Motricidade Somática II_CórtecNBCerebelo II_EC2017

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Fisiologia do Sistema Nervoso
Motricidade Somática II: 
Córtex, Cerebelo e N. da Base II
Profa Dra Eliane Comoli
Depto Fisiologia 
FMRP-USP
Núcleos da Base
envolvidos no planejamento e controle motor
Núcleos da Base
Estrutura subcortical derivada do 
telencéfalo
que ocupa a base do prosencéfalo.
Núcleos da Base são restritos a poucas 
estruturas cujo envolvimento em 
comportamentos psicomotores é bem 
estabelecido.
Núcleos da Base Humano
Corpo Estriado:
Caudado e Putamen
Estriado Ventral
Globo Pálido:
Segmento Interno
Segmento Externo
Pálido Ventral
Estruturas Relacionadas 
Substância Negra Compacta 
Núcleo Subtalâmico
Substância Negra Reticulata
Tálamo e Córtex
Núcleos da Base Humano
Caudado
Putamen
Globo Pálido
Substância Negra
Núcleo Subtalâmico
Tálamo 
Córtex
Estruturas relacionadas aos 
Núcleos da Base
Núcleos da Base
Formam circuitos sub-corticais 
que os ligam a maioria 
das áreas corticais (conjunto de 
neurônios superiores 
do Córtex Pré-Motor, 
Córtex Motor Primário) e tronco.
Vias Córtico-Estriatais consistem de 
múltiplas vias em paralelo cumprindo 
diferentes funções. 
Corpo Estriado
é considerado o principal componente 
receptivo e integrativo dos Núcleos da 
Base.
A B
Destino dos axônios que chegam 
no corpo estriado
Porta de entrada dos Núcleos da Base
A é um neurônio espinhoso médio 
(spiny neuron): neurônio receptivo e de projeção 
com dendritos cobertos por espículas. 
São GABAérgicos.
Neurônios espinhosos 
médios apresentam 
projeções convergentes 
limitadas ao Globo Pálido 
e Substância Negra 
Reticulada.
Fluxo de Informações
Aferências convergentes de 
neurônios corticais, células 
dopaminérgicas da Substância 
Negra Compacta e 
neurônios do circuito local; 
e tálamo.
Complexidade neuroquímica nas projeções topograficamente 
organizadas Estriado - Palidal
Convergência sobre o 
Neurônio Espinhoso Médio
Tálamo
Quase todas as áreas do neocórtex projetam-se para 
os Núcleos da Base, exceto o Córtex Auditivo 
Primário e Córtex Visual Primário.
O Córtex é a principal 
aferência dos 
Núcleos da Base
Em resposta ao impulso glutamatérgico forte, o neurônio espinhoso médio 
despolariza a um potencial de membrana ao redor de −55 mV, próximo ao limiar 
– chamado “up state”. 
Na ausência de impulsos convergentes glutamatérgicos corticais o seu potencial 
de repouso fica em torno do potencial de equilíbrio do potássio (∼−85 mV) –
chamado “down state”. 
Importância das projeções 
Córtico-Estriatais
Porta de Saída dos Núcleos da Base
Porta de saída: 
Globo Pálido:
Segmento Externo 
Segmento Interno
Pálido Ventral
Substância Negra Reticulada
Globo Pálido Interno
Fibras do Globo Pálido Interno 
(GPi) projetam-se para os núcleos 
talâmicos e a Substância Negra 
Reticulada projeta-se para o 
tálamo e estruturas do tronco 
encefálico.
GPe é uma estrutura que 
exerce um controle importante 
sobre o fluxo de informação ao 
longo do eixo principal dos 
Gânglios da Base.
Substância Negra Reticulada
via de saída para os neurônios motores superiores do córtex e 
colículo superior
Os neurônios GABAérgicos da SNr originam projeções nigro-
talâmicas que tem terminações colaterais no Colículo Superior e 
Tegumento Mesencefálico.
As fibras nigro-talâmicas 
terminam no núcleo ventral 
anterior (VA), núcleo 
ventral lateral (VL) e em 
partes do núcleo médio-
dorsal (MD).
Fluxo de saída dos Núcleos da Base
Os Núcleos da Bases tem um efeito 
inibitório tônico sobre a alça tálamo-
cortical = moderação do movimento.
SNr e GPi tem alto nível de atividade 
espontânea.
Impede movimentos indesejados.
A desinibição é que permite aos neurônios motores 
superiores enviar comando aos circuitos locais e 
n.motores inferiores que desencadeiam o movimento.
--
Movimentos Sacádicos Voluntários
movimentos sacádicos são dependentes de regiões corticais e subcorticais.
Para desinibir o movimento sacádico, o Campo Visual Frontal e outras 
estrututras frontais são ativadas (antes da sacada), o Caudado é ativado = 
inibição da SNr e liberação do Colículo Superior. 
Dessa forma os comandos motores corticais são efetuados.
Comandos do Campo Visual Frontal ou Campos Visual Parietal para o 
Colículo Superior iniciam a sacada.
O Colículo Superior aciona a rede 
oculomotora no tronco.
Um circuito indireto originado no 
Campo Visual Parietal –Frontal que 
projeta-se para os Núcleos da Base 
e Substância Negra Reticulada, 
que inibe tonicamente o 
Colículo Superior, impedindo a sacada.
A desinibição é que permite aos neurônios motores superiores enviar 
comando aos circuitos locais e neurônios motores inferiores que 
desencadeiam o movimento.
Alças Corticais 
dos 
Núcleos da Base
Organização Topográfica das vias 
Córtico-Estriatais 
A segregação anatômica 
das alças permite a multiplicidade
de funções diferentes. 
Para cada alça cortiço-estriatal ocorre 2 vias internas nos Núcleos da Base 
que exercem efeito sobre o movimento desejado (via direta) e 
indesejado (via indireta)
Alças Córtico-Estriatais e vias diretas e 
indiretas internas nos Núcleos da Base
Competição e Seleção de ações pelas 
Vias Direta e Indireta
Circuitos Internos dos Núcleos da Base
Alça Córtico-Estriatal e vias intrínsecas dos Núcleos da Base.
Inibição Tônica
Vias intrínsecas dos Núcleos da Base.
Inibição Tônica
Vias Diretas e Indiretas dos Núcleos da Base.
Projeções Dopaminérgicas
Efeito modulatório da 
informação excitatória do córtex 
cerebral, e tálamo.
Spiny neuron do Estriado
o principal componente receptivo e integrativo 
dos Núcleos da Base.
Modulação Dopaminérgica das 
vias Diretas e Indiretas
Dopamina aumenta a excitabilidade da via 
estriado-nigral (via direta) através dos receptores 
D1 que propiciam aumento da Adenil Ciclase. Com 
isso acontece a facilitação o movimento.
Pela retirada da inibição tônica da SNr
Dopamina decresce a excitabilidade estriado-
palidal (via indireta) através dos receptores D2 que 
propiciam diminuição da Adenil Ciclase. Com isso 
acontece a inibição do movimento.
Pela retirada da inibição tônica do Núcleo 
Subtalâmico
Interneurônios Colinérgicos do Estriado
Ação da ACh nos terminais glutamatérgicos 
e nos interneurônios espinhosos faz 
com que os interneurônios aumentem sua 
excitabilidade e responsibidade aos impulsos 
glutamatérgicos (via direta)
Nos primatas, os 
interneurônios colinérgicos
são determinantes 
importantes no aprendizado 
motor e associativo, em que 
ocorrem alterações na força 
das sinápses glutamatérgicas 
do interneurônio espinhoso 
médio no estriado. 
A ação da dopamina nos receptores D2
nos interneurônios colinérgicos
diminui a liberação de ACh através do 
disparo desse interneurônio e por
inibir a entrada de Ca +2 que 
permite a liberação da Ach (via indireta).
Modulação Dopaminérgica nos 
interneurônios Colinérgicos do Estriado
Quando se reduz a liberação de Ach na via 
indireta, os receptors D2 diminuem a 
excitabilidade na via indireta e complementam o 
efeito da excitabilidade na via direta.
. 
-
Modulação Dopaminérgica nos 
interneurônios Colinérgicos do Estriado
Alças Corticais 
dos 
Núcleos da Base
Início do Movimento Planejamento do Movimento Comportamento/Emocional
Tipos de Alças Corticais dos Núcleos da Base
Alças Corticais dos Núcleos da Base
Organização paralela das Alças Corticais dos 
Núcleos da Base
Alça Oculomotora
Disfunções dos Núcleos da Base
Degeneraçãodos neurônios dopaminérgicos 
da Substancia Negra Compacta
Ilustração esquemática da perda de fibras dopaminérgicas ascendentes 
e perda de espículas dendríticas no estriado; indivíduo com Parkinson. 
Images modified from Steece-Collier et al., 2012; PMID: 22712056
Mal de Parkinson
Aumenta a excitabilidade da via estriado-palidal (via indireta) e decresce a 
excitabilidade estriado-nigral (via direta). 
Efeito da redução da Dopamina sobre a 
morfologia e sinápse estriado-palidal
Mal de Parkinson – Doença Hipocinética
Diminuição do efeito de excitabilidade na alça direta e 
aumento da excitabilidade na via indireta resultando em 
dificuldade para iniciar movimentos. 
Estimulação Cerebral Profunda
Descarga de pulsos 
elétricos no Núcleo 
Subtalâmico ou 
Globo Pálido Interno 
ajudam a manter 
o controle motor 
perdido nos 
Doentes de Parkinson.
100 pulsos/seg ajudam a controlar os 
tremores e outros movimentos indesejados
CANNABIS STOPS Parkinson's Disease Symptoms
https://www.youtube.com/watch?v=uDDGqrY8-VI
Cérebro Normal Cérebro de paciente 
com Doença de Huntington
Mal de Huntington – Doença Hipercinética Acinética 
é um distúrbio neurológico hereditário caracterizado por causar movimentos 
corporais anormais e falta de coordenação, também afetando várias 
habilidades mentais; devido á atrofia do estriado
Perda precoce de neurônios na via indireta (ENK+ striato-GPe) explica o 
aparecimento de movimentos coréicos (via indireta em funcionamento 
normal suprime os movimentos indesejados). 
Perda tardia de neurônios da via direta (striato-GPi) explica o aparecimento 
de acinesia (via direta em funcionamento promove os movimentos 
desejados).
Mal de Huntington
Huntington´s Chorea
https://www.youtube.com/watch?v=tkwzJiikgRk
Hemibalismo – Doença Hipercinética
ou balismo (quando bilateral) é um distúrbio neuromotor (hipercinético) raro 
caracterizado por movimentos involuntários abruptos e possivelmente violentos e 
envolve mais a musculatura proximal do que distal (especialmente nas extremidades 
dos membros superiores).
Lesão no núcleo subtalâmico.
Hemibalismo
https://www.youtube.com/watch?v=fCL7RWaC3RA
Importância funcional dos Núcleos 
da Base nas Desordens Motoras
Alças Límbica
A amígdala basolateral
projeta-se maciçamente para o estriado 
ventral.
O terminal mais denso das projeções 
amígdalo-estriatais sobrepõe-se às 
projeções terminais das Áreas Corticais 
Límbicas e Paralímbicas.
Acredita-se que esse setor estriatal 
(estriado ventral) relaciona-se com 
aspectos emocionais e motivacionas de 
vários tipos de comportamentos 
motores.
Ativação dos Receptores Canabinóides (CB2):
Pode inibir a liberação de Dopamina nos Núcleos da Base. 
Pode influenciar os neurônios espinhosos médios pela ação nos terminais pré-sinápticos 
GABAérgicos, Glutamatérgicos, e Colinérgicos (CB2). 
Pode influenciar a sinalização neuronial através da modulação da secreção
de citocinas pelas microglias. 
Canabinóides
Região azul corresponde à densidade pós-sináptica com receptors 
glutamatérgicos do tipo AMPA.
A cocaína fortace essas sinápses (potencialização) e está relacionada à 
sensibilização da resposta locomotora – aumento da hiperatividade.
Pascoli et al
Sinápse Glutamatérgica entre Córtex Infra-límbico e 
neurônios espinhosos médios que expressam receptores 
D1 no Núcleo Acumbens.
Desordens Psicóticas 
envolvem transmissão de muita Dopamina. 
São usadas drogas anti-psicóticas no tratamento de:
Psicoses agudas e crônicas (esquizofrenia); Transtorno Bipolar;
Comportamentos agitados associados à Demência
Como funcionam os Anti-psicóticos?
Drogas anti-psicóticas são antagonistas Dopaminérgicos.
Funcionam através do bloqueio dos sítios receptores da Dopamina
reduzindo o efeito da Dopamina em várias regiões do cérebro
Na via Nigro-Estriatal os neurônios Dopaminérgicos tem efeito inibitório sobre 
os interneurônios muscarínicos que regulam a atividade motora no corpo. 
Via Nigro-Estriatal – via dopminérgica
Antagonistas D2 reduzem o efeito inibitório da Dopamina, resultando no 
aumento do disparo dos interneurônios colinérgicos, aumentando a 
liberação de acetilcolina, e desenvolvimento de sintomas extrapiramidais.
Anti-psicóticos – Antagonistas D2
Drogas anti-colinérgicas podem antagonizar a transmissão colinérgica, 
reduzindo os efeitos colaterais da síndrome extra-piramidal. 
Os antipsicóticos anti-colinérgicos tem efeitos contralaterais mais 
colinérgicos e menos incidência de EPS.
Adapted from Stahl (2013).
Anti-psicóticos – Antagonistas Muscarínico
Cerebelo
influencia os movimentos modificando o padrão de 
atividade dos neurônios motores superiores
O cerebelo forma o teto do quarto ventrículo.
Função primária é detectar a diferença entre o movimento 
intencional e o movimento real = erro motor; através de suas 
projeções reduzir o erro
coordenação da atividade motora;
regulação do tônus muscular;
movimentos automáticos e balanço
mecanismos que influenciam e mantém o 
equilíbrio por longos períodos de tempo.
Papel do Cerebelo
a correção do erro pode ser feita durante o movimento em 
curso ou como uma forma de aprendizagem motora quando a 
correção é estocada. 
A função do cerebelo é modificada pela experiência; papel 
importante no aprendizado de tarefas motoras.
Cerebelo: 
Manto cinzento superficial interno 
(Córtex cerebelar), substância branca 
(substância medular) abaixo da 
substância cinzenta superficial, e 
núcleos cerebelares profundos
mergulhados na substância branca.
Núcleos Cerebelares Profundos
Núcleo Denteado
Núcleos Interpostos
Núcleo Fastigial
Vias de entrada cerebelares
Pedúnculo cerebelar inferior: fibras vestíbulo-cerebelares, espino-
cerebelares e olivo-cerebelares 
Pedúnculo cerebelar médio: reticulo-cerebelar, ponto-cerebelar.
Pedúnculo cerebelar superior: trigêmino-cerebelar, rafe, locus coeruleus.
Organização do Cerebelo
segundo domínio das aferências :
b. Espino-Cerebelo 
Via espino-cerebelar informa sobre fusos musculares e mecanorreceptores
que monitoram a posição e movimento do corpo diretamente da medula 
espinhal. Está relacionada com os movimentos dos músculos distais 
(movimentos grosseiros dos membros ao caminhar (lateral); e movimento 
dos músculos proximais e regulação dos movimentos dos olhos em 
resposta às aferências vestibulares.
a. Vestíbulo-Cerebelo 
Via vestibulo-cerebelar informa sobre 
labirinto do ouvido através da 
aferências dos núcleos vestibulares. 
Está relacionada com a regulação dos 
movimentos 
relacionados com manutenção 
da postura e equilíbrio.
n.grácil e n.cuneiforme n.olivares
c. Córtico-Cerebelo 
A via cortico-cerebelar é a principal fonte de 
aferências do cerebelo; é retransmitida aos núcleos 
pontinos antes de entrar no cerebelo. Está 
envolvido na regulação de movimentos que exigem 
grande habilidade (planejamento e execução de 
sequências de movimento temporal e espacialmente 
complexos.
Coordenação visual de um movimento em curso é a 
principal função do córtico-cerebelo.
Organização do Cerebelo
segundo domínio das aferências :
Aferências e Eferências do Cerebelo
Cerebelo
a. recebe informações 
sobre o plano de 
movimento;
b. recebe informações
sobre o desempenho
motor;
c. recebe informações
Cerebelo
d) projeta-se para o 
córtex e para o sistema
motor descendente
para corrigir o erro
motor.
Informações 
sensoriais 
usadas na coordenação 
automática da função 
motora somática, 
regulação do tônus 
muscular, e a manutenção do equilíbrio.
Aferênciasdo Cerebelo
Projeções Descendentes do Cerebelo:
Ajustes Posturais
Coordenação do Movimento
Projeções ascendentes do Cerebelo para o Córtex
A via de saída é através 
dos núcleos cerebelares 
profundos; e entrada no 
córtex cerebelar.
Cerebelo atinge o córtex via 
VA/VL acessando 
neurônios motores que 
organizam a sequência de 
movimentos voluntários 
complexos. 
Alça Córtico - Cerebelar
Alças do Cerebelo para o Córtex via tálamo são 
topograficamente organizadas.
O cerebelo projeta-se para 
neurônios motores superiores 
do Córtex Motor Primário 
e Pré-Motor Associativo.
Tais neurônios motores 
superiores organizam a seqüência de contrações 
musculares subjacentes aos movimentos 
voluntários complexos.
Arranjo interno de fibras e 
Células Cerebelares
Fibras trepadeiras (oliva)
Fibras musgosas (ponte, 
medula espinhal, n.vestib)
Cél. cesta a 
estreladas
_
Axônios mielinizados,
fazem contactos sinápticos
com os núcleos cerebelares
_
+
+
+
Células mais 
abundantes
Organização Geral das conexões neurais do Cerebelo
Axônios que 
deixam os 
cerebelo
Axônios
que entram 
no Cerebelo
Núcleos profundos 
do Cerebelo
Córtex Cerebelar
Célula de 
Purkinje
Células de Purkinje e Núcleos Profundos
Células de Purkinje: destino das fibras que 
entram no cerebelo (direta ou indiretamente).
É notável pelos dendritos extensos 
(espinhosos) que se estendem à camada 
molecular. Conecta-se com os núcleos 
profundos do cerebelo através de projeções 
GABAérgicas exercendo efeito modulatório 
sobre a excitabilidade dos Núcleos Profundos.
Receptores Glutamatérgicos tipo AMPA
Células Granulares e Circuito Local
Células Granulares originam axônios 
especializados (fibras paralelas) que 
ascendem até camada molecular e se 
bifurcam (ramos em T) para conduzir 
informações através de sinápses 
excitatórias com a Célula de Purkinje, via 
Glutamato.
Circuito Local modula a atividade 
inibitória da Célula de Purkinje, atuando 
sobre as projeções dendrítica e do corpo 
celular. 
As Fibras Musgosas são 
provenientes dos n. pontinos, 
medula espinhal e 
aparelho vestibular.
Estabelecem sinápses indiretas 
com as Células de Purkinje 
através das células granulares do 
córtex cerebelar.
Fibras Musgosas e Células Granulares
Fibras Trepadeiras
As Fibras Trepadeiras são provenientes 
dos núcleos olivares. Conectam-se 
diretamente com as Células de Purkinje.
Fibras Trepadeiras regulam o movimento 
modulando a eficiência da conexão da 
fibra musgosa-paralela com a Célula de 
Purkinje. 
Uma fibra trepadeira conecta-se com uma 
única Célula de Purkinje, através de 
centanas de sinápses muito poderosas 
(geram PEPS muito grandes e abertura de 
canais de Ca +2).
Núcleos Cerebelares
Profundos
Núcleos Cerebelares Profundos
recebem aferências inibitórias das Células de 
Purkinje e aferências excitatórias de colaterais 
das fibras musgosas e fibras trepadeiras.
Núcleos Cerebelares Profundos
origem dos axônios que se projetam para fora 
do Cerebelo.
A inibição das Células de Purkinje serve para 
modular a nível de excitação das eferências 
cerebelares.
Alças Corticais 
Cerebelares
Inibitória 
e 
Alça Cerebelar
Excitatória
Alça Cortical 
Inibitória
Alça 
Excitatória
Circuito Local
converge sobre as Células de Purkinje
O Circuito Local inibitório controla o fluxo de 
informações para o córtex cerebelar.
Células estreladas recebem aferências das fibras 
paralelas e inibem as Células de Purkinje.
Célula em cesta: aferência mais 
poderosa do circuito local. Provém uma inibição 
lateral que pode limitar a distribuição espacial 
da atividade das Células de Purkinje. 
Célula de Golgi recebem aferências 
das fibras paralelas e musgosas e fornece a 
retroação inibitória às células que originam as 
fibras paralelas (células granulares) que pode limitar
a duração do impulso das células granulares.
Célula de Purkinje desinibe os núcleos cerebelares 
profundos e a eferência cerebelar sobre os neurônios 
motores superiores fica aumentada.Oliva Inferior (retroação sensorial 
derivada do movimento)
Aferências do 
movimento 
em curso
Células 
em Cesta
Células 
Estreladas
Célula de Purkinje: Compara informações provenientes das fibras musgosas 
(movimento intencionado) e trepadeiras (movimento real) = detecção do “erro motor”
A Célula de Purkinje faz a correção através das eferências cerebelares 
(n. profundos) para outros componentes do sistema motor. 
Circuitos Internos do Cerebelo
Fibras trepadeiras e musgosas 
são aferências excitatórias dos núcleos 
profundos (circuito cerebelar primário)
e das células de Purkinje.
Fibras Musgosas transmitem informações 
proprioceptivas e advindas de áreas corticais 
motoras para as Células de e Purkinje 
(movimento em curso - intencionado). 
Fibras Trepadeiras fazem a retransmissão da 
mensagem proprioceptiva informando
sobre a retroação sensorial do movimento 
iniciado. Produz redução de longa duração 
nas respostas das Células de Purkinje às 
aferências das fibras musgosas-paralelas.
Correção do Erro
1. Fibras musgosas – movimento 
intencionado
2. Fibras Trepadeiras –
movimento real
3. Células de Purkinje –
modulação das eferências 
cerebelares
4. Núcleos Profundos –
projeções eferentes excitatórias 
para o córtex (feed back corretivo) 
e projeções descendentes 
reticulares.
Coordenação do Movimento em Curso
O cerebelo é uma estrutura que monitora e regula = sua atividade neuronal 
muda continuamente durante o curso do movimento.
Célula de Purkinje 
em repouso
em movimento alternante
Célula do Núcleo Profundo 
em repouso
em movimento alternante
Movimentos alternantes rápidos resultam em inibição transiente da atividade 
tônica das Células de Purkinje e dos Núcleos Profundos do Cerebelo.
Correção do Erro
Acredita-se que a correção do erro ocorra através de modificações nas 
conexões sinápticas = aprendizado motor
Fibras trepadeiras fornecem sinais do erro indicando que o movimento 
falhou em relação às expectativas.
As correções são feitas pelo ajuste na efetividade das conexões das fibras 
paralelas na Célula de Purkinje.
Teoria de Marr-Albus do Aprendizado Motor prediz que haverá 
plasticidade na sinápse da fibra paralela somente se ela estiver ativa ao 
mesmo tempo que impulsos chegam pela fibra trepadeira á Célula de 
Purkinje pós-sináptica
* aumento de Na+ pela ativação 
do receptor AMPA; 
* ativação da proteína quinase C 
devido a ativação de receptor 
metabotrópico de glutamato. 
Decorrentes da ação das fibras 
Trepadeiras
* Grande PEPS na célula de 
Purkinje e abertura de canais 
de Ca+2 dependentes de 
voltagem 
LTD – Long Term Depression
Isso resulta na diminuição de receptores AMPA 
na Célula de Purkinje
Qdo o exercício é repetido algumas
vezes a LDP passa a constituir
uma Memória de Curta Duração
na estrutura cortical cerebellar.
STM é criada na Célula de Purkinje.
Memória de Curta 
e Longa Duração
. 
Memória de Longa Duração
é criada fora do Córtex
Cerebelar.
Prática sucessiva
repetitiva a STM é transferida
para o Núcleo Vestibular 
para formar uma Memória
de Longa Duração. 
Alças Corticais 
do Movimento
Disfunções Cerebelares
exibem erros persistentes do movimento, ipsilaterias à lesão no cerebelo;
déficits do movimento podem ser bem específicos devido à topografia
Falta de coordenação dos movimentos em curso.
Nistagmo, ataxia (falta de coordenação voluntária)
Perda do tônus muscular e tremores durante o movimento.
CerebellarAtaxia---Suzy pt Aug 10, 2015
https://www.youtube.com/watch?v=Ozwq32dW3cc