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ESTUDO DIRIGIDO – FISIOLOGIA I Bloco III – Fisiologia Respiratória e Renal SISTEMA RESPIRATÓRIO 1. Fale sobre os músculos relacionados com o aumento e a diminuição do volume do tórax durante os movimentos ventilatórios. 2. Descreva pressão transpulmonar e considere como a pressão transpulmonar varia durante a inspiração e a expiração levando à insuflação e deflação pulmonar 3. Descreva onde é produzido o surfactante pulmonar e considerando-se que o surfactante reduz a tensão superficial dos alvéolos, explique a importância do surfactante na complacência pulmonar. 4. Considere quais são e o que significam cada um dos volumes e das capacidades respiratórias estudadas através da espirometria. 5. Dê o local onde ocorre o processo de trocas gasosas e explique como este evento ocorre. 6. Fale sobre todas as formas de transporte do oxigênio e do gás carbônico explicando cada uma delas. 7. Explique o papel do Sistema Respiratório na manutenção do equilíbrio ácido-básico. 8. Dê a localização do centro respiratório e explique como este centro nervoso pode ser ativado. SISTEMA RENAL 1. Como é constituído o Sistema Renal? Dê a função de cada um dos constituintes. 2. Dê as funções dos rins, explicando cada uma delas. 3. O que são os néfrons? Mostre as diversas porções que formam o néfron. 4. Explique o que ocorre nas seguintes regiões e, que irá permitir a formação da urina: a. Glomérulo b. Túbulo contorcido proximal c. Porção descendente da alça de Henle d. Porção ascendente da alça de Henle e. Túbulo contorcido distal f. Túbulo coletor g. Ducto coletor 4. Dê o local de síntese, fatores que determinam sua liberação e ações da aldosterona. 5. Dê o local de síntese, fatores que determinam sua liberação e ações do hormônio anti-diurético (vasopressina). 6. Dê o local de síntese, fatores que determinam sua liberação e ações do peptídeo natriurético atrial. 7. Explique o reflexo de micção, seu controle nervoso e alterações no processo miccional. Equilíbrio ácido-básico e hidroeletrolitico 1. Explique e compare os efeitos dos diferentes tipos de desidratação. 2. O que é hiperidratação e como pode ocorrer. 3. Conceitue: a) Acidose metabólica b) Acidose respiratória c) Alcalose metabólica d) Alcalose respiratória 4. Na questão acima, discuta como o organismo tenta corrigir cada uma destas alterações. 1a Questã o (Ref.: 201703184283) Pontos: 0,1 / 0,1 Fisiologia é o estudo do funcionamento normal de um organismo vivo, considerando os seus processos físicos e químicos. Para estudar fisiologia é necessário entender como os nossos sistemas são formados. A partir disso assinale a alternativa que representa a sequência dessa formação, desde o menos complexo até o mais complexo: I- Tecidos; II- Sistemas; III- Cé lulas; IV- Ó rgãos IV, III, II e I II, I, IV e III III, II, IV e II I, III, IV e II III, IV, I e II 2a Questã o (Ref.: 201703049097) Pontos: 0,1 / 0,1 Uma lesão na medula espinhal pode ser resultado de acidentes, quedas ou lesões esportivas. Um indivíduo com lesão medular a nível lombar, poderá ter comprometida a seguinte função: Caminhar na praça. Sentir um toque nas costas. Ouvir o som dos carros. Mastigar e engolir os alimentos. Escrever uma carta. 3a Questã o (Ref.: 201703188663) Pontos: 0,1 / 0,1 Os canais de Na+ somente voltam a poder ser estimulados apenas depois que a membrana estiver totalmente repolarizada. Enquanto não houver um número suficiente de canais de Na+ nessa condição, é possível estimular o neurônio, mas ele responderá somente se a intensidade for bem maior. É o que denominamos de: Período de latência. Período de polarização Período de hiperpolarização Período refratário é absoluto. Período refratário relativo. 4a Questã o (Ref.: 201703049482) Pontos: 0,1 / 0,1 Podemos caracterizar uma substância química que bloqueia a interação dos neurotransmissores liberados pelo Sistema Nervoso Autônomo Parassimpático com seus respectivos receptores como: Agonista colinérgico. Antagonista adrené rgico. Antagonista dopaminérgico. Agonista adrenérgico. Antagonista coliné rgico. 5a Questã o (Ref.: 201703036154) Pontos: 0,1 / 0,1 Os opióides como a morfina inibem a liberação dos neurotransmissores nas fibras C, pois bloqueiam os canais de cálcio dependentes de voltagem no terminal axonal, diminuindo a permeabilidade ao íon cálcio, necessário para a liberação do neurotransmissor, e desta forma bloqueiam a liberação de neurotransmissores envolvidos com o processo doloroso. Em relação ao texto assinale a alternativa incorreta: Os opióides tem ação analgé sica, e são usados principalmente na terapia da dor crônica e da dor aguda de alta intensidade. O processo referido no texto acima acontece nas sinapses químicas. Os opióides por inibirem a liberação dos neurotransmissores nas fibras C, aumentam a permeabilidade dos canais de sódio, favorecendo o surgimento do potencial de ação. Os opióides atuam de maneira sistêmica provocando a diminuição da liberação dos neurotransmissores e a diminuição da excitabilidade das cé lulas pó s-sinápticas. Os receptores opióides são importantes na regulação normal da sensação da dor. A sua modulação é feita pelos opióides endógenos (fisiológicos), como as endorfinas e as encefalinas, que são neurotransmissores. 1 a Questã o (Ref.: 201703119748) Pontos: 0,1 / 0,1 Os neurotransmissores são substâncias encontradas próximas às sinapses. Possuem função excitatória ou inibitó ria, sendo fundamentais para o bom funcionamento do sistema nervoso. Desta forma, marque a resposta que representa o neurotransmissor precursor da Adrenalina e Noradrenalina. Norepinefrina Epinefrina GABA Dopamina Serotonina 2 a Questã o (Ref.: 201702493161) Pontos: 0,1 / 0,1 Quanto aos hormônios, é correto afirmar que: Seu efeito não depende da presença da proteína receptora na célula-alvo. São produzidos por glândulas endócrinas ou glândulas parácrinas São liberados em grandes quantidades para manter a homeostasia. Possuem apenas um ou no máximo dois órgãos-alvo. São liberados primeiro para os órgãos-alvo e depois para a circulação sanguínea. 3 a Questã o (Ref.: 201702493403) Pontos: 0,1 / 0,1 Com o desenvolvimento da biotecnologia, vários hormônios se tornaram acessíveis e o uso dessas substâncias tem ocorrido de forma indiscriminada. Assim, o hormônio do crescimento (GH), por apresentar uma série de efeitos recebe hoje a denominação de "hormônio da juventude" por causa principalmente dos seguintes efeitos fisiológicos: aumento do tecido adiposo (gordura corporal) e da massa muscular. redução dos níveis de ácidos graxos e glicose no sangue. aumento da síntese proté ica e da massa muscular. inibição do sistema inflamatório e alérgico. aumento do consumo de glicose no fígado e hipoglicemia. 4 a Questã o (Ref.: 201703123496) Pontos: 0,1 / 0,1 Dentrode limites, quanto maior o estiramento do músculo cardíaco no enchimento, maior será a força de contração e o volume ejetado na artéria aorta. Sobre esse texto, pode-se afirmar que: Quanto maior a distensão durante a diástole, maior será a força de contração durante a sístole atrial, e maior será o volume ejetado na artéria aorta. Quanto maior a distensão durante a sístole, maior será a força de contração durante a diástole ventricular, e maior será o volume ejetado na artéria aorta. O texto se refere ao Mecanismo de Frank-Starling , relacionado a distensão do músculo cardíaco e sua força de contração. A força de contração e o volume ejetado dependem do Dromotropismo, propriedade intrínseca do tecido muscular cardíaco. O texto se refere ao Princípio de Poiseuille, quanto maior a distensão durante a diástole, maior será a força de contração durante a sístole ventricular. 5 a Questã o (Ref.: 201703190566) Pontos: 0,1 /0,1 Nas alternativas a seguir são mostrados três itens: I. Parte do sistema nervoso estimulada; II. Subst ância liberada; III. Efeito sobre o ritmo cardíaco. Qual das alternativas apresenta corretamente o que se dá com uma pessoa em situação de perigo? I simpático; II acetilcolina; IIIaumento I simpático; II adrenalina; III aumento I simpático; II acetilcolina; IIIaumento I parassimpático; II adrenalina; IIIdiminuição I parassimpático; II acetilcolina; III diminuição Revisão AV1 1- Descreva a estrutura básica da membrana plasmática da membrana. 2- Faça um gráfico que represente o potencial de ação da membrana. 3- Indique as substâncias que podem e que não podem passar pela porção lipídica da membrana. 4- Quem é responsável pela repolarização nos eventos que envolvem o potencial de ação. 5- O que seriaum canal iônico? 6- Indique as proporções básicas das concentrações básicas de sódio e de potássio no interior da célula durante os períodos de potencial de ação e de membrana. 7- No que se refere aos transportes pela membrana, defina: Uniporte, co- transporte, simporte e antiporte. 8- Um ânion qualquer atravessaria a membrana preferencialmente pelos lipídios ou pelas proteínas? 9- Qual seria o sentido de propagação do potencial de ação por um neurônio? 10- Faça um esquema simples de um neurônio indicando os nomes de suas principais partes. 11- O que seriaum neurotransmissor? 12- Faça um desenho de uma junção neuromuscular indicando suas principais partes. 13- Indique a principal diferença entre a passagem do potencial de ação por fibras nervosas mielinizadas e de fibras não-mielinizadas. 14- Quais são as células que formam a bainha de mielina tanto no sistema nervoso central quanto no sistema nervoso periférico. 15- Indique as células formam as células da glia bem como suas respectivas funções. 16- O que você entende por excitabilidade da membrana? 17- O que abre o canal iônico de uma membrana? 18- Indique as etapas quem compõem o potencial de ação. 19- Como ficam as cargas nas faces internas e externas da membrana durante os períodos de potencial de ação e de potencial de membrana. 20- O que seria o limiar de excitabilidade? 21- Explique o que seria a lei do tudo ou nada associada ao potencial de ação. 22- Indique o que ocorre à membrana nos períodos correspondentes às fazes de: potencial de membrana, despolarização e repolarização. 23- Defina os períodos refratários absoluto e período refratário relativo. 24- Faça o esquema básico de uma sinapse química. 25- Descreva a sequência de eventos que envolvem a passagem do potencial de ação por uma sinapse química. 26- Indique o funcionamento da toxina botulínica pela fenda sináptica. 27- Qual seria a função da acetilcolinesterase pela fenda sináptica? 28- Qual seria a diferença observada entre uma sinapse colinérgica e uma junção neuromuscular? 29- O que seriaum receptor nicotínico? 30- O que seriauma unidade motora? 31- Explique os tipos de sistema endócrino: Endócrino, parácrino e autócrino. 32- No que se refere ao sistema endócrino, explique o que seriam as células secretoras e células-alvo. 33- Explique as diferenças entre hormônios hidrossolúveis e hormônios lipossolúveis. 34- Explique o que seriam os mecanismos hormonais de feedback positivo e de feedback negativo. 35- No que se refere ao eixo hipotalâmico-hipofisário, o que seriam os mecanismo de feedback negativo de alça longa e feedback negativo de alça curta? 36- Faça um quadro que contenha os principais hormônios hipofisários bem como suas respectivas funções. 37- Descreva o posicionamento da glândula tireoide no corpo humano. 38- Indicar os hormônios secretados pela tireoide bem comosuas funções. 39- Indique as principais características dos quadros de hipo e hipertireoidismo no adulto. 40- Explique o que seria uma tireoglobulina. 41- Indique as principais ações fisiológicas dos hormônios tireoidianos. 42- Descreva o quadrode cretinismo. 43- O que seriaa exoftalmia? 44- Explique o que seria o bócio bem como as principais causas que podem levar a esse quadro. 45- Enumerar as principais funções do paratormônio bem como a glândula responsável pela sua produção. 46- O cálcio é um íon muito importante para o organismo. Indique algumas ações desse íon para o organismo. 47- Enumere algumas das funções da vitamina D para o organismo. 48- Indicar as principais fontes de vitamina D. 49- Qual glândula é responsável pela secreção da calcitonina? Enumerar também as principais funções desempenhadas pela calcitonina. 50- Indicar os hormônios que são produzidos respectivamente pelo córtex e pela porção medulardas suprarrenais. 51- Elencar as principais funções das catecolaminas secretadas pela suprarrenal. 52- Qual hormônio é conhecido por hormônio do estresse? Por quais motivos ele recebe essa denominação? 53- Estabeleça uma relação entre a secreção de cortisol e a liberação de ACTH pela hipófise. 54- Descreva o principal mecanismo de controle da secreção de cortisol. 55- Descrever as ações do cortisol sobre o metabolismo de glicídios, proteínas e lipídios. 56- Quais seriam as ações do cortisol sobre o processo inflamatório? 57- Qual seria a relação observada entre a maturação pulmonar fetal e o cortisol? 58- Caracterize as Síndromes de Cushing e de Addison. 59- Indicar os hormônios secretados pelo pâncreas bem como suas respectivas ações. 60- Caracterizar os quadros de diabetes tipo I e diabetes tipo II. 61- Enumerar as alterações metabólicas relacionadas ao jejum prolongado. 62- Coloque os eventos seguintes na ordem em que ocorrem: a) -A despolarização se propaga pela membrana até os túbulos T alcançando o retículo sarcoplasmático. b) -Ao se ligar ao seu receptor nicotínico na membrana do músculo, a acetilcolilna abre o canal de sódio. c) -O Ca2+ é liberado do retículo sarcoplasmático no citoplasma do músculo. d) -O cálcio se liga a troponina liberando o sítio de interação da actina com a miosina –Contração. e) -Ocorre influxo de sódio despolarizando a membrana do músculo. 63- Enumere as funções respectivas de cones e bastonetes. 64- Faça uma tabela que contenha os corpúsculos táteis encontrados na pele e suas respectivas funções. 65- Para que servem os corpúsculos tendíneos e os fusos neuromusculares. 66- Explique os problemas de formação de imagem observados nos quadros de miopia, hipermetropia e astigmatismo. 67- Quais partes do ouvido humano são responsáveis pela captação de estímulos sonoros? E qual capta estímulos associados a mudança de posicionamento da cabeça? 68- Indique as partes da língua onde são captados os estímulos químicos para doce, salgado, azedo e amargo (fazer um esquema). 69- Quais sentidos somáticos humanos captam estímulos químicos e quais captam estímulos físicos? 70- O que seria um quimiorreceptor? Explique também o que seria um mecanorreceptor. 71- Faça um esquema do globo ocular humano indicando suas principais estruturas. 72- Explique o que seria o daltonismo. 73- Agora sim, só isso! SISTEMA NERVOSO AUTÔNOMO PROF DIEGO CIPRIANO • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano ! toracolombar ! craniossacral • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano No sistema simpático, logo depois que o nervo espinhal deixa o canal espinal, as fibras pré- ganglionares abandonam o nervo e passam para um dos gânglios da cadeia simpática, onde farão sinapse com um neurônio pós-ganglionar. No sistema parassimpático, as fibras pré-ganglionares normalmente seguem, sem interrupção, até o órgão que será controlado, fazendo então sinapse com os neurônios pós-ganglionares. • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano• Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano • Prof Diego Cipriano Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 61 SENTIDO SOMÁTICO O sistema sensorial somático geral (ou sistema somatossensorial) é o responsável pelas experiências sensoriais detectadas nos órgãos sensoriais que não pertencem ao sentido especial. Enquanto, os receptores sensoriais dos sentidos especiais (visão, audição, gustação, olfação e equilíbrio) estão restritos à cabeça, os do sentido somático geral estão espalhados pelo corpo todo. O sentido somático geral do corpo (=somestesia) evoca as seguintes as modalidades perceptuais: Tato: Embora o tato, a pressão e a vibração sejam tratados como sendo sensações diferentes, é evocado por mecanorreceptores da pele; Propriocepção: evocados pela estimulação de receptores mecânicos presentes dos músculos, tendões e articulações; Dor: sensação desconfortável evocada por receptores que detectam estímulos mecânicos e químicos muito intensos (ameaçam uma lesão) ou decorrentes de lesões teciduais em curso. Sensação térmica: eliciado por receptores térmico para o calor e frio. Os estímulos mecânicos que incidem sobre a pele são detectados por receptores cutâneos de dois tipos: 1) terminações livres e 2) receptores encapsulados (associados a tecidos conjuntivos). Ambos são componentes periféricos do próprio neurônio aferente primário da via sensorial. MECARRECEPTORES DA PELE A pele, protege o nosso corpo do ambiente externo funcionando como uma “capa” à prova de água. A queratina é uma das principais proteínas impermeabilizantes da pele, contida na camada de células mortas mais superficiais e evita a perda de líquido do nosso organismo. Além disso, a pele funciona como se fosse um refrigerador dissipando o calor excessivo através das glândulas sudoríparas, por meio da sudorese. As glândulas sebáceas produzem uma secreção oleosa lubrificante o que diminui a taxa de evaporação e, ainda, evita o crescimento de bactérias e fungos. A pele possui um tipo especial de células fagocitárias (macrófagos e neutrófilos) que constituem a primeira fronteira de defesa contra invasores. Os melanócitos produzem pigmentos que absorvem os raios UVs. Finalmente, outra grande função da pele é a de funcionar como órgão sensorial detectando os estímulos oriundos do meio ambiente externo (pressão, calor/frio e estímulos que ameaçam ou causam lesões) e as interações físicas intermedeiam relações afetivas entre as pessoas. Possui 50 receptores por cm 2 totalizando em torno de 5 milhões de células sensoriais cutâneas! Há pele com pelos e sem (glaba, como na palma da mão, planta do pé e lábios). Na pele há quatro principais tipos de receptores encapsulados que estão adaptados para receber informações mecânicas (Corpúsculo de Meissner, Corpúsculos de Pacini, Discos de Merkel e Corpúsculos de Ruffini) e são coletivamente referidos de receptores de baixo limiar (muito sensíveis) aos estímulos mecânicos que incidem sobre a pele. Uma vez que a informação foi decodificada nos receptores periféricos, a transmissão da informação para o sistema nervoso central se dá rapidamente através de fibras mielinizadas. Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 62 Costumamos chamar de “tato” a sensação evocada pela estimulação de receptores mais superficiais (epiderme); de “pressão” a estimulação dos mais profundos (derme) e de “vibração” quando são recrutados os receptores que detectam estímulos repetitivos e rápidos. Assim, para um mesmo estimulo mecânico cutâneo, os grupos de receptores respondem de maneira peculiar. A qualidade da informação mecânica (precisão) vai depender do tamanho do campo receptivo do receptor e da densidade. Isso significa que não possuímos a mesma sensação em toda superfície corporal. Repare que o médico “mede” a freqüência cardíaca no pulso do paciente usando o sentido os dedos indicador e médio e não a palma da mão... Tipos de receptores cutâneos 1) Terminações livres: não há especialização na região de transdução. Presentes em todas as partes do corpo, não só na pele. Detecta estímulos mecânicos grosseiros (tato protopático, dor e temperatura); 2) Corpúsculo de Meissner: terminações encapsuladas. Presentes apenas na pele glabra, principalmente, nas pontas dos dedos, lábios e regiões de muita sensibilidade. Adaptam-se rapidamente e são especializados na detecção de movimentos de objetos sobre a pele. 3) Discos de Merkel: acompanha a distribuição dos corpúsculos de Meissner. Os discos estão agrupados em uma cúpula (receptor em cúpula de Iggo) que projeta-se para epiderme. São muito sensíveis e eficazes na localização de estímulos sobre a pele e na determinação de textura. 4) Órgão terminal do pelo: que inerva a base do folículo piloso. Entra em atividade quando o pelo é inclinado e assim, detecta o contato inicial com o objeto, bem como o seu movimento sobre a pele. 5) Órgãos terminais de Ruffini: situados na parte mais profunda da pele, também estão presentes nas regiões mais profundas do corpo (cápsulas articulares). Detectam forças de pressão sustentadas sobre a pele. 6) Corpúsculos de Pacini: estão imediatamente abaixo da pele (e também nas fáscias). São receptores de adaptação rápida às deformações teciduais, portanto, ótimos detectores de vibração mecânica. Os corpúsculos de Pacini detectam vibração na faixa de 30 a 800 Hz, enquanto os de Meissner (adaptam mais lentamente), na faixa de 2 a 8 Hz. 7) Receptores de cócegas e prurido: terminações livres específicas detectam cócegas e coceira, cuja sensação pode ser evocada apenas da superfície cutânea. As fibras aferentes são do tipo C. Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 63 Veja a associação do receptor com as propriedades das fibras aferentes Receptores Características anatômicas Axônios Localização Função Adaptação Limiar de ativação Terminações livres Especialização mínima C, Aδ Toda pele Dor, temperatura e tato grosseiro Lento Alto Corpúsculo de Meissner Encapsulada; entre as papilas dérmicas Aβ 6–12 μm Principalmente na pele glabra Tato, pressão (dinâmico) Rápido Baixo Corpúsculo de Pacini Encapsulada Aβ 6–12 μm Tecido subcutâneo e víscera Pressão profunda, vibração (dinâmico) Rápido Baixo Discos de Merkel Encapsulada Aβ Toda pele Tato, pressão (estática) Lento Baixo Terminações dos folículo piloso Encapsulada II Pele com pelos Movimento, direção do objeto sobre a pele Rápida Baixo Corpúsculo de Ruffini Encapsulada; Aβ 6–12 μm Toda pele Estiramento cutâneo Lento Baixo Fuso muscular Muito especializada Ia e II Músculos Comprimento muscular Ambos Baixo Órgão tendinoso de Golgi Muito especializada Ib Tendões Tensão muscular Lento Baixo Receptores articulares Minimamente especializadas — Articulações Posiçãoarticular Rápido Baixo Transdução sensorial Os estímulos mecânicos abrem canais iônicos mecano-dependentes, gerando PR graduados e excitatórios de baixa voltagem na região do terminal sensitivo. Se a despolarização atingir o limiar na zona de gatilho onde há canais de Na e K voltagem dependentes serão desencadeados os PA com freqüências diretamente proporcionais ao estimulo. Os impulsos nervosos são conduzidos ao longo das fibras aferentes dos neurônios aferentes de primeira ordem até o SNC, seja através dos nervos espinhais ou cranianos, conforme a origem no corpo. Constantemente examinamos, ativamente, os objetos com as mãos para verificar suas características como textura, forma e peso. A pele proporciona ainda sensações agradáveis que uma leve brisa nos provoca ou de um cafuné carinhoso. As sensações mecânicas oriundas da pele dependem de como os diferentes receptores estão espalhados pelo corpo e como respondem aos estímulos. Como pesquisar sobre a sensibilidade dos mecanorreceptores da pele? Com um estimulador mecânico sendo aplicado na pele é possível medir as freqüências dos PA desencadeados nas fibras aferentes correspondentes ao campo de inervação. Na palma da mão observa-se que os campos receptivos dos corpúsculos de Pacini são amplos e os de Meissner, bem pequenos. Aplicando-se estímulos que aumentam progressivamente de intensidade, depois se tornam constantes e, em seguida, são removidos, observa- se que os receptores de Pacini e de Meissner Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 64 respondem apenas quando o estimulo está sendo aplicado e removido e durante a sustentação do estimulo, param de responder. Isto significa que a principal propriedade destes receptores é a de detectar a presença/ausência de estímulos ignorando os que se tornam constantes (receptores de adaptação rápida). Essa propriedade os qualifica como detectores precisos da freqüência com que um estimulo mecânico é aplicado na pele. Já os de Merkel respondem melhor à taxa de variação com que o estimulo está sendo aplicado. Quando a intensidade do estimulo pára de variar, a freqüência dos PA diminui, ou seja, adaptam-se aos estímulos constantes porém mais lentamente. Os de Ruffini, respondem tanto à aplicação como à manutenção do estimulo, quase sem nenhuma alteração na freqüência dos PA. Estes receptores de adaptação mais lenta têm como propriedade, a detecção da duração e intensidade dos estímulos mecânicos sobre a pele. A faixa de freqüência que melhor estimula os corpúsculos de Pacini está entre 200 a 300Hz; os de Meissner, em trono de 50Hz. Quando a freqüência cai menos de 50 Hz, as terminações de Ruffini e Meissner evocam sensações de adejo. Tipos de receptores Natureza do estimulo Propriedade dos receptores Pressão Meissner e terminações dos folículos pilosos Vibração de baixa freqüência Adaptação rápida Adejo Corpúsculos de Pacini Vibração de alta freqüência Adaptação rápida Vibração Corpúsculos de Merkel e Rufini Pressão Adaptação lenta Tato-presão A pelagem de outros mamíferos forma uma camada de ar que serve como isolante térmico e lhes garante a identificação dos estímulos mecânicos que nela incide como a força e o sentido do vento. Nos seres humanos, os terminais nervosos dos folículos pilosos, apenas nos ajudam detectar delicados estímulos mecânicos que defletem a sua inclinação. Se bem que a sensação de um cafuné é bastante agradável... Usamos a sensibilidade cutânea para examinar formas e texturas dos objetos, movendo a pele sobre eles. Se um objeto for colocado na palma da sua mão sem que possa manipulá-lo, terá dificuldade em dizer o que é, mas facilmente descobrirá as características tridimensionais, rigidez, textura, etc. Além disso o sentido cinestésico (sentido de movimento ou proprioceptivo) também participa da investigação sensorial, ao apertar o objeto com os dedos ou ao examinar o seu peso. Em outras palavras, o sistema motor também gera estímulos próprios ajudando a examinar o objeto. Discriminação de dois pontos Com o uso de um compasso, é possível mapear a região da pele com maior e menor capacidade para discriminação entre dois pontos. Ao lado, a figura foi obtida a partir dos resultados da discriminação de dois pontos com diferentes distâncias. Nas costas, a resolução espacial é bastante pequena (42mm) ao contrário do dedo indicador e polegar (2,5mm). Quanto maior a capacidade de resolução espacial maior é a densidade de receptores com campos receptores pequenos. No cérebro, há uma representação somatotópica correspondente: uma maior a área cortical dedicada para o processamento da informação dessa região do corpo. Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 65 A sensibilidade que nos permite qualificar precisamente as impressões mecânicas em relação ao local de estimulação é mediada pelo tato fino (ou epicrítico). Já a sensibilidade que cujos estímulos resultam numa sensação de tato grosseiro (ou protopático). Você já reparou como os cegos lêem em Braille? Ou como você mesmo examina um objeto com as mãos? RECEPTORES TÉRMICOS Coloque uma mão num recipiente de água gelada e depois de certo tempo, ocorrerá adaptação. Em seguida, coloque as duas mãos em um recipiente de água cuja temperatura seja ambiente (25 o c). Curiosamente, você sentirá calor na mão que estava na água gelada e frio na que foi molhada pela primeira vez! Por quê? Esse fenômeno se deve às propriedades dos receptores térmicos: a) há dois tipos de receptores: receptores de calor e receptores de frio, ambos são terminações livres b) detectam variações de centésimos de graus Celsius c) há mais receptores de frio do que de calor Podemos reconhecer graduações térmicas que vão do frio congelante (excessivo), gelado, frio, indiferente, morno, quente e muito quente (excessivo). Os receptores térmicos estão esparsamente espalhados pelo corpo. Quando amplas áreas são estimuladas, o sistema sensorial pode detectar variações de até 0,01 o C, mas uma região pequena de 1 cm 2 sofrer uma variação de 100 vezes maior é como se não tivesse acontecido nada... Os receptores de frio começam a apresentar aumento crescente de atividade próximo a 7oC atingindo o máximo, a 25oC (linha azul contínua). Se a temperatura continuar a aumentar, a atividade nervosa diminuirá até não mudar mais (em torno de 45oC), mesmo que a temperatura continue a aumentar. Já os receptores de calor (linha vermelha pontilhada) começam a responder por volta dos 30oC e atingem o máximo de atividade quando a 45oC. Se a temperatura continuar a aumentar, a atividade diminuirá rapidamente e os receptores de dor para calor excessivo (linha vermelha contínua) anunciam o perigo iminente de uma possível queimadura. Nesse momento você afastará a mão do objeto agressor. Se a temperatura do objeto esfriar menos de 15 o C, os receptores de dor para o frio excessivo (linha azul pontilhada) é que entram em ação, agora anunciando o perigo de congelamento. A nossa capacidade de discriminação das graduações de sensações térmicas é devido a estimulação relativa e resultante dos dois tipos de receptores. Transdução sensorial A figura ao lado compara os receptores de dor e de calor em função do aumento de energia térmica. O eletrodo está registrando a atividade nervosa do nervo mediano que contem ambas as fibras nervosas. Repare que a medida que há aumento de intensidade da energia térmica (ondas Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-BotucatuProfa. Silvia M. Nishida 66 quadradas em vermelho) os receptores de calor aumentam a freqüência dos PA, até chegar aos 45oC. A partir daí, os receptores térmicos não decodificam mais os aumentos de intensidade, ao contrario dos receptores de dor, que ao contrário começam a disparar significativamente, anunciando, uma queimadura iminente (ou em curso). Pare para pensar: que outras vantagens haveria em podermos detectar as variações térmicas ambientais, levando-se em consideração o fato de sermos animais homeotérmicos? RECEPTORES PARA A DOR E A SENSIBILIDADE DOLOROSA A dor evoca tanto uma experiência sensorial objetiva como também subjetiva. A segunda está associada à experiência emocional de desconforto variável podendo gerar ansiedade e depressão. Dependendo do tipo de dor, além da sensação em si, expressamos respostas comportamentais somáticas (vocalização, posição antálgica, reflexo de retirada, etc.), viscerais (alterações cárdio-circulatórias e respiratórias, sudorese, etc.) e psíquicas (alterações do humor, irritabilidade, ansiedade, depressão, etc.). Por outro lado, a intensidade com que a dor é percebida varia com a idade, experiência e estado motivacional. Trata-se de uma percepção que anuncia uma lesão tecidual devido a estímulos muito intensos ou pela ocorrência de lesões teciduais reais (inflamação, por exemplo). Apesar de evocar uma sensação desconfortável, ela tem imenso valor biológico, pois afasta o individuo do agente nocivo e a experiência faz com que ele o evite quando o estímulo for novamente reapresentado. Quando ocorre uma lesão tecidual a dor é um sintoma de urgência e deve ser tratada juntamente com a sua causa. É importante assinalar que dor é a sensação evocada e que nocicepcão é o conjunto de respostas neurais que evocam a primeira. Os nociceptores (transdutores sensoriais dos estímulos dolorosos) são todos, terminações livres. Há duas teorias que tentam explicar o mecanismo da transdução nociceptiva: 1) Teoria da especificidade: a sensibilidade nociceptiva seria processada como qualquer outra modalidade somestésica, possuindo transdutores próprios e linhas rotuladas, porém respondendo a estímulos de alta intensidade de natureza térmica, mecânica ou química. 2) Teoria do padrão da dor: um mesmo nociceptor responderia a vários estímulos potencialmente lesivos, comportando-se polimodalmente. Denominamos as dores em geral de algias; hiperalgesia e hipoalgesia para o aumento e diminuição da percepção nociceptiva; analgesia quando a sensibilidade é suprimida. Origens da sensibilidade dolorosa Há receptores que são sensíveis à adenosina trifosfato (ATP) produzida nos processos metabólicos da célula. Quando o suprimento de sangue é interrompido em determinadas regiões (isquemia) as moléculas de ATP são liberadas para fora da célula e estimula os terminais nervosos causando dor. 1) Pele. Há dois tipos de sensações dolorosas que se originam da pele: Dor rápida (em agulhada) mediada por fibras aferentes primárias mielinicas do tipo A, é bem localizada quanto à intensidade e a natureza do estimulo, são provocadas por estímulos intensos de pressão e calor. Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 67 Dor lenta (difusa e em queimação) mediada fibras aferentes primárias amielinicos do tipo C de difícil localização e caracterização quanto a sua natureza e geralmente decorrente de lesões teciduais (queimaduras, inflamações) 2) Tecidos profundos. Mediada por fibras do tipo C, igualmente difusas e lentas (câimbras musculares) 3) Vísceras. Mediadas por fibras do tipo C, igualmente difusas e lentas (cólicas) Os nociceptores da dor rápida respondem com limiares elevados aos estímulos de pressão e calor intenso. A sensação desaparece com a remoção do estímulo, sem efeitos residuais. A dor lenta está sempre acompanhada lesão tecidual e persiste após a remoção do estímulo que o causou. Geralmente é acompanhada de reações autonômicas e emocionais. Veremos que as duas qualidades de dor possuem substratos neuroanatômicos distintos. Hiperalgesia Quando a pele sofre uma lesão tecidual decorrente de uma queimadura instala-se um processo inflamatório, e várias substâncias são liberadas causando um efeito aparentemente paradoxal: a região em volta do local lesionado torna-se dolorida e passa a evocar dor para estímulos mecânicos e térmicos que antes eram totalmente inócuos. É como se essa região ficasse repentinamente com limiar nociceptivo mais baixo. A esta reação denominamos hiperalgesia, ou seja, estado em que os nociceptores diminuem o limiar de resposta e ficam mais sensíveis. Mas como a sensibilidade dos nociceptores pode ser modificada? Uma reação inflamatória é um evento bastante complexo que tenta restaurar os danos da lesão e a hiperalgesia é apenas um de seus mecanismos. Como resultado da lesão tecidual a membrana citoplasmática é rompida e enzimas proteolíticas iniciam uma série de reações, entre elas, uma fospolipase degrada os fosfolipídios de membrana produzindo ácido aracdônico. Este por sua vez, sofre ação de outras enzimas e culmina com a produção de prostaglandinas (PG) e prostaciclinas. Estas substâncias têm como função principal causar vasodilatação capilar em torno da região afetada, causando rubor (eritema), calor e edema. Em se tratando de uma infecção, além de pirogênios exógenos, as PG iniciam o mecanismo de produção de calor (ou seja, a febre que é mais um sinal do processo inflamatório). Estas substâncias também atuam nos terminais nociceptivos reduzindo o limiar de respostas dos nociceptores, ou seja, tornando-os mais sensíveis aos estímulos sensoriais antes inócuos. Já a bradicinina e a histamina também envolvidas no processo inflamatório estimulam diretamente os Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 68 nociceptores causando dor (hiperalgesia primária). Como se pode diminuir o limiar de sensibilidade dos nociceptores? Suspeita-se que cada um aciona um mecanismo de produção de 2 o . mensageiro, via proteína G: a bradicinina o IP3 e a PG, cAMP, colaborando com a redução do potencial membrana, tornando-a mais excitável. Substância P Como todos os neurônios aferentes, as informações sensoriais são transmitidas para outros neurônios no SNC por meio de NT, nesse caso o glutamato. Entretanto, os aferentes primários da via dolorosa, também secretam um neuropeptídeo, a substância P (Sub P) que além de participar da neurotransmissão como modulador, é secretada retrogradamente (!) para o local da lesão causando uma cascata de eventos. No SNC, a Sub P facilita a transmissão nociceptiva para os neurônios de 2 a .ordem. Acredita-se que a sua estimulação prolongada esteja envolvida no aumento de sensibilidade nos quadros de dor crônica. Perifericamente, ela promove o aumento da permeabilidade vascular além de estimular os mastócitos (células atraídas para o local da lesão) para liberarem histamina, PG, Bradicininas além de outras substâncias. Assim o próprio neurônio da via participa da resposta inflamatória contribui tornando-se hipersensível...(hiperalgesia secundaria ou neurogênica) Outras substâncias e fatores que participam da hiperalgesia Noradrenalina e Adrenalina. Durante uma lesão ocorre ativação do sistema nervoso simpático (devido ao estado de estresse) que libera noradrenalina e adrenalina dos terminais pós-ganglionares. Estas catecolaminas também atuam reduzindo o limiar de resposta nos nociceptores. O estado grave de hiperalgesia (denominada causagia) poderia serem parte explicado por estes mecanismos. Hipóxia (redução no suprimento de oxigênio) Redução do pH (ou o aumento de [H+] Aumento de temperatura Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 69 MODULAÇÃO DA SENSIBILIDADE DOLOROSA: Teoria do portão da dor Essa teoria baseia-se no pressuposto de que os neurônios de 2 a ordem do corno posterior da medula são controlados pré e pós sinapticamente por neurônios locais, centrais e periféricos os quais regulariam a freqüência dos PA a serem gerados para as regiões mais cefálicas. Daí a idéia de um portão: as fibras aferentes nociceptivas primárias estimulando a atividade dos neurônios de 2ª ordem (via NT excitatórios como Glu e Sub P) e os demais neurônios modulando ou até inibindo o fluxo de impulsos nociceptivos através de sinapses inibitórias. Analgesia Periférica Esse mecanismo atua logo na entrada das fibras nociceptivas: neurônios inibitórios locais seriam ativados por fibras aferentes de outra submodalidade (mecanorreceptores táteis, tipo A). Assim, quando pressionamos uma região dolorida, sentimos um certo alivio porque essas fibras mecanoceptivas estimulam também os interneurônios inibitórios medulares dificultando a neurotransmissão entre os neurônios aferentes primários e secundários. Analgesia central São comuns relatos de soldados que no calor da batalha “não sentem” dor e continuam combatendo e ignorando as lesões sofridas. A este estado é denominado de analgesia de estresse. Fibras convergentes supra-mesencefálicas (de origem cortical, da amigadala e do hipotálamo) teriam efeitos inibitórios sobre os núcleos da região mesencefálica da substancia cinzenta periaquedutal (PAG) os quais exercem efeitos inibitórios sobre os neurônios serotoninérgicos do bulbo. Esses neurônios situados (núcleo magno da rafe) exercem efeitos inibitorios sobre os neurônios nociceptivos do corno posterior. Paralelamente há uma via descendente noradrenérgica originada no locus ceruleus. Os neurônios bulbares estimulam os interneurônios encefalinergicos inibitórios da substância gelatinosa. As encefalinas aumentariam o limiar dos neurônios de 2 a ordem, dificultando ou bloqueando totalmente a neurotransmissão das vias aferentes primárias nociceptivas. As ações inibitórias seriam causados de duas maneiras: 1) Inibição pos-sinaptica aumentando a condutância de K (hiperpolarizção) e 2) inibição pré-sinaptica da liberação de glutamato e sub P (reduzindo a entrada de Ca). Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 70 Mecanismo de ação das encefalinas nos neurônios nociceptivos e no neurônio de projeção da via. Dor referida Os órgãos viscerais recebem terminações nervosas nociceptivas mediando a dor lenta que é mais difícil de se localizar e o paciente se queixa, simultaneamente, de dores cutâneas. Por exemplo, pessoas que sofrem de infarto do miocárdio, referem-se a dores no peito e no braço esquerdo. A dor cutânea é a dor referida já que a origem nociceptiva real é do coração, causada pela hipóxia. Tal fato pode ser explicado pela regra do dermátomo, ou seja, a área da pele na qual a dor é sentida é também inervada pelo mesmo segmento medular do órgão afetado. Há duas explicações para o fenômeno: 1) a fibra sensorial originada da víscera também estimularia a fibra de origem cutânea; 2) a fibra aferente visceral facilitaria a emissão de impulsos dos neurônios secundários que recebem os impulsos cutâneos. Seja qual for a explicação, todas as vezes que uma dor cutânea não tem explicação, deve-se suspeitar de uma patologia dos órgãos internos, correspondentes ao segmento. A figura mostra um mapa de dores referidas que são evocadas simultaneamente pelas dores emanadas de órgãos viscerais. Enquanto às dores viscerais são freqüentemente acompanhadas de sintomas de náusea e outras manifestações autonômicas e afetivas, as estimulações cutâneas primárias não o são. Dores musculares A câimbra é uma contração muscular espasmódica, involuntária, extremamente, dolorosa e transitória que é causada pelo aumento da excitabilidade muscular (perda de Na + via transpiração) e subseqüente fadiga por falta de energia. Durante a contração muscular rítmica quando o suprimento sanguíneo é adequado, não sentimos dor, apenas a percepção dos Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 71 movimentos. Entretanto, tão logo, o suprimento sanguíneo se torna deficiente (hipóxia) iniciam-se as dores, causadas pelo acúmulo de uma substância denominada, fator P (possivelmente, K + ). PROPRIOCEPTORES A propriocepção é uma modalidade sensorial resultante da estimulação de mecanorreceptores situados nos músculos esqueléticos (fusos musculares), tendões (órgãos tendinosos de Golgi), articulações, aponeuroses e tecido conjuntivo mais profundo. Segundo Sherrington o sentido proprioceptivo é o “nosso sentido secreto, nosso sexto sentido”. De fato, o principal contingente de informações proprioceptivas é projetado no cerebelo que opera em nível inconsciente. O neurologista contemporâneo Sacks, conceitua a propriocepção como “o continuo, mas inconsciente fluxo sensorial das partes moveis do corpo (músculos, tendões e articulações) por meio do qual a posição e tônus destas são continuamente monitorados e ajustados, porem de um modo que se mantém oculto de nós por ser automático e inconsciente”. No entanto, ainda que de forma relativamente grosseira percebemos continuamente a posição e o movimento do corpo (cinestesia) e quando um paciente apresenta perda da sensibilidade proprioceptiva ele relata como se a área afetada ficasse “desencarnada” ou então inexistente 1 . A propriocepção combinada com o sentido do tato proporciona-nos a capacidade de manipular e reconhecer os objetos tridimensionalmente sem o auxilio da visão, ou seja, a estereognosia. Assim, quando enfiamos a mão no bolso, graças a combinação do sentido cutâneo e proprioceptivo podemos discriminar, uma chave, duas moedas, pedaços de papel, etc. Por ora, estudaremos apenas a via da propriocepção consciente que faz parte do sentido somestésico. Os mecanismos de transdução e as funções dos proprioceptores serão estudados no capitulo de Controle da Motricidade Somática. VIAS SOMESTÉSICAS Vias aferentes Os impulsos aferentes somestésicos originados nos receptores do corpo (pescoço para baixo) são conduzidos pelas fibras aferentes primárias da via sensorial, cujos neurônios estão localizados nos gânglios da raiz dorsal e penetram a medula pelas raízes dorsais. Os que são originados na cabeça são conduzidos principalmente pelo V par (trigêmeo) de nervo craniano. Como as fibras sensoriais primárias (ou periféricas) possuem diferentes diâmetros e variam se são ou não mielinizadas, a velocidade com que conduzem os impulsos nervosos também varia, conforme a submodalidade sensorial. A sensibilidade nociceptiva é veiculada lentamente pelas fibras finas e 1 Leia “Com uma perna só” de Oliver Sacks (2003) “ O homem que confundiu a sua mulher com um chapéu” , cap. Do mesmo autor (2002). Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 72 sem mielina do tipo C (grupo IV). Já a sensibilidade proprioceptiva é veiculada rapidamente por meio de fibras calibrosas e mielinizadasdo tipo A (grupo I). A organização segmentada do nosso corpo possui correspondentes nos segmentos da medula que são divididos em 4 grupos: cervical (1-8); torácica (1-12); lombar (1-5) e sacral (1-5). Denominamos dermátomo a região da pele que é inervada pelas raízes dorsais de um determinado segmento da medula; assim como acontece com o miótomo e esclerótomo. A reativação do vírus da varicela (catapora) causa o herpes zoster que fica hospedado nos gânglios sensitivos. Quando se torna ativo, causa um aumento de sensibilidade e o paciente apresenta uma dor agonizante no dermátomo correspondente. Por vezes manifesta sensação de apunhalada e torna-se sensível a qualquer estimulo, não suportando o próprio vestuário. A pele torna-se inflamada e escamosa. VIAS SENSORIAIS SOMESTÉSICAS São duas as principais vias sensoriais somestésicas: sistema da coluna dorsal e coluna ântero-lateral. Ambas têm a sua principal projeção no lado oposto do córtex sensorial primário, portanto, a percepção consciente sobre a metade do corpo é interpretada pelo lado oposto do cérebro. As duas vias diferem quanto ao nível em que cruzam o plano mediano e o trajeto de suas fibras. Dada a importância clinica destas informações, vamos analisá-las com detalhe. Ao se aproximarem da medula, as fibras sensoriais separam-se em vários grupos de acordo com suas funções especificas, ocupando posições ordenadas dentro da raiz dorsal. A porção mais interna é ocupada por fibras mais calibrosas (proprioceptivas); a porção média por fibras que medeiam o tato fino e a dor rápida enquanto as mais externas, relacionadas à sensibilidade térmica e à dor lenta. Na zona em que as raízes penetram a medula, as diversas fibras emitem colaterais que realizam sinapses com neurônios próprios da medula. Conforme a modalidade, algumas fibras filiam-se a feixes ascendentes, cada uma posicionada de maneira ordenada. Identificamos dois grupos de feixes de fibras ascendentes na medula: o grupo da coluna dorsal e o da coluna ântero-lateral. Em ambos os casos, a projeção final para o córtex sensorial somestésico é no lado oposto. Portanto, apesar do trajeto de ambos os grupos diferirem a sensibilidade geral da metade do corpo é representada no córtex somestésico oposto. O SISTEMA DA COLUNA ANTERO-LATERAL (Espino-talâmico) Via neoespinotalâmica (Trato espino-talâmico lateral): Principal via que medeia a sensibilidade dolorosa e térmica; envolve uma cadeia de três neurônios. O neurônio de 1 a . ordem penetra a medula e o prolongamento central bifurca-se numa ramificação ascendente longa (que termina na coluna dorsal) e uma outra descendente, mais curta. A sinapse com o neurônio de 2 a .ordem (da substancia gelatinosa) é mediada pelo glutamato e pela Sub P. Os neurônios de 2 a .ordem cruzam o plano mediano pela comissura branca, ganham o funículo lateral do lado oposto e ascendem cranialmente até o tálamo. Do tálamo, os neurônios de 3 a . ordem (Núcleo ventral póstero lateral=VPL) partem para o córtex somestésico primário situado no giro pós-central. Através desta via sensações térmicas e nociceptivas são trazidas dos Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 73 membros e do tronco do lado oposto, sendo que esta via medeia a sensação de dor rápida e bem localizada (somatotopia). Via páleoespino-talâmica (Trato espino-retículo-talâmico): possui mais neurônios na cadeia, sendo que os neurônios periféricos penetram a medula do mesmo modo que a via anterior. Os neurônios de 2 a .ordem estão localizados na coluna posterior da medula e seus axônios cruzam o plano mediano, ganham o funículo lateral do lado oposto, e projetam-se para vários pontos da formação reticular (neurônios de 3 a .ordem), onde ocorrem várias sinapses antes dos neurônios reticulares projetarem-se para os núcleos intralaminares do tálamo. Os neurônios de 2 a ordem também sobem pelo funículo lateral do mesmo lado. Do tálamo, os neurônios projetam-se para várias regiões corticais, sendo que a sensação dolorosa mediada por esta via se torna consciente já ao nível do tálamo. Esta via ao contrário da anterior, não estabelece somatotopia e a sensibilidade dolorosa mediada é a difusa e crônica. Trato espinotalâmico anterior: semelhante à via neoespinotalamica medeia a sensibilidade de pressão e do tato protopático (grosseiro). Como na via paleoespinotalamica, a sensação se torna consciente no tálamo (VPL) O SISTEMA DA COLUNA DORSAL Relacionado ao tato epicrítico e à propriocepção consciente dos membros, as fibras aferentes primárias penetram a medula, mas só realizam sinapse com os neurônios de 2 a ordem no bulbo. Os sentidos de propriocepção consciente (dos membros), tato epicrítico e de vibração, são transportados até o tronco encefálico pelos fascículos cuneiforme e grácil. Só então, os neurônios dos núcleos homônimos (os neurônios de 2 a ordem) cruzam o plano medial e atingem o tálamo (VPL) através dos lemniscos mediais. Do tálamo (neurônios de 3 a ordem) projetam-se para o córtex somestésico primário no giro pós-central. Ao longo desse trajeto, há evidências de que as informações sensoriais sofrem modificações, em particular, influências inibitórias que ajudam a contrastar os estímulos, modificando a percepção em função da experiência passada. A sensibilidade somestésica da cabeça é mediada principalmente pelo TRIGEMEO Com a exceção do território inervado pelos primeiros pares de nervos espinhais cervicais, a sensibilidade somática geral da cabeça é mediada pelos nervos craniais V, VII, IX e X, sendo o mais importante o V par (trigêmeo) que penetra pela ponte. Seu território de inervação corresponde à face, à boca, aos 2/3 da língua e à dura-máter que recobre o cérebro. As demais sensações como as da pele em torno da orelha, superfície nasal e faringe são supridas pelos nervos cranianos mencionados. As fibras aferentes do trigêmeo que medeiam o tato epicrítico e propriocepção possuem os corpos neuronais nos gânglios sensitivos dos nervos e tem projeção no núcleo principal do trigêmeo no tronco encefálico e projetam-se para o tálamo contralateral nos núcleos VPL. Já as fibras que medeiam o tato grosseiro, dor e temperatura projetam-se para o núcleo espinhal do trigêmeo e também projetam-se para o talamo contralateral. A nevralgia do trigêmeo tem como sintomas sensações desconfortáveis de choque elétrico ou agulhadas de curta duração, segundos em geral sendo que as crises dolorosas podem ocorrer várias vezes ao dia. TRATOS ESPINOCEREBELARES (Via da propriocepção inconsciente) As fibras aferentes proprioceptivas primárias realizam sinapses com um outro grupo de neurônios medulares no corno posterior cujos axônios projetam-se para o cerebelo, cujos detalhes estudaremos em conjunto com o controle da motricidade somática. Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 74 VIAS DA SENSIBILIDADE VISCERAL Os receptores viscerais são na sua grande maioria terminações livres e medeiam a sensação inconsciente, com a exceção daquelas que medeiam a dor visceral. As fibras aferentes acompanham os nervos simpáticos e parassimpáticos. Os neurônios de 1 a ordem estão localizados nos gânglios sensitivos espinhais. Com relação à sensibilidade dolorosa, os neurônios de 2 a ordem acompanham o Trato neoespinotalâmico de ambos os lados. SISTEMA ANTERO LATERAL SISTEMA DA COLUNA DORSAL Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa.Silvia M. Nishida 75 O CÓRTEX SOMESTÉSICO O cérebro tem uma representação do próprio corpo. A maioria das aferências somestésicas da metade do nosso corpo chega ao tálamo e projeta-se no córtex somestésico primário (S1) do giro pós-central contralateral. No córtex somestésico primário há um mapa corporal completo chamado homúnculo sensorial. Essa representação não é proporcional: a face e os dedos das mãos possuem a principal representação em relação a outras partes do corpo refletindo a densidade de receptores distribuídos pelo corpo. Assim determinadas regiões do corpo apresentam maior resolução espacial, ou seja, maior sensibilidade e maior precisão para identificar o estimulo. A sensibilidade tátil é a que tem melhor precisão. Não é à toa que a leitura Braille se executa com a superfície dos dedos indicadores e médios e não com a palma da mão. Outras espécies de mamíferos essa representação adquire outras configurações como a região das vibrissas. A existência de um mapa corporal já havia sido intuída por neurologista inglês John H Jackson que registrou o deslocamento de crises epilépticas convulsivas que se iniciavam com contrações dos dedos, depois mão, seguindo pelo braço e tronco (crise jacksoniana). A existência de um mapa foi corroborada pela 1ª vez pelo neurologista canadense Wilder Penfield que estimulou eletricamente determinadas regiões do córtex somestésico e obtinha relatos de formigamento na região correspondente do corpo. Atualmente as atividades corticais podem ser acompanhadas através da ressonância magnética funcional e técnicas de potencial evocado. O córtex somestésico possui 4 subáreas distintas que processam aspectos específicos da modalidade somestésica como é mostrado a seguir: Subárea 3a: propriocepção Subárea 3b: tato Subárea s 1 e 2: processamento imediato das informações táteis e combinação com a propriocepção proporcionando a interpretação espacial dos objetos examinados com as mãos. Quando ocorre lesão no córtex somestésico surgem dificuldades para discriminar textura, tamanho e formas dos objetos. Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 76 Não há correlação entre as camadas corticais e as submodalidades processadas, porém existe em forma de colunas. O córtex trabalha processando as informações em módulos funcionais colunares para cada região do corpo. As informações de determinadas regiões do corpo chegam ao córtex pelo tálamo, separadas por submodalidades. As informações que chegam dos dedos atingem o córtex pelo rele talâmico e a informação de cada dedo chega em determinadas colunas trazendo aspectos específicos da informação somestésica: o dedo 4 possui uma coluna cortical onde as informações aferentes ai chegam. Entretanto, as informações táteis originadas dos receptores de adaptação rápida (RA) e adaptação lenta (SA) são representadas em colunas distintas. A área somestésica primaria possui projeções para o córtex associativo somestésico secundário (S2) e para o córtex parietal superior. A região de S2 parece estar associada com a memória e aprendizagem tátil. Chamamos de percepção a capacidade de associar informações sensoriais à memória e à cognição de modo que seja possível a formação de conceitos e idéias sobre nos mesmos e os outros. Assim, perceber não é o mesmo que sentir ou ter uma sensação. A percepção depende dos sentidos, mas é mais do que isso: é um processo onde ocorre uma experiência mental que envolve memória, cognição e comportamento. A percepção somestésica se refere ao conhecimento (gnosis) que temos sobre o objeto tocado. Assim uma pessoa é capaz de sentir dor ou pressão do objeto, mas pode ser incapaz de não reconhecê-lo devido a déficits neurológicos nas áreas associativas somestésicas. A via sensorial até o córtex primário constitui a primeira etapa da percepção, ou seja, a fase de análise. Para criarmos um conceito global é necessária uma área sintética que seja capaz de reunir as partes e unificá-la e é identificada como córtex associativo. As informações originadas na pele, nos proprioceptores e tecidos profundos e que são processadas em detalhes são transferidas para uma outra área do córtex onde as submodalidades somestésicas são integradas (somadas e ampliadas). Quando sentimos o movimento dos objetos sobre a pele, reconhecemos suas a textura, peso e a forma. Tal nível de percepção ocorre nas subáreas 1 e 2 e nos proporciona a estereognosia. Há, portanto etapas progressivas no processamento das informações somestésicas: primeiro as submodalidades somestésicas são analisadas pontualmente de cada região do corpo (3a e 3b); posteriormente os diferentes aspectos sobre o objeto são finalmente combinadas proporcionando uma percepção mais completa sobre o objeto (1 e 2). Neste processo, os campos receptivos vão se tornando cada vez maiores: dos dedos individuais para um conjunto de dedos e finalmente a mão inteira. As áreas 1 e 2 também estão ativas durante a execução dos movimentos da mão que examina ativamente o objeto. Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 77 Paciente com as mãos amputadas, relata sensação fantasma evocadas por estímulos faciais A informação acerca da imagem corporal é enviada diretamente para o córtex motor primário, situado no giro pré- central. Essas aferências são tão importantes que se houver lesões nessa área, a própria motricidade voluntária fica bastante comprometida. O mucimol é uma droga que inibe as transmissões sinápticas corticais no córtex sensorial somático. Quando injetado no macaco, sobre o córtex somestésico esquerdo, a mão contralateral (direita) não consegue pegar a semente de dentro do funil, mas a mão do mesmo lado em que a droga foi injetada o consegue perfeitamente, pois nesse lado, o córtex somestésico não foi comprometido. O córtex parietal posterior é responsável pela formação da imagem do corpo e de como o corpo se relaciona com o mundo exterior No córtex parietal posterior (subáreas 5 e 7), o significado (idéia, conceito, definição) é finalmente atribuído ao objeto examinado. Ao enfiar a mão no bolso cheio de objetos, devido ao reconhecimento da textura, peso, forma, e da temperatura de cada um, torna-se possível identificar cada um deles. Nessas áreas, os aspectos separados do objeto assumem uma unidade conceitual, mas não sabemos como realmente isso acontece. O córtex parietal posterior é uma área associativa polimodal, ou seja, integra outras informações sensoriais como as visuais e auditivas. Lesão nessa área não causa cegueira, surdez ou incapacidade de reconhecer os objetos; ocorrem os deficts para situar-se no espaço extracorpóreo, dificulta a integração visual e motora e também reduz a atenção dirigida. Quando a lesão acomete o lado direito, o paciente perde a noção da parte do seu próprio corpo e do ambiente extracorpóreo: todas as informações sensoriais que chegam pelo lado esquerdo são ignoradas (síndrome da negligência corporal), como se simplesmente não existissem. Assim, o paciente não lava ou não veste este lado do corpo e nem faz idéia de que existe um espaço extracorpóreo correspondente!! A figura ilustra a maneira como o paciente se relaciona com o corpo e o mundo externo ignorado. Se solicitado para desenhar a copia das figuras do lado esquerdo (modelo), o paciente negligencia as informações contidas no campo visual esquerdo e não completa os desenhos... O mapa somático cortical não é fixo: apresenta plasticidade de uso e desuso Conforme o uso que é dado a determinadas partes do corpo,a representação se torna proporcionalmente maior ou menor; os mapas são diferentes entre as pessoas. Quando as mãos são amputadas, mesmo na ausência de receptores sensoriais, o paciente relata sensações do membro ausente. Como isto é possível? Uma vez que as vias sensoriais restantes estão presentes e guardam somatotópica da região Apostila do Curso de Fisiologia 2012 Departamento de Fisiologia, IB Unesp-Botucatu Profa. Silvia M. Nishida 78 inervada, inclusive daquela perdida, atividades sensoriais espontâneas nestas vias evocam as sensações dos membros ausentes. A esta percepção sensorial consciente do membro ausente é denominado “fantasma”. Após um certo tempo, as vias que normalmente ocupavam a área que representam am mãos passam a ser ocupadas pelas áreas vizinhas como as que representam a face (veja novamente o homúnculo). Quando estimulamos tactilmente a face desses pacientes amputados eles relatam sensações fantasmas como se fossem evocados das mãos. Fisiologia do Fisiologia do Movimento Movimento Humano Humano (2(2aa edição) edição) Marcus Vinícius C. BaldoMarcus Vinícius C. Baldo SUMÁRIO INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA MOTRICIDADE ................................................ 1 FISIOLOGIA DA CONTRAÇÃO MUSCULAR ...................................................... 3 Miastenia Gravis .........................................................................................5 ORGANIZAÇÃO HIERÁRQUICA DOS SISTEMAS MOTORES .............................. 6 SENSIBILIDADE PROPRIOCEPTIVA............................................................. 11 ORGANIZAÇÃO GERAL DOS SISTEMAS SENSORIAIS....................................................... 11 SENSIBILIDADE ARTICULAR................................................................................. 14 SENSIBILIDADE VESTIBULAR................................................................................ 15 SENSIBILIDADE MUSCULAR ................................................................................. 20 Distrofias Musculares ................................................................................. 24 INTEGRAÇÃO ESPINAL DA MOTRICIDADE ................................................... 25 REFLEXO MIOTÁTICO ....................................................................................... 25 TÔNUS MUSCULAR.......................................................................................... 28 ACOPLAMENTO GAMA-ALFA ................................................................................ 28 OUTROS REFLEXOS ESPINAIS .............................................................................. 29 Esclerose Lateral Amiotrófica ....................................................................... 32 POSTURA E LOCOMOÇÃO............................................................................ 33 Lesões da Medula Espinal............................................................................ 36 INTEGRAÇÃO CORTICAL DA MOTRICIDADE................................................. 39 PLANEJAMENTO E EXECUÇÃO DO MOVIMENTO............................................................ 40 CONTROLE INTERNO E EXTERNO DO MOVIMENTO ........................................................ 42 APRENDIZADO MOTOR...................................................................................... 44 Hemiplegia .............................................................................................. 46 Apraxias ................................................................................................. 48 INTEGRAÇÃO SUBCORTICAL DA MOTRICIDADE........................................... 49 CEREBELO ................................................................................................... 49 Disfunção Cerebelar................................................................................... 51 NÚCLEOS DA BASE .......................................................................................... 53 CONTRIBUIÇÃO DOS NÚCLEOS DA BASE PARA O APRENDIZADO E COGNIÇÃO ........................... 56 Discinesias e Coréia de Huntington................................................................ 58 Doença de Parkinson ................................................................................. 60 LEITURA COMPLEMENTAR.......................................................................... 62 ÍNDICE REMISSIVO ................................................................................... 63 1 INTRODUÇÃO AO ESTUDO DA MOTRICIDADE Se pararmos um minuto para pensar naquilo que fazemos todos os dias, da hora em que nos levantamos da cama até o momento em que voltamos para ela, vamos chegar à conclusão que nossas vidas não diferem fundamentalmente da vida da maioria dos animais: todos saímos de casa em busca de comida (uns para caçar, outros para ir ao supermercado); escapamos ou enfrentamos inimigos naturais (um predador para uns, ou um assaltante para outros); buscamos parceiros da mesma espécie para acasalar (em geral, em nosso próprio habitat, quer seja a mata atlântica ou uma danceteria); e sempre procuramos um lugar seguro, para descansar e dormir (quer seja procurando uma caverna ou voltando para casa). Apesar da evidente complexidade dos comportamentos humanos, seus fundamentos não diferem daqueles que observamos em outros primatas, ou mesmo em mamíferos de outras ordens, como os felinos, por exemplo. É por essa razão que os sistemas nervosos desses animais são organizados de forma muito semelhante, sendo que grande parte de nossa história evolutiva é similar à desses e de outros animais. A evolução do sistema nervoso seguiu um caminho ditado por pressões seletivas em que comportamentos mais adaptativos conduziam a uma maior probabilidade de sobrevida do indivíduo, e consequentemente a uma maior probabilidade de que aquele genótipo fosse transmitido à prole, e assim mantido na população. Já que um dos componentes cruciais do processo evolutivo é a adaptação do indivíduo ao meio ambiente, o qual é repleto de desafios e perturbações muitas vezes imprevisíveis, o animal (rótulo que obviamente aplica-se também a nós) deve reagir a essas perturbações emitindo comportamentos que ou as evitem ou as solucionem. Um exemplo concreto é o animal que deve evitar aproximar-se do território dominado por seu predador ou por algum inimigo potencial. No caso de um encontro inesperado com esse inimigo, o animal deve agir de forma a escapar do perigo, ou então de forma a enfrentá-lo por intermédio de um comportamento de defesa e ataque. Mesmo nesse exemplo simples, já somos capazes de observar a presença de vários aspectos que compõem o fascinante assunto da Neurofisiologia. Um aspecto evidente, por exemplo, é a necessidade de um sistema motor, que não permita só a locomoção pura e simples, mas que também inclua a organização de estratégias otimizadas na emissão de movimentos precisos e eficazes. Também é evidente que o animal adaptado deve saber reconhecer a presença de inimigos naturais, ou de elementos que indiquem a potencial presença desse inimigo (como o território a ser evitado, no exemplo acima). Esse reconhecimento requer processos sensoriais e cognitivos bastante elaborados, necessários à detecção e identificação de inúmeros elementos presentes no mundo habitado pelo animal (e que além de seus inimigos, inclui a capacidade de reconhecer seus alimentos, seus parceiros sexuais, seu próprio território, etc.). Menos evidente, mas tão importante quanto os aspectos motores e sensoriais, é aquele componente mais diretamente relacionado à manutenção homeostática das diversas variáveis fisiológicas que compõem nosso organismo. Esse componente, sob responsabilidade do sistema neurovegetativo, está relacionado ao controle, instantea instante, de variáveis fisiológicas tais como pressão arterial, glicemia, fluxo sangüíneo para diferentes órgãos, secreções glandulares (exócrinas e endócrinas), dentre inúmeras outras não menos importantes. Vemos, portanto, que a adaptação de um animal ao seu meio ambiente requer uma estreita interação do animal com esse meio exterior. No entanto, essa interação será adaptativa somente se o meio interior do animal (ou seja, o conjunto de suas variáveis fisiológicas) também estiver ajustado dentro de margens satisfatórias. Para que o animal possa agir tanto sobre o meio exterior quanto sobre o meio interior, é necessário que sistemas efetores intermedeiem essas ações: no caso das interações com o meio exterior, as ações do animal são intermediadas pelo 2 sistema motor, e no caso das interações do animal com seu meio interior, pelo sistema neurovegetativo. Como já deve ter ficado claro, as ações intermediadas por esses sistemas efetores seriam nada eficazes, e até mesmo deletérias para o animal, se este não fosse provido com informações oriundas tanto do meio exterior (imagens, sons, odores, etc.) quanto de seu meio interior (pressão arterial, nível glicêmico, pH plasmático, força de contração exercida pelos músculos, etc.). Essas informações são fornecidas pelo sistema sensorial, composto, na verdade, por um conjunto de subsistemas sensoriais distintos, mas que compartilham entre si princípios gerais de organização muito similares. A Figura 1 esquematiza a interação, realizada pelo sistema nervoso central (SNC) do animal, tanto com o meio exterior quanto com seu meio interior. Embora o assunto principal do presente texto seja a fisiologia do sistema motor, deve ser notado, como um convite à neurofisiologia, que não é possível uma compreensão satisfatória da motricidade sem um embasamento nos demais tópicos dessa disciplina. Ou seja, sem uma fundamentação adequada em mecanismos básicos relacionados ao sistema sensorial (o que faremos adiante, ao menos parcialmente), não seria possível compreender grande parte da função motora, a qual depende estreitamente da aferência proporcionada por diferentes subsistemas sensoriais (por exemplo, proprioceptivo, visual e somestésico, dentre os mais importantes). A atividade motora depende de um rigoroso controle das funções vegetativas, já que a motricidade envolve ajustes locais e sistêmicos de inúmeras variáveis tais como fluxo sangüíneo, pressão arterial, débito cardíaco, freqüência e amplitude respiratórias, temperatura, dentre muitas outras. Logo, um estudo da função motora requer uma compreensão das funções vegetativas subjacentes ou concomitantes. Além disso, é também necessária a compreensão dos processos biofísicos envolvidos na geração e condução de potenciais bioelétricos, necessários, dentre outros processos, para a propagação de impulsos nervosos e para o acoplamento dos eventos de excitação e contração muscular. E finalmente, o estudo de mecanismos celulares e moleculares relativos à transmissão sináptica é necessário para uma adequada compreensão não só dos eventos que ocorrem na junção neuromuscular, mas também dos processos de integração neural relacionados à organização da motricidade e ao aprendizado motor. SNC Meio interior Meio exterior SNV SMSS SNC: Sistema Nervoso Central SS: Sistema Sensorial SNV: Sistema Neurovegetativo SM: Sistema Motor Figura 1 – Esquema da interação do sistema nervoso central com os meios exterior e interior. 3 FISIOLOGIA DA CONTRAÇÃO MUSCULAR Toda e qualquer atividade motora é produzida pela ação de um único tipo de tecido, que constitui o músculo estriado esquelético (excetuando-se, obviamente, os movimentos produzidos pela musculatura lisa e estriada cardíaca, cuja atividade é modulada pelo sistema neurovegetativo). Cada músculo esquelético é envolvido por uma capa de tecido conjuntivo que forma os tendões, nas extremidades do músculo. É composto por centenas de fibras musculares, que são células musculares enfeixadas em uma direção preferencial. Cada célula (ou fibra) muscular é inervada por um único axônio que se origina em um neurônio, por isso denominado neurônio motor ou motoneurônio. Os corpos celulares dos motoneurônios localizam-se no corno anterior (ventral) da medula espinal ou em núcleos do tronco cerebral que contribuem para a composição dos nervos cranianos. A contração de um músculo é o resultado da contração relativamente independente das fibras musculares que o compõem. Um único motoneurônio pode inervar várias fibras musculares distintas de um mesmo músculo, já que seu axônio pode emitir ramificações que farão contatos sinápticos com essas diferentes fibras (sem esquecermos que uma dada fibra muscular recebe o contato sináptico de um único motoneurônio). Sem entrarmos em detalhes biofísicos e moleculares, o potencial de ação que chega ao terminal sináptico do motoneurônio leva à liberação de acetilcolina, neurotransmissor responsável pela transmissão sináptica na junção neuromuscular. A liberação e difusão de acetilcolina pela fenda sináptica leva à ativação de receptores colinérgicos na membrana pós-sináptica da fibra muscular, resultando em uma alteração da permeabilidade de canais iônicos e em uma conseqüente despolarização da membrana da fibra muscular. A geração e propagação de um potencial de ação na fibra muscular culmina com a abertura de canais iônicos seletivos ao cálcio, o qual é um cofator Figura 2 – Estrutura do músculo estriado esquelético. 4 essencial no processo bioquímico de contração. As miofibrilas, que preenchem a fibra muscular, constituem-se em repetições sucessivas de uma estrutura protéica, o sarcômero, que é a unidade molecular do processo contrátil. A contração muscular pode ser concebida como uma reação bioquímica semelhante a qualquer outra, mas que se caracteriza por apresentar uma estrutura espacial altamente organizada, acontecendo em uma direção preferencial, e levando a um encurtamento dos sarcômeros, das miofibrilas, das fibras musculares, e então do músculo como um todo. Como um mesmo motoneurônio pode inervar diferentes fibras musculares, a atividade conjunta dessas fibras estará subordinada à atividade do respectivo motoneurônio. Se esse motoneurônio for ativado e sofrer um potencial de ação isolado, todas as fibras musculares que ele inerva serão também ativadas, e realizarão uma contração isolada denominada abalo muscular. Esse conjunto composto por um motoneurônio e as respectivas fibras que ele inerva é por isso denominado unidade motora. O que lhe confere essa unidade é o fato de ou permanecer em repouso ou ser ativada por inteiro. O conceito de unidade motora é muito importante em fisiologia muscular, pois nos ajuda a entender, ao menos parcialmente, o mecanismo pelo qual o sistema nervoso controla a força de contração muscular. Como as unidades motoras de um dado músculo podem ser recrutadas independentemente umas das outras (já que dependem da ativação de motoneurônios distintos), a força de contração pode ser graduada em função da quantidade de unidades motoras recrutadas pelo sistema nervoso em um dado instante. Além desse mecanismo de regulação da força de contração (denominando recrutamento), um outro importante mecanismo é utilizado pelo sistema nervoso central. Nesse segundo mecanismo, o intervalo temporal entre potenciais de ação sucessivos que trafegam por um dado motoneurônio determina o grau de somação temporal dos abalos produzidos nas fibras musculares daquela unidade motora (Figura 3). Dependendo portanto da freqüência dos potenciais de ação em um motoneurônio, as fibras musculares por ele inervadas poderão apresentar perfis de contração que vão de abalos isolados ao tétano completo, onde não se pode mais distinguir contrações isoladas, e quando o músculo desenvolve a sua máxima força de
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