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Fisiologia Humana – Elaboração: Prof. Me. Alexandre Castelo Branco 1 AULA 04 – FISIOLOGIA DO SISTEMA NERVOSO NEUROPLASTICIDADE A personalidade, as habilidades e o comportamento, são consequência das características individuais do cérebro humano. O sistema nervoso desde o período embrionário até a sua maturação está em constante mudança. Após o nascimento, o padrão básico das estruturas neurais já está praticamente formado, porém as sinapses ainda não estão totalmente estabelecidas, e essa condição possibilita alterações da circuitaria sináptica que ocorre em função da interação com o mundo que acontece após o nascimento. É dessa forma que as estruturas cerebrais podem ser influenciadas pelo ambiente. Durante o crescimento mudanças gradativas vão ocorrendo no ser humano, principalmente nos aspectos cognitivos. Na infância há um ajuste no número de neurônios e um aumento no número de sinapses, de circuitos neurais e um aumento na quantidade de mielina que favorecem a aprendizagem, sendo uma via de mão dupla, visto que aprender significa recrutar sinapses ainda não utilizadas. Por muito tempo assumiu-se a ideia de que após o seu desenvolvimento o Sistema Nervoso Central não poderia mais ser modificado e que suas lesões seriam permanentes devido à incapacidade de reorganização de suas células. Mas atualmente sabe-se que o SNC não é uma estrutura definitiva e inalterada, que possui grande capacidade de adaptação, principalmente na tentativa de recuperação. As conexões neurais estão constantemente sendo iniciadas e desfeitas de acordo com nossas experiências externas e internas e a NEUROPLASTICIDADE ou PLASTICIDADE NEURONAL é a capacidade de mudanças morfológicas e funcionais que o sistema nervoso possui, ou seja, a capacidade do neurônio em mudar sua função, suas características químicas e sua estrutura em resposta a alterações ambientais. Na plasticidade neural há uma reorganização na dinâmica do sistema nervoso. Embora o grau de plasticidade neural esteja relacionado com a idade do indivíduo, e as constantes mudanças que ocorrem dificultem a compreensão de seus mecanismos, ela proporciona a possibilidade da recuperação de lesões e o aprendizado de novas experiências. Fisiologia Humana – Elaboração: Prof. Me. Alexandre Castelo Branco 2 PLASTICIDADE E APRENDIZAGEM: A aprendizagem é o processo onde adquirimos o conhecimento que é codificado, retido e recuperado através da memória, e assim como a memória, é capaz de modificar as conexões sinápticas encefálicas. Durante toda a vida, sofremos influência dos agentes externos de natureza física e social. Esses agentes atuam sobre o organismo estimulando nossas capacidades e aptidões e assim, promovem nosso desenvolvimento físico e mental. O aprendizado de novas experiências e habilidades fazem parte do desenvolvimento normal. A criança durante seu desenvolvimento vai adquirindo aprendizado de novas experiências através dos estímulos que são aplicados à ela conforme ela vai vivenciando. As primeiras vivências da criança são os estímulos visuais, auditivos e táteis, proporcionando ao pequeno ser o conhecimento do mundo. Depois a criança vai recebendo progressivamente os estímulos que possibilitam seu desenvolvimento e aprendizado motor, então, a criança aprende a rolar, sentar, engatinhar e andar. Logicamente, estes eventos ocorrem interligados ao desenvolvimento neural normal. E assim, a cada passo em sua vida, ela adquire novas experiências e novos conhecimentos através do contato e interação com outras pessoas, na escola e etc. Mas a aquisição de novos conhecimentos nunca termina. Estamos sempre aprendendo coisas novas, portanto nosso sistema nervoso segue essa trajetória também se adaptando às novas experiências, como por exemplo, aprender um novo idioma. Para que o aprendizado seja internalizado, ele precisa ser retido para depois apresentar-se através das mudanças comportamentais. Para que isso ocorra, a memória é imprescindível. A memória pode ser classificada: Fisiologia Humana – Elaboração: Prof. Me. Alexandre Castelo Branco 3 MEMÓRIA DE CURTA DURAÇÃO: Área de armazenamento limitado, é para onde vai um estímulo assim que chega ao SNC, desaparecendo logo em seguida. MEMÓRIA DE LONGA DURAÇÃO: Área de armazenamento que retém grande quantidade de informações, convertendo memória de curta para longa duração (consolidação da memória). MEMÓRIA IMPLÍCITA (OU NÃO DECLARATIVA): Área relacionada ao treinamento de habilidades reflexas, não dependendo da consciência. Esse treinamento é construído lentamente, através da repetição e expresso em desempenho (e não em palavras). MEMÓRIA EXPLÍCITA (OU DECLARATIVA): Área relacionada ao conhecimento de fatos, pessoas, lugares e coisas, expresso em desempenho e palavras. A aprendizagem de alguns comportamentos podem envolver as memórias implícita e explícita, como, por exemplo, aprender a dirigir um carro. Este processo requer a execução consciente de sequencias motoras específicas que se repetem para que haja o controle do carro e depois com a repetição, torna- se um processo automático, não-consciente. RECUPERAÇÃO DE LESÃO NEURAL: A plasticidade no indivíduo adulto provoca alteração nas sinapses já estabelecidas que incluem sua remodelação e a reestruturação de seus circuitos neurais. Porém a remodelagem raramente reestabelece a função perdida. Os axônios periféricos, corpos celulares neuronais e sinapses de circuitos supra-espinais ou espinais podem ser danificados por lesões traumáticas, interrupção do aporte sanguíneo e doenças degenerativas. Em lesões periféricas que são comumente ocasionadas por traumas, os axônios podem ser reparados e voltar a estabelecer sinapse com seu alvo que está localizado na periferia, onde a função é reestabelecida. Ao contrário do SNP, os axônios do SNC raramente são reparados. Existem algumas diferenças entre os mesmos que podem explicar a discrepância entre a regeneração de nervos periféricos e a regeneração de axônios encefálicos e medulares. Fisiologia Humana – Elaboração: Prof. Me. Alexandre Castelo Branco 4 Para que a remodelagem do SNC aconteça, há diversos obstáculos a serem transpostos e um microambiente favorável é imprescindível para a reconstrução neuronal. Além do traumatismo causado pela lesão, ainda há danos metabólicos acarretados pela privação de oxigênio por tempo prolongado causando a morte neuronal, podendo estender-se aos neurônios que não foram diretamente afetados. Quando há privação de oxigênio por tempo prolongado, os neurônios liberam de seus terminais pré- sinápticos uma grande quantidade de glutamato que é essencial para as funções do SNC, mas que ao atingir o neurônio pós-sináptico, por estar em concentração muito elevada passa a ser tóxico provocando a morte do neurônio. Este processo pode expandir-se para os neurônios adjacentes no caso da célula que está em processo de morte liberar também grande quantidade de glutamato. Embora os neurônios maduros do SNC não se dividam, observou-se em algumas regiões do mesmo a presença de células tronco neurais, chamadas células estaminais, que se dividem originando novos neurônios que integram alguns circuitos sinápticos participando na plasticidade no adulto. Estas possibilidades de plasticidade no indivíduo adulto pode fornecer alguma esperança para melhorar a limitada capacidade de restauração do SNC o sucesso na recuperação a partir de lesões traumáticas e doenças neurológicas. Já o SNP, torna-se alvo de lesões traumáticas, visto que seus axônios percorrem longas distâncias e estão localizados por todo o corpo, além disso, não possuem a proteção óssea que o SNC possui, porém, quando lesados, seus axônios podem ser regenerados. As lesões nervosas traumáticas podem causar duas situações nas fibras nervosas: • Elas podem ser esmagadas sem haver interrupção do nervo; • Elaspodem ser cortadas se houver transecção do nervo. Fisiologia Humana – Elaboração: Prof. Me. Alexandre Castelo Branco 5 Quando há um esmagamento e o nervo não é cortado, a regeneração ocorre e a reinervação ocasiona a recuperação da funcionalidade nervosa. No entanto, quando ocorre uma transecção, é necessária uma intervenção do médico cirurgião para que através de um procedimento cirúrgico haja a união das extremidades que foram separadas em decorrência do trauma. A lesão nervosa periférica pode acometer tanto fibras mielínicas quanto fibras amielínicas. Geralmente no adulto, quando há uma transecção do axônio, há também preservação do corpo celular que é fundamental para sua regeneração. Diante desta lesão ocorre a separação do axônio em dois cotos: • Proximal: que permanece unido ao corpo celular; • Distal: que se une ao alvo (que pode ser um músculo), e está separado do corpo celular neuronal. O coto distal por estar separado do corpo celular, sofre o processo de degeneração e vai se fragmentando em porções menores. A fragmentação acontece também com a mielina que o reveste, que se desorganiza. O produto da degeneração é removido por macrófagos presentes na corrente sanguínea. Por outro lado, as células de Schwann começam a se proliferar e formam uma nova bainha de mielina e moléculas que constituirão a matriz extracelular também são sintetizadas. Estas moléculas estimulam o crescimento do axônio lesado e participam da composição do cone de crescimento que será formado no coto proximal. O processo de crescimento do axônio lesado é denominado de brotamento. Há duas formas de brotamento: Devido ao brotamento, o corpo celular do neurônio lesado, após apresentar alterações morfológicas devido a lesão, se recupera e sua maquinaria inicia a síntese de organelas e componentes da membrana plasmática para a restauração do axônio que deverá percorrer o trajeto em busca do seu alvo. Fisiologia Humana – Elaboração: Prof. Me. Alexandre Castelo Branco 6 REABILITAÇÃO x NEUROPLASTICIDADE: Alguns fatores podem influenciar direta ou indiretamente o processo de plasticidade neural na reabilitação. Entre os vários processos podemos citar: • O ambiente terapêutico que deve fornecer condições adequadas para o aprendizado motor; • A motivação do paciente é muito importante; • Nível cognitivo do paciente. Existem dois fatores que são importantes para a reabilitação nos casos de lesão encefálica: • Intensidade da reabilitação; • Tempo entre a lesão e o início da reabilitação. A falta de movimentos ativos por tempo prolongado pode ocasionar danos às regiões adjacentes não lesadas. Alguns fatores também podem inibir a formação de novos neurônios no adulto como a privação de sono, o alcoolismo crônico e o uso de drogas de abuso. A reabilitação precoce é o melhor caminho para a recuperação das funções, pois favorece o aprendizado ou reaprendizado motor onde há modificações temporárias ou definitivas em suas respostas motoras. REFERÊNCIAS: DOUGLAS, CR. Tratado de Fisiologia Aplicada às Ciências Médicas. 6 ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2016. LUNDY-EKMAN, L. Neurociência – Fundamentos para a Reabilitação. 3 ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2008. OLIVEIRA, R. C. Neurofisiologia. Rio de Janeiro: Seses, 2015.