Sistema Límbico. Profa. Dra. Eliane Comoli Depto Fisiologia - FMRP

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1 Sistema Límbico Profa. Dra. Eliane Comoli Depto Fisiologia - FMRP

2 ROTEIRO DE AULA TEÓRICA: Sistema Límbico 1) Emoções 2) Estruturas do Sistema Límbico e o papel central do Hipotálamo na interface entre telencéfalo límbico e mesencéfalo límbico 3) Organização do Hipotálamo e seu papel na homeostase via sistema neuro-endócrino e sistema nervoso autônomo. 4) Papel do hipotálamo na organização dos comportamentos motivados: defensivo/agressivo 5) Amígdala: divisão anatômica e fluxo de informação 6) Relação da amígdala com hipotálamo, hipocampo e córtex cerebral 7) Formação hipocampal: Giro denteado, hipocampo, subiculum e córtex entorrinal 8) Relações entre formação hipocampal, córtex cerebral, hipotálamo e amígdala 9) Sistema de Recompensa 10) Organização das respostas emocionais ao medo inato. 11) Fobia

3 Porque essa aula é importante para o curso de medicina?

4 Alfred & Shadow - A short story about emotions

5 Emoções como prazer, euforia, tristeza, depressão, medo, ansiedade e raiva, contribuem para a riqueza da nossa vida pessoal. Essas emoções assim como as alterações corporais que as acompanham são veiculadas por sistemas neurais distintos no cérebro.

6 Emoções e sentimentos são criações mamíferas, originadas no sistema límbico.

7 O que é Emoção? Emoção é a execução de um programa complexo de ações (movimento, ações viscerais, etc); está engajada quando você se confronta com algo intenso e repentino. (altamente + ou -). É automática e inconsciente. É uma espécie de concerto de ações. Não tem nada a ver com o que se passa na mente António Damásio Como as emoções afetam a maneira como respondemos ao mundo? Ex: Medo frente a uma ameaça incluem respostas como mudanças de expressão facial, taquicardia, sudorese, piloereção, etc Emoção é um complexo conjunto de alterações, no corpo, que tem um propósito geral de fazer a vida mais sobrevivível por cuidar de um perigo ou mesmo de uma oportunidade.

8 Sentimento Sentimento é um processo subsequente à emoção. É tomar consciência da emoção e conectá-la com o que você percebe dos acontecimentos. É como você se sente em relação a emoção. Engloba a participação de estruturas neurais além das utilizadas no processamento da emoção, tais como tronco encefálico e córtex insular. O sentimento fica na memória. Permite construir uma visão do mundo que influencia nossos planejamento futuros. Faz uma enorme diferença na vida do indivíduo.

9 O que acontece no nosso cérebro perante uma emoção?

10 Sistema Límbico surgiu com a emergência dos mamíferos inferiores. É ele que comanda certos comportamentos necessários à sobrevivência de todos os mamíferos. Cria e modula funções mais específicas, as quais permitem ao indivíduo distinguir entre o que lhe agrada ou desagrada. Desenvolvem funções afetivas, como a que induz as fêmeas a cuidarem atentamente de suas crias, ou a que promove a tendência desses indivíduos a desenvolverem comportamentos lúdicos (gostar de brincar).

11 Lobo Límbico (1878), Paul Broca Convolução arqueada grande formada pelo Giro do Cíngulo e Giro Parahipocampal Ao redor do tronco e comissuras interhemisféricas

12 Emoções No final do século XVIII, William James propôs que um indivíduo, após perceber um estímulo que, de alguma forma o afeta, sofre alterações fisiológicas perturbadoras, como palpitações, falta de ar, angústia, etc. Reconhecimento desses sintomas (pelo cérebro) que gera a emoção. sensações físicas são a emoção

13 Emoções Em 1929, a teoria Cannon-Bard: diante de acontecimento que afeta, o impulso nervoso atinge inicialmente o tálamo (centro inicial) e a mensagem se divide: para a córtex cerebral (experiências subjetivas de medo, raiva, tristeza, alegria, etc); outra para o hipotálamo (determina alterações neurovegetativas periféricas-sintomas). as reações fisiológicas e a experiência emocional são simultâneas

14 Circuito de Papez 1937 Papez sugeriu que estruturas límbicas formavam uma rede neural complexa envolvida no comportamento emocional. Acreditava que a experiência da emoção era determinada pelo cortex cingulado; expressão emocional era governada pelo hipotálamo.

15 1939 Klüver e Bucy: lesões no lobo temporal envolvendo amígdala e hipocampo influenciavam profundamente as respostas afetivas em primatas (docilidade, hipersexualidade indiscriminativa e traziam qualquer tipo de objetos `a boca inclusive serpentes venenosas, descaracterizando situações de risco) Paul MacLean: acrescentou novas estruturas ao sistema: as córtices órbitofrontal e médiofrontal (área pré-frontal), o giro parahipocampal, e importantes grupamentos subcorticais : amígdala, núcleo mediano do tálamo, área septal, núcleos basais do prosencéfalo, e formações do tronco cerebral. "As Estruturas do Sistema Límbico ; envolvidos na experiência emocional (observações clínicas)

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17 Sistema Límbico inclui todo o lobo límbico assim como os núcleos subcorticais associados como complexo amigdalóide, núcleos septais, hipotálamo, núcleos talâmicos e parte dos gânglios da base; área tegumentar medial do mesencéfalo Sistema Límbico

18 Sistema Límbico septo

19 Nauta (1958) coloca o hipotálamo numa posição central, fornecendo um elo de ligação entre as estruturas límbicas telencefálicas e sítios límbicos mesencefálicos, em especial a substância cinzenta periaqueductal (PAG). Estruturas límbicas telencefálicas modulam os sítios hipotalâmicos e mesencefálicos límbicos. Hipotálamo: fundamental para orquestrar ajustes homeostáticos e comportamentais motivados; Estruturas límbicas mesencefálicas: relacionadas com a execução das respostas autonômicas e comportamentais. O hipotálamo conjuntamente ao polo límbico mesencefálico, pode ter acesso `as estruturas límbicas telencefálicas, podendo dessa forma, influenciar o processamento neural nestas regiões (cognitiva de diversas emoções).

20 Principais Sistemas de Saída da Amígdala Estria Terminal emerge na amígdala caudal e arqueia na borda do caudado, e terminam no N. Leito da Estrial Terminal Via Amígdalofugal Ventral emerge do canto dorsomedial da amígdala e segue medialmente e rostralmente para a substância inominata, áreas hipotalâmicas, região septal e núcleo da banda Diagonal de Broca.

21 Conexões Extrínsecas da Formação Hipocampal Fórnix, principal sistema de fibras eferentes (hipocampo e subículum); Indusium griseum (giro denteado)

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23 Hipotálamo

24 Organização anátomo-funcional do Hipotálamo Vista Lateral do hipotálamo: Níveis: pré-óptico, anterior, tuberal e mamilar Vista frontal do hipotálamo: a. zona periventricular: controle neuro-endócrino b. zona medial: organização de comportamentos motivados c. zona lateral: integração de informações viscerais

25 Sistemas que se projetam para o hipotálamo Olfação: sistema essencial para sobrevivência e funções reprodutivas, especialmente animais noturnos (primeira modalidade sensorial). Muitas estruturas prosencefálicas processam informação sensorial. Projeções Visuais: controlam o ciclo endógeno biológico (núcleo supraquiasmático (SCH), impõe uma organização temporal para outras áreas do neuro-eixo. Sensação Visceral: provenientes do NTS (recebe informações topográficas (Nervos Vago e Glossofaríngeo); gosto, cardiovasculares, respiratórias e viscerais. Projeções de Regiões Límbicas: Hipocampo, Septo, Amígdala, Córtex Pré-frontal.

26 Papel da zona periventricular do Hipotálamo O Hipotálamo é um centro neural muito importante para a manutenção da homeostase do organismo. Exerce influência sobre o Sistema Neuroendócrino (ajustes a longo prazo) e Sistema Nervoso Autônomo (ajustes rápidos). Controle Hipotalâmico da Hipófise Importante na função reprodutora

27 Papel da zona medial Consiste de uma série de grupamentos celulares bem definidos, denominados: n. pré-óptico medial, n.anterior do hipotálamo, n.ventromedial e n.dorsomedial do hipotálamo e n.mamilares; que servem como referência para definirem as diversas regiões rostocaudais do hipotálamo. A zona medial do hipotálamo recebe um grande contingente de aferências oriundas de regiões límbicas do telencéfalo, e parece fundamental para a organização dos comportamentos de defesa e reprodutor.

28 Hipotálamo é responsável por integrar várias respostas endócrinas, autonômicas e comportamentais que garantem a sobrevivência do indivíduo e manutenção da espécie. Essas respostas estão envolvidas na regulação do metabolismo, fornecendo suprimento adequado de nutrientes e água do ambiente, permitindo a geração e cuidado com a prole, e defendendo o animal de predadores e outras ameaças.

29 Amígdala é fortemente ativada por expressões faciais de medo Nos vertebrados está envolvida com o desenvolvimento emocional normal tais como agressão e defesa (gera alerta imediato como reação rápida ao perigo), sexual ou parental (Blanchard, 72; Kling, 92). Está envolvida no aprendizado emocional e aprendizado condicionado de esquiva (LeDoux, 95). Forma associações entre estímulos muito aleatórios e eventos reforçadores (aprendizado de comportamentos adaptativos). Participa do processamento de memória e atenção (Kapp 92), e na avaliação emocional de estímulos (Davis, 92; Gallangher, 96; LeDoux, 92, 95) Em humanos, está envolvida no aprendizado social do medo e distúrbios de ansiedade (Olsson, 07).

30 O Complexo Amigdalóide é dividido em três grupamentos nucleares principais: a) Basolateral (verde) b) Cortical (marrom) c) Centromedial (laranja)

31 Padrão geral das principais divisões e conexões da Amígdala Córtex: modulação do As conexões da amígdala-autonômica e amígdala-hipotalâmica fornecem ligações entre os estímulos do ambiente e comportamento animal: significado importante em termos de conservação evolutiva. processamento de informação sensorial conforme estado afetivo Impulsos Sensoriais das projeções olfativas e vomeronasais conservadas em tetrápodas. Cortical nucleus Main Olfactory bulb

32 Organização Funcional na Amígdala de Rato

33 Sistema Olfativo: processamento da informação olfativa

34 Formação Hipocampal

35 Formação Hipocampal Área Entorrinal: Córtex Entorrinal Medial e Lateral Complexo Subicular: Parasubiculum Presubiculum Subiculum Hipocampo: Cornos de Amon (CA 1,2,3 ) Giro denteado Importante para a Memória Anterógrada

36 Circuitaria intrínseca organizada em alças fechadas. permite o fluxo unidirecional da informação; Plasticidade LTP Giro Denteado: considerado a primeira etapa do circuito hipocampal intrínseco; principais impulsos provenientes do córtex entorrinal. Em geral células do Giro denteado não se projetam fora da Formação Hipocampal, projetam-se para CA 3. CA 3 (colaterais de Schaffer) projeta-se para CA 1 CA 1, projeta-se para subiculum. Subiculum projeta-se para camadas profundas do córtex entorrinal

37 Importância da Amigdala na Formação da Memória?

38 Conexões Bi-direcionais da Formação Hipocampal Hipotálamo Formação Hipocampal Área Septal Amígdala Manto cortical

39 Córtex Cingulado

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41 Sistemas de Recompensa É responsável pelo incentivo biológico (motivação e vontade, desejo) e aprendizado associativo (reforço positivo, condicionamento clássico), emoções positivas que envolvem componente prazeroso (alegria, euphoria, ecstasy). Recompensa é uma propriedade atrativa e motivacional de um estímulo que induz comportamento de aproximação e consumatório. Estimulo recompensa = objeto, evento, atividade ou situação que tem potencial para nos fazer aproximar e consumí-lo. O estímulo recompensa pode funcionar como reforço positivo.

42 Papel da Dopamina É um indicador da saliência do estímulo ou evento; indica que algo é válido para se prestar atenção; indica quando algo está associado à recompensa. A atividade das células DA reflete quão desejável é o objeto. Saliência atenção Valência recompensa/punição Sistema Mesolímbico - Recompensa Projeções do VTA para ACC, OBFm Amígdala, Hipocampo e Accumbens. Sistema Nigroestriatal Saliência Sistema Mesocortical Projeções importantes para o Córtex Pré-frontal Medial e Neocórtex

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44 Sistema Dopaminérgico Sistema de Recompensa envolve a via dopaminérgica mesolímbica (Área tegumentar ventral Núcleo Acumbens) Núcleo acumbens é considerado um elemento chave na integração das emoções com as ações motoras voluntárias.

45 Sistemas de Recompensa Dopamine and Brain Reward: Understanding How the Brain Responds to Natural Rewards and Drugs of Abuse

46 Comportamento de Defesa resposta ao medo O medo é uma emoção de antecipação desencadeada quando é percebida uma situação de risco para nossa segurança ou de outros. A principal função do medo é preparar o corpo para enfrentar o perigo.

47 Relação entre a proximidade da ameaça, a atividade de um Sistema Neural (Amígdala, Hipotálamo e Substância Cinzenta Periaquedutal) e a Reposta Comportamental.

48 Organização de respostas emocionais de medo inato, Exposição ao predador natural rato defende-se do gato? SNC gato ataca o rato Respostas Defensivas Naturais: escape (saltos e corridas), congelamento motor, ameaça defensiva, ataque defensivo e avaliação de risco. Acompanhadas de exoftalmia, ajustes cardiorespiratórios, piloereção, micção, defecação, etc.

49 No encontro de um rato e um. Resposta de 0-1% dos ratos.

50 No ambiente natural reação de escape tentativa de esconder ou evitar o confronto...

51 No nosso laboratório % dos ratos congelam.

52 Identificação de sistemas neurais envolvidos na resposta de medo inato Técnicas funcionais: marcadores de atividade neuronal (proteína Fos) Lesões neuroquímicas Técnicas de rastreamento neuronal: uso de rastreador anterógrado e retrógrado

53 Sistema na zona medial do hipotálamo crítico para expressão do Comportamento Defensivo Inato

54 Investigação de papel do núcleo pré-mamilar dorsal na expressão do comportamento defensivo: lesões bilaterais Lesão no PMd (núcleo pré-mamilar dorsal): redução do congelamento motor e aumento da avaliação de risco na presença do predador; docilidade e ausência da vocalização durante manuseio.

55 Desordens de Ansiedades e Síndrome do Pânico como resultado de patologias associadas ao sistema neural que organiza o comportamento de defesa. Efeito de drogas que modulam a ansiedade humana como benzodiazepínicos e anti-depressivos sob a fuga e imobilidade defensiva. Mecanismos GABAérgicos exercem influência inibitória tônica em circuitos neurais responsáveis pela organização da resposta de defesa.

56 Substância Cinzenta Periaqueductal (PAG): coluna dorsolateral Lesões Bilaterais na PAG: resulta em animal muito passivo; parece não apresentar reação defensiva quando confrontado com um predador. Estimulação das regiões dorsomedial, dorsolateral e lateral da PAG Produz aversão em animais e medo e ansiedade em humanos

57 ESQUEMA DOS SISTEMAS NEURAIS ENVOLVIDOS NAS RESPOSTAS DE MEDO INATO EVOCADAS PELA PRESENÇA DO PREDADOR NATURAL Hipocampo Dorsal: mapa espacial; redes neurais que definem a localização no espaço (navegação do animal no ambiente) Hipocampo Ventral: Integração de informações olfativas, gustativas, nociceptivas e somatosensoriais; cardiovasculares. ira septal

58 Modulação da Atividade da Amígdala Na ausência de estímulo ameaçador Interneurônios GABAérgicos mantém o limiar de disparo mais elevado na via de saída da amígdala. Presença do Predador Aumenta a atividade Dopaminanérgica na Amígdala e reduz a inibição GABAérgica Noradrenalina facilita a inibição dos interneurônios GABAérgicos na Amígdala

59 Vias Neurais envolvidas com as respostas de Medo Aprendido Medo condicionado Aumenta a liberação de Glu na amígdala (LA) - estimula resposta de medo e provoca LTP. Serotonina estimula a extinção do medo condicionado Condicionamento Clássico

60 Vias Neurais envolvidas com as respostas de Medo Aprendido associado ao Contexto Hipocampo - Condicionamento Contextual

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64 Fobia Específica Não Associativa Ex: medo do escuro em crianças Se a criança pode apresentar uma reação emocional exagerada ao estímulo (escuro) ela adquire um aprendizado não associativo (Sensibilização) e pode desenvolver fobia por escuro. Sensibilização: propósito de detectar ameaças. - Medo do escuro Habituação: propósito de proteger o cérebro de uma inundação de informações sensoriais irrelevantes com o tempo. Elimina o Medo do Escuro Fobia ao Escuro Ocorre uma excitação exagerada da amígdala devido a uma mudança patológica do limiar de excitabilidade no circuito amigdaliano do medo (Hiper-Sensibilização). Falta de Habituação: forma de aprendizado não associativo que é manifestado por reação emocional reduzida a um estímulo apresentado repetitivamente. Disfunção no circuito do medo-independente do aprendizado (habituação da amígdala).

65 Sensibilização na Fobia não Associativa Exposição repetida ao predador induz sensibilização a longo prazo dos receptores de Noradrenalina e produz a redução do controle inibitório GABAérgico.

66 Fobia Específica Experimental ex: medo aprendido Aquisição do medo ocorre por condicionamento clássico em que se dá a associação de um estímulo neutro (posteriormente condicionado) com um estímulo aversivo. A manutenção do medo aprendido é devida ao reforço do comportamento de esquiva. O medo também pode ser aprendido por condicionamento observacional transmissão social do medo. A fobia específica experienciada está associada a uma disfunção do circuito e mecanismos envolvidos no medo - dependente de aprendizado (falha em adquirir uma redução da resposta condicionada através da apresentação repetitiva do estímulo condicionado)

67 Na Fobia Específica Experimental Baixos níveis de serotonina na amígdala podem estar envolvidos com a fisiopatologia da fobia específica experimental (diminuição de receptores 5- HT1A); redução da inibição tônica dos interneurônios GABAérgicos. Pouca extinção aprendida do medo (Disfunção do Sistema Serotoninérgico).

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