RITMOS BIOLÓGICOS
CRONOBIONOGIA: disciplina que estuda os ritmos biológicos
Ritmos
a) Circadianos: vigília-sono (periodicidade em torno de 24h)
b) Ultradianos: batimento cardíaco (periodicidade < 24h)
c) Infradianos : ciclo menstrual, ciclo das marés (periodicidade > 24h)
Marcapassos: osciladores primários, que exibem ritmicidade geneticamente
determinada, auto-sustentada, endógena, mesmo na ausência de pistas temporais
externas (= relógio biológico).
EX: pessoas mantidas em cavernas por períodos de várias semanas ou meses continuam
dormindo e acordando com uma periodicidade de aproximadamente 25h!
http://www.crono.icb.usp.br/
Natureza rítmica dos processos biológicos
A cigana adormecida". Henri Rousseau
Relógio ambiental =temporizador externo
A privação de temporizadores externos (ritmo claro-escuro) não
abole e nem desorganiza o ciclo vigília-sono, ainda que fique um
pouco defasado.
ZEITGEBERS
Vias eferentes
Vias aferentes
Temporizador externo
Claro-escuro
Duração do fotoperíodo
Órgão
fotossensível
Trato retinohipotalâmico
Ritmos Biológicos
Temporizador interno
Relógio biológico
SNC
Núcleosupraquiasmático
(HIPOTÁLAMO)
Outras áreas do SNC
Órgãos efetuadores
Ritmos
circadianos
Glândula
Pineal
Ritmos
Infradianos
Relógio Biológico
Mecanismos neurais da ritmicidade
Núcleo supraquiasmatico (NSQ) : Relógio biológico
AFERÊNCIAS
Retina (Trato retino-hipotalamico)
EFERÊNCIAS
Outros núcleos do hipotálamo
Tálamo
O NSQ cicla mesmo quando as conexões neurais são
eliminadas ou quando os núcleos são mantidos em
cultura e possui um ritmo próprio.
Porem pode se sincronizar aos ritmos ambientais externos
como as oscilações fotoperiodicas.
Lesão no NSQ: abole o ciclo vigília-sono e vários outros ritmos
EPITÁLAMO
Glândula pineal (epífise):
sintetiza e libera a melatonina; associado a regulação dos ritmos ultradianos
GÂNGLIO CERVICAL SUPERIOR
(neurônio pós-ganglionar)
HIPOTÁLAMO
RETINA
NSQ  N. paraventricular
Trato
retinohipotlamico
MEDULA TORACICA
Coluna intermédio lateral
(neurônio pre-ganglionar)
RETINA
SNA simpático
HIPOTÁLAMO
+
NSQ
N. paraventricular
-
+
pré-ganglionar
EPITÁLAMO
pós-ganglionar
+
Gl. pineal
+
Diminuição da luz
Liberação do SNA simpático
INDUÇÃO
DE SONO
Melatonina
Durante o dia, a retina estimula o NSQ cujos neurônios são inibitórios. Como conseqüência, os neurônios do
núcleo paraventricular deixam de estimular os neurônios pré-ganglionares simpáticos da medula e a produção
de melatonina é baixa durante o dia (ou quando o fotoperiodo é longo).
Quando anoitece (pouca luz) acontece o contrário: a concentração de melatonina aumenta e ajuda a induzir o
sono. Dessa forma, o ritmo circadiano integra-se ao ritmo circanual.
Durante o sono há estimulação para o aumento de GH
RETINA
HIPOTÁLAMO
+
NSQ
N. paraventricular
-
Diminuição do efeito inibitório do NSQ
Liberação da atividade de núcleos
hipotalâmicos neuroendócrinos.
+
Adeno-hipófise
+
GH
Ciclo vigília-sono
Por que dormimos?
- Não sabemos direito mas a sua privação causa muitos
transtornos.
O que é sono?
- Perda reversível do estado de consciência
- Estado de limiar reduzido aos estímulos ambientais,
postura estereotipada (deitado e de olhos fechados) e
período de reduzida atividade motora
- Experiências oníricas = sonho
Caracterizando o sono (polissonografia)
1) Comportamento
2) Atividade cerebral (Eletroencefalograma – EEG)
3) Atividade muscular (Eletromiograma – EMG)
4) Movimentos oculares (eletro-oculograma – EOG)
5) Atividades viscerais (FC, Pa, FR, etc)
Não dormir ou dormir mal: dificuldades para realizar atividades cognitivas
Instituto do Sono
http://www.sono.org.br/
DISTÚRBIOS DO SONO
Insônia: dificuldade de iniciar o sono, mantê-lo continuamente durante a
noite ou o despertar antes do horário desejado. Depende de fatores
predisponentes (ansiedade) e precipitantes (estresse).
Sintomas de quem dorme mal: sonolência diurna exagerada!! Alem disso,
alterações do humor e as alterações de memória e capacidades mentais
(cognitivas), como aprendizado, raciocínio e pensamento.
Apnéia obstrutiva do sono (5% da população geral): parada da respiração,
que dura em média 20 segundos, facilitando problemas cardíacos. Ronco é o
indicador.
Síndrome das pernas inquietas (7% da população): sensação
desagradável nas pernas, profunda, nos ossos às vezes, como se fosse uma
coceira ou friagem, choque, formigamento, e eventualmente dor. Evoca uma
sensação de angústia e imensa necessidade de mover as pernas, ou ainda
massageá-las, alongá-las ou mesmo espancá-las em algumas situações. A
pessoa não consegue iniciar o sono.
Doença do Sono
Narcolepsia
VIGILIA
Vários sistemas corticais em funcionamento
SONO
Todos os sistemas são desligados simultaneamente;
perda temporária de consciência
Nosso melhor desempenho ocorre quando há um
equilíbrio entre excitação e inibição do córtex
100%
Desempenho Comportamental
Nível máximo
de atenção
Sono
Coma
Vigília
Nível de atividade cortical
Epilepsia
Euforia
Nível da atenção
VIGILIA
Atenção
Estado Consciente
VIGILIA: estado no qual respondemos facilmente aos estímulos sensoriais; a função cortical é operante
(percepção, planejamento de movimentos voluntários, raciocínio, aprendizagem usando memória explicita,
sentimento, etc.)
Fases do sono
P
R
O
F
U
N
D
I
D
A
D
E
SONO
Estado Inconsciente
SONO: estado de consciência complementar ao de vigília durante o qual nos proporciona repouso reparador; há
suspensão temporária da atividade perceptivo-sensorial e motora voluntária.
Deus da escuridão
subterrânea
Deusa das trevas
Erebo
Noite
Morte
Thanatos
Hipnos Sono
Morfeu
Sonhos
Morte cerebral - Todo o cérebro,
incluindo o tronco cerebral, perde
irreversivelmente todas as suas funções.
Mesmo em coma, o paciente é considerado
legalmente vivo.
Hipnos e Thanatos (deus da morte): irmãos gêmeos
Leitura par reflexão
http://www.unifesp.br/dneuro/mortencefalica.htm
CONSCIÊNCIA: capacidade de reconhecimento da realidade externa e interna e
a capacidade de responder aos estímulos: é o grau de vigília que se encontra
uma pessoa.
ALTERAÇÕES DO ESTADO DE CONSCIÊNCIA
Coma: estado em que não é possível despertar uma pessoa mesmo com fortes
estímulos.
Estupor: estado em que apenas estímulos externos vigorosos e diretos são
capazes de despertar o paciente.
Confusão/Obnubilação: compreensão inadequada das impressões exteriores,
com perplexidade e prejuízos de atenção e orientação; é estar "sonolento".
Hiperalerta: estado de hiperatividade autonômica e respostas exageradas
(causadas por uso de drogas (anfetaminas, cocaína), abstinência
(benzodiazepínicos), ou estresse pós-traumático.
Quando dormimos somos “desligados” de uma vez. E quando
acordamos também. Haverá um sistema geral atenuador/ativador
do córtex?
Sim. Possuímos um sistema de modulação (atenuador/ativador)
que regula o nosso estado de consciência
Características dos neurônios de
modulação difusa
-
Origem no tronco encefálico;
- Cada neurônio influencia uma grande
quantidade de células pós-sinápticas em
diferentes regiões do SNC
- Os NT são liberados no fluido extracelular
ao invés de numa fenda sináptica;
- Os receptores dos NT são metabotrópicos
- A velocidade de transmissão nervosa é
muito baixa.
SARA
Formação reticular: rede difusa de
neurônios com projeção ascendente e
descendente. Recebe todas as
aferências sensoriais do corpo. O
SARA promove a ativação cortical e é
responsável pela atenção dirigida.
Cerebelo
Impulsos
visuais
FORMAÇÃO
RETICULAR
Tronco
Encefálico
Impulsos auditivos
Medula
Vias ascendentes
Vias descendentes
O SISTEMA DE MODULAÇÃO CEREBRAL
Mod. cardiovascular e endócrina
Mod. excitabilidade cortical e subcortical;
Reg. ciclo vigília-sono
Controle do tônus muscular
Regulação do SNA simpático
Modulação nociceptiva
Modulação da excitabilidade cortical e subcortical
O SISTEMA DE MODULAÇÃO CEREBRAL
Modulação da atividade cortical e da memória
Manutenção da vigília, iniciação do sono paradoxal.
Coordenação motora
Modulação emocional e comportamento motivado.
Cont. neuroendocrino e regulação do SNA simpático
Modulação da adaptação retiniana
ELETROENCEFALOGRAFIA (EEG): registro das atividades elétricas cerebrais
O EEG capta a atividade elétrica cerebral
resultante de populações de neurônios
corticais em função do tempo.
O EEG é analisado conforme a freqüência e a amplitude das ondas
FREQUENCIA
- no. de ondas na unidade de tempo (ritmo)
AMPLITUDE
- tamanho da onda
Eletrodo
superficial
EEG rápido: as células
corticais estão em ritmo
dessincronizado
Córtex
cerebral
EEG lento: as células corticais
estão em ritmo sincronizado;
Durante a vigília o EEG apresenta ritmos
de ondas dessincronizadas e bastante
rápidas.
Rítmo : Ondas de amplitude mais baixa
de maior freqüência (14Hz). Acordado e
atento.
Ritmo : Ondas de baixa amplitude e
freqüência entre 8-13Hz. Acordado e
relaxado.
Acordado de olhos fechados
Olhos abertos
Quando começamos adormecer os rimos
EEG alteram-se profundamente,
apresentando 4 estágios distintos.
VIGILIA:
Predominam as ondas 
ESTÁGIO 1 (5 min)
Predominam as ondas ;
Responde a perguntas mas
não se lembra do que disse ou
ouviu; quando estimulado,
desperta com sobressalto
ESTÁGIO 2 (10 a 20min)
Surgem os fusos e os
complexos K
ESTÁGIO 3:
Fusos interrompidos por
ondas d
ESTÁGIO 4:
Sono profundo
Predominam as ondas δ;
redução do tônus cervical
(Ambos somam 20 a 40 min)
SONO REM (5 a 15 min)
Sono com sonhos
O EEG e o EOG se
assemelham da vigília
Tipos e estágios do Sono
O sono tem dois estados:
a) SONO NÃO-REM (N-REM)
b) SONO REM (REM)
O sono N-REM apresenta 4
estágios, durante os quais as
ondas se tornam cada vez
mais lentas e aumentam de
amplitude. O EEG torna-se
sincronizado e a profundidade
do sono aumenta.
O sono REM é o sono onde
EEG fica dessicronizado e
ocorre movimentos rápidos
dos olhos (rapid eyes
movements). Por isso é
chamado de sono paradoxal.
Numa noite de sono (8horas), passamos por ciclos que se repetem umas 5 vezes. Entre a fase IV
e a I ocorre o sono REM. A medida que o sono chega ao fim, a profundidade diminui e a duração
do sono REM aumenta.
Intervalo de alternância entre dois sonos: em torno de 90min
Duração de um ciclo de sono
18.8
6.3
I
25.0
II
III
50.0
IV
Sono Não-REM
I: 5 minutos
II: 10 a 20 minutos
III e IV: 20 a 40 minutos
Sono REM
5 a 15 minutos
Além das alterações cíclicas do EEG
ocorrem oscilações viscerais e somáticas,
particularmente durante os episódios de
sono REM.
a) Aumento dos movimentos oculares
b) Atonia muscular
c) Aumento da freqüência cardíaca
d) Aumento na freqüência respiratória
e) Ereção peniana
A arquitetura do sono varia entre as pessoas e com a idade
MECANISMOS NEURAIS DO
SONO
Ao despertar as ondas cerebrais se tornam rápidas
1)
2)
Ativação cortical
Percepção sensorial, integração sensório-motora, orientação
EVIDÊNCIA DE QUE O TRONCO ENCEFALICO É RESPOSAVEL PELO
NOSSO ESTADO DE CONCIENCIA
a) Animal dormindo: estimulação do SARA  desperta  EEG dessincroniza
b) Animal acordado: estimulação do tálamo  dorme  EEG sincroniza
O tálamo
1. Radiação talâmica
2. Caudado
EEG
NEURÔNIOS TALÂMICOS
comportam-se de duas maneiras:
1. VIGÍLIA
- altamente excitáveis (Glu)
- modo de transmissão continuo
- EEG: ondas dessincronizadas
2
1
2. SONO
- inexcitáveis (GABA) mas os canais de Ca++
sensíveis à hiperpolarizaçâo se abrem
- modo em salvas de PA
- EEG: ondas sincronizadas
Córtex
VIGILIA
os neurônios corticais estão em
franca atividade arrítmica;
EEG desssincronizado
Neurônios
talamocorticais
Glu
+
A estimulação glutamatérgica nos
neurônios talâmicos geram PA em
modo continuo, conforme a atividade
da via aferente.
Vias aferentes
Córtex
SONO DE ONDAS LENTAS
Os neurônios corticais
passam a exibir ritmos
sincronizadas.
EEG sincronizado
Neurônios
talamocorticais
GABA
Núcleo reticular
do tálamo
A estimulação gabaergica do núcleo
reticular do tálamo causa salvas de PA
do neurônio talâmico.
A atividade talâmica é regulada pelo sistema de modulação difuso
VIGÍLIA EEG de ondas rápidas
SONO EEG de ondas lentas
Salvas
de PA
N. reticular
ACh
Neurônios
colinérgicos
do sistema de
modulação difuso
GABA
Neurônios
talamocorticais
Modo de
Transmissão
continuo
Glu
Vias
aferentes
His
Hipotálamo posterior
GABA
FOR
?
Hipotálamo anterior
O que causa o sono REM?
• Atividades do núcleo da formação reticular pontina (N. reticular
pontino oral e caudal) pois sua destruição abole o sono REM e
estão em atividade durante o sono REM
• Dispara em salvas e quando isso acontece os núcleos tálamocorticais disparam em modo de transmissão dessincronizando o
EEG (ondas PGO ou ponto-geniculo-occipitais).
• São controladas por aferências colinérgicas e aminérgicas (5-HT e
Dopamina) que se silenciam durante os estágios do sono. No sono
REM predomina um clima colinergico.
• Os neurônios colinergicos pontinos causam forte inibição dos
neurônios motores somáticas causando intensa atonia
Mecanismos neurais do Sono REM
Sono REM
EEG de ondas rápidas
Córtex Cerebral
Modo de transmissão
Tálamo
PA em salvas
Núcleos da Rafe (5HT)
REM off
Núcleo reticular pontino ACh
REM On
Lócus ceruleus (Nor)
REM off
REM
REM
REM
REM
REM
Ach
Nor
5HT
Os neurônios histaminérgicos do HIPOTALAMO POSTERIOR
VIGÍLIA EEG de ondas rápidas
CÓRTEX
CEREBRAL
+
Modo de
Transmissão
continuo
Tálamo
Glu
Vias aferentes
sensoriais
HIS
Hipotálamo
anterior
GABA
A atividade GABAergica
do HA inibe o HP e induz
o sono
Hipotálamo
posterior
Coma permanente
Sincronização do EEG
Drogas anti-histamínicas
causam sonolência
A) Normal, a ponte inibe o trato reticulo espinhal (não mostrado aqui), causando uma
paralisia funcional (atonia) e temporária dos músculos esqueléticos.
B) Lesão ou tumor: rompimento das conexões inibitórias para a medula.
Como despertamos?
• Estimulação das vias sensoriais aferentes com maior intensidade,
ativando o SARA e dessincronizado o córtex
• Atividade aumentada do locus ceruleus durante a transição sono
REM e a vigília, dessincronizando ainda mais o EEG.
Garfield, acordou irritado destruindo a fonte de
estimulação externa ativadora do SARA e do
córtex...
SONHO é uma experiência consciente enquanto dormimos. A matéria-prima dos
sonhos é, evidentemente, informação memorizada no sistema nervoso.
Ocorre com freqüência durante o sono paradoxal
Cesar Timo-Iaria
INSONIA “ ...sintoma que pode ser definido como dificuldade em iniciar ou manter o sono,
presença de sono não reparador, ou seja, insuficiente para manter uma boa qualidade de
alerta e estado físico e mental durante o dia e com o comprometimento conseqüente das
atividades diurnas.”
Consenso de Insônia
http://www.sbsono.com.br/hypnos/IConsensodeInsonia.pdf