Todos os vertebrados dormem:

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Vigília &

Sono

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Vigília:

A vigília está associada com três efeitos principais: (1) Aumento do grau de atividade do cérebro,

(2) transmissão aumentada de sinais do sistema reticular ativador (3) excitação do sistema nervoso simpático.

O aumento da função cerebral é causado pelo grande número de impulsos que são transmitidos do centro da vigília do sistema, reticular ativador para o córtex cerebral e tálamo.

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Funções: Ramo Simpático:

Quando uma pessoa é exposta a uma situação estressante, o sistema nervoso simpático é ativado, produzindo resposta conhecida como “luta ou fuga”, na qual se inclui a elevação da pressão arterial, aumento (+) do fluxo de sangue para os músculos ativos, + do metabolismo,

+ da concentração sangüínea de glicose, + da atividade mental e estado de alerta mais intenso.

Embora essa reposta de “luta ou fuga” só seja utilizada raramente, o sistema nervoso simpático atua constantemente para modular e adaptar o funcionamento de diversos sistemas orgânicos, como o coração, os vasos sangüíneos, o trato gastrointestinal, os brônquios e as glândulas sudoríparas.

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Sistema reticular ativador:

=Noradrenalina

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Ativação do córtex via uma via direta (Noradrenalina, Serotonina) e indiretamente sobre o tálamo (Acetilcolina) e em particular o

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Eletroencefalograma- Ondas Cerebrais durante vigília e sono:

O eletroencefalograma (EEG) primeiramente descrito pelo psiquiatra austríaco Hans Berger em 1929 é uma medida que permite de visualizar a atividade generalizada do córtex cerebral. Berger já observou que o EEG do sono e da vigília eram nitidamente diferentes. Hoje o EEG é usado principalmente para auxiliar no diagnóstico de certas condições neurológicas , especialmente crises de epilepsia e para investigar a qualidade do sono.

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Eletroencefalograma (EEG):

EEG: Ondas parecem corresponder à somatória de milhares de

potenciais pós-sinápticos em dendritos de neurônios piramidais do córtex cerebral.

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Durante uma crise epiléptica generalizada o EEG torna-se sincronizada de forma extrema:

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Lesão das vias leminiscais Lesão da FRM

COMA VIGÍLIA / SONO

2 ritmos eletroencefalográficos fundamentais

Sincronizado Dessincronizado vigília

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EEG em encéfalos isolados contribui para reconhecer o papel do sistema reticular ativador em mecanismos de vigília e sono:

transecção da medula espinhal em C1

sono vigília

Não há alterações do ciclo vigília-sono

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Preparação cérebro isolado

transecção intercolicular EEG

EEG: sincronizado (fusos)

coma, Moruzzi, Magoun e colaboradores

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• Estimulação elétrica da FR Dessincronização do EEG

Vigília, estado de alerta

• Lesão da FR Coma

Preparação cérebro isolado: Lesão A: Não há alterações do ciclo vigília-sono

Lesão B: causa sincronização do EEG e Coma

“Stimulation of the brain stem reticular formation evokes generalized desynchronization of the EEC, simulating the arousal reaction of sensory stimuli. The electrocortical arousal is mediated by an ascending system, which is still active after mid-brain interruption of the classical sensory path.”

Giuseppe Moruzzi & Horace W. Magoun (1949)

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Durante distintas fases da vigília e do sono predominam distintos ritmos (alfa, beta, teta, delta) no EEG:

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1. O sono não é um processo passivo, causado pela diminuição de influxos sensoriais, como proposto por Bremer

2. O sono é um processo ativo como mostrado por Moruzzi, Magoun e colaboradores.

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Alpha (8-13 Hz) Theta (4-7 Hz) Delta (< 4 Hz) Stage 1 Stage 2 Stage 3 Stage 4 REM NREM

O sono não é uniforme: Existem fases distintos, que podem

ser categorizados como sono não-REM e sono REM no EEG.

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Eletroencefalograma:

Vigilia: baixa voltagem, alta freqüência

Sono não-REM: alta voltagem, baixa freqüência

Sono REM: baixa voltagem, alta freqüência

Alfa: 08 - 13 oscilações por segundo

(ocorrem em estados mentais relaxados e no sono)

Beta: 14 - 30 oscilações por segundo

(ocorrem no estado normal de vigília)

Teta: 04 - 07 oscilações por segundo

(ocorrem durante comportamentos de exploração e relaxamento profundo REM)

Delta: 0,5 - 03 oscilações por segundo

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Sono REM ou sono paradoxal:

Movimentos oculares: freqüente

Atividade muscular: muito baixo

Batimentos cardíacos: alto

Atividade respiratória: alto

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Variação das fases ao longo da noite

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Amines (locus coeruleus, dorsal raphe, tuberomammillary nucleus)

Acetylcholine (LDT/PPT, basal forebr.)

Orexin/Hypocretin

GABA (ventrolateral preoptic nucleus)

Wake Non-REM REM

         O O O O O

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Vermelho: Serotonina, Noradrenalina Azul: Acetilcolina

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VLPO = Ventrolateral preoptic nucleus TMN = Tuberomammilary nucleus LDT = Laterodorsal tegmental nucleus PPT = Pedunculopontine tegmental nucleus

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VLPO = Ventrolateral preoptic nucleus TMN = Tuberomammilary nucleus LDT = Laterodorsal tegmental nucleus PPT = Pedunculopontine tegmental nucleus O sistema desativador:

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HIPOTÁLAMO

Corte transverso do hipotálamo

Zona periventricular: neuroendócrina e autonômica Zona medial: comportamentos motivados

Zona lateral: ciclo vigília-sono

Núcleo arqueado III fórnix Eminência média amígdala

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Orexin:

The orexins (also named hypocretins) were described by two groups in 1998, and comprise two distinct peptides (A and B, which are 33 and 28 amino acids in length, respectively) that have two distinct receptors. Orexin-expressing neurons are predominantly located in the posterior hypothalamus and extend dorsally, medially and laterally from the fornix. Although small in number, orexin neurons have extensive projections throughout CNS and affect a variety of homeostatic functions.

Mutations in the genes encoding either prepro-orexin or the OXR2 receptor result in narcoleptic symptoms in mice and canines. In addition, narcoleptic patients have low or undetectable orexin levels in cerebrospinal fluid, and few if any orexin neurons. These results indicate that orexin neurons have roles in sleep–wake regulation, feeding and drug reward.

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Impaired orexin signaling and narcolepsy

Daytime sleepiness Fragmented sleep Cataplexy Sleep paralysis Hypnagogic hallucinations

Loss of orexin neurons Humans

Mice/Rats/Dogs Lack of orexin

Loss of orexin neurons Lack of orexin receptors

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Polysomnograms in control and

untreated narcolepsy patient

Adapted from Rogers et al. Sleep. 1994;17:590.

Time of day Co ntrol U ntr ea ted na rc ole ps y Time of day 2000 2400 0400 0800 1200 1600 W REM 1 2 3/4 2000 2400 0400 0800 1200 1600 W REM 1 2 3/4 MT MT

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Distúrbios do sono:

1. Insônia

2. Apnéia do sono

3. Síndrome das pernas inquietas 4. Narcolepsia

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O QUE É INSÔNIA?

Caracteriza-se de diversas maneiras, podendo ser uma dificuldade em iniciar o sono, ter muitos despertares durante a noite, despertar muito cedo e não conseguir mais dormir, ou até mesmo, dormir uma quantidade normal porém acordar pela manhã mal, como se o sono não tivesse sido suficiente ou restaurador. Muitas pessoas referem acordar cansadas, com dores no corpo, irritadas, desanimadas e mal humoradas.

POR QUE ALGUMAS PESSOAS DORMEM MAL?

A insônia é a ponta de um enorme iceberg. Na realidade, a insônia é um sintoma e deve ser analisada sob três aspectos: físico, psicológico e social. Doenças físicas, assim como situações de ansiedade, depressão e ingestão de bebidas alcoólicas podem ocasionar noites mal dormidas. Problemas familiares, econômicos e profissionais podem prejudicar o sono. Freqüentemente as insônias são agravadas ou podem ser decorrentes de hábitos errados que adquirimos durante a vida. Geralmente é o conjunto de fatores que provocam dificuldades para dormir, sem falar na predisposição para se ter insônia. Freqüentemente quem sofre de insônia tem familiares com o mesmo problema.

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Awake Move REM Stg 1 Stg 2 Stg 3 Stg 4 SLEEP EFFICIENCY: 79.2% REM LATENCY: 49.0 min SLEEP LATENCY: 6.0 min

% REM: 16.9 % STAGE 1: 17.0 % STAGE 2: 46.0 % STAGE 3: 0.0 % STAGE 4: 0.0

SOS: 01:04:00 _{TIME OF NIGHT} WUT: 08:51:30

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O receptor de GABA A: Sítio de ação dos benzodiazepinas Exemplos: Diazepam (Valium), Lorazepam

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Ritmos biológicos

• Existem variações cíclicas de fenômenos geofísicos ambientais.

• Como forma de adaptação aos fatores cíclicos ambientais os seres vivos desenvolveram uma distribuição temporal de suas funções.

- Ritmos circadianos: período ~ 24h - Ritmos ultradianos: período < 24h - Ritmos infradianos: período > 24h

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Existem ritmos circadianos para diversas funções fisiológicas:

Bear et al., 2008 Temperatura corporal Hormônio de crescimento Alerta Cortisol Potássio

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Ritmos circadianos

Podem ser sincronizado por fatores ambientais (Zeitgeber) O claro-escuro é o principal agente sincronizador.

P = 24h

A ritmicidade circadiana também existe quando as variações ambientais são removidas (em livre curso).

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Ritmo circadiano do ciclo vigília-sono

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A ordem temporal interna (relação temporal estável entre todas as funções) e a sincronização com o meio ambiente é necessário para a expressão funcional normal.

Implicações: Trabalhadores em turno noturno, turno alternado, viagens frequentes transmeridianas.

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Ritmos Circadianos: Papel do núcleo supraquiasmático

do hipotálamo como principal relógio biológico

NSQ Luz Via retinohipotal. Regiões hipotalâmicas Glândula pineal Melatonina

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Genes-relógio

Alça de retroalimentação negativa: No NSQ e outras áreas do cérebro existem genes relógio produzindo proteínas que inibem transcrição adicional de si próprias.

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Um sistema de núcleos hipotalâmicos interligados é responsável para nossos principais ritmos circadianos:

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Porque

dormir ?

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Nas fase de sono não-REM atividade elétrica reverberrante relacionado com eventos recentes. Na fase REM, ativação de fatores de transcrição e síntese protéica, o que induz plasticidade a longo prazo.

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Increase in Arc RNA expression in the CA1 pyramidal cell layer, 30 min after spatial water-task training. a and b show Arc RNA staining for a spatial water-task trained rat (A) and a caged control (B)

Correlatos moleculares da aprendizagem:

Expressão de genes de ativação imediata (immediate early genes): Arc, C-fos:

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Correlatos moleculares da aprendizagem:

Formação de fatores de transcrição como o CREB

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Sidarta Ribeiro et al. Learn. Mem. 2004; 11: 686-696

Figure 3. (A) Experience-dependent up-regulation of zif-268 brain expression during REM sleep

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Qual é a função dos sonhos?

Freud: Realização de desejos ocultos

Hobson e McCarley: Associações e memórias do córtex cerebral causadas por descargas aleatórias da ponte durante o sono REM

dois tipos de sonhos: Fase REM

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Sonhos – Fatos e Mitos:

Fatos: A maioria dos sonhos acontece durante as fases REM. Os sonhos das fases REM são mais intensivos que os das fases não-REM, que tratam mais de aspetos cotidianas.

Os sonhos de uma noite muitas vezes têm um único tópico. Lesões na parte ventral do córtex pré-frontal e no córtex parieto-temporal impedem todos os sonhos.

Lesões no córtex de associação visual mas não no córtex

visual primário impedem os componentes visuais dos sonhos A amigdala têm um papel chave nos sonhos que envolvem ansiedade.

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