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1 Juan Carlos Pacheco - 83 A GÊNESE DOS NEURÔNIOS • O primeiro passo para se conectar todas as partes que formam o sistema nervoso é a geração dos neurônios. • As estruturas neuronais desenvolvem-se em três estágios principais: proliferação celular, migração celular e diferenciação celular. Proliferação Celular • O encefalo se desenvolve a partir das paredes de cinco vesículas cheias de fluido. (sistema ventricular). • No início do desenvolvimento a parede do sistema ventricular é constituída por apenas duas camadas: a zona ventricular (reveste o interior dos ventrículos) e zona marginal (próxima à pia). • Entre essas camadas, existem as células da glia radical, que irão dar origem à todas as células neurais do córtex cerebral. • Esse processo ocorre nos cinco passos a seguir: 1. Uma célula da zona ventricular estende um processo que ascende rumo a pia. 2. O núcleo da célula migra para cima, desde a face ventricular em direção à superfície pial; o DNA da célula é copiado. 3. O núcleo, contendo duas copias completas das instruções genéticas, retorna a superfície ventricular. 4. A célula retrai sua projeção da superfície da pia. 5. A célula divide-se em duas. • O que determina o caminho de uma célula são os fatores de transcrição (já que todas possuem o mesmo genoma). • Células neurais serão classificadas de acordo com a camada na qual residirão. • Uma vez que a célula-filha chegue ao seu destino, ela nunca mais se dividirá. Migração Celular • Muitas células-filhas (células precursoras neurais) migram da zona ventricular em direção à superfície do encéfalo. • As que primeiro migram para longe da zona ventricular são as que formarão a sub-placa. • Depois, migram as que se tornarão células do córtex adulto. Elas cruzam a sub-placa e formam a placa cortical. • As primeiras células que chegam na placa cortical serão os neurônios da camada VI. A seguir vêm os da camada V, seguidos pelos da camada IV, e assim por diante. • Cada nova onda de células que migram vai passando por aquelas que já estão na placa cortical. Desse modo, diz-se que o córtex é montado de dentro para fora. 2 Juan Carlos Pacheco - 83 Diferenciação Celular • Processo pelo qual a célula assume a aparência e as características de um neurônio. • Ela é consequência da expressão gênica. • Ocorre quando a célula precursora chega à placa cortical. • Se inicia quando neuritos brotam do corpo celular, sendo alguns parecidos com axônios e outros com dendritos. • A diferenciação é programada bem antes da célula precursora chegar ao seu destino. • Todavia, o formato de axônios e das árvores dendríticas depende também de sinais intercelulares (estímulo de proteínas secretadas por células locais, por exemplo). A GÊNESE DAS CONEXÕES (SINÁPSES) • À medida que os neurônios se diferenciam, eles estendem axônios que devem encontrar seus “alvos apropriados”. • Esse fenômeno ocorre em três etapas: seleção de vias, seleção de alvos e seleção de endereços. • Para exemplificar, imagine que devemos guiar o axônio de uma célula ganglionar da retina até o lugar certo lá no sistema nervoso central. [Imagem ao lado] o Primeiro, ao passar pelo quiasma óptico, teremos que decidir qual lado da bifurcação iremos escolher. Podemos entrar no trato óptico do mesmo lado, do lado oposto ou, ainda, voltar para o olho pelo outro nervo óptico. Isso seria a seleção da via. o Chegando ao SNC, devemos escolher qual núcleo do tálamo queremos inervar. Essa decisão seria a seleção do alvo. o Agora que encontramos qual núcleo será inervado, é hora de achar a camada correta desse núcleo, na qual o axônio irá se estabelecer. Isso seria a seleção de endereço. • Cada uma dessas fases depende criticamente da comunicação entre as células. • À medida que as vias se estabelecem, os neurônios também começam a se comunicar mediante potenciais de ação e transmissão sináptica. 3 Juan Carlos Pacheco - 83 O Axônio em Crescimento • Após o neurônio ocupar seu lugar adequado no sistema nervoso, ele estende processos chamados neuritos, que só depois darão origem aos dendritos e ao axônio. • A ponta de um neurito em crescimento é chamada de cone de crescimento. • O cone de crescimento é especializado na identificação de um caminho apropriado para o neurito se alongar. A Formação das Sinapses • Ocorre quando o cone de crescimento entra em contato com seu alvo. • Boa parte do que se sabe sobre isso, é em relação à junção neuromuscular. • Ocorre em passos: 1. A proteína agrina é liberado pelo cone de crescimento na placa motora. 2. A agrina liga-se a um receptor na membrana da célula muscular, o MuSK. 3. A MuSK se comunica com outra molécula, a rapsina, que age como um “pastor”, reunindo os receptores pós- sinápticos de acetilcolina na sinapse. • Fatores fornecidos pela célula- alvo podem estimular a entrada de Ca2+ no cone de crescimento, o que desencadeia a liberação de neurotransmissores. A ELIMINAÇÃO DE CÉLULAS E DE SINÁPSES • Durante uma grande parte do desenvolvimento, desde o nascimento até a adolescência, essas conexões geradas precisam ser refinadas. • Esse refinamento é feito através de uma redução, em larga escala, do número desses neurônios recém-formados e dessas sinapses. Morte Celular • Populações inteiras de neurônios são eliminadas durante a formação de vias, por um processo conhecido como morte celular programada. • A morte celular reflete a competição por fatores tróficos, substâncias essenciais que são fornecidas em quantidades limitadas pela célula-alvo. o As neurotrofinas são uma família de fatores tróficos. Nessa família há as seguintes proteínas: fator de crescimento do nervo (NGF), NT-3, NT-4 e o fator trófico derivado do encéfalo (BDNF). o O fator de crescimento do nervo (NGF) é um fator trófico liberado pelos alvos de axônios na divisão simpática do SNA. Ele é captado pelos axônios e transportado retrogradamente, onde age promovendo sobrevivência neural. o O processo de sinalização celular ativado pelo estímulo das neurotrofinas irá alterar a expressão gênica no núcleo da célula nervosa, permitindo sua sobrevivência. 4 Juan Carlos Pacheco - 83 Mudança na Capacidade Sináptica • Cada neurônio pode receber um número finito de sinapses sobre seus dendritos. • Esse número representa a capacidade sináptica do neurônio. • A capacidade sináptica tem seu pico no início do desenvolvimento e, depois, declina à medida que o neurônio amadurece. • Em outras palavras, neurônios de um bebê recebem 1,5 vezes mais sinapses do que neurônios de um adulto. • Durante a adolescência, a perda de sinapse ocorre em uma taxa média de 5 mil por segundo. REARRANJO SINÁPTICO DEPENDENTE DE ATIVIDADE • O rearranjo sináptico pode ocorrer por todo o encéfalo imaturo e representa uma mudança no padrão da sinapse, como exemplificado na figura abaixo. • O rearranjo sináptico representa o passo final do processo de seleção de endereço. • Ocorre como consequência da atividade neural e da transmissão sináptica. Plasticidade em sinapses de Hebb • A conexão sináptica só ocorrerá se tanto o neurônio pré-sináptico como o pós-sináptico forem ativados ao mesmo tempo. • Se isso não ocorre, há um segregação sináptica. Ou seja, o neurônio pré-sináptico irá se rearranjar e realizar sinapses apenas com neurônios pós sinápticos que se ativam ao mesmo tempo que ele. • Em outras palavras, neurônios que disparam fora de sincronia perdem sua conexão. 5 Juan Carlos Pacheco - 83 PLASTICIDADE NEURONAL • Habilidade dos neurônios de alterarem sua forma e função em resposta a alterações ambientais internas ou externas. • Pode serresultado de injúrias, de traumatismo ou lesões que afetam o ambiente neural. • Ação dos estímulos: ▪ Moldam a criação dos circuitos locais do cérebro. ▪ Geram alterações funcionais na resposta ou na influência de outros neurônios. ▪ Geram alteração na força das conexões. Exemplificação: Suponha que logo após o nascimento de um bebê, fechemos uma de suas pálpebras para impedir que um de seus olhos receba estímulo de luz, enquanto o outro olho continue recebendo. O resultado será que as partes do córtex correspondentes ao olho aberto se expandirão, ao passo que as do olho ocluído diminuirão. Isso demostra a capacidade dos neurônios de se adaptares conforme a presença ou não de estímulos. • Todas essas transformações geradas pelos estímulos permitem ao sistema nervoso em desenvolvimento ser “sob medida”. Além disso, há uma especialização da formação de circuitos neurais, de acordo com necessidades individuais. • A neuroplasticidade nos permite criar circuitos que nos tornam únicos e contribuem para gerar aquisição de conhecimento e habilidades ou recuperação após injúria cerebral. • Contudo, a neuroplasticidade nem sempre é benéfica, pois ela pode criar certos vícios de comunicação que geram equívocos, como dor, ou comportamentos mal adaptativos Neuroplasticidade durante desenvolvimento cerebral • O cérebro em desenvolvimento vai formando esses circuitos básicos, porém, eles precisam ser funcionais. • Isso faz com que seja de fundamental importância que crianças recebam estímulos durante seu crescimento, para que sejam capazes de desenvolver habilidades manuais, sociais etc. • Por exemplo, crianças que não rebem estímulos ficam com espectro altista. Apesar de não possuírem a carga genética para isso, a falta de estímulo faz com que elas não tenham a capacidade de se relacionar e de aprender certas habilidades. • Período crítico: o É o período no qual as comunicações intercelulares alteram o destino da célula. Ou seja, após esse período o neurônio diminui muito sua capacidade de se adaptar às mudanças externas. Estudos mostram que o período crítico nos humanos dura até os 10 anos de idade. o O fim do período crítico do desenvolvimento não significa um fim para a plasticidade sináptica. Afinal, o ambiente precisa modificar o encéfalo ao longo da vida, senão não haveria uma base para a formação de memórias e aprendizado. o Existem três hipóteses do porquê os períodos críticos terminam: 1. A plasticidade diminui quando o crescimento axonal cessa. 2. A plasticidade diminui quando a transmissão sináptica amadurece. 3. A plasticidade diminui quando a ativação cortical é restringida. 6 Juan Carlos Pacheco - 83 Neuroplasticidade e ciclos da vida • Circuitos cerebrais funcionam diferentemente em diferentes fases da vida • Ação de hormônios: • Agem de forma específicas em determinadas circunstâncias da vida. • Na puberdade alteram o comportamento sexual. • Ao nascimento de uma criança alteram o comportamento materno/paterno. Neuroplasticidade e aprendizado • O processo de aprendizado baseia-se em neuroplasticidade • Existem diferentes tipos de aprendizado e todos dependem da modificação funcional dos circuitos neurais. • Isso significa que, a partir dos estímulos que recebemos, vamos moldando os circuitos neurais do nosso corpo e formando memória e aprendizado. • O estímulo pode ser o estudo, um treino, a leitura, a repetição de uma atividade etc. • Dependendo da intensidade dos estímulos, duas respostas podem ser geradas: 1. Potencialização de longa duração (LTP). o Os estímulos que vamos recebendo produzem respostas. o Quanto mais estímulo, mais amplificada fica a resposta. 2. Depressão a longa duração (LTD) o Quando temos estímulos que não são frequentes ou que são fracos. Neuroplasticidade e reparo cerebral • Importância o Reorganização cerebral o Reparo após lesão • Cérebro Maduro o Não consegue se regenerar completamente, mas é designado a compensar a perda neuronal. o Leve a maior efetividade e uso de neurônios remanescentes
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