josé salomão schwartzman. plasticidade do sistema nervoso josé salomão schwartzman universidade...

José Salomão Schwartzman

Plasticidade do sistema nervosoPlasticidade do sistema nervoso


Universidade Presbiteriana Mackenzie

Arthur, (97) (trabalhou até há 4 anos) e Isabel, (95) casados há 73 anos moram sozinhos

José

Salo

mão S

chw

art

zman

Elvira (86) pega dois ônibus para ensaiar em um coral

José

Salo

mão S

chw

art

zman

Yolanda (82) faz ioga, nada, anda de jet ski no rio Guaíba,voou de paraglider há 3 anos e dirige seu próprio carro

José

Salo

mão S

chw

art

zman

George Burns viveu 100 anos

José

Salo

mão S

chw

art

zman

vovó Moses (1860-1961) começou

a pintar aos 78 anos de idade


sistemafuncional

OBJETIVO

restauração de funções no sistema nervoso



OBJETIVO

sistemafuncional

sistema OBJETIVOfuncional

OBJETIVOsistemafuncional


OBJETIVOX



sistemafuncional

OBJETIVO

OBJETIVO

OBJETIVO


sistemafuncional

sistemafuncional


Plasticidade do sistema nervoso

a plasticidade neural contribui para o aprendizado e

memória e participa do processo de restauração funcional

que se segue à um insulto cerebral

plasticidade pode ser definida como qualquer mudança

duradoura nas propriedades morfológicas ou funcionais do

córtex cerebral em resposta a mudanças ambientais ou

lesões



admitia-se que era uma capacidade do cérebro em

desenvolvimento mas hoje sabemos que ocorre também no

adulto

as alterações plásticas ocorrem ao nível das sinapses

o córtex cerebral com sua extensa rede de sinapses reúne as

condições para a ocorrência dos processos plásticos



a prática desenvolve a plasticidade em tarefas motoras

a tarefa motora pode ser facilitada pela administração de

anfetaminas e pode ser modificada por várias outras drogas

(prazosina <, escopolamina <, propranolol <, levodopa >)


fatores neurotróficosfatores neurotróficos

são polipeptídicos que através de receptores específicos agem no:

desenvolvimento sobrevivência manutenção de neurônios

são essenciais para a sobrevivência do sistema nervoso central e do periférico em desenvolvimento


fatores neurotróficos

substâncias com propriedades neurotrópicas e neurotróficas:

induzem a diferenciação de células precursoras em neurônios

definem o fenótipo morfológico e químico dos neurônios

especificam o papel funcional dos neurônios

definem a localização espacial dos neurônios

guiam o axônio dos neurônios até o alvo apropriado

mantêm a conectividade e organização funcional dos neurônios durante toda a vida do indivíduo


grupos de fatores neurotróficos

neurotrofinas

neuropoietinas (neuroquinas)

fatores transformadores de crescimento

fatores de crescimento dos fibroblastos

neurogulinas

fatores de crescimento insulina-like

fator de crescimento derivados das plaquetas

fator de crescimento do hepatócito

neurotransmissores e neuroreguladores

outros fatores



a classe de fatores neurotróficos mais conhecida é a das

neurotrofinas

quatro principais neurotrofinas foram isoladas de

mamíferos:

o NGF (nerve growth factor)

o BDNF (brain-derived neurotrophic factor)

a neurotrofina 3 (NT-3)

a neurotrofina 4/5 (N 4,5)

Copray et al., 2000


controle NGF

glutamato aspartato

glutamato + NGF aspartato + NGF

efeito de substâncias excitatórias e fatores neurotróficos

sobre a maturação de células de Purkinje

José

Salo

mão S

chw

art

zman

neurônios se aproximam do alvofonte de fator

neurotrófico

quantidade reduzida

de fator neurotróficoneurônio degenerando


morte neuronal programada

durante o desenvolvimento há eliminação (programada) de grande número de neurônios

a função desta morte programada seria a de suprimir neurônios extra-numerários

esta destruição seria necessária para se adequar o número de neurônios ao número de células alvo inervadas

deste modo, o adequado crescimento axonal e formação de sinapses seria essencial na determinação de quais neurônios sobreviverão


morte neuronal programada

desta forma, há uma estreita relação entre conexões apropriadas dos

neurônios e sua sobrevivência

a presença de fatores neurotróficos, produzidos pelas células alvo, é

fator determinante da sobrevivência dos neurônios

neurônios que não atingem os territórios alvo, chegam muito tarde ou

não estabelecem sinapses estáveis, morrem


sinapses / mm3

sinapses total

sin

ap

ses /

mm

3 (

x 1

08)

sin

ap

ses t o

tal ( x

10

11)

densidade sináptica e número de sinapses na área 17 em função da idade


podemos modificar nossos cérebros? histórico (Diamond, 1988)

no início da década de 50, vários estudos demonstraram que ratos que haviam sido expostos a “ambientes enriquecidos” no início de suas vidas aprendiam melhor tarefas em labirintos do que ratos que haviam crescido em “ambientes não enriquecidos”

a questão que se colocou, então, é se estes ratos que haviam sido criados em “ambientes enriquecidos” diferiam dos outros não apenas no que se refere ao comportamento, mas também à química cerebral

encontraram, nestes animais, uma maior concentração cerebral de acetilcolinesterase


condições experimentais básicas (Diamond, 1988)


Diamond (1988)efeitos do “enriquecimento ambiental”

os estudos iniciais demonstraram claramente que havia diferenças estruturais entre os cérebros de animais criados em “ambientes enriquecidos” por 80 dias (do dia 25 ao 105) e de animais-controle

os “ratos enriquecidos” apresentavam córtices mais espessos, com um distanciamento maior entre as células, principalmente nas camadas externas

a contagem dos neurônios e células gliais por campo microscópico não revelou diferenças entre os 2 grupos



as células nervosas dos animais “enriquecidos” apresentavam um aumento significativo no tamanho do corpo celular e do núcleo, principalmente nas camadas mais externas do córtex

novas técnicas demonstraram, nos animais “enriquecidos”, um aumento absoluto no número de células gliais (oligodendrócitos e astrócitos)

o aumento nos oligodendrócitos pode ser constatado, enquanto que o aumento dos astrócitos, embora presente, não chegou a ser significativo



animais “enriquecidos” têm maior arborização dendrítica nas células estreladas da camada II do córtex occipital (área 18)

animais “enriquecidos” têm mais ramos dendríticos em células piramidais

em células cerebelares de macacos “enriquecidos” foi observada quantidade maior de pequenos ramos dendríticos do que em macacos “não enriquecidos”

célula piramidal


Diamond (1988)efeitos do “enriquecimento ambiental” no período pré-natal

a autora observou uma tendência, embora não significativa, em ratos

recém-natos produtos de mães “enriquecidas”, de apresentarem

córtices mais espessos do que ratos nascidos de mães “não

enriquecidas”

os pesos de nascimento destas 2 populações diferiam de forma

significativa no sentido de que os filhos de mães “enriquecidas”

pesavam 6% mais


Diamond (1988)efeitos do “enriquecimento ambiental” na meia idade e velhice

os ratos Long-Evans chegam a viver, no laboratório da autora,

904 dias

foram estudados grupos de ratos ( “enriquecidos x não

enriquecidos”) com 444 e 630 dias de idade

nos 2 grupos, os córtices mostraram-se mais espessos nos

grupos “enriquecidos”


plasticidade do sistema nervosomecanismos

vários processos estão envolvidos na restauração de

funções do sistema nervoso:

brotamento regenerativo

brotamento colateral

hipersensibilidade pós-denervação


plasticidade do sistema nervosomecanismos: brotamento regenerativo

em casos de lesão axonal:

degeneração anterógrada

degeneração retrógrada (?)

pode haver brotamento este fenômeno já foi observado no cérebro; porém, não se sabe

se estas conexões são funcionais

este processo é dificultado pela presença de tecido

cicatricial este processo é facilitado pela injeção de uma proteína

promotora de crescimento nervoso nas áreas vizinhas


plasticidade do sistema nervosomecanismos: brotamento regenerativo


plasticidade do sistema nervosomecanismos: brotamento colateral

brotamento colateral de axônios íntegros para áreas

comprometidas já foi observado em várias regiões do

cérebro

invade locais lesados e forma novos terminais

estas novas conexões parecem ser funcionais


plasticidade do sistema nervosomecanismos: brotamento colateral


plasticidade do sistema nervosomecanismos:

equipotencialidade e liberação da inibição

função vicariante

reorganização funcional (Luria, 1978, 1980)


Condicionamento físico e funções cognitivas em idosos (Colcombe e Kramer, 2003)Condicionamento físico e funções cognitivas em idosos (Colcombe e Kramer, 2003)

metanálise

estudos envolvendo indivíduos entre 55 e 80 anos

trabalhos publicados de 1996 a 2001



grupo controle grupo experimental:

treino de condicionamento treino de condicionamento e musculação

curtos: 15 – 30 minutos moderados: 31 – 45 minutos longos: 46 – 60 minutos

1 – 3 meses 4 – 6 meses mais de 6 meses


controles

exercício

f. executivas controle f. espaciais rapidez

tipo de tarefa

Condicionamento físico e funções cognitivas em idosos (Colcombe e Kramer, 2003)



os estudos demonstram, de forma inequívoca, efeito positivo do condicionamento físico sobre várias atividades cognitivas

condicionamento promoveu aumento da performance 0,5 DP em média, independentemente do tipo de tarefa cognitiva, do método de treinamento e das características dos participantes



os benefícios foram mais evidentes nas mulheres

uma possível explicação para estes efeitos seria a dediferenciação, ou seja, menos especificidade daquelas regiões do encéfalo que são recrutadas para várias tarefas cognitivas; nos indivíduos mais velhos haveria maior recrutamento destas áreas para compensar a perda de função neural


plasticidade do sistema nervoso

a velocidade e o grau de reaquisição de uma função

parecem depender de uma série de fatores:

localização da lesão

extensão da lesão

desenvolvimento da lesão

estimulação ambiental

idade do paciente

sexo do paciente


plasticidade do sistema nervosoneurogênese/

evidências recentes demonstram que certas áreas cerebrais retém a possibilidade de gerar novos neurônios (em roedores, primatas não humanos e humanos adultos)

a proliferação celular no giro denteado do hipocampo de ratos adultos é mais significativa nos animais que são criados em ambientes enriquecidos

no camundongo adulto, atividade física (corrida) aumenta esta proliferação celular (van Praag, Kempermann e Gage, 1999)


plasticidade do sistema nervosoneurogênese

o número de neurônios gerados no giro denteado (hipocampo)

de ratos adultos duplica em resposta a treinos em tarefas de

aprendizagem associativa (que requerem a participação do

hipocampo)

estes resultados indicam que estes neurônios recém gerados

são afetados e potencialmente envolvidos na formação de

memórias associativas


plasticidade do sistema nervosoneurogênese (Eriksson et al., 1998)

foi demonstrada neurogênese no hipocampo de homens com

idade média de 64,4 +- 2,9

estes indivíduos haviam recebido injeção de

bromodeoxiuridina, com finalidades diagnósticas

neurônios com o DNA marcado por esta substância foram

identificados em espécimens cerebrais destes pacientes


plasticidade do sistema nervosoneurogênese (Mezey et al., 2003)

estudadas quatro pacientes do sexo feminino que receberam

transplante de medula óssea de doadores do sexo masculino: paciente 1: transplantada aos nove meses de idade, faleceu dez

meses depois

paciente 2: transplantada aos 34 anos de idade, faleceu nos dois

meses subseqüentes

paciente 3: transplantada aos dez anos de idade, faleceu nos

dois meses subseqüentes

paciente 4: transplantada aos 20 anos de idade, faleceu nos dois

meses subseqüentes




foram estudadas amostras do neo-cortex, striatum, hipocampo,estruturas temporais mesiais e cerebelo

nas quatro pacientes foram observadas células contendo cromossomos Y em várias regiões

a maior parte destas células não eram neurais: células endoteliais e células da substância branca

neurônios marcados foram identificados, especialmente no córtex cerebral e no hipocampo

a paciente mais nova e que sobreviveu por mais tempo ao transplante apresentava o maior número de neurônios marcados



transplante de tecido cortical fetal (Bhattacharya et al., 2002)

estudados 12 pacientes com moléstia de Parkinson com idade variando de 45 a 75 anos

transplante de um grama de tecido cerebral (área frontal) extraído de feto com menos de 20 semanas de idade gestacional e retirado dentro de um minuto após a histerectomia para a região axilar

não houve nenhum tratamento imunossupressor


plasticidade do sistema nervosotransplante de tecido cortical fetal (Bhattacharya et al., 2002)

uma parte do tecido transplantado foi removido após 1-2 meses: não foram observados sinais de rejeição nem de processos inflamatórios

estavam presentes sinais de crescimento do tecido: neurogênese, gliogênese, neo-vascularizaçao e angiogênese

avaliação dos pacientes após um mês: discreta melhora (até 33%) em 41,6% dos casos melhora moderada (até 66,6%) em outros 41,6% dos casos em 16,8% dos casos, nos quais não houve melhoras objetivas, os

pacientes referiram melhoras gerais sendo que foi possível uma redução das doses de L-Dopa em 75% dos casos


Drives of brain plasticity (Hummel e Cohen, 2005) Drives of brain plasticity (Hummel e Cohen, 2005)

treino promove plasticidade uso-dependente

pode ser facilitado pelo uso de anfetamina

estimulação magnética craniana

estimulação elétrica craniana por corrente

contínua


Neurônios EspelhoNeurônios Espelho


Neurônios espelho

descritos por Giaccamo Rizzolatti (1988)

“mirror neurons” na área pré-motora ventral de macacos

células que disparam quando o animal realiza uma ação

específica com suas mãos: empurrar, puxar, agarrar e colocar

um amendoim na boca

as mesmas células disparam quando o animal observa alguém

(o experimentador ou outro macaco) realizar a mesma ação


vista lateral do cérebro de macaco Rizzolatti e Craighero, 2004


ativação cerebral durante movimentos da mão direita

simulação execução

EE


Neurônios espelhoDaniel Glaser, Córtex 2004

bailarinos e praticantes de capoeira

estudado o padrão de ativação observado (ressonância magnética funcional) quando: bailarinos observavam ballet bailarinos observavam capoeira capoeiristas observavam capoeira capoeiristas observavam ballet


Glaser, 2004José Salomão Schwartzman

Ressonância magnética funcional

sulco intraparietal

córtex pré-motor dorsal

bailarinos vendo ballet

bailarinos vendo capoeiracapoeiristas vendo balletcapoeiristas vendo capoeiracontroles vendo balletcontroles vendo capoeira

Glaser, 2004

José

Salo

mão S

chw

art

zman

Resiliência


Resiliência

propriedade pela qual a energia armazenada em um corpo deformado é devolvida quando cessa a tensão causadora de uma deformação elástica

termo que se origina nas ciências exatas, particularmente na mecânica e engenharia


ResiliênciaRutter (1981, 1985, 1987 e 1993)

este autor enfatizou a importância de se considerar múltiplos aspectos nas pesquisas sobre os fatores de risco e de proteção:

1) as respostas frente ao evento estressor são influenciadas pela avaliação que a pessoa faz da situação, pela capacidade de processar a experiência, pela atribuição de significado e pela possibilidade de incorporá-la ao sistema de crenças; a idade, nesse caso, é um fator de diferenciação importante, pois a capacidade de elaboração de um bebê é diferente daquela de uma criança mais velha



2) outro mecanismo diz respeito à forma como as

pessoas lidam com as adversidades e eventos

estressores, se elas agem ou simplesmente reagem à

situação estressante

3) a habilidade das pessoas para agir é uma função de

sua auto-estima e sentimentos de auto-eficácia tanto

quanto de sua capacidade para resolver problemas



4) o conhecimento cognitivo está apoiado em

relacionamentos estáveis, sucessos, experiências

positivas e atributos de temperamento

5) tais qualidades pessoais tornam-se operacionalizadas

nas interações e respostas frente a outras pessoas e em

seu papel de regulação das respostas individuais às

situações de estresse



6) enfrentamento bem sucedido é exercitado durante

toda a vida, pois as situações de dificuldade e de

mudanças fazem parte do incremento da competência e

da responsabilidade

7) os fatores de proteção devem operar durante todo o

tempo e não apenas num dado momento ou

circunstância de maior estresse


1/2 2 x 4 x

risco de comprometimento da memória e declínio cognitivo com a idade


1/2 2 x 4 x


hipertensão arterial não tratada


1/2 2 x 4 x


níveis elevados de colesterol


1/2 2 x 4 x


múltiplos traumatismos cranianosassociados ao coma


1/2 2 x 4 x


níveis elevados de estresse e depressão


1/2 2 x 4 x


programa regular de exercícios


1/2 2 x 4 x


hábito de ler e de aprender


1/2 2 x 4 x


atividades de lazer e sociais


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