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.

Porque essa aula é importante para o curso de medicina?

Núcleos da Baseenvolvidos no planejamento e controle motor

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

Núcleos da Base Humano

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.

Complexidade neuroquímica nas projeções topograficamente organizadas Estriado - Palidal

Convergência sobre o Neurônio Espinhoso Médio

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.

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Alças corticais

Alças sub-

corticais

Movimentos Sacádicos Voluntários

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

Alças Corticais Motoras dos

Núcleos da Base

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

Ações pelas Vias Direta e Indireta

Circuitos Internos dos Núcleos da Base

Alça Córtico-Estriatal e vias intrínsecas dos Núcleos da Base.

Inibição Tônica

Vias intrínsecas dos Núcleos da Base.

Inibição Tônica

Vias Diretas e Indiretas dos Núcleos da Base.

Projeções Dopaminérgicas

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.

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Como se dá a modulação Dopaminérgica no Corpo Estriado?

nos neurônios espinhosos e interneurônios Colinérgicos

Alças Corticais dos

Núcleos da Base

Início do Movimento Planejamento do Movimento Comportamento/Emocional

Tipos de Alças Corticais dos Núcleos da Base

Disfunções 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

Degeneração dos neurônios dopaminérgicos da Substancia Negra Compacta

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.

Tratamento com L-Dopa

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).

Mal de Huntington

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.

Hemibalismohttps://www.youtube.com/watch?v=fCL7RWaC3RA

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

Importância funcional dos Núcleos da Base nas Desordens Motoras

Porque essa aula é importante para o curso de medicina?