RITMOS BIOLÓGICOS

1. RITMOS BIOLÓGICOS

2. Cronobiologia: disciplina que estuda os ritmos biológicos • Ritmos • Circadianos: vigília-sono (periodicidade em torno de 24h) • Infradianos: batimento cardíaco (periodicidade < 24h) • 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!

3. Natureza rítmica dos processos biológicos

4. 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.

5. Núcleo-supraquiasmático (HIPOTÁLAMO) Órgão fotossensível Trato retino-hipotalâmico Outras áreas do SNC Órgãos efetuadores Ritmos circadianos Relógio Biológico Glândula Pineal Ritmos infradianos ZEITGEBERS Ritmos Biológicos Vias eferentes Vias aferentes Temporizador externo Claro-escuro Duração do fotoperíodo Temporizador interno Relógio biológico SNC

6. 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.

7. Lesão no NSQ: abole o ciclo vigília-sono e vários outros ritmos

8. Glândula pineal: sintetiza e libera a melatonina GÂNGLIO CERVICAL SUPERIOR (neurônio pós-ganglionar) HIPOTÁLAMO NSQ  N. paraventricular RETINA 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.

9. Liberação do SNA simpático Diminuição do efeito inibitório do NSQ Diminuição da luz Indução do sono Primavera/Verão Outono/Inverno Regressão Gonadal parada de postura SNA simpático RETINA HIPOTÁLAMO EPITÁLAMO pré-ganglionar pós-ganglionar Gl. pineal N. paraventricular NSQ + + + - + - Melatonina

10. 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

11. VIGILIA Nível da atenção Atenção Estado Consciente

12. SONO Fases do sono Estado Inconsciente

13. 100% Nível máximo de atenção Desempenho Comportamental Sono Vigília Coma Euforia Nível de atividade cortical

14. 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. Quando dormimos somos “desligados” de uma vez. E quando acordamos também. Haverá um sistema geral atenuador/ativador do córtex?

15. SARA Cerebelo Impulsos visuais FORMAÇÃO RETICULAR Tronco Encefálico Impulsos auditivos Medula Vias ascendentes Vias descendentes

16. 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?

17. O sistema de modulação difuso Participação no ciclo

18. O sistema de modulação difuso

19. 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.

20. ELETROENCEFALOGRAFIA (EEG) O EEG revela a atividade elétrica cerebral resultante de populaçõesde neurônios corticais em atividade em função do tempo. Dois eletrodos pareados na superfície do couro cabeludo captam essa atividade elétrica.

21. Ritmos das ondas do EEG (eletroencefalograma) Eletrodo superficial EEG rápido: as células corticais estão em ritmo dessincronizado EEG lento: as células corticais estão em ritmo sincronizado; Córtex cerebral FREQUENCIA - no. de ondas na unidade de tempo (ritmo) AMPLITUDE - tamanho da onda

22. 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) Quando começamos adormecer os rimos EEG alteram-se profundamente, apresentando 4 estágios distintos. Acordado de olhos fechados Olhosabertos

23. Tipos e estágios do Sono • O sono tem dois estados: • SONO NÃO-REM • 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).

24. 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. Total de Sono Estagio I: 4 a 5% Estagio II:45 a 55% Estagio III: 4 a 6 % Estagio IV: 12 a 15%

25. VIGILIA: Predominam as ondas b 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

26. Além das alterações cíclicas do EEG ocorrem oscilações viscerais e somáticas, particularmente durante os episódios de sono REM. • Aumento dos movimentos oculares • Atonia muscular • Aumento da freqüência cardíaca • Aumento na freqüência respiratória • Ereção peniana

27. A arquitetura do sono varia entre as pessoas e com a idade

28. MECANISMOS NEURAIS DO SONO

29. Ao despertar as ondas cerebrais se tornam rápidas • Ativação cortical • Percepção sensorial, integração sensório-motora, orientação

30. Animal dormindo: estimulação do SARA  desperta  EEG dessicronizado • Animal acordado: estimulação do tálamo  dorme  EEG sincronizado

31. O tálamo

32. 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 Córtex Tálamo 2 1

33. 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

34. 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

35. SONO EEG de ondas lentas VIGÍLIA EEG de ondas rápidas CÓRTEX CEREBRAL Salvas de PA Modo de Transmissão continuo GABA Vias aferentes visuais Glu N. reticular TÁLAMO NGL ACh Relê tálamo-cortical Tronco encefálico FOR Neurônios colinérgicas do sistema de modulação difuso ? A atividade talâmica é regulada pelo sistema de modulação difuso

36. 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 tálamo-corticais 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

37. Sono REM EEG de ondas rápidas Córtex Cerebral Modo de transmissão Tálamo PA em salvas Núcleos da Rafe (5HT) REM off Lócus ceruleus (Nor) REM off Núcleo reticular pontinoACh REM On REM REM REM REM REM Ach Nor 5HT Mecanismos neurais do Sono REM

38. Hipotálamo anterior Coma permanente Sincronização do EEG GABA A atividade GABAergica do HA inibe o HP e induz o sono Os neurônios histaminérgicos do HIPOTALAMO POSTERIOR VIGÍLIA EEG de ondas rápidas CÓRTEX CEREBRAL + Modo de Transmissão continuo Glu Vias aferentes sensoriais Tálamo HIS Hipotálamo posterior Drogas anti-histamínicas causam sonolência

39. 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.

40. Durante o sono há estimulação para o aumento de GH RETINA HIPOTÁLAMO N. paraventricular NSQ + - Diminuição do efeito inibitório do NSQ Liberação da atividade de núcleos hipotalâmicos neuroendócrinos. + Adeno-hipófise + GH