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Fisiologia do Sistema NervosoMotricidade Somática: Núcleos da Base
Profa Dra Eliane ComoliDepto Fisiologia
FMRP-USP
ROTEIRO DE AULA TEÓRICA:
Motricidade Somática – Núcleos da Base
1. Organização dos Núcleos da Base: Corpo Estriado e Globo Pálido;
Estruturas relacionadas: córtex, tálamo, substância negra
2. Porta de entrada dos Núcleos da Base (Corpo estriado) e fluxo de informações
3. Porta de saída dos Núcleos da Base (Globo Pálido) e Substância Negra Reticulada;
4. Alças Corticais com os Núcleos da Base: motoras, associativas e límbicas;
Vias direta e indireta dos Núcleos da Base
5. Importância da Dopamina na modulação das vias direta e indireta; sua modulação
nos interneuônios colinérgicos;
6. Disfunções dos Núcleos da Base: Doença Hipocinética (Mal de Parkinson)
Doença Hipercinética (Hemibalismo)
Mal de Huntington (Fase Hipercinética e Acinética)
7. Efeito dos Canabinóides na atividade motora.
8. Efeito de anti-psicóticos na atividade motora.
Núcleos da Base
Estrutura subcortical derivada do
telencéfalo
que ocupa a base do prosencéfalo.
Núcleos da Base são restritos a poucas
estruturas cujo envolvimento em
comportamentos psicomotores é bem
estabelecido.
Núcleos da Base HumanoCorpo Estriado:
Caudado e Putamen
Estriado Ventral
Globo Pálido:
Segmento Interno
Segmento Externo
Pálido Ventral
Estruturas Relacionadas
Substância Negra Compacta
Núcleo Subtalâmico
Substância Negra Reticulata
Tálamo e Córtex
Caudado
Putamen
Globo Pálido
Substância Negra
Núcleo Subtalâmico
Tálamo
Córtex
Estruturas relacionadas aos Núcleos da Base
Núcleos da BaseFormam circuitos que os ligam a
maioria das áreas corticais (Córtex Motor Primário, Pré-Motor,
Pré-Frontal, Parietal, etc)e tronco encefálico.
Vias Córtico-Estriatais consistem de múltiplas vias em paralelo
cumprindo diferentes funções.
Corpo Estriadoé considerado o principal componente receptivo e integrativo dos Núcleos da Base.
A B
Destino dos axônios que chegam no corpo estriado
Porta de entrada dos Núcleos da Baserecebe projeções GLUcorticais e DAsubst.negra compacta
A é um neurônio espinhoso médio (spiny neuron): neurônio receptivo e de projeção com dendritos cobertos por espículas. São GABAérgicos.
Neurônios espinhosos médios apresentam projeções convergentes limitadas ao Globo Pálido e Substância Negra Reticulada.
Fluxo de Informações
Aferências convergentes de neurônios corticais (GLU), células
dopaminérgicas da Substância Negra Compacta e
neurônios do circuito local; e tálamo.
Quase todas as áreas do neocórtex projetam-se para os Núcleos da Base, exceto o Córtex Auditivo
Primário e Córtex Visual Primário.
O Córtex é a principal
aferência dos
Núcleos da Base
Em resposta ao impulso glutamatérgico forte, o neurônio espinhoso médio
despolariza a um potencial de membrana ao redor de −55 mV, próximo ao limiar
– chamado “up state”.
Na ausência de impulsos convergentes glutamatérgicos corticais o seu potencial
de repouso fica em torno do potencial de equilíbrio do potássio (∼−85 mV) –
chamado “down state”.
Importância das projeções Córtico-Estriatais
Porta de Saída dos Núcleos da Base
Porta de saída:
Globo Pálido:Segmento Externo Segmento Interno
Pálido Ventral
Substância Negra Reticulada
Globo Pálido Interno
Fibras do Globo Pálido Interno
(GPi) projetam-se para os núcleos
talâmicos e a Substância Negra
Reticulada projeta-se para o
tálamo e estruturas do tronco
encefálico.
GPe é uma estrutura que
exerce um controle importante
sobre o fluxo de informação ao
longo do eixo principal dos
Gânglios da Base.
Substância Negra Reticuladavia de saída para os neurônios motores superiores do córtex e colículo superior
Os neurônios GABAérgicos da SNr originam projeções nigro-
talâmicas que tem terminações colaterais no Colículo Superior e
Tegumento Mesencefálico.
As fibras nigro-talâmicas
terminam no núcleo ventral
anterior (VA), núcleo
ventral lateral (VL) e em
partes do núcleo médio-
dorsal (MD).
Fluxo de saída dos Núcleos da Base
Os Núcleos da Bases tem um efeito inibitório tônico sobre a alça tálamo-cortical = moderação do movimento.
SNr e GPi tem alto nível de atividade espontânea.Impede movimentos indesejados.
A desinibição é que permite aos neurônios motores superiores enviar comando aos circuitos locais e n.motores inferiores que desencadeiam o movimento.
--
Alças corticais
Alças sub-
corticais
Movimentos Sacádicos Voluntários
Para induzir o movimento sacádico, o Campo Visual Frontal é ativado
(antes da sacada), o Caudado é ativado = inibição da SNr
e liberação do Colículo Superior.
Dessa forma os comandos motores corticais são efetuados.
Comandos do Campo Visual Frontal ou Campos Visual Parietal para o
Colículo Superior iniciam a sacada.
O Colículo Superior aciona a rede
oculomotora no tronco.
Os Núcleos da Base
e Substância Negra Reticulada,
inibem tonicamente o
Colículo Superior, impedindo a sacada.
movimentos sacádicos são dependentes de regiões corticais e subcorticais.
Núcleos da Base e Substância Negra Reticulada, inibem
tonicamente o Colículo Superior, impedindo a sacada.
A desinibição é que permite aos neurônios motores superiores enviar comando aos circuitos locais e neurônios motores inferiores que desencadeiam o movimento sacádico.
Ativação do campo visual frontalCórtex Parietal
XAtivação do campo visual frontal/Parietal
Organização Topográfica das vias Córtico-Estriatais
A segregação anatômica das alças permite a multiplicidadede funções diferentes.
Para cada alça cortiço-estriatal ocorre 2 vias internas nos Núcleos da Base
que exercem efeito sobre o movimento desejado (via direta e via indireta)
Alças Córtico-Estriatais e vias diretas e
indiretas internas nos Núcleos da Base
Dopamina efeito modulatório da
informação excitatória do córtex cerebral, e tálamo.
Spiny neuron do Estriado
o principal componente receptivo e integrativo
dos Núcleos da Base.
Modulação Dopaminérgica das vias Diretas e Indiretas
Dopamina aumenta a excitabilidade
da via direta através dos receptores D1.
Resulta na facilitação o movimento.
Pela retirada da inibição tônica do Gpi/SNr.
Dopamina decresce a excitabilidade
via indireta através dos receptores D2.
Resulta no enfraquecimento dessa via.
Pela manutenção da inibição tônica
do Núcleo Subtalâmico.
Como se dá a modulação Dopaminérgica no Corpo Estriado?
nos neurônios espinhosos e interneurônios Colinérgicos
Corpo Estriado
Dopamina aumenta a excitabilidade da via direta
através dos receptores D1 que propiciam aumento
da Adenil Ciclase no neurônio espinhoso médio.
Dopamina decresce a excitabilidade via indireta
através dos receptores D2 que propiciam diminuição da
Adenil Ciclase no neurônio espinhoso.
A acetilcolina modula a excitabilidade das
aferências glutamatérgicas corticais e do
neurônio espinhoso médio.
-
Como se dá a modulação Dopaminérgica no Corpo Estriado?
nos neurônios espinhosos e interneurônios Colinérgicos
Início do Movimento Planejamento do Movimento Comportamento/Emocional
Tipos de Alças Corticais dos Núcleos da Base
Tremor de Repousodesaparece durante relaxamento ou sono
Rigidez Muscular
Alteração da Posturapredominância da ação de músculos flexores.
resistência dos músculos no deslocamento;
inibição dos músculos antagonistas não é eficaz;
músculos mais tensos e contraídos
(rígidez e com pouca mobilidade)
Acinesia e Bradicinesia
Acinesia: redução da quantidade de
movimento
Bradicinesia: lentidão na execução
do movimento
Doença de ParkinsonCondição crônica e progressiva
Ilustração esquemática da perda de fibras dopaminérgicas ascendentes
e perda de espículas dendríticas no estriado; indivíduo com Parkinson.
Images modified from Steece-Collier et al., 2012; PMID: 22712056
Mal de Parkinson - Doença Hipocinética
Aumenta a excitabilidade da via estriado-palidal (via indireta) e decresce a
excitabilidade estriado-nigral (via direta).
Efeito da redução da Dopamina sobre a morfologia e sinápse estriado-palidal
Mal de Parkinson – Doença Hipocinética
Diminuição do efeito de excitabilidade na alça direta e aumento da excitabilidade na via indireta resultando em
dificuldade para iniciar movimentos.
Parkinson's Gait before and after L-Dopa.movhttps://www.youtube.com/watch?v=sf1N0Zf5IqA
Estimulação Cerebral Profunda
Descarga de pulsos elétricos no Núcleo Subtalâmico ou Globo Pálido Interno ajudam a manter o controle motor perdido nos Doentes de Parkinson.
100 pulsos/seg ajudam a controlar os tremores e outros movimentos indesejados
Deep Brain Stimulation .... How does DBS workhttps://www.youtube.com/watch?v=abHuHFt_izI
DBS - 3 years after surgeryhttps://www.youtube.com/watch?v=17ch1guvoLA
CANNABIS STOPS Parkinson's Disease Symptomshttps://www.youtube.com/watch?v=uDDGqrY8-VI
Cérebro Normal Cérebro de paciente com Doença de Huntington
Mal de Huntington – Doença Hipercinética Acinética
é um distúrbio neurológico hereditário caracterizado por causar movimentos
corporais anormais e falta de coordenação, também afetando várias
habilidades mentais; devido á atrofia do estriado
Perda precoce de neurônios na via indireta (ENK+ striato-GPe) explica o
aparecimento de movimentos coréicos (via indireta em funcionamento
normal suprime os movimentos indesejados).
Perda tardia de neurônios da via direta (striato-GPi) explica o aparecimento
de acinesia (via direta em funcionamento promove os movimentos
desejados).
Núcleos da Base - Jane's story: living with Huntington's diseasehttps://www.youtube.com/watch?v=U4BSZ4FlGRg
Huntington´s Choreahttps://www.youtube.com/watch?v=tkwzJiikgRk
Hemibalismo – Doença Hipercinéticaou balismo (quando bilateral) é um distúrbio neuromotor (hipercinético) raro
caracterizado por movimentos involuntários abruptos e possivelmente violentos e
envolve mais a musculatura proximal do que distal (especialmente nas extremidades
dos membros superiores).
Lesão no núcleo subtalâmico.
Medicamentos que modulam a transmissão
dopaminérgica
Antagonista Dopaminérgico – anti-agitação psicomotoras, anti-psicóticas
Como funcionam os Anti-psicóticos?
Drogas anti-psicóticas são antagonistas Dopaminérgicos.
Funcionam através do bloqueio dos sítios receptores da Dopamina
reduzindo o efeito da Dopamina em várias regiões do cérebro
Na via Nigro-Estriatal os neurônios Dopaminérgicos tem efeito inibitório sobre
os interneurônios colinérgicos que regulam a atividade motora no corpo.
Via Nigro-Estriatal – via dopaminérgica
Antagonistas D2 reduzem o efeito inibitório da Dopamina, resultando no
aumento do disparo dos interneurônios colinérgicos, aumentando a
liberação de acetilcolina, e desenvolvimento de sintomas extrapiramidais.
Anti-psicóticos – Antagonistas D2
Drogas anti-colinérgicas podem antagonizar a transmissão colinérgica,
reduzindo os efeitos colaterais da síndrome extra-piramidal.
Os antipsicóticos anti-colinérgicos tem efeitos contralaterais mais
colinérgicos e menos incidência de EPS.
Adapted from Stahl (2013).
Anti-psicóticos – Antagonistas Muscarínico