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Sistema Nervoso Central O SNC está localizado no eixo do corpo: no interior do crânio e da coluna vertebral, nele se encontram a maioria das células nervosas. Sistema Nervoso Periférico O SNP, como indicado por seu nome, está localizado na periferia do corpo. Poucas células nervosas são encontradas nessa parte do sistema nervoso. Ele é formado, em grande parte, pelos prolongamentos das células que estão localizadas no SNC. No SNP, as informações da periferia do corpo para o SNC e do SNC para a periferia do corpo trafegam pelos nervos como uma via de mão dupla, nos dois sentidos. Os nervos podem ser classificados em: Nervos cranianos Quando se ligam ao SNC por orifícios do crânio. Nervos espinhais Quando se ligam ao SNC pelos orifícios da coluna vertebral. Esses 2 tipos de nervos podem veicular informações sensitivas e motoras: Informações sensitivas: Informações que os nervos transmitem ao cérebro sobre a pressão, dor, calor, frio, vibração, posição das partes do corpo, etc. As informações do ambiente interno e externo ao corpo se ascendem ao SNC, podemos chamar de informações aferentes. Informações motoras: Informações que o SNC transmite ao corpo sobre como proceder. São chamadas motoras porque toda resposta do SNC ao ambiente interno ou externo, acontece por meio do movimento. São informações eferentes as respostas do SNC para os órgão efetuadores. O Sistema Nervoso Central pode ser classificado da seguinte forma: Como mostrado na tabela, o SNC ocupa o eixo do corpo especificamente o interior do crânio e da coluna vertebral. Na embriologia, o SNC é originado de um tubo, o tubo neural, que durante o processo de desenvolvimento do embrião, se dilata na extremidade superior dando origem ao encéfalo. Nessa dilatação, a luz do tubo se deforma, o que explica um sistema de cavidades no interior do encéfalo. Esse sistema de cavidades faz com que a região central do SNC contenha orifícios que no encéfalo é representado pelos ventrículos laterais, terceiro e quarto ventrículos. Esses orifícios são contínuos no canal medular. Nos ventrículos acontece a principal secreção de líquor ou líquido cefaloraquidiano, que banha todo o Sistema Nervoso Central e fica restrito ao espaço entre duas membranas do SNC. Suas funções são principalmente de suprimento de nutrientes e remoção de resíduos metabólicos do tecido nervoso. Outra macroestrutura que precisamos conhecer são as meninges. As meninges formam um complexo de três membranas que envolvem o SNC, em conjunto com o líquor. Esse complexo tem função de proteção do SNC contra traumas mecânicos. A superfície do cérebro é chamada de córtex cerebral e apresenta saliências arredondadas denominadas circunvoluções ou giros e os sulcos que as separam. Da mesma forma o cerebelo, apresenta circunvoluções que, por serem mais finas que os giros cerebrais são chamadas de folhas e assim podemos dizer que no cérebro temos giros e sulcos e no cerebelo temos folhas e sulcos. O córtex cerebral está envolvido com as funções neurais e psíquicas mais complexas, algumas dessas funções, em localizações específicas delimitadas primariamente pelos lobos, conforme imagem ao lado. O tecido nervoso é composto por dois tipos de células: Os neurônios que formam a parte funcional do tecido. As neuroglias ou células gliais, que formam o sistema de suporte para as funções dos neurônios. Neurônios Como unidades funcionais de informação, os neurônios operam em grandes conjuntos formando os chamados circuitos ou redes neurais. Isso significa que, para cumprir determinada função, como por exemplo, o ato de ver algum objeto, vários neurônios trabalham de forma sincronizada desde a captação da luz até a interpretação dessa luz no córtex cerebral, para que você tenha ciência do que está vendo. O neurônio é composto, como toda célula, por uma membrana plasmática que envolve o citoplasma. No citoplasma encontramos as mesmas organelas com suas diferentes funções: o núcleo com seu material genético, as mitocôndrias que produzem energia, o reticulo endoplasmático com funções no metabolismo celular e muitas outras. Então, além das estruturas celulares descritas, nos neurônios encontramos os prolongamentos especializados na recepção de informações: Os neurônios se subdividem em três tipos fundamentais, quanto à função que cada um desempenha no circuito: Motores: Os neurônios motores controlam órgãos efetores, como as fibras musculares e as glândulas. Sensitivos: Os neurônios sensoriais recebem estímulos sensoriais do meio ambiente e do próprio organismo. De associação: Também chamados interneurônios estabelecem conexões entre outros neurônios, formando circuitos neurais completos. Podemos observar além do corpo celular, os axônios e dendritos, outras estruturas que fazem parte do neurônio, como o telodendro também chamado de terminal de transmissão. Observamos ainda a bainha de mielina, que reveste o axônio formando a fibra neuronal. No intervalo bainha de mielina encontramos o nodo de Ranvier. A bainha de mielina determina a velocidade de condução nervosa e está presente na maioria dos axônios, mas não nas terminações nervosas. A expressão soma é utilizada, frequentemente, com referência ao corpo celular, essa é outra denominação para o corpo da célula neuronal. Neuroglias As neuroglias têm formas diferentes e exercem funções de suporte específicas. Entre as células da glia, os astrócitos exercem funções importantes no funcionamento do neurônio compondo a barreira hematoencefálica e englobando sinapses. Os microgliócitos fazem parte do sistema imunitário do sistema nervoso e outras células produzem a bainha de mielina que revestem os axônios, como os oligodendrócitos que produzem a mielina no SNC e as células schwann que produzem a mielina presente no SNP. Aula 2: A membrana neuronal em repouso e o potencial de ação Os neurônios são células especializadas no processamento de informações e funcionam em rede. Nessa figura está representado um circuito chamado reflexo simples que permite a retirada do pé de um estímulo nocivo: o percevejo. O nervo misto, a raiz nervosa e a comunicação entre os neurônios representada por asteriscos coloridos. Para o ato de levantar o pé, o rompimento da pele é traduzido em sinais que percorrem as fibras nervosas sensoriais em direção à medula espinhal. Na medula, a informação é distribuída aos interneurônios. Alguns destes interneurônios se conectam com neurônios sensitivos que possuem prolongamentos até o encéfalo onde a sensação de dor é percebida e registrada. Outros interneurônios fazem sinapses com neurônios motores enviam sinais aos músculos. No reflexo simples, utilizado nesse exemplo, o sistema nervoso: Distribuiu Coletou Integrou = Informações Para a coleta de informações a terminação nervosa foi acionada pelo rompimento da pele que disparou um sinal elétrico que foi conduzido pelo axônio do neurônio sensitivo e transmitido aos outros neurônios motores da medula e os neurônios de associação que integraram a informação no córtex. Informação Esse é modelo de processamento de informação motora mais simples, e mesmo assim, vários neurônios foram acionados e trabalharam organizadamente para processamentoe transmissão da informação, se comunicando por meio de condução elétrica. O meio intra e extracelular A água (H2O) é o principal fluido do interior do neurônio e está presente tanto no citosol - meio intracelular, quanto no meio extracelular. É importante lembrar que na água estão dissolvidos os íons que serão responsáveis pelos potenciais de repouso e de ação da membrana. Além de armazenar íons a água tem um papel fundamental na distribuição desigual de cargas elétricas, uma vez que o átomo de oxigênio O2 possui uma maior afinidade com os elétrons, quando comparado com o hidrogênio H+. O oxigênio adquire carga líquida negativa, enquanto o hidrogênio carga líquida positiva. Assim, pode-se dizer que a água é uma molécula polar o que torna esta substância um excelente solvente. Os íons armazenados no espaço intra e extracelular são átomos ou moléculas que possuem uma carga elétrica líquida. A carga elétrica de um átomo é determinada pela diferença entre o número de prótons e elétrons. Prótons Elétrons ≠ Carga elétrica Quando a diferença é igual a 1 diz-se que este átomo é monovalente. Quando a diferença apresentada é igual a 2 diz-se que o átomo é divalente. Os átomos ainda podem ser classificados como: Ânion: Carga negativa - Cátion: Carga positiva + Em tempo, é importante ressaltar que os íons mais importantes, do ponto de vista da neurofisiologia celular são os cátions monovalentes Na+ (sódio) e K+ (potássio), o cátion divalente Ca+ (cálcio) e o ânion monovalente Cl- (cloreto). A membrana neuronal Considerando a importância da carga elétrica do meio intra e extracelular, vamos à delimitação dos limites entre intra e extracelular: A membrana neuronal é determinante no controle da passagem de íons de um meio para outro. É formada por uma dupla camada fosfolipídica: “Cabeça” polar, ou seja, um átomo de fósforo ligado a três átomos de oxigênio. A “cabeça” fica projetada para parte externa em contato direto com a água. “Cauda” apolar, contendo hidrocarbonetos. Uma dupla camada as “caudas” se aproximam no centro. O equilíbrio O potencial de repouso de um neurônio típico é de cerca de - 65 milivolts (mV). Meio intracelular: K+ Meio extracelular: Na+ e Ca+ Para compreender esse processo precisamos lembrar que o meio intracelular é rico em potássio, enquanto o meio extracelular é rico em sódio e cálcio. Assim o citosol é mais negativo do que o meio extracelular e na manutenção desse meio negativo em - 65mV não há transmissão do impulso elétrico, chamamos essa condição do neurônio de potencial de repouso. É importante saber: Em todas as células vivas existe uma distribuição desigual de íons de diferentes cargas entre o espaço intracelular e extracelular. Quando acontece um desequilíbrio entre esses espaços, acontece a bioeletricidade ou geração de eletricidade pela célula. Dessa forma, podemos dizer que é o movimento de íons através da membrana que vai determinar o potencial de ação. O movimento dos íons De forma geral, os íons movimentam-se, através da membrana, por dois processos: Potencial de ação: Observamos acima que, no potencial de repouso o citosol da fibra nervosa encontra-se negativamente carregado, quando comparado ao meio extracelular. Isso ocorre porque a membrana, quando em repouso, é, praticamente, impermeável aos íons de sódio (Na+) e altamente permeável aos íons de potássio (K+). Sendo assim, íons de K+ fluem facilmente através da membrana, via canais de potássio, a favor do seu gradiente de concentração, ou seja, do meio de maior para o de menor concentração, neste caso do meio intracelular para o meio extracelular. Este fluxo de cargas positivas, associado às proteínas de carga negativa existentes no citosol, torna o meio intracelular ainda mais negativo (Vm = -65mV). Podemos dizer que o potencial de ação é uma inversão, momentânea, desse quadro, ou seja, é quando o meio intracelular torna-se mais positivo que o meio extracelular. No entanto, é conveniente ressaltar que nem todo estímulo resultará em um potencial de ação, pois para que isso ocorra o limiar precisa ser atingido. Logo, quando um estímulo é gerado temos um potencial gerador que poderá, ou não, converter-se em um potencial de ação. Considerando que o limiar de disparo foi atingido e, portanto, um potencial de ação foi gerado, canais de Na+ (voltagem-dependentes) são abertos promovendo um rápido influxo deste íon a favor do seu gradiente de concentração, além disso, a alta negatividade do citosol também contribui neste processo, uma vez que cargas opostas se atraem. Assim, o meio intracelular, antes negativo, torna-se rapidamente positivo. ESTA FASE RECEBE O NOME DE DESPOLARIZAÇÃO. No entanto, instantes após sua abertura os canais de Na+ se fecham, ao passo que os canais de K+, antes parcialmente abertos, concluem sua abertura, promovendo, assim, efluxo de K+ para o meio extracelular (repolarização), restabelecendo, assim, a polaridade de repouso da membrana. Precisamos considerar a elevada permeabilidade da membrana ao íon (K+) e um retardo no fechamento dos canais de potássio, somada a inativação temporária dos canais de sódio, faz com que a repolarização se estenda além do valor de repouso da membrana, tornando-a ainda mais negativa. ESTA FASE RECEBE O NOME DE HIPERPOLARIZAÇÃO. Após a rápida despolarização da membrana os canais de sódio tornam-se inativos, evitando assim que outro potencial de ação seja gerado (período refratário absoluto), antes que os valores de repouso da membrana se restabeleçam (tornem-se novamente negativos). Quando os valores retornam para limites próximos aos de repouso um novo potencial de ação poderá ser gerado (período refratário relativo), desde que a corrente despolarizante seja forte, o suficiente, para alcançar o limiar. É importante ressaltar que durante todo esse processo a bomba sódio-potássio está atuando fazendo com que os gradientes iônicos sejam mantidos, pois isso é fundamental para que um novo potencial de ação ocorra. Para transferir informação de um ponto para outro no sistema nervoso central é necessário que o potencial de ação, uma vez gerado, seja conduzido por toda a extensão do axônio. O potencial de ação segue sempre em progressão, ou seja, nunca regride, pois as áreas seguintes, da membrana, vão sendo despolarizadas pela a abertura de canais de sódio voltagem-dependente. Além disso, é importante lembrar que nos trechos, por onde o potencial de ação passou, a membrana encontra-se temporariamente refratária e, com isso, os canais de sódio estarão inativos por um determinado período (período refratário), não permitindo, desta forma, a geração de um novo potencial. A bainha de mielina é responsável por acelerar a propagação do potencial de ação no interior do axônio. Esta estrutura reveste o neurônio, porém não de forma contínua, mas sim com espaços onde estão localizados os canais iônicos. Tais espaços são conhecidos como nodos de Ranvier e fazem com que o estímulo seja conduzido de forma saltatória (estímulo saltatório), sendo a bainha de mielina formada principalemnte por gordura, que é um isolanteelétrico o impulso salta de nodos em nodos pela bainha de mielina. Aula 3: Sinapse: a comunicação neuronal Na aula anterior, discutimos como se comporta o neurônio em repouso e como acontece a transmissão do potencial de ação. Nessa aula, vamos estudar o local onde acontece o contato entre os neurônios e entre os neurônios e os órgãos efetuadores da ação, esses locais são denominados sinapses. A sinapse é uma junção especializada em que uma terminação nervosa faz contato com outro neurônio ou outro tipo de célula. SINAPSE ELÉTRICA Há comunicações entre neurônios que acontecem por meio da justaposição entre as membranas. Nesse tipo de sinapse a justaposição entre as membranas permite o alinhamento entre os canais iônicos formando uma passagem chamada de gap. Pelos gaps acontecem o livre trânsito de íons de uma membrana a outra, desta maneira o potencial de ação passa de uma célula para outra muito mais rápido do que na sinapse química, mas não pode ser bloqueado. De forma geral, as sinapses elétricas possuem mecanismos mais simples do que as sinapses químicas. Nelas a corrente iônica passa diretamente do meio intracelular do neurônio pré-sináptico para o citoplasma do neurônio-alvo. Tal passagem é mediada pelos gaps também chamados de junções comunicantes. Essas junções permitem a livre passagem de íons. Nas sinapses elétricas, o espaço entre as membranas dos dois neurônios é de apenas 3nm e é ligado por proteínas especiais denominadas conexinas. As conexinas se unem formando um canal chamado de conexon por onde os íons irão fluir livremente. Assim, podemos dizer que o potencial de ação das sinapses elétricas flui nas duas direções sendo, portanto, bidirecional. Outra característica importante das sinapses elétricas é que como se trata de uma corrente elétrica o potencial de ação gerado no neurônio pré-sináptico é capaz de gerar um potencial de ação, quase que imediato, no neurônio póssináptico. Em seres humanos estas sinapses podem ser encontradas na glia, células epiteliais, células musculares lisas e cardíacas, assim como em algumas células endócrinas. SINAPSE QUÍMICA As sinapses do sistema nervoso central possuem diferentes denominações de acordo com o local de comunicação entre os neurônios. São as sinapses: Axodendríticas: Em uma sinapse em que o axônio do neurônio pré-sináptico comunica-se com o dendrito do neurônio pós-sináptico dizemos que esta sinapse é axodendrítica. Axossomática: Quando a membrana pós-sináptica está localizada no corpo celular a sinapse será axossomática. Axoaxônica: Quando a membrana pós-sináptica está localizada em outro axônio a sinapse, é chamada axoaxônica Dendrodendrítica: Em alguns casos especiais os dendritos de um neurônio se comunicam com os dendritos de outro neurônio formando uma sinapse denominada dendrodentrítica. As sinapses do SNC podem, ainda, ser classificadas de acordo com a morfologia da membrana pré e pós- sináptica: Sinapse assimétrica: Quando a membrana pré é mais espessa que a membrana pós. Também chamada de sinapse do tipo I de Gray. São geralmente sinapses excitatórias. Sinapse simétrica: Quando a espessura da membrana pré é similar a da pós. Esta sinapse também é chamada de sinapse do tipo II de Gray. Geralmente é associada à sinapse inibitória. PRINCÍPIOS DA TRANSMISSÃO SINAPTICA QUÍMICA As junções neuromusculares constituem a área de comunicação entre neurônios motores da medula espinhal e o músculo esquelético: São consideradas as maiores sinapses do corpo humano e são infalíveis. Isso significa que todo potencial de ação gerado nos neurônios motores desencadeiam respostas nas fibras musculares que inervam. Isso se deve a alta especialização dessas sinapses como, por exemplo, o elevado número de zonas ativas no neurônio pré- sináptico e de receptores na membrana pós-sináptica. A membrana pós-sináptica da junção neuromuscular é chamada de placa motora. Para que ocorra sinapse química são necessários três mecanismos básicos: 1. Liberação de neurotransmissores na fenda sináptica, em resposta ao potencial de ação. 2. Acoplamento dos neurotransmissores aos seus respectivos receptores para gerar resposta no neurônio pós-sináptico. 3. Remoção dos neurotransmissores da fenda sináptica para cessar o potencial de ação. Receptores São estruturas localizadas na densidade pós-sináptica (membrana do neurônio-alvo) que irão receber os neurotransmissores lançados na fenda sináptica. Os receptores podem ser divididos em dois grupos: A interação entre neurotransmissor e receptor funciona como inserir uma chave em uma fechadura. 1. Canais iônicos ativados por neurotransmissores 2. Receptores acoplados à proteína G Princípios da integração sináptica Potencial excitatório pós-sinaptico PEPS: É a forma mais elementar de resposta pós-sináptica onde a abertura de um único tipo de canal, mediado por neurotransmissores, é capaz de promover a despolarização da membrana pós-sináptica desencadeando, portanto, um potencial excitatório pós-sináptico (PEPS). A magnitude do PEPS é dependente de vários fatores, tais como: Número de sinapses excitatórias ativas conjuntamente, distância das sinapses à zona de disparo e das propriedades da membrana dendrítica. Potencial inibitório pós-sinaptico PIPS: O potencial inibitório pós-sináptico (PIPS) ocorre da mesma forma que o PEPS, mas os receptores pós- sinápticos, mediados por neurotransmissores como o GABA ou a GLICINA, das sinapses inibitórias são altamente permeáveis ao cloreto (Cl-), o que faz com que os canais iônicos, após abertos, promovam um rápido influxo de cloro para o meio intracelular, tornando o potencial da membrana mais negativo e, portanto, menos excitável. Além disso, existe a inibição por derivação (shunt) onde, por exemplo, uma sinapse excitatória ativa realiza despolarização ao longo do dendrito, porém, antes de chegar ao corpo celular encontra uma sinapse inibitória ativa impedindo assim que a corrente flua para o axônio, desabilitando, assim, o potencial de ação. Modulação sináptica: Vimos anteriormente, que o acoplamento de neurotransmissores a seus respectivos receptores promovem a abertura de canais iônicos, seja de forma direta ou pela ação da proteína G, causando um PEPSs ou um PIPSs. No entanto, a resposta ao acoplamento de alguns neurotransmissores a receptores mediados pela proteína G não promovem resposta direta (PEPSs ou PIPSs) ao invés disso, modificam a efetividade de PEPSs gerados por outras sinapses. Este processo recebe o nome de modulação sináptica. Exemplo: Como exemplo pode-se citar a ação da noradrenalina (NA) sobre os receptores β onde o acoplamento dos mesmos não possui ação direta sobre canais iônicos, após uma cascata de reações bioquímicas envolvendo proteína G e segundos mensageiros, induz ao fechamento de canais de K+. Isto aumenta a resistência da membrana dendrítica gerando uma elevação da capacidade de condução. Assim, sinapses excitatórias distantes ou fracas tornar-se-ão mais efetivas para despolarização e, portanto, mais excitáveis. Aula 4: Interação entre os processos perceptivos cognitivos e de ação envolvidos no controle do movimento O movimento funcional humano é a definição para os inúmeros movimentos articulares controlados especificamente para uma tarefa realizada em um determinado ambiente. O conhecimento detalhado do movimento funcional humano é a base para diagnóstico, profilaxia e terapêutica das disfunções motoras e determinante no sucesso da terapia.Nessa aula iniciaremos o estudo do controle do movimento como função especifica do sistema nervoso. Elementos considerados na produção do movimento funcional Nas aulas anteriores, discutimos as macroestruturas do SN e a maneira pela qual os neurônios cumprem a função de processar, conduzir e integrar informações. Na aula 4 observaremos como essas macroestruturas e os circuitos neurais atuam no controle do movimento. O estudo do movimento humano é direcionado à compreensão dos sistemas que atuam na produção e modificação do movimento. SN exerce a função de controle dos graus de liberdade das articulações. Acionando os diversos grupos musculares para produção organizada do movimento que nos permite executar as mais diversas atividades de vida diária com eficiência e consumo mínimo de energia. No entanto, outros componentes além dos sistemas de produção e modificação do movimento devem ser considerados para compreensão do movimento humano. Para compreender o controle do movimento devemos considerar três elementos essenciais: Tarefa a ser realizada: Esses elementos interagem na produção do movimento da seguinte maneira: O movimento acontece especificamente para uma tarefa Ambiente da tarefa: Esses elementos interagem na produção do movimento da seguinte maneira: O movimento é restrito pelo ambiente. Indivíduo que realizará a tarefa: Esses elementos interagem na produção do movimento da seguinte maneira: O indivíduo executa o movimento para cumprir as demandas da tarefa que precisa executar. Exemplo: No movimento funcional de caminhar. A tarefa é o caminhar. Para caminhar, o indivíduo deve conseguir acionar os músculos e articulações envolvidos na tarefa de caminhar. Podemos afirmar que o ato de caminhar é restrito pelo ambiente em que se caminha, porque os movimentos do individuo ao caminhar serão determinados por vários aspectos do ambiente, como o terreno, o sapato e obstáculos que possam estar no caminho. Assim, as demandas da tarefa e do ambiente determinam vários projetos de planejamento e controle dos músculos e articulações para a produção do movimento organizado. O processamento e a integração das informações para o movimento Consideramos que o sistema nervoso exerce a complexa função de controle motor porque tem a capacidade de regular os mecanismos essenciais para o movimento. Para execução de uma determinada tarefa, o indivíduo produz o movimento utilizando o esforço cooperativo entre várias estruturas e processos cerebrais. Percepção: Representada pela integração de impressões sensoriais Ação: Representada pela capacidade de acionar, músculos e articulações Cognição: Representada pela atenção, motivação e aspectos emocionais que influenciam o movimento A produção do movimento funcional humano é controlada pela interação dos mecanismos essenciais para produção do movimento: a percepção e ação que sofrem influência da cognição. Exemplo: Vamos considerar os movimentos envolvidos na tarefa de chutar uma bola, acompanhando as diversas estruturas envolvidas no movimento. Na tarefa de chutar a bola o movimento foi acionado pela motivação, representada pela contextualização. A contextualização relacionada com a capacidade de cognição. Essa motivação utilizou várias percepções do ambiente com informações das sensações originadas nos receptores periféricos. Essas informações são necessárias para o ajuste corporal para execução do movimento. As sensações foram integradas para ativação do planejamento das estratégias motoras para ação de chutar a bola em direção a um alvo, posteriormente foram encaminhadas para medula que enviou a informação aos órgãos efetuadores do movimento, os músculos, para execução da ação. Podemos concluir que a organização do movimento realizada pelo sistema nervoso é o resultado do esforço cooperativo de várias estruturas organizadas hierarquicamente dentro dos níveis ascendentes do sistema nervoso central, ou seja, da medula para o córtex, e também em circuitos paralelamente distribuídos, entre as várias áreas do córtex que controlam o movimento. O papel das macroestruturas neurais no movimento funcional Hemisférios cerebrais, córtex cerebral e núcleos da base: Os núcleos da base estão envolvidos no controle do movimento. Eles recebem informações de quase todas as estruturas localizadas no córtex, integram essas informações e enviam de volta ao córtex motor passando pelo tálamo. Esses núcleos integram as informações cognitivas para o planejamento do movimento, criando estratégias motoras para atender às demandas da tarefa. Ainda no córtex, os neurônios das áreas pré-motora e parietal são responsáveis pela identificação de alvos no ambiente e planejam o movimento considerando o curso da ação. As áreas pré-motoras enviam essas informações, principalmente, para o córtex pré-motor, que por sua vez, encaminham para o tronco encefálico e para medula pelo tracto córtico-espinhal e sistema córtico bulbar. Diencéfalo: Tálamo Movimento No diencéfalo, o tálamo é a estrutura neurológica mais importante no movimento. Ele funciona como um processador central, ele recebe todas as informações sensoriais, com exceção do olfato e transfere por vários circuitos paralelos para diversas partes do córtex. Cerebelo: Coordenação e controle A função mais conhecida do cerebelo é a coordenação e controle do movimento. Para isso, o cerebelo recebe informações dos músculos e articulações, que ascendem pela medula, sobre como está sendo executado o movimento e com essas informações, mais as informações que recebe do tronco encefálico, faz os ajustes necessários, rapidamente, garantido o movimento coordenado. Essa é uma estrutura muito importante para o aprendizado motor. Medula espinhal: O exemplo do reflexo simples é modelo de movimento organizado no nível medular. A medula é considerada o nível mais inferior de controle da percepção e ação do movimento. Todas as informações descendentes do córtex para controle dos movimentos de tronco, braços e pernas fazem sinapse com os neurônios motores na medula que envia essas informações para os músculos para contração organizada. No entanto, a medula consegue gerar alguns movimentos sem o controle cortical. Nesse caso a medula é ativada pelas informações sensitivas originadas nos músculos, tendões e pele. A resposta motora a esses estímulos são muito simples, chamados reflexos simples, ou medulares e estão relacionados aos movimentos de flexoextensão das pernas como no andar e chutar. Tronco cerebral: No tronco cerebral encontramos os núcleos profundos envolvidos com o controle do ajuste postural e marcha funcional. Para executar essas tarefas o tronco encefálico recebe e integra as informações sensitivas da pele e dos sistemas visual e vestibular. Além dessas funções, do tronco encefálico partem os nervos que vão controlar a musculatura da face; crânio, pescoço; olhos; audição e paladar. Eles são os nervos cranianos descritos na aula 1. Determinados movimentos são inatos o que explica a razão pela qual as crianças que ainda não aprenderam a andar conseguem fazê-lo quando alguém os segura por debaixo dos braços. Esses são os reflexos, controlados apenas pela medula. São inatos e não há necessidade de prática para conseguir executá-los. Ao contrário dos movimentos reflexos, os movimentos funcionais, mais coordenados e complexos, como a escrita, envolvem as estruturas corticais e precisam ser praticados. A prática de uma determinada tarefa induz a maior habilidade das estruturasneurais no planejamento e controle do movimento que se reflete na habilidade de músculos e articulações em realizar o movimento organizadamente para atender às demandas da tarefa eficientemente e para se reorganizar em adaptação às restrições impostas pelo ambiente. O indivíduo destro praticou muitas vezes o ato de escrever com a mão direita e assim criou uma comunicação muito mais rápida e eficiente entre as estruturas de planejamento e controle do movimento, o que não aconteceu com a mão esquerda. Aula 5: O sistema sensorial perceptivo: as sensações Nessa aula, iniciaremos os estudos dos mecanismos essenciais de regulação do movimento, começando pela percepção. Como percebemos o que acontece ao nosso redor? Como conseguimos tocar partes do nosso corpo mesmo sem ver? Por que não precisamos olhar para o chão quando caminhamos? Como conseguimos identificar objetos usando apenas o tato? Essas e outras capacidades são determinadas por estruturas corticais envolvidas com a detecção do ambiente e transmissão dessas informações até o córtex, onde as informações são processadas e integradas para responder às demandas da tarefa respeitando as restrições do ambiente. O sistema sensorial perceptivo Para delimitar nossos estudos sobre o sistema sensorial perceptivo, vamos definir as sensações como as informações do ambiente que ascendem ao sistema nervoso central para que possamos que perceber o que acontece a nossa volta. Para que as informações do ambiente sejam transmitidas até a medula ou até ao córtex, as terminações nervosas próprias dos neurônios sensitivos, chamadas de receptores são acionadas por diversos estímulos, como frio, calor, vibração, por alterações químicas ou pelo próprio movimento. O conjunto das informações transmitidas por esses receptores sensoriais nos permite, por exemplo: Desviar de um objeto no caminho, mesmo que não se saiba precisamente a distância segura para se passar, ou o fato de poder tocar várias partes do corpo com os olhos vendados e as atividades de coordenar os movimentos funcionais como andar, segurar e manipular objetos. Os receptores são capazes de detectar qualquer alteração no ambiente, na angulação das articulações ou tensão muscular e assim deflagrarem o potencial de ação que percorre as fibras neuronais até a medula e córtex para a adaptação dos sistemas de ação. Especificamente, por informações provenientes desses receptores é que somos capazes de perceber (percepção) as restrições do ambiente e organizar as demandas da tarefa adequadamente. Não podemos esquecer que para atender às demandas da tarefa o sistema nervoso se utiliza também das informações sensoriais para resposta motora adequada, na intenção de realizar o movimento: A cognição. Em geral, as terminações nervosas sensoriais classificam-se em três grupos: Exteroceptores Os exteroceptores são receptores cutâneos que associam-se à pele, dando informações sobre o meio externo. Visceroceptores Os visceroceptores associam-se às vísceras ou órgãos internos, dando informações sobre o meio interno. Proprioceptores Os proprioceptores associam-se às articulações, tendões e outros tecidos conjuntivos, dando informações sobre a posição, movimento do corpo e sobre o grau de estiramento ou força de contração muscular. Os sistemas ascendentes As informações transmitidas pelos receptores chegam na medula pela parte posterior e lateral. Na medula essas informações ascendem ao sistema nervoso central por feixes de fibras neuronais chamados de tractos. Os conjuntos de tractos que transmitem a informação sensorial formam os sistemas ascendentes ou vias ascendentes. O córtex somatossensitivo Quando as informações originadas nos receptores chegam ao córtex somatossensitivo, através do tálamo, tomamos consciência da sensação, ou seja, conseguimos interpretar a informação. Também chamado de áreas 1,2 e 3 de Broadman, está localizado no giro pós-central e correspondem ás áreas 1, 2 e 3 da figura 2. Nessa área é que as informações provenientes dos exteroceptores e proprioceptores começam a ser integradas para organizar o movimento em uma determinada área do corpo. Para isso, existem nessa região do córtex, neurônios para interpretação das diferentes partes do corpo e assim, podemos mapear a representação das partes do corpo para os neurônios que cuidam de interpretar e integrar essas informações dessas regiões. Você pode verificar que há uma distorção determinada pela quantidade de neurônios necessários para interpretação de determinadas partes do corpo, como, por exemplo, as mãos, isso acontece porque precisamos de um número maior de informações proveniente das mãos para coordenar os movimentos em que essa parte do corpo está envolvida. O processamento organizado em partes distintas com integração de todas as informações permite o processamento dessas informações para coordenação dos movimentos no espaço. Podemos dizer que a função da percepção, ou do sistema sensorial na organização do movimento é a informação sobre a posição do corpo no espaço e a posição de um seguimento em relação aos outros seguimentos corporais para coordenação do movimento. O córtex somatossensitivo, ainda é capaz de ampliar a sensibilidade de contraste, que é a informação tátil que permite a detecção do formato e bordas de objetos. Essas informações são, também, componentes das informações que coordenam o movimento, principalmente na preensão de objetos. As áreas de associação Após a interpretação e integração das informações sensoriais, a transição da percepção para a ação requer o processamento das informações cognitivas. Lobos parietal, occipital e temporal: Informações sensoriais e cognitivas Nessas áreas concentram-se os centros que processam as informações sensoriais e cognitivas. Devemos considerar que nessa região, não só as informações das vias Lemnisco Medial e Antero lateral são integradas com a cognição, além das percepções dos proprioceptores e exteroceptores, outras funções sensoriais são necessárias para a produção do movimento organizado, principalmente a visão, e as informações vestibulares, que serão apresentadas na próxima aula. Nesse momento é importante saber que nas áreas de associação, associam-se todos os elementos da percepção e cognição para iniciar o comando da ação coordenada que descenderá até a medula e determinará a contração coordenada dos vários músculos para realização das tarefas organizadamente. Aula 6: O sistema visual e o sistema vestibular Esses dois sistemas atuam em conjunto e são determinantes na organização postural, no equilíbrio e na coordenação do movimento funcional. Especificamente, as informações originadas nesses sistemas são direcionadas ao córtex para a organização do movimento sincronizado do olho e da cabeça. Seguramente, você já ouviu no termo “labirintite” e sabe que essa palavra tem uma estreita relação à “tontura” ou à “vertigem”. Tontura é o termo que representa genericamente todas as manifestações de desequilíbrio. As tonturas estão entre os sintomas mais frequentes em todo o mundo e são de origem labiríntica em 85% dos casos. Labirintite é uma enfermidade de rara ocorrência, caracterizada por uma infecção ou inflamação no labirinto. O termo é utilizado de forma equivocada para designar todas as doenças do labirinto O sistema visual A visão, apesar de possuir receptores especiais, exercefunções bem específicas na propriocepção e na capacidade exteroceptiva. De maneira bem mais complexa, as funções exteroceptivas da visão nos permitem identificar objetos no espaço e se o objeto está parado ou em movimento. As funções proprioceptivas da visão nos permitem orientar nosso corpo no espaço identificando o espaço que ocupamos e a posição de uma parte do corpo em relação a outra. Os neurônios que transmitem a luz até os fotorreceptores são classificados em: Células verticais: Grupos de neurônios do tipo bipolar e células ganglionares. São chamadas de células verticais porque se conectam em série uma com as outras. Células horizontais: Grupos de neurônios chamados de células horizontais e células amácrinas. Essas células são responsáveis pela modulação do fluxo de informações no interior da retina porque conectam lateralmente as células verticais. As células horizontais são as responsáveis pela capacidade de determinação do movimento do objeto. Para essa função a visão utiliza a sensibilidade de contraste, discutida na aula anterior, a sensibilidade de contraste faz a delimitação das bordas do objeto e se ele está em movimento ou parado. A percepção do limite, ou contraste entre objetos tem papel importante nas tarefas de locomoção e de manipulação. Quando estamos andando precisamos identificar as extremidades do piso como, por exemplo, as bordas de degraus e nas tarefas de manipulação, a identificação de objetos que serão apreendidos é realizada pela percepção de contraste entre os objetos. Aula 7: O sistema de ação: o movimento O Sistema de Ação é composto por áreas do córtex motor, pelo cerebelo e os gânglios basais. Nessas estruturas encefálicas acontece o processamento essencial para o controle do movimento. O córtex-motor primário O córtex-motor é composto pelo córtex-motor primário, área motora suplementar e córtex pré- motor. A área motora suplementar Experimentos demonstraram que a área motora suplementar não é ativada na execução de tarefas simples ou movimentos repetitivos, para essas tarefas apenas a área motora primária e pré-motora são ativadas. Nas tarefas complexas que envolvem uma sequência de movimentos ordenados e decompostos em movimentos parciais, as três áreas são ativadas e quando apenas ensaiamos uma tarefa, ou seja, reproduzimos os gestos de uma tarefa complexa, apenas a área motora suplementar é ativada. As áreas de associação de nível superior Localizada no lobo frontal, nas áreas de associação de nível superior concentra-se principalmente a associação das funções cognitivas para produção da resposta motora adequada para a execução da tarefa. É uma área envolvida com o planejamento motor e outros comportamentos cognitivos. Essa área é ativa em tarefas espaciais que exigem atenção e utilização da memória funcional para produção de uma nova resposta motora. As vias descendentes: O Tracto Corticoespinhal As vias que retornam com as informações motoras à medula são compostas principalmente pelo tracto corticoespinhal, também chamado tracto piramidal. Os tractos são os conjuntos de fibras neuronais que veiculam as informações geradas no corpo neuronal. Assim como os conjuntos de tractos que transmitem a informação sensorial formam os sistemas ascendentes ou vias ascendentes e veiculam informações sensoriais (aula 5), o Tracto Corticoespinhal faz parte das vias descendentes e veicula informações motoras. Aula 8: O cerebelo e os gânglios da base Sistemas neurais de controle do movimento: O Cerebelo e os Gânglios Basais. Essas são estruturas de grande importância na organização postural, no equilíbrio e movimentos finos das mãos. As discussões dessa aula são fundamentais para a compreensão das técnicas de reabilitação e treinamento motor utilizadas na fisioterapia. As lesões nesses sistemas determinam sequelas motoras de grande importância na saúde pública como a Doença de Parkinson e a ataxias. O cerebelo O cerebelo é um dos mais importantes componentes encefálicos na organização do movimento funcional, no entanto, ele NÃO é o responsável direto pela produção do movimento. As principais funções do cerebelo são o planejamento e a regulação do movimento. Essas são funções tão primordiais no movimento funcional, que as lesões cerebelares, embora não determinem a ausência do movimento, incapacitam o indivíduo para execução de tarefas muito simples, por falta de coordenação, tremores, desequilíbrio na marcha, dismetria, nistagmo, entre outros. O cerebelo ocupa a parte posterior do encéfalo, situado posteriormente a ponte, assim como no cérebro, apresenta uma camada cortical superficial chamada de substância cinzenta e uma camada interna, branca, na qual estão mergulhados três pares de núcleos. Com base na organização filogenética podemos classificar o cerebelo em lobo floculonodular, verme cerebelar e hemisférios cerebelares. Os hemisférios cerebelares dividem-se, ainda em hemisférios intermediários e hemisférios laterais. Cada uma dessas estruturas recebe informações sensoriais e motoras que se organizam de forma que o cerebelo possa compreender como está ocorrendo o movimento nos músculos e associe com as informações vestibulares, de posicionamento da cabeça e olhos, da visão do ambiente para produzir as correções do movimento em tempo real. É importante lembrar que a ponte, é principal via de entrada e saída do cerebelo. Todas as informações provenientes do córtex, da medula, sistema visual, auditivo e vestibular chegam ao cerebelo pela ponte, mais especificamente pelas fibras neuronais dos pedúnculos cerebelar superior, inferior e médio. Todas as informações que chegam ao cerebelo dirigem–se para um dos três núcleos cerebelares e depois para o córtex cerebelar. Funções específicas das áreas do córtex cerebelar: Lobo floculonodular Atente-se a área azul da figura ao lado, nessa região chegam informações originadas no sistema vestibular e visual. Essas informações, depois de processadas, são direcionadas ao córtex e medula espinhal para o controle dos músculos axiais, do tronco e pescoço. A organização das contrações musculares, com seletividade nos músculos axiais, é determinante para manutenção do equilíbrio, principalmente na marcha e no alcance. O controle da musculatura axial é realizado por meios de contrações constantes e variáveis que garantem a fixação do tronco e pescoço para vencer a força da gravidade e flexibilidade para os movimentos de alcance e de marcha. As disfunções do lobo floculonodular geram a marcha atáxica e o nistagmo. Verme Cerebelar e Hemisférios Intermediários Essas estruturas recebem informações proprioceptivas e exteroceptivas, provenientes da medula, além de informações dos sistemas vestibular, visual e auditivo. Importante saber que os tractos aferentes da medula com informações propriocetivas e exteroceptivas são em número de quatro. Um par, formado pelo lado direito e esquerdo leva informações dos braços e pescoço e outro par, direito e esquerdo, leva informações dos membros inferiores. Essas informações são utilizadas principalmente para aprendizagem motora, além da sincronia fina do movimento executado e participação, junto com o hemisfério lateral e córtex-motor primário na programação do movimento a ser executado. Essa programação representa a função de planejamento. As informações proprioceptivas foram estudadas na aula 5. São as informações referentes à contração muscular, comosão identificadas pelo fuso neuromuscular e encaminhadas até a medula. Da medula, essas informações fazem sinapse na ponte e depois dirigem-se ao cerebelo. Hemisfério Lateral Essa parte do cerebelo é também chamada de neocerebelo, pois trata-se da estrutura filogenética mais recente. O hemisfério lateral recebe informações de vários núcleos da ponte que também são enviadas ao mesmo tempo para várias áreas do córtex cerebral, incluindo áreas sensoriais, áreas relacionadas à cognição, produção e planejamento do movimento. Esses circuitos cerebelares evidenciam que essa região do cerebelo está envolvida com a preparação do movimento, antecipando a organização postural para o movimento subsequente. Além dessas funções, os hemisférios laterais estão envolvidos com a coordenação temporal dos movimentos, relaxando, em tempo sincronizado, o músculo antagonista do movimento para que o agonista execute a contração. Funções não motoras do cerebelo: Estudos recentes demonstram que o cerebelo exerce função cognitiva. Pesquisas relacionadas a essa função cerebelar concluíram que o cerebelo é ativado apenas ao imaginar um movimento. Essa teoria tem fundamentado trabalhos de aprendizagem motora induzindo o indivíduo a associar a imagem mental do movimento ao treinamento motor. O cerebelo, ainda, tem função na aprendizagem motora, na percepção e regulação do tempo e linguagem. Quando realizamos movimentos nos orientando pela visão, o cerebelo também é ativado. Nesse desenho esquemático estão representadas as vias de comunicação do córtex cerebral com o cerebelo, são as setas vermelhas essas são as vias utilizadas para o planejamento do movimento. As informações dessa via se originam no córtex cerebral e fazem sinapse na ponte antes de atingir o cerebelo. Observe novamente as setas vermelhas: depois de processadas, as informações cerebelares afins de planejar o movimento, retornam ao córtex cerebral por meio do tálamo. As setas em azul representam as vias de comunicação do cerebelo com a medula, é a via de regulação do movimento. A regulação do movimento é processadas no cerebelo a partir das informações proprioceptivas, visuais, auditivas e táteis, que servem para a correção do movimento previamente planejado. Após o processamento, o cerebelo envia as informações à medula, e antes de chegarem à medula, essas informações fazem sinapse nos núcleos vestibulares, no núcleo rubro e formação reticular. As vias dos núcleos vestibulares para a medula regulam os músculos antigravitacionais do pescoço, tronco e membros. As vias do núcleo rubro para a medula vão regular o controle da musculatura distal dos membros, sendo importante para movimentos finos das mãos. As vias originadas na formação reticular regulam os movimentos dos músculos axiais do corpo e proximais dos membros, importante para a regulação dos movimentos que envolvem a cintura pélvica e escapular, nas tarefas funcionais. As setas em amarelo demonstram que tanto as informações do córtex-motor primário para execução do movimento, quanto às informações do cerebelo para a regulação do movimento são enviadas à medula ao mesmo tempo, formando um circuito contínuo de planejamento e correção do movimento planejado. Esse circuito torna o cerebelo muito importante na coordenação motora e planejamento do movimento para atender às demandas da tarefa. Todos os aspectos do cerebelo discutidos nessa aula são utilizados na prática clínica e fundamentam técnicas de treinamento e reabilitação motora. Os Gânglios Basais Os gânglios basais são núcleos localizados na base do cérebro, mergulhados na substância branca. Observe a figura com atenção e perceba que esses gânglios representam uma estrutura encefálica envolvida com a regulação do movimento. Identificam- se nos gânglios basais os seguintes núcleos: putâmen, o núcleo caudado, o globo pálido, o núcleo subtalâmico e a substância negra. O conjunto formado pelos núcleos caudado e putâmen recebe o nome de núcleo estriado porque se desenvolve a partir de uma mesma estrutura e, em peças formalizadas, que têm a aparência de estrias. Assim como acontece com o cerebelo, lesões nos Gânglios da Base não implicam ausência de movimento, mas causam prejuízos importantes para a organização motora. Podemos tomar como exemplo o que acontece por disfunção da Substância Negra. Mal de Parkinson São muitas as semelhanças dos núcleos da base e do cerebelo. As diferenças são representadas pelas conexões desses dois sistemas. Essas conexões representadas na figura ao lado pelas , setas verdes sugerem que os gânglios basais controlam os movimentos internamente produzidos e automaticamente continuados, enquanto que o cerebelo está relacionado aos movimentos orientados e desencadeados pela visão, como mostram as setas amarelas, vermelhas, azuis e pretas da figura. No Mal de Parkinson a perda dos neurônios da substância negra, resulta na dificuldade de iniciar o movimento e manter movimentos frequenciados como a marcha. Nesses pacientes observa-se dificuldade de iniciar a marcha, mas eles conseguem melhorar essa função se são orientados por dicas visuais. Os tremores e movimentos lentos, movimentos involuntários e flutuação do tônus muscular, são características de lesões nos gânglios da base, além da coreia. Aula 9: Podemos aprender e reaprender a executar o movimento: A plasticidade neural Plasticidade neural ou a capacidade do sistema nervoso de alterar as formas e funções. Podemos dizer que esse termo refere-se à adaptação e reorganização da dinâmica do sistema nervoso para atender às demandas do ambiente e do organismo. Esse processo acontece de forma fisiológica, no aprendizado de uma nova tarefa, como tocar um instrumento ou quando uma criança aprende a andar, falar ou escrever. Essa capacidade do sistema nervoso é, também, acionada como forma de recuperação quando uma estrutura neural é prejudicada. Graças a esta capacidade é que, pessoas que sofreram acidentes, muito graves, às vezes com perda de partes do sistema nervoso, podem recuperar partes ou totalmente as funções perdidas. Esse processo acontece de forma fisiológica, no aprendizado de uma nova tarefa, como tocar um instrumento ou quando uma criança aprende a andar, falar ou escrever. A Plasticidade neural Aprendizagem motora é o processo de aquisição e/ou modificação do movimento. Quando uma criança nasce, ao longo do primeiro ano de vida, aprende a engatinhar; sentar; ficar de pé e andar, dizemos que ela adquiriu as funções motoras básicas, esse é o processo de aquisição do movimento e implica na alteração na estrutura cerebral para que a criança possa atender às demandas do novo ambiente. Quando um adolescente aprende a tocar violão ele modificou os sistemas neurais de controle dos graus de liberdade das articulações de mãos, punhos, braços e, até do tronco, para exercer essa nova tarefa, nesse caso ocorreu uma modificação do movimento e essas modificações também causaram uma mudança estrutural nos sistemas de controle motor. Considerando que a plasticidade neural é a capacidade de modificação ou mutabilidade neural, podemos dizer que nos casos acima descritos ocorreu uma plasticidade de aprendizagem. Quando um adulto sofre alguma lesão neurológica, como em trauma cranio-encefálico ou em um acidente vascular encefálico, inicialmente torna-se incapaz de um movimento adequado para atender às demandas da tarefa, com treinamento e com a solução das consequências clínicas da patologia, como a inflamação e o edema resultante da lesão, o indivíduo é capaz de recuperar,parte ou o total, da função motora perdida inicialmente. Em situações como essas, dizemos que ocorre uma plasticidade induzida pela lesão e recuperação da função. A plasticidade é uma capacidade de demonstrar modificação e a plasticidade de aprendizagem, vamos conhecer como o sistema nervoso, ao atender as demandas da tarefa, pode produzir modificações a curto e longo prazos e a relação dessa aprendizagem com a memória do movimento. Aprendizagem e memória O processo de armazenamento do novo conhecimento é composto por duas etapas: Memória de curto prazo - A primeira etapa chamada de memória de curto prazo, é a informação do depósito sensorial, ou seja, as informações sensoriais chegam ao córtex e esse imediatamente cria um novo planejamento para atender às demandas da nova tarefa. Esse novo planejamento dura apenas segundos ou minutos. Essa memória é chamada também de operacional ou memória de trabalho, serve apenas para operacionalizar a nova tarefa nesse momento. Outro exemplo é quando nos lembramos do telefone de alguém, apenas por tempo suficiente para discar o número e depois nos esquecemos. Memória de longo prazo - A segunda etapa é chamada de memória de longo prazo, acontece se o indivíduo repete em um contínuo, a nova tarefa. Tomando o exemplo do adolescente que está aprendendo a tocar violão. Se esse adolescente tomar apenas algumas aulas, não treinar em casa, a nova tarefa será esquecida rapidamente, se, ao contrário, o adolescente continuar a reproduzir os movimentos necessários para essa tarefa o contínuo de repetição promoverá uma modificação na eficiência das sinapses necessárias para essa tarefa, criando modificações estruturais nas conexões sinápticas, podemos dizer que essas sinapses não são sujeitas à ruptura que acontece com as sinapses na memória de curto prazo. Para gerar a memória de longo prazo é preciso que o indivíduo incorpore no seu dia a dia a nova tarefa, ela é dependente de prática e experiência que vai criar uma nova habilidade, essa habilidade promove no cérebro uma modificação estrutural e funcional representada pela criação de novos caminhos sinápticos, mais resistentes, com menor possibilidade de serem rompidos. Não há localização estrutural de memória, a aprendizagem das mais simples até as mais complexos são armazenadas em várias áreas do cérebro e se organizam em circuitos paralelos e hierárquicos, são representadas por um padrão de mudança nas conexões sinápticas. Plasticidade e aprendizagem Considerando o controle motor como o resultado das estruturas encefálicas que agem integradamente para controlar os graus de liberdade das articulações, devemos entender a aprendizagem motora como o aprendizado de novas estratégias de pensar sentir e movimentar, uma vez que esse processo sempre acontecerá na inter-relação da percepção, da cognição e da ação. Assim, a aprendizagem motora é resultado da prática ou experiência em uma tarefa levando em consideração os aspectos limitadores do ambiente, os aspectos do indivíduo e as características da tarefa a ser executada, dessa maneira a aprendizagem motora resultará em uma nova habilidade. Existem dois meios de aprendizagem, iniciaremos pelas formas não associativas de aprendizagem: As formas não associativas de aprendizagem ocorrem quando o sistema nervoso recebe um estímulo único por repetidas vezes até que o sistema nervoso aprenda as características desse estímulo. Essa maneira de aprender pode ocorrer de duas formas distintas: Por Habituação: Aprendemos por habituação quando o estímulo aplicado repetidas vezes provoca, no sistema nervoso, uma redução da resposta a esse estímulo, nesse caso dizemos que o sistema nervoso habituou-se a esse estímulo e a resposta diminui porque ele entende que esse estímulo é habitual, é normal. Na prática clínica esse tipo de aprendizagem é utilizado nos tratamentos de alguns tipos de tonturas e desequilíbrios. As tonturas acontecem por uma reação exagerada do sistema nervoso à alteração da posição da cabeça no espaço. Para o tratamento dessa condição é apropriado que o terapeuta aplique repetidamente os movimentos que provocam a tontura. Esses excessos de estímulos farão com que o sistema nervoso reduza sua atividade na reposta às mudanças de cabeça nas atividades de vida diária, ele tem uma resposta de redução da atividade porque habituou-se com esse estímulo. Na estrutura funcional do sistema nervoso observamos que ocorre em curto prazo uma redução na amplitude dos potencias pós-sinápticos excitatórios (PPSE) produzidos pelos neurônios sensoriais na informação da mudança de posição da cabeça. Inicialmente de pouca duração e com a sequência da terapia, mudanças estruturais ocorrerão nessa sinapse com uma redução permanente dessa atividade sináptica, formando a memória de longo prazo, isso significa que o neurônio sensorial aprendeu a amplitude de potencial sináptico adequado para informar as alterações de posicionamento da cabeça nas atividades de vida diária. Outra forma de aprendizagem não associativa é a aprendizagem por sensibilização. Ao contrário da habituação a sensibilização é o processo de aprendizagem cujo resultado no sistema nervoso é o fortalecimento das sinapses e como resultado acontece um aumento das respostas. A sensibilização tem relação com estímulos prejudiciais, tem função de criar a memória de situações que devemos evitar e pode ser utilizado como equilibrador dos efeitos da habituação. Por exemplo, receber um estímulo nocivo na pele como uma agulhada, após receber um toque leve. Após uma pessoa estar habituada a um estímulo, estímulos dolorosos podem inibir a habituação. A sensibilização pode ter influência genética, uma vez que na sensibilização de longo prazo acontece a síntese de novas proteínas e na habituação de longo prazo ocorrem apenas modificações dessas proteínas. De qualquer maneira, tanto na habituação quanto na sensibilização ocorrem aprendizagem a curto e longo prazo. A aprendizagem associativa: O segundo meio de aprendizagem, a aprendizagem associativa, ocorre com a associação de ideias, dessa maneira, o indivíduo aprende a prever as relações entre um estímulo e outro, Nesse caso diz-se que a aprendizagem é associativa de condicionamento clássico. A aprendizagem associativa pode ocorrer, também, quando o indivíduo aprende a relacionar um comportamento com uma consequência, nesse caso chamamos de condicionamento operante. Pesquisas indicam que a aprendizagem associativa ocorre com modificações simples nas conexões sinápticas, iniciando quando dois neurônios estão ativos, ao mesmo tempo, indicando a associação. Com a prática, ocorre uma mudança nas proteínas dos dois neurônios envolvidos, criando a eficiência sináptica características da aprendizagem de longo prazo. Na prática clínica, o condicionamento clássico, considerado mais simples, consiste em aprender organizar dois estímulos ao mesmo tempo, por exemplo, mostrar um exercício e explicá-lo ao mesmo tempo, depois de algumas correções o paciente será capaz de executar o exercício apenas com os comandos verbais. No condicionamento operante as vias límbicas para compreensão da recompensa de um determinado comportamento são acionadas. O cérebro associa o comportamento com suas consequências. Em modelos de aprendizagem animal podemos utilizar o exemplo de um cachorro que fique nas patas traseiras, ao comando verbal do dono ou visão de uma comida como recompensa do comportamento de ficar sobre as patas traseiras. Na prática clínica o princípio do condicionamento operante é utilizado tornando uma tarefa motora prazerosa, uma vez que comportamentos recompensados tendem a ser repetidos da mesma forma que comportamentosseguidos de estímulo negativo nem sempre são repetidos. Com relação ao tipo de conhecimento adquirido podemos classificar a aprendizagem em processual e declarativa: Processual A aprendizagem processual, também chamada de não-declarativa, é o resultado do conhecimento implícito, acontece na aprendizagem de movimentos automáticos, sem a atenção ou consciência da aprendizagem e resulta na melhora das habilidades motoras. Nesse tipo de conhecimento o cerebelo e córtex- motor têm papel fundamental. Declarativa Por outro lado, a aprendizagem declarativa que resulta no conhecimento explícito requer processos conscientes e o circuito sináptico envolve o lobo temporal. Nesse tipo de conhecimento, é necessária a atenção mantida para o aprendizado. Aula 10: A plasticidade induzida pela lesão e recuperação de função A plasticidade neural resulta na adaptabilidade e individualidade comportamental. A adaptabilidade do sistema nervoso pode ocorrer durante toda a vida, no entanto, consideram-se situações em que classicamente a plasticidade ocorre de maneira mais intensa. São elas: O desenvolvimento intrauterino, a aprendizagem nos primeiros anos de vida e após uma lesão neural. A plasticidade do desenvolvimento inicia-se ainda no ventre materno, tem relação com a maturação do sistema nervoso que inicia com a embriogênese e termina ao nascimento. A plasticidade do desenvolvimento continua intensamente nos primeiros anos de vida, representada principalmente, pelo ciclo auto alimentador de estimulação sensorial que aumenta as possibilidades motoras que vão aumentar as possibilidades cognitivas que vão estimular a busca mais estímulos sensoriais. A lesão promove, no sistema nervoso central, vários eventos que ocorrem no local da lesão e em locais distantes da lesão primária. Resumidamente a lesão pode promover três situações distintas: A morte do neurônio, quando o corpo celular foi atingido; A inatividade na transmissão sináptica quando o axônio foi atingido; A baixa atividade neuronal. Logo após a lesão os mecanismos de recuperação tornam-se ativos. Vamos verificar abaixo quais são as respostas da célula neuronal à lesão: Diasquise Esse fenômeno é também conhecido como “efeitos a distância” Esse termo é usado para explicar porque a lesão em uma determinada área cerebral pode, inicialmente, gerar reações relacionadas à lesão de neurônios de outras áreas. Dizemos que esse mecanismo ocorre por um processo trans-sináptico de depressão na excitabilidade neuronal. À medida que a depressão funcional regride nestas áreas mais distantes, o quadro clínico pode sofrer grandes mudanças de um dia para o outro. A diasquise decorre de um desequilíbrio entre excitação e inibição entre as diferentes áreas cerebrais após uma lesão. O desaparecimento gradual deste desequilíbrio não significa, portanto, um mecanismo genuíno de recuperação funcional, mas de desmascaramento de uma potencialidade funcional que havia sido comprometida temporariamente. Podemos definir a diasquise como uma interrupção temporária da função, produzida pelo choque logo após a lesão. Edema É um aumento na quantidade de líquido no tecido cerebral, é causado por lesões localizadas como, por exemplo: tumores, abscessos e hematomas, ou por lesões difusas nos casos de meningite, anóxia e alguns tipos de intoxicações. O edema sempre causa o aumento de volume do encéfalo e esse aumento de volume aumenta pressão intracraniana (PIC), que vai causar mais lesão, além da lesão primária. Existem dois tipos de edema cerebral: - O edema vasogênico: é comum ocorrer o edema do tipo vasogênico no espaço circundante às lesões causadas por contusões, tumores, infartos, hematomas e abscesso. Nesse tipo de edema acontece o extravasamento de água, eletrólitos e proteínas dos vasos sanguíneos lesados. - O edema citotóxico: ocorre como respostas à anóxia difusa como, por exemplo, na parada cardíaca, é menos frequente e leva ao acúmulo de líquido intracelular, mais acentuado na substância cinzenta. - O edema de ambos os tipos, no local da lesão comprime os axônios e o bloqueio da transmissão sináptica. Com a redução do edema a transmissão sináptica é recuperada e restabelecida a função. Supersensibilidade de Desnervação Essa condição acontece quando um neurônio perde a informação que chega de outra região cerebral. Nesse caso a membrana pós-sináptica torna-se hiperativa quando há liberação de alguma substância neurotranmissora. Revelação de Sinapses Silentes São chamadas sinapses silentes algumas sinapses presentes no sistema nervoso, mas sem função. Sinapses silenciosas proveem uma segunda rede de junções que normalmente não é utilizada, mas é capaz ser ativada no caso de uma depressão das sinapses adjacentes. Essa ativação é chamada revelação porque torna a rede sináptica funcionalmente ativa e assim possibilita a recuperação da função. Regeneração Neural Regeneração Neural ou Sinaptogênese Regenerativa é o termo utilizado para germinação de axônios lesados. Pesquisas demonstraram que após uma lesão o axônio, em poucos dias, é capaz de germinar, crescer e, eventualmente, restabelecer a conexão que havia perdido, desde que o neurônio-alvo fique a pequena distância. Na maioria das vezes, essas sinapses não restabelecem a função completamente. Assim sendo, as pesquisas ainda não conseguiram esclarecer se a sinaptogênese regenerativa pode ajudar ou não no restabelecimento do comportamento funcional existente antes da lesão. Germinação Colateral A germinação colateral também pode ser chamada de sinaptogênese reativa. Pode ocorrer quando os axônios próximos a uma lesão germinam e se direcionam para restabelecer a sinapse que anteriormente eram ativadas pelos neurônios lesados. Pesquisas indicam que a germinação colateral pode restabelecer o comportamento funcional prévio e pode ser manipulada pelo ambiente, ou seja, acontece se o paciente é estimulado para reproduzir a tarefa funcional que ativa o circuito neural lesado. A plasticidade induzida pela lesão e recuperação da função Pesquisas em animais demonstraram que os privados da visão desde o nascimento, exibem a área auditiva muito maior do que animais que enxergam. Pesquisa em humanos sobre a regeneração após lesões periféricas são direcionadas, na sua maioria, para o estudo das modificações que ocorrem no córtex após a amputação de membros. Essas pesquisas demonstraram que a reorganização do mapa cortical da região amputada acontece em função da perda do receptor periférico e como consequência, as terminações nervosas centrais da região intacta germinam para o território da medula e tronco encefálico que estavam desocupados pela perda dos receptores da região amputada, assim a representação do córtex da região amputada é ocupada pelos neurônios das regiões adjacentes que se expandem e ocupam a região inativa em consequência da perda do membro. Remapeamento após as lesões periféricas Estudos demonstram que o sistema nervoso é capaz de se reorganizar após lesões centrais ou periféricas. Nas lesões periféricas de pequena extensão, elas podem ocorrer em curto prazo, mas não são funcionais e não acontecem em lesões extensas. É conhecido que os neurônios do córtex-motor, em condições fisiológicas, possuem colaterais até as áreas adjacentes que formam sinapses com interneurônios inibidores. Acredita-se que esses colaterais possam reorganizar o mapa cortical por revelação de sinapses silentes quando há alguma lesão. Nos casos de lesões extensas do córtex acredita-se que a reorganização funcional acontece porque áreas com a mesma função em regiõesdistantes da área lesada, assumem as funções dos neurônios perdidos. Nessa situação, a reorganização é extensa e afeta as vias de condução neural, os tractos. Na prática clínica, o planejamento do tratamento deve levar em consideração os seguintes preceitos: 1. Logo após a lesão, a reorganização imediata acontece pela revelação de sinapses silentes oriundas de áreas adjacentes, mas não são funcionais. 2. Na mudança mais duradoura, as informações das áreas adjacentes assumem partes da região lesada. 3. A experiência, representada pelo treinamento na tarefa que se pretende recuperar, é a condição da modificação do mapa cortical e recuperação de parte ou o total ou mesmo de adaptação das funções após a lesão. 4. Assim como a experiência leva ao aprendizado e incorporação da experiência no repertório funcional, determinando a modificação do mapa sensório-motor, o “desuso aprendido” leva à atrofia cortical da área do membro em desuso. Apesar da ausência da função, também, gerar a alteração do mapa cortical essa é uma alteração indesejada nos processos de reabilitação e ou aquisição da função motora. 5. A individualidade comportamental determina que o terapeuta, ao planejar o tratamento, leve em consideração o ambiente em que vive o paciente e o significado dos gestos motores na recuperação da função perdida.
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