Fisiologia Humana Ciclo Circadiano e Pineal

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Ciclo Circadiano.
São alterações fisiológicas cíclicas que vão ocorrer em torno de um dia, e o que define essas alterações é a rotação da terra.
Nosso organismo tem adaptações fisiológicas que tenta nos tornar mais funcionais de acordo com a rotação da terra. Se estamos ou não recebendo luz solar afeta muito as funções do organismo.
Quando a vida surgiu na terra já havia o padrão de claro e escuro proporcionado pela rotação da terra, assim, toda a programação fisiológica do ponto de vista evolutivo levou em consideração essa variação diária; dessa forma, metabolismo e comportamento variam.
Alguns hormônios seguem os princípios circadianos de secreção, como o cortisol, GH e glicocorticoides; esses hormônios atuam no metabolismo energético e nos adaptam a condições onde há períodos de maior atividade física (período diurno) e altera funções metabólicas em períodos de menor atividade (período noturno).
Exemplos de variações ao longo do dia:
Em determinada hora do dia a temperatura corporal está mais baixa em torno de 1ºC, e há outros momentos em que a temperatura sobe, essa curva de temperatura se repete todos os dias. Os menores valores de temperatura é no meio da madrugada (em torno das 3h) e depois disso a temperatura vai aumentando. Também, toda vez que fazemos alguma grande refeição, se tem uma redução da temperatura corporal (já que a temperatura que medimos é normalmente pela superfície do nosso corpo, o sangue desviado para as vísceras torna a pele fria). 
Ficar sem dormir, quando se está em uma festa ,por exemplo, desregula o ciclo circadiano. 
Pode-se mascarar o ciclo circadiano de acordo com o comportamento, mas se acabarmos com as influencias externas vamos ter um padrão que se repete todos os dias.
A primeira hipótese para o que determinava esse padrão eram os fatores ambientais, no qual o ambiente seria o determinante e a temperatura corporal cairia somente porque estaria de noite e isso que induziria o ritmo.
Foi só na década de 70 que se descobriu a possibilidade de existirem reguladores endógenos, relógios biológicos internos. 
Algo, provavelmente no sistema nervoso, faria com que o nosso organismo flutuasse em função do que já era previsível, e que poderia ser mais ou menos dependente de fatores ambientais.
E descobriram isso na base do hipotálamo: o núcleo supraquiasmático.
Viu-se que os ratos no escuro continuvam tendo períodos de alta e baixa intensidade, mesmo quando o principal marcador ambiental (a luz) estava ausente. O ritmo biológico continuava porque não é dependente de luz, sem influencia externa isso também ocorre em humanos.
Em humanos foi feito o seguinte experimento:
Um voluntário ficava em um quarto iluminado sempre igual e as atividades eram realizadas de acordo com a vontade do homem, não havia marcadores externos. Assim, se registrou a atividade do homem e viu-se que mesmo sem marcador externo o homem dormia e acordava em um tempo programado que na media era de 25 horas. Ou seja, se acabarmos com os marcadores externos (como por exemplo, a hora de fazer algo, ou a luz solar) o nosso ritmo biológico é de 25 horas (nosso ciclo circadiano), uma hora a mais que a rotação da terra. 
Devido a isso, o homem do experimento começava acordado de dia e dormindo a noite, e com o passar dos dias ia dormindo cada vez mais tarde, até que depois ele estava acordado a noite e dormindo de dia, e depois ele voltava ao que era antes, em uma média de 25 horas.
Conosco isso não ocorre devido à luz solar e marcadores sociais que nos faz entrar em um ritmo biológico de 24 horas.
Tal experimento nos mostra que temos um relógio biológico interno de 25h, mas que o ambiente ajusta as 25horas para 24 horas. A mesma coisa ocorre com o rato.
Quando se lesiona o supraquiasmático (núcleo hipotalâmico) no rato, não se forma um padrão, independente se está claro ou escuro (o rato fica maluco). Isso nos mostra que a regulação interna gerada pelo núcleo supraquiasmático é muito mais importante que até mesmo os fatores externos.
O núcleo supraquiasmático possui alta atividade durante o dia e baixa atividade durante a noite. Quando se está em maior atividade vamos consumir mais glicose, o neurônio com menor atividade vai ingerir menos glicose.
O núcleo supraquiasmático projeta seus axônios para muitas regiões do cérebro; ele projeta diretamente para o córtex e modula a atividade do córtex frontal, que está envolvido com a tomada de decisão e com o ajuste comportamental (se vale a pena ao animal fazer um comportamento ou não); e ele projeta para o hipocampo, que está associado à formação de memórias; e ele projeta para o sistema límbico, ou indiretamente para o tálamo. 
No sistema límbico, o supraquiasmático regula as respostas emocionais, então o nosso humor flutua ao longo do dia, assim como a nossa tomada de decisão que também flutua ao longo do dia.
Ele também projeta para outros núcleos do hipotálamo e vai afetar os núcleos liberadores de hormônios (que também flutuam, o cortisol, GH). O sistema nervoso simpático e parassimpático flutua na sua atividade basal em função do núcleo supraquiasmático.
O núcleo supraquiasmático influencia a formação reticular (conglomerados de neurônios no tronco encefálico que são controladores da atenção e vigília e consequentemente do sono), então nosso estado atencional também flutua ao longo do dia.
 
O núcleo supraquiasmático acaba influenciando de alguma maneira todos os fenômenos biológicos que flutuam circadianamente. 
Já é demonstrado que o núcleo supraquiasmático expressa determinados genes ciclicamente; tem genes que são expressos só em determinadas horas do dia no supraquiasmático. A expressão desses genes vai determinar a influência do supraquiasmático em outras regiões, que vai fazer você sentir sono em uma hora e não na outra.
Você tem literalmente uma atividade genômica interna do cérebro que determina seu perfil de atividade ao longo do dia. E dentro disso a gente tem a pineal, que é uma glândula cerebral liberadora de hormônios que produz um hormônio chamado melatonina que é um indutor do sono, e ela acaba participando da circuitaria do supraquiasmático.
A secreção de melatonina passa a participar da transdução entre estar acordado e estar dormindo.
SONO:
O Sono é quando você diminui a atividade comportamental. Na média dormimos 8h (voluntariamente), fenômeno biológico que dura um terço da vida de um humano.
Têm-se os dormidores curtos e os longos, e tem-se indivíduos que mesmo sem influência externa dormem só 4 horas por dia, e vai ter indivíduos que dormem 10 ou 11h.
O sono é uma forma especial de atividade do cérebro, dormir não significa hipofunção cerebral.
O sono serve pra fazer reparos do tecido muscular ou conjuntivo, mas no cérebro algumas funções vão ser valorizadas durante o sono, como a consolidação das memórias, que é altamente dependente do sono.
Na década de 70, através de eletrodos (eletroencefalograma) que fazia uma avaliação da atividade elétrica gerada pelos neurônios na superfície cortical, ele não é capaz de acessar o que está mais profundamente, só as camadas mais superiores do córtex. Percebeu-se que durante o sono se tinha atividades corticais diferentes fazendo com que o sono não fosse uniforme. Isso se via pelas ondas elétricas, essas ondas variavam na frequência (você tem uma onda chamada de beta que é uma onda de maior frequência que a onda alfa) e pode ter também como referência a amplitude (a onda delta tem menos frequência e que a onda beta, e também mais amplitude).
A Frequência está associado a quantidade de despolarizações que estão acontecendo nos neurônios, se estiver despolarizando muito rapidamente, vai dar uma frequência aumentada. Se tiver menos atividade periférica, vai ter uma frequência mais lenta.
Enquanto que a amplitude está associada com o sincronismo da despolarização dos neurônios corticais. A amplitude é maior porque soma das despolarizações. Se os neurônios estão despolarizando em muito sincronismo terá amplitudes menores.
Estabeleceu-se 4 tipos de ondas: as ondasalfa, beta, teta, delta.
Da onda alfa pra beta: quando se está de olho aberto, onde a frequência aumenta e a amplitude diminui, porque para o humano a visão é extremamente importante, então só em se abrir o olho se aumenta a atividade cortical como um todo, mesmo nas áreas visuais, a visão contamina a atividade do cérebro todo, por isso ninguém dorme de olhos abertos.
Uma das fases do sono é chamada de ondas lentas, o sono de ondas lentas tem o perfil (as ondas) de baixa frequência e grande amplitude. E se estabelece quatro fases do sono.
No estágio 1: se tem uma onda beta: amplitude maior e frequência menor que o indivíduo acordado.
Estagio 2: começa pela onda beta só que de vez em quando ocorre um complexo.
Estágio 3 : onda delta: a amplitude é muito maior que as anteriores.
 Estágio 4: quando a amplitude aumenta mais. No estágio 3 e 4 as pessoas chamam de sono profundo.
Sono superficial: estágio 1 e 2.
 No está 3 e 4 a frequência dos disparos vão diminuindo.
Entra-se em sono profundo várias vezes ao longo da noite. No período de baixa atividade no encefalograma, se mantém a atividade muscular e continua o controle cerebral nos músculos, isso faz a gente mudar de postura (na média mudamos de postura a cada 10 minutos). 
Nessa fase se aumenta atividade parassimpática, aumentam as atividades das funções digestivas, a frequência cardíaca cai, a frequência respiratória cai, a pressão arterial cai, a atividade digestiva aumenta, e produzimos muita saliva.
Nas fases profundas tem-se menos chance de ser acordado naturalmente, no estágio 3 e 4 não acorda sozinho, só pode ser acordado por um evento externo, mas naturalmente não ocorre. 
Se acordarmos uma pessoa no estágio 3 e 4 ,ela vai dizer que não estava sonhando nada ou pode dizer que estava sentindo angustia ou felicidade, pois os sonhos nessa fase é totalmente límbico, ou seja, é uma emoção ou humor, pois o sistema límbico gera emoção o tempo todo. 
Para sonhar um sonho vívido depende de alta atividade imaginativa que é cortical,pois é o córtex cerebral que planeja ações e imagina objetos. Na fase profunda o córtex está funcionando pouco, com baixa atividade.
 Pode acontecer o que chamamos de sonho paradoxal: a pessoa esta dormindo, mas quando se olha o eletroencefalograma está com onda típica de pessoa acordada com os olhos fechados, ou seja, apenas olhando as curvas não tem como dizer se a pessoa ta acordada ou dormindo, pois há alta atividade cortical. 
Nesse período tem ativação do tronco encefálico dos nervos que controlam o tônus muscular, nesse sono o indivíduo perde o tônus e consequentemente perde a capacidade de realizar movimentos, o sonâmbulo é o cara que não consegue fazer o controle do tônus, então entra em sono REM mas continua fazendo atividade motora.
Sono paradoxal também é chamado de sono REM, porque tem perda dos movimentos do corpo, mas não tem dos músculos oculares, então fica- se hipotônico mas o olho meche. É mais fácil sonhar de forma associada com as preocupações do cérebro.
 O sonho tem validade quando você acorda, por que a via de ativação do hipocampo que é importante para a consolidação das memórias não fica necessariamente ativada durante o sono, por isso quase não se memoriza eventos de sonho. Lembramos do sonho somente quando acordamos durante o sonho, e ele vai entrar para memórias de curta duração, mas quando relembramos e contamos o sonho ele se consolida.
Às vezes o processo de inibição dos músculos desregula quando entramos em sono REM, e começamos a sonhar sem inibir os centros motores e nesse estagio de transição às vezes fazemos um movimento inesperado e acordamos. Também pode ocorrer o oposto: podemos estar em sono REM e por algum motivo a gente acorda, só que acorda sem desinibir os centros motores e abre os olhos mas não consegue se mexer.
 Têm-se muitos distúrbios do sono durante a adolescência, e é comum o terror noturno que é uma atividade emocional muito intensa sem contexto.
No sono REM é mais difícil acordar alguém, mas é mais fácil a pessoa acordar sozinha.
A arquitetura no sonho: 
Entra-se em sono REM (assim como as demais fases) várias vezes durante a noite. O tempo do sono REM vai aumentando com o passar da noite. Então pela manhã a maior parte do sono é em sono REM. No início do sono tem-se preponderância de sono profundo e na manhã de sono REM.
Não há compressão do tempo em sonho. O cérebro mantém o tempo.
Durante o sono REM tem ativação da amígdala. A amígdala é o desencadeador das respostas emocionais. 
Respostas emocionais ficam mais evidentes durante o sonho, mais do que quando estamos acordados. o córtex pré-frontal pode ser inibido pelo sono REM. O córtex pré-frontal está associado à tomada de decisão(moral). No sonho fica-se muito emocional e menos moral (fica-se mais desinibido).
A maior parte dos sonhos são negativos. Eventos felizes são menos frequentes. O com contexto sexual é menor ainda.
Pineal
Uma das regiões que o núcleo supraquiasmático controla é uma glândula neuroendócrina (neurônios produzindo hormônios) chamada de pineal.
 Essa glândula fica localizada na base do cérebro, posteriormente ao hipotálamo, ela faz parte do epitálamo. 
É indiretamente controlada pelo núcleo supraquiasmático, mas até o final da década de 80 era considerada como uma glândula vestigial, sem muita função, e não era muito bem conhecida, nenhuma função era muito bem conhecida ou muito bem consolidada.
 Ela era tratada como a glândula mágica, a glândula que conecta o corpo a alma.
Essa glândula produz um hormônio peptídico chamado de melatonina e esse hormônio é liberado principalmente em função da informação luminosa adquirida pela visão. 
A melatonina é derivada de um aminoácido (ela é hormônio peptídico derivado apenas de um aminoácido) o triptofano.
Na década de 70 se conhecia que ele tinha propriedades antioxidantes, e até a década de 80 o único conhecimento científico que se tinha dele era como um antioxidante natural liberado pelo cérebro. Todos os mecanismos de privar o organismo desse antioxidante não causavam grandes consequências.
A melatonina é formada de aminoácidos, então ela passa pelas membranas, mas tem uma meia vida muito curta de apenas 20 minutos.
 Ela é totalmente dependente da informação luminosa (luz). Ao escurecer se aumenta a produção de melatonina (alguns minutos depois), e ela chega ao máximo no meio da madrugada. Na hora que o dia ilumina, se tende a ter uma diminuição da produção de melatonina. E isso é manipulável. O controle é apenas por informação luminosa.
Quando se acende a luz interrompe-se a liberação de melatonina. Se você não apaga a luz, não tem pico de melatonina. O padrão de secreção de melatonina é totalmente dependente da diminuição da estimulação luminosa do seu olho. A informação luminosa suprime a liberação de melatonina. Essa informação se conhece há pouco tempo.
A melatonina é o marcador hormonal da presença externa de luz. Se as coisas estão associadas com a presença externa de luz, podem ser ajustadas nas áreas hormonalmente via liberação da melatonina.
O corpo precisa de indicações biológicas para se comportar como se fosse de dia. Uma delas é a própria ativação do núcleo supraquiasmático, mas o dia pode ter menos ou mais luminosidade, e você se ajusta as variações de luminosidade ao longo dos dias através da secreção de melatonina. A melatonina é o ajuste biológico associado a informação da luz. O principal evento externo que regula o ciclo circadiano é a luz com a liberação da melatonina.
 A regulação do sono é a principal função da melatonina. Ela é o mecanismo indutor do sono, e facilita o sono, por isso é mais fácil dormir a noite (no escuro).
 A gente (que transcende a natureza), estamos programados para entender que quando fica escuro é noite, só que depois de alguns anos de evolução a gente cria a luz. E então o ciclo normal que era de um perfil, hoje em dia tende a ficar encurtado, e isso tem a consequência de alta incidência de distúrbios do sono (insônia).
A insônia é maior em quemfica a noite em locais de grande luminosidade e dependendo da quantidade de luminis do celular você já é capaz de inibir a produção de melatonina.
Alterações nos padrões de secreção de melatonina aumentam a incidência de doenças psiquiátricas, como ansiedade e depressão.
Isso ocorre em países com alta e baixa luminosidade, onde as doenças psiquiátricas são maiores do que o esperado, como a Noruega, que tem alto nível de suicídio porque estão no trópico onde no verão é dia o tempo todo e no inverno é sempre noite, então a pessoa não tem nenhum controle da luminosidade externa.
 A melatonina é estimulada pelo núcleo supraquiasmático, mas não diretamente. O estímulo começa pela luz→ vai para o nervo óptico→ estimula o supraquiasmático → estimula um músculo paraventricular → vai descer pra medula→sair no nervo periférico (gânglio cervical)→ subir pelo forame magno e vai inervar a pineal, e essa inervação da pineal é que vai estimular a produção dos hormônios, é um mecanismo indireto porque precisa descer para o sistema nervoso periférico para a pineal ser inervada.
Sempre quando tem aumento de melatonina, vai ter também aumento de serotonina, antes se pensava que a serotonina era o mecanismo ativador do sono , mas na verdade o aumento da serotonina é reflexo do aumento da produção de melatonina. 
A melatonina e serotonina fazem parte da mesma cadeia de produção de hormônios.
Os hormônios celulares descritos são ligados a proteína G, que altera o metabolismo celular.
A melatonina é reguladora do ciclo circadiano, indutor de sono, e por isso é utilizada como medicamento. Usa-se melatonina para amenizar sintomas de Jet lag que é quando se viaja e perde ou ganha horas no dia.
A melatonina também serve para indicar a sazonalidade para alguns animais, pois enquanto dura a noite, se tem melatonina, ou seja, se a noite dura menos, tem menos melatonina e vice-versa, e isso tem a ver com o inverno e verão, o inverno tem noites mais longas e verão tem noites mais curtas e isso indica biologicamente e programa os animais para por exemplo migrarem, pelo tempo de efeito da melatonina.
No próprio humano já se conhece efeitos sobre a imunidade e parece ser um hormônio importante na regulação de alguns processos imunes e garante qualidade nas respostas imunológicas. Então não é só insônia, ele também afeta em algum grau a imunidade com a privação da melatonina.
Já se mostraram que pra alguns fatores a melatonina entra como um adjuvante com medicamentos.