Bio-Electricidade. Mestrado Integrado Engenharia Biomédica, IST/FML. 1.º Ano, 2.º Semestre Lisboa, Portugal. Ana Luísa Batista, n.

Transcrição

1 Mestrado Integrado /FML 1.º Ano, 2.º Semestre Lisboa, Portugal Bio-Electricidade Ana Luísa Batista, n.º Bárbara Caravela, n.º Bárbara Góis, n.º de Abril de 2011

2 Índice Introdução Palavras-chave Anatomia do olho humano 4 2. Potenciais visuais evocados Potenciais visuais evocados transientes Potenciais visuais evocados quiescentes Registo de potenciais visuais evocados Análise de potenciais visuais evocados Possíveis diagnósticos através do uso de potenciais visuais evocados 13 Bibliografia 14 Anexo 2

3 Introdução Na investigação da actividade eléctrica do sistema nervoso são utilizadas duas técnicas essenciais, não-invasivas, sendo elas a electroencefalografia e os potenciais evocados. Enquanto na electroencefalografia é estudada a actividade espontânea do sistema nervoso, nos potenciais evocados o indivíduo é sujeito a estímulos exteriores. Esta última técnica consiste numa estimulação específica e deliberada, causando a descarga síncrona de uma população de neurónios. A localização de funções cerebrais e a análise do estado do sistema nervoso em pacientes com disfunções sensoriais ou motoras são dois exemplos que demonstram a utilidade dos registos destes potenciais. Na área dos potenciais evocados, existem três ramos de estudo do sistema nervoso central: os potenciais somatossensitivos, auditivos e visuais. Neste trabalho serão apenas abordados os potenciais visuais evocados, que correspondem a uma resposta eléctrica evocada no córtex cerebral por estimulação visual ou por estimulação das vias visuais. Primeiramente, far-se-á uma breve descrição anatómica do olho humano, seguida de uma explicação detalhada sobre os potenciais visuais evocados e a sua classificação. Será também apresentado o modo de registo daqueles potenciais, bem como a sua análise e interpretação. Por fim, irá ser feita uma referência a algumas patologias que podem ser diagnosticadas com o auxílio dos potenciais visuais evocados. Palavras-chave Olho Flashes Padrões 3

4 1. Anatomia do olho humano O olho humano é constituído, essencialmente, por três camadas (Figura 1): A camada mais externa, fibrosa, tem uma função protectora e denomina-se esclerótica. Na sua porção anterior, a esclerótica é transparente e tem o nome de córnea. A córnea é uma estrutura rígida e transparente que permite a entrada de luz no olho. A sua forma curva ajuda a focar a luz que atinge a retina. A córnea é coberta pela conjuntiva, uma fina membrana que se estende também pela face interna das pálpebras. A camada intermédia do olho é formada pela coróide, pelo corpo ciliar e pela íris. É uma membrana bastante vascularizada responsável pela nutrição da retina. A coróide contém melanócitos, células cuja função é absorver raios de luz. A camada interna do olho é a retina, onde se localizam os fotorreceptores (Figura 2). O olho é ainda constituído pelo cristalino, uma lente transparente biconvexa que permite focar os objectos situados a diversas distâncias. O grau de curvatura do cristalino é controlado pelo músculo ciliar. A íris, estrutura colorida e contráctil do olho, controla a entrada de luz através da abertura ou fecho da pupila. Figura 1 Olho humano. Figura 2 Retina e Fotorreceptores. A retina é responsável pela formação de imagem. É formada por um total de cinco camadas: o epitélio, que recebe a luz não aproveitada pela retina; a camada nuclear exterior, onde estão alojados os fotorreceptores; e mais três camadas que possuem uma intrincada rede de neurónios, para receber a luz recolhida e traduzida pelos fotorreceptores. 4

5 Os fotorreceptores são células especializadas que captam os raios luminosos e convertem essa informação em impulsos nervosos. Há dois tipos de fotorreceptores: Cones responsáveis pela visão a cores com luz de intensidade normal; Bastonetes responsáveis pela visão escotópica, isto é, de baixa luminosidade. Depois de a imagem ser captada pelos fotorreceptores, a informação nervosa é transmitida às células bipolares e às células ganglionares. Os axónios das células ganglionares estendem-se, posteriormente, para uma pequena área chamada disco óptico e convergem no nervo óptico. O nervo óptico é constituído por pequenas fibras mielinizadas, encaminhando-se ao longo de cerca de 50 mm para uma região, designada quiasma óptico (Figura 3). No quiasma óptico dá-se o cruzamento de axónios provenientes da zona interna da retina, passando estes para o hemisfério cerebral oposto. No entanto, os axónios provenientes da zona externa da retina não se cruzam, prosseguindo no mesmo hemisfério. Após a passagem pelo quiasma óptico, os nervos seguem até à zona do córtex visual direito ou esquerdo. Figura 3 Quiasma Óptico. 5

6 2. Potenciais visuais evocados Sendo dos primeiros com um registo bem sucedido, devido às suas amplitudes elevadas comparativamente com os potenciais evocados por outros tipos de estimulação, os potenciais visuais evocados correspondem a uma resposta cortical a estímulos visuais aplicados ao paciente. O principal objectivo desta técnica é a detecção de desordens das vias aferentes da função visual após a retina. Como exemplo deste tipo de potenciais, é possível referir os flashes e os padrões, que permitem avaliar a integridade das vias visuais. A resposta aos dois tipos de estímulo, monocular ou binocular, é muito semelhante, mas clinicamente, os padrões, principalmente os axadrezados (ou padrão reverso), são os mais utilizados. Graças à fraca amplitude de resposta medida sobre o escalpe, as primeiras medições foram realizadas no córtex estriado de animais. A introdução de técnicas de análise computadorizada, nomeadamente a soma e a mediação dos sinais registados, possibilitou a utilização dos potenciais visuais evocados como técnica de análise e diagnóstico, aplicada no ser humano, contribuindo relevantemente para a identificação de patologias e lesões do sistema neurológico associadas à função visual (no lobo occipital, desde a retina até ao córtex estriado). Para além dos potenciais visuais evocados, existe uma outra técnica de diagnóstico daquele género de patologias, denominada electroretinograma. Em 1865 foram registados directamente no olho os primeiros electroretinogramas, por Holmgren. Contudo, só vários anos mais tarde é que se deu a introdução de amplificadores diferenciais fiáveis, conduzindo a uma utilização clínica corrente. Estes potenciais também são evocados por estímulos visuais, sendo gerados na retina (permitindo estudar a sua fisiologia) e no tecido cortical adjacente. Os resultados que se pretendem obter influenciam o critério de escolha para o tipo de estímulo a aplicar. A função das vias visuais pode ser avaliada usando padrões, enquanto a verificação do funcionamento da retina é feita com a aplicação de flashes, procedendo-se ao estudo do electroretinograma. 6

7 2.1. Potenciais visuais evocados transientes (T-VEP) Os potenciais visuais evocados transientes definem-se como uma alteração transiente, isto é, uma alteração que dura pouco tempo, na actividade cerebral, devido a um estímulo intermitente. A amplitude da resposta do cérebro a estes potenciais é pequena, ou seja, o valor da grandeza µv (microvolt) é reduzida em comparação com a actividade de fundo, que ronda os 30 a 50 microvolt, que é o caso das ondas α (alfa). Apesar disso, as respostas deparam-se da actividade de fundo ao fim de um número considerável de estímulos por cada ensaio. A taxa de estimulação ronda geralmente entre 1 e 2Hz (Hertz) até a um nível máximo de 5Hz, que coincide a um tempo de análise de 200ms (milissegundos), especificamente o tempo avaliado desde o início da produção do estímulo até a um certo momento em que interessa estudar a resposta evocada. Neste tipo de potenciais evocados, é fundamental que esteja, pelo menos, um estímulo presente em cada tempo de análise, para que ocorra uma distinção clara da resposta a cada estímulo individual. Figura 4 Resposta fotomioclónica. Observa-se a resposta durante a foto estimulação intermitente com uma frequência de 9Hz. 7

8 O padrão axadrezado, exemplo de potencial transiente: Consiste em mostrar ao paciente um monitor com quadrados pretos e brancos que se invertem alternadamente, que trocam de cor a uma certa taxa que é estabelecida no início do ensaio, ou que é definida como uma taxa de estimulação; Produz-se uma resposta gerada, essencialmente, na região da mácula da retina; Estimula todo o campo visual ou uma metade de cada vez. Apresenta uma grande reprodutibilidade dos potenciais e a amplitude do sinal é relativamente alta e simples. É necessária a existência de colaboração por parte do paciente, de forma a obter uma resposta adequada. Figura 5 Material utilizado no exame de potenciais visuais evocados. A distância à fonte do estímulo, na maioria dos casos um ecrã de uma televisão, e a dimensão das quadrículas são determinadas com grande precisão, pois o tipo de resposta depende da dimensão angular dos quadrados do tipo de padrão descrito. 8

9 Os flashes e as barras são também alguns dos tipos de padrões visuais alternados utilizados para os exames médicos, sendo que o primeiro: Refere-se a, pelo menos, um olho a ser avaliado, sendo esse submetido a flashes contínuos; Pode ser realizado por óculos especiais (Figura 6) ou por aparelhos de flash, semelhantes aos de máquinas fotográficas; Examina a retina como um todo. As respostas geradas pelos flashes não dependem da colaboração do paciente. Os aparelhos de flash podem ser utilizados em pacientes com alteração de estado de consciência, mas são menos apropriados para a detecção de doenças em fases iniciais. Figura 6 Óculos especiais para os flashes. A idade e o sexo são factores que podem influenciar as latências em indivíduos saudáveis, isto é, o tempo que decorre entre o começo de um estímulo e a resposta do paciente. As latências são subtilmente menores no sexo feminino, por causa das possíveis diferenças nas dimensões do cérebro e das vias aferentes. Também se observam latências maiores em jovens e idosos, isto porque as latências diminuem desde o nascimento até por volta dos 20 anos, voltando a aumentar após os 60 anos. No caso dos jovens adultos, o facto que o comprova é a latência da componente P100, que decresce de uma forma acelerada no primeiro ano de vida para estímulos por padrões com grandes quadrículas. Só a partir dos 5 anos de idade é que se atingem padrões para pequenas quadrículas, semelhantes aos de um adulto. No caso dos idosos, as alterações devem-se a um leque de factores associados ao envelhecimento natural, tais como a reduzida velocidade de condução no nervo e vias ópticas, causada pela redução da taxa de regeneração da mielina, degeneração de células ganglionares da retina, perda de neurónios no corpo geniculado lateral e córtex estriado, e mudanças na função dos neurotransmissores. Os ensaios requerem a atenção dos pacientes, centrando a sua vista no padrão alternado, num determinado ponto específico do ecrã. Há alguns pacientes que não cooperam, sobretudo as crianças com menos de 5 anos e doentes com patologias graves, como lesões retroquiasmáticas, pelo que são estimulados por flashes. 9

10 Figura 7 Tabela de amplitude e latência dos componentes N75 e P100 dos 24 pacientes com esclerose múltipla. 10

11 2.2. Potenciais visuais evocados quiescentes (S-VEP) Os potenciais visuais evocados quiescentes consistem numa resposta eléctrica a estímulos visuais rápidos e repetitivos, que produzem potenciais constantes em amplitude e frequência, impondo-se de tal forma que não é possível relacionar particularmente uma resposta individual a algum ciclo ou repetição. Nesse momento, presume-se que o cérebro alcançou um estado estacionário de excitabilidade. Este tipo de potenciais visuais, produzido por padrões visuais, resume-se numa série de deflexões sinusoidais, geralmente com uma frequência que é o dobro da taxa da inversão; por exemplo, um padrão com uma taxa de inversão de 8Hz produz uma resposta que consiste em 16 deflexões por segundo. As latências dependem da taxa de estimulação para qualquer potencial. Quanto menor for aquela taxa, menor é a amplitude das principais componentes, por conseguinte, as latências tendem a aumentar. Contudo, é relevante que o aumento da frequência de estimulação não é executado sem que em certo instante haja sobreposição de respostas. Não se pode usar estímulo por padrões em pacientes com opacidades ópticas. Sendo assim, é necessário usar flashes com taxa de estimulação rápida, com valor superior a 2Hz, para avaliar a integridade das vias visuais. Apesar disso, apenas acontece transmissão de sinais visuais quando estes não ultrapassam um determinado limiar; por exemplo, os bastonetes não respondem quando a taxa de estimulação é superior a uma frequência de 20Hz. Em lesões do nervo óptico, a resposta da retina a flashes é normal, mas a capacidade de resposta cortical a esses estímulos, ou seja, da resposta da substância cinzenta e branca do cérebro, está comprometida. A nível clínico, as respostas a padrões de barras têm sido usadas para demonstrar, com êxito, sensibilidade de contraste em crianças, e perda dessa sensibilidade em doentes com esclerose múltipla. Para além disso, alguns resultados experimentais apontam que a esclerose múltipla afecta selectivamente canais neuronais específicos nas vias visuais responsáveis pela sensibilidade espacial. 11

12 Figura 8 Resposta dos bastonetes. 3. Registo de potenciais visuais evocados Para registar potenciais visuais evocados, é necessário colocar eléctrodos no escalpe do paciente, normalmente em número mais reduzido do que os requeridos na electroencefalografia. O córtex estriado localiza-se na região occipital, pelo que são aí colocados três eléctrodos activos, designados por Oz, O1 e O2. Habitualmente, a referência é um eléctrodo colocado em Fpz, podendo também utilizar-se um eléctrodo em Fz ou mesmo no vértex (Cz) para o efeito. Os eléctrodos activos correspondem a canais de aquisição de dados, sendo estes registados de forma apropriada; actualmente, o registo é feito por computador, já que há necessidade de proceder a uma análise e processamento dos dados. Quando se requer a análise de potenciais de longa latência, podem-se usar os 21 eléctrodos do Sistema Internacional para estudar a distribuição de potenciais sobre o escalpe. O estudo das amplitudes das ondas registadas e, sobretudo, das latências e interlatências para os registos em cada eléctrodo, e diferenças de latência entre eléctrodos colocados simetricamente (como O1 e O2), é essencial para garantir a função de diagnóstico dos potenciais visuais evocados. 12

13 4. Análise / Interpretação de potenciais visuais evocados No registo destes potenciais, é preciso tomar atenção a desvios significativos em relação à normalidade (definida em relação a uma amostra de população saudável). Se forem superiores a três vezes do desvio padrão acima da média populacional, considera-se como sintoma de patologia, tal como em qualquer outra análise de potenciais evocados, segundo a recomendação da Sociedade Americana de Electroencefalografia 1. Uma das componentes importantes de potenciais visuais evocados é a onda P100, uma deflexão positiva de potencial que ocorre 100ms após o estímulo. A latência desta componente é relativamente estável nos dois tipos de potencial e também na população normal, pelo que atrasos da latência do P100 (tipicamente de 30ms ou mais) indicam a existência de uma patologia. Diferenças interoculares de 10ms ou mais são outro sintoma de anomalia. 5. Possíveis diagnósticos através do uso de potenciais visuais evocados O exame de potenciais visuais evocados é habitualmente utilizado na avaliação de doenças desmielienizantes, como a Esclerose Múltipla, inflamação do nervo óptico, como a Neurite Óptica, e doenças tumorais, que afectem a via visual, como os tumores da hipófise. Esclerose Múltipla: Na esclerose múltipla (EM), a condução nos diversos nervos é atrasada, devido a lesões nas bainhas de mielina que envolvem, isolam e protegem as fibras nervosas. Nestas áreas com nervos sem bainha de mielina, a transmissão dos impulsos é reduzida. O tempo que o nervo óptico demora a transmitir uma informação visual para a área do cérebro responsável, primariamente, pelo processamento da informação visual é medido pelos potenciais visuais evocados, sendo registado com precisão. Os atrasos são detectados ao comparar os resultados do teste com o tempo que geralmente leva a transmitir os impulsos nas pessoas sem EM. Os potenciais evocados podem ajudar os neurologistas a detectar anomalias na condução nervosa, como lesões que não causam sintomas clínicos. 1 Ver exame exemplificativo em Anexo. 13

14 Bibliografia BATISTA, João, CARVALHO, Vítor, SILVA, Ana, «Potenciais Evocados Visuais e Electroretinogramas», Potenciais Evocados, consultado em 28/3/11. DERRICKSON, Bryan e TORTORA, Gerard Jerry. Essentials of Anatomy and Physiology. 8 th ed., John Wiley & Sons, RAMOS, Helena, «Potenciais Evocados», Neurografia Clínica de Electromiografia, consultado em 28/3/11. 14