Plasticidade do sistema nervoso José Salomão Schwartzman Universidade Presbiteriana Mackenzie

Plasticidade do sistema nervosoPlasticidade do sistema nervoso

José Salomão SchwartzmanUniversidade Presbiteriana Mackenzie

hidrocefalia - menina 11 anos de idade

hidrocefalia - menina 11 anos de idade

Arthur, (97) (trabalhou até há 4 anos) e Isabel, (95) casados há 73 anos moram sozinhos

Elvira (86) pega dois ônibus para ensaiar em um coral

Kasinski (82) aposentou-se há dois anos e abriu, recentemente, uma fábrica de motocicletas

Yolanda (82) faz ioga, nada, anda de jet ski no rio Guaíba,voou de paraglider há 3 anos e dirige seu próprio carro

George Burns viveu 100 anos

vovó Moses (1860-1961) começou

a pintar aos 78 anos de idade

sistemafuncional

OBJETIVO

restauração de funções no sistema nervoso


OBJETIVO

sistemafuncional

sistema OBJETIVOfuncional

OBJETIVOsistemafuncional


OBJETIVOX


sistemafuncional

OBJETIVO

OBJETIVO

OBJETIVO


sistemafuncional

sistemafuncional


a plasticidade neural contribui para o aprendizado e

memória e participa do processo de restauração

funcional que se segue à um insulto cerebral

plasticidade pode ser definida como qualquer

mudança duradoura nas propriedades morfológicas

ou funcionais do córtex cerebral em resposta a

mudanças ambientais ou lesões


admitia-se que era uma capacidade do cérebro em

desenvolvimento mas hoje sabemos que ocorre também

no adulto

as alterações plásticas ocorrem ao nível das sinapses

o córtex cerebral com sua extensa rede de sinapses

reúne as condições para a ocorrência dos processos

plásticos


a prática desenvolve a plasticidade em tarefas motoras

a tarefa motora pode ser facilitada pela administração

de anfetaminas e pode ser modificada por várias outras

drogas (prazosina <, escopolamina <, propranolol <,

levodopa >)

fatores neurotróficosfatores neurotróficos

são polipeptídicos que através de receptores específicos agem no:

desenvolvimento sobrevivência manutenção de neurônios

são essenciais para a sobrevivência do sistema nervoso central e do periférico em desenvolvimento


substâncias com propriedades neurotrópicas e neurotróficas:

induzem a diferenciação de células precursoras em neurônios

definem o fenótipo morfológico e químico dos neurônios

especificam o papel funcional dos neurônios

definem a localização espacial dos neurônios

guiam o axônio dos neurônios até o alvo apropriado

mantêm a conectividade e organização funcional dos neurônios durante toda a vida do indivíduo

grupos de fatores neurotróficosgrupos de fatores neurotróficos

neurotrofinas

neuropoietinas (neuroquinas)

fatores transformadores de crescimento

fatores de crescimento dos fibroblastos

neurogulinas

fatores de crescimento insulina-like

fator de crescimento derivados das plaquetas

fator de crescimento do hepatócito

neurotransmissores e neuroreguladores

outros fatores


a classe de fatores neurotróficos mais conhecida é a das neurotrofinas

quatro principais neurotrofinas foram isoladas de mamíferos: o NGF (nerve growth factor)

o BDNF (brain-derived neurotrophic factor)

a neurotrofina 3 (NT-3)

a neurotrofina 4/5 (N 4,5)

Copray et al., 2000

controle NGF

glutamato aspartato

glutamato + NGF aspartato + NGF

efeito de substâncias excitatórias e fatores neurotróficos

sobre a maturação de células de Purkinje

fatores neurotróficos

fatores neurotróficos

neurônios se aproximam do alvofonte de fator

neurotrófico

quantidade reduzida

de fator neurotróficoneurônio degenerando

morte neuronal programadamorte neuronal programada

durante o desenvolvimento há eliminação (programada) de grande número de neurônios

a função desta morte programada seria a de suprimir neurônios extra-numerários

esta destruição seria necessária para se adequar o número de neurônios ao número de células alvo inervadas

deste modo, o adequado crescimento axonal e formação de sinapses seria essencial na determinação de quais neurônios sobreviverão

morte neuronal programadamorte neuronal programada

desta forma, há uma estreita relação entre conexões

apropriadas dos neurônios e sua sobrevivência

a presença de fatores neurotróficos, produzidos pelas células

alvo, é fator determinante da sobrevivência dos neurônios

neurônios que não atingem os territórios alvo, chegam muito

tarde ou não estabelecem sinapses estáveis, morrem

sinapses / mm3

sinapses total

sin

ap

ses /

mm

3 (

x 1

08)

sin

ap

ses t o

tal ( x

10

11)

densidade sináptica e número de sinapses na área 17 em função da idade

podemos modificar nossos cérebros? histórico (Diamond, 1988)podemos modificar nossos cérebros? histórico (Diamond, 1988)

no início da década de 50, vários estudos demonstraram que ratos que haviam sido expostos a “ambientes enriquecidos” no início de suas vidas aprendiam melhor tarefas em labirintos do que ratos que haviam crescido em “ambientes não enriquecidos”

a questão que se colocou, então, é se estes ratos que haviam sido criados em “ambientes enriquecidos” diferiam dos outros não apenas no que se refere ao comportamento, mas também à química cerebral

encontraram, nestes animais, uma maior concentração cerebral de acetilcolinesterase

condições experimentais básicas (Diamond, 1988)

Diamond (1988)efeitos do “enriquecimento ambiental”Diamond (1988)efeitos do “enriquecimento ambiental”

os estudos iniciais demonstraram claramente que havia diferenças estruturais entre os cérebros de animais criados em “ambientes enriquecidos” por 80 dias (do dia 25 ao 105) e de animais-controle

os “ratos enriquecidos” apresentavam córtices mais espessos, com um distanciamento maior entre as células, principalmente nas camadas externas

a contagem dos neurônios e células gliais por campo microscópico não revelou diferenças entre os 2 grupos


as células nervosas dos animais “enriquecidos” apresentavam um aumento significativo no tamanho do corpo celular e do núcleo, principalmente nas camadas mais externas do córtex

novas técnicas demonstraram, nos animais “enriquecidos”, um aumento absoluto no número de células gliais (oligodendrócitos e astrócitos)

o aumento nos oligodendrócitos pode ser constatado, enquanto que o aumento dos astrócitos, embora presente, não chegou a ser significativo


animais “enriquecidos” têm maior arborização dendrítica nas células estreladas da camada II do córtex occipital (área 18)

animais “enriquecidos” têm mais ramos dendríticos em células piramidais

em células cerebelares de macacos “enriquecidos” foi observada quantidade maior de pequenos ramos dendríticos do que em macacos “não enriquecidos”

célula piramidal

Diamond (1988)efeitos do “enriquecimento ambiental” no período pré-natal

a autora observou uma tendência, embora não significativa,

em ratos recém-natos produtos de mães “enriquecidas”, de

apresentarem córtices mais espessos do que ratos nascidos

de mães “não enriquecidas”

os pesos de nascimento destas 2 populações diferiam de

forma significativa no sentido de que os filhos de mães

“enriquecidas” pesavam 6% mais

Diamond (1988)efeitos do “enriquecimento ambiental” na meia idade e velhice

Diamond (1988)efeitos do “enriquecimento ambiental” na meia idade e velhice

os ratos Long-Evans chegam a viver, no laboratório da

autora, 904 dias

foram estudados grupos de ratos ( “enriquecidos x não

enriquecidos”) com 444 e 630 dias de idade

nos 2 grupos, os córtices mostraram-se mais espessos

nos grupos “enriquecidos”

plasticidade do sistema nervosomecanismosplasticidade do sistema nervosomecanismos

vários processos estão envolvidos na restauração

de funções do sistema nervoso:

brotamento regenerativo

brotamento colateral

hipersensibilidade pós-denervação

plasticidade do sistema nervosomecanismos: brotamento regenerativoplasticidade do sistema nervosomecanismos: brotamento regenerativo

em casos de lesão axonal: degeneração anterógrada

degeneração retrógrada (?)

pode haver brotamento este fenômeno já foi observado no cérebro; porém, não

se sabe se estas conexões são funcionais

este processo é dificultado pela presença de tecido cicatricial este processo é facilitado pela injeção de uma proteína

promotora de crescimento nervoso nas áreas vizinhas

plasticidade do sistema nervosomecanismos: brotamento colateralplasticidade do sistema nervosomecanismos: brotamento colateral

brotamento colateral de axônios íntegros para

áreas comprometidas já foi observado em várias

regiões do cérebro

invade locais lesados e forma novos terminais

estas novas conexões parecem ser funcionais

plasticidade do sistema nervosomecanismos: plasticidade do sistema nervosomecanismos:

equipotencialidade e liberação da inibição

função vicariante

reorganização funcional (Luria, 1978, 1980)

Condicionamento físico e funções cognitivas em idosos (Colcombe e Kramer, 2003)Condicionamento físico e funções cognitivas em idosos (Colcombe e Kramer, 2003)

metanálise

estudos envolvendo indivíduos entre 55 e 80 anos

trabalhos publicados de 1996 a 2001


grupo controle grupo experimental:

treino de condicionamento treino de condicionamento e musculação

curtos: 15 – 30 minutos moderados: 31 – 45 minutos longos: 46 – 60 minutos

1 – 3 meses 4 – 6 meses mais de 6 meses

controles

exercício

f. executivas controle f. espaciais rapidez

tipo de tarefa

Condicionamento físico e funções cognitivas em idosos (Colcombe e Kramer, 2003)


os estudos demonstram, de forma inequívoca, efeito positivo do condicionamento físico sobre várias atividades cognitivas

condicionamento promoveu aumento da performance 0,5 DP em média, independentemente do tipo de tarefa cognitiva, do método de treinamento e das características dos participantes


os benefícios foram mais evidentes nas mulheres

uma possível explicação para estes efeitos seria a dediferenciação, ou seja, menos especificidade daquelas regiões do encéfalo que são recrutadas para várias tarefas cognitivas; nos indivíduos mais velhos haveria maior recrutamento destas áreas para compensar a perda de função neural

plasticidade do sistema nervosoplasticidade do sistema nervoso

a velocidade e o grau de reaquisição de uma função parecem depender de uma série de fatores: localização da lesão

extensão da lesão

desenvolvimento da lesão

estimulação ambiental

idade do paciente

sexo do paciente

plasticidade do sistema nervosoneurogênese/plasticidade do sistema nervosoneurogênese/

evidências recentes demonstram que certas áreas cerebrais retém a possibilidade de gerar novos neurônios (em roedores, primatas não humanos e humanos adultos)

a proliferação celular no giro denteado do hipocampo de ratos adultos é mais significativa nos animais que são criados em ambientes enriquecidos

no camundongo adulto, atividade física (corrida) aumenta esta proliferação celular (van Praag, Kempermann e Gage, 1999)

plasticidade do sistema nervosoneurogêneseplasticidade do sistema nervosoneurogênese

o número de neurônios gerados no giro denteado

(hipocampo) de ratos adultos duplica em resposta a

treinos em tarefas de aprendizagem associativa (que

requerem a participação do hipocampo)

estes resultados indicam que estes neurônios recém

gerados são afetados e potencialmente envolvidos na

formação de memórias associativas

plasticidade do sistema nervosoneurogênese (Eriksson et al., 1998)

plasticidade do sistema nervosoneurogênese (Eriksson et al., 1998)

foi demonstrada neurogênese no hipocampo de

homens com idade média de 64,4 +- 2,9

estes indivíduos haviam recebido injeção de

bromodeoxiuridina, com finalidades diagnósticas

neurônios com o DNA marcado por esta substância

foram identificados em espécimens cerebrais destes

pacientes

plasticidade do sistema nervosoneurogênese (Mezey et al., 2003)


estudadas quatro pacientes do sexo feminino que receberam transplante de medula óssea de doadores do sexo masculino: paciente 1: transplantada aos nove meses de idade,

faleceu dez meses depois

paciente 2: transplantada aos 34 anos de idade, faleceu nos dois meses subseqüentes

paciente 3: transplantada aos dez anos de idade, faleceu nos dois meses subseqüentes

paciente 4: transplantada aos 20 anos de idade, faleceu nos dois meses subseqüentes



foram estudadas amostras do neo-cortex, striatum, hipocampo,estruturas temporais mesiais e cerebelo

nas quatro pacientes foram observadas células contendo cromossomos Y em várias regiões

a maior parte destas células não eram neurais: células endoteliais e células da substância branca

neurônios marcados foram identificados, especialmente no córtex cerebral e no hipocampo

a paciente mais nova e que sobreviveu por mais tempo ao transplante apresentava o maior número de neurônios marcados

Plasticidade do sistema nervosotransplante de tecido cortical fetal (Bhattacharya et al., 2002)

Plasticidade do sistema nervosotransplante de tecido cortical fetal (Bhattacharya et al., 2002)

estudados 12 pacientes com moléstia de Parkinson com idade variando de 45 a 75 anos

transplante de um grama de tecido cerebral (área frontal) extraído de feto com menos de 20 semanas de idade gestacional e retirado dentro de um minuto após a histerectomia para a região axilar

não houve nenhum tratamento imunossupressor

plasticidade do sistema nervosotransplante de tecido cortical fetal (Bhattacharya et al., 2002)

plasticidade do sistema nervosotransplante de tecido cortical fetal (Bhattacharya et al., 2002)

uma parte do tecido transplantado foi removido após 1-2 meses: não foram observados sinais de rejeição nem de processos inflamatórios

estavam presentes sinais de crescimento do tecido: neurogênese, gliogênese, neo-vascularizaçao e angiogênese

avaliação dos pacientes após um mês: discreta melhora (até 33%) em 41,6% dos casos melhora moderada (até 66,6%) em outros 41,6% dos casos em 16,8% dos casos, nos quais não houve melhoras objetivas, os

pacientes referiram melhoras gerais sendo que foi possível uma redução das doses de L-Dopa em 75% dos casos

Drives of brain plasticity (Hummel e Cohen, 2005) Drives of brain plasticity (Hummel e Cohen, 2005)

treino promove plasticidade uso-

dependente

pode ser facilitado pelo uso de anfetamina

estimulação magnética craniana

estimulação elétrica craniana por corrente

contínua

Neurônios EspelhoNeurônios Espelho

Neurônios espelhoNeurônios espelho

descritos por Giaccamo Rizzolatti (1988)

“mirror neurons” na área pré-motora ventral de

macacos

células que disparam quando o animal realiza uma ação

específica com suas mãos: empurrar, puxar, agarrar e

colocar um amendoim na boca

as mesmas células disparam quando o animal observa

alguém (o experimentador ou outro macaco) realizar a

mesma ação

vista lateral do cérebro de macaco Rizzolatti e Craighero, 2004

o córtex temporal superior codificauma descrição visual da ação

encaminha esta informação ao córtex parietal posteriorque codifica o aspecto sinestésico do movimento

encaminha esta informação aos neurônios espelho da região frontalinferior que codifica o objetivo da ação

este mecanismo de parear a descrição visual da ação observada e asconseqüências sensitivas previstas permite o planejamento da imitação

da ação observada que agora pode ocorrer

cópias eferentes do plano motor são enviados das áreasparietais e frontais de volta para o córtex temporal superior

conexões entre um setor do lobo da insula (campo disgranular)com o sistema límbico, córtex parietal posterior, frontal inferiore córtex temporal superior possibilitam passar à áreas límbicas

a representação da ação que processam seu conteúdo emocional

ativação cerebral durante movimentos da mão direita

simulação execução

EE

Neurônios espelhoDaniel Glaser, Córtex 2004Neurônios espelhoDaniel Glaser, Córtex 2004

bailarinos e praticantes de capoeira

estudado o padrão de ativação observado (ressonância magnética funcional) quando: bailarinos observavam ballet bailarinos observavam capoeira capoeiristas observavam capoeira capoeiristas observavam ballet

Glaser, 2004

Ressonância magnética funcional

sulco intraparietal

córtex pré-motor dorsal

bailarinos vendo ballet

bailarinos vendo capoeiracapoeiristas vendo balletcapoeiristas vendo capoeiracontroles vendo balletcontroles vendo capoeira

Glaser, 2004

ResiliênciaResiliência

ResiliênciaResiliência

propriedade pela qual a energia armazenada em um corpo deformado é devolvida quando cessa a tensão causadora de uma deformação elástica

termo que se origina nas ciências exatas, particularmente na mecânica e engenharia

ResiliênciaRutter (1981, 1985, 1987 e 1993)ResiliênciaRutter (1981, 1985, 1987 e 1993)

este autor enfatizou a importância de se considerar múltiplos aspectos nas pesquisas sobre os fatores de risco e de proteção:

1) as respostas frente ao evento estressor são influenciadas pela avaliação que a pessoa faz da situação, pela capacidade de processar a experiência, pela atribuição de significado e pela possibilidade de incorporá-la ao sistema de crenças; a idade, nesse caso, é um fator de diferenciação importante, pois a capacidade de elaboração de um bebê é diferente daquela de uma criança mais velha


2) outro mecanismo diz respeito à forma como as pessoas lidam com as adversidades e eventos estressores, se elas agem ou simplesmente reagem à situação estressante

3) a habilidade das pessoas para agir é uma função de sua auto-estima e sentimentos de auto-eficácia tanto quanto de sua capacidade para resolver problemas


4) o conhecimento cognitivo está apoiado em relacionamentos estáveis, sucessos, experiências positivas e atributos de temperamento

5) tais qualidades pessoais tornam-se operacionalizadas nas interações e respostas frente a outras pessoas e em seu papel de

regulação das respostas individuais às situações

de estresse


6) enfrentamento bem sucedido é exercitado durante toda a vida, pois as situações de dificuldade e de mudanças fazem parte do incremento da competência e da responsabilidade

7) os fatores de proteção devem operar durante todo o tempo e não apenas num dado momento

ou circunstância de maior estresse

1/2 2 x 4 x

risco de comprometimento da memória e declínio cognitivo com a idade

1/2 2 x 4 x


hipertensão arterial não tratada

1/2 2 x 4 x


níveis elevados de colesterol

1/2 2 x 4 x


múltiplos traumatismos cranianosassociados ao coma

1/2 2 x 4 x


níveis elevados de estresse e depressão

1/2 2 x 4 x


programa regular de exercícios

1/2 2 x 4 x


hábito de ler e de aprender

1/2 2 x 4 x


atividades de lazer e sociais

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