José Salomão Schwartzman
Plasticidade do
sistema nervoso
José Salomão Schwartzman
Universidade Presbiteriana Mackenzie
José Salomão Schwartzman
Arthur, (97) (trabalhou até há 4 anos) e Isabel, (95)
casados há 73 anos moram sozinhos
José Salomão Schwartzman
Elvira (86) pega dois ônibus para ensaiar em um coral
José Salomão Schwartzman
Yolanda (82) faz ioga, nada, anda de jet ski no rio Guaíba,
voou de paraglider há 3 anos e dirige seu próprio carro
José Salomão Schwartzman
George Burns viveu 100 anos
vovó Moses (1860-1961) começou
a pintar aos 78 anos de idade
José Salomão Schwartzman
sistema
funcional
OBJETIVO
restauração de funções no sistema nervoso
José Salomão Schwartzman
sistema
sistema
funcional
funcional
X
sistema
funcional
OBJETIVO
OBJETIVO
OBJETIVO
OBJETIVO
OBJETIVO
sistema
funcional
restauração de funções no sistema nervoso
José Salomão Schwartzman
sistema
funcional
OBJETIVO
sistema
funcional
OBJETIVO
sistema
funcional
OBJETIVO
OBJETIVO
sistema
funcional
restauração de funções no sistema nervoso
José Salomão Schwartzman
Plasticidade do sistema nervoso
 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
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Plasticidade do sistema nervoso
 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
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Plasticidade do sistema nervoso
 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 >)
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fatores 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
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fatores neurotróficos
 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
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grupos 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
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fatores neurotróficos
 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
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controle
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glutamato
glutamato + NGF
NGF
aspartato
aspartato + NGF
efeito de substâncias excitatórias e fatores neurotróficos
sobre a maturação de células de Purkinje
fatores neurotróficos
José Salomão Schwartzman
fatores neurotróficos
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neurônios se aproximam do alvo
fonte de fator
neurotrófico
quantidade reduzida
neurônio degenerando de fator neurotrófico
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morte neuronal programada

durante o desenvolvimento há eliminação (programada) de grande
número de neurônios

a função desta morte programada seria a de suprimir neurônios extranumerários

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
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morte 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
José Salomão Schwartzman
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sinapses / mm3
sinapses total
densidade sináptica e número de sinapses na área 17 em função da idade
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
José Salomão Schwartzman
condições experimentais básicas (Diamond, 1988)
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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
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Diamond (1988)
efeitos do “enriquecimento ambiental”

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
José Salomão Schwartzman
Diamond (1988)
efeitos do “enriquecimento ambiental”



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
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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
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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”
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plasticidade do sistema nervoso
mecanismos
 vários processos estão envolvidos na restauração de
funções do sistema nervoso:
 brotamento regenerativo
 brotamento colateral
 hipersensibilidade pós-denervação
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plasticidade do sistema nervoso
mecanismos: 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
José Salomão Schwartzman
plasticidade do sistema nervoso
mecanismos: brotamento regenerativo
José Salomão Schwartzman
plasticidade do sistema nervoso
mecanismos: 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
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plasticidade do sistema nervoso
mecanismos: brotamento colateral
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plasticidade do sistema nervoso
mecanismos:
 equipotencialidade e liberação da inibição
 função vicariante
 reorganização funcional (Luria, 1978, 1980)
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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
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Condicionamento físico e funções cognitivas em
idosos (Colcombe e Kramer, 2003)
 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
José Salomão Schwartzman
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controles
exercício
f. executivas
controle
f. espaciais
rapidez
tipo de tarefa
Condicionamento físico e funções cognitivas em idosos
(Colcombe e Kramer, 2003)
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
José Salomão Schwartzman
Condicionamento físico e funções cognitivas em
idosos (Colcombe e Kramer, 2003)
 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
José Salomão Schwartzman
plasticidade 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
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plasticidade do sistema nervoso
neurogênese/

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)
José Salomão Schwartzman
plasticidade do sistema nervoso
neurogênese
 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
José Salomão Schwartzman
plasticidade do sistema nervoso
neurogênese (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
José Salomão Schwartzman
plasticidade do sistema nervoso
neurogênese (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
José Salomão Schwartzman
plasticidade do sistema nervoso
neurogênese (Mezey et al., 2003)

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
José Salomão Schwartzman
José Salomão Schwartzman
Plasticidade do sistema nervoso
transplante 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
José Salomão Schwartzman
plasticidade do sistema nervoso
transplante 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, neovascularizaçao 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
José Salomão Schwartzman
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
José Salomão Schwartzman
Neurônios
Espelho
José Salomão Schwartzman
Neurônios 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
José Salomão Schwartzman
José Salomão Schwartzman
vista lateral do cérebro de macaco
Rizzolatti e Craighero, 2004
José Salomão Schwartzman
E
simulação
E
execução
ativação cerebral durante movimentos da mão direita
Neurônios espelho
Daniel 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
José Salomão Schwartzman
José Salomão Schwartzman
Glaser, 2004
Ressonância magnética funcional
José Salomão Schwartzman
bailarinos vendo ballet
sulco intraparietal
córtex pré-motor dorsal
bailarinos vendo capoeira
capoeiristas vendo ballet
capoeiristas vendo capoeira
controles vendo ballet
controles vendo capoeira
Glaser, 2004
Resiliência
José Salomão Schwartzman
Resiliência
 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
José Salomão Schwartzman
Resiliência
Rutter (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
José Salomão Schwartzman
Resiliência
Rutter (1981, 1985, 1987 e 1993)
 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
José Salomão Schwartzman
Resiliência
Rutter (1981, 1985, 1987 e 1993)
 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
José Salomão Schwartzman
Resiliência
Rutter (1981, 1985, 1987 e 1993)
 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
José Salomão Schwartzman
risco de comprometimento da memória
e declínio cognitivo com a idade
1/2
2x
José Salomão Schwartzman
4x
risco de comprometimento da memória
e declínio cognitivo com a idade
hipertensão arterial não tratada
1/2
2x
José Salomão Schwartzman
4x
risco de comprometimento da memória
e declínio cognitivo com a idade
níveis elevados de colesterol
1/2
2x
José Salomão Schwartzman
4x
risco de comprometimento da memória
e declínio cognitivo com a idade
múltiplos traumatismos cranianos
associados ao coma
1/2
2x
José Salomão Schwartzman
4x
risco de comprometimento da memória
e declínio cognitivo com a idade
níveis elevados de estresse e depressão
1/2
2x
José Salomão Schwartzman
4x
risco de comprometimento da memória
e declínio cognitivo com a idade
programa regular de exercícios
1/2
2x
José Salomão Schwartzman
4x
risco de comprometimento da memória
e declínio cognitivo com a idade
hábito de ler e de aprender
1/2
2x
José Salomão Schwartzman
4x
risco de comprometimento da memória
e declínio cognitivo com a idade
atividades de lazer e sociais
1/2
2x
José Salomão Schwartzman
4x
José Salomão Schwartzman