Anatomia e Fisiologia Sem Limites

Visão geral do Cérebro

Com a assistência do cerebelo, o cérebro controla todas as acções voluntárias no corpo.

Animação de cérebro: Localização do cérebro (em vermelho).

O cérebro, que está à frente ou no topo do tronco cerebral, compreende uma grande porção do cérebro. No ser humano, é a maior e mais bem desenvolvida das cinco principais divisões do cérebro. O cérebro é a estrutura mais recente no sentido filogenético, com os mamíferos tendo a maior e mais desenvolvida entre todas as espécies.

O cérebro contém o córtex cerebral (dos dois hemisférios cerebrais), bem como várias estruturas subcorticais, incluindo o hipocampo, os gânglios basais, e o bolbo olfactivo. Em mamíferos maiores, o córtex cerebral é dobrado em muitos giros e sulcos, o que lhe permite expandir-se em área de superfície sem ocupar um volume muito maior. Com a ajuda do cerebelo, o cérebro controla todas as acções voluntárias no corpo.

Córtex cerebral

p> O córtex cerebral: O córtex cerebral é a camada exterior representada em violeta escura. Notar a estrutura dobrada do córtex: os “vales” do córtex são conhecidos como sulci.

O córtex é composto por dois hemisférios, direito e esquerdo, separados por um grande sulco. Um espesso feixe de fibras, o corpus callosum, liga os dois hemisférios, permitindo que a informação seja passada de um lado para o outro. O hemisfério direito controla e processa os sinais do lado esquerdo do corpo, enquanto o hemisfério esquerdo controla e processa os sinais do lado direito do corpo.

Os Quatro Lóbulos Cerebral

Cada hemisfério do córtex cerebral dos mamíferos pode ser dividido em quatro lóbulos definidos funcional e espacialmente: frontal, parietal, temporal, e occipital.

O lóbulo frontal está localizado na parte frontal do cérebro, sobre os olhos, e contém o bolbo olfactivo. O lobo frontal também contém o córtex motor, que é importante para o planeamento e implementação do movimento.

Lóbulos cerebrais: Localizações dos lobos cerebrais

Duas funções principais do lobo parietal são o processamento da somatossensação (sensações tácteis tais como pressão, dor, calor, frio) e a propriocepção (a sensação de como partes do corpo são orientadas no espaço).

O lobo temporal está localizado na base do cérebro pelos ouvidos. Está principalmente envolvido no processamento e na interpretação de sons. Também contém o hipocampo, que processa a formação da memória.

O lóbulo occipital está localizado na parte de trás do cérebro. Está principalmente envolvido na visão: ver, reconhecer, e identificar o mundo visual.

Função cerebral

O cérebro dirige as funções motoras conscientes ou volitivas do corpo. Estas funções têm origem no córtex motor primário e noutras áreas motoras do lóbulo frontal onde as acções são planeadas. Os neurónios motores superiores no córtex motor primário enviam os seus axónios para o tronco cerebral e medula espinal para sinapse nos neurónios motores inferiores, os quais inervam os músculos. Os danos nas áreas motoras do córtex podem levar a certos tipos de doenças motoras dos neurónios. Este tipo de danos resulta em perda de potência muscular e precisão em vez de paralisia total.

O sistema sensorial olfactivo é único, na medida em que os neurónios no bolbo olfactivo enviam os seus axónios directamente para o córtex olfactivo, em vez de o enviarem primeiro para o tálamo. Os danos no bolbo olfactivo resultam numa perda do sentido do olfacto. O bolbo olfactivo também recebe informação “de cima para baixo” de áreas do cérebro como a amígdala, neocórtex, hipocampo, locus coeruleus, e substantia nigra. As suas funções potenciais podem ser colocadas em quatro categorias não exclusivas: discriminação entre odores, aumento da sensibilidade da detecção de odores, filtragem de odores de fundo, e permitir que áreas cerebrais superiores envolvidas na excitação e atenção modifiquem a detecção ou a discriminação de odores.

Fala e linguagem são principalmente atribuídas a partes do córtex cerebral. Porções motoras da linguagem são atribuídas à área de Broca dentro do lóbulo frontal. A compreensão da fala é atribuída à área de Wernicke, na junção do lóbulo temporal-parietal. Os danos na área de Broca resultam em afasia expressiva (afasia não fluente), enquanto que os danos na área de Wernicke resultam em afasia receptiva.

Lóbulos cerebrais

O córtex é dividido em quatro lóbulos principais: frontal, parietal, occipital, temporal.

Lóbulos cerebrais: Os quatro lóbulos (frontal, parietal, occipital e temporal) do cérebro humano são representados juntamente com o cerebelo.

Lóbulos cerebrais eram originalmente uma classificação puramente anatómica, mas sabemos agora que estão também associados a funções cerebrais específicas. O telencéfalo (cérebro), a maior porção do cérebro humano, está dividido em lóbulos como o cerebelo. Se não especificado, a expressão “lóbulos do cérebro” refere-se ao telencéfalo. Existem quatro lóbulos não contestados do telencéfalo:

O lobo frontal

O lobo frontal é uma área no cérebro dos mamíferos localizada na parte frontal de cada hemisfério cerebral e posicionada antes (em frente) do lobo parietal e superior e anterior aos lobos temporais. É separado do lobo parietal por um espaço entre tecidos chamado sulco central e do lobo temporal por uma prega profunda chamada sulco lateral (Sylvian). O giro pré-central, formando a borda posterior do lobo frontal, contém o córtex motor primário, que controla os movimentos voluntários de partes específicas do corpo.

p>O lobo frontal contém a maioria dos neurónios sensíveis à dopamina no córtex cerebral. O sistema da dopamina está associado à recompensa, atenção, tarefas de memória a curto prazo, planeamento e motivação. A dopamina tende a limitar e seleccionar a informação sensorial que o tálamo envia para o cérebro. Um relatório do Instituto Nacional de Saúde Mental indica que uma variante genética que reduz a actividade da dopamina no córtex pré-frontal está relacionada com um desempenho inferior nessa região durante tarefas de memória; esta variante genética está também relacionada com um ligeiro aumento do risco de esquizofrenia.

O lobo frontal é considerado como contribuindo para as nossas qualidades mais humanas. Os danos no lóbulo frontal podem resultar em mudanças na personalidade e dificuldade de planeamento. Os lobos frontais são os mais exclusivamente humanos de todas as estruturas cerebrais.

O lobo parietal

O lobo parietal é uma parte do cérebro posicionada acima (superior ao) lobo occipital e atrás (posterior ao) lobo frontal. O lóbulo parietal integra informação sensorial de diferentes modalidades, particularmente o sentido espacial e a navegação. Por exemplo, compreende o córtex somatosensorial e a corrente dorsal do sistema visual. Isto permite às regiões do córtex parietal mapear objectos percebidos visualmente em posições coordenadas do corpo.

Porções transversais do lóbulo parietal são também importantes no processamento da linguagem. Além disso, este lóbulo integra informação de vários sentidos e auxilia na manipulação de objectos. Porções do lóbulo parietal estão envolvidas no processamento viso-espacial.

O lobo occipital

Os dois lobos occipitais são o mais pequeno dos quatro lobos emparelhados no córtex cerebral humano. Localizados na porção mais recuada do crânio, os lóbulos occipitais fazem parte do cérebro anterior. Na extremidade frontal do occipital existem vários giros occipitais laterais separados por sulcos occipitais laterais. O lobo occipital está envolvido no sentido da visão; as lesões nesta área podem produzir alucinações.

O lobo temporal

O lobo temporal é uma região do córtex cerebral localizada sob a fissura lateral em ambos os hemisférios cerebrais do cérebro dos mamíferos. Os lóbulos temporais estão envolvidos em muitas funções, tais como reter memórias visuais, processar a entrada sensorial, compreender a linguagem, armazenar novas memórias, sentir e expressar emoções, e derivar significado. O lóbulo temporal contém o hipocampo e desempenha um papel fundamental na formação de memória explícita a longo prazo, modulada pela amígdala. Está envolvido nos sentidos do olfacto e do som, bem como no processamento de estímulos complexos.

Áreas adjacentes nas partes superior, posterior e lateral dos lóbulos temporais estão envolvidas no processamento auditivo de alto nível. O lóbulo temporal está envolvido na percepção auditiva primária, tal como a audição, e detém o córtex auditivo primário. O giro temporal superior inclui uma área onde os sinais auditivos do ouvido chegam primeiro ao córtex cerebral e são processados pelo córtex auditivo primário no lobo temporal esquerdo.

As áreas associadas à visão no lobo temporal interpretam o significado de estímulos visuais e estabelecem o reconhecimento de objectos. A parte ventral dos córtices temporais parece estar envolvida no processamento visual de estímulos complexos, tais como rostos (giro fusiforme) e cenas (giro parahipocampal). As partes anteriores deste fluxo ventral para processamento visual estão envolvidas na percepção e reconhecimento de objectos.

Matéria branca do Cérebro

Matéria branca é composta por axónios mielinizados e glia e liga áreas distintas do córtex.

Uma secção transversal do cérebro humano: A matéria branca aparece branca neste cérebro humano dissecado, enquanto que a matéria cinzenta aparece mais escura. A matéria branca é composta em grande parte por axónios mielinizados.

A matéria branca é um dos dois componentes do sistema nervoso central (SNC). Consiste principalmente em células gliais e axónios mielinizados e forma a maior parte das partes profundas do cérebro e as partes superficiais da medula espinal. Num cérebro recém-cortado, o tecido de matéria branca aparece branco-rosado a olho nu, porque a mielina é composta em grande parte por tecido lipídico contendo capilares. Os axónios de matéria branca transmitem sinais de várias áreas de matéria cinzenta (as localizações dos corpos celulares nervosos) do cérebro uns aos outros e transportam impulsos nervosos entre os neurónios. Enquanto que a matéria cinzenta está principalmente associada ao processamento e cognição, a matéria branca modula a distribuição dos potenciais de acção, actuando como relé e coordenando a comunicação entre diferentes regiões cerebrais.

Tractos

Existem três tipos diferentes de tractos (feixes de axónios) que ligam uma parte do cérebro a outra dentro da matéria branca:

• Tractos de projecção estendem-se verticalmente entre áreas cerebrais superiores e inferiores e centros da medula espinal, e transportam informação entre o cérebro e o resto do corpo. Outras vias de projecção transportam sinais para cima até ao córtex cerebral. Superior ao tronco cerebral, essas vias formam uma folha ampla e densa chamada cápsula interna entre o tálamo e os núcleos basais, e depois irradiam numa matriz divergente e em leque para áreas específicas do córtex.

li>Tractos comissurais cruzam-se de um hemisfério cerebral para o outro através de pontes chamadas comissuras. A grande maioria dos trajectos comissurais passa através do grande corpo caloso. Algumas vias atravessam as comissuras anteriores e posteriores muito mais pequenas. As vias comissurais permitem que os lados esquerdo e direito do cérebro comuniquem uns com os outros.li>As vias de associação ligam diferentes regiões dentro do mesmo hemisfério do cérebro. Fibras de associação longas ligam diferentes lóbulos de um hemisfério entre si, enquanto fibras de associação curtas ligam diferentes giroscópios dentro de um único lóbulo. Entre as suas funções, as vias de associação ligam centros perceptuais e de memória do cérebro.

Corpus Callosum

O corpus callosum (latim: “corpo duro”), também conhecido como a comissura colossal, é um feixe largo e plano de fibras neurais sob o córtex do cérebro eutério na fissura longitudinal. Liga os hemisférios cerebral esquerdo e direito e facilita a comunicação interhemisférica. É a maior estrutura de matéria branca no cérebro, consistindo de 200 a 250 milhões de projecções axonais contralaterais.

Corpus Callosum: Localização do corpus callosum no cérebro.

A porção posterior do corpus callosum chama-se esplénio, a anterior chama-se genuíno (ou “joelho”), e a área entre os dois é o truncus ou corpo do corpus callosum. A parte entre o corpo e o esplénio é muitas vezes marcadamente fina e assim chamada o istmo. A tribuna é a parte do corpus callosum que se projecta posteriormente e de forma inferior a partir do anteriormost genu. A tribuna é assim chamada pela sua semelhança com o bico de uma ave.

Agenese do corpus callosum (ACC) é uma doença congénita rara em que o corpus callosum está parcial ou completamente ausente. É geralmente diagnosticada nos primeiros dois anos de vida e pode manifestar-se como uma síndrome grave na infância ou infância, como uma condição mais ligeira em adultos jovens, ou como um achado incidental assintomático. Os sintomas iniciais de ACC incluem geralmente convulsões que podem ser seguidas por problemas de alimentação e atrasos em manter a cabeça erecta, sentada, em pé, e a andar. Pode também ocorrer hidrocefalia.

Outros sintomas possíveis incluem deficiências no desenvolvimento mental e físico, coordenação mãos-olhos, e memória visual e auditiva. Em casos ligeiros, sintomas como convulsões, discurso repetitivo, ou dores de cabeça podem não aparecer durante anos.

Gânglios basais

Os gânglios basais são importantes para o controlo do movimento e hábitos de formação, e cada um dos seus componentes tem uma organização anatómica e neuroquímica interna complexa.

Os gânglios basais (ou núcleos basais) são um grupo de núcleos de origem variada no cérebro de vertebrados que actuam como uma unidade funcional coesiva. Estão situados na base do cérebro e estão fortemente ligados ao córtex cerebral, ao tálamo e a outras áreas do cérebro. Os componentes dos gânglios basais incluem o striatum, pallidum, substantia nigra, e núcleo subthalâmico. Cada um destes componentes tem uma organização anatómica e neuroquímica interna complexa.

Estrutura

Os Gânglios Basais: Os núcleos basais são frequentemente referidos como os gânglios basais. Os principais componentes dos núcleos basais são etiquetados em roxo.

Os principais componentes dos gânglios basais são:

• Striatum, ou neostriatum: Este componente consiste em 3 divisões: o caudato, o putamen, e o striatum ventral (inclui o núcleo accumbens). O estriato recebe entrada de muitas áreas do cérebro, mas envia saída apenas para outros componentes dos gânglios basais.
• Globus pallidus, ou pallidum: Este componente é composto pelo globus pallidus externa (GPe) e globus pallidus interna (GPi). O pallidum recebe a sua entrada mais importante do estriato (directa ou indirectamente), e envia saída inibitória para várias áreas relacionadas com o motor, incluindo a parte do tálamo que projecta para as áreas relacionadas com o motor do córtex.
• Substanciala nigra: Este componente consiste na substantia nigra pars compacta (SNc) e substantia nigra pars reticulata (SNr). A SNr funciona de forma semelhante ao palidum, e as células SNc contêm neuromelanina e produzem dopamina (um neurotransmissor) para entrada no striatum.
• Núcleo Subtalâmico (STN): O STN recebe entrada principalmente do estriato e do córtex, e projecta-se para uma porção do pálido (porção interna ou GPi). É a única porção dos gânglios que produz um neurotransmissor excitatório, o glutamato. O papel do núcleo subthalâmico é estimular o complexo SNr-GPi, e recebe entrada inibitória do GPe e envia sinal excitatório ao GPi.

Função

Os gânglios basais estão associados a uma variedade de funções, incluindo controlo motor voluntário, aprendizagem de procedimentos relacionados com comportamentos ou hábitos de rotina, tais como bruxismo, movimentos oculares, e funções cognitivas, emocionais. Actualmente, as teorias populares implicam os gânglios basais principalmente na selecção da acção, ou seja, a decisão de que vários comportamentos possíveis devem ser executados num determinado momento. Estudos experimentais mostram que os gânglios basais exercem uma influência inibitória sobre vários sistemas motores e que uma libertação desta inibição permite que um sistema motor se torne activo. A mudança de comportamento que ocorre dentro dos gânglios basais é influenciada por sinais de muitas partes do cérebro, incluindo o córtex pré-frontal, que desempenha um papel fundamental em funções executivas.

Os gânglios basais desempenham um papel central em várias condições neurológicas, incluindo várias perturbações do movimento. As mais notáveis são a doença de Parkinson, que envolve a degeneração das células produtoras de dopamina pigmentada por melanina na substantia nigra pars compacta (SNc), e a doença de Huntington, que envolve principalmente danos no estriatum. A disfunção dos gânglios basais está também implicada em algumas outras perturbações do controlo do comportamento, tais como a síndrome de Tourette, o balismo (particularmente o hemibalismo), a doença obsessivo-compulsiva, e a doença de Wilson (degeneração hepatolenticular). Com excepção da doença de Wilson e do hemibalismo, os mecanismos neuropatológicos subjacentes às doenças dos gânglios, tais como Parkinsons e Huntington, não são muito bem compreendidos ou, na melhor das hipóteses, ainda estão a desenvolver teorias.

Os gânglios basais têm um sector límbico cujos componentes são o núcleo accumbens, o pálido ventral, e a área tegmental ventral (VTA). Pensa-se que este sector límbico desempenha um papel central na aprendizagem da recompensa, particularmente um caminho desde o VTA até ao núcleo acumbens que utiliza o neurotransmissor dopamina. Pensa-se que várias drogas altamente viciantes, incluindo cocaína, anfetamina e nicotina, funcionam aumentando a eficácia deste sinal de dopamina.

Sistema límbico

O sistema límbico compõe a borda interna do córtex e é vital para a emoção, motivação, e memória.

O sistema límbico, ou cérebro paleomamífero, é um conjunto de estruturas cerebrais no precortex e subcortex do cérebro. Inclui o hipocampo, amígdala, núcleos talâmicos anteriores, septo, córtex límbico, e fórnice, e suporta uma variedade de funções incluindo emoção, comportamento, motivação, memória a longo prazo, e olfacto. O termo “límbico” vem do latim limbus, para “fronteira” ou “borda”, porque o sistema límbico forma a borda interna do córtex.

Anatomia do Sistema Límbico

O Sistema Límbico: Este diagrama do sistema límbico delineia componentes do diencéfalo e cérebro.

O sistema límbico consiste em várias estruturas que cada uma suporta funções cerebrais distintas.

Hippocampus e Estruturas Associadas

• Hippocampus: Necessário para a formação de memórias a longo prazo e implicado na manutenção de mapas cognitivos para navegação.
• Amygdala: Envolvida na sinalização do córtex de estímulos motivadores, tais como os relacionados com recompensa e medo, e em funções sociais, tais como o acasalamento.
• Fornix: Uma estrutura de matéria branca que transporta sinais do hipocampo para os corpos mamíferos e núcleos septais.

li>Corpo mamífero: Importante para a formação da memória.

Núcleos Septal

li> Estes encontram-se abaixo da tribuna do corpo caloso e anterior à lâmina terminal. Os núcleos septal recebem ligações recíprocas do bolbo olfactivo, hipocampo, amígdala, hipotálamo, midbrain, habenula, giro cingulado, e tálamo.

Lóbulo limbico

Uma estrutura filogenética antiga constituída pelas seguintes estruturas:

• Giro parahippocampal: Desempenha um papel na formação da memória espacial
• Giro cingulado: Conduz funções autonómicas de regulação do ritmo cardíaco, pressão arterial, e processamento cognitivo e atencional

Giro dentado: Pensado para contribuir para a formação de novas memórias

Estruturas Adicionais

• Córtex entorinal: Memória importante e componentes associativos
• Córtex piriforme: Processos de informação olfactiva
• Giro congénito: Região que abrange o giro cingulado e parahipocampal
• Nucleus accumbens: Envolvido na recompensa, prazer e dependência

li>Córtex órbito-frontal: Envolvido no processamento cognitivo durante a tomada de decisões

Função do sistema límbico

O sistema límbico funciona influenciando o sistema endócrino e o sistema nervoso autonómico. Está altamente interligado com o núcleo acumbente, o centro de prazer do cérebro, que desempenha um papel na excitação sexual e o “alto” derivado de certas drogas recreativas.

As estruturas do sistema límbico estão envolvidas na motivação, emoção, aprendizagem e memória.

O sistema límbico está também fortemente ligado ao córtex pré-frontal. Alguns cientistas afirmam que esta ligação está relacionada com o prazer obtido com a resolução de problemas. Para curar distúrbios emocionais graves, esta ligação foi por vezes cortada cirurgicamente, um procedimento de psicocirurgia chamado lobotomia pré-frontal. Os pacientes que se submeteram a este procedimento tornaram-se frequentemente passivos e sem motivação.