O documento discute os mecanismos neurais que regulam os níveis de consciência e os ritmos do ciclo vigília-sono. A formação reticular no tronco encefálico ativa o córtex cerebral e regula os estados de alerta e sono. Os níveis de consciência variam entre o sono profundo e a vigilância máxima. O sono é dividido em REM e não-REM e envolve a interação de sistemas monoaminérgicos, colinérgicos e hipotalâmicos.

1. A CONSCIÊNCIA REGULADA: Os níveis de consciência e os seus mecanismos de controle. O ciclo vigília-sono e outros ritmos biológicos Liga Acadêmica de Fisiologia - LAF Acadêmicas: Thainara Freitas Ribeiro Thatianne Gomes de Paula

2. Principais estruturas 15/12/10 15:45

3. Formação reticular Conceito: Conjunto de neurônios de tamanhos e tipos diferentes separados por uma rede de fibras nervosas Dentro dessa rede  grupamento de neurônios (núcleos) Descrição: Se inicia como uma faixa de tecido na parte superior da medula, distribui-se pelo tronco encefálico e penetra no diencéfalo Função : Ativação do cortex cerebral regulando os estados de alerta e sono 15/12/10 15:45

4. Formação reticular Eferências: Fibras ascendentes para estruturas diencefálias e corticais Fibras motoras descendentes para os tratos retículo espinhais Aferências: Provenientes das áreas rostrais do cérebro especialmente do córtex cerebral  modulação da atividade reticular Estado de alerta  SARA Fibras ascendentes da FRrostral projetam-se para núcleos inespecíficos do tálamo e daí para o córtex 15/12/10 15:45

5. Consciência É vista como a oposição à inconsciência  estado que compreende o estado de alerta e a capacidade de responder adequadamente a certos estímulos externos Na psicofisiologia: implica também a expressão de todos os processos mentais  Interação plena entre estruturas corticais e subcorticais Mudar voluntariamente a direção da atenção Criar idéias abstratas e expressá-las Prever a significação de seus atos Ser capaz de posicionar-se frente a valores éticos e estéticos 15/12/10 15:45

6. 15/12/10 15:45

7. Níveis de consciência Pode variar do estágio de sono profundo, passando por vários níveis intermediários chegando ao grau de vigilância máxima Hiperalerta: estado de hiperatividade autonômica e respostas exageradas por uso de drogas, abstnência ou estresse pós-traumático Obnubilação: estado de comportamento confuso, com o estado de alerta reduzindo com forte tendência para dormir Estupor: a pessoa só responde a estímulos intensos mas perde a consciência quando estes são retirados Coma: ausência de qualquer resposta a qualquer estímulo 15/12/10 15:45

8. Expressão da consciência Para a plena expressão é necessária a ação conjunta de ambos os hemisférios Ressecção de corpo caloso (split-brain) Lateralização hemisférica de função 15/12/10 15:45

9. Lateralização dos hemisférios Experimentos de Sperry Campo de visão E e D Reconhecimento pelo tato mão E e D Visão independente do tato Escrever o que via ou sentia 15/12/10 15:46

10. Lateralização dos hemisférios Resultados: Objeto ou palavra em campo de visão E  pcte não sabe nomear ou falar a palavra em voz alta mas seleciona o objeto por palpação : pcte executa tarefa mas não é capaz de expressar verbalmente ou por escrito. Idem para colocar o objeto na mão E É como se não tivesse acontecido Objeto ou palavra em campo de visão D  pcte nomeia, seleciona com a mão direita o objeto entre vários e lê a palavra em voz alta, escreve e seleciona o objeto correspondente. Objeto colocado na mao direita tem resultado análogo 15/12/10 15:46

11. Lateralização dos hemisférios Conclusões: Hemisfério esquerdo não se distingue do cérebro intacto  substrato neural dominante e decisivo para a consciência e linguagem Hemisfério direito possui sistema de linguagem particular que não se comunica pela fala 15/12/10 15:46

12. SONO E VIGÍLIA 15/12/10 15:46

13. Formação reticular Núcleos da rafe Neurônios serotoninérgicos Núcleo magno da rafe (rafe mediana) – mais importante Regulação da dor (via da analgesia) e indução do sono Locus ceruleus Assoalho do IV ventrículo Neurônios noradrenérgicos Responsável pelo sono paradoxal (sono REM) Substância cinzenta periaquedutal (central) Circunda o aqueduto cerebral Área tegmentar ventral Parte ventral do tegmento do mesencéfalo, medialmente à substância negra Neurônios dopaminérgicos Regulação do comportamento emocional 15/12/10 15:46

14. Vigília Sistema Reticular Ativador Ascendente (SRAA) Fibras ascendentes da FR  núcleos intralaminares do tálamo  todo o córtex cerebral Ativação do córtex (vigília) Também é ativado por impulsos sensoriais Indução ativa do sono Núcleos da rafe inibe o SARA e induzem o sono Animais seccionados no meio da ponte não dorme nunca 15/12/10 15:46

15. Sono processo ativo O sono é dividido em duas categorias: Sono REM (sono paradoxal, dessincronizado) Sono não-REM (ondas lentas, sincronizado) Fase NREM: Possui de 4 a 6 ciclos bifásicos Duração média de 95min Fase REM Duração de 5min a 45min Mov. Rápidos dos olhos Sonhos

16. Ondas teta X delta 15/12/10 15:46

17. 15/12/10 15:46

18. Hipotálamo altamente envolvido Hipotálamo anterior 15/12/10 15:46

19. Diferenças de ondas EEC do sono e vigília Atividade neural nos circuitos tálamo- corticais interação entre os núcleos monoaminérgicos e colinérgicos do tronco encefálico 15/12/10 15:46

20. Sistema monoaminérgico reticular ativador ascendente Tronco cerebral Núcleos dorsais da rafe (NDR serotoninérgicos) Locus ceruleus (LC noradrenérgico) Hipotálamo posterior Núcleo tuberomamilar (NTM histaminérgico) Projetam se difusamente para o córtex e núcleos reticulares do tálamo 15/12/10 15:46 Projetam para o as cél. gabaérgicas e galaninérgicas do núcleo pré-optico ventro lateral do hipotálamo anterior (VLPO) inibindo-as

21. Atividade aminérgica Alta na vigília Ativa os circuitos tálamo corticais Diminuida no sono NREM Ausente sono REM O córtex cerebral está aminérgicamente desmodulado pela ausência do tônus aminérgico 15/12/10 15:46

22. Colinérgicos Os núcleos colinérgicos Pontinos látero-dorsais Tegmento pedúnculo-pontino Núcleo colinérgico do prosencéfalo basal Fazem conexões excitatórias nos núcleos reticulares talâmicos, projeções tálamo-límbicas e corticais diretas 15/12/10 15:46 Estão sob o controle inibitório do sistema NDR e LC

23. Atividade colinérgicas Fundamental para a dessincronização Máxima ou aumentada durante o sono REM e vigília Mínima ou ausente no sono NREM 15/12/10 15:46 Células colinérgicas: “REM-and-wake-on” Células aminérgicas: “ Wake-on-and-sleep-off”

24. Sono REM X vigília Durante o sono REM sistemas aminégicos não estão ativos e a ativação colinérgica ativa o córtex diretamente; Na vigília os sist. Aminérgicos, dopaminérgicos, hipocretinas e colinérgicos estão ativos (modulação aminérgica cortical) 15/12/10 15:46 Vigília: estado predominante aminérgico Sono REM : colinérgico muscarínico Sono NREM: posição intermediéria

25. Cél. REM-on colinérgicas X Cél. REM-off serotoninérgicas-noradrenérgicas Na vigília: sist. Aminérgico REM-off gera a dessincronização do EEG, inibe o sist. Colinérgico REM-on, suprimindo o sono REM. No sono: as cél. Aminérgicas REM-off silenciam e o sist. Colinérgico liberado das influências inibitórias atinge seu máximo. 15/12/10 15:46 Os sist. Histaminérgico do hipotálamo posterior (núcleos túbero-mamilares) e dopaminérgico da área ventral tegmentar adicionam-se ao sistema serotoninérgico e noradrenérgico na inibição das células colinérgicas REM-on

26. VLPO (núcleo pré-óptico ventro lateral do hipotálamo anterior) Ativam-se exclusivamente durante o sono NREM e REM Permanece ativo inibindo os sistemas aminérgicos, colinérgico e hipocretina, permitindo assim, o aparecimento do sono REM por inibir as células REM-off Reciprocidade 15/12/10 15:46 Inibição gabaérgica sobre o núcleo dorsal da rafe e locus ceruleus  etapa sinaptica final para desativação das células REM-off Inicio ao sono REM

27. Marcapasso circadiano Núcleos supraquiasmáticos (NSQ) Eferências do NSQ para VLPO, hipotálamo lateral e LC Recebe aferências dos núcleos colinérgicos do prosencéfalo basal ( excitatória), serotoninérgicas do núcleo dorsal da rafe e complexo amigdaliano do sistema límbico. 15/12/10 15:46

28. Adenosina  prosencéfalo basal Homeostato do sono A redução da atividade colinérgica do prosencéfalo basal por acúmulo de adenosina desnibe o VLPO que em conjunto com a ação do NSQ, dá o início ao sono NREM 15/12/10 15:46

29. Hipocretinas Projeta seus axônios excitatórios para diferentes áreas exceto o cerebelo VLPO inibe as células hipocretinérgicas Atividade máxima durante a vigília Elevam o tônus monoaminas, mantendo assim o VLPO inibido, impedindo o sono 15/12/10 15:46

30. Núcleo tuberomamilar (NTM) Único núcleo histaminérgico do SNC e está localizado no hipotálamo posterior Principal inibidor do núcleo VLPO A atividade histaminérgica é promotora da vigília Durante o sono NREM e REM, a atividade histaminérgica é tonicamente inibida pelo VLPO 15/12/10 15:46

31. RÍTMOS BIOLÓGICOS Cronobiologia 15/12/10 15:46

32. Cronobiologia Estudo dos mecanismos de oscilações periódicas dos sistemas biológicos que incluem: Secreção de glds endócrinas Síntese de neurotransmissores Número de receptores Níveis e atividades enzimáticas Atividade elétrica cerebral Peso dos órgãos no corpo Duração dos ciclos celulares Componentes ultra-estruturais das organelas celulares 15/12/10 15:46

33. Cronobiologia Podem ser: Infradiano Circadiano Ultradiano Circasseptano Circamensal Circa-anual Os mais conhecidos Sono-vigilia Temperatura corporal Níveis hormonais Ciclo menstrual A maior parte dos sistemas são influenciados pelo ciclo sono-vigilia 15/12/10 15:46

34. Sistema cardiovascular Atividade basal  maior durante a vigilia e diminui durante o sono Sono NREM  PAS e FC inferiores ao basal Sono REM  níveis superiores ao da vigilia Fatores que influenciam: Estágio do sono Profundidade do sono (1-4) Tempo de sono 15/12/10 15:46

35. Sistema cardiovascular Estágio 3 e 4  descenso pressórico fisiológico noturno Predomínio da atividade parassimpática sobre a simpática Sono REM  intensas flutuações de PAS e FC Descargas adrenérgicas Tempo de sono  perda de líquido, redução de volume intravascular  alterações hemodinâmicas 15/12/10 15:46

36. Sistema respiratório Vigília  controle pelos comandos ventilatórios voluntários e involuntário e influência mecânica da caixa torácica Sono  perda do controle voluntário, diminuição da resposta ventilatória do controle metabólico e hipotonia dos músculos ventilatórios  hipoventilação 15/12/10 15:46

37. Sistema digestório Sono  diminuição da atividade do aparelho digetório Inibição do fluxo de saliva Redução da frequência de deglutição Redução da pressão do esfíncter superior do esôfago Secreção gástrica aumentada entre 22 e 2 hs independente de sono ou não Função motora do estômago diminui durante o sono Motilidade intestinal mais regular e diminuída durante o sono Sono pós-prandial Atividade do intestino diminui e o padrão motor interdigestivo retorna mais precocemente 15/12/10 15:46

38. Sistema endócrino Hormônio do crescimento Pico de GH 90 min após o início do sono Relacionado com o sono de ondas lentas Efeito rebote Cortisol Valores máximos nas primeiras horas da manhã, declinado durante o dia até o valor mínimo ao início do sono Aldosterona: coincide com o cortisol Testosterona: concentrações baixas ao início do sono e máximos ao início da manhã 15/12/10 15:46

39. Sistema endócrino Hormônios gonadotrópicos Em mulheres é demarcado pelo ciclo menstrual Estudos com influencia do sono sobre a liberação desses hormônios ainda inconclusivos Prolactina Altas concentrações durante o sono e baixa durante a vigilia Aumento de liberação 60 a 90 min após o início do sono com valores máximos nas primeiras horas da manhã 15/12/10 15:46

40. Sistema endócrino TSH Ritmo circadiano distinto: concentrações reduzidas durante o dia e valores máximos próximos ao início do sono Sono necessário para a inibição da secreção de TSH 15/12/10 15:46

41. Sistema renal Excreção de eletrólitos e fluxo de urina maior durante o dia O fluxo de urina e a osmolaridade oscila com o ciclo sono NREM-REM O sono REM é associado com a diminuição do fluxo de urina e aumento da osmolaridade 15/12/10 15:46

42. Temperatura corporal Relação entre ciclo vigilia-sono, ritmo circadiano e termorregulação Hipotálamo Diminuição da temperatura no início do sono Menores valores no 3° ciclo do sono Menor nível durante o sono NREM e termorregulação inibida durante o sono REM Influência da temperatura ambiental sobre o sono 15/12/10 15:46

43. DÚVIDAS??? OBRIGADA!!! 15/12/10 15:46

44. Referências BRANDÃO, M. L. Psicofisiologia: as bases fisiológicas do comportamento. 2. ed. São: Atheneu, 2002. 245 p. BRODAL, A. Anatomia neurológica: com correlações clínicas. 3. ed. São Paulo: Roca, 1979. 888 p. GUYTON, A. C.; HALL, J. E. Tratado de fisiologia médica. 11. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2006. 1115 p. NITRINI, R. BACHESCHI, L. A. A neurologia que todo médico deve saber. 2. ed. São Paulo: Atheneu, 2006. 490 p. TUFIK, S. Medicina e biologia do sono. Barueri: Manole, 2008. 483 p. 15/12/10 15:46