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27/5/2010 1 Sistemas Motores Reflexos Medulares – Medula Espinhal Equilíbrio e Postura – Sistema Vestibular e T.E. Movimentos Voluntários Complexos Córtex Cerebelo e N.B. 1 Movimentos Voluntários Complexos: Córtex, Cerebelo e N.B. Sistemas Motores C SARTORI 2 27/5/2010 2 MOVIMENTO VOLUNTÁRIOMOVIMENTO VOLUNTÁRIOMOVIMENTO VOLUNTÁRIOMOVIMENTO VOLUNTÁRIO “É algo que se acrescenta a um repertório de movimentos reflexos ou endógenos, automáticos e estereotipados, modulando-os e modificando-os a cada momento em função de informações sensoriais, cognitivas, mnemônicas, emocionais e outras...” Subir no ônibus, Arremessar uma bola, Escrever no caderno, Fazer uma incisão com bisturi... C SARTORI 3 C SARTORI Sistemas Motores Movimentos Reflexos Baixa complexidade Evocados por estímulos específicos Recrutam poucas unidades motoras Estereotipados e Inatos Podem ser condicionados Movimentos Voluntários Alta complexidade Planejamento e estratégias Recrutam todas as unidades motoras São organizados em função da realização de tarefas propositadas. Se ajustam de acordo com a demanda ambiental Sua efetividade melhora com a experiência e aprendizagem Não são meras respostas aos estímulos ambientais, mas podem ser gerados internamente 4 27/5/2010 3 C SARTORI • Estruturas • Planejadores • Controladores • Ordenadores • Efetores • Receptores e Aferentes Sistemas Motores 5 C SARTORI Sistemas Motores Esquema Geral do Controle Neural do Movimento Voluntário Tálamo 6 27/5/2010 4 C SARTORI Centros Ordenadores do Córtex e T.E. VIAS DESCENDENTES MOTORAS SISTEMA VENTROMEDIALSISTEMA VENTROMEDIAL Vias que controlam o Vias que controlam o Equilíbrio e a PosturaEquilíbrio e a Postura Musculatura Axial (Proximal)Musculatura Axial (Proximal) Vias de comando dos Vias de comando dos Movimentos dos MembrosMovimentos dos Membros Musculatura Apendicular (Distal)Musculatura Apendicular (Distal) - Tracto Córtico-Espinhal Ventral - Tracto Retículo-Espinhal - Tracto Vestíbulo-Espinhal - Tracto Tecto-Espinhal - Tracto Córtico-Espinhal Lateral - Tracto Rubro-Espinhal SISTEMA LATERALSISTEMA LATERAL 7 Centros Ordenadores do Córtex e T.E. Tractos com origem no Córtex Tracto Córtico-Espinhal Ventral Tracto Córtico-Espinhal Lateral SISTEMA VENTROMEDIALSISTEMA VENTROMEDIAL Vias que controlam o Equilíbrio e a Vias que controlam o Equilíbrio e a PosturaPostura Musculatura Axial (Proximal)Musculatura Axial (Proximal) SISTEMA LATERALSISTEMA LATERAL Vias de comando dos Vias de comando dos Movimentos dos MembrosMovimentos dos Membros Musculatura Apendicular (Distal)Musculatura Apendicular (Distal) C SARTORI Tracto Córtico-Nuclear (Bulbar) Vias que controlam o Equilíbrio e a Vias que controlam o Equilíbrio e a PosturaPostura Núcleos Vestibulares, ReticularesNúcleos Vestibulares, Reticulares Vias que controlam Movimentos dos Vias que controlam Movimentos dos MembrosMembros Núcleo RubroNúcleo Rubro Vias que controlam Movimentos da Vias que controlam Movimentos da Cabeça e PescoçoCabeça e Pescoço Nervos Cranianos V, VII e XIINervos Cranianos V, VII e XII 8 27/5/2010 5 C SARTORI Sistema Ventromedial Sistema Lateral VIAS DESCENDENTES MOTORAS 9 C SARTORI VIAS DESCENDENTES MOTORAS SISTEMA VENTROMEDIALSISTEMA VENTROMEDIAL SISTEMA LATERALSISTEMA LATERAL- Tracto Córtico-Espinhal Ventral (Medial) Movimentos voluntários axiais - Tracto Tecto-Espinhal Reações de orientação visual e auditiva - Tracto Retículo-Espinhal (Pontino e Bulbar) Ajustes posturais antecipatórios - Tracto Vestíbulo-Espinhal Lateral – Ajuste postural do corpo Medial – Ajuste postural da cabeça e tronco -Tracto Córtico-Espinhal Lateral motricidade voluntária apendicular -Tracto Rubro-Espinhal coadjuvante motricidade voluntária apendicular 10 27/5/2010 6 C SARTORI Áreas Motoras Corticais Um movimento voluntário se adiciona a um determinado tônus e aos movimentos de locomoção que possam estar em curso O Córtex Cerebral é o principal planejador e comandante dos Movimentos Voluntários Cada hemisfério cerebral comanda movimentos no hemi-corpo contralateral É de onde surgem os comandos para os movimentos voluntários que vão se sobrepor aos reflexos, às reações posturais, à locomoção e aos movimentos de orientação sensório-motora. 11 Critérios para a classificação das áreas motoras corticais Critérios para a classificação das áreas motoras corticais C SARTORI Áreas Motoras Corticais Uma área motora cortical deve: Projetar e receber projeções de outras regiões motoras. Provocar distúrbios motores quando lesada Provocar movimentos quando estimulada Possuir atividade neural e fluxo sangüíneo aumentados, precedendo e acompanhando a execução dos movimentos 12 27/5/2010 7 C SARTORI Áreas Motoras Corticais A Procura... Eduard Hitzig (1838-1907) e Gustav Fritsch (1837-1927) Pequenos choques elétricos na superfície cortical de cães Movimentos de partes específicas do hemi-corpo contralateral John Hughlings Jackson (1835-1911) Observações do desenvolvimento de crises motoras epilépticas Sequência de ativação dos músculos (Marcha Jacksoniana) 13 C SARTORI Áreas Motoras Corticais Identificou o giro Pré-central como a principal Área Motora. Estímulos de menor intensidade provocavam movimentos Outras regiões, estimuladas com maior intensidade também respondiam com movimentos. Estimulação elétrica do córtex de pacientes Wilder Penfield (1891-1976) neurocirurgião canadense. 14 27/5/2010 8 C SARTORI Áreas Motoras Corticais HOMÚNCULO SENSORIAL Homúnculo de Penfield HOMÚNCULO MOTOR 15 C SARTORI Área Motora Primária – M1 (Área 4) Área Motora Suplementar – MS (Área 6) Área Pré-Motora – PM (Área 6) Área Motora Cingulada – MC Área 24 Quais são realmente as áreas motoras corticais? Se são muitas qual a participação de cada uma delas? Todas apresentam Mapas Somatotópicos 16 27/5/2010 9 Área Motora Primária – M1 Definição das áreas motoras corticais C SARTORI Menor limiar de estimulação exógena para evocar movimentos Recebe aferências das áreas 6, 3, 2, 1, 5 e 7, além do cerebelo e NB (via tálamo) Envia eferências para T. E. e medula (via tractos Córtico-bulbar e Córtico- espinhal) Maior contribuição para o Trato Córtico-Espinhal Representa a sede do “Alto Comando Motor” – Ordenadora do Plano Motor. 17 C SARTORI O Neurônio Motor Superior (Células Gigantes de Betz) Sistemas Motores Aferências: Tálamo (Cerebelo e Núcleos da Base) Outras áreas corticais (6, 3, 2 e 1) Eferências: Tronco Encefálico e Medula )Tractos Córtico- Nuclear e Córtico-Espinhal São as unidades de comando no Córtex Motor Primário – M1 (Camada Cortical V) Neurônios PiramidaisNeurônios Piramidais NT: NT: GlutamatoGlutamato e e AspartatoAspartato Rápidos (25Rápidos (25--30 m/s)30 m/s) 18 27/5/2010 10 Definição das áreas motoras corticais C SARTORI Planejadora do Plano Motor Recebem aferências de 5, 7 e 46, além do cerebelo e NB (via tálamo) Emitem eferências para M1 (principalmente) e T. E. e medula. Relacionada com movimentos gerados internamente. Planejamento “interior” Área Motora Suplementar – MS 19 Área Pré-Motora – PM Definição das áreas motoras corticais C SARTORI Planejadora do Plano Motor Recebem aferências de 5, 7 e 46, além do cerebelo e NB (via tálamo) Emitem eferências para M1 (principalmente) e T. E. e medula. Relacionada com movimentos gerados por eventos externos (respondendo e ajustando)Planejamento “exterior” 20 27/5/2010 11 Definição das áreas motoras corticais C SARTORI Participa de movimentos de conotação emocional Vinculada ao Sistema Límbico Sorriso “amarelo” cortical X Sorriso “genuíno” cingulado Área Motora Cingulada – MC 21 C SARTORI Área Motora Cingulada – MC Nervo Facial (VII) 22 27/5/2010 12 Área Motora Cingulada C SARTORI Sorriso “amarelo” cortical X Sorriso “genuíno” cingulado 23 M1 PM MS MCM1 PM MS MC Estão densamente interconectadas Apresentam interconexões com outras áreas corticais: Área Somestésica Primária (S1) e Áreas Associativas Contribuem para os tractos córtico-espinhal e córtico-nuclear C SARTORI 24 27/5/2010 13 C SARTORI Sistemas Motores Contribuição dos Córtices Parietal Posterior e Pré-Frontal Motivação Planejamento 25 Funções do Córtex Motor C SARTORI Experimentos de estimulação elétrica em primatas (humanos e não-humanos) Mapa somatotópico motor Indicação de uma organização colunar vertical Músculos são representados no córtex Correto de acordo com o arranjo geral Estudos anatômicos e fisiológicos mais recentes Maior complexidade: Neurônios da M1 se conectam com grupos de motoneurônios que inervam vários músculos Ativação de um único músculo pode ser evocada por estímulos em diferentes pontos do córtex 26 27/5/2010 14 Convergência e Divergência dos Axônios Corticais É proposto que neurônios motores corticais, e os motoneurônios com os quais se conectam, formam um conjunto funcional que representa um movimento Um músculo é comandado por um mosaico de pequenas regiões de M1 (dentro da área especifica para uma certa região corporal) C SARTORI Divergência Convergência 27 Atividade máxima de neurônios que representam dedos e punho O punho e cada dedo são representados por uma cor diferente Os neurônios não são agrupados juntos, mas distribuídos por toda a área cortical de controle da mão C SARTORI Um Mosaico de Neurônios 28 27/5/2010 15 C SARTORI Treinou macacos para movimentar uma barra móvel com pesos – flexão e extensão do punho. Comando – lâmpada acendia Recompensa – suco de frutas Implante de microeletródios no córtex motor para registros unitários (de neurônios individuais) Registro simultâneo dos parâmetros: - Frequência dos PA dos neurônios corticais - Força muscular - Velocidade de contração - Direção do movimento Estudo da fisiologia dos neurônios corticais (Estudo da fisiologia dos neurônios corticais (Edward Evarts - 1960) Registros Eletrofisiológicos 29 C SARTORI Estudo da fisiologia dos neurônios corticais (Estudo da fisiologia dos neurônios corticais (Edward Evarts) Neurônio codificador de Força 30 27/5/2010 16 C SARTORI Neurônio codificador de precisão do movimento Estudo da fisiologia dos neurônios corticaisEstudo da fisiologia dos neurônios corticais Registros Eletrofisiológicos 31 C SARTORI Neurônios espelho Aprendizagem motora por observação - imitação Aprendizagem motora Registros Eletrofisiológicos 32 27/5/2010 17 C SARTORI Plasticidade cortical dependente de atividade Lesão do nervo Facial Microestimulação intracortical do córtex primário de ratos Área das Vibrissas 33 C SARTORI Plasticidade cortical dependente de atividade Macacos – Oclusão da artéria para área dos dedos e mãos de M1 Perda do mov. fino de pegar “pellets” de comida e diminuição da área da mão Não treinados – áreas do braço e ombros expandiram Treinados – áreas de mão e dedos não lesadas expandiram; recuperação funcional 34 27/5/2010 18 C SARTORI De Penfield à Neuroimagem Funcional Aumentos do fluxo sanguíneo em determinada área cortical indicam maior atividade e participação desta área na função cerebral e no comportamento PET (Tomografia por Emissão de Prótons) Isótopos radioativos injetados no paciente RMf (Ressonância Magnética funcional) Aplicação de campo magnético, alinhamento dos átomos (spins), desoxihemoglobina 35 C SARTORI Neuroimagem Funcional A – Movimento simples: pressionar um dedo sobre uma mola B – Sequência completa de movimentos dos dedos C – Ensaio mental da sequência completa de movimentos dos dedos 36 27/5/2010 19 C SARTORI Aprendizagem motora O planejamento motor tem: Via Exterior – se baseia na experiência sensorial não aprendida – APM Via Interior – se baseia no aprendizado e na memória motora – AMS TAREFA: Descobrir uma seqüência correta de movimentos com os dedos, previamente definida pelos pesquisadores, mas não revelada Informações sobre acertos até aprender toda a seqüência O Experimento de Passingham Primeiras tentativas À medida que se aprendia 37 PREPARAR Depende da atividade das áreas de associação pré-frontal e parietal APONTAR Depende de APM (ou AMS), que elaboram e mantêm os planos motores até serem executados FOGO APM (ou AMS) enviam sinal para M1, que envia o comando descendente para o motoneurônio inferior Plano do Movimento C SARTORI 38 27/5/2010 20 C SARTORI • Estruturas • Planejadores • Controladores • Ordenadores • Efetores • Receptores e Aferentes Sistemas Motores 39 C SARTORI Os Controladores do Movimento NÚCLEOS NÚCLEOS DA BASEDA BASE NÚCLEOS NÚCLEOS DA BASEDA BASE CEREBELOCEREBELOCEREBELOCEREBELO 40 27/5/2010 21 C SARTORI Os Controladores do Movimento NÚCLEOS DA BASENÚCLEOS DA BASENÚCLEOS DA BASENÚCLEOS DA BASE CEREBELOCEREBELOCEREBELOCEREBELO Controlam o início, execução e término do movimento. Promovem o controle “online” da harmonia dos múltiplos movimentos. Se conectam praticamente com todas as áreas motoras encefálicas. Não têm acesso aos Motoneurônios medulares. Não se conectam entre si. Recebem aferências corticais e emitem, via tálamo, eferências ao córtex. EE 41 C SARTORI Funções Motoras do CEREBELOCEREBELO •• Manutenção do equilíbrio e da posturaManutenção do equilíbrio e da postura •• Controle do tônus muscularControle do tônus muscular •• Planejamento dos movimentos voluntáriosPlanejamento dos movimentos voluntários •• Aprendizagem motoraAprendizagem motora 42 27/5/2010 22 C SARTORI O Cerebelo Do Latin: “Pequeno Cérebro” - ¼ do volume craniano - ½ dos neurônios encefálicos - 2 hemisférios - 3 lobos - Córtex (3 camadas) - 4 núcleos profundos 43 LOBOS: - Anterior - Posterior - Flóculo-nodular NÚCLEOS PROFUNDOS: 1. Fastigial 2. Interpostos 3. Denteado C SARTORI Cerebelo – divisões (transversal) Globoso Emboliforme 44 27/5/2010 23 C SARTORI Cerebelo – divisões (longitudinal) HEMISFÉRIOS: - Verme - Intermédio - Lateral - Flóculo-Nodular Núcleos Profundos 45 Cerebelo – Entradas e SaídasCerebelo – Entradas e Saídas C SARTORI AFERÊNCIAS CÓRTEX NÚCLEOS PROFUNDOS EFERÊNCIAS 46 27/5/2010 24 Cerebelo – EntradasCerebelo – Entradas C SARTORI 1. CÓRTEX CEREBRAL 2. NÚCLEOS VESTIBULARES 3. MEDULA ESPINHAL 4. NÚCLEO OLIVAR Inf. 47 Cerebelo – SaídasCerebelo – Saídas C SARTORI - N. Rubro - Ns. Vestibulares - Colículo Superior - Formação Reticular 1. CÓRTEX CEREBRAL 2. NÚCLEOS do TRONCO ENCEFÁLICO 48 27/5/2010 25 C SARTORI Cerebelo – divisões, entradas e saídas DIVISÃO FUNCIONAL AFERÊNCIAS CÓRTEX NÚCLEOS PROFUNDOS EFERÊNCIAS 49 C SARTORI Lóbulo Flóculo-Nodular – Vestibulocerebelo FUNÇÕES - Manutenção do Equilíbrio e Postura - Ajuste do tônus muscular diante demudanças da posição do corpo LESÕES - Marcha e postura atáxicas - Base alargada para manter equilíbrioTracto Vestíbulo-Espinhal 50 27/5/2010 26 C SARTORI Verme e Hemisfério Intermédio – Espinocerebelo FUNÇÕES - Ajuste postural antecipatório (Retículo) - Movimentos de orientação dos olhos e da cabeça diante de estímulos visuais e auditivos (Tecto) Núcleos Reticulares Colículo Superior Tracto Retículo-Espinhal Tracto Tecto-Espinhal LESÕES - Movimentos axiais atáxicos - Movimentos oculares anormais (nistagmo patológico) 51 C SARTORI Núcleo Rubro Tracto Rubro-Espinhal FUNÇÕES Participação do controle dos movimentos voluntários dos membros Verme e Hemisfério Intermédio – Espinocerebelo LESÕES - Incoordenação (ataxia) de movimentos voluntários de braços e pernas. - Movimentos em ziguezague - Perda da harmonia dos movimentos (decomposição ou assinergia) 52 27/5/2010 27 C SARTORI Hemisfério Lateral – Cérebro-cerebelo FUNÇÕES - Modulação dos comandos corticais para movimentos distais voluntários precisos e finos, e sequências de movimentos envolvendo múltiplas articulações Tálamo Tracto Córtico-EspinhalCórtex Motor LESÕES - Incapacidade de combinar ≠s partes do corpo em movs. complexos (assinergia) - Erros espaciais dos movs. (dismetria) - Dificuldade de realizar movs. rápidos e alternados (disdiadococinesia) - Rechaço 53 ANATÔMICAANATÔMICA longitudinallongitudinal FUNCIONALFUNCIONAL FILOGENÉTICAFILOGENÉTICA Flóculo-Nódulo Vestibulo- cerebelo Arquicerebelo Verme + Hemisfério Intermédio Espinocerebelo Paleocerebelo Hemisfério lateral Cérebro- cerebelo Neocerebelo C SARTORI Cerebelo – Divisões e... Divisões Cerebelo – Divisões e... Divisões ANATÔMICAANATÔMICA TransversalTransversal Lobo anterior Lobo posterior Lobo flóculo-nodular 54 27/5/2010 28 C SARTORI Funções Motoras dos Funções Motoras dos NÚCLEOS DA BASENÚCLEOS DA BASE Os Núcleos da Base (NB) regulam:Os Núcleos da Base (NB) regulam: ●● Contração MuscularContração Muscular ●● Força MuscularForça Muscular ●● Movimentos de múltiplas articulaçõesMovimentos de múltiplas articulações ●● SequênciasSequências de Movimentosde Movimentos 55 C SARTORI Telencéfalo Diencéfalo Mesencéfalo Corpo Estriado Globo Pálido Substância Negra Caudado Putâmen Externo Interno Núcleo Subtalâmico Parte Compacta Parte Reticulada Núcleo Acumbente Tubérculo Olfatório Área Tegmentar Ventral Núcleo da Base do EncéfaloNúcleo da Base do Encéfalo Origem Complexo Núcleos Amígdala 56 27/5/2010 29 C SARTORI Núcleo da Base do EncéfaloNúcleo da Base do Encéfalo P A A P 57 C SARTORI Córtex Tálamo Corpo Estriado Globo Pálido Circuito Básico Substância Negra Núcleo Subtalâmico Circuitos Subsidiários Conexões dos NBConexões dos NB NB 58 27/5/2010 30 C SARTORI Córtex Tálamo Corpo Estriado Globo Pálido Circuito Básico Substância Negra Núcleo Subtalâmico Circuitos Subsidiários Conexões dos NBConexões dos NB NB Em Repouso Tônus Inibitório: “Freio” do Movimento 59 C SARTORI Córtex Tálamo Corpo Estriado Globo Pálido Circuito Básico Substância Negra Núcleo Subtalâmico Circuitos Subsidiários Conexões dos NBConexões dos NB NB Plano de Movimento Tônus Inibitório: Liberação do Movimento 60 27/5/2010 31 C SARTORI Quem envia sinais para os NB?Quem envia sinais para os NB? Conexões Aferentes O Corpo Estriado (Putamen+Caudado) é a “porta de entrada” dos NB 61 C SARTORI Para quem os NB enviam sinais?Para quem os NB enviam sinais? Conexões Eferentes Globo Pálido Interno e Substância Negra (Pars Reticulada) são as “portas de saída” dos NB 62 27/5/2010 32 C SARTORI SequênciaSequência de operaçõesde operações VIA DIRETA – facilitadora do movimento GABA GABA GLUT GLUT Em Repouso Pouco Ativado 63 C SARTORI SequênciaSequência de operaçõesde operações VIA DIRETA – facilitadora do movimento GABA GABA Plano de Movimento GLUT GLUT Muito Ativado 64 27/5/2010 33 C SARTORI SequênciaSequência de operaçõesde operações GABA GABA Plano de Movimento GLUT GLUT DOPA VIA DIRETA – facilitadora do movimento 65 C SARTORI SequênciaSequência de operaçõesde operações VIA INDIRETA – inibidora do movimento Em Repouso 66 27/5/2010 34 C SARTORI SequênciaSequência de operaçõesde operações Plano de Movimento VIA INDIRETA – inibidora do movimento 67 C SARTORI Plano de Movimento Inibição da VIA INDIRETA (inibidora do movimento) MOVIMENTO Ativação da VIA DIRETA (facilitadora do movimento) MOVIMENTO 68 27/5/2010 35 C SARTORI Núcleos da BaseNúcleos da Base Iniciadores e Finalizadores dos movimentos O disparo inibitório tônico de seus axônios seria um ‘freio’ permanente dos movimentos indesejados. A necessidade de realizar um movimento interromperia esse disparo tônico frenador e ‘liberaria’os comandos motores corticais 69 C SARTORI Doença de ParkinsonDoença de Parkinson ● 2ª Doença neurodegenerativa mais comum ● Idade de início: 50 – 65 anos ● Prognóstico: sobrevida de 13 anos em média ● Rigidez ● Acinesia (iniciação) ● Hipocinesia ● Bradicinesia ● Tremor em repouso ● Expressão facial em máscara ● Demência na fase avançada ● L-DOPA/Cirurgia/Cel. Tronco/Fisioterapia 70 27/5/2010 36 C SARTORI Doença de ParkinsonDoença de ParkinsonMorte Neuronal na Substância Negra Compacta 71 C SARTORI Doença de Doença de HuntingtonHuntington ● Doença genética ● Idade de início: 40 – 50 anos ● Prognóstico: sobrevida de 15 anos em média ● Hipercinesia ● Coréia e Balismo – movimentos involuntários anormais, rápidos e espasmódicos ● Distonia – contrações musculares involuntárias prolongadas ● Co-contração de mm. agon. e antag. ● Distúrbios psiquiátricos ● Prejuízo cognitivo – demência ● Tratamento sintomático 72 27/5/2010 37 C SARTORI Morte Neuronal no Estriado Doença de Doença de HuntingtonHuntington 73 C SARTORI Funções motoras dos NBFunções motoras dos NB Circuito OculomotorCircuito Esqueletomotor 74 27/5/2010 38 C SARTORI Funções não motoras dos NBFunções não motoras dos NB Circuito Prefrontal Similaridade anatômica com os circuitos motores sugere mecanismos funcionais análogos. Pode regular a iniciação e finalização de processos cognitivos: - planejamento - memória operacional - atenção - resolução de problemas - habilidade verbal 75 C SARTORI Funções não motoras dos NBFunções não motoras dos NB Circuito Límbico Também apresenta similaridade anatômica com os circuitos motores Pode regular a motivação e comportamentos emocionais: - Empatia - Respostas sociais adequadas Movimentos de conteúdo emocional 76
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