ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA MOTOR

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1 ORGANIZAÇÃO DO SISTEMA MOTOR MOVIMENTO E VIDA MANUTENÇÃO DA POSIÇÃO DO CORPO FUGA DE SITUAÇÕES DE PERIGO COMUNICAÇÃO E EXPRESSÃO MANIPULAÇÃO E CONFECÇÃO DE UTENSÍLIOS IMPORTÂNCIA DO SISTEMA SENSORIAL INFORMAÇÕES DO AMBIENTE; POSIÇÃO E ORIENTAÇÃO DO CORPO E MEMBROS E GRAU DE CONTRAÇÃO DOS MÚSCULOS. Sistemas Sensoriais transformam energia física em sinais neurais (transdução). Sistemas Motores traduzem sinais neurais em força contrátil.

2 IMPORTÂNCIA SENSORIAL Interação organismo-meio Adaptação SISTEMA NERVOSO CENTRAL S. Sensorial MEIO INTERIOR E EXTERIOR SNA S. Motor

3 INFORMAÇÕES SENSORIAIS E CONTROLE DE MOVIMENTOS Modalidades Sub-modalidades Estímulo específico Órgão receptor Tipo funcional Tipo morfológico Visão Cor, movimento, forma Luz Olho Fotorreceptores Cones e bastonetes Audição Freqüência, amplitude, timbre Vibrações Mecânicas do ar Orelha Mecanoceptores auditivos Células ciliadas da cóclea Toque/Tato Estímulos mecânicos -- Mecanoceptores N. ganglionares da raiz dorsal Termocepção (temperatura) Calor e frio -- Termoceptores N. ganglionares da raiz dorsal Somestesia (Tato) Nocicepção (dor) Propriocepção Mecânicos, térmicos e químicos intensos Movimentos e posição estática do corpo -- Nociceptores Fuso muscular, OTG Mecanoceptores N. ganglionares da raiz dorsal N. ganglionares da raiz dorsal Olfato Odores primários (Almíscar, etéreo, floral, canforado etc) Substâncias químicas Nariz Quimioceptores Neurônios da mucosa olfatória Paladar Salgado, doce, amargo, azedo e umami Substâncias químicas Boca Quimioceptores Células das papilas gustativas

4 INFORMAÇÕES SENSORIAIS E CONTROLE DE MOVIMENTOS Função Estímulo específico Órgão receptor Tipo funcional Tipo morfológico Equilíbrio Posição e movimentos da cabeça Labirinto Mecanoceptores Células ciliadas do labirinto Controle motor Estiramento muscular Fuso muscular Mecanoceptores N. ganglionares da raiz dorsal Controle motor Tensão muscular OTG Mecanoceptores N. ganglionares da raiz dorsal Controle motor Ângulo articular -- Mecanoceptores N. ganglionares da raiz dorsal Controle Pressão Mecanoceptores N. do tronco Seio carotídeo cárdio-vascular sangüínea (Baroceptores) encefálico Controle cárdio-respiratório ph, pco 2, po 2 -- Quimioceptores N. hipotalâmicos Controle da hidratação (sede) Concentração sangüínea de Na + (Osmolaridade) Órgãos circunventriculares Quimioceptores (Natrioceptores) N. hipotalâmicos e tronco encefálico Controle da alimentação (fome) Concentração sangüínea de nutrientes Órgãos circunventriculares Quimioceptores N.hipotalâmicos e tronco encefálico Controle da Temperatura corporal Temperatura do sangue Órgãos circunventriculares Termoceptores N.hipotalâmicos e tronco encefálico Controle da digestão Distensão visceral -- Mecanoceptores N. do tronco encefálico

5 COMPONENTES AFERENTES E EFERENTES Professor Alfred Sholl Programa Neurobiologia Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho UFRJ

6 VISÃO Submodalidades da Visão: 1. Localização espacial 2. Medida da Intensidade da luz 3. discriminação de formas 4. Detecção de movimento 5. Visão de cores Cada submodalidade resulta da ativação de um conjunto específico de regiões neurais interconectadas.

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8 RETINA N. GENICULADO LATERAL Núcleo Geniculado Lateral: alvo mais relevante para a percepção visual. Daí são enviadas projeçoes diretamente ao córtex visual primário (V1).

9 VIAS ANATÔMICAS SUBCORTICAIS Retino-pretectal Retino-colicular Papel em mecanismos de acomodação (REFL. PUPILARES) e outros reflexos oculomotores para estabilização da imagem na retina. Reflexos de orientação dos olhos, da cabeça e do corpo em relação aos estímulos visuais (função visuomotora). Mov. Sacádicos. Partem projeções para núcleos motores do tronco encefálico e medula espinhal. Ainda: Núcleo supraquiasmático (hipotálamo)- ciclos biológicos.

10 COMPONENTES AFERENTES E EFERENTES Professor Alfred Sholl Programa Neurobiologia Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho UFRJ

11 APARELHO VESTIBULAR

12 EQUILÍBRIO ÓRGÃOS E RECEPTORES SENSORIAIS Canais semi circulares Órgãos otolíticos (sáculo e utrículo) Figura O órgão receptor da audição e o do equilíbrio compartilham o mesmo sistema de túbulos ósseos e membranosos (os labirintos), incrustados dentro do osso temporal ( A ). O s c a n a i s semicirculares cheios de endolinfa ( B) apresentam uma dilatação (ampola), onde estão as células ciliadas que respondem à aceleração angular da cabeça (setas vermelhas) que resulta de vários movimentos do pescoço. De modo parecido, os órgãos otolíticos (sáculo e utrículo) apresentam uma região (mácula) que aloja células ciliadas ( C). O peso dos otólitos ajuda a defletir os estereocílios a cada aceleração linear da cabeça (seta vermelha), i n c l u s i v e a p r ó p r i a gravidade.

13 ÓRGÃOS OTOLÍTICOS (Sáculo e Utrículo) O SISTEMA DA MACULA:

14 O SISTEMA AMPULAR DOS CANAIS SEMICIRCULARES: ACELERAÇÃO ANGULAR

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16 Figura Alguns dos circuitos posturais têm o r i g e m n o s ó r g ã o s vestibulares (à direita), o u t r o s n o s f u s o s musculares dentro dos músculos. Desses dois ó r g ã o s r e c e p t o r e s emergem as vias aferentes (em azul). As principais estruturas que comandam as reações posturais são os núcleos vestibulares, q u e c o m a n d a m a musculatura do corpo, e os núcleos motores do globo ocular, que comandam a musculatura extra-ocular. Por simplicidade, só estão ilustradas (em vermelho) as vias eferentes do c e r e b e l o, n ú c l e o abducente e núcleos vestibulares.

17 IMPORTÂNCIA SENSORIAL Interação organismo-meio Comportamento SISTEMA NERVOSO CENTRAL S. Sensorial MEIO INTERIOR E EXTERIOR SNA S. Motor

18 MOTONEURÔNIO: VIA FINAL COMUM

19 ORGANIZAÇÃO DOS EFERENTES NEURAIS O Sistema motor (sistema somático) e o SNA constituem todas as eferências neurais do SNC. Via monossináptica Via bissináptica

20 HIERARQUIA E CONTROLE DE MOVIMENTOS (Sherrington) CORTEX MOTOR Movimentos voluntários e ajustes antecipatórios NÚCLEOS DA BASE E CEREBELO Iniciação, modulação, coordenação, refinamento e aprendizado motor TRONCO ENCEFÁLICO Reflexos multimodais & ajustes compensatórios Medula Espinhal: Motoneurônios! MEDULA ESPINHAL Movimentos Reflexos & Rítmicos Localizados no Tronco Encefálico!

21 MOTONEURÔNIO: VIA FINAL COMUM

22 TIPOS DE FIBRAS MUSCULARES MÚSCULO LISO MÚSCULO CARDÍACO MÚSCULO ESQUELÉTICO

23 TECIDO MUSCULAR ESTRIADO ESQUELÉTICO ESTRUTURA DA FIBRA MUSCULAR Fibras musculares são formadas pela fusão de células musculares precursoras. Memb. Celular=sarcolema Túbulos T (Transversos)= invaginações do sarcolema Retículo endoplasmático= sarcoplasmático Miofibrilas: estruturas cilíndricas que se contraem em resposta ao potencial de ação. São rodeadas pelo retículo sarcoplasmático. Ca 2+!!!!

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25 FLUXOS IÔNICOS ENVOLVIDOS NO POTENCIAL DE AÇÃO ônica Condutancia iô

26 JÁ NAS CÉLULAS MUSCULARES...

27 BASE MOLECULAR DA CONTRAÇÃO MUSCULAR A MIOFIBRILA EM DETALHE (alfa-actinina) (actina+tropomiosina) CONTRAÇÃO: 1.Ca 2+ se liga a troponina; 2. exposição dos sítios de ligação a miosina na actina - ligação; 3. movimento de rotação das cabeças de miosina; 4. desligamento actina-miosina dependente de ATP; 5. ciclo prossegue enquanto Ca 2+ e ATP estão presentes. RELAXAMENTO: 1. Ca 2+ é sequestrado pelo retículo (Bomba de Ca 2+ - dependente de ATP) 2. inibição da interação miosina-actina pela troponina. RIGOR MORTIS: NÃO HÁ DESLIGAMENTO DA ACTINA-MIOSINA POR FALTA DE ATP. E MECANISMOS DE SEQUESTRO DE Ca 2+ NO RETÍCULO SÃO PREJUDICADOS.

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29 MOTONEURÔNIO: VIA FINAL COMUM

30 medial lateral Figura A medula, r e p r e s e n t a d a e s q u e m a t i c a me n t e à esquerda, em A, apresenta du as in tu mes c ências (cervical e lombar). Nelas há mais neurônios, e por isso a substância cinzenta é maior, como se pode ver nos cortes transversais c o r r e s p o n d e n t e s, alinhados no centro. Os segmentos superiores comandam os músculos dos membros superiores, as intermediárias os do tronco, e as inferiores os dos membros inferiores. O desenho em B representa a topografia médio-lateral da substância cinzenta: os motoneurônios laterais comandam os músculos di stai s, enq uanto os mediais comandam os músculos proximais.

31 Em humanos os motoneurônios estão em S1 e S2. direito esquerdo Em humanos os motoneurônios estão de L5 a S1. CONCLUSÃO: Lesão de uma Raiz Ventral não necessariamente afetará o controle de contração de um músculo (na maioria dos casos pode causar paresia, mas não paralisia).

32 UNIDADES MOTORAS: DENSIDADE DE INERVAÇÃO *** Razão de Inervação de uma Unidade Motora Baixa (unidade motora constituída por muitas fibras musculares) ex. 1: 1720= 0,00058 Alta (unidade motora constituída por poucas fibras musculares) ex. 1:13= 0, x13= total de fibras musc.= x1720= total de fibras musc.= # Razão de Inervação de uma unidade motora:. Inverso do numero de fibras musculares inervadas (1 neuronio / numero de fibras que ele inerva) = # Razão de Inervação de um músculo: número de motoneurônios / número total de fibras musculares. # Lesão de uma Unidade Motora não necessariamente afetará o controle de contração de um músculo.

33 CONTROLE DA GRADUAÇÃO DA CONTRAÇÃO MUSCULAR 1- FREQUÊNCIA DE DISPAROS DA UNIDADE MOTORA. - liberação de Acetilcolina (abreviação: ACh ou ACo) - geração de PPSE (ou potencial da placa motora) - geração de potencial de ação Contração sustentada requer sequência contínua de potenciais de ação (somação). Frequência de disparos gradua as contrações musculares. 2- RECRUTAMENTO DE UNIDADES MOTORAS SINÉRGICAS. Ativação de unidades motoras que modulam um mesmo movimento. # Princípio do tamanho: 1- Motoneurônios menores-fibras L 2- Motoneurônios maiores- fibras R.

34 TIPOS DE FIBRAS MUSCULARES Tipos diferentes predominam nos músculos dependendo da função que esses exercem. - Vermelhas: músculos intervertebrais - Brancas: predominam nos bíceps - explosão. - Intermediárias: características mistas. Cada unidade motora contém apenas um tipo de fibra.

35 CLASSES DE MOVIMENTOS ATOS REFLEXOS - considerados involuntários, simples (poucos músculos), estereotipados, em geral ocorrem automaticamente em resposta a um estímulo sensorial. Ex. resposta ao toque em superfície quente, chute após toque do martelo no joelho. MOVIMENTOS POSTURAIS - participam essencialmente os músculos próximos à coluna vertebral mas músculos das extremidades também participam. Ex. restabelecimento do equilíbrio após tropeço. PADRÕES MOTORES RÍTMICOS - características de atos voluntários e reflexos. Tipicamente o início e o fim são voluntários. A sequência de movimentos é relativamente estereotipada onde os movimentos repetitivos podem continuar quase automaticamente. Ex. andar, correr, mastigar. MOVIMENTOS VOLUNTÁRIOS - mais complexos. Apresentam um objetivo; são em sua maioria aprendidos, com a prática há melhora na execução e diminui a necessidade de consciência do movimento. Ex. dirigir carro, tocar piano, dançar.

36 PARA EXECUTAR UM MOVIMENTO MÚSCULOS RELAXAM OU CONTRAEM. ARTICULAÇÃO DO COTOVELO: EXTENSÃO Flexão: Contração coordenada dos músculos flexores e relaxamento dos extensores. Braquial+bíceps braquial + coracobraquial Flexores (agonistas) FLEXÃO Tríceps braquial+ancôneo Extensores (antagonistas) Músculos quanto a localização: Axiais: próximos a linha média (tronco)- manutenção da postura. Proximais: posição intermediária (ombro, cotovelo, pélvis e joelho)- locomoção. Distais (mãos, pés e dedos)- manipulação de objetos.

37 MODULAÇÃO DOS NEURÔNIOS MOTORES INFERIORES (maior entrada) (córtex motor e tronco encefálico) Interneurônios podem ser excitatórios ou inibitórios e constituem os circuitos que geram os programas motores espinhais.

38 HIERARQUIA E CONTROLE DE MOVIMENTOS (Sherrington) CORTEX MOTOR Movimentos voluntários e ajustes antecipatórios NÚCLEOS DA BASE E CEREBELO Iniciação, modulação, coordenação, refinamento e aprendizado motor TRONCO ENCEFÁLICO Reflexos multimodais & ajustes compensatórios MEDULA ESPINHAL Movimentos Reflexos & Rítmicos Localizados no Tronco Encefálico!

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40 COMANDO MOTOR SUPERIOR: CÓRTEX Planejamento e comando motor. Experimentos de estimulação elétrica de áreas cerebrais estabeleceram uma grande área com papel motor. Para que uma área seja considerada motora deve: 1- Projetar e receber projeções de outras regiões motoras 2- Provocar distúrbios motores quando lesada 3- Provocar movimentos quando estimulada 4- Possuir atividade neural e fluxo sanguíneo aumentados precedendo e/ou acompanhando a execução de movimentos. ÁREAS MOTORAS: - Área Motora Primária (M1) Giro pré-central do lobo frontal Comando dos movimentos voluntários (maior densidade de neurônios que formam vias descendentes) -Área Motora Suplementar (MS) - Área Pré-motora (PM) Planejamento dos Movimentos voluntários -Área Motora Cingulada (MC) Acima do corpo caloso. Movimento com conotação emocional. Áreas Motores se interconectam e conectam-se com área somestésica (S1) e áreas associativas dos lobos parietal e frontal. Projetam para regiões motoras subcorticais e contribuem para o feixe cortico-espinhal.

41 Somatotopia- organização topográfica ordenada. Área Motora Primária (M1): Ordenadora dos movimentos voluntários. Mapa não apresenta alta precisão: Divergência: estimulação de um ponto em M1 leva a ativação de vários músculos. Convergência: Mesmo músculo pode ser ativado por pontos próximos em M1. (convergência em um mesmo motoneurônio alfa) Ativação de M1 e S1 em resposta a movimento do polegar direito.

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43 AS VIAS DESCENDENTES MEDULARES E A MODULAÇÃO DO MOTONEURÔNIO ALFA - em humanos, principalmente envolvido com atos motores complexos e movimentos finos (pex. de manipulação de objetos). - controlam os músculos mais distais dos membros e são importantes para os movimentos dirigidos a um determinado objetivo. (córtex motor e tronco encefálico) (medial) -contribuem para controle postural pela integração de informação visual, vestibular e somatossensorial. (modulam músculos axiais e proximais)

44 VIAS DESCENDENTES Populações de motoneurônios na medula espinhal: - População lateral: inerva principalmente a musculatura apendicular distal (braços, pernas, mãos e pés); relacionada aos movimentos finos das extremidades. - População medial: inerva principalmente a musculatura axial do tronco e a musculatura apendicular proximal (ex. antebraço e ombros); encarregada dos movimentos axiais, relativos à postura e equilíbrio corporal. Vias descendentes também apresentam divisão funcional semelhante: - Sistema lateral: veicula comandos motores para a musculatura dos membros. - Sistema medial: veicula comandos motores para a musculatura axial. DE ONDE PARTEM ESSAS VIAS?

45 DE ONDE PARTEM ESSAS VIAS? Diretamente do córtex motor ou de centros ordenadores sediados no Tronco encefálico organizados em núcleos (no caso dos músculos dos olhos cabeça e pescoço também de núcleos motores dos nervos cranianos): Núcleos vestibulares: localizados no bulbo. Recebe aferentes de mecanorreceptores do Labirinto (também do cerebelo). Eferentes: Feixes vestibulo-espinhais. Papel: manutenção de postura e equilíbrio. Formação Reticular (dispersa, por isso não é denominada núcleo): Eferentes: Feixes retículo-espinhais. Papel: mecanismos posturais. Colículo superior: superfície dorsal do mesencéfalo. Recebe aferências multi-sensoriais (visuais, auditivas e somestésicas). Eferente: feixe tecto espinhal. Papel: reações de orientação sensório-motora + ajustes posturais.(alvo principal:musculatura do pescoço) Núcleo Rubro: localizado no mesencéfalo. Eferente: feixe rubro espinhal. Papel: Comando motor dos membros. mediais mediais ou laterais (mais comum) lateral

46 Organização topográfica

47 CLASSES DE MOVIMENTOS ATOS REFLEXOS - considerados involuntários, simples (poucos músculos), estereotipados, em geral ocorrem automaticamente em resposta a um estímulo sensorial. Ex. resposta ao toque em superfície quente, chute após toque do martelo no joelho. MOVIMENTOS POSTURAIS - participam essencialmente os músculos próximos à coluna vertebral mas músculos das extremidades também participam. Ex. restabelecimento do equilíbrio após tropeço. PADRÕES MOTORES RÍTMICOS - características de atos voluntários e reflexos. Tipicamente o início e o fim são voluntários. A sequência de movimentos é relativamente estereotipada onde os movimentos repetitivos podem continuar quase automaticamente. Ex. andar, correr, mastigar. MOVIMENTOS VOLUNTÁRIOS - mais complexos. Apresentam um objetivo; são em sua maioria aprendidos, com a prática há melhora na execução e diminui a necessidade de consciência do movimento. Ex. dirigir carro, tocar piano, dançar.