a velocidade e a direção do movimento. Por exemplo, os movimentos de flexão ou extensão do punho. Ocorre um aumento da frequência de PAs antes da contração muscular. Quanto maior a força empregada, maior a frequência de PAs. A definição precisa de cada movimento envolve a ação coordenada de vários neurônios motores. Cada neurônio aumenta sua frequência de disparo antes do movimento direcionado para um determinado eixo. Populações de neurônios do córtex motor codificam a direção do movimento. O movimento é definido pela resultante das direções de todos os neurônios. O planejamento do programa motor executado por M1 ocorre nas áreas pré-motoras e motora suplementar. Esse planejamento e execução envolvem áreas diferentes do córtex. Por exemplo, o movimento simples de um dedo provoca ativação de M1 e S1 no hemisfério contralateral. Movimento complexo envolvendo vários dedos em sequência ativa várias áreas em ambos os hemisférios. Pensar no movimento ativa apenas a região de planejamento motor. A área motora suplementar (MS) codifica o planejamento dos movimentos, inclusive coordenação bilateral. Planejamento e execução envolvem áreas. A área Pré-Motora dorsal (PMd) controla os movimentos de projeção dos membros (alcançar). Um neurônio em PMd inicia os disparos após um estímulo de instrução e permanece ativo enquanto o macaco prepara para fazer um movimento manual para a esquerda. Área Pré-Motora ventral (PMv) - Neurônios espelho. Neurônios espelho na área PMv disparam durante um movimento de preensão, e também disparam quando o macaco observa o mesmo movimento sendo realizado por outro macaco ou mesmo pelo experimentador. Um comportamento dirigido a um alvo envolve um circuito de processamento que inclui, além de M1, as áreas pré-frontais, CPP e o córtex pré-motor. O córtex pré-frontal participa na supervisão da seleção de tarefas relevantes ao contexto. O cerebelo e núcleos da base São estruturas controladoras importantes que participam da preparação do movimento e do controle momento a momento da execução desses movimentos. Eles recebem projeções de extensas regiões cerebrais e projetam de volta ao córtex motor através do tálamo. O cerebelo está envolvido com o aprendizado motor. Ele atua como um componente do sistema antecipatório, antecipando as consequências sensoriais das ações. Cerebelo – Lobos: anterior, posterior e Floculonodular; 13 Núcleos profundos: Denteado, Interpostos e Fastigial; Verme – região mediana Divisões funcionais do cerebelo As diferentes funções do cerebelo decorrem de diferentes aferências e eferências. Vestibulocerebelo (lobo floculonodular) + Verme - Equilíbrio e Postura Lesão: distúrbios do equilíbrio e da postura antigravitacionária. Espinocerebelo (Zona intermédia) - Controle motor compensatório (correção durante o movimento) Lesão: erros de execução motora. Cerebrocerebelo (hemisfério lateral)- Planejamento motor antecipatório. Lesão: distúrbios de planejamento motor. Lesão do cerebelo - Retardo no início dos movimentos - Inacurácia dos movimentos - dismetria - Padrão irregular de alternância de movimentos - disdiadococinesia - Marcha e postura atáxica. Núcleos da Base Os núcleos da base realizam o monitoramento do início e do final de cada etapa do movimento, sinalizando a sequência temporal dos eventos ao longo da realização de uma tarefa. Conjunto de núcleos interconectados que participam do controle motor: - Corpo estriado – caudado e putâmen - Globo pálido (telencéfalo) - Núcleo subtalâmico (diencéfalo) - Substância negra (mesencéfalo) Os núcleos da base constituem entre si, um complexo circuito de processamento que transforma as informações de entrada em comandos para iniciar ou terminar um movimento. O corpo estriado (caudado e putamen) é a porta de entrada, recebendo a informação de extensas regiões do córtex cerebral. Do estriado a informação se distribuem para os demais núcleos da base. O globo pálido é a porta de saída dos axônios para os núcleos do tálamo que transmite a informação para o córtex motor. Funções dos Núcleos da Base -Inicialização dos movimentos voluntários -Seleção dos movimentos adequados Lesões dos núcleos da base: Parkinson: -falta de movimentos -dificuldade de iniciar movimentos voluntários deficiência de dopamina na substância negra Doença de Huntington: presença de movimentos involuntários (Coréias e Balismos), deficiência de acetilcolina no corpo estriado. 14 G. Sistema Nervoso Autônomo, Homeostase e Motivação. Homeostase é a manutenção das propriedades físico-químicas e metabólicas do meio interno. Sistemas de controle da homeostasia: Sistema Integrador – SNC (Hipotálamo) Sistemas Efetores: - SNA - Sistema Endócrino – Sistema Detecção de estímulos/Alterações do meio interno (Receptores) > Centros Integradores (Hipotálamo) > Sistemas Efetores >Resposta/Apropriada SNA = Sistema Nervoso Visceral Visceroreceptores • detectam o estado do interior de nosso organismo • estão associados a terminações periféricas do neurônio sensorial primário Sistema Nervoso Central • Núcleo do Trato Solitário (Bulbo) • Outros núcleos do tronco encefálico. EFERENTES: •Simpático •Parassimpático EFETORES: • Músculo estriado cardíaco • Músculo liso • Glândulas Sistema Motor Visceral As sinapses entre o neurônio pós-ganglionar e as células alvos não apresentam especializações pós-sinápticas. Os neurotransmissores se difundem por grandes distâncias até chegar aos receptores de várias células. Porção gastroentérica do SNA – Plexo Mioentérico – Plexo Sub-mucoso. O tubo digestivo isolado possui atividade intrínseca e reflexos que ativam a motricidade e as secreções na presença de alimentos em seu interior. No tubo digestivo normal estes ‘reflexos’ são modulados pelo SNA. Diferenças funcionais segundo Walter Cannon: - Simpático – ações de luta ou fuga (aumento do DC, vasoconstrição, glicose sanguínea, midríase). - Parassimpático – repouso e digestão Ambas as divisões interagem continuamente na regulação do funcionamento orgânico. Na maioria dos órgãos apresentam ações antagonistas: ÍRIS: Simpático> MIDRÍASE (dilatação); Parassimpático > MIOSE (contração). NODO SINO-ATRIAL (CORAÇÃO): Simpático aumenta a frequência cardíaca; Parassimpático diminui a frequência cardíaca Ação sinergista: ÓRGÃOS SEXUAIS: Simpático > EJACULAÇÃO; Parassimpático > EREÇÃO. 15 SNA Simpático: Toraco-lombar; Fibra pré curta; pós longa (adrenérgica); Ação generalizada; Prepara para ação. SNA Parassimpático: Crânio-sacral; Fibra pré longa; pós curta (colinérgica); Ação localizada, Prepara para reposição energética O SNA atua na regulação da homeostasia através de ações reflexas ou de comandos superiores. Controle do sistema digestório pelo SNA Ativação parassimpática – secreção salivar, mucosa, gástrica e de outras glândulas digestórias, movimentos peristálticos. Ativação simpática – interrupção da motilidade e da secreção. O controle da micçao é um exemplo de interação entre um reflexo autonômico e comandos voluntários de origem cortical. Bexiga vazia -Tônus simpático musculatura lisa da bexiga relaxada e esfíncter interno da uretra fechado. Bexiga cheia -Tônus parassimpático contração da musculatura lisa da bexiga e esfincter interno da uretra relaxado. Esfíncter externo – controle voluntário As funções autonômicas são coordenadas por uma rede de estruturas no tronco cerebral e diencéfalo. O Núcleo do Trato Solitário (Bulbo) Integra a informação sensorial proveniente dos órgãos internos e coordena a saída efetora para os núcleos autonômicos do tronco encefálico. O Hipotálamo recebe conexões aferentes de muitas regiões neurais e de posse dessa extensa rede de informações envia comandos neurais para várias regiões provocando respostas apropriadas. O Hipotálamo regula a produção de hormônios pelo Sistema Endócrino. Neurônios dos núcleos supra-óptico e paraventricular do hipotálamo se projetam para a hipófise formando o eixo hipotálamo-hipofisário. Esses neurônios hipotalâmicos são células secretoras que secretam hormônios na neuro-hipófise e na eminência mediana. Na eminência mediana são secretados vários hormônios que atingem a adeno-hipófise através da circulação porta-hipofisária. Na ansiedade e no estresse, além da ativação simpática (taquicardia, taquipnéia, sudorese, piloereção), com a estimulação da medula adrenal, o hipotálamo secreta ACTH que estimula o córtex adrenal a secretar os glicocorticóides. A ocitocina, responsável pela sensação de prazer ao toque afetuoso, diminui a produção de cortisol. O Comportamento Motivado A regulação da homeostasia envolve, além das ações reflexas, a realização de comportamentos motivados de natureza reguladora como o ajuste da temperatura corporal e a regulação da ingestão de líquidos e alimentos. O hipotálamo é o centro integrador para as ações motivadas e atua articulado com: - Áreas corticais de controle; - Sistema motor somático; - SNA e endócrino. A regulação da temperatura envolve reflexos autonômicos e somáticos, assim como comportamentos de busca de agasalho e abrigo. Termorreceptores periféricos (pele, mucosas digestivas e respiratórias) > Integrador hipotalâmico > Termorreceptores centrais (região pré-óptica e hipotálamo anterior). 16 Regulação do volume de líquidos do organismo e de sua osmolaridade - Mecanismos automáticos de regulação do equilíbrio hidrossalino; - Estados motivacionais para ingestão de líquido (sede) e sal. Volume sanguíneo baixo ativa os barorreceptores resultando em aumento de ANG II que estimula liberação de ADH pela neuro-hipófise . O aumento da osmolalidade é sentido pelos osmorreceptores que também estimulam a liberação de ADH. O controle da ingestão de alimentos Ideia inicial: Centro da fome - Lesão do hipotálamo lateral – afagia Centro da saciedade - Lesão do hipotálamo medial – hiperfagia Ideia atual: Os sistemas reguladores da alimentação estão distribuídos em várias estruturas no cérebro e envolvem diversos sinais químicos. Regulação à curto prazo: A queda da glicemia provoca a ingestão de alimentos (porém só em situações emergenciais). Aferentes vagais que inervam o estômago sinalizam o seu enchimento pela distenção da parede gástrica e enviam essas informações ao NTS. Colecistocinina, secretada pelo intestino após a chegada do alimento, atua na área postrema e no NTS, somando-se aos sinais provenientes do vago. O peptídeo gastrointestinal grelina atua sobre o hipotálamoestimulando o apetite. Sua secreção no TGI é inibida em resposta à ingestão de nutrientes. Regulação à longo prazo (regulação do estoque): A Leptina produzida pelo tecido adiposo age sobre o núcleo arqueado que se projeta para o hipotálamo inibindo a ingestão de alimentos. Controle da massa corporal (peso) (hipotálamo) Hormonal: leptinas (estoques de gorduras) CCK (enchimento gástrico) Motivacional: sabor dos alimentos alimentos como recompensa. Circuito de Recompensa (prazer) Sistema Mesolímbico – Reforço Positivo O centro do prazer – conjunto de regiões ao longo do feixe prosencefálico medial e área septal. No sistema mesolímbico, fibras dopaminérgicas da área tegmentar ventral do mesencéfalo projetam para o hipotálamo, núcleo acumbente e regiões corticais como córtex pré-frontal e cingulado.
Compartilhar