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1 U N I V E R S I DA D E CANDIDO MENDES CREDENCIADA JUNTO AO MEC PELA PORTARIA Nº DO DIA 26/10/2010 MATERIAL DIDÁTICO CIÊNCIAS NEUROLÓGICAS Impressão e Editoração

2 2 SUMÁRIO UNIDADE 1 INTRODUÇÃO UNIDADE 2 FILOGÊNESE DO SISTEMA NERVOSO UNIDADE 3 BASES ESTRUTURAIS DO SISTEMA NERVOSO UNIDADE 4 OS NEURÔNIOS UNIDADE 5 ESPECIALIZAÇÃO E FUNÇÃO DOS HEMISFÉRIOS UNIDADE 6 A PLASTICIDADE CEREBRAL/NEURAL E A MEMÓRIA REFERÊNCIAS... 56

3 3 UNIDADE 1 INTRODUÇÃO Ao longo das últimas décadas, os cientistas, mais especificamente aqueles que lidam com as neurociências, têm se debruçados sobre estudos que levem a compreender o cérebro e sua impressionante capacidade de receber e filtrar informações. Neurologia é a especialidade da Medicina que estuda as doenças estruturais do Sistema Nervoso Central (composto pelo encéfalo e pela medula espinhal) e do Sistema Nervoso Periférico (composto pelos nervos e músculos), bem como de seus envoltórios (que são as meninges). Doença estrutural significa que há uma lesão identificável em três níveis: 1. Genético-molecular (mutação do material genético DNA); 2. Bioquímico (alteração de uma proteína ou enzima responsável pelas reações químicas que mantêm as funções dos tecidos, órgãos ou sistemas); ou, 3. Tecidual (alteração da natureza histológica ou morfológica própria de cada tecido, órgão ou sistema). Em outras palavras, existe uma alteração neuroanatômica ou neurofisiológica que produz manifestações clínicas, as quais devem ser interpretadas, portanto, a base do raciocínio da Neurologia Clínica é exatamente o exercício de associação dos sintomas e sinais neurológicos apresentados pelo paciente (diagnóstico sindrômico) com o tipo de função alterada e com a estrutura anatômica a ela associada (diagnóstico anatômico ou topográfico) (REED, 2004). Dentre as doenças tratadas pela Neurologia temos: Dores de cabeça (cefaleia); Epilepsia;

4 4 Distúrbio do sono; Mielopatias; Neuropatias; Doenças vasculares encefálicas; Doenças neuro-degenerativas; Neuro-infecções (meningite, por exemplo). A Neurologia de maneira geral e as neurociências novas em muito podem contribuir para o avanço da inclusão social. Abaixo temos algumas definições importantes para compreendermos, ao longo do curso, o desenvolvimento cognitivo do ser humano: a)neurociência trata do desenvolvimento químico, estrutural e funcional, patológico do sistema nervoso. As pesquisas científicas começaram no início do século XIX. Nessa ocasião, os fisiologistas Fristsch e Hitzig relataram que a estimulação elétrica de áreas específicas do córtex cerebral de um animal evocava movimentos, e os médicos Broca e Wernicke confirmaram, separadamente, por necropsia, danos cerebrais localizados em pessoas que tiveram déficits de linguagem após algum acidente. Em 1890, Cajal, neuroanatomista 1, estabeleceu que cada célula nervosa é única, distinta e individual. O cientista Sherrington, estudando reações, relatou que as células nervosas (neurônios) respondem a estímulos e são conectadas por sinapses. Em 1970, desenvolveram-se novas técnicas e produção de imagens, produzindo com clareza o encéfalo e a medula espinhal em vida, fornecendo informações fisiológicas e patológicas nunca antes disponíveis. Dentre as técnicas, existem a tomografia computadorizada axial (TCA), a tomografia por emissão de pósitrons (PCT) e a ressonância magnética (RM). 1 Os neuroanatomistas estudam a estrutura do sistema nervoso, em nível microscópico e macroscópico, dissecando o cérebro, a coluna vertebral e os nervos periféricos fora dessa estrutura.

5 5 b)neurociência molecular investiga a química e a física envolvida na função neural. Estuda os íons e suas trocas necessárias para que uma célula nervosa conduza informações de uma parte do sistema nervoso para a outra. Reduzindo ao nível mais fundamental, a sensação, o movimento, a compreensão, o planejamento, o relacionamento, a fala e muitas outras funções humanas que dependem de alterações químicas e físicas. c)neurociência celular considera as distinções entre os tipos de células no sistema nervoso e como funciona cada tipo respectivamente. As investigações com os neurônios recebem e transmitem informações, e os papéis das células não neurais do sistema nervoso são questões ao nível celular. d)neurociência de sistemas tem a finalidade de investigar grupos de neurônios que executam uma função comum, por meio de circuitos e conexões. Como exemplo, têm-se posição e movimento do sistema musculoesquelético para o SNC, e o sistema motor, que controla os movimentos. e)neurociência comportamental estuda a interação entre os sistemas que influenciam o comportamento, o controle postural, a influência relativa de sensações visuais, vestibulares e proprioceptivas no equilíbrio em diferentes condições. f)neurociência cognitiva atua nos estudos do pensamento, da aprendizagem, da memória, do planejamento, do uso da linguagem e das diferenças entre memória para eventos específicos e para a execução de habilidades motoras. g)a neurofisiologia estuda as funções do sistema nervoso, utilizando eletrodos para estimular e gravar a reação das células nervosas ou de áreas maiores do cérebro. Muitas vezes o neurofisiologista separa as conexões nervosas para avaliar seus resultados. h)a neuropsicologia estuda as relações entre as funções neurais e psicológicas. Para estes especialistas a pergunta chave é: qual área específica do cérebro controla ou media as funções psicológicas? Utilizam como método o estudo do comportamento ou mudanças cognitivas que acompanham lesões em partes específicas do cérebro.

6 6 De acordo com os estudos das neurociências, os processos de aprendizagem modelam o cérebro através das sinapses produzidas nos/pelos neurônios como será visto adiante. Eles dissolvem conexões pouco utilizadas ou fortalecem as ativas de uso frequente. [...] Até idade avançada, sinapses serão fortalecidas ou enfraquecidas por novos estímulos, experiências, pensamentos e ações, o que [...] possibilita aprender durante toda a vida (FRIEDRICH; PREISS, 2006, p ). Sendo assim, ensinar é estimular a produção de sinapses, tornar possíveis estímulos intelectuais que acionem o cérebro e favoreçam a aprendizagem. O caminho que faremos nesta apostila tem como objetivo fornecer as bases do conhecimento científico para compreendermos o mecanismo de aprender, uma vez que o cérebro e o sistema nervoso central são os organizadores dos nossos comportamentos. Ao prefaciar o livro de Marta Relvas (2010) intitulado Neurociência e Educação, Luiza Elena L. Ribeiro do Valle foi muito feliz ao dizer que o conhecimento é o caminho que pode conduzir cada um ao despertar para o mundo exterior a partir da compreensão das próprias características e é assim que podemos realizar ideais e projetos. A realização pessoal que se atinge na profissão depende de uma busca continuada dos conhecimentos que aperfeiçoam o fazer e engrandecem o ser. Quando as soluções e dúvidas se tornam acessíveis por meio de uma linguagem compreensível que traduz o conhecimento e a aplicação dele, desfaz-se o abismo entre o professor e o aluno, pontuando com a aceitação, em lugar das críticas, dando espaço para um relacionamento mais verdadeiro e para o desenvolvimento de potencialidades. Existem princípios da neurociência que estabelecem as relações entre como o cérebro aprende e as estratégias que podem ser criadas em sala de aula, a saber: Aprendizagem, memória e emoções ficam interligadas quando ativadas pelo processo de aprendizagem. A aprendizagem sendo atividade social, os alunos precisam de oportunidades para discutir tópicos. Ambiente tranquilo encoraja o estudante a expor seus sentimentos e ideias;

7 7 O cérebro se modifica aos poucos fisiológica e estruturalmente como resultado da experiência. Aulas práticas/exercícios físicos com envolvimento ativo dos participantes fazem associações entre experiências prévias com o entendimento atual; O cérebro mostra períodos ótimos (períodos sensíveis) para certos tipos de aprendizagem, que não se esgotam mesmo na idade adulta. Assim fazem-se ajuste de expectativas e padrões de desempenho às características etárias específicas dos alunos, usando de unidades temáticas integradoras; O cérebro mostra plasticidade neuronal (sinaptogênese), mas maior densidade sináptica não prevê maior capacidade generalizada de aprender. Os estudantes precisam sentir-se detentores das atividades e temas que são relevantes para suas vidas. Atividades pré-selecionadas com possibilidade de escolha das tarefas aumentam a responsabilidade do aluno no seu aprendizado; Inúmeras áreas do córtex cerebral são simultaneamente ativadas no transcurso de nova experiência de aprendizagem. Valem as situações que reflitam o contexto da vida real, de forma que a informação nova se ancore na compreensão anterior; O cérebro foi evolutivamente concebido para perceber e gerar padrões quando testa hipóteses. Deve-se promover situações em que se aceite tentativas e aproximações ao gerar hipóteses e apresentação de evidências. Pode-se fazer uso de resolução de casos e simulações; O cérebro responde, devido a herança primitiva, às gravuras, imagens e símbolos. Vale propiciar ocasiões para alunos expressarem conhecimento através das artes visuais, música e dramatizações (BARTOSZECK; BARTOSZECK, 2009). Os pesquisadores acima acreditam que mesmo usando rotineiramente tais estratégias, as quais atuam nas transformações neurobiológicas que produzem a aprendizagem e fixação do conhecimento na estrutura cognitiva da mente, os professores em geral desconhecem como o cérebro e o sistema nervoso funcionam

8 8 como um todo na esfera educacional, daí a importância em conhecer mais profundamente o seu funcionamento. Guerra, Pereira e Lopes (2004, p. 1) já haviam identificado tal desconhecimento e necessidade ao inferirem que educar é promover a aquisição de novos comportamentos. As estratégias pedagógicas utilizadas pelo educador no processo ensino-aprendizagem são estímulos que levam à reorganização do sistema nervoso em desenvolvimento, o que produz as mudanças comportamentais. O educador está cotidianamente atuando nas transformações neurobiológicas cerebrais que levam à aprendizagem. No entanto, desconhece como o cérebro funciona. Aos que buscam especializar-se em Neuropsicopedagogia, desejamos concomitantemente muito estudo, aprofundamento nos conteúdos que se seguem e a crença de que cada ser é único, especial e merecedor de nossa atenção. Ressaltamos também que embora a escrita acadêmica tenha como premissa ser científica, baseada em normas e padrões da academia, fugiremos um pouco às regras para nos aproximarmos de vocês e para que os temas abordados cheguem de maneira clara e objetiva, mas não menos científicos. Em segundo lugar, deixamos claro que este módulo é uma compilação das ideias de vários autores, incluindo aqueles que consideramos clássicos, não se tratando, portanto, de uma redação original. Ao final do módulo, além da lista de referências básicas, encontram-se muitas outras que foram ora utilizadas, ora somente consultadas e que podem servir para sanar lacunas que por ventura surgirem ao longo dos estudos.

9 9 UNIDADE 2 FILOGÊNESE DO SISTEMA NERVOSO O estudo da evolução humana que também podemos chamar de filogênese nos leva a compreender melhor a adaptação sensório-motora dos seres vivos e, por consequência, dos sujeitos aprendentes, pois mesmo os mais primitivos dos humanos tiveram de se ajustar continuamente ao meio ambiente, que também é mutável, para sobreviverem enquanto indivíduo e ainda como espécie (RELVAS, 2009). Para Sarnat (1981 apud RIBAS, 2006), do ponto de vista anatômico, há três maneiras básicas de se estudar o sistema nervoso central (SNC). A primeira consiste em estudar a simples disposição espacial das suas estruturas já desenvolvidas, campo de estudo denominado neuroanatomia; a segunda, em estudar o seu desenvolvimento ontogenético; e a terceira, em estudar o seu desenvolvimento filogenético ocorrido ao longo da chamada evolução das espécies, o que é feito principalmente através da paleontologia e da anatomia comparada.

10 10 Ribas (2006) analisa que para a discussão de considerações de ordem anatômica pertinentes a questões comportamentais, paralelamente às relevantes contribuições experimentais em animais e às observações clínicas em seres humanos, a análise dos conhecimentos existentes sobre a evolução filogenética das estruturas nervosas é particularmente útil, uma vez que ela nos possibilita fazer especulações sobre o aparecimento, o desenvolvimento e o embricamento dessas estruturas e as possíveis características e comportamentos dos seus respectivos elementos evolutivos. Ao propiciar uma visão progressiva das complexidades nervosa e comportamental ao longo da evolução, a análise filogenética também acarreta, a cada passo, questionamentos sobre a própria conceituação de termos como consciência e psiquismo, entre outros, principalmente por propiciar especulações sobre os possíveis paralelos comportamentais existentes entre as diferentes espécies e o próprio ser humano (RIBAS, 2006). Em relação ao processo evolutivo, é importante lembrar que este diz respeito a mudanças que ocorreram por força de fatores, principalmente ambientais, que influenciaram todos os seres vivos, e não através de simples adições terminais de novas estruturas. Os processos evolutivos têm como principais denominadores comuns a adaptação, a expansão da diversidade e o aumento da complexidade. Ao longo de milhões de anos, o SNC dos vertebrados se desenvolveu até atingir a complexidade do SNC humano, e é particularmente interessante e intrigante como o desenvolvimento embrionário e fetal do SNC humano refaz grosseiramente este mesmo curso (HAECKE; GOULD, 1977 apud RIBAS, 2006). As maiores dificuldades dos estudos filogenéticos evidentemente se devem à escassez de informações sobre os elementos já extintos, ao longo tempo necessário para observação de quaisquer mudanças evolutivas naturais ou experimentais e à veracidade das inferências sugeridas pelos estudos de anatomia comparada. O desenvolvimento de técnicas de sequenciamento do DNA seguramente propiciará avanços neste campo, dadas as suas possibilidades de comparar genomas de diferentes espécies e mesmo de espécies extintas (RIBAS, 2006).

11 11 As figuras abaixo nos mostram: A) a evolução filogenética no homem em comparação a outros animais; B) a evolução embriológica e fetal do SNC no ser humano.

12 12 Fonte: Ribas (2006, p. 334) São condições fundamentais para que o indivíduo se adapte ao meio ambiente: a irritabilidade, a condutibilidade e a contratilidade. Por meio da irritabilidade ou sensibilidade, a célula detecta as modificações do meio ambiente. Essa sensibilidade celular causada por um estímulo é conduzida à outra parte da célula pela condutibilidade, possibilitando uma resposta a esse estímulo. Essa resposta pode ser o encurtamento da célula pela propriedade chamada contratilidade que é uma reação que normalmente acontece no sentido de fugir a um estímulo nocivo ou para se aproximar de um estímulo agradável (mecanismo de defesa, por meio da motricidade). Em seres ainda mais complexos (por exemplo, metazoários), as células musculares responsáveis pela contratilidade foram ficando na parte mais interior do animal. Na superfície, ficaram as células sensórias responsáveis pela identificação do estímulo. Essa distância entre as células sensórias e as musculares foi compensada pela especialização de células exclusivas para permitir a condutibilidade da informação colhida na superfície, levando-as até o interior do ser, para que houvesse uma resposta, que pode ser de repulsão ou de aproximação, dependendo do teor do estímulo. Esses neurônios são células nervosas responsáveis por motricidade e sensibilidade do corpo. A evolução filogenética providenciou para que essas células especializadas em conduzir sinais se agrupassem e formassem um sistema nervoso central. Esse sistema de comando conta com neurônios sensitivos ou aferentes, que são responsáveis pela coleta de informações oriundas do meio ambiente. Essas informações ou sinais são enviados ao centro de comando formado pelo sistema nervoso central para que este elabore e retorne uma determinada reação ou resposta. Essa resposta é possível graças aos neurônios eferentes ou motores, podendo denominar-se motricidade voluntária. As respostas podem ser elaboradas e retomadas a partir de qualquer ponto do sistema nervoso central, como encéfalo, medula oblonga, tronco encefálico, etc. Os reflexos patelares, observados no joelho do homem quando se bate com um martelete nessa região, o que provoca o estiramento involuntário da perna para

13 13 frente, é um exemplo de reação a partir da medula oblonga, denominando-se de motricidade involuntária. Um terceiro tipo de neurônio trouxe um considerável aumento do número de sinapses, o que aumentou consideravelmente a complexidade do sistema nervoso. Esse neurônio foi denominado de neurônio de associação. Ele associa os diversos tipos de informações e elabora as respostas a serem dadas ao estímulo. Seria o rudimento da inteligência, capaz de elaborar a compreensão, o raciocínio, a linguagem, ainda que primitiva, porém diferenciada dos outros seres vivos. O crescimento do número de neurônios de associação aconteceu de forma agrupada e em uma das extremidades dos seres vivos, o que seria mais tarde a sua cabeça. Durante os deslocamentos, os animais percebiam mais rapidamente as mudanças do meio por intermédio desses neurônios agrupados nessa extremidade e podiam elaborar respostas mais rápidas, livrando-se de perigos, para encontrar alimento, para perpetuar a espécie ou para se manter nos territórios e sobreviver. Essa extremidade especializou-se em explorar ambientes e, por isso, foi aparelhada com boca, olhos, ouvidos, pele e nariz, enfim, todos os órgãos dos sentidos. Em virtude da sua importância, esse agrupamento de neurônios foi protegido por um crânio e deu ao homem a capacidade de elaborar tarefas mais finas, como um simples movimento de pegar o garfo e levá-lo à boca ou segurar um lápis e realizar um registro no papel. O crescimento gradual do encéfalo observado na escala filogenética atinge seu maior grau de complexidade no ser humano. Os neurônios de associação situados no encéfalo foram os responsáveis pelo surgimento das funções psíquicas superiores. Chegava, assim, ao ápice da evolução do sistema nervoso. Daí em diante, o homem foi capaz de sentir, pensar, relacionar-se afetiva e emocionalmente, utilizando a motricidade corporal (os músculos voluntários e involuntários e as vísceras) como canal de expressão dos sentidos (RELVAS, 2009). Observando a estrutura do sistema nervoso, percebemos que ela tem partes situadas dentro do cérebro, da coluna vertebral e outras distribuídas por todo corpo.

14 14 As primeiras recebem o nome coletivo de sistema nervoso central (SNC), e as últimas, de sistema nervoso periférico (SNP). É no sistema nervoso central que está a grande maioria das células, seus prolongamentos e os contatos que fazem entre si. No sistema nervoso periférico, estão relativamente poucas células, mas há um grande número de prolongamentos chamados fibras nervosas, agrupadas em filetes alongados chamados nervos. É possível dizer que a evolução do sistema nervoso central (SNC) dos animais vertebrados se deu na direção do aumento de complexidade, com um gradativo e marcante aumento do tamanho cerebral, resultado de um crescente número de neurônios e do surgimento progressivo de novas estruturas cerebrais (particularmente o córtex cerebral) e de sua expansão. O caminho de evolução do SNC percorrido pelo seres humanos se deu em direção à crescente intercomunicação entre neurônios, levando ao desenvolvimento de novas estruturas neuronais, que nos possibilitam uma mais rica percepção consciente do mundo em que vivemos e uma mais efetiva adaptação a diferentes ambientes. O processo evolutivo levou (até pela complexidade de suas dimensões e potencialidades) à separação de funções entre os nossos hemisférios corticais, criando-nos, de um lado, um cérebro cognitivo, racional e analítico e, de outro, um cérebro intuitivo, afetivo e emocional. Da existência destes dois modos operacionais surge-nos, se soubermos integrá-los harmoniosamente, a potencialidade de um processo de consciência bastante ampliado e de uma vida mais plena, criativa e amorosa. É preciso também notar que o processo de interação entre os neurônios não é fixo, mesmo após o nosso desenvolvimento e maturação iniciais. Ao contrário, dada a plasticidade entre as conexões sinápticas e à ação variável de substâncias transmissoras e moduladoras, o cérebro deve ser entendido como um conjunto de sistemas funcionais altamente dinâmicos com amplas potencialidades de reajuste e até de recuperação. Finalmente é preciso considerar que o homem não é um organismo acabado. Seu cérebro continua em constante evolução biológica adequando-se

15 15 sempre a novas circunstâncias, e em busca do equilíbrio (SCHMIDEK; CANTOS, 2008). UNIDADE 3 BASES ESTRUTURAIS DO SISTEMA NERVOSO Dentre os sistemas que compõem o organismo humano, neste estudo, o nosso maior interesse está no sistema nervoso, composto pelo sistema nervoso central - SNC (encéfalo e medula) e sistema nervoso periférico - SNP. São funções essenciais do sistema nervoso: Ajustar o organismo ao ambiente;

16 16 Perceber e identificar as condições ambientais externas, bem como as condições reinantes dentro do próprio corpo; Elaborar respostas que adaptem a essas condições; Função sensorial, integrativa e motora. O sistema nervoso é um tecido originário de um folheto embrionário denominado como ectoderme, mais precisamente de uma área diferenciada deste folheto embrionário, a placa neural. Inicialmente, a placa neural contém cerca de 125 mil células, que vão dar origem a um sistema que é composto por aproximadamente 100 bilhões de neurônios no futuro. A placa neural, aproximadamente na 3ª semana de gestação, se fecha, formando um tubo longitudinal (tubo neural) que na sua região rostral ou anterior, sofre uma dilatação que dará origem a uma parte fundamental do Sistema Nervoso Central, o Encéfalo. Nos pontos de encontro ou fechamento das extremidades da placa neural, no recém formado tubo neural, forma-se a crista neural que dá origem a componentes que a neuro-anatomia nomina como elementos periféricos e componentes celulares gliais. O Sistema Nervoso pode ser classificado de várias formas, sendo a classificação mais comum aquela que o divide em: a) sistema nervoso central (SNC), aquele que está contido no interior do chamado estojo axial (canal vertebral e crânio), ou seja, o encéfalo e a medula espinhal; b) sistema nervoso periférico (SNP), aquele que é encontrado fora deste estojo ósseo, que se relaciona com o esqueleto apendicular, sendo os nervos (axônios) e gânglios (formações de corpos neuronais ganglionares dispersas em regiões do corpo ou mesmo dispostas ao longo da coluna vertebral, como os gânglios sensitivos). No entanto, também podemos dividir o sistema nervoso funcionalmente em somático ou de vida de relação, que lembra o sistema nervoso que atua em todas as

17 17 relações que são percebidas por nossa consciência; e, em visceral ou vegetativo, aquele interage de forma inconsciente, no controle e na percepção do meio interno e vísceras. Tanto o somático quanto o vegetativo, possuem componentes aferentes (sensitivos) e eferentes (motores) (DIAS; SCHNEIDER, 2006). Organograma do Sistema Nervoso O SNC (sistema nervoso central) recebe, analisa e integra informações. É o local onde ocorre a tomada de decisões e o envio de ordens. O SNP (sistema nervoso periférico) carrega informações dos órgãos sensoriais para o sistema nervoso central e do sistema nervoso central para os órgãos efetores (músculos e glândulas). O SNC divide-se em encéfalo e medula. O encéfalo corresponde ao telencéfalo (hemisférios cerebrais), diencéfalo (tálamo e hipotálamo), cerebelo, e tronco cefálico (que se divide em: bulbo, situado caudalmente; mesencéfalo, situado cranialmente; e, ponte, situada entre ambos). Os órgãos do SNC são protegidos por estruturas esqueléticas (caixa craniana, protegendo o encéfalo; e coluna vertebral, protegendo a medula - também denominada raque) e por membranas denominadas meninges, situadas sob a proteção esquelética: dura-máter (a externa), aracnóide (a do meio) e pia-máter (a interna). Entre as meninges aracnóide e pia-máter há um espaço preenchido por um líquido denominado líquido cefalorraquidiano ou líquor. O Sistema Nervoso Central (encéfalo e medula espinhal) está contido em um estojo ósseo denominado estojo axial. Este estojo é constituído pelo crânio, que

18 18 abriga o encéfalo e a coluna vertebral, formada por vértebras nos segmentos cervical, torácica (ou dorsal) e lombar que contém em sua luz (no canal vertebral ou forame vertebral) a medula espinhal, que se entende somente até a primeira vértebra lombar. Já na região lombo-sacral o canal vertebral abriga a cauda equina e o filum terminale. Ilustração do SNC: A palavra córtex vem do latim para casca. Isto porque o córtex é a camada mais externa do cérebro. A espessura do córtex cerebral varia de 2 a 6 mm. O lado esquerdo e direito do córtex cerebral são ligados por um feixe grosso de fibras nervosas chamado de corpo caloso. Os lobos são as principais divisões físicas do córtex cerebral. O lobo frontal é responsável pelo planejamento consciente e pelo controle motor. O lobo temporal tem centros importantes de memória e audição. O lobo parietal lida com os sentidos corporal e espacial. o lobo occipital direciona a visão. 3.1 Meninges

19 19 O sistema nervoso central é protegido por três envoltórios formados por tecido conjuntivo, denominados, como meninges, sendo estas, na ordem do interior para o exterior: 1. Piamáter (Acolada mais intimamente ao sistema nervoso, é impossível de ser totalmente removida sem remover consigo o próprio tecido nervoso); 2. Aracnóide (Situada entre a Pia e Duramáter, é provida de trabéculas que permite a circulação do líquor); 3. Duramáter (Trata-se do envoltório mais externo e mais forte, que em conjunto com a Aracnóide é denominada como paquimeninge); =>O conjunto, piamáter e aracnóide é denominado leptomeninge. 3.2 Medula espinhal Etimologicamente, medula significa miolo e indica tudo o que está dentro. A medula espinhal é assim denominada por estar dentro do canal espinhal ou vertebral. A medula é uma massa de tecido nervoso alongada e cilindróide, situada dentro do canal vertebral, sem ocupá-lo completamente e ligeiramente achatada ântero-posteriormente. Tem calibre não uniforme por possuir duas dilatações, as intumescências cervical e lombar, de onde partem maior número de nervos através dos plexos braquial e lombossacral, para inervar os membros superiores e inferiores, respectivamente. Seu comprimento médio é de 42 cm na mulher adulta e de 45 cm no homem adulto. Sua massa total corresponde a apenas 2% do Sistema Nervoso Central humano, contudo inerva áreas motoras e sensoriais de todo o corpo, exceto as áreas inervadas pelos nervos cranianos. Na sua extremidade rostral, é contínua com o tronco cerebral (bulbo) aproximadamente ao nível do forame magno do osso occipital. Termina ao nível do disco intervertebral entre a primeira e a segunda vértebra lombares. A medula termina afilando-se e forma o cone medular que continua com o filamento terminal-delgado, filamento meníngeo composto da piamáter e fibras gliais. Algumas estruturas são de extrema importância na fixação da medula, como o ligamento coccígeo que se fixa no cóccix, a própria ligação com o

20 20 bulbo, os ligamentos denticulados, a emergência dos nervos espinhais e a continuidade da dura-máter com o epineuro que envolve os nervos. A medula espinhal recebe impulsos sensoriais de receptores e envia impulsos motores a efetuadores tanto somáticos quanto viscerais. Ela pode atuar em reflexos dependente ou independentemente do encéfalo. Este órgão é a parte mais simples do Sistema Nervoso Central, tanto ontogenético (embriológico) quanto filogeneticamente (evolutivamente). Daí o fato de a maioria das conexões encefálicas com o Sistema Nervoso Periférico ocorrer via medula. 3.3 Tecido Nervoso No SNC, existem as chamadas substâncias cinzenta e branca. A substância cinzenta é formada pelos corpos dos neurônios e a branca por seus prolongamentos. Com exceção do bulbo e da medula, a substância cinzenta ocorre mais externamente e a substância branca mais internamente. A unidade funcional e estrutural do sistema nervoso é o neurônio ou célula nervosa. São os neurônios que fazem a ligação entre as células receptoras dos diversos órgãos sensoriais e as células efetoras, nomeadamente músculos e glândulas. Os neurônios são células muito especializadas que apresentam um ou mais prolongamentos, ao longo dos quais se desloca um sinal elétrico. Podem ser classificados, com base no sentido em que conduzem impulsos relativamente ao sistema nervoso central, em: neurônios sensoriais ou aferentes os que transmitem impulsos do exterior para o sistema nervoso central; neurônios motores ou eferentes os que transmitem impulsos do sistema nervoso central para o exterior; neurônios de conexão os que conduzem impulsos entre os outros dois tipos de neurônios. O Tecido Nervoso é composto basicamente por dois tipos celulares: a) os neurônios, que são a unidade fundamental do tecido nervoso, cuja função é receber, processar e enviar informações; estes, após o nascimento geralmente não

21 21 se dividem, os que morrem, seja naturalmente ou por efeitos de toxinas ou traumatismos, jamais serão substituídos; b) células gliais (neuróglia) que são as células que ocupam os espaços entre os neurônios, com função de sustentação, revestimento, modulação da atividade neuronal e defesa; diferente dos neurônios, essas células mantém a capacidade de mitose. Os neurônios são compostos basicamente por três estruturas: corpo celular, dendritos e axônio. 3.4 Os hemisférios cerebrais O telencéfalo compreende os dois hemisférios cerebrais, direito e esquerdo, e uma pequena linha mediana situada na porção anterior do III ventrículo. Os dois hemisférios cerebrais são incompletamente separados pela fissura longitudinal do cérebro, cujo o assoalho é formado por uma larga faixa de fibras comissurais, denominada corpo caloso, principal meio de união entre os dois hemisférios. Os hemisférios possuem cavidades, os ventrículos laterais direito e esquerdo, que se comunicam com o III ventrículo pelos forames interventriculares. Cada hemisfério possui três polos: frontal, occipital e temporal; e três faces: súpero-lateral (convexa); medial (plana); e inferior ou base do cérebro (irregular), repousando anteriormente nos andares anterior e médio da base do crânio e posteriormente na tenda do cerebelo. Telencéfalo Diencéfalo Mesencéfalo Metencéfalo Mieloencéfalo O Diencéfalo (tálamo e hipotálamo): Todas as mensagens sensoriais, com exceção das provenientes dos receptores do olfato, passam pelo tálamo antes de atingir o córtex cerebral. Esta é uma região de substância cinzenta localizada entre o tronco encefálico e o cérebro.

22 22 O tálamo atua como estação retransmissora de impulsos nervosos para o córtex cerebral. Ele é responsável pela condução dos impulsos às regiões apropriadas do cérebro onde eles devem ser processados. O tálamo também está relacionado com alterações no comportamento emocional; que decorre, não só da própria atividade, mas também de conexões com outras estruturas do sistema límbico (que regula as emoções). O hipotálamo, também constituído por substância cinzenta, é o principal centro integrador das atividades dos órgãos viscerais, sendo um dos principais responsáveis pela homeostase corporal. Ele faz ligação entre o sistema nervoso e o sistema endócrino, atuando na ativação de diversas glândulas endócrinas. É o hipotálamo que controla a temperatura corporal, regula o apetite e o balanço de água no corpo, o sono e está envolvido na emoção e no comportamento sexual. Tem amplas conexões com as demais áreas do prosencéfalo e com o mesencéfalo. Aceita-se que o hipotálamo desempenha, ainda, um papel nas emoções. Especificamente, as partes laterais parecem envolvidas com o prazer e a raiva, enquanto que a porção mediana parece mais ligada à aversão, ao desprazer e à tendência ao riso (gargalhada) incontrolável. De um modo geral, contudo, a participação do hipotálamo é menor na gênese ( criação ) do que na expressão (manifestações sintomáticas) dos estados emocionais. 3.5 O tronco encefálico O tronco encefálico interpõe-se entre a medula e o diencéfalo, situando-se ventralmente ao cerebelo. Possui três funções gerais: (1) recebe informações sensitivas de estruturas cranianas e controla os músculos da cabeça; (2) contém circuitos nervosos que transmitem informações da medula espinhal até outras regiões encefálicas e, em direção contrária, do encéfalo para a medula espinhal (lado esquerdo do cérebro controla os movimentos do lado direito do corpo; lado direito de cérebro controla os movimentos do lado esquerdo do corpo);

23 23 (3) regula a atenção, função esta que é mediada pela formação reticular (agregação mais ou menos difusa de neurônios de tamanhos e tipos diferentes, separados por uma rede de fibras nervosas que ocupa a parte central do tronco encefálico). Além destas 3 funções gerais, as várias divisões do tronco encefálico desempenham funções motoras e sensitivas específicas. Na constituição do tronco encefálico entram corpos de neurônios que se agrupam em núcleos e fibras nervosas, que, por sua vez, se agrupam em feixes denominados tractos, fascículos ou lemniscos. Estes elementos da estrutura interna do tronco encefálico podem estar relacionados com relevos ou depressões de sua superfície. Muitos dos núcleos do tronco encefálico recebem ou emitem fibras nervosas que entram na constituição dos nervos cranianos. Dos 12 pares de nervos cranianos, 10 fazem conexão no tronco encefálico. 3.6 O cerebelo Situado atrás do cérebro está o cerebelo, que é primariamente um centro para o controle dos movimentos iniciados pelo córtex motor (possui extensivas conexões com o cérebro e a medula espinhal). Como o cérebro, também está dividido em dois hemisférios. Porém, ao contrário dos hemisférios cerebrais, o lado esquerdo do cerebelo está relacionado com os movimentos do lado esquerdo do corpo, enquanto o lado direito, com os movimentos do lado direito do corpo. O cerebelo recebe informações do córtex motor e dos gânglios basais de todos os estímulos enviados aos músculos. A partir das informações do córtex motor sobre os movimentos musculares que pretende executar e de informações proprioceptivas que recebe diretamente do corpo (articulações, músculos, áreas de pressão do corpo, aparelho vestibular e olhos), avalia o movimento realmente executado. Após a comparação entre desempenho e aquilo que se teve em vista realizar, estímulos corretivos são enviados de volta ao córtex para que o desempenho real seja igual ao pretendido. Dessa forma, o cerebelo relaciona-se com os ajustes dos movimentos, equilíbrio, postura e tônus muscular.

24 24 Quadro resumo das funções dos componentes do sistema nervoso Córtex Cerebral Cerebelo Tronco encefálico Mesencéfalo Tálamo Sistema límbico Pensamento Movimento voluntário Linguagem Julgamento Percepção Movimento Equilíbrio Postura Tônus muscular Respiração Ritmo dos batimentos cardíacos Pressão Arterial Visão Audição Movimento dos Olhos Movimento do corpo Integração Sensorial Integração Motora Comportamento Emocional Memória Aprendizado Emoções Vida vegetativa (digestão, circulação, excreção etc.).

25 25 UNIDADE 4 OS NEURÔNIOS Segundo Pimentel e Santos (2008), a vida humana depende de informações e os neurônios têm uma função primordial no processo de recebimento de todas as informações que vão ao cérebro. É através da rede neural que toda a consciência de informações e níveis de conhecimentos são formados. Esta célula nervosa, o neurônio, tem a capacidade tanto de receber quanto de responder a mensagens que chegam ao cérebro. Os neurônios são portadores de sinais carregados de informações e significados, estes sinais trafegam a mensagem por todo o sistema neuronal do corpo humano. Isto é realizado graças aos nervos motores que conduzem seus sinais a centenas de quilômetros por hora. Estas mensagens são codificadas em padrões flexíveis que são transmitidos por sinais, visões, sons, movimentos, etc. (McCRONE, 2002). A capacidade dos neurônios de transmitir informações é conferida pelos seus prolongamentos: o axônio e os dendritos. Estes últimos recebem as informações provenientes de células nervosas e os axônios se encarregam de conduzir tais informações através de impulsos nervosos e repassá-los a outras células. Nos vertebrados, a maioria dos axônios é revestida por uma substância esbranquiçada chamada bainha de mielina. É esta substância a responsável pela velocidade com que os impulsos nervosos (informações) serão conduzidos. (COSENZA, 2004). Este processo de mielinização ocorre nos primeiros meses e anos de vida do indivíduo e, portanto, quanto mais mielinizados forem os axônios, mais rapidamente acontecem a recepção e a resposta das mensagens percebidas no entorno, sendo assim, mais rapidamente acontece a aprendizagem (PIMENTEL; SANTOS, 2008). No cérebro, cada neurônio está conectado a vários milhares de vizinhos, esta conexão é chamada de sinapse e podem ser elétricas e químicas. O formato do

26 26 neurônio e o padrão das conexões é o que vai determinar o nível da informação. Estas informações, mesmo que superficiais, dão uma ideia da importância dos bilhões de neurônios e de trilhões de conexões sinápticas no processo de aprendizagem. Segundo Schmidek (2005), do ponto de vista evolutivo nós, seres humanos, herdamos dos nossos ancestrais os neurônios, que praticamente não mudaram ao longo de toda a evolução. Há bilhões de anos eles permanecem com o mesmo aspecto geral e têm o mesmo mecanismo básico de funcionamento, sendo em essência os mesmos neurônios em um rato, em um jacaré ou em um peixe e até mesmo em um invertebrado. Aliás, foi a partir de um certo tipo de neurônio que ocorrem em moluscos (os chamados neurônios de axônio gigantes, encontrados em lulas e polvos) que se descobriram muitas das propriedades funcionais das nossas células nervosas (SCHMIDEK, 2005). O grande segredo que faz nosso sistema nervoso tão diferente de outro organismo vivo é basicamente o enorme número de neurônios que compõem o nosso cérebro e o incrível número de interligações que essas células fazem (SCHMIDEK; CANTOS, 2008). O cérebro humano é proporcionalmente o maior e o mais pesado entre todos os animais e a formação completa do mesmo, dentro dos limites de normalidade, vai desde meados da terceira semana de gestação quando se inicia a formação da placa neural embrionária, para só se completar por volta do quinto ano de vida, com a plena mielinização dos neurônios corticais. Para que os axônios de muitos tipos de neurônios consigam transmitir mensagens com rapidez e precisão, eles precisam estar maduro. Isto acontece quando o mesmo é envolvido por uma camada especial de gordura e proteína (a mielina), que atua como isolante elétrico e facilita a transmissão do impulso nervoso. Assim, a maturação das células cerebrais, faz com movimentos complexos, os níveis de coordenação e controle motor fino só sejam alcançados após o término da formação da mielina (KOLB; WHISHAW, 2002). Mas o que são neurônios?

27 27 São básica e essencialmente as células nervosas que estabelecem conexões entre si de tal maneira que apenas um neurônio pode transmitir a outros os estímulos recebidos do ambiente, gerando uma reação em cadeia. 4.1 Estrutura do neurônio Sua estrutura é e composta por três partes distintas: corpo celular, dentritos e axônios. Estrutura básica de um neurônio Fonte: Ferneda (2006, p. 25) Os corpos celulares dos neurônios estão concentrados no sistema nervoso central e também em pequenas estruturas globosas espalhadas pelo corpo, os gânglios nervosos. Os dentritos e o axônio, genericamente chamados fibras nervosas, estendem-se por todo o corpo, conectando os corpos celulares dos neurônios entre si e às células sensoriais, musculares e glandulares. O Corpo Celular ou Pericário contém núcleo e citoplasma, onde estão contidos ribossomas, retículo endoplasmático granular e agranular e aparelho de Golgi. Centro metabólico do neurônio, este tem como função sintetizar todas as proteínas neuronais e realizar a maioria dos processos de degradação e renovação de constituintes celulares. Do corpo celular partem prolongamentos: dendritos (que assim como o pericário, recebem estímulos) e axônios.

28 28 Os Dendritos geralmente são curtos, possuem os mesmos constituintes citoplasmáticos do pericário. Traduzem os estímulos recebidos em alterações do potencial de repouso da membrana, que envolvem entrada e saída de determinados íons, causando pequenas despolarizações (excitatória) ou hiperpolarizações (inibitória). Os potenciais gerados nos dendritos se propagam em direção ao corpo e, neste, em direção ao cone de implantação do axônio. O Axônio é um prolongamento longo e fino, que pode medir de milímetros a mais de um metro, originado do corpo ou de um dendrito principal, a partir de uma região denominada cone de implantação. Possui membrana plasmática (axolema) e citoplasma (axoplasma). O axônio é capaz de gerar alteração de potencial de membrana (despolarização de grande amplitude) denominada potencial de ação ou impulso nervoso, e conduzi-lo até a terminação axônica, local onde ocorre a comunicação com outros axônios ou células efetuadoras. O local onde é gerado o impulso é chamado zona de gatilho. Esta especialização de membrana é devido à presença de canais de sódio e potássio, que ficam fechados no potencial de repouso, mas que se abrem quando despolarizações os atingem. 4.2 Classificação dos neurônios Os neurônios são classificados em: Multipolares possuem vários dendritos e um axônio; conduzem potenciais graduáveis ao pericário, e este em direção à zona de gatilho, onde é gerado o potencial de ação; Bipolares possuem um dendrito e um axônio; Pseudo-unipolares corpos celulares localizados em gânglios sensitivos, de onde parte apenas um prolongamento que logo se divide em dois ramos, o periférico (que se dirige à periferia, formando terminações nervosas sensitivas) e o central (que se dirige ao sistema nervoso central, estabelecendo contato com outros neurônios).

29 29 Como os axônios não possuem ribossomas, toda a proteína necessária à manutenção destes deriva do pericário (fluxo anterógrado), e para que haja a renovação dos componentes das terminações é necessário um fluxo oposto, em direção ao corpo (fluxo retrógrado). Esse fluxo de substâncias e organelas através do axoplasma é denominado fluxo axoplasmático. Os neurônios muitas vezes funcionam como células excitáveis, ou seja, comunicam entre si ou com células efetuadoras (células musculares e secretoras) usando basicamente uma linguagem elétrica, as alterações do potencial de membrana. A membrana celular separa o meio intracelular, onde predominam íons com cargas negativas e certa quantidade do íon potássio (K+), do meio extracelular, onde predominam cargas positivas, Sódio (Na+), Cálcio (Ca+) e certa quantidade do íon Cloro (Cl-). Essa diferença de cargas entre o meio interno e o meio externo estabelecem um potencial elétrico de membrana, que em geral nos neurônios, quando em repouso, é de aproximadamente -70mv. Na membrana, estão presentes canais iônicos seletivos, que se abrem ou fecham, permitindo a passagem de íons de acordo com o gradiente de concentração. A despolarização e a repolarização de um neurônio ocorrem devido as modificações na permeabilidade da membrana plasmática. Em um primeiro instante, abrem-se portas de passagem de Na+, permitindo a entrada de grande quantidade desses íons na célula. Com isso, aumenta a quantidade relativa de carga positiva na

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