RITMOS BIOLÓGICOS
Cronobiologia: disciplina que estuda os ritmos biológicos
Ritmos
a) Circadianos: vigília-sono (periodicidade em torno de 24h)
b) Infradianos: batimento cardíaco (periodicidade < 24h)
c) Ultradianos: 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!
Natureza rítmica dos processos biológicos
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
Glândula pineal: sintetiza e libera a melatonina
GÂNGLIO CERVICAL SUPERIOR
(neurônio pós-ganglionar)
HIPOTÁLAMO
RETINA
NSQ  N. paraventricular
Trato
retinohipotlamico
MEDULA TORACICA
Coluna intermédio lateral
(neurônio pre-ganglionar)
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).
A noite, acontece o contrário e a concentração de melatonina aumenta. O seu aumento induz o
sono.
RETINA
SNA simpático
HIPOTÁLAMO
+
NSQ
N. paraventricular
-
pré-ganglionar
+
EPITÁLAMO
pós-ganglionar
+
Gl. pineal
+
Diminuição da luz
Diminuição do efeito
inibitório do NSQ
Liberação do SNA simpático
Melatonina
Indução do sono
Primavera/Verão
Outono/Inverno
Regressão
Gonadal
parada de postura
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 estenotipada (deitado e de olhos fechados) e
período de reduzida atividade motora
- Experiências oníricas = sonho
Caracterização do sono
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
Medicina do trabalho
Nível da atenção
VIGILIA
Atenção
Estado Consciente
Fases do sono
SONO
Estado Inconsciente
100%
Desempenho Comportamental
Nível máximo
de atenção
Sono
Coma
Vigília
Nível de atividade cortical
Euforia
Quando dormimos somos “desligados” de uma vez. E quando
acordamos também. Haverá um sistema geral atenuador/ativador
do córtex?
Sistema de modulação difuso
Características dos neurônios
-
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
Cerebelo
Impulsos
visuais
FORMAÇÃO Tronco
RETICULAR Encefálico
Impulsos auditivos
Medula
Vias ascendentes
Vias descendentes
Que mecanismos estão envolvidos no
processo de alternância entre os estados
de vigília e sono?
Já que dormimos de uma vez haveria um sistema
atenuador/ativador geral de todo o sistema nervoso
central?
Há um sistema modulador das atividades corticais?
O sistema de modulação difuso
Participação no ciclo
O sistema de modulação difuso
Alterações do estado de consciência
CONSCIÊNCIA: capacidade de reconhecimento da realidade externa e interna e
a capacidade de responder aos estímulos: refere-se ao 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.
ELETROENCEFALOGRAFIA (EEG)
O EEG revela a atividade elétrica cerebral
resultante de populações de neurônios
corticais em atividade em função do tempo.
Dois eletrodos pareados na superfície do couro
cabeludo captam essa atividade elétrica.
Ritmos das ondas do EEG (eletroencefalograma)
Eletrodo
superficial
EEG rápido: as células
corticais estão em ritmo
dessincronizado
Córtex
cerebral
EEG lento: as células corticais
estão em ritmo sincronizado;
FREQUENCIA
- no. de ondas na unidade de tempo (ritmo)
AMPLITUDE
- tamanho da onda
Durante a vigília o EEG apresenta ritmos
de ondas dessincronizadas e bastante
rápidas.
Ritmo : Ondas de baixa amplitude e
freqüência entre 8-13Hz.
Rítmo : Ondas de amplitude mais baixa
de maior freqüência (14Hz)
Acordado de olhos fechados
Olhos abertos
Quando começamos adormecer os rimos
EEG alteram-se profundamente,
apresentando 4 estágios distintos.
Tipos e estágios do Sono
O sono tem dois estados:
a) SONO NÃO-REM
b) SONO REM
O sono Não-REM apresenta 4
estágios, durante os quais as
ondas se tornam cada vez
mais lentas e aumentam a
amplitude. O EEG se torna
sincronizado e a profundidade
do sono aumenta.
O sono REM é um tipo de
sono onde EEG fica
dessicronizado e ocorre
movimentos rápidos dos olhos
(rapid eyes movements).
Numa noite de sono (8horas), passamos por ciclos de sono 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.
Estagio
Estagio
Estagio
Estagio
Total de Sono
I: 4 a 5%
II: 45 a 55%
III: 4 a 6 %
IV: 12 a 15%
VIGILIA:
Predominam as ondas 
ESTÁGIO 1 (5 min)
Predomina 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
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
a) Animal dormindo: estimulação do SARA  desperta  EEG dessicronizado
b) Animal acordado: estimulação do tálamo  dorme  EEG sincronizado
O tálamo
Neurônios talâmicos
1. VIGÍLIA
- altamente excitáveis (Glu)
- modo de transmissão continuo
- EEG: ondas dessincronizadas
2. SONO
- inexcitáveis (GABA) mas os canais de Ca++
sensíveis à hiperpolarizaçâo se abrem
- modo em salvas de PA
- EEG: ondas sincronizadas
2
1
Córtex
Tálamo
Córtex
os neurônios corticais estão em
franca atividade arrítmica; EEG
desssincronizado
A estimulação glutamatérgica
nos neurônios talâmicos geram
PA em modo continuo, conforme
a atividade da via aferente.
NGL
Glu
+
Vias aferentes
Córtex
Os neurônios corticais passam a
exibir ritmos sincronizadas. EEG
sincronizado
A estimulação gabaergica do
núcleo reticular do tálamo
causam salvas de PA.
NGL
Gaba
-
Núcleo reticular
A atividade talâmica é regulada pelo sistema de modulação difuso
VIGÍLIA EEG de ondas rápidas
SONO EEG de ondas lentas
CÓRTEX
CEREBRAL
Modo de
Transmissão
continuo
Salvas
de PA
TÁLAMO
N. reticular
ACh
Neurônios
colinérgicas
do sistema de
modulação difuso
Tronco
encefálico
FOR
GABA
NGL
Relê
tálamo-cortical
?
Glu
Vias aferentes visuais
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
Como despertamos?
• Estimulação das vias sensoriais aferentes com maior
intensidade, ativando o SARA
• Atividade aumentada do locus ceruleus durante a
transição sono REM e a vigília, dessincronizando ainda
mais o EEG.
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