RESPOSTAS NEUROFISIOLOGIA USP

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Disciplina RFI-5774 - PPG Fisiologia - FMRP-USP 
Docente: Dra Eliane Comoli 
Atividade de Neurofisiologia 
Discente: Edson dos Santos Silva 
 
1. Para que serve um sistema circadiano? Por que é importante? 
Bom, para falar sobre a importância e função do sistema circadiano, irei inicialmente 
comentar o que é um sistema circadiano. 
Conceitualmente, o sistema circadiano ou ritmo circadiano é descrito como o período 
que de forma interna o nosso cérebro e todos os compartimentos e regiões do sistema 
nervoso regula os ciclos fisiológicos, sejam mudanças físicas, mentais ou 
comportamentais, em resposta à estímulos decorrentes do meio externo, como a 
mudança de luz no ambiente. 
Sua função e importância está associada a capacidade de otimização do gasto de 
energia e a manutenção da fisiologia interna do corpo, em outras palavras, o sistema 
circadiano é o produto de vários relógios biológicos inatos. 
Durante o decorrer do dia, o nosso corpo através do controle aferente e eferente de 
várias partes do córtex, regula a liberação de vários hormônios essências para a 
manutenção da homeostase, podendo influenciar na liberação de outros hormônios, 
hábitos alimentares e digestão, temperatura corporal e outras funções corporais 
importantes. A ocorrência de um desbalanço ou irregularidades desse ciclo pode ser 
condicional para o surgimento de algumas condições crônicas de saúde, como 
comorbidades do tipo, obesidade, diabetes, depressão e distúrbios do sono. 
 
2. Discuta a regulação do relógio biológico ao ciclo claro/escuro? 
O relógio biológico como fonte inata para o controle das funções homeostáticas 
intrínsecas do corpo, dentre todos os relógios biológicos existentes, temos o que 
controla o ciclo claro/escuro ou sono/vigília. Esse ciclo possui uma função fundamental 
no controle do sono, estando associada ao fator externo, a luz ou ausência dela. É 
através do sono adequado que corpo é estimulado a acumular reservas de energia para 
os diversos processos metabólicos, consolidação da memória e assimilação de 
sistemas motores complexos. 
 
3. Descreva o mecanismo molecular de regulação do relógio biológico 
circadiano. 
O mecanismo molecular associado ao relógio biológico circadiano pode ser descrito 
através de um modelo celular de controle dos processos moleculares denominado de 
Loop de feedback positivo e negativo de tradução e transcrição (Transcription 
Translation Oscillating - TTO), onde os próprios metabólitos produzidos na via 
regulam os processos de expressão gênicos. 
 Os estímulos recebidos na superfície celular transformam-se em mensageiros 
secundários, como por exemplo, a ativação da proteína quinase via influxo de Ca2+, a 
ativação da quinase leva a sua translocação para o núcleo e fosforilação e ativação da 
proteína CREB, que através da interação com elementos promotores no E-box 
desencadeia a formação de proteínas do ciclo circadiano CLOCK e BMAL1, que formam 
um heterodímero funcionando com um fator de transcrição. Os genes alvos do 
heterodímero CLOCK - BMAL1 acionam a transcrição de genes circadianos que levam 
a codificação de um mRNA, que migra para o citosol para ser traduzida pelos 
ribossomos em proteínas Period (Per1 e Per2) e Cryptochrome (Cry1-2), essa seção é 
o feedback positivo. Na seção de feedback negativo, as proteínas codificadas Period 
(Per1 e Per2) e Cryptochrome (Cry1-2), translocam-se para o núcleo, interagindo com 
o heterodímero CLOCK - BMAL1, levando a inibição da sua atividade como fator de 
transcrição. E dessa forma, as proteínas formadas nessa via regulam a atividade de 
fatores de transcrição. 
 
4. Discuta a via de controle circadiano sobre a pineal e o efeito da intensidade 
de luz na secreção de Melatonina. 
O núcleo cerebral especializado para esse processo é o núcleo supraquiasmático, 
localizando no hipotálamo. A comunicação através da via pineal retino-hipotalâmico é o 
principal mecanismo consistente do processo de claro/escuro. Durante o ciclo claro, os 
neurônios da retina propagam o impulso nervoso, via nervo óptico, que ativa o núcleo 
supraquiasmático, comunicando através do neurotransmissor GABA com núcleo 
paraventricular, inibindo o gânglio cervical superior e consequentemente inibindo a 
liberação de melatonina pela glândula pineal. A medida q a luz vai se esvaindo, ciclo 
escuro, a retina através de transmissão de impulso nervoso inibe o núcleo 
supraquiasmático, que ativa o sistema simpático a induzir sonolência, por sua vez a 
glândula pineal secreta melatonina na circulação, hormônio que auxilia no processo de 
sono. 
 
5. Quais os processos de regulação do sono? 
Antes de responder a esta pergunta, vou dar um breve conceito do que é sono. 
Então, sono é um estado reduzido da consciência dos estímulos externos. Sendo assim, 
vamos descrever quais processos podem interagir e regular essa diminuição de 
consciência. 
Dois grandes processos possuem a função de regular o sono, e ambos se 
correlacionam de modo a induzir o aumento da necessidade em estados de privação de 
sono. O processo homeostático de regulação do sono, ou processo S, é dado através 
da pressão para dormir que se acumula em nosso corpo ao longo do dia, sendo 
compensado e diminuído durante o período de sono. De forma efetiva, ele lembra ao 
corpo que é necessário dormir. 
O outro processo, denominado de processo circadiano ou ritmo circadiano. É 
através do ritmo circadiano que processos biológicos internos são regulados, além 
disso, esse processo promove sonolência, ajuda a iniciar o sono e promove a vigília, 
sendo o fator que determina o ritmo diário do sono. 
 
6. Discuta os sistemas moduladores neuroquímicos envolvidos no estado de 
vigília. 
Atualmente compreendemos que que as diversas e complexas interações entre os 
neurônios neuromoduladores subcorticais nas regiões do tronco cerebral, mesencéfalo, 
hipotálamo, prosencéfalo basal (BF), tálamo e córtex comunicam-se de modo a 
desenvolver características fisiológicas, comportamentais e eletrocorticais. 
As populações neuronais que promovem o estado de vigília compreendem algumas 
regiões como o locus coeruleus noradrenérgico (LC), a área tegmental ventral 
dopaminérgica (ATV), o núcleo dopaminérgico e serotoninérgico (5HT) dorsal da rafe 
(DRN), o núcleo tuberomamilar (TMN) histaminérgico, a coluna colinérgica 
tuberomaminal (TMN) e os núcleos tegmentares laterodorsais (PPT / LDT) e neurônios 
BF. Essas regiões comunicam-se entre si através de moduladores neuroquímicos, e 
para iniciar essa interação neuronal irei falar o papel de uma classe de modulador, as 
hipocretinas, que são neuropeptídios secretados por um conjunto de neurônios que 
projetam-se fortemente para várias populações promotoras de vigília no cérebro, 
incluindo neurônios colinérgicos do BF e tronco cerebral, neurônios noradrenérgicos do 
LC e neurônios dopaminérgicos da área tegmental ventral. 
A região do locus coeruleus (LC) é a principal fonte de transmissão noradrenérgica 
para o córtex. Sabendo disso e de que a liberação de noradrenalina por esta região do 
córtex aumenta as taxas de disparo dos neurônios piramidais e a excitação 
eletrocortical, a resultante seria a promoção do estado de vigília no organismo. 
O prosencéfalo basal (BF) é composta principalmente por um conjunto de 3 grupos 
neurocelulares distintos pela secreção de modulares neuroquímicos, os neurônios 
colinérgicos, GABAérgicos e glutamatérgicos, o montante da liberação de alguns 
modulares e inibição de outros, junto a interação entre o conjunto dessas populações 
neuronais auxilia positivamente na promoção da vigília. De forma semelhante a área 
tegmental ventral dopaminérgica (ATV) auxilia no estado de vigília. Essa região é 
composta por grupos de neurônios dopaminérgicos, GABAérgicos e glutamatérgicos, e 
sabe-se que durante o estado de vigília os neurônios dopaminérgicos da ATV são 
fortemente ativados por vários estímulos importantes, incluindo sinais sensoriais, sinais 
sociais e recompensas. 
O núcleodorsal da rafe (DRN) apresenta duas populações distintas de secretores 
de neuropeptídios, sendo eles os dopaminérgicos e serotoninérgicos. Os neurônios 
serotoninérgicos do DRN quando se encontram em excitação, foram implicados no 
estado de vigília e predominantemente silenciosos durante o sono NREM e REM. 
Uma outra região neuronal implicada na manutenção do estado de vigília é o núcleo 
tuberomamilar (TMN) que possui um conjunto de neurônios histaminérgicos que se 
excitam e disparam mais rapidamente durante a vigília atenta, reduzem suas atividades 
durante a vigília silenciosa e ficam em atividades diminutas ou quase ausentes durante 
o sono NREM e REM. 
A característica desses neuropeptídios capazes de propagarem o impulso nervoso 
e excitar ou inibir as diferentes regiões cerebrais modulam constantemente o estado de 
vigília. 
 
7. Discuta os mecanismos neurofisiológicos envolvidos na transição do 
estado de vigília para sono NÃO-REM. 
O estado de sono/vigília como descrito anteriormente se dar através do equilíbrio 
entre dois processos, o homeostático e o circadiano. A nível neurofisiológico temos que 
vários processos são ocorridos de maneira reciproca entre as regiões cerebrais que 
promovem no organismo o estar acordado ou ter sono. 
 O estado de vigília que é mantido através da capitação de luz pela retina e inibido 
pela ausência da mesma, como comentando anteriormente na questão 4, onde a falta 
de secreção de GABA favorece a liberação de melatonina, sendo uma das fases iniciais 
para o processo de indução de sono. Anteriormente na questão 6 comentei sobre o 
processo de modulação do estado de vigília e como os circuitos juntamente com os 
neuropeptídios envolvidos nesse estado corroboram de modo a produzir o estado de 
vigília. 
 É importante frisar que é a diferença no padrão de descarga neuronal que trafega 
a transição entre o sono e vigília, e consequentemente, entre vigília e sono NÃO-REM. 
Uma forma exemplar de identificar essa afirmação é sabendo que durante o estado de 
vigília a atividade aminérgica elevada ativa o circuito tálamo-cortical, contudo essa 
ativação é diminuída durante o sono NREM. Além disso, as vias GABAérgicas são 
altamente excitadas, inibindo as regiões de interação cortical do estado de vigília 
descritas anteriormente, promovendo o estado NREM do sono. 
 
8. Explique como se reverte o estado de sono NÃO-REM para a vigília? 
Um outro ponte de vista para essa pergunta seria desse modo, como despertamos? 
Diante disso, a transição entre o estado de sono e vigília é tida através da interação 
entre componentes corticais e sua integração com a percepção sensório-motora. A 
integração dos sinais externos com os internos e a modulação através de 
neuropeptídios causa a reversão do estado NREM para vigília, em outras palavras, e 
como discutido na questão anterior, o estado de sono NREM é caracterizado pela 
ativação das vias GABAérgicas que são inibitórias das regiões de interação cortical do 
estado de vigília. Os estímulos sensórias percebidos podem interagir com a SARA 
ativando-a e promovendo a estimulação cortical de áreas excitatórias do estado de 
vigília, como as hipocretinas que juntamente com núcleos neuronais aminérgicos e 
colinérgicos estimulam a transição do sono NREM para a vigília. 
 
 
9. Discuta o possível papel da adenosina na promoção do sono. 
Como descrito nas questões anteriores, existem várias áreas do cérebro com a função 
de promover o estado de sono, como o hipotálamo, o prosencéfalo basal (BF) e a 
mesopontina. A adenosina é produto da clivagem de ATP em cAMP, além da 
desfoforilação de ATP, ADP e AMP. Sabe-se que a adenosina se acumula em regiões 
estimuladoras do estado de vigília durante o dia, como o prosencéfalo basal (BF) e o 
córtex, áreas colinérgicas excitatórias, nessas regiões a adenosina inibe os neurônios 
colinérgicos e agem em conjunto com os neurônios GABAérgicos para promover o 
estado de sono. 
 
10. O que é envelhecimento? Diferencie senescência e senilidade. 
O envelhecimento como um processo biológico natural é descrito como um declínio 
nos sistemas fisiológicos, tanto a nível molecular e celular, como a nível tecidual e de 
sistemático em decorrência do aumento da idade. O envelhecimento é característico de 
diversos fatores como o aumento do dano ao DNA, o aumento de liberação de espécies 
reativas de oxigênio - ROS, que é causado pelos danos mitocondriais, encurtamento 
dos telômeros entre outros. 
 O senescência é decorrente do processo de envelhecimento gradual, 
progressivo e fisiológico do corpo e seus sistemas, enquanto que senilidade é resultado 
de um processo de envelhecimento em virtude de uma condição patológica crônica. 
 
11. Quais as principais alterações no cérebro do idoso durante o processo de 
senescência? 
O envelhecimento cognitivo é fruto de diversos fatores, acarretado por mudanças 
físicas, químicas e cognitivas. Com o aumento da idade o nosso corpo adota uma 
característica peculiar muito importante, um estado chamando de inflammaging, um 
estado casal de inflamação sistêmica, nesse estado passamos a ter um processo 
inflamatório crônico basal acentuado e maior que o “norma”, possibilitando a 
suscetibilidade de doenças neurodegenerativas como Mal de Alzheimer por exemplo. 
Isso pode acarretar em uma mudança física no cérebro que seria a diminuição de 
volume e peso da massa cerebral reduzindo o número de sinapses, deterioramento da 
bainha de mielina pelo processo inflamatório basal das células. O processo de morte 
neuronal ocasiona distúrbios e perdas cognitivas, sensitivas e motoras e afeta a 
capacidade de memória, além dos níveis de serotonina, dopamina, acetilcolina, 
noradrenalina e GABA serem inversamente proporcional com o aumento da idade. 
 
12. Quais as principais alterações no sistema circadiano relacionadas à idade 
e suas consequências? 
Assim como outros sistemas e processos fisiológicos sofrem alterações decorrentes 
do envelhecimento biológico do corpo, o sistema circadiano também é afetado. 
Atividades como os padrões de vigília/sono mudam acentuadamente à medida que 
nosso corpo envelhece. 
 A perda da precisão temporal juntamente com diminuição da retina de receber 
estímulos da luz ou ausência da mesma leva a redução da amplitude da atividade 
elétrica dos neurônios, que por sua vez causa distúrbios na hora de dormir e de acordar, 
podendo esta correlacionado com a diminuição da produção de hormônios 
estimuladores do sono, desregulando a sua liberação, como a melatonina. As mudanças 
nas regiões cognitivas irão ser refletidas sistemicamente, ou seja, as alterações no ciclo 
de claro/escuro que altera o ciclo sono/vigília, altera a produção e secreção de diversos 
hormônios, tanto envolvidos com processos neuronais, como envolvidos com processos 
metabólicos, relacionados a suscetibilidade e surgimento de diversas comorbidades, 
como a obesidade. 
 
13. Discuta a histopatologia no Mal de Alzheimer. 
O Mal de Alzheimer é uma patologia de caráter neurodegenerativo acarretado pelo 
processo de envelhecimento patológico, resultando muitas vezes em deficiência 
progressiva e incapacitação cognitiva, motora e sensorial. Histopatologicamente, O Mal 
de Alzheimer pode ser caracterizado pela consistente perda sináptica e morte neuronal 
de algumas regiões vinculadas as funções cognitivas como o córtex cerebral e o 
hipocampo, entre outras. A formação de depósitos fibrilares localizados nas paredes 
dos vasos sanguíneos associados a diversa variedade de placas senis, impedindo a 
irrigação e nutrição do tecido cerebral e promovendo uma atrofia cortical difusa, além 
da ativação da glia a processos inflamatórios, são algumas das características da 
doença no contexto histopatológico. 
 
14. Quais os sintomas do Mal de Alzheimer e como surgem ao longo da 
evolução da doença? 
O estagio inicial do Mal de Alzheimer, um dos principais sintomas são os lapsos de 
memória, ou seja, nos estágios precoces a pessoa pode esquecer conversas,extraviar 
itens, esquecer nomes de lugares, achar difícil tomar decisões entre outros. 
A medida q a patologia se agrava, os sintomas tendem a piorar como, aumento da 
confusão e desorientação, comportamento impulsivo e obsessivo, problemas de fala, 
mudanças de humor e até mesmo alucinações, além disso, é necessário o apoio de 
uma pessoa para auxiliar na vida cotidiana, destacando a fase intermediaria. 
O processo de progressão para uma fase avançada da doença leva a piora do 
quadro, sendo de suma importância a ajuda para tudo em tempo integral. As 
alucinações e delírios aumentam intensamente, hostilidade e violência também são 
agravadas, dificuldade de comer e engolir, perca de peso, perda gradual da fala entre 
outros. 
 
15. O que é neurogênese? Em que fase da vida ocorre e em quais áreas 
cerebrais? 
Processo pelo qual se obtém a formação novos neurônios originados a partir de 
células-tronco e células progenitoras neuronais. Esse processo é extremamente crucial 
e dar-se inicio durante o desenvolvimento embrionário, aproximadamente na 3° semana 
de desenvolvimento, com o início da formação da placa neural, contudo pode continuar 
em certas regiões do cérebro após o processo de nascimento até a vida adulta. 
 A neurogênese pode ocorrer em diversas regiões do cérebro, como a zona 
subgranular do giro dentado no hipocampo e a zona subventricular dos ventrículos 
laterais.