O cerebelo

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Revista Brasileira de Neurologia » Volume 45 » No 3 jul - ago - set, 2009» » 17
O cerebelo e suas principais
conexões: estudo com tensor
de difusão.
The cerebellum and its main connections:
a diffusion tensor study.
Eliasz Engelhardt
(*)
, Denise M. Moreira
(**)
Resumo
O cerebelo representa cerca de um décimo do volume encefálico, possuindo, entretanto, cerca da metade dos seus neurônios e amplas conexões
de feixes de fibras nervosas, intrínsecas e extrínsecas. As fibras extrínsecas são componentes essenciais de redes neurais subjacentes às variadas
funções cerebrais.
 Estudos anatômicos clássicos (dissecção de cérebros humanos pós-morte, técnicas de rastreio de fibras pós-lesão cerebral ou de utilização de
rastreadores isotópicos ou virais em primatas não humanos) permitiram identificar e obter detalhes sobre essas conexões. Técnicas novas
permitiram o mapeamento da substância branca de modo detalhado através de imagem com tensor de difusão (DTI) e suas derivadas, a anisotropia
fracionada direcional e a tratografia.
É apresentada uma descrição dos principais feixes extrínsecos cerebelares, compreendendo os pedúnculos cerebelares (inferior, médio,
superior), os feixes córtico-ponto-cerebelares (Arnold e Türck), as projeções dos núcleos cerebelares profundos e as relacionadas aos núcleos
vermelho e olivar inferior, acompanhada por imagens representativas de mapas direcionais e tratogramas.
O recurso técnico representado pela DTI permite estudar de modo detalhado in vivo os feixes relacionados ao cerebelo, em condições normais
e patológicas, com a possibilidade de contribuir de modo importante para um entendimento melhor das funções cerebelares motoras, cognitivas e
afetivas, assim como para obter correlações anátomo-clínicas mais detalhadas.
palavras-chave: cerebelo, conexões, tensor de difusão, tratografia
Abstract
The cerebellum represents about a tenth of the encephalic volume, containing about a half of its neurons, and wide connections of
intrinsic and extrinsic nervous fiber tracts. The extrinsic fibers are essential components of the neural nets that underlie varied brain functions.
Classical anatomic studies (dissection of post-mortem human brains, tracing of fibers techniques post brain lesions or use of isotopic or
viral tracers in non-human primates) permitted to identify and to obtain details about these connections. New techniques permitted mapping the
white matter in a detailed way with the use of diffusion tensor imaging (DTI) and its derivatives, directional fractional anisotropy and
tractography.
A description of the main extrinsic cerebellar tracts is presented, including the cerebellar peduncles (inferior, middle, superior), the cortico-
ponto-cerebellar tracts (Arnold and Türck), the projections from the deep cerebellar nuclei and those related to red and inferior olivary nuclei,
accompanied by representative images of directional maps and tractograms.
The technical resource represented by DTI has made possible to perform in vivo detailed studies of the cerebellum-related white matter tracts,
in normal and pathological conditions, with the possibility to contribute in an important way for a better understanding of the motor, cognitive
and affective cerebellar functions, as well as for obtaining more detailed anatomical-clinical correlations.
keywords: cerebellum, connections, diffusion tensor, tractography
(*) 
Setor de Neurologia Cognitiva e do Comportamento-INDC/UFRJ; Centro para Doença de Alzheimer-CDA-IPUB/UFRJ
(**) 
Setor de NeuroRadiologia-INDC/UFRJ; Serviço de Radiologia do Hospital PróCardíaco-Rio de Janeiro-RJ
Rev Bras Neurol, 45 (3): 17-27, 2009»
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Introdução
O cerebelo é uma estrutura encefálica que ocupa
grande parte da fossa craniana posterior. Credita-se
geralmente a Haerophilus (338-280 aC) o
reconhecimento do cerebelo humano como uma
divisão distinta do cérebro. Estudos de numerosos
pesquisadores, como Galeno, Willis, Vesalius, seguidos
por muitos outros, aos poucos construiram o
conhecimento da sua anatomia, já bastante bem
estabelecida no início do século XIX. Os estudos
prosseguiram com aspectos histológicos e comparados.
O interesse por sua função também surgiu nesse século.
Inicialmente foram consideradas funções relacionadas
ao controle motor. Atribui-se a Flourens (1823) o
conceito de o cerebelo ser funcionalmente ligado à
coordenação de movimentos, enquanto Magendie
(1824) ofereceu a primeira evidência do seu papel no
equilíbrio. Mais tarde Bolk (1906) propos uma
localização somatotópica (Barlow, 2002; Chudler, 2009;
Glickstein e Voogd, 1995). Mais recentemente, surgiram
estudos, sobretudo na área da neuroimagem funcional,
sobre a participação do cerebelo em funções não
motoras, cognitivas e afetivas (Bueti et al., 2008; Ivry e Keele,
1989; Habas et al., 2009; Krienen et al., 2009; Leiner et al., 1986;
Ramnani, 2006a, 2006b; Schmahmann e Pandya, 1997). Assim,
o cerebelo, tradicionalmente considerado como estrutura
relacionada ao controle do equilíbrio e do movimento,
com um papel específico na aquisição de habilidades
motoras, mostra-se envolvido em funções não motoras,
de controle cognitivo, emocional e motivacional,
propostas há mais de tres décadas (Watson, 1973).
Estudos neuroanatômicos, em primatas não
humanos e em seres humanos, mostraram de modo
convincente a presença de conexões cerebelares com
áreas associativas do córtex cerebral envolvidas em
funções cognitivas superiores. Adicionalmente, pesquisas
clínicas e neurofisiológicas sistemáticas realizadas em
pacientes com lesões cerebelares e/ou de suas vias e o
desenvolvimento de testes neuropsicológicos mais
sensíveis, permitiram aos clínicos identificar transtornos
cognitivos e afetivos significativos seguidos a lesões
cerebelares. A anatomia também mostrou um grande
avanço com o desenvolvimento da imagem com tensor
de difusão (DTI) e principalmente uma das suas
derivadas, a tratografia, possibilitando a dissecção
virtual de feixes da substância branca de cérebros
humanos in vivo, incluindo os cerebelares (Engelhardt e
Moreira, 2008b; Salamon et al., 2007). A esse grupo de
conhecimentos vieram se juntar técnicas de
neuroimagem funcional que ofereceram evidência de
ativação cerebelar durante variadas tarefas cognitivas e
outras através de estudos de conectividade funcional
no estado de repouso. Estudos recentes, com o
acoplamento dessas duas técnicas, permitiram novos
dados estruturais e funcionais sobre atividades neurais
complexas (Greicius et al., 2003, 2009).
O sistema córtico-ponto-cerebelar, conforme
sugerido, é formado por um conjunto de circuitos
fechados, vias em paralelo, onde o córtex cerebral
projeta para o cerebelo via o pedúnculo cerebral e os
núcleos pontinos e o cerebelo, por outro lado, retorna
projeções para o córtex cerebral via o tálamo (Middleton
e Strick, 2000). Entre os circuitos, dois foram
particularmente bem caracterizados em primatas não
humanos. O “circuito motor”, formado por projeções
do córtex motor primário e pré-motor, com fibras
destinadas à porção dorsal do núcleo denteado,
constituindo em primatas não humanos a principal
projeção ao sistema ponto-cerebelar, com papel
importante no controle do movimento (Glickstein, 1992;
Brodal e Bjaalie, 1997).
 
 O “circuito pré-frontal” é menos
proeminente nos primatas não humanos,
compreendendo as projeções pré-frontais para o
cerebelo (Schmahmann e Pandya, 1995; Kelly e Strick, 2003),
destinadas à porção ventral do núcleo denteado
(Middleton e Strick, 1994, 1997, 2001) e com presumido
papel importante em funções não motoras. Essa via
específica parece ser muito maior em cérebros humanos,
o que pode ser verificado analisando a extensão das
fibras pré-frontais córtico-pontinas no pedúnculo
cerebral em primatas não humanos e em seres humanos,
conformeverificado pela DTI-TR. Essa técnica tornou
possível conduzir pesquisa in vivo das vias cerebelares,
permitindo a definição e os trajetos de fibras, da origem
ao término, com boa concordância com os métodos
anatômicos convencionais (Johansen-Berg et al., 2004, 2005;
Ramnani et al., 2006a, 2006b).
 
Recentemente, estudos
funcionais vieram a aprofundar esses conhecimentos,
demonstrando que o cerebelo está relacionado a áreas
diferentes do córtex frontal, constituindo circuitos
fronto-cerebelares múltiplos. Essas áreas do córtex pré-
frontal têm como alvo o cerebelo através de quatro
circuitos, um motor e três não motores (pré-frontal
dorsolateral, pré-frontal medial e pré-frontal anterior)
(Krienen et al., 2009). Os circuitos não motores têm a
participação do neocerebelo (cerebrocerebelo),
provavelmente implicados em funções cognitivas
superiores, como controle executivo (inclusive memória
de trabalho), detecção de saliência de estímulo e
memória episódica (Habas et al., 2009).
Engelhardt E, Moreira DM.
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Aspectos anatômicos básicos
O cerebelo encontra-se localizada na fossa craniana
posterior, representando cerca de 10% do volume
encefálico. Possui mais de 50% dos seus neurônios e
apresenta extensas conexões com outras regiões do
encéfalo. Divide-se em uma região mediana - o vermis
e duas laterais - os hemisférios cerebelares. Podem ser
distinguidos tres lobos: flóculo-nodular, anterior e
posterior. Apresenta uma região superficial, o córtex
cerebelar, subjacente a este a substância branca, e em
situação mais profunda, os núcleos do cerebelo.
O córtex cerebelar possui estrutura citoarquitetônica
homogênea, constituída por 3 camadas – molecular,
Purkinje e granular, com organização em microcircuitos,
podendo as diversas regiões ser distinguidas
funcionalmente por suas conexões.
A substância branca cerebelar compreende dois
conjuntos de fibras, intrínsecas e extrínsecas. As fibras
intrínsecas são as relacionadas às conexões
intracerebelares (arcuadas, associativas, comissurais,
córtico-nucleares-corticais, além de aferentes e eferentes
extrínsecos). As fibras extrínsecas são as de projeção
do cerebelo, aferentes (de regiões diversas, como
medula, tronco cerebral, diencéfalo) e eferentes (a
maioria a partir dos núcleos cerebelares profundos),
que constituem os pedúnculos cerebelares, destinados
principalmente ao tronco cerebral e diencéfalo
(principalmente o tálamo).
Os núcleos cerebelares profundos encontram-se
incluídos na substância branca e compreendem os núcleos
fastigial (medial ou do teto), globoso e emboliforme
(intermediário ou interposito, da anatomia comparada)
e denteado (ou lateral) (Figura 1A). Estes recebem
colaterais de fibras pré-cerebelares e do córtex cerebelar
e enviam projeções para estruturas diversas do encéfalo.
O núcleo fastigial é o mais medial, recebe aferentes
principalmente do vermis e projeta para os núcleos
vestibulares e formação reticular. O núcleo interposito
(globoso e emboliforme) fica situado em posição
intermediária, recebe aferentes principalmente da região
paravermiana e projeta para o núcleo vermelho (rubro)
(NR) e outros núcleos do tronco cerebral, além de
núcleos talâmicos. O núcleo denteado, o maior dos
núcleos cerebelares, localiza-se mais lateralmente, recebe
aferentes dos hemisférios cerebelares e projeta para o
NR e outros núcleos do tronco cerebral, e para núcleos
talâmicos. Os núcleos vestibulares correspondem a
estruturas que podem ser consideradas análogas e
funcionalmente equivalentes aos núcleos cerebelares
profundos, estando relacionados com o lobo flóculo-
nodular. Devem ser mencionados ainda núcleos
especialmente importantes nas vias cerebelares, como
o NR e os que fazem parte dos núcleos pré-cerebelares,
como os núcleos da parte basal da ponte (núcleos
pontinos) e o complexo olivar inferior (OI) (Crosby et
al., 1962; Gray, 1918; Nieuwenhuys et al., 1980; Ito,
1984, 2006; Martin, 1996; Voogd, 2003, 2004).
Figura 1 [A+B]. (A) vista posterior do cerebelo – à esquerda: localização dos núcleos cerebelares, à direita as zonas cerebelares e o lobo
flóculo-nodular, (B) vista posterior do cerebelo – à direita: a localização dos pedúnculos cerebelares (adaptado de Nieuwenhuys et al., 1980).
fst=fastigial, glb=globoso, bem=emboliforme, dtd=denteado, itp=interposito, PCS=pedúnculo cerebelar superior, PCM=pedúnculo cerebelar
médio, PCI=pedúnculo cerebelar inferior
O cerebelo e suas principais conexões: estudo com tensor de difusão.
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Divisões córtico-nucleares e filogenéticas.
Considerando a conectividade córtico-nuclear
(projeções córtico-nucleares, distribuição de fibras
musgosas e trepadoras) são reconhecidas faixas ou zonas
longitudinais - mediana, intermediária e lateral. A zona
mediana corresponde ao núcleo fastigial, interconectado
com o vermis, bilateralmente. A zona intermediária
pertence ao conjunto nuclear globoso-emboliforme
(interposito) relacionado à região paravermiana
correspondente. A zona lateral é constituída pelo núcleo
denteado relacionada ao hemisfério cerebelar
correspondente. Considerando o ponto de vista
filogenético é descrito o arquicerebelo
(vestibulocerebelo), o paleocerebelo (espinocerebelo) e
o neocerebelo (cerebrocerebelo). Além das
características de desenvolvimento e hodológicas na
definição dessas zonas, existe também um zoneamento
histoquímico (Crosby et al., 1962; Gray, 1918; Ito, 1984, 2006;
Martin, 1996; Ramnani et al., 2006a, 2006b; Schmahmann et al.,
2004; Voogd, 2004) (Figura 1A).
Aspectos funcionais
O cerebelo, através de suas três divisões, encontra-
se relacionado a diversas funções de complexidade
variada, motora, autônoma, cognitiva, afetiva e
comportamental, algumas há muito conhecidas e outras
apenas mais recentemente.
O vestibulocerebelo (lobo flóculo-nodular) se
relaciona à integração do equilíbrio e controle
oculomotor. Recebe aferentes vestibulares das cristas
dos canais semicirculares e dos órgãos otolíticos, assim
como dos núcleos vestibulares, e envia fibras para os
núcleos vestibulares medial e lateral, e possivelmente
também para o fastigial (Crosby et al., 1962; Ito, 1984; Martin,
1996; Nieuwenhuys et al., 1980).
O espinocerebelo (zonas mediana [vermis] e
intermediária [hemisférica medial]) encontra-se
relacionado com o controle de movimentos do tronco
e dos membros. Recebe aferentes proprioceptivos, assim
como visuais e auditivos. O vermis encontra-se
relacionado com o tronco e porções proximais dos
membros, enquanto a parte intermediária com as
porções distais dos membros. A partir do córtex saem
fibras para os núcleos cerebelares (fastigial, interposito
e denteado), que por sua vez constituem projeções para
o tronco cerebral (NR entre outros) e para o córtex
cerebral via o tálamo (Crosby et al., 1962; Ito, 1984; Martin,
1996; Nieuwenhuys et al., 1980; Voogd, 2004) (Figura 1B).
O cerebrocerebelo (zona [hemisférica] lateral) se
relaciona com programação motora, funções cognitivas
e afetivas. Recebe aferências de diversas regiões do
córtex cerebral através dos núcleos pontinos (via córtico-
ponto-cerebelar) e envia fibras para o NR e o tálamo
(e daí para o córtex cerebral, áreas motoras, pré-motoras
e pré-frontais), a partir dos núcleos cerebelares
(denteado) (Crosby et al., 1962; Ito, 1984; Martin, 1996;
Nieuwenhuys et al., 1980; Schmahmann e Caplan, 2006; Voogd,
2004). O cerebrocerebelo é um sistema que merece
considerações adicionais. A proposta do envolvimento
do cerebelo em funções não motoras, de controle
cognitivo, emocional e motivacional já é histórica
(Watson, 1973). Tal proposta foi reforçada mais tarde
com base em aspectos evolutivos dos hemisférios
cerebelares, acompanhando a expansão do córtex
cerebral associativo,surgindo então a sugestão que
estruturas cerebelares filogeneticamente mais novas
pudessem participar na integração de funções mentais
do modo semelhante ao das mais antigas em relação às
motoras, com envio de projeções do núcleo denteado
para o córtex frontal via núcleos do tálamo (Leiner et al.,
1986). Essa maneira de ver têm recebido ampla
fundamentação anatômica experimental, clínica e de
neuroimagem (Dum et al., 2002; Dum e Strick, 2003; Ramnani,
2006b). Numerosos relatos também sugeriram uma
associação entre patologia cerebelar e transtornos de
funções neurais superiores, que não eram facilmente
explicáveis por comprometimento do controle motor
apenas (Ramnani, 2006a). Circuitos cerebrocerebelares
fechados são também encontrados relacionado ao
córtex pré-frontal, sustentando a hipótese da
participação do cerebelo em funções cognitivas, em
analogia às interações do cerebelo com o córtex motor
na elaboração de um movimento (Ito, 2006). Assim, a
visão tradicional do cerebelo como estrutura ligada ao
controle motor apenas não mais tem parecido válida.
Áreas associativas subjacentes a funções complexas,
cognitivas e comportamentais, encontram-se conectadas
de modo recíproco com os hemisférios cerebelares (vias
córtico-ponto-cerebelar e cerebelo-tálamo-cortical).
Essas vias fundamentam a participação do cerebelo nos
circuitos neurais que coordenam também funções
cognitivas e afetivas (Schamahmann, 1991; Schmahmann e
Caplan, 2006; Schmahmann et al., 2007).
Engelhardt E, Moreira DM.
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O tensor de difusão e seus derivados
A imagem com tensor de difusão (DTI) permite
visualizar a substância branca através de duas de suas
derivadas obtidas por pós-processamento das aquisições
brutas – a anisotropia fracionada direcional (DTI-FA)
e a tratografia (DTI-TR). Através da DTI-FA são
obtidos mapas direcionais codificados em cores e
através da DTI-TR pode-se rastrear feixes de modo
individual. Ambas permitem identificar os feixes da
substância branca, sendo que com a DTI-TR, estes
podem ser identificados e seguidos de modo mais
preciso, à semelhança do obtido por dissecção real. Esse
rastreamento de feixes da substância branca, a
tratografia, corresponde a uma “dissecção virtual”, com
boa demonstração de coerência com estudos
anatômicos conhecidos. Embora esses feixes “virtuais”
e as conexões sejam definidos por meio de algoritmos
matemáticos, não implicando necessariamente em vias
axonais verdadeiras, a técnica tem sido usada, inclusive
em cérebros humanos, com bastante sucesso,
oferecendo uma importante ferramenta para estudar a
hodologia do cérebro in vivo, em condições normais e
patológicas (Assaf e Pasternak, 2008; Basser et al., 2000; Catani
et al., 2002; Conturo et al., 1999; Engelhardt e Moreira, 2008a,
2008b; Ffytche e Catani, 2005; Jellison et al., 2004; Jones, 2008;
Nucifora et al., 2007; Rose et al., 2000). A reconstrução de
feixes utilizando o método de rastreamento tem início
com a localização de uma “ROI inicial” (ou “ponto-
semente”) em determinada região e a partir dessa a
obtenção de um “tratograma” produzido pelo
aplicativo. A “dissecção virtual” é realizada na
dependência das características do feixe de interesse.
Feixes com limites claramente delineados nos mapas
de DTI-FA podem ser rastreados com abordagem de
“ROI único”, enquanto situações menos simples podem
ser contornadas com uma abordagem de “ROIs
múltiplos” (Conturo et al., 1999). O posicionamento
adequado de “pontos-semente” é feito com auxílio de
conhecimentos neuroanatômicos clássicos dos trajetos
dos feixes (Crosby et al., 1962; Dejerine, 1901; Ludwig e Klingler,
1956; Nieuwenhuys et al., 1980), como utilizado nos estudos iniciais
(Catani et al., 2002; Wakana et al., 2004) e os que se seguiram.
A DTI-TR não rastreia fibras do mesmo modo que
os traçadores marcados (isotópicos, virais). A tratografia
mostra a via de menor resistência à difusão das moléculas
de água. Assim, um tratograma pode corresponder a
vias de fibras reais ou não, conforme o contexto. Além
disso, o método tem um desempenho inferior em
regiões de cruzamento de complexidade variável de
fibras, ou em relação a vias curtas e tortuosas (Basser et
al., 2000; Catani et al., 2002; Conturo et al., 1999; Ffytche e Catani,
2005; Jellison et al., 2004; Nucifora et al., 2007; Rose et al., 2000).
A técnica não permite diferenciar conexões anterógradas
e retrógradas, assim como muitas vezes de detectar a
presença de sinapses (fibras que atravessam núcleos),
ou mesmo de determinar se uma via é funcional (real)
(Habas e Cabanis, 2007; Johansen-Berg e Rushworth, 2009). Esses
aspectos correspondem a limitações da técnica, o que
significa que resultados falso-positivos e falso-negativos
poderão ocorrer e a presença ou ausência de uma
determinadas via na tratografia deve ser sempre
interpretada com cuidado, levando em conta a coerência
anatômica do tratograma obtido. Entretanto, pode se
tomar partido de algumas dessas característica no que
diz respeito à escolha da localização de uma
determinada ROI.
A maior parte dos estudos focou principalmente os
grandes feixes da substância branca cerebral e alguns
desses incluíram também dados sobre as vias cerebelares
e suas conexões com o tronco cerebral (Catani et al.,
2002; Catani e de Schotten, 2008; Hagmann et al. 2003; Wakana et
al., 2004). Especificamente e de modo mais detalhado,
foram descritas os pedúnculos cerebelares, inferior,
médio e superior com seus trajetos no tronco cerebral
(Salamon et al., 2007), as projeções cerebelares para os
córtices pré-frontal e parietal posterior (Jissendi et al.,
2008) e projeções relacionadas ao NR, importante
estação do circuito cerebelar (Habas e Cabanis, 2006,
2007). Importante estudo foi conduzido analisando a
localização de projeções de subfeixes de diversas áreas
corticais no pé do pedúnculo cerebral (onde convergem
as fibras córtico-pontinas), comparando achados em
cérebros de primatas não humanos com os em seres
humanos. Foi evidenciado, nesse nível, que a contribuição
pré-frontal (em situação mais medial), apresentava
extensão relativamente grande em comparação aos
outros segmentos, o córtico-nuclear-espinhal
(intermediário), e o córtico-pontino de áreas mais
posteriores (mais lateral). Os achados tratográficos e
dados experimentais obtidos em cérebros de primatas
não humanos permitiram a validação dos feixes
encontrados pela neuroimagem (Dauguet et al., 2007;
Ramnani et al., 2006b; Schmahmann et al., 2007).
O presente estudo visa evidenciar com DTI (FA e
TR) os principais feixes que conectam o cerebelo com
as outras estruturas do encéfalo. Faz parte de um projeto
mais amplo sobre TCV.
O cerebelo e suas principais conexões: estudo com tensor de difusão.
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Serão sistematicamente evidenciadas as principais
conexões do cerebelo, conforme segue.
Metodologia
Foram incluídos no estudo seis sujeitos jovens
normais de ambos os sexos (média de idade de 30
anos). Foi utilizado equipamento GE Signa Horizon de
1,5T. Protocolo para aquisição e processamento de
dados do DTI foi semelhante aos outros estudos
internacionais, conforme descrição em publicação
anterior (Engelhardt e Moreira, 2008a, 2008b). Os parâmetros
incluíram matriz de aquisição de 128×128 mm,
FOV=30×24 cm, NEX=1, TR=10.000 ms/TE=89,9
ms, 25 direções/3 eixos (de orientação), b=1000 s/
mm
2
, 30 secções por plano com 5 mm de espessura,
sem intervalo, tendo sido obtidas aquisições no plano
axial em todos os sujeitos e adicionalmente, em três,
também nos planos coronal e sagital. O processamento
e a análise dos dados foi feito em estação de trabalho
com Functool 4.5.3 da GE Medical Systems. As
distorções das imagens ecoplanares (EPI) foram
corrigidas de modo automático. Foram obtidasmapas
direcionais de DTI-FA e tratogramas por DTI-TR. Para
estes foi utilizada a abordagem de “ROI único” em
regiões anatômicas de feixes e de núcleos de interesse.
O rastreamento de cada feixe foi obtido, com
evidenciação do “tratograma”, controlado de acordo
com o conhecimento anatômico prévio e mapas de
referência, que incluíram o tronco cerebral e o cerebelo
(Catani et al., 2002; Catani e de Schotten, 2008; Habas e Cabanis,
2006, 2007; Hagmann et al. 2003; Jellison et al., 2004; Jissendi et
al., 2008; Mamata et al., 2002; Salamon et al., 2007; Wakana et al.,
2004). Os feixes evidenciados não apresentam
codificação de cores em função da direção do trajeto.
Entretanto, tratogramas individuais foram
demonstrados utilizando cores de escolha arbitrária
(Jellison et al., 2004).
 
 As imagens apresentadas no presente
trabalho foram selecionadas como as mais
representativas dos feixes considerados.
Aprovado pela Comissão de Ética do IPUB/UFRJ.
Figura 2 [A+B]. Esquema das vias cerebelares (adaptado de Crosby et al., 1962; Dejerine, 1901; Ludwig e Klingler, 1956; Nieuwenhuys
et al., 1980).
PCS=pedúnculo cerebelar superior, PCM=pedúnculo cerebelar médio, PCI=pedúnculo cerebelar médio, NC= núcleos cerebelares profundos,
NR=núcleo vermelho (rubro), OI= complexo olivar inferior, NV=núcleos vestibulares, vctc=via cerebelo-tálamo-cortical, frs=feixe
rubro-espinhal, fro=feixe rubro-olivar, vfp=via fronto-pontina, vpotp=via parieto-occipito-têmporo-pontina
• os pedúnculos cerebelares inferior, médio e superior
• as vias córtico-ponto-cerebelares, que passam pelo pé do pedúnculo cerebral (feixes de Arnold e
Türck, e o córtico-nuclear-espinhal)
• as projeções relacionadas aos três grupos nucleares do cerebelo, ao núcleo vermelho e à oliva
inferior
Engelhardt E, Moreira DM.
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Os principais feixes de substância
branca do cerebelo
Grande parte das informações existentes sobre a
conectividade do cerebelo provêm das descrições
clássicas, obtidas de escassos estudos em cérebros
humanos pós-morte (Beck, 1950; Dejerine, 1901;
Nieuwenhuys et al., 1980; Gebbink, 1967 [citado por Voogd, 2004];
Marin, 1962; Martin, 1996; Probst, 1901 [citado por Voogd, 2004]).
Estudos em primatas não humanos, utilizando técnicas
de laboratório (lesões com estudo de degeneração de
fibras, injeção de traçadores isotópicos ou virais e seu
rastreamento) (Amino et al., 2001; Brodal, 1978, 1979; Burman
et al., 2000; Clower et al., 2001; Dum , e Strick, 2003; Glickstein et
al., 1980, 1985, 1994;
 
Hopkins e Lawrence, 1975; Kalil, 1981;
Kelly e Strick, 2003; Kuypers e Lawrence, 1967; Middleton e Strick,
1994, 2001; Miller e Strominger, 1977; Schmahmann e Pandya,
1989, 1991, 1995, 1997; Stanton , 1980; Voogd, 2004)
permitiram detalhar com maior precisão essas conexões
e aprofundar tais conhecimentos, embora com o viés
de prováveis diferenças entre as espécies.
As vias aferentes e eferentes do cerebelo,
estabelecendo suas conexões com as outras estruturas
encefálicas, passam pelos pedúnculos cerebelares -
com o bulbo (pedúnculo inferior), a ponte (pedúnculo
médio) e o cérebro (pedúnculo superior) (Figura 1B).
O pedúnculo cerebelar inferior (corpus restiforme e
justarestiforme) é formado por fibras aferentes e eferentes
ao cerebelo (cerca de meio milhão de fibras) relacionadas
principalmente com vias proprioceptivas, provenientes
Figura 3 [A+B]. DTI-FA direcional. (A) cortes
axiais e (B) cortes sagitais. O quadro inferior à
esquerda mostra os tres pedúnculos em um corte
coronal.
(a) pcsup=pedúnculo cerebelar superior,
(b) pcmed=pedúnculo cerebelar médio,
(c) pcinf=pedúnculo cerebelar inferior
O cerebelo e suas principais conexões: estudo com tensor de difusão.
 Revista Brasileira de Neurologia» » Volume 45 » No 3 jul - ago - set, 2009»24
dos feixes espinocerebelar posterior e cuneocerebelar
(com terminação em grande parte homolateral),
projeções olivo-cerebelares (predominantemente
cruzadas) e recíprocas, projeções vestíbulo-cerebelares
e recíprocas (incluindo fibras relacionados com o núcleo
fastigial), retículo-cerebelares e recíprocas, entre outras
(Crosby et al., 1962; Martin, 1996; Nieuwenhuys et al., 1980;
Tomasch, 1969) (Figuras 2A, 3A e 3B, 4).
O pedúnculo cerebelar médio (brachium pontis) é
o maior dos três pedúnculos, especialmente
desenvolvido em seres humanos. É composto
inteiramente por numerosas fibras aferentes (cerca de
20 milhões) originadas dos núcleos pontinos
(dorsolateral, lateral, medial, paramediano, peduncular
e ventral) que constituem as projeções ponto-cerebelares,
em grande parte cruzadas. Os núcleos pontinos recebem
fibras do córtex cerebral (córtico-pontinas princi-
palmente, além de colaterais de fibras córtico-nucleares-
espinhais [centro-pontinas]) homolaterais e seus axônios
projetam para o vermis (bilateralmente) e para o
hemisfério cerebelar contralateral, aparentemente não
havendo projeções para o lobo flóculo-nodular. Parece
que existe uma padrão específico na distribuição das
fibras ponto-cerebelares. As fibras do segmento córtico-
ponto-cerebelar são provenientes de diversas áreas do
córtex cerebral (frontais, parietais, occipitais e temporais)
e convergem no pé (base) do pedúnculo cerebral
homolateral. Assim, essa região do mesencéfalo
representa um alvo de estudo especialmente importante.
As fibras córtico-(pé do pedúnculo)-pontinas ocupam
aí localizações topográficas definidas no ser humano,
Figura 4. Tratogramas dos pedúnculos cerebelares
(vista lateral).
(a) pcsup=pedúnculo cerebelar superior,
(b) pcmed=pedúnculo cerebelar médio,
(c) pcsup=pedúnculo cerebelar inferior e
(d) sobreposição dos tres pedúnculos (setas)
Figura 5. Tratogramas das vias córtico-ponto-
cerebelares (vista lateral)(a, b, c) e (d) sobreposição
dos tres tratos.
O quadro inferior à esquerda mostra corte axial
(DTI-FA) com a localização do pedúnculo cerebral
(seta).
Engelhardt E, Moreira DM.
 Revista Brasileira de Neurologia » Volume 45 » No 3 jul - ago - set, 2009» » 25
como visto através de estudos de casos patológicos
com técnicas de rastreamento de fibras degeneradas
(ver adiante) (Crosby et al., 1962; Dejerine, 1901; Martin, 1996;
Nieuwenhuys et al., 1980; Purves et al., 2008) (Figuras 2A, 3A
e 3B, 4).
O pedúnculo cerebelar superior (brachium
conjunctivum) representa a principal via eferente do
cerebelo. A maior parte de suas fibras se originam no
núcleo denteado, havendo fibras do globoso e
emboliforme, e possivelmente também do fastigial,
constituindo um feixe compacto (com cerca de três
quartos de milhão de fibras) que cruza a linha média ao
nível do mesencéfalo. Após a decussação as fibras
bifurcam formando um ramo ascendente que termina
no tronco cerebral superior e um ramo descendente
que se dirige para o bulbo. A partir deste, fibras são
destinadas a diversas estruturas do tronco cerebral e
tálamo (contralateral) (Crosby et al., 1962; Martin, 1996;
Nieuwenhuys et al., 1980; Tomasch, 1969). Ao nível do tronco
cerebral deve ser destacado o NR importante formação
no trajeto do pedúnculo cerebelar superior, que recebe
fibras contralaterais. Estas são provenientes dos núcleos
cerebelares profundos (sobretudo globoso-
emboliforme e denteado), formando a via cerebelo-
rubral (daí partem duas projeções, a rubro-espinhal e a
rubro-olivar). Este núcleo recebe ainda fibras córtico
rubrais. A via cerebelo-tálamo-cortical é complexa,
compreendendo projeções destinadas ao córtex cerebral
motor, pré-motor e oculomotor, através dos núcleos
VPL, VL, VA e ao córtex pré-frontal através dos núcleos
VL e MD do tálamo. Diversos núcleos intralaminares
também recebem projeções do pedúnculo cerebelar
superior. Existe, ainda, na composição desse pedúnculo,
um contingente de fibras aferentes do feixe
espinocerebelar anterior,destinado ao lobo cerebelar
anterior (Crosby et al., 1962; Gray, 1918; Ito, 1984, 2006; Martin,
1996; Ramnani et al., 2006b; Schmahmann et al., 2004; Voogd e
Glickstein, 1998; Voogd, 2003, 2004) (Figuras 2A, 3A e 3B, 4).
Conforme mencionado, o pé do pedúnculo
cerebral, é local onde transitam numerosas projeções
do córtex cerebral, totalizando cerca de 20 milhões de
fibras de espessura variada (mais finas em posições
mediais e laterais), muitas relacionadas às vias cerebelares.
Estas compreendem fibras córtico-(nucleares)-
espinhais, que passam ao largo dos núcleos pontinos,
com colaterais que projetam para os mesmos (fibras
centro-pontinas), e por projeções córtico-pontinas
específicas. Dissociar as representações de fibras córtico-
pontinas das córtico-espinhais não se mostrou ainda
tarefa precisa. Foi estimado que apenas cerca de um
milhão de fibras do pedúnculo cerebral humano entra
na composição do feixe córtico-espinhal (piramidal),
de modo que parte das fibras deve pertencer ao
contingente córtico-nuclear (bulbar) e a grande maioria
provavelmente pertence às projeções córtico-pontinas
(Tomasch, 1969). O segmento mais medial corresponde
às fibras fronto-pontinas (feixe de Arnold)
(considerando, segundo autores, também fibras pré-
motoras e oculomotoras), enquanto o mais lateral
corresponde às fibras parieto-occipito-temporo-
pontinas (feixe de Türck) (organizadas topograficamente
– occipito-pontinas no setor posteromedial, parieto-
pontinas, no anterolateral e temporo-pontinas no setor
lateral). O segmento intermediário é ocupado pelas
fibras córtico-bulbares (nucleares) (mais mediais ~1/4)
e córtico-espinhais (mais laterais ~3/4) (feixe piramidal)
(Beck, 1950; Crosby et al., 1962; Dejerine, 1901 [onde é feita
revisão detalhada de numerosos pesquisadores que o antecederam,
pgs 82-90]; Flechsig, 1881-1883 [citado por Dejerine, 1901]; Gray,
1918; Jissendi et al., 2008; Marin et al., 1962; Nieuwenhuys et al.,
1980; Salamon et al., 2005). A proporção que corresponde
a cada um dos tres segmentos é descrita de modo
variado, de acordo com diversos autores, com tendência
clássica de considerar o segmento intermediário maior
(3/5), sendo o medial (1/5) e o lateral (1/5) menores.
Entretanto, existem poucos estudos realizados em
cérebros humanos, e estes com imprecisão que decorre
de lesões naturais (Dejerine, 1901; Marin et al., 1962) e cirúrgicas
(Beck, 1950), ou através de dissecção pós-morte (Ross, 1980).
Deve ser considerada ainda a variabilidade dos feixes
(entre indivíduos, entre hemisférios) (Beck, 1950).
Estudos recentes mostram distribuição das fibras
pedunculares com proporções diferentes à da clássica,
com segmentação aproximadamente equitativa,
apoiados em técnica de neuroimagem (DTI-TR) in vivo
em cérebros humanos (Jissendi et al., 2008; Park et al., 2008;
Ramnani et al., 2006a, 2006b; Stieltjes et al., 2001) (Figura 5).
O estudo de núcleos das vias cerebelares tiveram
como objeto os núcleos intracerebelares e os das vias
cerebelares situados no tronco cerebral. Os núcleos
cerebelares profundos, que compreendem os núcleos
fastigial (medial ou do teto), globoso e emboliforme
(intermediário ou interposito, da anatomia comparada)
e denteado (ou lateral) (Figuras 1A e 6A) recebem
O cerebelo e suas principais conexões: estudo com tensor de difusão.
 Revista Brasileira de Neurologia» » Volume 45 » No 3 jul - ago - set, 2009»26
colaterais de fibras pré-cerebelares e do córtex cerebelar
e enviam projeções para estruturas diversas do encéfalo.
O núcleo fastigial projeta para o tronco cerebral
(núcleos vestibulares e formação reticular). O núcleo
interposito (globoso e emboliforme) projeta para o
núcleo vermelho (rubro - NR) e outros núcleos do
tronco cerebral, assim como para núcleos talâmicos. O
núcleo denteado projeta para o NR e outros núcleos
do tronco cerebral, e ainda para núcleos talâmicos.
Adicionalmente, os núcleos especialmente importantes
nas vias cerebelares, o núcleo vermelho (NR), os
núcleos pontinos e o complexo olivar inferior (oliva
inferior - OI), devem ser destacados. O NR recebe
fibras através do pedúnculo cerebelar superior e
apresenta projeções descendentes, rubro-olivares e
rubro-espinhais. Os núcleos pontinos recebem extenso
contingente de fibras córtico-pontinas e projetam para
o cerebelo (segmento ponto-cerebelar), constituindo o
pedúnculo cerebelar médio. O complexo olivar inferior
recebe fibras do NR e projeta para o cerebelo através
do pedúnculo cerebelar inferior (Crosby et al., 1962; Gray,
1918; Nieuwenhuys et al., 1980; Ito, 1984, 2006; Martin, 1996;
Voogd, 2003, 2004) (Figura 6B).
Comentários
Foi possível, no presente estudo, evidenciar e
identificar por meio da DTI-FA e DTI-TR (tratografia,
dissecção virtual), as principais conexões do cerebelo –
Figura 6 [A+B]. Tratogramas das projeções
nucleares (vista lateral). A posição dos núcleos é
indicada pelas setas menores e as projeções pelas seta
maiores.
(A) projeções dos núcleos cerebelares profundos:
(a+b+c)=núcleos individuali-zados e (d)=projeções
sobrepostas dos tres grupos nucleares.
(B) (a) projeções do complexo olivar inferior e
(b1+b2) do núcleo vermelho.
Engelhardt E, Moreira DM.
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os pedúnculos cerebelares inferior, médio e superior,
as vias córtico-ponto-cerebelares, que passam pelo pé
do pedúnculo cerebral (feixes de Arnold e de Türck, e
também o córtico-[nuclear]-espinhal [piramidal]). Foram
ainda identificadas as fibras relacionadas com os três
núcleos do cerebelo, com o núcleo vermelho e o
complexo da oliva inferior. Os presentes achados são
comparáveis, em grande parte, com os da bibliografia
internacional (Habas e Cabanis, 2007; Jissendi et al., 2008;
Ramnani et al., 2006b; Salamon et al., 2005, 2007). Os presentes
achados foram recentemente reafirmados por uma
outra técnica de estudo in vivo, a imagem com espectro
de difusão (DSI) (Granziera et al., 2009).
Essas variadas conexões pertencem às divisões
funcionais do cerebelo, motoras e não motoras. As
motoras já são amplamente conhecidas. Já a divisão
não motora, o sistema cerebrocerebelar, vem sendo
focado de modo intensivo ultimamente, inclusive no
presente trabalho. O sistema cerebrocerebelar
compreende a via córtico-ponto-cerebelar, um dos
maiores sistemas de projeção no cérebro dos primatas,
principalmente nos humanos. Informações do córtex
cerebral são levadas ao cerebelo através de fibras
topograficamente dispostas no pé dos pedúnculos
cerebrais, importante sistema de fibras onde as
projeções corticais convergem espacialmente no seu
trajeto para o cerebelo via os núcleos pontinos. Pouco
é conhecido sobre sua organização anatômica no
cérebro humano. Entretanto, as técnicas de
neuroimagem com DTI-TR in vivo vieram oferecer
um meio que permite visualizar os tratos que passam
pelos pedúnculos cerebrais de modo detalhado. Esse
método foi utilizado para comparar sua organização
em primatas não humanos e humanos. Foi confirmando
a contribuição importante das áreas corticais motoras
no pedúnculo cerebral. Adicionalmente foi mostrada
uma contribuição pré-frontal relativamente grande para
o sistema córtico-ponto-cerebelar humano no
pedúnculo cerebral, assim como de projeções córtico-
pontinas a partir de áreas posteriores (Ramnani et al.,
2006b). Esses aspectos foram também demonstrados
no presente trabalho com uma estratégia de estudo
modificada.
Os diversos estudos comentados e o presente
trabalho contêm contribuições para melhor
compreender as vias cerebelares e, principalmente, o
sistema cerebrocerebelar. Tal conhecimento permite
uma melhor compreensão das funções tradicionais,
motoras, assim como as que mais recentemente vem
merecendo atenção crescente, as não motoras, isto é,
cognitivas e afetivas, em condições normais e
patológicas (Baillieux et al.,2008; Ciccarelli et al., 2008;
Johansen-Berg e Behrens, 2006; Schmahmann e Caplan, 2006;
Schmahmann et al., 2008).
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O cerebelo e suas principais conexões: estudo com tensor de difusão.