Sistema Reticular: Sono - Vigília

Profa Dra Lúcia Neves Marques

John William Waterhouse. Sleep and his Half-brother Death. (1874)

Sistema Reticular: Sono - Vigília

Profª. Dra. Lucia Helena Neves Marques

Neurofisiologia – FAMERP/FUNFARME

John William Waterhouse. Sleep and his Half-brother Death. (1874)

“Que fim poderia ser mais

devotadamente desejado? Morrer...

Dormir! Talvez sonhar...”

(Hamlet - Shakespeare)

“

Ocorre quando o período de oscilação das mudanças

se aproxima do período de rotação da terra”

Circadiano do Latin “ circa”: cerca de , e dia

Relógio Biológico Interno Relógio Biológico

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Ciclo Circadiano

Fatores Exógenos

x

Fatores Endógenos

Halberg, 1969

Mecanismos do ciclo sono-vigília

“período 24h nos seres humanos”

Reino vegetal

Reino animal

Relógio Biológico

Fenômenos que determinam a ritmicidade do ciclo vigília-sono

“Fotoarrasto”

A detecção da redução dos níveis de luz a medida que a noite se aproxima é denominada fotoarrasto ou fotoagente arrastador

Relógio Biológico

• Pode ser sincronizado ou arrastado por fatores cíclicos ambientais os quais no Homem podem ser decorrentes

da organização social e do lazer.

• Resultado dos fatores endógenos herdados por transmissão genética;

• Alternância de claro - escuro é o principal agente ambiental sincronizador dos seres vivos

• Manter períodos adequados de sono e vigília;

• Sincronizar os processos fisiológicos com o ciclo dia – noite, Sono e vigília;

Mecanismos do ciclo sono-vigília

“Livre curso”

Funciona na ausência de qualquer sincronizador externo

Duração de aproximadamente 24h e meia

Relógio Biológico Interno

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Ciclo Circadiano

Hipotálamo: NSQ

principal Relógio Biológico nos mamíferos

Ritmo Circadiano

Hipotálamo:

Funções homeostáticas (temperatura, PA, Hormônios, e controle urinário).

Gânglio Cervical Superior

Coluna Intermédio Lateral da Medula Núcleo Supra Quiasmático (Hipotálamo)

Retina : ( células da camada interna - MELANOPSINA )

GLÂNDULA PINEAL Melatonina Neuro-hormônio Trato Retino- hipotalâmico Máxima 2- 4 h da manhã Melatonina - TC N-acetil- 5- metoxitriptamina

Triptofano

GLÂNDULA PINEAL

CONTROLE CICLO VIGÍLIA- SONO

circuitos do T. Cerebral

Mecanismos do ciclo sono-vigília

melatonina

Horas de Sono

Mecanismos do ciclo sono-vigília

conseqüência da atividade neural nos circuitos

tálamo-corticais (núcleos reticulares do tálamo e

córtex cerebral)

através da interação entre os

núcleos

monoaminérgicos

e

colinérgicos

do

Tronco Cerebral.

Sono REM

 Estágio I (5%) (N1)

• Sonolência, com desaparecimento do rítmo alfa (vigilia)

 Estágio II (50%) (N2)

• sono leve, fusos de sono e complexo K

 Estágios III e IV (15%) (N3)

• ondas lentas com elevada amplitude

• Paradoxal

, mov.oculares rápidos e atonia muscular

FC, PA e mudanças no metabolismo

(20 -25%)

_{Rapid Eye Moviment}

Sono Não REM

ACORDADO ES TA G IO S

R

EM

_RE

M

_REM

_R

EM

_R

EM

Ciclo do sono normal no adulto

Sono e Senescência Normais:

diminuição do sono profundo

Sistema tálamocortical T. cerebral pontino Córtex cerebral tálamo hipotálamo LC, RN, PPT, DDL Mecanismos homeostáticos do sono Mecanismos do sono NREM - REM

VPLO: área pré-optica ventro- lateral / SCN: núcleo supra quiasmático/ TMN : núcleo túbero-mamilar/ LC: Locus coeruleus/ RN :núcleo da rafe/ PPT:núcleo tegmentar pontino-peduncular/ DDL:núcleo tegmentar dorsolateral

VLPO, SCN, TMN

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Formação Reticular ( TC )

ciclo sono-vigília

ativar o

córtex cerebral

.

-

Atividade da FR é máxima na VIGÍLIA

- Inativada pelo sistema inibitório do n.

gabaérgico do H.Anterior durante o sono

NREM e REM.

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Formação Reticular Bulbo ao tálamo

Na grande maioria do tronco cerebral a formação reticular pode ser dividida em três áreas longitudinais com a seguinte distribuição (de medial para lateral) :

A- núcleos do rafe- neurónios seratoninérgicos,

B- Coluna medial ( medial aos núcleos do rafe )

- projeções ascendentes e descendentes da formação reticular - núcleo reticular magnocelular

. efetora: neurónios isodendríticos de grandes dimensões -magnocelulares e noradrenérgicos,

C- Coluna lateral- bulbo raquidianorostral

protuberânciacaudal e que tem essencialmente funções viscerais e é responsável pelos reflexos dos

nervos cranianos.

- receptora e é constituída por neurónios isodendríticos de pequenas dimensões - parvocelulares e colinérgicos.

SARA:

Sistema Ativador Reticular Ascendente

• conceito funcional,

• aglomera sistemas com diferentes

neurotransmissores:

FR do TC com seus interneurônios glutamatérgicos, Sistema Tálamocortical, N. Noradrenérgicos,

serotoninérgicos, dopaminérgicos, colinérgico-pontinos e do prosencefálico basal, sistemas hipotalamicos histaminérgicos

SARA

• responsável pela

Vigília

,

• alerta cognitivo,

• a redundância e as multiplas

interconecções, representam

vantagem evolutiva nos mamíferos,

na otimização e na especificidade

do estado de vigília,

• Dessincronização no EEG.

SARA

• Otimização

• Especificação do estado de VIGÍLIA:

importantes na adaptação e

sobrevivência das espécies

Mecanismos do ciclo sono-vigília

 Núcleos Dorsais da Rafe (NDR serotoninérgico)

 Locus Ceruleus (LC noradrenérgico) do tronco cerebral  Núcleo Tuberomamilar (NTM histaminérgico) do hipotálamo posterior, que se projetam difusamente para o córtex e núcleos reticulares do tálamo.

Mecanismos do ciclo sono-vigília

SARA

 Núcleos colinérgicos pontinos Látero-Dorsais (NLD- acetilcolina)  NúcleoTegmento Pedúnculo-Pontino (TPP- acetilcolina)

 Núcleo colinérgico do Prosencéfalo Basal (PB- acetilcolina)

O sistema colinérgico pontomesencefálico é constituído por:

Núcleos do T.C Neurotransmissores Estado de Atividade

Neuronal– TC

N. colinérgicos

Junção ponte-mesencef. Acetilcolina Ativo

Lócus coeruleus Noradrenalina Ativo

N. colinérgicos

Junção ponte-mesencef. Acetilcolina Diminuída

Lócus Coeruleus Noradrenalina Diminuída

Lócus coeruleus Noradrenalina Ativo

N. da Rafe Serotonina Diminuída

N. da Rafe Serotonina Ativo

V I G I L I A N R E M REM

Mecanismos do ciclo sono-vigília

A atividade aminérgica:

•

Elevada durante a vigília

• Diminui durante o sono NREM

• Ausente no sono REM

• As células aminérgicas são denominadas de “wake - on –

and -

sleep off “

A atividade colinérgica:

•

É máxima durante sono REM e vigília

• Mínima ou ausente durante o sono NREM

• As células colinérgicas são denominadas de "REM and

-wake - on

“

MCH = hormônio concentrador da melanina

Mecanismos do ciclo sono-vigília

MCH = hormônio concentrador da melanina

Mecanismos do ciclo sono-vigília

MCH = hormônio concentrador da melanina

Mecanismos do ciclo sono-vigília

MCH = hormônio concentrador da melanina

•Há uma diferença entre a dessincronização do EEG no REM e na vigília

- sono REM:

a ativação colinérgica projeta-se diretamente no córtex,

-

Na vigília:

hipocretinas e colinérgicos estão ativos (modulação aminérgica cortical)

Modelo da interação recíproca

•Neurônios da área ventral tegmentar (AVT) mesencefálica, situada junto à substância nigra, projetam-se para o córtex cerebral

via trato meso-cortico-límbico;

• Axônios excitatórios da AVT projetam-se para o LC e núcleos

talâmicos límbicos, conectando o sistema dopaminérgico

mesoestriatal diretamente com o sistema reticular ativador ascendente responsável pela vigília;

• O trato dopaminérgico diencefálico-espinal de origem nos

núcleos motores do tálamo projeta-se para o neurônio motor inferior

e está envolvido na gênese das síndromes das pernas inquietas e síndrome dos movimentos involuntários de membros inferiores.

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Mecanismos dopaminérgicos na regulação do sono:

Mecanismos dopaminérgicos na regulação do sono:

• O efeito de agonistas dopaminomiméticos no ciclo

sono-vigília depende do

tipo de receptores

dopaminérgicos

estimulados (pré e/ou pós-sinápticos),

doses e tipos de

agonistas

• Doses baixas de agonistas dopaminérgicos D-2,

produzem sonolência, aumentam o sono REM e ataques

de sono em portadores da D.de Parkinson

• Doses mais altas são suficientes para suprimir sono

NREM e REM, por estímulo de receptores D-1

• Os efeitos soporíficos D-2 são mediados por

auto-receptores D-2, inibitórios, localizados no corpo celular das

células do trato meso-córtico-límbico. A estimulação destes

auto-receptores inibe a atividade do trato

meso-córtico-límbico, liberando o sono REM.

Hipotálamo anterior:

Núcleo pré-óptico ventro-lateral do

hipotálamo anterior (VLPO):

•Neurônios gabaérgicos e galaninérgicos •Ativam-se no sono NREM e REM (sleep-on) •Sono de ondas lentas

•Está ativo durante o sono e inibe sistema aminérgico-colinérgico e hipocretinas

•Recebe sinapse inibitória: NTM, NDR, LC, NSQ, Sist. Límbico, exceto hipocretinas

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Projeções do VLPO

Axônios do VLPO (gabaérgicos e galaninérgicos) projetam-se nos neurônios monoaminérgicos e colinérgicos promotores da vigília.

Marcapasso circadiano:

Núcleos supraquiasmáticos (NSQ):

•Localizados no hipotálamo anterior, acima do quiasma óptico

• Relógio biológico gerado de um ritmo endógeno próprio passível de sincronização através de sinais internos ou do meio ambiente (luz solar)

Foto-sincronização do NSQ:

•Inicia células ganglionares retinianas → receptores melatonina tipo 1 e fotopigmentos específicos → fotorrecepção e transdução do estímulo luminoso → via glutamato → pelo trato retino-talamico → NSQ

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Núcleos supraquiasmáticos (NSQ):

•Transmitem a informação rítmica foto-sincronizada para outros núcleos hipotalâmicos adjacentes responsáveis pela:

• periodicidade de secreção de hormônios • variações da temperatura do SNC • ingesta alimentar

• duração do ciclo sono-vigília • secreção de melatonina.

• Desinibe o VLPO ao final da vigília permitindo o início do sono NREM • Ativa o sistema hipocretinas

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Adenosina

•Produto do metabolismo energético celular neuronal

• Acumulando-se na fenda sináptica durante a vigília e privação de sono • Atua localmente de forma inibitória (auto-receptores específicos adenosina 1)

• maior acúmulo no prosencéfalo basal

• Acúmulo de adenosina → redução da atividade colinérgica do prosencéfalo basal → desinibe o VLPO + ação do NSQ → sono NREM • Cafeína, aminofilina e teofilina são antagonistas dos receptores adenosina 1

Hipotálamo Lateral

Hipocretinas

•Neurônios produtores estão localizados na região prefornical do hipotálamo posterior

• Regulam ciclo sono-vigília, balanço energético e apetite, atividade do sistema nervoso autônomo, secreção neuroendócrina e atividade locomotora

• Papel central na manutenção do alerta durante privação de sono • Estabilizam os sistemas aminérgicos e colinérgicos

• Atividade máxima durante a vigília • Ausente durante sono NREM e REM

• Narcolepsia-cataplexia → deficiência de hipocretinas

Sistema de hipocretinas e conexões

Hipotálamo lateral hipocretina

Flávio Alóe, et al. Sleep-wake cycle mechanisms. Rev Bras Psiquiatr. 2005;27(Supl I):33-9

Sistema de hipocretinas e conexões

neuronios excitatórios I e II do Hipotálamo Lateral inervam o S. Ativador Ascendente e córtex cerebal. GABA e II

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Vias aminérgicas e colinérgicas Flávio Alóe, et al. Sleep-wake cycle mechanisms. Rev Bras

Psiquiatr. 2005;27(Supl I):33-9

Atividade das hipocretinas, núcleos aminérgicos e colinérgicos são responsáveis pelo do EEG dessincronizado. O sistema hipocretinas recebe aferências excitatórias (setas vermelhas). O VLPO apresenta projeções inibitórias (setas brancas) constituindo uma relação recíproca entre os núcleos aminérgicos-colinérgicos excitatórios e o VLPO. As células do VLPO estarão ativas exclusivamente durante o sono NREM e REM. AVT: área ventral tegmentar (dopamina). NSQ: núcleo supraquiasmático. (+) sinapse excitatória. (-) sinapse inibitória. Seta transparente: circuito fora de atividade. Seta azul: circuito inibitório em atividade. Seta vermelha: circuito excitatório em atividade.

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Sono NREM

A ausência de estímulos excitatórios do

núcleo supraquiasmático (NSQ), do

prosencéfalo basal e do sistema límbico

(setas brancas) em conjunto com as

projeções inibitótórias (setas azuis) oriundas do VLPO sobre sistema de hipocretinas dão início ao sono NREM.

Projeções do VLPO Flávio Alóe, et al. Sleep-wake cycle mechanisms. Rev Bras Psiquiatr. 2005;27(Supl I):33-9

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Sono REM

A atividade dos núcleos colinérgicos látero-dorsais (NLD) e do tegumento pedúculo-pontinos (TPP) (células REM-on) é liberada pela subtração de estímulos inibitórios (seta azul claro) oriundos do sistema aminérgico - células REM-off (seta azul escuro) -, aumentando a atividade colinérgica (sono REM) de acordo com o Modelo da Interação Recíproca.11 O sistema hipocretina e aminas permanecem sob inibição do VLPO. As setas brancas representam ausência de atividade.

Noradrenalina Acetilcolina Serotonina Sistema dopaminérgico de origem mesocorticolimbica. Área tegmental ventral -dopamina

Conecções Tálamo - Corticais . Via trato córticomesolímbico

Rye DB. The two faces of Eve: dopamine's modulation of wakefulness and sleep.Neurology 2004;63(Suppl 3):S2–7.

Sono-Vigília

FR Pontina

NE,5HT

ACh

Vigília Sono NREM Sono REM

Sono NREM

Sono REM Vigília

Sistema aminérgico

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Projeções inibitórias do VLPO. Axônios do VLPO (gabaergéticos e galaninérgicos) projetam-se nos neurônios monoaminérgicos e colinérgicos promotores da vigília. VLPO: núcleo colinérgico laterodorsal (acetilcolina) NPP: núcleo pedunculopontino (acetilcolina) NTM: núcleo tuberomamilar do hipotálamo posterior (histamina) NDR: núcleo dorsal da rafe (serotonina) LC: núcleo lócus coeruleus (noradrenalina).

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Sonhos:

Origem – misteriosa, intrigam filósofos e cientistas ao longo do tempo. Atualmente: ciência começa a desvendar esse enigma.

De onde vem?

Para onde vai?

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Sonhos:

- Como sonhamos apenas no sono REM (quando existe somente a ACETILCOLINA).

MEMÓRIA “PUERIL”

- Para formação de memória mais densa.

Necessário a ação da NA

Portanto só lembramos dos sonhos quando acordamos na fase REM, pois a memória “pueril“ a base da Acetilcolina, pode ser consolidada pela reativação de Noradrenalina (NA).

Sonhos

Sono REM ACETILCOLINA

memória“pueril”

Despertar memória consolidada pela ação NA

Não lembramos sonhos

Lembramos dos sonhos

Memórias armazenadas

Sonhos

Expressão de uma associação “cega”

+

permite consolidar a memória a longo prazo das informações obtidas em vigília.

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Sonhos

SONHANDO impossível pensar

permitindo vivenciar o prazer real de um sonho ( Ex : sonho erótico ou ter medo em um pesadelo)

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Sonhos:

O que impede o raciocínio lógico nos sonhos?

Sono NREM córtex pré-frontal↓ atividade

Sono REM ativação das áreas frontais posteriores e mediais conexão com sistema límbico

(conteúdo emocional) e conexão desativada nas áreas ventrais e laterais– responsáveis pela lógica e decisões.

Sonhos:

- consolidação da memória

- geração de insights criativos (capazes de resolver problemas

do cotidiano) Ex: Einsten

Bran Stoker

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Ciclo sono-vigília

Hipotálamo:

H. Anterior

H. Lateral Sistemas das hipocretinas

H. Posterior Núcleo túbero-mamilar histaminérgico

Mecanismos do ciclo sono-vigília

Núcleos gabaérgicos Núcleos supraquiasmáticos

Hipotálamo Anterior

Núcleos gabaérgicos– VLPO

(inibitórios) Núcleo pré-optico ventro lateral

Responsável pelo inicio e manutenção do Sono Não REM. Núcleo supraquiasmático– NSQs

Responsável pelo ritmo circadiano do ciclo sono-vigília.

Vigília

Núcleos aminérgicos

Núcleos histaminérgicos NTM = núcleos túbero-mamários

HL - núcleos excitatórios inervam o SARA e córtex cerebral

hipocretinas I e II

NLD = núcleo látero- dorsal

TPP = núcleo tegmento-pendúnculo-pontino