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CRONOBIONOGIA: disciplina que estuda os ritmos biológicos
Ritmos a) Circadianos: vigília-sono (periodicidade em torno de 24h)b) Ultradianos: batimento cardíaco (periodicidade < 24h)c) Infradianos : ciclo menstrual, ciclo das marés (periodicidade > 24h)
Marcapassos: osciladores primários, que exibem ritmicidade geneticamente determinada, auto-sustentada, endógena, mesmo na ausência de pistas temporais externas (= relógio biológico).
EX: pessoas mantidas em cavernas por períodos de várias semanas ou meses continuam dormindo e acordando com uma periodicidade de aproximadamente 25h!
http://www.crono.icb.usp.br/
Natureza rítmica dos processos biológicos
A cigana adormecida". Henri Rousseau
Relógio ambiental =temporizador externo
A privação de temporizadores externos (ritmo claro-escuro) não abole e nem desorganiza o ciclo vigília-sono, ainda que fique um pouco defasado.
Ritmos BiológicosVias eferentesVias aferentes
Temporizador externoClaro-escuro
Duração do fotoperíodo
Temporizador internoRelógio biológico
SNC
Relógio Biológico
Trato retino-hipotalâmico
Núcleo-supraquiasmático
(HIPOTÁLAMO)
Outras áreas do SNCÓrgãos efetuadores
Ritmos circadianos
Órgãofotossensível
GlândulaPineal
Ritmos Infradianos
ZEITGEBERS
AFERÊNCIAS Retina (Trato retino-hipotalamico)
EFERÊNCIAS Outros núcleos do hipotálamo Tálamo
Mecanismos neurais da ritmicidade
Núcleo supraquiasmatico (NSQ) : Relógio biológico
O NSQ cicla mesmo quando as conexões neurais são eliminadas ou quando os núcleos são mantidos em cultura e possui um ritmo próprio.
Porem pode se sincronizar aos ritmos ambientais externos como as oscilações fotoperiodicas.
Lesão no NSQ: abole o ciclo vigília-sono e vários outros ritmos
EPITÁLAMO Glândula pineal (epífise):sintetiza e libera a melatonina; associado a regulação dos ritmos ultradianos
GÂNGLIO CERVICAL SUPERIOR(neurônio pós-ganglionar)
MEDULA TORACICAColuna intermédio lateral (neurônio pre-ganglionar)
HIPOTÁLAMONSQ N. paraventricular
RETINATrato
retinohipotlamico
HIPOTÁLAMO
NSQ -
-
RETINA
+
Diminuição da luz
Melatonina
Gl. pineal
EPITÁLAMO
N. paraventricular+
pré-ganglionar
SNA simpático
pós-ganglionar
+
Liberação do SNA simpático
+
INDUÇÃO DE SONO
Durante o dia, a retina estimula o NSQ cujos neurônios são inibitórios. Como conseqüência, os neurônios do núcleo paraventricular deixam de estimular os neurônios pré-ganglionares simpáticos da medula e a produção de melatonina é baixa durante o dia (ou quando o fotoperiodo é longo).
Quando anoitece (pouca luz) acontece o contrário: a concentração de melatonina aumenta e ajuda a induzir o sono. Dessa forma, o ritmo circadiano integra-se ao ritmo circanual.
GH
N. paraventricularNSQ
RETINA HIPOTÁLAMO
Adeno-hipófise
+Diminuição do efeito inibitório do NSQLiberação da atividade de núcleos hipotalâmicos neuroendócrinos.
-
+
+
Durante o sono há estimulação para o aumento de GH
Por que dormimos?- Não sabemos direito mas a sua privação causa muitos transtornos.
O que é sono? - Perda reversível do estado de consciência - Estado de limiar reduzido aos estímulos ambientais, postura estereotipada (deitado e de olhos fechados) e período de reduzida atividade motora - Experiências oníricas = sonho
Caracterizando o sono (polissonografia) 1) Comportamento 2) Atividade cerebral (Eletroencefalograma – EEG) 3) Atividade muscular (Eletromiograma – EMG) 4) Movimentos oculares (eletro-oculograma – EOG) 5) Atividades viscerais (FC, Pa, FR, etc)
Ciclo vigília-sono
Não dormir ou dormir mal: dificuldades para realizar atividades cognitivas
Instituto do Sonohttp://www.sono.org.br/
DISTÚRBIOS DO SONO
Insônia: dificuldade de iniciar o sono, mantê-lo continuamente durante a noite ou o despertar antes do horário desejado. Depende de fatores predisponentes (ansiedade) e precipitantes (estresse).Sintomas de quem dorme mal: sonolência diurna exagerada!! Alem disso, alterações do humor e as alterações de memória e capacidades mentais (cognitivas), como aprendizado, raciocínio e pensamento.
Apnéia obstrutiva do sono (5% da população geral): parada da respiração, que dura em média 20 segundos, facilitando problemas cardíacos. Ronco é o indicador.
Síndrome das pernas inquietas (7% da população): sensação desagradável nas pernas, profunda, nos ossos às vezes, como se fosse uma coceira ou friagem, choque, formigamento, e eventualmente dor. Evoca uma sensação de angústia e imensa necessidade de mover as pernas, ou ainda massageá-las, alongá-las ou mesmo espancá-las em algumas situações. A pessoa não consegue iniciar o sono.
Doença do SonoNarcolepsia
VIGILIAVários sistemas corticais em funcionamento
SONOTodos os sistemas são desligados simultaneamente;
perda temporária de consciência
Des
empe
nho
Com
port
amen
tal
Nível de atividade cortical
100%
EuforiaComa
Sono Vigília
Nível máximo de atenção
Nosso melhor desempenho ocorre quando há um equilíbrio entre excitação e inibição do córtex
Epilepsia
VIGILIAN
ível
da
aten
ção
Atenção
Estado ConscienteVIGILIA: estado no qual respondemos facilmente aos estímulos sensoriais; a função cortical é operante (percepção, planejamento de movimentos voluntários, raciocínio, aprendizagem usando memória explicita, sentimento, etc.)
Estado Inconsciente
Fase
s do
son
o
SONO
SONO: estado de consciência complementar ao de vigília durante o qual nos proporciona repouso reparador; há suspensão temporária da atividade perceptivo-sensorial e motora voluntária.
PROFUNDIDADE
Hipnos
Erebo Noite
Morfeu
Sono
Sonhos
Hipnos e Thanatos (deus da morte): irmãos gêmeos
Deus da escuridão subterrânea
Deusa das trevas
Morte cerebral - Todo o cérebro, incluindo o tronco cerebral, perde irreversivelmente todas as suas funções.
Mesmo em coma, o paciente é considerado legalmente vivo.
ThanatosMorte
Leitura par reflexão http://www.unifesp.br/dneuro/mortencefalica.htm
CONSCIÊNCIA: capacidade de reconhecimento da realidade externa e interna e a capacidade de responder aos estímulos: é o grau de vigília que se encontra uma pessoa.
ALTERAÇÕES DO ESTADO DE CONSCIÊNCIA
Coma: estado em que não é possível despertar uma pessoa mesmo com fortes estímulos.
Estupor: estado em que apenas estímulos externos vigorosos e diretos são capazes de despertar o paciente.
Confusão/Obnubilação: compreensão inadequada das impressões exteriores, com perplexidade e prejuízos de atenção e orientação; é estar "sonolento".
Hiperalerta: estado de hiperatividade autonômica e respostas exageradas (causadas por uso de drogas (anfetaminas, cocaína), abstinência (benzodiazepínicos), ou estresse pós-traumático.
Características dos neurônios de modulação difusa
- Origem no tronco encefálico;- Cada neurônio influencia uma grande quantidade de células pós-sinápticas em diferentes regiões do SNC- Os NT são liberados no fluido extracelular ao invés de numa fenda sináptica;- Os receptores dos NT são metabotrópicos- A velocidade de transmissão nervosa é muito baixa.
Sim. Possuímos um sistema de modulação (atenuador/ativador) que regula o nosso estado de consciência
Quando dormimos somos “desligados” de uma vez. E quando acordamos também. Haverá um sistema geral atenuador/ativador do córtex?
Impulsos visuais
FORMAÇÃORETICULAR
SARA
Cerebelo
Vias descendentes
Medula
Impulsos auditivos
Vias ascendentes
TroncoEncefálico
Formação reticular: rede difusa de neurônios com projeção ascendente e descendente. Recebe todas as aferências sensoriais do corpo. O SARA promove a ativação cortical e é responsável pela atenção dirigida.
O SISTEMA DE MODULAÇÃO CEREBRAL
Mod. cardiovascular e endócrinaMod. excitabilidade cortical e subcortical; Reg. ciclo vigília-sonoControle do tônus muscular
Regulação do SNA simpáticoModulação nociceptiva Modulação da excitabilidade cortical e subcortical
Coordenação motoraModulação emocional e comportamento motivado.Cont. neuroendocrino e regulação do SNA simpáticoModulação da adaptação retiniana
Modulação da atividade cortical e da memóriaManutenção da vigília, iniciação do sono paradoxal.
O SISTEMA DE MODULAÇÃO CEREBRAL
ELETROENCEFALOGRAFIA (EEG): registro das atividades elétricas cerebrais
O EEG capta a atividade elétrica cerebral resultante de populações de neurônios corticais em função do tempo.
FREQUENCIA- no. de ondas na unidade de tempo (ritmo)
AMPLITUDE- tamanho da onda
O EEG é analisado conforme a freqüência e a amplitude das ondas
EEG rápido: as células corticais estão em ritmo dessincronizado
EEG lento: as células corticais estão em ritmo sincronizado;
Eletrodosuperficial
Córtexcerebral
Durante a vigília o EEG apresenta ritmos de ondas dessincronizadas e bastante rápidas.
Rítmo : Ondas de amplitude mais baixa de maior freqüência (14Hz). Acordado e atento.
Ritmo : Ondas de baixa amplitude e freqüência entre 8-13Hz. Acordado e relaxado.
Quando começamos adormecer os rimos EEG alteram-se profundamente, apresentando 4 estágios distintos.
Acordado de olhos fechados Olhos abertos
ESTÁGIO 1 (5 min) Predominam as ondas ;Responde a perguntas mas não se lembra do que disse ou ouviu; quando estimulado, desperta com sobressalto
ESTÁGIO 2 (10 a 20min) Surgem os fusos e os complexos K
ESTÁGIO 4: Sono profundoPredominam as ondas δ; redução do tônus cervical
(Ambos somam 20 a 40 min)
ESTÁGIO 3: Fusos interrompidos por ondas
VIGILIA: Predominam as ondas
SONO REM (5 a 15 min)Sono com sonhosO EEG e o EOG se assemelham da vigília
O sono tem dois estados:
a) SONO NÃO-REM (N-REM)b) SONO REM (REM)
O sono N-REM apresenta 4 estágios, durante os quais as ondas se tornam cada vez mais lentas e aumentam de amplitude. O EEG torna-se sincronizado e a profundidade do sono aumenta.
O sono REM é o sono onde EEG fica dessicronizado e ocorre movimentos rápidos dos olhos (rapid eyes movements). Por isso é chamado de sono paradoxal.
Tipos e estágios do Sono
Numa noite de sono (8horas), passamos por ciclos que se repetem umas 5 vezes. Entre a fase IV e a I ocorre o sono REM. A medida que o sono chega ao fim, a profundidade diminui e a duração do sono REM aumenta.
Intervalo de alternância entre dois sonos: em torno de 90min
Duração de um ciclo de sono
Sono Não-REMI: 5 minutosII: 10 a 20 minutosIII e IV: 20 a 40 minutos
Sono REM5 a 15 minutos
Além das alterações cíclicas do EEG ocorrem oscilações viscerais e somáticas, particularmente durante os episódios de sono REM.
a) Aumento dos movimentos ocularesb) Atonia muscularc) Aumento da freqüência cardíacad) Aumento na freqüência respiratóriae) Ereção peniana
A arquitetura do sono varia entre as pessoas e com a idade
MECANISMOS NEURAIS DO SONO
Ao despertar as ondas cerebrais se tornam rápidas
1) Ativação cortical2) Percepção sensorial, integração sensório-motora, orientação
a) Animal dormindo: estimulação do SARA desperta EEG dessincronizab) Animal acordado: estimulação do tálamo dorme EEG sincroniza
EVIDÊNCIA DE QUE O TRONCO ENCEFALICO É RESPOSAVEL PELO NOSSO ESTADO DE CONCIENCIA
O tálamo
1. Radiação talâmica2. Caudado
1. VIGÍLIA - altamente excitáveis (Glu) - modo de transmissão continuo - EEG: ondas dessincronizadas
12. SONO - inexcitáveis (GABA) mas os canais de Ca++
sensíveis à hiperpolarizaçâo se abrem - modo em salvas de PA - EEG: ondas sincronizadas
NEURÔNIOS TALÂMICOScomportam-se de duas maneiras:
EEG
2
os neurônios corticais estão em franca atividade arrítmica; EEG desssincronizado
A estimulação glutamatérgica nos neurônios talâmicos geram PA em modo continuo, conforme a atividade da via aferente.
Neurônios talamo-
corticais
Córtex
Glu +
Vias aferentes
V I G I L I A
Os neurônios corticais passam a exibir ritmos sincronizadas.
EEG sincronizado
A estimulação gabaergica do núcleo reticular do tálamo causa salvas de PA do neurônio talâmico.
Córtex
GABA -
Núcleo reticulardo tálamo
SONO DE ONDAS LENTAS
Neurônios talamo-
corticais
A atividade talâmica é regulada pelo sistema de modulação difuso
Neurônios talamo-
corticais
Salvas de PA
N. reticularGABA
FOR
ACh
SONO EEG de ondas lentas
Neurônios colinérgicos do sistema de
modulação difuso
?
Vias aferentes
Glu
Modo de Transmissão continuo
VIGÍLIA EEG de ondas rápidas
HisHipotálamo posterior
Hipotálamo anterior
GABA
O que causa o sono REM?• Atividades do núcleo da formação reticular pontina (N. reticular
pontino oral e caudal) pois sua destruição abole o sono REM e estão em atividade durante o sono REM
• Dispara em salvas e quando isso acontece os núcleos tálamo-corticais disparam em modo de transmissão dessincronizando o EEG (ondas PGO ou ponto-geniculo-occipitais).
• São controladas por aferências colinérgicas e aminérgicas (5-HT e
Dopamina) que se silenciam durante os estágios do sono. No sono REM predomina um clima colinergico.
• Os neurônios colinergicos pontinos causam forte inibição dos neurônios motores somáticas causando intensa atonia
Mecanismos neurais do Sono REM
Lócus ceruleus (Nor)REM off
Núcleos da Rafe (5HT)REM off
Núcleo reticular pontino AChREM On
Tálamo
Córtex Cerebral
PA em salvas
Modo de transmissão
Sono REM EEG de ondas rápidas
Ach
Nor5HT
REM REM REM REM REM
Tálamo Vias aferentes sensoriais
Glu
Modo de Transmissão continuo
VIGÍLIA EEG de ondas rápidas
CÓRTEX CEREBRAL
Hipotálamo posterior
HIS
+
Os neurônios histaminérgicos do HIPOTALAMO POSTERIOR
Hipotálamo anterior
GABA
A atividade GABAergica do HA inibe o HP e induz o sono
Coma permanenteSincronização do EEG
Drogas anti-histamínicascausam sonolência
A) Normal, a ponte inibe o trato reticulo espinhal (não mostrado aqui), causando uma
paralisia funcional (atonia) e temporária dos músculos esqueléticos. B) Lesão ou tumor: rompimento das conexões inibitórias para a medula.
Como despertamos?• Estimulação das vias sensoriais aferentes com maior intensidade,
ativando o SARA e dessincronizado o córtex
• Atividade aumentada do locus ceruleus durante a transição sono REM e a vigília, dessincronizando ainda mais o EEG.
Garfield, acordou irritado destruindo a fonte de estimulação externa ativadora do SARA e do córtex...
SONHO é uma experiência consciente enquanto dormimos. A matéria-prima dos sonhos é, evidentemente, informação memorizada no sistema nervoso. Ocorre com freqüência durante o sono paradoxal
Cesar Timo-Iaria
http://www.sbsono.com.br/hypnos/IConsensodeInsonia.pdf
INSONIA “ ...sintoma que pode ser definido como dificuldade em iniciar ou manter o sono, presença de sono não reparador, ou seja, insuficiente para manter uma boa qualidade de alerta e estado físico e mental durante o dia e com o comprometimento conseqüente das atividades diurnas.”
Consenso de Insônia
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