Sistema Reticular: Sono - Vigília

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1 Profa Dra Lúcia Neves Marques ROTEIRO DA AULA 3º ANO MÉDICO/2016 Sistema Reticular: Sono - Vigília Profª. Dra. Lucia Helena Neves Marques Neurofisiologia FAMERP/FUNFARME John William Waterhouse. Sleep and his Half-brother Death. (1874) Sistema Reticular: Sono - Vigília Que fim poderia ser mais devotadamente desejado? Morrer... Dormir! Talvez sonhar... (Hamlet - Shakespeare) John William Waterhouse. Sleep and his Half-brother Death. (1874)

2 Ciclo Circadiano Circadiano do Latin circa : cerca de, e dia Relógio Biológico Relógio Biológico Interno Ocorre quando o período de oscilação das mudanças se aproxima do período de rotação da terra Ciclo Circadiano Fatores Exógenos x Fatores Endógenos período 24h nos seres humanos Halberg, 1969

3 Ciclo Circadiano Relógio Biológico Fenômenos que determinam a ritmicidade do ciclo vigília-sono Reino animal Reino vegetal Fotoarrasto A detecção da redução dos níveis de luz a medida que a noite se aproxima é denominada fotoarrasto ou fotoagente arrastador Ciclo Circadiano Relógio Biológico Sincronizar os processos fisiológicos com o ciclo dia noite, Sono e vigília; Manter períodos adequados de sono e vigília; Alternância de claro - escuro é o principal agente ambiental sincronizador dos seres vivos Resultado dos fatores endógenos herdados por transmissão genética; Pode ser sincronizado ou arrastado por fatores cíclicos ambientais os quais no Homem podem ser decorrentes da organização social e do lazer.

4 Ciclo Circadiano Relógio Biológico Interno Livre curso externo Funciona na ausência de qualquer sincronizador Duração de aproximadamente 24h e meia Ritmo Circadiano Hipotálamo: NSQ principal Relógio Biológico nos mamíferos Hipotálamo: Funções homeostáticas (temperatura, PA, Hormônios, e controle urinário).

5 Ritmo Circadiano Retina : ( células da camada interna - MELANOPSINA ) Núcleo Supra Quiasmático (Hipotálamo) Coluna Intermédio Lateral da Medula Gânglio Cervical Superior Trato Retino- hipotalâmico GLÂNDULA PINEAL Melatonina Neurohormônio GLÂNDULA PINEAL Ritmo Circadiano Triptofano Melatonina - TC N-acetil- 5- metoxitriptamina Luz melatonina Máxima 2-4 h da manhã Efeito modulador nos circuitos do T. Cerebral CONTROLE CICLO VIGÍLIA- SONO

6 Horas de Sono conseqüência da atividade neural nos circuitos tálamo-corticais (núcleos reticulares do tálamo e córtex cerebral) através da interação entre os núcleos monoaminérgicos e colinérgicos do Tronco Cerebral.

7 REM REM REM REM REM ESTAGIOS Estágios do Sono - EEG Sono Não REM Estágio I (5%) (N1) Sonolência, com desaparecimento do rítmo alfa (vigilia) Estágio II (50%) (N2) sono leve, fusos de sono e complexo K Estágios III e IV (15%) (N3) ondas lentas com elevada amplitude Sono REM (20-25%) Rapid Eye Moviment Paradoxal, mov.oculares rápidos e atonia muscular FC, PA e mudanças no metabolismo Ciclo do sono normal no adulto ACORDADO h 23h 24h 01h 02h 03h 04h 05h 06h HORAS DE SONO

8 Sono e Senescência Normais: diminuição do sono profundo Fases do sono por faixa etária Sono - Vigília Córtex cerebral Sistema tálamocortical tálamo Mecanismos homeostáticos do sono hipotálamo VLPO, SCN, TMN Mecanismos do sono NREM - REM T. cerebral pontino LC, RN, PPT, DDL VPLO: área pré-optica ventro- lateral / SCN: núcleo supra quiasmático/ TMN : núcleo túbero-mamilar/ LC: Locus coeruleus/ RN :núcleo da rafe/ PPT:núcleo tegmentar pontinopeduncular/ DDL:núcleo tegmentar dorsolateral

9 Formação Reticular ( TC ) ciclo sono-vigília ativar o córtex cerebral. - Atividade da FR é máxima na VIGÍLIA - Inativada pelo sistema inibitório do n. gabaérgico do H.Anterior durante o sono NREM e REM. Formação Reticular Bulbo ao tálamo

10 Na grande maioria do tronco cerebral a formação reticular pode ser dividida em três áreas longitudinais com a seguinte distribuição (de medial para lateral) : A- núcleos do rafe - neurónios seratoninérgicos, B- Coluna medial ( medial aos núcleos do rafe ) - projeções ascendentes e descendentes da formação reticular - núcleo reticular magnocelular. - efetora: neurónios isodendríticos de grandes dimensões - magnocelulares e noradrenérgicos, C- Coluna lateral - bulbo raquidiano rostral protuberância caudal e que tem essencialmente funções viscerais e é responsável pelos reflexos dos nervos cranianos. - receptora e é constituída por neurónios isodendríticos de pequenas dimensões - parvocelulares e colinérgicos.

11 SARA: Sistema Ativador Reticular Ascendente conceito funcional, aglomera sistemas com diferentes neurotransmissores: FR do TC com seus interneurônios glutamatérgicos, Sistema Tálamocortical, N. Noradrenérgicos, serotoninérgicos, dopaminérgicos, colinérgico-pontinos e do prosencefálico basal, sistemas hipotalamicos histaminérgicos SARA responsável pela Vigília, alerta cognitivo, a redundância e as multiplas interconecções, representam vantagem evolutiva nos mamíferos, na otimização e na especificidade do estado de vigília, Dessincronização no EEG.

12 SARA Otimização Especificação do estado de VIGÍLIA: importantes na adaptação e sobrevivência das espécies SARA O sistema monoaminérgico ativador reticular ascendente: Núcleos Dorsais da Rafe (NDR serotoninérgico) Locus Ceruleus (LC noradrenérgico) do tronco cerebral Núcleo Tuberomamilar (NTM histaminérgico) do hipotálamo posterior, que se projetam difusamente para o córtex e núcleos reticulares do tálamo.

13 O sistema colinérgico pontomesencefálico é constituído por: Núcleos colinérgicos pontinos Látero-Dorsais (NLD- acetilcolina) NúcleoTegmento Pedúnculo-Pontino (TPP- acetilcolina) Núcleo colinérgico do Prosencéfalo Basal (PB- acetilcolina) Núcleos do T.C Neurotransmissores Estado de Atividade Neuronal TC V I G I L I A N R E M REM N. colinérgicos Junção ponte-mesencef. Acetilcolina Ativo Lócus coeruleus Noradrenalina Ativo N. da Rafe Serotonina Ativo N. colinérgicos Junção ponte-mesencef. Acetilcolina Diminuída Lócus Coeruleus Noradrenalina Diminuída N. da Rafe Serotonina Diminuída Lócus coeruleus Noradrenalina Ativo

14 A atividade aminérgica: Elevada durante a vigília Diminui durante o sono NREM Ausente no sono REM As células aminérgicas são denominadas de wake - on and - sleep off A atividade colinérgica: É máxima durante sono REM e vigília Mínima ou ausente durante o sono NREM As células colinérgicas são denominadas de "REM - and - wake - on

15 MCH = hormônio concentrador da melanina MCH = hormônio concentrador da melanina

16 MCH = hormônio concentrador da melanina MCH = hormônio concentrador da melanina

17 Sistemas colinérgicos e monoaminérgicos: Há uma diferença entre a dessincronização do EEG no REM e na vigília - sono REM: os sistemas aminérgicos não estão ativos e a ativação colinérgica projeta-se diretamente no córtex, - Na vigília: os sistemas aminérgicos, dopaminérgicos, hipocretinas e colinérgicos estão ativos (modulação aminérgica cortical) Modelo da interação recíproca

18 Mecanismos dopaminérgicos na regulação do sono: Neurônios da área ventral tegmentar (AVT) mesencefálica, situada junto à substância nigra, projetam-se para o córtex cerebral via trato meso-cortico-límbico; Axônios excitatórios da AVT projetam-se para o LC e núcleos talâmicos límbicos, conectando o sistema dopaminérgico mesoestriatal diretamente com o sistema reticular ativador ascendente responsável pela vigília; O trato dopaminérgico diencefálico-espinal de origem nos núcleos motores do tálamo projeta-se para o neurônio motor inferior e está envolvido na gênese das síndromes das pernas inquietas e síndrome dos movimentos involuntários de membros inferiores. Mecanismos dopaminérgicos na regulação do sono: O efeito de agonistas dopaminomiméticos no ciclo sonovigília depende do tipo de receptores dopaminérgicos estimulados (pré e/ou pós-sinápticos), doses e tipos de agonistas Doses baixas de agonistas dopaminérgicos D-2, produzem sonolência, aumentam o sono REM e ataques de sono em portadores da D.de Parkinson

19 Mecanismos dopaminérgicos na regulação do sono: Doses mais altas são suficientes para suprimir sono NREM e REM, por estímulo de receptores D-1 Os efeitos soporíficos D-2 são mediados por autoreceptores D-2, inibitórios, localizados no corpo celular das células do trato meso-córtico-límbico. A estimulação destes auto-receptores inibe a atividade do trato meso-córticolímbico, liberando o sono REM. Hipotálamo anterior: Núcleo pré-óptico ventro-lateral do hipotálamo anterior (VLPO): Neurônios gabaérgicos e galaninérgicos Ativam-se no sono NREM e REM (sleep-on) Sono de ondas lentas Está ativo durante o sono e inibe sistema aminérgico-colinérgico e hipocretinas Recebe sinapse inibitória: NTM, NDR, LC, NSQ, Sist. Límbico, exceto hipocretinas Projeções do VLPO Axônios do VLPO (gabaérgicos e galaninérgicos) projetam-se nos neurônios monoaminérgicos e colinérgicos promotores da vigília.

20 Marcapasso circadiano: Núcleos supraquiasmáticos (NSQ): Localizados no hipotálamo anterior, acima do quiasma óptico Relógio biológico gerado de um ritmo endógeno próprio passível de sincronização através de sinais internos ou do meio ambiente (luz solar) Foto-sincronização do NSQ: Inicia células ganglionares retinianas receptores melatonina tipo 1 e fotopigmentos específicos fotorrecepção e transdução do estímulo luminoso via glutamato pelo trato retino-talamico NSQ Marcapasso circadiano: Núcleos supraquiasmáticos (NSQ): Transmitem a informação rítmica foto-sincronizada para outros núcleos hipotalâmicos adjacentes responsáveis pela: periodicidade de secreção de hormônios variações da temperatura do SNC ingesta alimentar duração do ciclo sono-vigília secreção de melatonina. Desinibe o VLPO ao final da vigília permitindo o início do sono NREM Ativa o sistema hipocretinas

21 Controle homeostático do sono Adenosina Produto do metabolismo energético celular neuronal Acumulando-se na fenda sináptica durante a vigília e privação de sono Atua localmente de forma inibitória (auto-receptores específicos adenosina 1) maior acúmulo no prosencéfalo basal Acúmulo de adenosina redução da atividade colinérgica do prosencéfalo basal desinibe o VLPO + ação do NSQ sono NREM Cafeína, aminofilina e teofilina são antagonistas dos receptores adenosina 1 Hipotálamo Lateral Hipocretinas Neurônios produtores estão localizados na região prefornical do hipotálamo posterior Regulam ciclo sono-vigília, balanço energético e apetite, atividade do sistema nervoso autônomo, secreção neuroendócrina e atividade locomotora Papel central na manutenção do alerta durante privação de sono Estabilizam os sistemas aminérgicos e colinérgicos Atividade máxima durante a vigília Ausente durante sono NREM e REM Narcolepsia-cataplexia deficiência de hipocretinas

22 Hipotálamo lateral hipocretina Sistema de de hipocretinas e e conexões Flávio Alóe, et al. Sleep-wake cycle mechanisms. Rev Bras Psiquiatr. 2005;27(Supl I):33-9 neuronios excitatórios I e II do Hipotálamo Lateral inervam o S. Ativador Ascendente e córtex cerebal. GABA e II Vias aminérgicas e colinérgicas Flávio Alóe, et al. Sleep-wake cycle mechanisms. Rev Bras Psiquiatr. 2005;27(Supl I):33-9

23 Atividade das hipocretinas, núcleos aminérgicos e colinérgicos são responsáveis pelo do EEG dessincronizado. O sistema hipocretinas recebe aferências excitatórias (setas vermelhas). O VLPO apresenta projeções inibitórias (setas brancas) constituindo uma relação recíproca entre os núcleos aminérgicos-colinérgicos excitatórios e o VLPO. As células do VLPO estarão ativas exclusivamente durante o sono NREM e REM. AVT: área ventral tegmentar (dopamina). NSQ: núcleo supraquiasmático. (+) sinapse excitatória. (-) sinapse inibitória. Seta transparente: circuito fora de atividade. Seta azul: circuito inibitório em atividade. Seta vermelha: circuito excitatório em atividade. Sono NREM A ausência de estímulos excitatórios do núcleo supraquiasmático (NSQ), do prosencéfalo basal e do sistema límbico (setas brancas) em conjunto com as projeções inibitótórias (setas azuis) oriundas do VLPO sobre sistema de hipocretinas dão início ao sono NREM.

24 Projeções do VLPO Flávio Alóe, et al. Sleep-wake cycle mechanisms. Rev Bras Psiquiatr. 2005;27(Supl I):33-9 Sono REM A atividade dos núcleos colinérgicos látero-dorsais (NLD) e do tegumento pedúculo-pontinos (TPP) (células REM-on) é liberada pela subtração de estímulos inibitórios (seta azul claro) oriundos do sistema aminérgico - células REM-off (seta azul escuro) -, aumentando a atividade colinérgica (sono REM) de acordo com o Modelo da Interação Recíproca.11 O sistema hipocretina e aminas permanecem sob inibição do VLPO. As setas brancas representam ausência de atividade.

25 Vigília-Sono: interações subcorticais e corticais Sistema dopaminérgico de origem mesocorticolimbica. Noradrenalina Conecções Tálamo - Corticais. Via trato córticomesolímbico Área tegmental ventral - dopamina Acetilcolina Serotonina Rye DB. The two faces of Eve: dopamine's modulation of wakefulness and sleep.neurology 2004;63(Suppl 3):S2 7. FR Pontina Sono-Vigília Sistema aminérgico Sistema colinérgico NE,5HT Vigília Sono NREM Sono REM ACh Vigília Sono REM Sono NREM

26 Projeções inibitórias do VLPO. Axônios do VLPO (gabaergéticos e galaninérgicos) projetam-se nos neurônios monoaminérgicos e colinérgicos promotores da vigília. VLPO: núcleo colinérgico laterodorsal (acetilcolina) NPP: núcleo pedunculopontino (acetilcolina) NTM: núcleo tuberomamilar do hipotálamo posterior (histamina) NDR: núcleo dorsal da rafe (serotonina) LC: núcleo lócus coeruleus (noradrenalina).

27 Salvador Dali

28 Sonhos: Origem misteriosa, intrigam filósofos e cientistas ao longo do tempo. Atualmente: ciência começa a desvendar esse enigma. De onde vem? Para onde vai? Sonhos: - Como sonhamos apenas no sono REM (quando existe somente a ACETILCOLINA). MEMÓRIA PUERIL - Para formação de memória mais densa. Necessário a ação da NA Portanto só lembramos dos sonhos quando acordamos na fase REM, pois a memória pueril a base da Acetilcolina, pode ser consolidada pela reativação de Noradrenalina (NA).

29 Sonhos Sono REM ACETILCOLINA memória pueril Não lembramos sonhos Despertar memória consolidada pela ação NA Lembramos dos sonhos Sonhos Expressão de uma associação cega Aprendizado acumulado durante o dia + Memórias armazenadas permite consolidar a memória a longo prazo das informações obtidas em vigília.

30 Sonhos SONHANDO impossível pensar permitindo vivenciar o prazer real de um sonho ( Ex : sonho erótico ou ter medo em um pesadelo) Sonhos: O que impede o raciocínio lógico nos sonhos? Sono NREM córtex pré-frontal atividade Sono REM ativação das áreas frontais posteriores e mediais conexão com sistema límbico (conteúdo emocional) e conexão desativada nas áreas ventrais e laterais responsáveis pela lógica e decisões.

31 Sonhos: - consolidação da memória - geração de insights criativos (capazes de resolver problemas do cotidiano) Ex: Einsten Bran Stoker Salvador Dali

32 Ciclo sono-vigília Hipotálamo: 3 subdivisões H. Anterior Núcleos gabaérgicos Núcleos supraquiasmáticos H. Lateral Sistemas das hipocretinas H. Posterior Núcleo túbero-mamilar histaminérgico Hipotálamo Anterior Núcleos gabaérgicos VLPO (inibitórios) Núcleo pré-optico ventro lateral Responsável pelo inicio e manutenção do Sono Não REM. Núcleo supraquiasmático NSQs Responsável pelo ritmo circadiano do ciclo sono-vigília.

33 Vigília Núcleos aminérgicos NLD = núcleo látero- dorsal TPP = núcleo tegmento-pendúnculo-pontino Núcleos histaminérgicos NTM = núcleos túbero-mamários HL - núcleos excitatórios hipocretinas I e II inervam o SARA e córtex cerebral Boa noite!

34 Salvador Dali