Vigília e sono

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NEUROFISIOLOGIA DA 
CONSCIÊNCA, SONO/VIGÍLIA 
UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA 
FACULDADE DE AGRONOMIA E MEDICINA VETERINÁRIA 
 
FISIOLOGIA VETERINÁRIA 1 
Dra.Ma.MV. Larissa Campos Aquino 
Consciência animal 
•  Um estado de consciência, alerta ou atenção é 
necessário para a sobrevivência de um animal; 
•  Consciência x alerta x atenção; 
•  Graus de consciência 
▫  estado desperto x sono, coma, patologias 
•  Sistema reticular ativador 
*Sistema Reticular Ativador 
 
A atividade nesse sistema é necessária à consciência 
sensorial e às respostas motoras, bem como à 
estimulação comportamental 
•  Sistema reticular ativador 
▫  Área excitatória localizada na substância reticular 
da ponte e mesencéfalo 
▫  É ativado pelas informações sensoriais 
▫  Envia sinais que “acordam” o córtex 
–  O cérebro envia retroalimentação para o SRA 
▫  Envia sinais para a ME para manter o tônus 
muscular 
▫  Fibras colinérgicas, adrenérgicas 
–  Locus ceruleus (noradrenalina) 
–  Vigília, sono REM 
–  Neurônios gigantocelulares (acetilcolina) 
–  vigília 
•  Sistema reticular inibidor 
▫  Abaixo da área excitatória 
▫  Fibras soratoninérgicas (serotonina) 
–  Núcleos rafe 
–  Supressão dor 
–  Sono 
Consciência Animal 
•  Estados de consciência 
▫  Vígília 
▫  Sono 
•  Definição de consciência 
▫  Imagens mentais usadas para representar o mundo 
sensorial e para fazer escolhas comportamentais 
 
•  Mamíferos superiores e primatas pensam 
 
•  Estudos de comportamentos operantes 
 
•  Atenção a estímulos de forma seletiva: 
▫  Estímulos mais importantes 
▫  Imagens mentais do ambiente 
▫  Formação de memória 
 
•  Relógio mental 
▫  Comportamentos ordenados em série 
 
•  Comunicação sofisticada entre primatas 
 
Implicações médicas da consciência 
•  Avaliação dos distúrbios neurológicos 
▫  Lesões do tronco cerebral 
 
•  Cuidado do animal pelos humanos 
▫  Dor 
•  Os animais possuem vários estados conscientes 
que variam desde o sono até a 
hiperexcitabilidade. 
Medidas Objetivas dos Estados Conscientes 
•  Comportamento 
▫  Animal alerta 
▫  Animal adormecido 
•  Correlações eletrográficas 
▫  Atividade elétrica de vários órgãos 
–  Freqüência cardíaca 
–  Tono muscular 
–  Atividade dos neurônios 
–  Informam: 
▫  os estados comportamentais e 
▫  mecanismos que causam tais estados 
Eletroencefalograma 
•  O que é? 
▫  Traçado de alterações de voltagem em função do 
tempo 
  
•  Onda? 
▫  Irregular mistura de voltagens e frequências de 
diferentes geradores neuronais. 
 
•  Origem? 
▫  Potencial de membrana pós-sináptico excitatório e 
▫  Potencial de membrana pós-sináptico inibitório 
▫  Flutuações do potencial de membrana de células 
gliais 
Eletroencefalograma 
•  Formas: 
▫  Baixa voltagem e atividade rápida (LVFA) 
–  Alerta (vigília) 
▫  Alta voltagem e atividade lenta (HVSA) 
–  Sedação (sono) 
Eletroencefalograma 
•  Correlação entre nível de atividade e frequencia 
no ECG 
▫  Frequencia média aumenta progressivamente com 
maiores graus de atividade 
•  Ritmo Teta 
▫  Movimento 
▫  Locomoção 
▫  Despertar 
▫  Postura 
Descarga elétrica 
rítmica do 
hipocampo 
Neurônios ativados 
na formação 
reticular da ponte 
Sistema de 
marcapasso 
no septo 
VIGÍLIA 
•  Correlações comportamentais 
 
▫  Estágios: 
–  Atenção ou sobressalto 
–  Orientação 
–  Abordagem 
–  Retirada ou hábito 
–  REFLEXO DE ORIENTAÇÃO 
 
Para cada estágio há uma ativação característica do EEG: 
•  Aprendizado do cérebro a determinados 
estímulos 
 
•  Excitação dos sistemas relevantes – reflexa 
(tronco cerebral): 
 ⇒ Animal pronto para responder a estímulos 
biológicos significantes. 
 
•  Tronco cerebral mobiliza várias partes do SNC 
para uma resposta 
RESPOSTA DE PRONTIDÃO 
Bases Neurofisiológicas 
•  Sistema Reticular Ativador do Tronco Cerebral 
▫  Fatos: 
–  Lesões na área do SRA 
–  letargia, coma 
–  Isolamento cirúrgico do prosencéfalo 
–  EEG de HVSA 
–  Estímulo direto no SRA 
–  desperta adormecidos e hiperexcita acordados 
–  SRA descarga antes dos sinais comportamentais 
Sistema Reticular Ativador 
•  Morfologia 
▫  Conjunto de aglomerados de neurônios que se projetam nas vias 
ascendentes e descendentes do cérebro. 
 
•  Necessária para: 
▫  Consciência sensorial 
▫  Respostas motoras 
▫  Estimulação comportamental. 
 
•  Localização: 
▫  Centro do tegumento do tronco cerebral 
O Sistema Reticular Ativador 
SONS 
DOR 
MECÂNI
CO 
Sistema Reticular Ativador 
•  Componentes 
▫  Locus ceruleus na ponte (norepinefrina) 
–  Atenção, divergência conexões p/ córtex 
 
▫  Neurônios adrenérgicos na medula oblonga 
–  Sistema nervoso autônomo 
 
▫  Neurônios dopaminérgicos na substância negra e 
área tegumentar ventral e hipotalâmicos 
–  Comportamento motor, função inibitória 
–  Funções vegetativa e endócrina 
Sistema reticular ativador 
•  Componentes 
▫  neurônios serotoninérgicos da rafe (inibitório) 
–  sono, apetite, termoregulação, reprodução, tônus 
muscular, dor 
▫  neurônios colinérgicos da região mesopontina e no 
prosencéfalo basal 
–  despertar, vigília, sono (sonhos) 
▫  neurônios histaminérgicos no hipotálamo 
–  despertar 
–  difusão córtex e medula espinhal 
O Sistema Reticular Ativador 
Serotonina 
Dopamina 
Norepinefrina 
Histamina 
Acetilcolina 
Sistema Reticular Ativador 
•  Como interagem para regular os graus de 
consciência? 
 
•  Axônios ascendentes para: 
▫  Tálamo -> córtex 
▫  Hipotálamo e núcleos basais 
–  Ativação difusa do cérebro para a consciência e 
o despertar 
–  Ativação do sistema somatossensorial, visão e 
audição 
Sistema Reticular Ativador 
•  Axônios descendentes para: 
▫  medula espinhal 
▫  via reticuloespinhal 
 
–  Iniciar padrões complexos motores 
–  Inibir neurônios motores da medula espinhal e 
tronco cerebral 
•  Funções 
▫  Regular a consciência 
–  Regulação dos ciclos de sono e vigília 
–  Modulação da transmissão sensorial (dor) para o 
córtex 
 
Sistema Reticular Ativador 
▫  Nível alto de atividade do SRA 
–  Estado desperto, alerta e sono REM 
–  Mediadores: 
–  Acetilcolina 
–  Histamina 
▫  efeito anti-histamínicos 
–  Noradrenalina 
▫  Nível decrescente de atividade do SRA 
–  Estágios de desatenção e profundos do sono 
–  Mediadores 
–  Dopamina 
–  Serotonina 
Sistema Reticular Ativador 
▫  Efeitos dos estímulos sensoriais na estimulação 
cortical 
–  aumentam o grau de consciência 
–  DOR 
 
Sistema Reticular Ativador 
SONO 
•  Ocupa muito da vida de um animal: 
▫  Gatos: 
–  42% do sono comum (“desativado”) 
–  16% do estágio adormecido (“ativado”) 
•  Qual é o propósito do sono? 
▫  Animais inferiores (mosca das frutas) 
 
•  Animais privados do sono 
▫  Distúrbios comportamentais 
▫  Morte 
 
SONO 
 
n  Necessário para: 
–  Recuperação bioquímica e funcional do cérebro 
*** *Atividade cerebral durante o sono ***** 
 
–  Consolidação da memória e aprendizado 
–  sonhos 
–  interrupção do sono em REM impede a consolidação de 
memórias de longo prazo 
 
–  Plasticidade neural no desenvolvimento do cérebro 
n  Animais jovens dormem mais 
•  Estágios do Sono 
▫  Sono de ondas lentas (desativado) 
▫  Sono de ondas rápidas (ativado) 
–  REM (rapid eye movement) 
–  sono paradoxal 
•  Desperto – sonolento – sono leve – sono 
profundo 
▫  ondas EEG 
Sono Desativado 
•  Imobilidade reversível inconsciente e 
relativa de um animal 
Sono Desativado 
•  Característicasdo comportamento: 
▫  Capacidade reduzida para analisar modificações 
no ambiente, 
 
▫  Limiar aumentado do estímulo sensorial, 
 
▫  Inatividade muscular relativa, tônus muscular 
reduzido 
–  Enurese 
–  Vocalização 
–  Sonambulismo (humanos) 
 
Sono Desativado 
n  Características do comportamento: 
–  Reflexos proprioceptivos tônico, labiríntico e visual 
não funcionam (exceto nas aves). 
 
–  Depressão visceral – parassimpático 
n  Bradicardia e Bradipnéia 
n  Miose 
n  Redução da pressão arterial 
n  pH sangüíneo mais ácido 
n  Diminuição da taxa metabólica (não no cérebro!!!) 
n  Redução da temperatura corporal 
 
Sono Desativado 
•  Ciclo típico: 
▫  Progressão do sono desativado leve para o 
profundo seguido de sono leve novamente. 
 
Sono Desativado 
•  EEG: 
▫  HVSA sincronizado 
–  Sono de ondas lentas 
 
▫  Correlações elétricas não são específicas: 
–  Estados de sedação com drogas 
–  Sonolência natural 
–  Anestesia 
–  Patologias 
Ciclo do sono 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
•  Ciclos repetidos de ondas lentas e REM 
• sono leve 
• sono profundo 
• sono leve 
• sono REM 
• sono leve 
• sono profundo 
• Duração do REM varia com o tempo decorrido do sono, idade e espécie 
• Ciclo típico 
• 90 minutos humanos 
• 60 minutos primatas 
• 20 minutos cães e gatos 
Sono Ativado (REM) 
•  Características Gerais 
▫  EEG com ondas dessincronizadas 
▫  Movimentos estereotipados rápidos do olho 
▫  Indivíduos lembram de um sonho interrompido 
▫  Inibição da atividade motora 
Sono Ativado 
•  Características Gerais 
▫  Predomínio do sistema nervoso simpático: 
–  Aumento da pressão sangüínea 
–  Taquicardia 
–  Taquipnéia 
–  Aumento da temperatura 
–  Aumento do consumo de oxigênio e glicose pelo cérebro 
 
Sono Ativado 
 
 
 
 
 
 
 
•  Características Gerais 
–  Aspectos da atividade muscular confusa: 
•  Atividade da nuca declina 
• Ativação dos músculos da face e olhos 
• Abalos mioclônicos fásicos em músculos dos membros posteriores 
• Barragens fásicas de impulsos nervosos chegando a 
motoneurônios 
 
– Estágio profundo do sono 
• Limiar para o estímulo de despertar é maior 
– Relacionado aos sonhos – animais? 
Teorias Básicas do Sono 
•  Muitas teorias 
▫  Teoria passiva do sono 
–  Fadiga do SRA 
 
▫  Teoria do processo inibitório ativo 
–  Transecção do tronco cerebral ao nível médio-
pontino 
–  Centro ou Centros do sono abaixo da região pontina 
Teorias Básicas do Sono 
•  Centros Neuronais, Substâncias e Mecanismos 
▫  Núcleos da rafe 
–  Projeções para a formação reticular, tálamo, neocórtex, 
hipotálamo, sistema límbico e medula espinhal (dor) 
 
–  Liberam serotonina 
–  Inibição da serotonina – ausência de sono 
 
▫  Outras áreas: 
–  Núcleo do feixe solitário (sinais sensoriais viscerais) 
–  Regiões do diencéfalo (região supraquiasmática do hipotálamo) 
Teorias Básicas do Sono 
•  Lesões nos centros promotores do sono podem 
causar vigília intensa 
▫  Liberação dos núcleos reticulares excitatórios de 
uma inibição 
▫  Animal pode morrer de exaustão 
Teorias Básicas do Sono 
•  Outras substâncias 
▫  Líquor, sangue e urina de animais mantidos 
despertos por vários dias 
–  Substância (s) que causam sono 
–  Peptídeo muramil 
–  Nonapeptídeo do sangue 
–  Terceira substância do tecido neuronal e ainda não 
caracterizada pode estar envolvida 
 
*Vígilia = acúmulo de fatores do sono* 
Possível causa do Sono Ativado 
•  Função do SA? 
▫  Possibilidades 
–  Fonte endógena de estímulo para promover a maturidade 
–  Estabelecimento das vias neuronais que servem à visão 
binocular 
–  Mecanismo de recompensa interna 
–  Consolidação de lembranças para eventos recém-aprendidos 
–  Manutenção da estabilidade emocional 
–  Manutenção do sistema de neurotransmissores de 
noradrenalina e dopamina 
–  “Decorar a prontidão” 
–  Animais privados de sono diminuem suas reações 
Possível causa do Sono Ativado 
 
•  Necessidade biológica 
–  Interrupção do SA em gatos fez com que essa fase 
“acumulasse” nos dias posteriores 
 
•  Substâncias que imitam a Acetilcolina: 
▫  Aumentam o sono ativado 
Logo: 
•  Sistemas Desativadores 
▫  Diversos sistemas 
 
▫  Áreas reticulares talâmicas antagonizam SRA: 
–  Sistema de projeção talâmica difusa 
–  marcapasso 
NEURÔNIOS 
ACH 
VIGÍLIA 
(PERCEPÇÃO 
CONSCIENTE) 
Excesso de atividade em 
certas regiões 
Comparação do Sono nas Espécies 
Domésticas 
Comparação do Sono nas Espécies 
Domésticas 
•  Animais monofásicos: 
▫  longo período de repouso (noite) 
▫  adultos, atividade diurna 
 
•  Animais polifásicos (mamíferos selvagens, filhotes): 
▫  períodos alternados 
 
•  Eqüinos, bovinos, ovinos: 
▫  Dormem à noite 
 
•  Suínos: 
▫  Dormem bastante durante o dia 
▫  Até 1 hora de SA 
 
Apresentam SNA e SA polifásicos 
 
 
Comparação do Sono nas Espécies 
Domésticas 
•  Animais marinhos (golfinhos, baleias, manatis e 
focas) 
•  Aves (patos) 
•  Répteis (jacarés) 
▫  Sono desativado uniemisférico 
 
•  Tempo despendido dormindo: 
▫  estilo de vida 
▫  situação filogenética 
▫  idade 
▫  Influências: 
–  ambiente novo 
–  falta de segurança 
–  qualidade e quantidade de alimento 
–  mudanças climáticas 
 
•  Espécies predadoras x presas x SA 
•  Idade 
▫  Tempo x SA 
 
•  Posições para dormir 
Narcolepsia 
•  Verificada principalmente em cães 
•  Repentino “ataque” de SA na vigília 
•  Gene recessivo autossômico (hereditário) 
•  Desencadeada pela excitação 
•  Causas: 
▫  ativação de neurônios responsáveis pela inibição 
descendente dos neurônios espinhais motores 
▫  pressão para a fase REM 
 Ü Catalepsia (sinal clínico) 
Tranquilização 
•  Estado de relativa depressão da emocionalidade 
sem correspondente sedação induzido por 
medicamentos 
 
•  Atuação no sistema límbico 
 
•  Depressão do SRA e do neocórtex 
 
•  Gatos e cavalos: 
▫  Hiperreatividade paradoxal – fenômenos 
desinibitórios 
Frontal 
Occipital 
Frontal 
Occipital 
Hibernação 
“Estado de dormência e jejum em mamíferos em 
que a temperatura do corpo cai, mas é capaz de 
se reaquecer ao normal via mecanismos 
metabólicos”. 
Hibernação 
•  Sono prolongado x hibernação 
•  Animais hibernadores 
▫  Arganaz (rato silvestre) 
▫  Esquilo 
▫  Camundongo de bolso 
▫  Hamster 
▫  Ouriço-caixeiro 
▫  Marmota 
▫  Morcego 
▫  Diversas espécies de aves 
▫  Urso 
 
▫  Temperatura corporal similar aos pecilotérmicos 
▫  Recuperação da capacidade de regulação em 
temperaturas favoráveis 
 
•  Hibernação como vantagem adaptacional 
•  Despertar periódico 
•  Elementos fundamentais: 
▫  Hipotálamo 
▫  Componentes do sistema límbico 
•  Estágios do sono na hibernação: 
▫  Temperatura cai – diminui SA 
▫  Determinada temperatura baixa – SNA ininterrupto 
▫  Temperaturas ainda mais frias – ausência relativa de atividade 
elétrica cortical 
PERDA DA CONSCIÊNCIA: 
COMA NÃO É UM SONO PROFUNDO 
•  Excitação da formação reticular – nível de 
consciência 
 
•  Perda de consciência transitória 
(Desmaio/Síncope) 
▫  Causa – redução do fluxo sangüíneo cerebral 
Ü Falha nos reflexos autorregulatórios dos vasos cerebrais 
 
▫  Tipos: 
–  vasovagal – reflexa (dor, medo, estresse emocional) 
•  Coma 
▫  Sono x Coma: 
–  reversibilidade 
–  suprimento de oxigênio 
–  duração 
▫  Estupor x Coma 
•  Coma 
▫  Causas: 
–  Lesões infratentoriais: tumor, distúrbio vascular, 
infecção 
 
–  Lesões supratentoriais: destruição docórtex, 
compressão do diencéfalo (edema, hemorragias...) 
 
–  Coma metabólico: hipo ou hiperglicemia, anóxia ou 
isquemia, envenenamentos, hiper ou hipocalcemia, 
uremia, falha hepática... 
•  A determinação da morte cerebral 
▫  Pré-requisito: 
–  Realização de todos os procedimentos diagnósticos e 
terapêuticos possíveis 
 
▫  Critérios: 
–  Coma sem responsividade cerebral 
–  Apnéia 
–  Pupilas dilatadas 
–  Ausência de reflexos cefálicos 
–  Silêncio eletrocerebral 
 
▫  Confirmação: 
–  Ausência de fluxo sangüíneo cerebral