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RITMOS BIOLÓGICOS

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RITMOS BIOLÓGICOS. 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).

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Presentation Transcript
slide2

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!

slide4

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.

slide5

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

slide6

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.

slide8

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.

slide9

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

slide10

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

slide11

VIGILIA

Nível da atenção

Atenção

Estado Consciente

slide12

SONO

Fases do sono

Estado Inconsciente

slide13

100%

Nível máximo

de atenção

Desempenho Comportamental

Sono

Vigília

Coma

Euforia

Nível de atividade cortical

slide14

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?

slide15

SARA

Cerebelo

Impulsos

visuais

FORMAÇÃO

RETICULAR

Tronco

Encefálico

Impulsos auditivos

Medula

Vias ascendentes

Vias descendentes

slide16

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?

slide17

O sistema de modulação difuso

Participação no ciclo

slide19

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.

slide20

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.

slide21

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

slide22

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

slide23

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).
slide24

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%

slide25

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

slide26

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
slide29

Ao despertar as ondas cerebrais se tornam rápidas

  • Ativação cortical
  • Percepção sensorial, integração sensório-motora, orientação
slide30

Animal dormindo: estimulação do SARA  desperta  EEG dessicronizado

  • Animal acordado: estimulação do tálamo  dorme  EEG sincronizado
slide32

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

slide33

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

slide34

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

slide35

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

o que causa o sono rem
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
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

Lócus ceruleus (Nor)

REM off

Núcleo reticular pontinoACh

REM On

REM

REM

REM

REM

REM

Ach

Nor

5HT

Mecanismos neurais do Sono REM
slide38

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

como despertamos
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.
slide40

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

ad