Neurociências Sensorial

Prof. Dr. Leonardo Crema

Minicurso de Neurociências

OBJETIVOS

Processamento da informação sensorial;

Receptores sensoriais;

Vias e circuitos sensoriais;

Centros superiores de integração.

“Durante a maior parte de nossa existência não nos damos conta de nosso corpo”.

Embora a consciência não registre tudo, o SN recebe e processa:

Posição, movimento do corpo ou partes dele;

Estado da vísceras;

Textura, forma e temperatura dos objetos;

Integridade de nossos tecidos.

Introdução

Informações serão selecionadas, filtradas e encaminhadas a diferentes regiões neurais, que as vão utilizar de diversas maneiras.

1. Percepção consciente;

2. Percepção INconsciente;

Introdução

Importância

Percepção;

Controle da motricidade;

Regulação das funções orgânicas;

Controle da vigília;

Propriocepção.

SUBMODALIDADES SENSORIAIS:

Somestesia (Sentidos Somáticos)

Tato;

Propriocepção (consciência do movimento e posição do corpo no espaço);

Termossensibilidade; Nocicepção (dor e prurido)

SUBMODALIDADES SENSORIAIS:

SENTIDOS ESPECIAIS Visão

Audição

Gustação ou Paladar Olfação

Equilíbrio

Propriedade geral do sistema sensorial

Estímulo

Transformação da energia do estímulo ambiental em potenciais bioelétricos gerados

pelas membranas dos receptores

Transdução pelo receptor

POTENCIAL DE AÇÃO

Propriedade geral do sistema sensorial

RECEPTORES SENSORIAIS

São sensíveis a formas particulares de energia, eles variam amplamente

em complexidade, desde terminações ramificadas de um neurônio

sensorial único até células complexas extremamente organizadas, como os

fotorreceptores.

RECEPTORES SENSORIAIS SIMPLES

RECEPTORES SENSORIAIS COMPLEXOS

Terminações nervosas livres “nuas”

Terminações nervosas encapsuladas de

tecido conetivo.

RECEPTORES SENSORIAIS Células especializadas em captar energia incidente

As características funcionais e morfológicas desse conjunto de receptores irão definir sua habilidade quanto a resolução espacial e temporal dos estímulos táteis.

Mecanorreceptores variam em sua preferência pelos estímulos: freqüência, pressão e tamanho do campo receptivo.

Dor e prurido Tato e pressão Tato leve Propriocepção Tato superficial

TATO

RECEPTORES SENSORIAIS Existem basicamente 5 tipos distintos de receptores sensoriais:

1 – Mecanorreceptores

Capazes de detectar alterações mecânicas do próprio receptor ou de células

adjacentes a eles.

2 – Termorreceptores

Capazes de detectar alterações da temperatura, alguns reagindo ao frio, outros ao

calor.

3 – Nociceptores (receptores de dor)

Capazes de detectar a lesão de um tecido, seja por causa física ou química.

4 – Receptores Eletromagnéticos

Detectam a luz que incidem sobre a retina ocular.

5 – Quimiorreceptores

Detectores do paladar, na boca; do olfato, no nariz; do teor de oxigênio, no sangue

arterial; da concentração de dióxido de carbono e, talvez, de outros fatores que

compõem a química corporal.

Campos receptivos

CAMPO RECEPTIVO: área física abrangida por terminações de neurônios

sensoriais primários ou de neurônios de primeira ordem. Este irá fazer

sinapse com um neurônio do sistema nervoso central, neurônio sensorial

secundário ou de segunda ordem.

Campos receptivos

Adicionalmente, os neurônicos sensoriais dos campos receptivos vizinhos podem

exibir CONVERGÊNCIA.

Campos receptivos

Ou DIVERGÊNCIA.

Discriminação entre dois pontos

O Sistema Nervoso Central integra a informação sensorial

A informação sensorial de grande parte do corpo entra na medula espinal e

segue por vias ascendentes até o encéfalo. Algumas informações sensoriais

vão diretamente para ao tronco encefálico via nervos cranianos.

O Sistema Nervoso Central integra a informação sensorial

Cada divisão principal do encéfalo processa um ou mais tipos de informação

sensorial.

A maioria das

informações

somatossensoriais

projetam-se para o

TÁLAMO, o qual atua

como uma estação de

retransmissão e

processamento antes

que a informação seja

repassada para o

CÓRTEX CEREBRAL

(percepção

consciente).

O Sistema Nervoso Central integra a informação sensorial

Qual o único sentido que NÃO

passa pelo TÁLAMO?

A codificação e o processamento distinguem as propriedades do estímulo

Se todos os estímulos são convertidos em potenciais de ação, como as

diferentes fibras nervosas transmitem as várias modalidades sensoriais?

Cada via nervosa termina num ponto específico do sistema nervoso central

Ex.: a dor, independente do estímulo usado para a dor (eletricidade, esmagamento,

o calor) a pessoa sentirá a dor.

Receptor tátil fibra tátil áreas específicas para o tato no encéfalo;

Receptor visual fibras da retina áreas visuais do encéfalo; Ex: Soco no olho!

Receptor auditivo fibras do ouvido áreas auditivas do encéfalo.

PRINCÍPIO DA “LINHA MARCADA ou ROTULADA”

Especificidade das fibras nervosas para a transmissão de uma só modalidade

sensorial.

Sistema Somestésico

Sistema Somestésico ou Somatossensorial

Somestesia soma (corpo) aesthesia (sensibilidade)

“Combinação subsistemas que transmitem ao cérebro sinais sobre vários aspectos do corpo”

Sistema Somestésico

• Existem quatro modalidades somatossensoriais: 1. TATO 2. TEMPERATURA 3. NOCICEPÇÃO (dor e prurido) 4. PROPRIOCEPÇÃO

As vias de percepção somática se projetam para o córtex somatossensorial e para o cerebelo

1- As vias do tato

discriminativo,

vibração e

propriocepção cruzam

a linha média no

bulbo.

As vias de percepção somática se projetam para o córtex somatossensorial e para o cerebelo

2- Dor,

temperatura e

tato grosseiro

cruzam a

linha média

na medula

espinal.

As vias de percepção somática se projetam para o córtex somatossensorial e para o cerebelo

3- As vias sensoriais

fazem sinapse no

tálamo.

4- As sensações são

percebidas no córtex

somatossensorial

primário.

Regra geral

TODOS OS NEURÔNIOS SENSORIAIS SECUNDÁRIOS cruzam a

linha média do corpo em algum ponto, de modo que as sensações

do lado esquerdo do corpo são processadas pelo hemisfério

direito do cérebro, e vice-versa.

NO TÁLAMO, OS NEURÔNIOS SENSORIAIS TERCIÁRIOS, os

quais por sua vez se projetam para a região somatossensorial do

córtex cerebral. Além disso, muitas vias sensoriais enviam ramos

para o cerebelo, de modo que ele pode usar a informação para

coordenar o equilíbrio e os movimentos do corpo.

Via Sensorial

Tálamo

Córtex somestésico

Bulbo

Medula Receptores

Sensoriais

Capacidade Discriminativa

Escrita Braille

Experimentos com animais podem ser feitos estimulando receptores periféricos

e monitorando a atividade elétrica do córtex.

Interessantemente, determinadas áreas do córtex cerebral dedicada a

sensações específicas não são fixas.

Ex. Deficiente visual que aprende a ler Braille.

Pesquisas e Experimentos Interessantes

Tato

Receptores

Identificação do local, pressão, intensidade,

textura e duração do toque.

Mecanoreceptores (sensibilidade à deformações) físicas)

Pele: nosso maior órgão sensorial!

Pressões de freqüência

diferente.

Movimentações

e pressões

leves

Pressões.

Presentes em

grande número na

ponta dos dedos.

Percepção de

distensões na

pele e calor.

Organização segmentar da

medula espinhal.

Nervos espinhais são

designados conforme o nível da medula espinhal a partir

de onde emergem e são numerados na ordem, do

mais rostral ao mais caudal

MAPEAMENTO SOMESTÉSICO

Uma área inervada por um segmento medular é denominada de DERMÁTOMO.

Nervo Trigêmio e a Sensibilidade Facial

NEURALGIA DE TRIGÊMEO: caracteriza-se por dor paroxística, ou seja, forte e de

curta duração, como sensação de sucessivas pontadas, facadas e queimações.

Organização da Medula Espinhal

Corno Dorsal

As fibras neuronais que conduzem informações dos receptores somatossensoriais reunem-se em nervos e entram na medula espinhal através das raízes dorsais.

Decussação: Representação contralateral da sensação

somática

Somatotopia através de linha

marcada.

Somatotopia ascendendo aos

núcleos no tronco

encefálico e no tálamo.

Regra geral

O CÓRTEX SOMATOSSENSORIAL é a parte do cérebro que reconhece onde os

tratos sensoriais ascendentes se originam. Cada via sensorial tem uma região

correspondente no córtex, de modo que todas as vias sensoriais da mão

esquerda terminam em uma área, todas as vias do pé esquerdo terminam em

outra área, assim por diante.

A quantidade de

espaço no córtex

somatossensorial

dedicada a cada parte

do corpo é

proporcional à

sensibilidade dessa

parte.

Todos os animais apresentam somatotopia,

porém de formas diverentes.

Pesquisas e Experimentos Interessantes

Houveram grandes avanços no descobrimento das áreas somatossensoriais

através de CIRURGIAS PARA TRATAR EPILEPSIA.

Penfield – (décadas de 30 a 50)

Somatotopia

Penfield: estimulação elétrica em locais da superfície cortical (giro pós-central). Pacientes conscientes relatarem sensações somatossensoriais em várias partes do corpo.

Desenho esquemático da organização somatotópica (de

acordo com a superfície corporal) em S1

Homúnculo somatossensorial

Homúnculo Sensorial

Maior proporção do córtex somatossensorial primário para áreas do corpo capazes de discriminação mais fina (mãos, lábios e língua).

Plasticidade no Sistema Somestésico

Plasticidade Neural

É uma característica única em relação a todos os outros sistemas orgânicos. Conforme

deGroot, "a plasticidade neural é a propriedade do sistema nervoso que permite

o desenvolvimento de alterações estruturais em resposta à experiência, e como

adaptação a condições mutantes e a estímulos repetidos".

As figuras ilustram a expansão da representação cortical das

pontas dos dedos no tecido cerebral de um macaco. Conforme a

gravura, a pontas dos dedos 2, 3 e 4, que antes da estimulação

diferencial apresentavam uma determinada área de

representação, expandiram sua área de córtex depois de 3 meses

da estimulação (representada por círculos nas pontas dos dedos)

Plasticidade Neural

Sem dúvida nenhuma "aprendizagem pode levar a alterações estruturais no cérebro"

(Kandel). A cada nova experiência do indivíduo, portanto, redes de neurônios são

rearranjadas, outras tantas sinapses são reforçadas e múltiplas possibilidades de

respostas ao ambiente tornam-se possíveis. Portanto, "o mapa cortical de um adulto

está sujeito a constantes modificações com base no uso ou atividade de seus

caminhos sensoriais periféricos" (Kandel)

Eric Kandel, prêmio Nobel em

Medicina e Fisiologia, 2000

Representação da mão em SI

Representação da mão 2 meses

após a amputação do dígito 3

Merzenich et. al. (1984)

Reorganização cortical após lesão periférica

Plasticidade devido a aprendizagem ou contexto

Sindactilia por sutura de 2 dígitos

Clark & Merzenich (1988)

Elbert (1995) músicos (instrumentos de corda) possuem maior representação em SI dos dedos da mão esquerda.

Plasticidade em pessoas com membros amputados. Às vezes, a plasticidade neural pode ser bizarra.

Reorganização após lesão periférica em humanos

V.S. Ramachandran

Membro fantasma

• Ocorre em 95 % dos amputados • Aparecimento imediato (75%), mas pode demorar dias ou semanas. • Em 30% pode demorar décadas para desaparecer. • Pode incorporar experiências sensoriais prévias a amputação Ex. Objetos e dores pré-existentes (Halligan et al., 1993) • Pessoas que nasceram sem membro também podem apresentar a sensação fantasma (Sadah & Melzak, 1994).

Plasticidade cortical em humanos Sensação Referida

Ramachandran et al. (1992)

Sensações Referidas

• Pacientes relatam a sensação da mão perdido na face.

• Há um mapa topograficamente organizado dos dedos e da mão.

• Alguns pacientes relatam que haviam percebido a sensação referida espontaneamente.

• Um segundo mapa é observado no coto.

Causa da Sensação Referida

Mão

Face

Braço

Sistema Somestésico

• PROPRIOCEPÇÃO: monitora informações sobre a posição do corpo a partir de receptores nos músculos, articulações e nos órgãos do equilíbrio.

Sistema Somestésico

INTEROCEPÇÃO: proporciona informações gerais sobre as condições dentro do corpo. Dá-nos sensação de “bem-estar ou mal-estar” -Monitoramento permanente da sensibilidade visceral: distensão mecânica, dor, temperatura, pH, hipóxia, atividade imunológica e hormonal.

Sistema Somestésico

INTEROCEPÇÃO

Distribui ramos em diversos níveis da medula, do tronco encefálico e do tálamo, para regiões relacionadas com a homeostasia dos sistemas orgânicos, os comportamentos motivados e as emoções.

Termorreceptores

Os receptores de temperatura são extremidades nervosas livres que terminam

nas camadas subcutâneas da pele. Os receptores para o frio são primariamente

sensíveis a temperaturas mais baixas do que a do corpo. Os receptores para o

calor são estimulados por temperaturas na faixa que se estende desde 37°C até

aproximadamente 45°C. Acima desta temperatura os receptores de dor são

ativados.

Papel importante na

TERMORREGULAÇÃO

DO ORGANISMO.

Vias de condução dolorosa

Prof. Dr. Leonardo Crema

AS DORES DO CORPO

Definição de dor

• 1986 (IASP): “Uma experiência

sensorial e emocional desagradável,

relacionada com lesão tecidual real ou

potencial, ou descrita em termos deste

tipo de dano”.

Sensorial Emocional

Submodalidade da

sensação somática

Função fisiológica

Aspectos emocionais

e afetivos

Condições ambientais

Dor X Nocicepção

• Dor: percepção de um estímulo aversivo

• Nocicepção: manifestações

neurofisiológicas geradas por estímulos

nocivos.

Classificação da dor

• Sistemas envolvidos

• Critérios anatômicos

• Critérios topográficos

• Critérios etiológicos

• Critérios temporais

• Intensidade

Somatogênica X Psicogênica

• Somatogênica: causa conhecida,

localizada e responsiva.

• Psicogênica: pouco definida, mal situada,

tto mais difícil.

Dor aguda X crônica

Aguda ou rápida: traumas, doenças subjacentes a alterações

funcionais;

objetivo fisiológico;

cessa com a resolução do processo patológico.

Crônica ou lenta: representa, por si só, uma doença;

inicia com lesão tecidual, perpetua por fatores patogenicamente remotos às causas de origem;

persiste por um tempo prolongado.

Dor

• Modalidade sensorial complexa,

acompanhada:

– Afetivos

– Motivacionais

– Cognitivos

– Respostas neurovegetativas

Transmissão das sensações

• Protopáticas (nocivas ou dolorosas): receptores periféricos de alto limiar, conduzidas

por fibras nervosas mielinizadas e não

mielinizadas

• Epicríticas (não-nocivas): receptores de

baixo limiar, conduzidas por fibras mielinizadas

Transmissão do estímulo periférico

nocivo

Nociceptores

• Térmicos

• Mecânicos

• Polimodais

• Silentes

amplamente distribuídos

Nociceptores

Nociceptores são receptores de alto limiar. Geram impulsos nervosos que o

cérebro interpreta como dor, iniciando respostas protetoras.

A ativação do nociceptor é modulada

por substâncias químicas locais que

são liberadas quando ocorre dano

tecidual. Entre essas substâncias, o

NEURÔNIO SENSORIAL PRIMÁRIO

libera SUBSTÂNCIA P que ajuda a

modular a resposta inflamatória.

A sensibilidade aumentada à dor no

local do dano tecidual é denominada

DOR INFLAMATÓRIA.

Dor rápida X dor lenta

Trato de Lissauer

Lâminas de Rexed

Tipos de neurônios do corno dorsal

• Neurônios nociceptivos específicos

• Neurônios de amplo espectro dinâmico

• Neurônios não-nociceptivos

Lâminas

• I: neurônios nociceptivos e neurônios de amplo espectro dinâmico

• II: interneurônios

• III e IV: neurônios não nociceptivos

• V: neurônios de amplo espectro dinâmico *

Neurotransmissores

• Glutamato

• Substância P

Dor

• Sensorial – discriminativo

• Afetivo – emocional

Sistemas de fibras

Neoespinotalâmico

Paleoespinotalâmico

TRATO

ESPINOTALÂMICO

Dor rápida: trato neospinotalâmico – direto p/

tálamo

Dor lenta: trato paleospinotalâmico- vai ao bulbo

antes de chegar ao tálamo

Tálamo

*Principal retransmissor de

informação sensorial ao

córtex;

*Recepção, integração e

transferência do potencial

nociceptivo.

Complexo medial

Complexo lateral

Córtex

Somatossensorial

*Primário: processamento da

informação sensorial nociceptiva.

*Secundário: componente

afetivo-emocional da dor.

Giro do cíngulo

*Processamento do componente emocional da dor.

Ínsula *Informação sobre o estado interno do corpo;

*Componente autonômico de resposta à dor.

Dor referida

A dor no coração e em outros órgãos internos (dor visceral) frequentemente é

mal localizada e pode ser sentida em áreas situadas longe do local do estímulo.

Por exemplo, a dor da isquemia

cardíaca pode ser sentida no

pescoço, no ombro ou no braço

esquerdos.

Dor referida

Esta dor referida talvez ocorra porque vários NEURÔNIOS SENSORIAIS

PRIMÁRIOS CONVERGEM SOBRE UM ÚNICO NEURÔNIO SENSORIAL

SECUNDÁRIO.

Modulação Fisiológica da Dor

a) Na ausência do sinal de entrada das fibras C, interneurônios inibitórios

tonicamente ativos inibem a via da dor.

Modulação Fisiológica da Dor

b) Na dor forte, a fibra C interrompe a inibição da via, permitindo que um sinal

forte seja enviado para o encéfalo.

Modulação Fisiológica da Dor

c) A dor pode ser modulada por sinais somatossensoriais simultâneos.

Alívio da Dor O alívio da dor é de considerável interesse para os profissionais da área da

saúde. Fármacos analgésicos variam desde a aspirina (ácido acetil-salicílico) a

potentes opióides como a morfina.

Carbamazepina

Lamotrigina

Lidocaína

Oxcarbazepina

Topiramato

ADTs

Na+

Na+

Mecanismos periféricos

AINES

Sensibilização central

Gabapentina

Lamotrigina

Levetiracetam

Oxcarbazepina

Pregabalina

Gabapentina

Lamotrigina

Levetiracetam

Oxcarbazepina

Pregabalina

Ca2+

NMDA

Agentes adrenérgicos alfa

Opióides

ISRNs

ISRSs

Tramadol

ADTs

1. Periféricos 2. Sensibilização central 3. Vias inibitórias