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Autora: Profa. Cynthia Bedeschi Colaboradores: Profa. Roberta Pasqualucci Ronca Prof. Luiz Henrique Cruz de Mello Controle Motor e Neurociências Sumário Controle Motor e Neurociências APRESENTAÇÃO ......................................................................................................................................................7 INTRODUÇÃO ...........................................................................................................................................................7 Unidade I 1 TEORIAS DE CONTROLE MOTOR ...................................................................................................................9 1.1 A natureza do movimento ................................................................................................................ 10 1.2 As três classes de movimentos ....................................................................................................... 11 1.3 Teorias de controle motor e suas implicações clínicas ......................................................... 11 1.3.1 Teoria reflexa ............................................................................................................................................ 12 1.3.2 Teoria hierárquica ................................................................................................................................... 13 1.3.3 Teoria da programação motora......................................................................................................... 15 1.3.4 Teoria dos sistemas ................................................................................................................................ 17 1.3.5 Teoria ecológica ....................................................................................................................................... 18 2 CONTROLE SEGMENTAR E SUPRASSEGMENTAR DA MOTRICIDADE VOLUNTÁRIA .............. 19 2.1 Controle segmentar da motricidade voluntária ...................................................................... 19 2.1.1 Integração em nível da medula espinhal ...................................................................................... 20 2.1.2 Integração em nível do tronco encefálico (TE) ........................................................................... 25 2.2 Controle suprassegmentar da motricidade voluntária ......................................................... 27 2.2.1 Integração em nível cerebelar ........................................................................................................... 28 2.2.2 Integração em nível dos núcleos da base ..................................................................................... 30 2.2.3 Integração ao nível cerebral ............................................................................................................... 34 3 ALTERAÇÕES DA MOTRICIDADE VOLUNTÁRIA .................................................................................... 39 3.1 Alterações da força muscular .......................................................................................................... 40 3.2 Alterações do tônus muscular ........................................................................................................ 41 3.2.1 Espasticidade ............................................................................................................................................ 41 3.2.2 Hipotonia ................................................................................................................................................... 42 3.3 Perda da seleção de ativação muscular (sinergias inadequadas) ..................................... 42 3.4 Coativação ............................................................................................................................................... 43 3.5 Alterações motoras associadas a lesões cerebelares .............................................................. 43 3.6 Alterações motoras decorrentes de acometimentos nos núcleos da base ................... 45 4 CONTROLE POSTURAL FISIOLÓGICO E ALTERADO .............................................................................. 46 4.1 Controle postural típico ..................................................................................................................... 46 4.1.1 Tipos de controle de equilíbrio .......................................................................................................... 49 4.1.2 Estabilidade anteroposterior .............................................................................................................. 52 4.1.3 Estabilidade mediolateral e multidirecional ................................................................................ 55 4.1.4 Equilíbrio reativo em sedestação...................................................................................................... 57 4.1.5 Equilíbrio proativo: antecipatório .................................................................................................... 57 4.1.6 Equilíbrio proativo em sedestação ................................................................................................... 58 4.1.7 Sistemas sensoriais ................................................................................................................................. 59 4.1.8 Integração sensorial ............................................................................................................................... 61 4.1.9 Sistemas cognitivos no controle postural .................................................................................... 63 4.2 Controle postural alterado ............................................................................................................... 64 4.2.1 Estado estável alterado ........................................................................................................................ 64 4.2.2 Alterações do equilíbrio reativo ........................................................................................................ 65 4.2.3 Alterações no sequenciamento sinérgico ..................................................................................... 65 4.2.4 Atraso nas respostas posturais .......................................................................................................... 66 4.2.5 Alterações nas adaptações das respostas posturais ................................................................. 68 4.2.6 Alterações no controle muscular antecipatório ......................................................................... 69 4.2.7 Alterações nos sistemas perceptuais .............................................................................................. 69 4.2.8 Alterações sensoriais no equilíbrio estável ................................................................................... 69 4.2.9 Alterações nos sistemas cognitivos ................................................................................................. 71 Unidade II 5 MECANISMOS NEURAIS DA PERCEPÇÃO SENSORIAL E DA INTEGRAÇÃO SENSÓRIO-MOTORA .............................................................................................................. 78 5.1 Sistema somatossensorial ................................................................................................................. 80 5.2 Sistema visual ........................................................................................................................................ 91 5.3 Sistema vestibular ................................................................................................................................ 94 6 CONTROLE COGNITIVO DO MOVIMENTO VOLUNTÁRIO ................................................................... 96 6.1 Anatomia do controle cognitivo ....................................................................................................Córtex pré-motor Córtex motor primário B) Vista medial Figura 22 – Áreas corticais 38 Unidade I Vejam que interessante: um estudo de 1980 mostrou que diferentes áreas corticais são responsáveis por diferentes atividades funcionais. Por meio da análise do fluxo sanguíneo, os cientistas detectaram o seguinte: quando as pessoas realizavam tarefas simples dos dedos, como apertar uma mola, o fluxo sanguíneo aumentava nas áreas corticais motora e sensorial primárias. A atividade motora estava relacionada à execução da resposta simples e a atividade sensorial relacionada à sinalização dos receptores periféricos. Quando as pessoas realizavam sequências complexas de movimentos dos dedos, o aumento do fluxo sanguíneo se estendia dessas mesmas áreas até regiões da área motora suplementar. Entretanto, quando as pessoas apenas realizavam ensaio mental dessas mesmas sequências complexas, apenas houve aumento do fluxo sanguíneo da área motora suplementar (ROLAND et al., 1980). Assim, demonstrou-se que a atividade dos neurônios na área motora suplementar está ligada à atividade mental necessária para o planejamento desses movimentos, envolvendo a mesma área do córtex caso o movimento seja executado de fato ou apenas ensaiado mentalmente. Trocando em miúdos, isso quer dizer que praticar mentalmente os movimentos promove ativação de áreas relacionadas à programação motora. Ademais, sabe-se que a área motora suplementar está relacionada à programação de sequências motoras complexas, também da coordenação de movimentos bilaterais das mãos. Diante do exposto, vejam que incrível: estamos com mais uma ferramenta da fisioterapia. Observação A denominada prática mental é uma abordagem fisioterapêutica que envolve abordagens de ensaios dos movimentos e ativam e estimulam áreas relacionadas ao planejamento motor e potencialização de sua posterior execução sob uma teoria denominada “equivalência motora”: a prática mental ativa os mesmos circuitos motores do movimento executado de fato, ainda que em menor intensidade. Importante considerar que as áreas pré-motoras e parietais estão envolvidas em identificação de alvos no espaço, na escolha de determinadas estratégias de ação e na programação dos movimentos. As áreas pré-motoras mandam outputs principalmente ao córtex motor, que por sua vez conduz os sinais para TE e ME via tratos corticoespinhal e corticobulbar. As áreas corticais também interagem com áreas de processamento sensorial no lobo parietal, com CB e NB, responsáveis, como vimos anteriormente, pelo planejamento, refinamento e execução das ações do movimento. Outra região importante para o controle dos aspetos cognitivos do movimento são as áreas de associação das regiões frontais, onde a ação do córtex pré-frontal destaca-se como de extrema importância, por regular habilidades que regem o movimento voluntário, como intenção (volição), tomada de decisão, monitoramento do movimento, inibição de estímulos irrelevantes, entre outros. Esse assunto sobre a participação extensa dos sistemas cognitivos será estudado em outro capítulo muito importante ainda neste livro. Aguardem! 39 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Devido a essas características funcionais relacionadas a execução e planejamento do movimento, podemos inferir sobre a presença de alguns sinais e sintomas apresentados pelos pacientes quando diante de lesões dessas regiões. Acometimentos que envolvam neurônios do córtex motor primário podem causar manifestações no recrutamento das miofibrilas propriamente ditas, levando a fraquezas musculares. Por sua vez, acometimentos em áreas pré-motoras comprometem a capacidade de se desenvolver estratégias adequadas para o movimento, de organizar um plano adequado dele. Ademais, precisamos destacar as funções do “assistente do presidente da empresa”: o tálamo. O tálamo é considerado o maior centro de processamento do cérebro, pois recebe informações dos tratos ascendentes somatossensoriais, de NB e CB também. Observação Devido a suas importantes funções, lesões no tálamo podem causar sérios sinais e sintomas tanto de cunho sensorial como motor. Gostou? Como está sua percepção e seu conhecimento acerca do controle do movimento? Em sua grande essência, podemos considerar a ME como integrativa dos reflexos, os sistemas descendentes do TE responsáveis pelo controle postural de tônus e dos movimentos de olhos e cabeça, o cérebro como grande gerenciador do movimento voluntário (direcionado a um objetivo) por meio de suas atuações no planejamento, na execução e na organização cognitiva do movimento voluntário e, por fim, a atividade modulatória dos dois grandes sistemas de controle indireto: o CB, com seus ajustes durante seu curso e comparação do plano do movimento e sua real execução; e os NB, responsáveis por modulações mais refinadas que envolvem aspectos cognitivos do movimento, readequação dos ajustes posturais, modulação fina e eleição de programas motores já existentes. Está cansado? Há muito mais por aí! 3 ALTERAÇÕES DA MOTRICIDADE VOLUNTÁRIA E aí, como estão os estudos até aqui? Espero que bem. Até agora foram vistas as participações tão importantes das regiões do SN no controle do movimento. E, diante de perfis de modulação tão singulares e específicos, uma pergunta vem à tona: e quando há lesão do SN? Como fica a manifestação comportamental motora? Decerto devemos considerar que o comportamento motor humano emerge da interação de múltiplo processamentos, o que inclui os sistemas motor, cognitivo e sensorial. Assim, acometimentos em qualquer um desses sistemas resultarão em alterações dos movimentos funcionais. Independentemente da localização do acometimento neurológico, um fato é certeiro: o movimento estará alterado de alguma forma. Quais são essas formas de alterações da motricidade voluntária? É o que veremos neste capítulo. 40 Unidade I Na verdade, alterações encefálicas produzem padrões de sinais e sintomas associados a lesões de populações neuronais específicas. Bons estudos! 3.1 Alterações da força muscular Diante de uma lesão neurológica, a função muscular é uma das primeiras a demonstrar acometimento. Esse acometimento na produção de força muscular pode ser total ou parcial. Primeiramente, vamos revisar força muscular. Força muscular é definida como a habilidade em gerar tensão muscular suficiente para movimento ou controle postural. A força muscular é uma resultante de propriedades musculoesqueléticas e ativações neurais musculares. Em relação aos aspectos neurais da produção de força muscular, podemos considerar como constituintes o número de unidades motoras recrutadas; o tipo de unidades recrutadas e a frequência de descarga neuronal. Dessa forma, essas alterações são caracterizadas por fraqueza muscular, que pode ser definida como uma inabilidade em gerar níveis adequados de força. De acordo com a extensão da lesão, as alterações musculares podem variar de uma perda total da capacidade de geração de força – o que chamamos de plegia, até um acometimento parcial da atividade muscular, denominado paresia. Essas plegias ou paresias resultam da inabilidade ou dificuldade no recrutamento ou modulação das unidades motoras, que são imprescindíveis na geração de torque ou movimento. Essas alterações podem distribuir-se em diversas regiões do corpo, classificação esta que denominamos como classificação topográfica. Assim, podemos ter a hemiplegia ou hemiparesia – quando um hemicorpo é acometido (um membro superior e um membro inferior do mesmo lado); paraplegia ou paraparesia (quando parte do tronco e membros inferiores são acometidos – paraparesia crural ou quando parte do tronco e membros superiores são acometidos – paraparesia braquial); tetraplegia ou tetraparesia – acometimento nos quatro membros. Figura 23 41 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Como exemplo prático, podemos citar um caso de acidente vascular encefálico (AVE), no qual o indivíduo apresenta um lado do corpo acometido parcialmente,isto é, ele realiza alguns movimentos de forma alterada. Assim, temos a chamada hemiparesia. Caso o indivíduo não movimentasse nenhuma região daquele hemicorpo e estivesse com essa metade do corpo paralisada por completo, estaríamos diante de uma hemiplegia. Após um acidente de carro, por exemplo, se a pessoa que sofreu o acidente estivesse com os membros inferiores paralisados por uma lesão medular, ela apresentaria uma paraplegia. Caso esses movimentos estivessem acometidos somente em parte, seria uma paraparesia. Outro exemplo: uma criança com paralisia cerebral do tipo espástica e com acometimento nos quatro membros. Se esse acometimento fosse total, seria uma tetraplegia. Em caso parcial, tetraparesia. Viu como classificam-se esses acometimentos? Exemplo de aplicação Será que o tratamento fisioterapêutico seria o mesmo diante do tratamento de indivíduos com paresia ou plegia? Reflita sobre. 3.2 Alterações do tônus muscular 3.2.1 Espasticidade Outra propriedade muscular, além da força, é o tônus muscular. O tônus muscular pode ser definido como o estado de contração basal muscular. Esse tônus pode ser avaliado via palpação ou mobilização. Nas avaliações de mobilização, o tônus pode ser percebido como certa resistência muscular ao alongamento passivo. Diante de uma lesão neurológica, esse controle tônico pode sofrer alterações – para mais, ou para menos, dependendo da região acometida e do perfil de lesão neurológica. Espasticidade pode ser definida como “uma desordem do movimento caracterizada por um aumento de velocidade dependente dos reflexos de estiramentos tônicos resultante da hiperexcitabilidade dos reflexos tendíneos” (LANCE, 1980, p. 485). Na verdade, o controle tônico é exacerbado por uma alteração na modulação suprassegmentar das vias descendentes, o que acaba por gerar limitações muitas vezes importantes na realização dos movimentos voluntários. A espasticidade é uma síndrome neurológica caracterizada por sinais e sintomas característicos de lesão no trato corticoespinhal, a saber: hipertonia, hiperreflexia, presença de clônus e sinal de Babinski. 42 Unidade I 3.2.2 Hipotonia Pode ocorrer também o oposto: uma resistência muscular ao alongamento passivo pode estar diminuída – o que chamamos de hipotonia. A hipotonia é característica específica de alguns acometimentos neurológicos, como lesões cerebelares; síndrome de Down, fases iniciais (agudas) pós-lesão do SNC, entre outras. Figura 24 3.3 Perda da seleção de ativação muscular (sinergias inadequadas) Em alguns casos, os indivíduos podem até ter uma força muscular adequada, mas ainda assim o movimento não ocorre de forma harmônica. Isso ocorre devido a acometimentos em outros parâmetros do movimento, como timing muscular, ordem das sinergias e da sequência de ativação muscular. Assim, é comum considerar que lesões neurológicas podem também levar à alteração no recrutamento sinérgico e, por consequência, na ativação muscular seletiva. Portanto, a ativação muscular pode estar associada de uma forma inadequada à ativação de outros músculos relacionados. Essas sinergias que passam a ser alteradas deixam de ser “fluidas” e passam a ser mais “engessadas”, constituídas de padrões estereotipados de movimentos que não podem ser alterados ou adaptados por mudanças das demandas da tarefa ou do ambiente. Como exemplo clínico, podemos citar o indivíduo após sofrer um AVE, que apresenta ativação de músculos de ombro e cotovelo ao mesmo tempo, e o padrão clássico desse perfil de lesão é: sinergia flexora de membros superiores, caracterizada por retração e elevação escapular, abdução e rotação 43 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS externa de ombro, flexão de cotovelo, supinação do antebraço, flexão de punho e dedos; e sinergia extensora de membros inferiores, caracterizada por extensão de quadril, adução e rotação interna de quadril, extensão de joelho, flexão plantar, inversão de tornozelo, flexão de dedos. 3.4 Coativação Outra alteração de motricidade voluntária pode ocorrer manifestada por um padrão de ativação muscular alterado e que curiosamente nem sempre ocorre diante de acometimentos de cunho neurológico. A coativação pode ser caracterizada por ativação simultânea de músculos adicionais (geralmente agonistas e antagonistas) durante movimentos funcionais. A coativação pode ocorrer diante de lesões neurológicas, por ativação sinérgica alterada, mas também pode ocorrer por estratégias de estabilização articular organizadas pelo SN. 3.5 Alterações motoras associadas a lesões cerebelares Os acometimentos da motricidade voluntária também são apresentados de acordo com a área de lesão neurológica. Assim, as alterações do movimento causadas por acometimentos cerebelares podem ser caracterizadas em três categorias: • hipotonia; • ataxia ou incoordenação dos movimentos voluntários; • tremor de ação ou de intenção. Na verdade, lesões em locais específicos geram sinais e sintomas específicos, a saber: acometimentos no vérmis e núcleo fastigial causam alterações no controle de tronco e nos músculos axiais, que justificam alterações de equilíbrio e de controle postural, além de alterações características da fala – o que chamamos de disartria. Por sua vez, acometimentos no espinocerebelo ou núcleo interpósito causam tremores de ação nos membros, ao passo que acometimentos nos hemisférios laterais causam atraso na iniciação dos movimentos e alterações no controle de movimento em várias articulações (figura 25). Outra manifestação característica de lesões cerebelares, mas também inerente a outros perfis de lesões neurológicas, é a alteração na coordenação motora. Observação A coordenação motora é caracterizada pela participação de muitos músculos e articulações que são ativados dentro de um tempo apropriado e com uma correta quantidade de força muscular. 44 Unidade I Alguns eventos são chave para uma coordenação motora adequada, como sequenciação, timing e graduação da ativação de múltiplos grupos musculares. Quando esse padrão coordenado está alterado, algumas desordens podem ocorrer. A velocidade do movimento fica diferente, podendo ocorrer atrasos para iniciá-lo (o que chamamos de atraso no tempo de reação) ou dificuldades para freá-lo (denominado rebote), por exemplo. Isso pode atrapalhar a fluidez dos movimentos, pois cada grupo muscular pode estar com seu tempo de ativação alterado. Esse fato favorece a ocorrência do que chamamos de decomposição do movimento, onde uma articulação é acionada por vez. O grau de recrutamento das miofibrilas – o que caracterizaria o requerimento da força muscular – também pode estar acometido – para mais, ou para menos. No primeiro caso, temos a hipermetria, caracterizada pela superestimação da força requerida para uma tarefa específica. Por sua vez, quando ocorre a subestimação da força requerida para o movimento, temos a hipometria. Essas alterações na quantidade de força muscular invariavelmente alterará a direção dos movimentos, favorecendo a ocorrência de erros de direção do movimento – o que chamamos de dismetria. A habilidade em realizar movimentos rápidos e alternados, o que chamamos de diadococinesia, pode estar alterada também. Esse sinal clássico de lesões cerebelares é chamado de disdiadococinesia, que pode ser definido como a inabilidade em sustentar movimentos regulares rítmicos associados. Outra caraterística motora das lesões cerebelares é o tremor de intenção, caracterizado por uma frequência menor que 5 Hz, mais evidente ao final do movimento e que ocorre durante o desempenho de um movimento voluntário. Vale ressaltar que, devido ao fato de o CB ser responsável pela correção de erros dos movimentos em curso, quando estamos diante de lesões cerebelares, essas correções de erros na realização das ações motoras também podem ser alteradas. Cerebelo cortical Córtex cerebelar Núcleo denteado Núcleos cerebelares profundos Córtex pré-motor (planejamento motor) Vias para os neurôniosmotores superiores Cerebelo espinhal Núcleos interpósitos e do fastígio Córtex motor e tronco encefálico (execução motora) Cerebelo vestibular Núcleos vestibulares Neurônios motores inferiores na medula espinhal e no tronco encefálico (equilíbrio e regulação vestíbulo-ocular) Figura 25 – Circuitos cerebelares 45 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS 3.6 Alterações motoras decorrentes de acometimentos nos núcleos da base Os NB exercem funções variadas e de extrema importância no controle indireto e refinado do movimento. Devido as suas conexões complexas com córtex cerebral, as alterações nos NB estão associadas a distúrbios comportamentais e cognitivos, além das alterações motoras e visuais. Essas alterações na modulação do movimento favorecem desordens que chamamos de hipocinéticas ou, também, desordens hipercinéticas. Como exemplo das desordens hipocinéticas, temos a doença de Parkinson, caracterizada por lentidão e dificuldades de iniciação do movimento (sinal chamado de bradicinesia); rigidez muscular (uma cocontração dos músculos agonistas e antagonistas causando a chamada hipertonia plástica manifestada pelo sinal da roda denteada); tremor ao repouso e instabilidade postural (figura 26). Como exemplo de desordens hipercinéticas temos a doença de Huntington ou paralisia cerebral do tipo atetoide, ambas caracterizadas por movimentos excessivos e involuntários, hipotonia, movimentos coreicos, rápidos e irregulares. Podem ocorrer também sinais como atetose, caracterizado por movimentos involuntários lentos de torções, principalmente em MMSS, podendo acometer também pescoço, língua e face; e a distonia, que são contrações musculares sustentadas que causam torções, movimentos repetitivos e posturas inadequadas. A distonia é caracterizada por contração dos músculos agonistas e antagonistas e ocorre também em indivíduos com lesões no tálamo, cerebelo e TE. Ficou curioso em relação a essas doenças neurológicas? Você saberá mais sobre elas ao estudar o conteúdo de outras disciplinas do curso, relacionadas à fisioterapia neurofuncional. Aprenderá também, mais para frente, as principais e mais atuais abordagens realizadas no Brasil e no mundo, concernentes ao tratamento fisioterapêutico desses pacientes. Muita coisa legal está por vir, aguarde! Saiba mais Sobre alterações do movimento decorrente de alterações nos NB, assista: TEMPO de despertar. Direção: Penny Marshall. EUA, 1990. 121 min. Vale salientar que a organização do movimento voluntário pode ser influenciada também por lesões nos sistemas sensoriais, como acometimentos somatossensoriais, visuais e vestibulares, gerando alterações do controle postural, assunto para nossos próximos capítulos. Fique atento! 46 Unidade I Figura 26 – Sintomas da doença de Parkinson: tremor de repouso, instabilidade postural 4 CONTROLE POSTURAL FISIOLÓGICO E ALTERADO 4.1 Controle postural típico Vamos adentrar agora em um assunto muito importante dentro do controle motor: o controle postural. Quando se fala em controle postural, associa-se a alguém em pé de forma alinhada, o que mostra um bom controle postural, certo? Não. Na verdade, todas as tarefas que realizamos necessitam de controle postural. Primeiro, precisamos considerar que o controle postural é uma habilidade neuromotora, isto é, controlada pelo SNC. O controle de postura envolve dois grandes pilares, que em breve serão mencionados, envolvendo também uma série de ajustes posturais e várias estratégias sinérgicas, com o intuito de gerenciar a postura. Para que ocorra um adequado controle postural, são necessárias participações do sistema musculoesquelético (ME), gerenciado pelo SN (figura 27). Como pertencentes ao sistema ME, temos as atividades musculares, articulares, ligamentares e satisfatórias relações biomecânicas entre as estruturas. Como participação do SN, temos importantes componentes neurais, que estão divididos em três classes de processamentos, a saber: • processamentos motores, por meio da organização muscular em sinergias; 47 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS • processamentos sensoriais, por meio dos sistemas visual, vestibular e somatossensorial; • processos cognitivos de alta ordem, por meio de reservas e estratégias cognitivas. Assim, podemos considerar que o equilíbrio postural depende do indivíduo, do ambiente e das tarefas posturais. No pilar “indivíduo”, temos a integração dos sistemas motor, sensorial e cognitivo. No pilar “ambiente”, temos as variações das superfícies de contato, do contexto sensorial e das demandas cognitivas. Por sua vez, no pilar “tarefas posturais”, temos controle de equilíbrio denominados de estado estável, reativo e proativo. Você aprenderá detalhes sobre essas variações de controle de equilíbrio ainda neste capítulo (figura a seguir). Indivíduo Ambiente Tarefa PosturaPostura Musculoesquelético Sinergias musculares Sistemas sensoriais Organização sensorial Estratégias cognitivas Reservas cognitivas Sistemas posturais Figura 27 48 Unidade I Estado estável Proativo Reativo Tarefas posturais Indivíduo Ambiente Superfícies de contato Motor Demanda cognitivaCognitivo Equilíbrio Equilíbrio posturalpostural Contexto sensorialSensorial Figura 28 O controle postural, que envolve o controle da posição do corpo no espaço, é constituído por dois grandes pilares: orientação e estabilidade. A orientação postural é a habilidade em manter uma relação apropriada entre segmentos do corpo e entre o corpo e o ambiente para a realização de uma determinada tarefa. Já a estabilidade postural é a habilidade em controlar o centro de massa (COM) adequadamente em relação à base de suporte (BOS). Trocando em miúdos, não basta estar alinhado em relação à tarefa que irá desempenhar no meio ambiente; é necessário, também, que esteja estável dentro daquele cenário, isto é, que seja capaz de produzir estratégias que lhe faça manter o COM dentro da BOS. Caso isso não seja possível, se não conseguíssemos nos manter estáveis dentro da BOS, sofreríamos tendências a quedas. Antes de continuar assunto adentro, apresentaremos alguns conceitos em relação ao tema para melhor compreensão: 49 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS • Centro de massa (COM): é o ponto do centro da massa corporal total, determinado pelo peso médio do COM de cada segmento corporal. A projeção vertical dele é definida como centro de gravidade (CG). • Base de suporte (BOS): é a área do corpo que está em contato com a superfície de suporte. • Centro de pressão (COP): é o centro da distribuição da força total aplicada à superfície de suporte. Dessa forma, vale ressaltar que as demandas da tarefa podem exigir mais ajustes na orientação ou na estabilidade. Como exemplo, um jogador de futebol, que abre mão de sua estabilidade postural para conseguir realizar os gestos esportivos necessários; ou um artista de circo que anda na corda bamba, que não pode abrir mão de sua estabilidade postural, caso contrário pode cair. Assim, de acordo com a tarefa e com o ambiente, moldamos nossas estratégias posturais. 4.1.1 Tipos de controle de equilíbrio As tarefas funcionais do dia a dia requerem três tipos de controle de equilíbrio: • equilíbrio em situações estáveis, chamado steady-state; • equilíbrio reativo; • equilíbrio proativo. Vamos destrinchar e estudar cada um deles. O equilíbrio em estado estável é caracterizado pela habilidade em controlar o COM relacionado à BOS em situações estáveis e previsíveis, sem alterações importantes. Como exemplo, temos o permanecer sentado ou em pé e caminhando em velocidade constante. Já o controle de equilíbrio reativo envolve a habilidade em restabelecer uma posição estável após uma perturbação não esperada. Como exemplo, temos o ato de caminhar e tropeçar em um obstáculo. Uma inabilidade em gerar rapidamente forças corretivas musculares adequadas para reaver o equilíbrio pode levar a quedas. Esse controle é organizado e modulado por mecanismos defeedback dos sistemas visual, vestibular e somatossensorial. Esses ajustes promovidos pelo SN após perturbações não esperadas são denominados ajustes posturais compensatórios. Por sua vez, o equilíbrio proativo ou também chamado de antecipatório é a habilidade em ativar músculos, principalmente em tronco e membros inferiores (MMII) para o controle de equilíbrio, que deve ocorrer anteriormente a possíveis movimentos voluntários desestabilizadores. Como exemplo, há o ato de carregar uma sacola pesada de compras. Para que se tenha força adequada nos braços para segurar a sacola, o SN lança mão de ajustes que ocorrem de forma antecipatória em tronco e membros inferiores para assegurar estrutura nos membros superiores para a tarefa. Entretanto, quando essa atividade antecipatória torna-se atrasada ou ausente, o desempenho dessas tarefas pode levar à perda de equilíbrio e à ocorrência de quedas. Esse controle é organizado por mecanismos de feedforward, que modulam os chamados ajustes posturais antecipatórios. 50 Unidade I Vale destacar que a maioria das tarefas funcionais que desempenhamos em nosso dia a dia requerem esses três tipos de equilíbrio em algum momento e, também, podem ser alteradas diante de diferentes contextos do ambiente. Aspectos emocionais também interferem no controle postural, como percepção de segurança e o medo de cair. 4.1.1.1 Equilíbrio em estado estável Um fator importante no equilíbrio em estado estável é o alinhamento postural. Assim, se passássemos uma linha imaginária ao longo do corpo que permanece em ortostatismo, nessa postura que requeresse um esforço mínimo muscular para sustentá-lo na posição vertical, essa linha passaria pelas seguintes regiões (ver figura a seguir): • processo mastoide; • ponto em frente à articulação do ombro; • logo atrás do quadril; • ponto em frente à articulação do joelho; • ponto em frente à articulação do tornozelo. Figura 29 51 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Observe atentamente a figura a seguir. Tem-se a impressão de que há pouca atividade muscular em ação para que se consiga manter essa postura, não é mesmo? Na verdade, não é bem assim. Para manter esse alinhamento de forma adequada, alguns músculos permanecem em ativação tônica, os músculos sóleo, gastrocnêmio, tibial anterior, glúteo médio, tensor da fáscia lata, iliopsoas, eretores da espinha e também atividade intermitente dos músculos abdominais. Abdominais (±) Tensor da fáscia lata (+) Tibial anterior (±) Sóleo (+) Gastrocnêmios (+) Bíceps femoral (−) Glúteo médio (+) Ileopsoas (+) Eretores da espinha (+) Figura 30 – Ações musculares durante ortostatismo Portanto, percebe-se que temos uma importante atividade do SNC ao manter um alinhamento postural adequado mesmo em situações de estabilidade e de poucas alterações de demandas posturais. 4.1.1.2 Equilíbrio reativo Como vimos, o equilíbrio reativo envolve um restabelecimento da posição estável após uma perturbação não esperada. Na verdade, o SNC organiza estratégias sinérgicas com o intuito em retornar o corpo à posição estável com o COM dentro da BOS. Essas estratégias foram pesquisadas em estudos 52 Unidade I com plataformas que se movem de forma inesperada, detectando, assim, atividades musculares em determinada sequência e tempo. De fato, de forma a simplificar sua atuação, o SN combina atividades musculares em grupos funcionais que agem em conjunto como uma unidade, o que chamamos de sinergias. Essas sinergias musculares regem as chamadas estratégias de equilíbrio. Assim, temos quatro estratégias motoras de equilíbrio: de tornozelo, quadril, passo e alcance (ver figura a seguir). Vamos estudar mais? Tornozelo Quadril Passo Alcance Figura 31 4.1.2 Estabilidade anteroposterior 4.1.2.1 Estratégia do tornozelo Quando sofremos pequenas perturbações em nosso equilíbrio, quando estamos em superfícies firmes de contato, a primeira estratégia a entrar em ação é a estratégia do tornozelo. O SN lança mão da ativação de uma sequência sinérgica muscular com o intuito de restaurar o COM a uma posição de estabilidade. Assim, de acordo com pesquisas em plataformas móveis, quando se desloca subitamente em direção posterior, ocorre uma oscilação anterior do corpo. E, por consequência, as atividades musculares iniciam-se em cascata, 90-100 mseg após a perturbação inicial, na seguinte sequência: início em músculos gastrocnêmios, seguido de ativação dos músculos isquiotibiais 20-30 mseg após, e em sequência, os paravertebrais (figura a seguir). 53 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Para Abd IQT Quad Gast TibNormal 0 100 200 Msec Figura 32 – Estratégia do tornozelo: oscilação anterior Em contrapartida, quando ocorre uma instabilidade posterior do corpo, o SN organiza uma estratégia de retorno à estabilidade na seguinte sequência: músculo tibial anterior, quadríceps e músculos abdominais (figura a seguir). Para Abd IQT Quad Gast TibNormal Figura 33 – Oscilação posterior Notem que em indivíduos saudáveis a estratégia do tornozelo ocorre no sentido caudal-cranial, isto é, dos pés em direção a cabeça. Em indivíduos com algum tipo de acometimento de cunho biomecânico ou neurológico, essa ordem pode se alterar de uma forma inadequada, mas isso é assunto para o próximo capítulo. Quando a perturbação de equilíbrio é maior ou a superfície de apoio não é muito estável, ocorre uma inabilidade em gerar força muscular na articulação do tornozelo. O SN passa, então, a contar com uma outra estratégia: a estratégia do quadril. 54 Unidade I 4.1.2.2 Estratégia do quadril A estratégia do quadril é caracterizada pela restauração do equilíbrio em resposta a perturbações amplas e rápidas, ou quando a superfície de apoio é menor que o próprio pé. Assim, o SN controla o movimento do COM produzindo movimentos amplos e rápidos na articulação do quadril. Quando um indivíduo sofre uma oscilação anterior, a atividade muscular inicia-se 90-100 mseg após perturbação, primeiramente nos músculos abdominais, e em sequência no músculo quadríceps (figura a seguir). Para Abd IQT Quad Gast TibCurto 0 100 200 Msec Figura 34 – Estratégia do quadril: oscilação anterior Em contrapartida, quando ocorre uma instabilidade posterior do corpo, o SN organiza uma estratégia de retorno à estabilidade na seguinte sequência: músculos paravertebrais e logo em sequência músculos isquiotibiais (figura a seguir). Para Abd IQT Quad Gast TibCurto Figura 35 – Oscilação posterior 55 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Quando a instabilidade postural é maior e mais evidente, com chances de levar o indivíduo a cair, o SN organiza uma estratégia capaz de restaurar a estabilidade postural, em que é necessária a ocorrência de um passo à frente, e em casos de maior instabilidade, há o favorecimento de um alcance dos membros superiores. Essas estratégias são importantes para adequar novamente o COM na BOS. Vejam que interessante: em situações de grande instabilidade, o SN modula a estratégia do passo. Entretanto, qual é a diferença entre um passo decorrente de uma estratégia de equilíbrio e um passo que ocorre de forma voluntária? A resposta está em uma palavra pequena em tamanho, mas grande em significado: timing, momento em que as miofibrilas entram em ação em determinada sinergia. Nas reações de equilíbrio, o timing de acesso muscular ocorre em metade do tempo comparando-se com as mesmas ações executadas de forma voluntária. Na verdade, as ações motoras voluntárias são planejadas. Direção, amplitude e velocidade do movimento podem ser programados, o que leva um tempo a mais que o passo acionado de forma súbita durante uma estratégia de equilíbrio. Lembrete O timing muscular é o momento (em tempo) em que as miofibrilas entram em ação em determinada sinergia. 4.1.3 Estabilidade mediolateral e multidirecional E quando essas instabilidades ocorrem em outras direções além da direção anteroposterior? E quando existem oscilações em direção mediolateral e multidirecional?Em situações de instabilidades mediolateral, as ações musculares ocorrem primeiramente em quadril e tronco, e não em tornozelo. Em primeira instância, ocorre um movimento lateral de pelve juntamente à adução de um membro inferior e abdução do outro membro inferior contralateral. Em situações de instabilidades laterais, os músculos que mais entram em ação são o reto femoral e o tensor da fáscia lata. Já nas oscilações multidirecionais, outros músculos são ativados, principalmente em padrão diagonal. Cientistas estudaram ações musculares em 12 direções diferentes, e foi demonstrado que na direção diagonal existe um padrão de mais músculos ativados. Assim, quando a instabilidade foi realizada na direção látero-lateral, houve ativação dos grupos musculares do reto femoral (RFM) e tensor da fáscia lata (TFL) (HENRY; FUNG; HORAK, 1998) (ver figura a seguir). 56 Unidade I RFM, TFL Figura 36 Entretanto, quando a instabilidade é em direção diagonal, muitos músculos são ativados: quando a direção foi diagonal posterior, os músculos ativados foram reto abdominal (RAB), semimembranoso (SEM), fibular longo (PER), sóleo (SOL), gastrocnêmio medial (MGS). Quando a direção foi diagonal anterior, os músculos ativados foram: eretor da espinha (ESP), tibial anterior (TIB), vasto medial (VSM) e adutor longo (ADL) (figura a seguir). RAB, SEM, PER, SOL, MGS ESP, ADL, VSM, PER, TIB Figura 37 Viram que incríveis essas estratégias para que não percamos o equilíbrio e soframos quedas? Porém precisamos considerar algo muito importante: vale destacar que essas estratégias não ocorrem de forma segmentada e dividida. Na verdade, existe um continuum entre essas estratégias sinérgicas de equilíbrio, em que uma finaliza e outra inicia-se de forma quase que imperceptível. Ademais, as sinergias musculares não são fixas e podem sofrer adaptações modulatórias e refinadas em respostas a alterações nas demandas das tarefas e diferentes ambientes. 57 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS 4.1.4 Equilíbrio reativo em sedestação E quando estamos sentados? Quais músculos são importantes em recobrar o equilíbrio após uma perturbação na posição sentada? Na verdade, a resposta não é tão simples: depende da tarefa e das condições ambientais. Em relação às perturbações anteroposteriores, existe diferença nas ativações musculares de acordo com a posição e o apoio dos membros inferiores. Assim, quando as perturbações anteroposteriores ocorrem com membros inferiores sem apoio, a atividade muscular inicia-se em tronco; ao passo que quando os membros inferiores estão apoiados, a atividade muscular inicia-se nos próprios membros inferiores. É nítida a atividade tônica muscular de tronco, gerando suporte e estabilização da cabeça e tronco. E, assim como em bipedestação, os músculos individuais alteram suas ativações de acordo com a direção da instabilidade. Quando a instabilidade ocorre para trás, os músculos mais ativos são os abdominais, ao passo que quando ocorre instabilidade anterior, os músculos mais ativos são os extensores da coluna. Exemplo de aplicação Reflita sobre a importância de o fisioterapeuta conhecer as sequências de ativação sinérgica diante de instabilidades de equilíbrio e a importância de se considerar o treino dessas estratégias na prática clínica. 4.1.5 Equilíbrio proativo: antecipatório Imagine a cena: você está em um aeroporto e uma senhora pede ajuda para segurar uma mala muito pesada. Você se prepara para pegar a mala, mas ao entrar em contato com ela, durante o ato de segurar a mala, percebe que ela está vazia. O que acontece? A mala será levantada em altura maior do que se espera, mas em frações de segundos você se ajustará em relação ao esforço de segurá-la. Ao se preparar para segurar a mala pesada, o SN literalmente ajustou suas condições posturais para a realização dessa tarefa. Esses ajustes preparatórios para determinada tarefa, que ocorrem anteriormente a sua realização, são denominados ajustes posturais antecipatórios. Assim, esses ajustes são moldados de acordo com representações formadas pelo SN, que considera para tal também as nossas experiências prévias. Um exemplo importante é quando precisamos retirar um pé do chão. Se não houvesse ajustes antecipatórios ao movimento, possivelmente cairíamos, pois a descarga de peso estaria homogênea para cada membro inferior (aproximadamente 50% do peso para cada). Mas, antes mesmo de retirar o pé do chão, o músculo reto femoral do membro contralateral ativa-se, de forma pregressa, ao músculo bíceps femoral do membro a ser retirado, que entra logo após (figura a seguir). 58 Unidade I Reto femoral esquerdo (membro inferior de suporte) 0 120 160 200 240 280 320 360 400 Bíceps femoral direito (membro inferior que se move) Figura 38 – Ativação do membro inferior de suporte de forma antecipatória à ativação do membro inferior que realiza o movimento Vamos para outro exemplo: em um movimento de alcance de membros superiores, atividades posturais em tronco e membros inferiores ocorrem antes mesmo dos movimentos voluntários em membros superiores. Esses movimentos rápidos dos membros superiores ocorrem em duas fases: em uma fase preparatória, os músculos posturais são ativados 50 mseg anteriormente aos músculos primários da ação; já em uma segunda fase, dita compensatória, os músculos posturais são novamente ativados após os movimentos de membros superiores por meio de feedback – o que favorece a estabilidade para realização da tarefa. Vale salientar que os ajustes posturais compensatórios e antecipatórios são adaptados de acordo com alterações na tarefa e nos contextos ambientais, em que as sequências de músculos posturais são específicas de acordo com a natureza de cada tarefa. 4.1.6 Equilíbrio proativo em sedestação E quando estamos em posição sentada? Será que temos ajustes antecipatórios? Sim! Os ajustes posturais antecipatórios são organizados em todas as posturas. Quando realizamos uma atividade de alcance, por exemplo, temos atividade antecipatória tanto em bipedestação como em sedestação, por exemplo. Em relação às tarefas de alcance quando estamos em pé, os músculos posturais dorsais de pescoço, tronco e membros inferiores são ativados em uma ordem caudal-cranial, anteriormente a ativação dos músculos primários. Em contrapartida, quando o alcance ocorre em sedestação, temos uma ordem reversa de recrutamento – que passa a ser cranial-caudal, em que a atividade muscular antecipatória foi ausente em isquiotibiais e ocorreu com atraso nos extensores lombares. Como avaliar pacientes assim? É importante avaliar os ajustes posturais antecipatórios – por exemplo, avaliar o paciente em apoio unipodálico, ou avaliar o ato de se carregar um objeto pesado. 59 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS 4.1.7 Sistemas sensoriais Não há como estudar controle postural sem levar em consideração os sistemas sensoriais. Afinal, a postura é controlada por três desses sistemas de forma muito ativa. Mas por que os sistemas sensoriais são tão importantes? Porque para organizar os ajustes posturais em relação à quando e como as ativações musculares devem ocorrer, o SNC precisa reconhecer o cenário de onde o corpo está no espaço e se ele está parado ou em movimento. E os sistemas sensoriais informam ao SN a situação de como o corpo está em relação ao ambiente. Para tal, o SNC organiza as informações provenientes dos receptores sensoriais. Assim, cada modalidade sensorial fornece ao SNC informações específicas sobre posição e movimento do corpo no espaço. Os sistemas sensoriais são, portanto, referências-chave para o controle postural. Em especial os sistemas visual, somatossensorial e vestibular. Vamos destrinchar a participação de cada um deles no controle postural. Mas antes de iniciar, vamos pensar: qual modalidade é mais importante para o controle postural? Na verdade, essa pergunta não tem resposta. Porque, de fato, depende. Depende, principalmente, de quatro fatores influentes: • característicasdo indivíduo, como a idade, por exemplo; • condições do ambiente; • disponibilidade de pistas sensoriais para o equilíbrio; • tarefa postural a ser desempenhada. Assim, vale salientar que, justamente por esses fatores, a forma pela qual o SNC organiza e seleciona as informações sensoriais para o controle postural pode ser diferente durante os estados de equilíbrio estável, equilíbrio reativo e equilíbrio proativo (equilíbrio em estado estável). 4.1.7.1 Contribuições visuais O sistema visual é de extrema importância para o controle da postura, pois o input visual oferece informações sobre a posição e o movimento da cabeça em relação aos objetos ao redor; fornece também uma referência de verticalidade. Entretanto, essas informações podem ser interpretadas de forma errônea. Daremos um exemplo clássico: imagine que você está em um carro parado no farol e em determinado momento os carros ao redor passam a se mover. Você terá a impressão de estar movendo-se também e pisará logo no freio. Mas, na verdade, o carro que você está dirigindo não está se movendo, é apenas uma impressão. Contudo, precisamos considerar que o SNC leva em consideração as aferências visuais para controle postural. Esse fato pode ser detectado pelo aumento da oscilação que apresentamos quando estamos com olhos fechados – o chamado quociente de Romberg. 60 Unidade I O sistema visual é tão dependente para controle postural? Na verdade, não. Perceba que os indivíduos saudáveis conseguem ficar em pé em uma sala escura ou com os olhos fechados. 4.1.7.2 Contribuições somatossensoriais Além das informações visuais, o SNC precisa obter informações sobre a posição e o movimento do corpo no espaço e em relação às superfícies de suporte. Ademais, são necessárias informações da relação entre os segmentos corporais entre si. Qual sistema sensorial é responsável por essas informações? O sistema somatossensorial. Essas informações são mais influentes em superfícies firmes, não em barcos em movimentos ou rampas, por exemplo. Como sabe-se que esse input é importante para o controle postural? Estudos mostraram aumento do COP em indivíduos com alterações sensoriais durante a posição em pé. Veja que interessante: informações sensoriais de todas as partes do corpo são essenciais para o controle postural. Mesmo informações oriundas de um único dedo. Exemplo de aplicação Vamos fazer uma experiência? Fique em pé, com um pé na frente do outro. Você começará a oscilar, certo? Agora feche os olhos. Essa oscilação irá piorar. Agora, encoste a ponta do dedo indicador em uma cadeira ou mesa ao seu lado. Veja que sua oscilação diminuirá muito. E você continua com os olhos fechados. O que esse experimento mostra? Que o SN se utiliza das aferências somatossensoriais oriundas do corpo inteiro. De fato, estudos mostram que tocar levemente uma superfície de apoio diminui a oscilação postural em sujeitos com reduzida base de suporte, mesmo com olhos fechados (figura a seguir). Sem contato CO Px d isp la ce m en t ( cm ) Toque leve Olhos abertos Olhos fechados 0 0.25 0.5 0.75 1 Toque forte Figura 39 61 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS 4.1.7.3 Contribuições vestibulares Existe um sistema sensorial muito influente também no controle postural, pois oferece informações sobre posicionamento e movimento da cabeça em relação às forças da inércia e da gravidade. Assim, o sistema vestibular sinaliza alterações de aceleração e angulação da cabeça. Você aprenderá muito mais sobre esses sistemas nos próximos capítulos deste livro. 4.1.8 Integração sensorial Todas essas aferências sensoriais devem ser integradas de forma adequada pelo SNC, para que organize o controle postural de acordo com diferentes condições ambientais. Mas como o SN realiza essa integração? Na verdade, depende da disponibilidade dos sistemas sensoriais. Assim, quando os três sistemas estão disponíveis de forma adequada, todos são utilizados pelo SNC para controle da postura. Mas e quando não há disponibilidade de um dos sistemas? A oscilação aumenta, e quando se perde dois sistemas sensoriais, a oscilação é ainda maior. Como forma de compensação dessas perdas, existe uma adaptação neural, para que o SNC modifique a forma como se utiliza das informações para controle da postura. Isso se chama reponderação sensorial: quando um sistema está em desvantagem, os outros sistemas são mais utilizados. Veja na figura 40 a oscilação nas diferentes condições sensoriais: • em pé; • em pé com olhos vendados (privação do sistema visual), • em pé com um aparato que gera confusão do sistema vestibular; • em pé em superfície instável, promovendo privação do sistema somatossensorial; • privação de dois sistemas: visual e somatossensorial (a oscilação é bem maior, visto que dois sistemas estão sendo confundidos); • privação de dois sistemas: somatossensorial e vestibular (a oscilação é bem maior, visto que dois sistemas estão sendo confundidos). 62 Unidade I 0 50 1 Queda Ín di ce d e os ci la çã o 2 3 4 5 6 100 Figura 40 – Condições sensoriais Observação Na medida em que a tarefa se torna aprendida e realizada com mais habilidade, diminui-se a importância da aferência visual para controle postural e aumenta-se a dependência das informações somatossensoriais. Na verdade, as ativações musculares são mais ligeiras e rápidas quando o indivíduo, após uma perturbação postural recebe pistas somatossensoriais, que ocorrem cerca de 80-100 mseg após uma perturbação postural. No caso das pistas visuais, a latência de ativação muscular corresponde a 200 mseg. A contribuição do sistema vestibular é ainda menor: as respostas musculares aos sinais vestibulares são cerca de 10 vezes menores que as evocadas por sinais somatossensoriais. 63 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Em relação ao controle antecipatório, as aferências visuais são bastante influentes, pois oferecem informações críticas sobre a tarefa e ambiente que determinam a natureza dos ajustes posturais antecipatórios necessários para preservar a estabilidade postural. O que esse conhecimento interfere no raciocínio clínico terapêutico? Sugere-se que quando o assunto é reabilitação do equilíbrio, os fisioterapeutas devem incluir estratégias terapêuticas que otimizem a integridade dos sistemas sensoriais e a habilidade em organizar as aferências sensoriais para o controle de equilíbrio. De fato, os exercícios que abordam organização muscular e, também, como as informações sensoriais são utilizadas devem ser instituídos dentro de um programa de fisioterapia especializado. Vale ressaltar que se deve considerar a adaptação neural em relação à perda da funcionalidade de determinado sistema sensorial. Por exemplo: diante da perda da integridade do sistema vestibular, exercícios que contemplem uma estimulação direcionada dos sistemas somatossensorial e visual devem ser realizados. 4.1.9 Sistemas cognitivos no controle postural O sistema cognitivo exerce grande influência no controle postural. De fato, as habilidades cognitivas influenciam aspectos adaptativos e antecipatórios do controle postural. Assim, podemos considerar que o controle postural adaptativo envolve modificação dos sistemas sensorial e motor em resposta a alterações nas demandas das tarefas e do ambiente. De fato, os aspectos antecipatórios do controle postural, por exemplo, envolvem a participação dos sistemas motores e sensoriais para demandas posturais que são baseadas em experiências prévias e aprendizado, em que aspectos cognitivos, como atenção, motivação e intenção são agentes integradores e modulatórios desse controle. Você acha que precisamos de atenção para controlar a postura? Sim. Na verdade, as demandas atencionais são necessárias para o controle postural e variam de acordo com a tarefa postural, a idade do indivíduo e as habilidades de equilíbrio do indivíduo. De fato, em indivíduos saudáveis, poucas reservas atencionais são necessárias para controle de equilíbrio.Podemos definir reservas atencionais como reservas de processamento de informação que são requeridas para se completar uma tarefa. Entretanto, quando as demandas dessa tarefa são maiores, existe maior processamento neural. O tempo de reação de atividades musculares aumenta na medida em que a tarefa postural fica mais difícil, por exemplo. E quando precisamos realizar duas ou mais tarefas ao mesmo tempo? Nesses casos ocorre uma competição pelas reservas atencionais disponíveis, causando uma diminuição no desempenho de uma ou mais tarefas. A essa competição, damos o nome de “interferência em dupla-tarefa”. Portanto, cabe ao SN apresentar estratégias compensatórias de forma a melhor gerenciar as reservas atencionais e a realização de mais de uma tarefa ao mesmo tempo. De fato, o controle postural é organizado como parte de um sistema integrado de percepção e ação que pode ser modificado para facilitar o desempenho das outras tarefas concomitantes. Entre essas estratégias de melhor gerenciamento, o SN pode priorizar tarefas. Sabe-se que em indivíduos saudáveis, o controle postural é prioridade em condições de dupla tarefa: o indivíduo perde desempenho na tarefa secundária em prol de manter a postura. Essa estratégia é denominada “posture first”, ou em português, “postura em primeiro lugar”. Você verá nos próximos capítulos que em indivíduos com acometimentos neurológicos essa 64 Unidade I estratégia pode não ocorrer e os pacientes, diante de outra tarefa, podem perder sua estabilidade postural e apresentarem tendência a quedas (BLOEM et al., 2001). Uma adequada e completa avaliação do equilíbrio é muito importante para a elaboração de estratégias terapêuticas. Assim, tanto a avaliação como o tratamento devem contemplar o indivíduo diante de situações em tarefa única e mais de uma tarefa ao mesmo tempo. 4.2 Controle postural alterado O controle da postura pode sofrer alterações decorrentes das mais variadas causas, advindas de alterações musculoesqueléticas e neuromusculares. Assim, os indivíduos podem apresentar alterações no alinhamento entre um segmento corporal e/ou em relação ao COM no que se refere à base de apoio, alinhamento este que influenciaria como os músculos são recrutados e coordenados para recuperação da estabilidade. De fato, as alterações no controle postural que produzem diminuição da estabilidade impactam a realização das atividades de vida diária dos indivíduos, principalmente aqueles com acometimentos de cunho neurológico. Como consequências, essas pessoas perdem sua independência funcional, a confiança em desempenhar atividades de vida diária em segurança e, por conseguinte, apresentam aumento da tendência a quedas. Estudaremos mais sobre as circunstâncias em que o equilíbrio não é organizado de forma adequada, bem como o perfil de ação do SNC frente a essas alterações. 4.2.1 Estado estável alterado Os indivíduos com dificuldades em manterem-se estáveis em uma determinada posição, especialmente a bipedestação, apresentam maior oscilação postural e podem deslocar seu COM anterior ou posteriormente. Como exemplo, temos idosos com medo de cair, ou indivíduos com doença de Parkinson, que manifestam alterações na oscilação postural, como aumento de área e velocidade de oscilação (ROCCHI et al., 2004). Indivíduos com lesões cerebelares também podem manifestar aumento da oscilação postural. Inúmeros fatores contribuem para essa falta de equilíbrio em indivíduos com acometimentos neurológicos, como fraqueza muscular, tônus muscular assimétrico, alterações somatossensoriais, alterações cognitivas espaciais, entre tantas outras. Essa inabilidade em assumir e manter uma posição estável exige que as pessoas utilizem mais os membros superiores de apoio para sustentar e melhorar o equilíbrio, limitando sua disponibilidade para tarefas funcionais do dia a dia. A figura a seguir mostra a oscilação postural comparando-se indivíduos saudáveis e pessoas que sofreram AVE – note que, para esses últimos, a oscilação é maior. 65 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Apoio tronco Sem apoioApoio pelve Sem apoio Saudáveis Pós-AVC5 mm 5 mm 8 m m 8 m m Figura 41 4.2.2 Alterações do equilíbrio reativo É no controle de equilíbrio reativo que os ajustes posturais compensatórios são regulados e as sinergias que compõem as estratégias de equilíbrio são organizadas. Entretanto, essa fascinante organização também pode sofrer alterações diante de acometimentos de cunho neurológico ou biomecânico. Essas alterações na coordenação das sinergias de respostas musculares podem ser relacionadas a: • alterações no sequenciamento sinérgico; • alterações no timing de ativação das respostas posturais; • alterações na atividade postural adaptativa em relação a mudanças da tarefa e ambiente. Vamos agora estudar com detalhes uma a uma dessas alterações, mas antes disso, vamos destacar algo muito importante: não é porque o SN apresenta alterações nos padrões de controle postural que isso se torna um fato “ruim”. Na verdade, consideremos que essas respostas de perfis de ação do SN é o melhor que ele pode fazer diante de circunstâncias por vezes muito dificultosas do ponto de vista da manutenção do equilíbrio para permitir a realização das tarefas funcionais do dia a dia. 4.2.3 Alterações no sequenciamento sinérgico Os indivíduos com acometimentos neurológicos podem apresentar alterações nos padrões de sequência sinérgica, em que esse perfil de recrutamento muscular apresenta-se muitas vezes atrasado e fora de ordem. Como exemplo, temos crianças com paralisia cerebral (PC): em uma oscilação anterior, no membro inferior não hemiplégico o padrão de sequenciamento inicia-se em aproximadamente 66 Unidade I 100 mseg nos músculos gastrocnêmios, seguido de 30 mseg após por ativação dos músculos isquiotibiais. Já no membro inferior dito espástico, essa ativação dá-se de forma incorreta: primeiramente nos músculos isquiotibiais, e 30-50 mseg após é seguido por uma ativação atrasada dos músculos gastrocnêmios. Assim, pode-se perceber que há uma alteração da ordem da sequência sinérgica quando se trata do membro inferior espástico (figura a seguir). 0 200 400 mseg 600 800 QUA TA IQT GAS Membro inferior sem acometimento Membro inferior espástico Figura 42 Os indivíduos também podem apresentar como estratégias compensatórias diante de acometimentos posturais a coativação muscular – estratégia de coordenação postural comum em crianças e indivíduos com alterações neurológicas, como pacientes com doença de Parkinson. Nesse caso, coativação é a contração simultânea dos músculos anteriores e posteriores, sendo uma estratégia ineficiente para recobrar o equilíbrio. 4.2.4 Atraso nas respostas posturais Esses recrutamentos musculares podem ser ativados em determinada sequência adequada, mas fora de um tempo ideal. As sinergias podem entrar em ação mais tardiamente do que o esperado, podendo expor os indivíduos a quedas. Como exemplo, temos pacientes com AVE que apresentam diante de uma oscilação anterior alterações no sequenciamento, no timing e na amplitude da atividade muscular postural no membro parético. De fato, estudos mostram que as latências nos músculos distais paréticos foram mais longas e com amplitude menor comparando-se com membro inferior não parético. Esse atraso pode ser compensado por ativação precoce dos músculos proximais no membro não parético, o que pode contribuir para aumentar o risco de quedas. 67 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Outro exemplo, temos crianças com síndrome de Down que apresentam preservação da ordem de ativação sinérgica muscular, mas que ocorrem com maior latência e atraso no recrutamento, comparando-se com o desempenho de crianças com desenvolvimento motor típico (figura a seguir). GAS IQT TA QUAD 0 100 msec A) Criança com desenvolvimento típico GAS IQT TA QUAD 0 100 msec B) Criança com síndrome de Down Figura 43 – Gráficos comparativos Ainda vamos para outro exemplo:indivíduos saudáveis foram comparados a indivíduos com neuropatia diabética, e os padrões sinérgicos foram similares, em direção distal para proximal, entretanto o início da ativação sinérgica ocorreu com atraso de 20-30 mseg em todos os músculos (figura a seguir). 0 GAS Indivíduos saudáveis Indivíduos com neuropatia La tê nc ia d e in íc io m us cu la r ( m se c) IQT PAR 50 100 150 200 250 Figura 44 – Latência muscular em indivíduos saudáveis e indivíduos com neuropatia periférica 68 Unidade I 4.2.5 Alterações nas adaptações das respostas posturais Uma característica do controle postural adequado é a capacidade do SN em adequar-se a diferentes demandas de tarefas e ambientes, promovendo um adequado equilíbrio. Assim, tem-se uma habilidade em modificar a atividade de controle postural, atividade esta que pode melhorar com a prática – chamada adaptação postural. Essa habilidade em alterar o padrão da atividade muscular postural rapidamente em resposta a alterações da tarefa está alterada em indivíduos com acometimentos neurológicos. Essas alterações na adaptação postural são caracterizadas por limitações na habilidade em aumentar o recrutamento dos músculos agonistas em resposta a perturbações, alterações na força muscular ou alterações na habilidade em escalar ou modular a amplitude das respostas posturais em resposta às perturbações de equilíbrio. Assim, os indivíduos com acometimentos neurológicos tornam-se menos flexíveis em organizar essas estratégias adaptativas, padrões esses que podem estar com respostas mais intensas ou menos intensas do que a esperada. Como exemplo, temos indivíduos com lesões cerebelares, que podem apresentar o que chamamos de hipermetria, aumento da métrica do movimento, ou indivíduos com doença de Parkinson, que denotam uma inabilidade em alterar uma estratégia postural por outra, e crianças com PC, que apresentam dificuldades em modular mudanças de estratégias e expressam alto nível de coativação em músculos antagonistas, em comparação com crianças com desenvolvimento motor típico (figura a seguir). Desenv. típico 0 100 m se c 120 140 160 180 200 G TA SD. Down PC espástico PC atáxico Figura 45 – Latência muscular comparando-se crianças com desenvolvimento motor típico, crianças com síndrome de Down e crianças com paralisia cerebral dos tipos espástico e atáxico 69 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Lembrete Nesse caso, coativação é a contração simultânea dos músculos anteriores e posteriores, sendo uma estratégia ineficiente para recobrar o equilíbrio. 4.2.6 Alterações no controle muscular antecipatório As pessoas também podem apresentar alterações na organização do controle muscular antecipatório, caracterizadas pela dificuldade em gerenciar e gerar os ajustes posturais antecipatórios necessários para realização das tarefas. Em indivíduos que sofreram AVE, por exemplo, ocorre uma falta de preparação da atividade dos músculos posturais do membro inferior hemiparético em comparação com o lado são. De fato, pessoas com acometimentos dos sistemas sensoriais apresentam alterações profundas na adaptação motora e a uma ativação precoce dos ajustes posturais antecipatórios como estratégia compensatória, devido a diminuição dos inputs sensoriais (BUNDAY; BRONSTEIN, 2009). 4.2.7 Alterações nos sistemas perceptuais As alterações nos sistemas sensoriais certamente causam desorganização postural, pois geram alterações no desenvolvimento de modelos internos acurados e percepções do corpo, que são críticos para o controle postural. 4.2.8 Alterações sensoriais no equilíbrio estável Vamos pensar um pouco? Qual o efeito da perda de uma modalidade sensorial para o controle postural? Se você estiver acompanhando bem o raciocínio de nossos estudos, saberá que a resposta a essa pergunta é: “depende”. Na verdade, os efeitos da defasagem em um sistema sensorial para o controle postural dependem de três fatores de extrema importância: • da disponibilidade das outras modalidades sensoriais em detectar a posição do corpo no espaço; • da disponibilidade de pistas adequadas advindas do ambiente; • da habilidade do SN em corretamente interpretar e selecionar informações sensoriais para orientação postural. 70 Unidade I Como exemplo, os indivíduos com perda das informações vestibulares para controle postural podem permanecer estáveis do ponto de vista de equilíbrio, contanto que as outras modalidades sensoriais estejam disponíveis adequadamente. Em situações de alterações nos sistemas somatossensoriais, as pessoas são capazes de manter o equilíbrio em todas as condições sensoriais devido aos sistemas sensoriais remanescentes estarem disponíveis. Em contrapartida, em casos de acometimentos nos sistemas visuais e somatossensorial, o que disponibilizaria apenas o sistema vestibular para manutenção postural, o indivíduo pode experienciar quedas súbitas (figura a seguir). 1 0 50 100 Queda Ín di ce d e os ci la çã o Pessoas saudáveis Pessoas com perda vestibular 3 4 5 62 Figura 46 Então podemos considerar que, diante de acometimentos neurológicos, o SN deixa de selecionar apropriadamente uma determinada modalidade sensorial para controle postural em ambientes onde uma ou mais pistas ambientais oferecem de forma inadequada a posição do corpo no espaço. Essa inabilidade em selecionar a modalidade sensorial mais adequada é denominada “alteração na seleção sensorial”. Veja, na figura a seguir, como as crianças com síndrome de Down oscilam muito mais na privação de dois sistemas sensoriais comparando-se com crianças com desenvolvimento motor típico: 71 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS 1 3 4 5 62 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 Crianças com desenvolvimento típico Crianças com síndrome de Down Ár ea d e os ci la çã o do C OP (m m ) Figura 47 Exemplo de aplicação Em nossa prática clínica, quais lições levar? Os indivíduos devem ser testados em diversas condições sensoriais, pois podem apresentar desempenhos satisfatórios mascarados em situações cotidianas, sem demandas. Somente diante de uma adequada avaliação é possível detectar alterações no controle postural em diversas circunstâncias sensoriais. 4.2.9 Alterações nos sistemas cognitivos Como vimos anteriormente, o controle postural em indivíduos saudáveis requer reservas atencionais, sendo que a quantidade de atenção requerida depende da dificuldade da tarefa a ser desempenhada. E os indivíduos com alterações neurológicas? Precisam de mais atenção para controlar o equilíbrio? Sim. Esse aumento da demanda atencional é especialmente detectado em situações de mais de uma tarefa ao mesmo tempo, nas quais as pessoas precisam gerenciar a alternância de suas reservas atencionais para realizarem adequadamente suas atividades e o que acabam por, invariavelmente, oscilarem mais. Dessa forma, uma habilidade reduzida em manter o equilíbrio enquanto desempenha-se múltiplas tarefas é comum em pessoas com lesões neurológicas. Esses acometimentos neurológicos podem 72 Unidade I afetar a capacidade atencional; em situações de dupla tarefa essa capacidade atencional torna-se mais limitada e excedida, comprometendo a estabilidade. Pode-se produzir déficits na atenção executiva, que influencia a alocação das reservas atencionais entre duas tarefas, causando piora do equilíbrio. Como exemplo, temos indivíduos pós-AVE, que apresentam aumento do tempo de reação muscular à medida que as tarefas exigidas tornam-se mais difíceis, interferindo na realização das atividades de vida diárias; e, também, pacientes com demências, que apresentam aumento do índice de quedas devido ao controle postural alterado. Diante do exposto, percebemos o quão importante é a avaliação do controle postural e o equilíbrio em condições de dupla tarefa, independentemente do acometimento neurológico do indivíduo, devido à importância que esse gerenciamento atencional – que é constituinte de nossas habilidades cognitivas– exerce no controle da postura diante de diferentes demandas. Veja na figura a seguir a maior oscilação de crianças com PC diante de situações de dupla tarefa, comparando-se com crianças com desenvolvimento motor típico. Manter postura Desenvolvimento típico PC Desenvolvimento típico PC Dupla tarefa Figura 48 73 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Resumo Nesta unidade, você pôde aprender muito mais sobre as características multifatoriais dos nossos movimentos. Teorias que tentam entender e explicar um pouco mais sob diferentes óticas o controle do movimento humano têm sido desenvolvidas, como a teoria reflexa, hierárquica, da programação motora, dos sistemas e a ecológica. O controle do movimento humano é desempenhado pela interligação de vários sistemas, sob a regência do SN. Nele, temos controles dos sistemas denominados segmentar, constituídos pela ME e regiões do TE, e suprassegmentar, constituídos pelo cérebro e pelo CB. Em relação aos movimentos, a ME é responsável principalmente pela modulação dos reflexos, que podem ser monissinápticos ou polissinápticos. Por sua vez, as vias descendentes do TE são responsáveis pela modulação dos ajustes posturais, controle dos olhos e cabeça e, também, regulação do tônus muscular. O cerebelo e os núcleos da base são moduladores indiretos do movimento voluntário: o primeiro age como um comparador do que se está sendo realizado com o planejamento do movimento propriamente dito, corrigindo os movimentos em curso, modificando os programas motores e promovendo desempenho com menos erros, participando também do controle postural, do tônus muscular, de processamentos cognitivos e do controle oculomotor. Ademais, os NB são constituintes de uma modulação refinada do movimento, por meio da eleição dos programas motores mais adequados a serem realizados, regulação dos ajustes posturais, controle da iniciação e monitoramento de movimento e tônus muscular. O cérebro, por sua vez, é o grande gerenciador do movimento voluntário. Suas áreas pré-motoras e motoras primárias são responsáveis pelo planejamento do movimento e execução do movimento, respectivamente. Vale destacar que nossos movimentos são influenciados por características emocionais, organizados por processamentos cognitivos e modulados por áreas associativas que também estão no cérebro. Você aprendeu sobre o controle postural, que é uma habilidade motora dependente da integridade de diversos sistemas. Temos o equilíbrio em estado estável, o equilíbrio reativo e o equilíbrio proativo. 74 Unidade I Nas situações em que precisamos retornar o controle de equilíbrio frente a perturbações inesperadas, características do equilíbrio reativo, temos as denominadas “estratégias de equilíbrio”, a saber: estratégia do tornozelo, do quadril, do passo e do alcance, cada qual com sua peculiaridade em relação à ordem de recrutamento sinérgico muscular. O equilíbrio reativo organiza o que chamamos de ajustes posturais compensatórios. Existe também aquela preparação postural que ocorre previamente à realização de determinada tarefa, ação que caracteriza o que chamamos de ajustes posturais antecipatórios. Vimos a importância e participação dos principais sistemas sensoriais responsáveis pelo controle postural, a saber: sistema visual, somatossensorial e vestibular. A integração desses sistemas também depende da ação dos sistemas cognitivos. Esse controle postural tão complexo pode estar alterado em algumas pessoas, em especial aquelas que sofreram lesões neurológicas. Essas alterações podem estar no sequenciamento sinérgico, no timing de ativação das respostas posturais ou na atividade postural adaptativa em relação a mudanças da tarefa e do ambiente. Essas alterações podem ainda estar mais evidentes em doenças degenerativas e podem exacerbar-se diante de acometimentos de ordem cognitiva. Exercícios Questão 1. Leia o texto a seguir. “O cerebelo, através de suas três divisões, encontra-se relacionado a diversas funções de complexidade variada, motora, autônoma, cognitiva, afetiva e comportamental, algumas há muito conhecidas e outras apenas mais recentemente.” ENGELHARDT, E.; MOREIRA, D. M. O cerebelo e suas principais conexões: estudo com tensor de difusão. Rev Bras Neurol., v. 45, n. 3, p. 17-27, 2009. Disponível em: http://files.bvs.br/upload/S/0101-8469/2009 /v45n3/a17-27.pdf. Acesso em: 3 set. 2020. Ao pensar sobre o controle exercido pelo cerebelo nas funções corporais, precisamos sempre nos lembrar das suas interações com outras partes do SNC. Cada uma dessas combinações, chamadas de divisões do cerebelo, exerce controle efetivo sobre algumas funções específicas. As descrições a seguir apresentam algumas dessas funções, conforme descritas no artigo introdutório. 75 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS I – Relaciona-se à integração do equilíbrio e do controle oculomotor. Recebe aferentes vestibulares das cristas dos canais semicirculares e dos órgãos otolíticos, assim como dos núcleos vestibulares. Envia fibras para os núcleos vestibulares medial e lateral e, possivelmente, também para o fastigial. II – Relaciona-se ao controle de movimentos do tronco e dos membros. Recebe aferentes proprioceptivos, assim como visuais e auditivos. O vérmis relaciona-se ao tronco e às porções proximais dos membros. A parte intermediária relaciona-se às porções distais dos membros. A partir do córtex, saem fibras para os núcleos cerebelares (fastigial, interpósito e denteado), que, por sua vez, constituem projeções para o tronco cerebral (NR entre outros) e para o córtex cerebral pelo tálamo. III – Relaciona-se à programação motora e às funções cognitivas e afetivas. Recebe aferências de diversas regiões do córtex cerebral através dos núcleos pontinos (via corticoponto-cerebelar) e envia fibras para o NR e para o tálamo (e, daí, para córtex cerebral, áreas motoras, áreas pré-motoras e áreas pré-frontais), a partir dos núcleos cerebelares (denteado). Assinale a alternativa que apresenta a relação correta entre a descrição e a divisão cerebelar. A) I – vestibulocerebelo; II – espinocerebelo; III – cerebrocerebelo. B) I – vestibulocerebelo; II – cerebrocerebelo; III – espinocerebelo. C) I – cerebrocerebelo; II – espinocerebelo; III – vestibulocerebelo. D) I – cerebrocerebelo; II – vestibulocerebelo; III – espinocerebelo. E) I – espinocerebelo; II – vestibulocerebelo; III – cerebrocerebelo. Resposta correta: alternativa A. Análise das descrições I – Descrição: a divisão do cerebelo identificada como vestibulocerebelo está relacionada às funções descritas em I. O vestibulocerebelo apresenta conexões aferentes e eferentes com núcleos vestibulares do bulbo, recebe informações dos sistemas visual, somatossensorial e vestibular e age sobre os movimentos oculares e sobre o equilíbrio durante o movimento do corpo. II – Descrição: a divisão do cerebelo identificada como espinocerebelo está relacionada às funções descritas em II. O espinocerebelo recebe informações dos proprioceptores e da pele através da medula espinhal, bem como informações auditivas, visuais e vestibulares. Assim, podemos considerar que essa divisão é responsável pelo controle dos componentes responsáveis pelos movimentos dos membros. III – Descrição: a divisão do cerebelo identificada como cerebrocerebelo está relacionada às funções descritas em III. O cerebrocerebelo é uma divisão formada pelas porções laterais de cada hemisfério cerebelar que se ligam a muitas áreas do córtex cerebral (por exemplo, as áreas sensorial, motora, 76 Unidade I pré-motora e parietal posterior). Ele exerce importante papel no planejamento e na iniciação dos movimentos e, também, nos processamentos cognitivos. Questão 2. Leia o texto a seguir. Desenvolvimento do sistema de controle postural Para alguns pesquisadores do desenvolvimento humano, o comportamento motor surge principalmente através da prática. Para outros, esse desenvolvimento é guiado por maturação endógena e seleçãode conexões neurais predeterminadas, como num modelo de gerador de padrão central (GPC). […] Num estudo com 82 crianças de 3 a 6 anos de idade utilizando-se da posturografia (Equi-Test), os pesquisadores investigaram a estabilidade postural nos estágios precoces para obter valores normativos do desenvolvimento desta função. As crianças foram testadas em três condições visuais: olhos abertos, olhos vendados e com o ambiente visual movendo-se de acordo com o balanço do corpo. Os resultados da pesquisa mostraram que as crianças com 3 anos ignoram pistas visuais enganosas para manter o equilíbrio. Os dados sugerem ainda que a predominância visual-vestibular para somatossensorial-vestibular do controle do equilíbrio se dá após os 3 anos de idade, quando o papel da visão aumenta gradativamente. Isso ocorre provavelmente entre 6 e 7 anos de idade. SOARES, A. V. A contribuição visual para o controle postural. Revista Neurociências, 18(3), 370-379, 2010. Adaptada. Disponível em: https://periodicos.unifesp.br/index.php/neurociencias/article/view/8460. Acesso em: 3 set. 2020. O texto faz considerações acerca do controle do sistema postural. Sobre esse controle, analise as afirmativas. I – O texto mostra contribuições somatossensoriais, já que o SNC (Sistema Nervoso Central) precisa de informações sobre a posição do corpo e seu movimento no espaço e em relação a uma superfície de suporte. II – O trecho apresentado deixa evidente que não existe relação entre a parte visual e o controle postural, já que as crianças demonstraram que o corpo lançou mão de outros sentidos para sua regulação postural. III – Há contribuições da visão para o controle postural, visto que a visão fornece informações sobre a posição e o movimento da cabeça em relação a objetos, além de fornecer a noção de verticalidade. Não se pode, entretanto, considerar uma dependência do controle postural em relação à visão. 77 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Sobre as afirmativas apresentadas, é correto dizer que: A) Apenas a I é correta. B) Apenas a II é correta. C) Apenas a I e a III são corretas. D) Todas são corretas. E) Nenhuma é correta. Resposta correta: alternativa C. Análise das afirmativas I – Afirmativa correta. Justificativa: o próprio texto apresenta a relação das contribuições somatossensoriais para a postura. Isso ocorre porque as informações sobre a posição e o movimento do corpo ajudam nos ajustes e nas definições do controle postural. II – Afirmativa incorreta. Justificativa: ao contrário do que apresenta a afirmativa, o estudo revelou a importância da visão para o ajuste postural nas crianças. Logo, há contribuição visual para o controle postural. III – Afirmativa correta. Justificativa: há contribuições visuais claras no controle postural, conforme demonstrado pelo estudo. Contudo, não há dependência, haja vista que vários sistemas contribuem com o controle postural, como, por exemplo, somatossensorial, visual, vestibular. 78 Unidade II Unidade II 5 MECANISMOS NEURAIS DA PERCEPÇÃO SENSORIAL E DA INTEGRAÇÃO SENSÓRIO-MOTORA Como você está indo com os estudos? Agora adentraremos num assunto de extrema importância para o controle motor: a percepção sensorial. Não podemos nos esquecer de que o SN precisa ter acesso a informações do meio ambiente para que nossos movimentos sejam elaborados, planejados e executados de forma correta. Espero que esteja animado. Vamos estudar sobre os sistemas sensoriais. As modalidades sensoriais são constituídas de três etapas, a saber: • um estímulo físico; • um conjunto de eventos pelos quais o estímulo é transduzido em uma mensagem de impulsos nervosos; • uma resposta à mensagem, que pode ser em forma de percepção ou representação interna das sensações. De fato, os sistemas sensoriais recebem informações a partir do ambiente por meio de células especializadas na periferia do corpo e transmitem essas informações para o SNC, que se utiliza dessas informações para quatro funções principais: a percepção, o controle dos movimentos, a regulação das funções dos órgãos internos e a manutenção do estado de vigília. E essas funções nem sempre são conscientes. Essas diferentes formas de energia – que podem ser luminosa, mecânica, térmica e química – são transformadas pelo SN em diferentes qualidades de sensação ou modalidades sensoriais. Existem cinco modalidades sensoriais: visão, audição, tato, gustação e olfação. Em relação ao nosso sistema sensorial dito somático, temos: o tato, deflagrado pela estimulação mecânica da superfície do corpo; a propriocepção dos membros, deflagrada por deslocamentos mecânicos dos músculos e das articulações; a dor, provocada por estímulos nocivos químicos, mecânicos e térmicos; e as sensações térmicas, provocadas por estímulos frios ou quentes. Assim, as sensações sensoriais são caracterizadas por quatro propriedades: modalidade, intensidade, duração e localização no espaço. 79 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS A modalidade é o tipo de sensação sinalizada; a intensidade é a quantidade da sensação, que depende da força do estímulo. Para o nível mais baixo de sensação para determinado estímulo, dá-se o nome de limiar sensorial. Já a duração de uma sensação é uma função tanto da duração quanto da força do estímulo. Atentem-se para o quão incríveis são nossos sistemas sensoriais: eles recebem estímulos de diferentes tipos e magnitudes e “transformam” essas energias na linguagem capaz de adentrar o SN: sinais elétricos. E como a energia do estímulo é traduzida para uma descarga neural? Esse processo é dividido em dois estágios, a saber: • Transdução do estímulo: conversão da energia do estímulo a um estímulo capaz de ativar a membrana celular do receptor. Assim, essa energia é convertida em sinais neurais eletroquímicos. • Codificação neural: o sinal neural local produzido pelo estímulo evoca uma descarga de potenciais de ação que representa a informação do estímulo, como, por exemplo, duração e intensidade, que são representados nos sinais do neurônio sensorial primário. E como esses sistemas recebem as informações externas? Na verdade, para cada sistema sensorial, o contato inicial com o mundo externo ocorre através de células especializadas denominadas receptores sensoriais, situados nas extremidades dos nervos periféricos. Os receptores sensoriais podem ser classificados em (figura 49): • Quimiorreceptores: sinalizam substâncias químicas liberadas pelas células, mesmo diante de lesões ou infecções. • Mecanorreceptores: sinalizam deformação mecânica por tato, pressão, vibração, distensão. • Termorreceptores: sinalizam aquecimento ou resfriamento. • Fotorreceptores: sinalizam estímulos luminosos. • Nociceptores: sinalizam danos, à pele, que causam dor. Os cinco sentidos clássicos e o sentido do equilíbrio são mediados por receptores em olhos, nariz, boca, pele e orelha. As demais modalidades somatossensoriais – sentido térmico, dor e propriocepção – são mediadas por receptores distribuídos e todo o corpo. 80 Unidade II Visão Tato Audição Olfato Sentidos térmicos Equilíbrio Gustação Dor Propriocepção Figura 49 – As principais modalidades sensoriais em seres humanos são mediadas por classes distintas de neurônios receptores localizados em órgãos específicos 5.1 Sistema somatossensorial Em relação aos receptores cutâneos, temos os mecanorreceptores: corpúsculos de Pacini, de Meissner, discos de Merkel, terminações Ruffini; e terminações ao redor de folículos pilosos, que detectam estímulos mecânicos. Os termorreceptores detectam alterações de temperatura e os nociceptores detectam potenciais danos à pele. Essas informações oriundas dos receptores cutâneos são processadas em vários níveis do SNC: seja em níveis mais inferiores, auxiliando na modulação reflexa, seja em áreas mais nobres do SN, por meio da informação em relação à posição do corpo dentro de ambientes diferenciados. O neurônio do gânglio da raiz dorsal é a célula receptora sensorial primária97 6.2 Mecanismos envolvidos no controle cognitivo ....................................................................... 98 6.2.1 Mecanismos de memória..................................................................................................................... 98 6.2.2 Mecanismos de atenção ...................................................................................................................... 99 6.2.3 Controle cognitivo da marcha .........................................................................................................100 6.2.4 Controle cognitivo postural ..............................................................................................................103 7 MECANISMOS DA PLASTICIDADE NEURAL .........................................................................................105 7.1 Habituação ............................................................................................................................................107 7.2 Aprendizado e memória ..................................................................................................................107 7.3 Recuperação celular após lesões .................................................................................................108 7.3.1 Recuperação celular pós-lesão no SNP .......................................................................................108 7.3.2 Recuperação celular pós-lesão no SNC ........................................................................................111 7.4 Remapeamento do córtex cerebral .............................................................................................113 8 A NEUROPLASTICIDADE INSERIDA NA PRÁTICA CLÍNICA DA FISIOTERAPIA ........................115 8.1 Estratégias para aumentar a neuroplasticidade e a reorganização cortical ..............115 8.1.1 Dez princípios que podem potencializar a neuroplasticidade e podem ser colocados em prática em neurorreabilitação (KLEIM; JONES, 2008) .......................................... 116 8.2 Neuroplasticidade em indivíduos com doenças degenerativas ......................................117 7 APRESENTAÇÃO Neste livro, você aprenderá sobre conceitos concernentes aos mecanismos neurais influentes e envolvidos no controle motor, bem como de postura e equilíbrio, o que contempla também teorias sobre o controle do movimento. E, também, algumas disfunções da motricidade voluntária e alterações posturais poderão ser identificadas. Ademais, serão apresentados os princípios fisiológicos da percepção sensorial e das funções cognitivas que atuam e estão relacionados ao controle neural do movimento. Por fim, conceitos sobre neuroplasticidade em eventos fisiológicos e diante de lesões neurológicas serão apresentados e elucidados neste livro-texto, além de considerar e induzir à reflexão sobre integração e utilização dos princípios de neuroplasticidade na prática clínica da fisioterapia. Dessa forma, esta disciplina apresenta-se com os objetivos gerais de destacar ao aluno as teorias do controle motor que englobam uma atuação integrativa entre o sistema nervoso central e o periférico. Propõe descrever o controle motor sem alterações e sua associação com a percepção sensorial e funções cognitivas. Além disso, tem o objetivo geral de promover e facilitar a compreensão do aluno sobre o conceito de neuroplasticidade e suas implicações na prática clínica fisioterapêutica. Como objetivos específicos, esta disciplina propõe apresentar as teorias do controle motor; apresentar o controle do movimento e da postura, bem como reconhecer suas alterações; conhecer a integração da percepção sensorial e das funções cognitivas em relação ao controle motor e, por fim, instigar o pensamento crítico-reflexivo sobre o conceito de neuroplasticidade e suas implicações na prática clínica fisioterapêutica. INTRODUÇÃO As unidades deste livro-texto apresentam-se divididas de acordo com a organização da programação da disciplina e respeitando-se uma linhagem de raciocínio construída para promover seu melhor entendimento sobre o tema controle motor e neurociências. Assim, inicialmente, serão apresentadas para sua maior compreensão as teorias do controle motor e suas implicações clínicas; os controles segmentar e suprassegmentar da motricidade voluntária bem como alterações da motricidade voluntária. Ademais, serão acrescidas descrições sobre os mecanismos neurais envolvidos no controle da postura e equilíbrio, bem como alterações desse mesmo controle. Em seguida, serão apresentados os mecanismos neurais envolvidos na percepção sensorial; na integração sensório-motora; nas funções cognitivas como processamentos de memória e atenção, bem como suas relações com o controle do movimento diante de possíveis alterações. E, por fim, serão apresentados a você os conceitos sobre neuroplasticidade, bem como identificados seus eventos celulares e sinápticos constituintes de mecanismos fisiológicos e diante de lesões do sistema nervoso; além de promover a relação reflexiva da integração das noções e princípios da plasticidade neural na prática clínica fisioterapêutica. 9 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Unidade I Olá, pupilo! Esperamos que esteja bem e tranquilo. E esperamos também que esteja preparado para uma das viagens mais importantes de sua vida: uma viagem sem volta: a de adquirir conhecimento sobre o principal objeto de estudo e aplicação da fisioterapia: o movimento humano! Será nesta disciplina que você aprenderá e descobrirá o fascinante controle do movimento humano, que é realizado por uma sofisticada integração entre vários sistemas do corpo, sob gerenciamento do sistema nervoso. Esta disciplina é uma das mais importantes de todo o curso. Portanto, dedique-se a estudar cada pedacinho deste livro. 1 TEORIAS DE CONTROLE MOTOR O que é controle motor? Os movimentos são parte integrante de nossa sobrevivência. Pense nas atividades que você precisa executar em seu dia a dia: quantas dessas atividades necessitam de movimentos seus para que aconteçam? Praticamente quase todas. Ou todas. Como será que esses movimentos são controlados? Como eles ocorrem? Por que você levanta da cadeira de uma forma e não de outra? É exatamente sobre isso que você irá estudar: como o movimento humano é controlado. O termo controle motor é definido como “a habilidade em regular ou direcionar os mecanismos essenciais ao movimento” (SHUMWAY-COOK; WOOLLACOTT, 2017). Essa regulação é feita com maestria pelo nosso sistema nervoso, que gerencia músculos e articulações em movimentos coordenados que permitem que desempenhemos determinadas funções. Para tal, é preciso integração do corpo com os estímulos ambientais, os quais podemos nomeá-los como informações sensoriais. Como nossos movimentos são integrados de acordo com nossos objetivos, emoções, experiências? Agora dê uma olhada rápida na definição de fisioterapia de acordo com nosso Conselho Federal de Fisioterapia e Terapia Ocupacional (Coffito): “é uma ciência da saúde que estuda, previne e trata os distúrbios cinéticos funcionais intercorrentes em órgãos e sistemas do corpo humano”. Então, o que são os distúrbios cinético-funcionais? São alterações decorrentes de movimento e funções humanas. Assim, o movimento humano é o principal foco da fisioterapia. Os fisioterapeutas tratam pacientes que apresentam algum acometimento do movimento, e para que se tenha capacidade e competência para reabilitar pessoas com desordens dos movimentos, é preciso que se entenda como o movimento é processado, gerenciado e modulado em indivíduos saudáveis. Para o fisioterapeuta trabalhar com 10 Unidade I maestria e melhorar o controle e o alinhamento postural de um indivíduo com alterações posturais, é preciso que se entenda detalhadamente como se dá o controle postural fisiológico. Percebeu a importância dessa nossa viagem ao conhecimento do controle do movimento? Figura 1 1.1 A natureza do movimento Você já reparoudo sistema somatossensorial. Seu axônio tem duas ramificações: uma projeta-se para a periferia, onde seus terminais especializados contêm receptores para uma determinada forma de estímulo, e a outra projeta-se para ME ou TE, onde os sinais aferentes são processados (figura a seguir). 81 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Alvo periférico (pele) Célula do gânglio da raiz dorsal Figura 50 O número de receptores varia ao longo da pele. Nos dedos das mãos, por exemplo, tem-se cerca de 2.500 por cm2. Saiba mais Sobre os receptores, você pode ler um conteúdo mais completo em: KANDEL, S. et. al. Princípios de neurociências. 5. ed. Porto Alegre: AMGH Editora, 2014. O campo de inervação responsável por receptor é denominado campo receptivo. Exemplo de aplicação Imagine uma cena: você é um guardião de um campo de futebol e foi designado para tomar conta e informar ao técnico de seu time sobre qualquer fato que ocorra em determinada porção do campo. Em qual dessas situações você dará um relatório mais preciso ao técnico? Situação 1: se você for responsável por 1 m2 do campo; situação 2: se você for responsável por metade do campo de futebol. Se você escolheu “situação 1”, você acertou. Quanto menor sua área de responsabilidade, mais fácil será cuidar e relatar ao técnico os fatos ocorridos. Agora, vamos levar nossa analogia para os sistemas sensoriais: você é um receptor sensorial e a área do campo de futebol é o campo receptivo do receptor. De acordo com a analogia, quanto menor o campo receptivo, maior a precisão. Portanto os receptores mais precisos contemplam campos receptivos menores (figura a seguir). 82 Unidade II A) Mecanorreceptores de adaptação lenta Células de Merkel (AL1) Terminações de Ruffini (AL2) Camadas profundas Camadas superficiais B) Mecanorreceptores de adaptação rápida Corpúsculos de Meissner (AR1) Corpúsculos de Pacini (AR2) C) Sensibilidade do campo receptivo Figura 51 – Campos receptivos Observação Vale ressaltar que os campos receptivos não são imutáveis e fixos. Por exemplo, os campos receptivos dos neurônios do córtex somatossensorial podem sofrer alterações diante de lesões ou experiências. O tato na mão humana é mediado por quatro tipos de receptores. Esses receptores diferem-se na morfologia, no padrão de inervação, na localização da pele, no tamanho do campo receptivo e nas respostas fisiológicas ao tato. As camadas superficiais contêm células receptoras pequenas: os corpúsculos de Meissner e as células de Merkel. As camadas profundas da pele e do tecido subcutâneo contêm receptores grandes: os corpúsculos de Pacini e as terminações de Ruffini. O campo receptivo do mecanorreceptor reflete a localização e a distribuição de seus terminais na pele (figuras a seguir). 83 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Corpúsculo de Meissner (RA1) Receptores Campo receptivo Trem de disparos neurais Estímulos Células de Merkel (SA1) Corpúsculo de Pacini (RA2) Terminações de Ruffini (SA2) Figura 52 Corpúsculo de Meissner (AR1) Receptor em disco de Merkel (AL1) Feixe nervoso periférico Glândula sudorípara Corpúsculo de Pacini (AR2) Terminação Terminação de Ruffini de Ruffini (AL2)(AL2) Terminação Terminação nervosa livrenervosa livre Epiderme Derme Figura 53 E o que ocorre após essa recepção sensorial? As informações acerca do estímulo serão conduzidas. Na verdade, a maioria dos sistemas sensoriais é constituída por várias vias aferentes distintas para 84 Unidade II dentro do cérebro, cada uma delas conduzindo uma submodalidade em particular. Assim, temos uma organização hierárquica dos sistemas sensoriais, constituída de: • receptores sensoriais; • neurônios de primeira ordem no SNC; • neurônios de segunda ordem; • neurônio superior. Ademais, várias vias sensoriais também são organizadas em paralelo, as quais convergem ao córtex cerebral, em regiões corticais sensoriais de ordem superior, com passagem prévia a núcleos de transmissão talâmicos. Assim, após os receptores na periferia codificarem os estímulos, um potencial de ação é gerado em um axônio periférico. Esse potencial de ação é conduzido por um neurônio periférico até o corpo celular, em um gânglio da raiz dorsal, e então dirige-se até a ME por um axônio proximal. Da ME, sobe para TE e áreas sensoriais corticais. Além disso, precisamos adequar alguns conceitos: estímulo sensorial é diferente de percepção sensorial. Na verdade, o SN utiliza certas informações de determinado estímulo e não utiliza outras, para então interpretar essas informações dentro de um contexto de uma experiência já adquirida. Como assim? Vamos dar exemplos. Recebemos ondas de pressão, mas reconhecemos sons, palavras, músicas; recebemos ondas eletromagnéticas de diferentes frequências, mas percebemos cores diferentes; entramos em contato com compostos químicos dissolvidos na água ou no ar e sentimos cheiros e gostos diferentes. Esses sons, cores, cheiros, gostos são construções mentais criadas no encéfalo pelo processamento sensorial. Não existem como tais, fora do cérebro. Que bizarro, não acha? Portanto, para que possamos falar em percepção sensorial, deve-se haver um reconhecimento da sensação pelo córtex cerebral. Então, para haver percepção sensorial, é necessária a participação do cérebro. Exemplo de aplicação Veja que interessante: será que em uma ilha deserta, quando um coqueiro cai no chão, ele faz algum barulho? Você pode me dizer: “mas é claro que faz!”. Aí eu te digo: mas não tem ninguém lá para ouvir, pois a ilha é deserta. E a percepção do som necessita de um cérebro para reconhecimento. Então, será que esse barulho da queda de fato existiu? Depois desse desafio filosófico, vamos adentrar a integração dos sistemas sensoriais no controle motor. Como os sistemas sensoriais estão diretamente relacionados à organização motora? De fato, a neurociência atual sugere que a informação sensorial exerce muitos papéis no controle do movimento. Esse controle ocorre nos mais diversos níveis de complexidade dentro do SN. Por exemplo, os inputs 85 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS sensoriais agem como estímulos para deflagar movimentos reflexos organizados em nível da ME, bem como são importantes para modular a eferência de neurônios especializados na ME, como os geradores centrais de padrão. Primeiramente, precisamos considerar que a menor unidade funcional dos sistemas motores se chama unidade motora – constituída por um neurônio motor e por todas as fibras musculares inervadas por ele. As unidades motoras são atuantes no sentido de serem ativadas pelo SN gerando força muscular. De fato, o SN gerencia a graduação da força de uma contração muscular de duas formas: • O SN pode alternar o número de unidades motoras ativadas. Assim, quanto maior o número de unidades motoras ativadas, maior será a força muscular. A essa ativação de unidades motoras chamamos recrutamento. • O SN pode variar a frequência dos potenciais de ação de um neurônio motor – a isso chamamos de modulação da frequência. Assim, quanto maior for essa frequência, maior será a força gerada pela unidade motora. Na verdade, as informações processadas pelo encéfalo são utilizadas para controlar a força contrátil de nossos músculos esqueléticos. Essa força gerada pelo músculo em contração e a alteração resultante de seu comprimento são dependentes de três fatores: comprimento inicial, velocidade com que ocorre a alteração do comprimento e as cargas externas atuando em oposição ao movimento. Vale destacar que essas informações proprioceptivas são provenientes dos receptores musculares. Portanto nossos soldados receptores sinalizadores das alterações musculares são denominados proprioceptores musculares e são divididos em dois tipos: os fusos musculares e os órgãos tendinosos de Golgi. Vamos agora saber um pouco mais sobre cada um deles. Os fusos musculares são estruturas alongadas, encapsuladas, com centro dilatado e extremidades afiladas,com uma aparência fusiforme, medindo de 4 mm a 10 mm. Estão situados em paralelo com as fibras musculares esqueléticas e são constituídos por • fibras musculares denominadas fibras intrafusais; • neurônios sensoriais (ditos aferentes Ia e II) que se enrolam nas regiões centrais das fibras intrafusais; • motoneurônios denominados “gama”, que inervam as fibras intrafusais e as ativam para contração. Os fusos musculares detectam: • comprimento estático muscular; • variações dinâmicas do comprimento muscular. 86 Unidade II Assim, suas fibras são sensíveis à variação de comprimento das fibras musculares. De fato, quando as fibras intrafusais são estiradas, terminações sensoriais aumentam a frequência da descarga. Os fusos musculares são sensíveis também à velocidade com que ocorre a variação no comprimento muscular. Portanto, as informações dos fusos são utilizadas pelo encéfalo para determinação da posição relativa dos segmentos dos membros. As informações dos fusos musculares são utilizadas em vários níveis do SN. Os fusos musculares estão envolvidos tanto na ativação muscular reflexa medular quanto na percepção de nosso senso de esforço durante um movimento. Fibras musculares intrafusais Cápsula Terminações sensoriais Axônios aferentes Axônios eferentes Terminações do neurônio motor gama Figura 54 – Fuso muscular Observação Os músculos com maior densidade de fusos musculares são os extraoculares, das mãos e do pescoço. Esses são especialmente influentes na coordenação de olhos, bem como cabeça. Os fusos são participantes ativos do reflexo de estiramento, vamos relembrá-lo? Quando um músculo é estirado, ocorre estiramento do fuso muscular e consequente excitação dos aferentes Ia. O aferente Ia também ativa interneurônios inibitórios Ia, que por sua vez inibem motoneurônios alfa que inervam os músculos antagonistas. 87 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Lembrete O reflexo de estiramento é ativado por conexões excitatórias monossinápticas dos neurônios aferentes Ia para os motoneurônios alfa, que ativam as fibras musculares tanto agonistas como parte dos músculos sinergistas. E as funções dos motoneurônios gama? Eles participam em especial durante a contração muscular. Quando ocorre uma contração muscular voluntária, ocorre uma ativação concomitante do motoneurônio alfa e gama. Sem essa denominada “coativação”, os fusos musculares estariam silenciosos durante a contração muscular voluntária. Como os fusos são inervados em especial em suas regiões polares, durante a contração muscular, essas regiões também se contraem, contribuindo para que a região central do fuso sofra um estiramento, ativando as fibras aferentes, portanto, de forma compensatória (figura a seguir). A) Estiramento sustentado do músculo Fuso muscular Disparos da fibra Ia Tensão Estiramento Contração A resposta da fibra Ia é “preenchida” Contração Carga B) Estimulação somente dos neurônios motores alfa C) Estimulação dos neurônios motores alfa e gama Figura 55 – Coativação alfa-gama Por sua vez, os órgãos tendinosos de Golgi (OTG) são estruturas encapsuladas delgadas com comprimento de 1 mm e diâmetro de 0,1 mm, situados na junção entre fibras musculares e tendinosas 88 Unidade II e conectados em série a um grupo de fibras musculares esqueléticas. Cada OTG conecta cerca de 15 a 20 fibras musculares. Os OTG são inervados por um tipo de fibra aferente: Ib único, que perde sua mielinização após entrar na cápsula. Os OTG são muito sensíveis à variação de tensão do músculo, que é resultante tanto de alongamentos como de contrações musculares. Ocorre um estiramento do OTG, que estica os feixes de colágeno, promovendo compressão e alongamento das terminações sensoriais, o que gera ativação. Dessa forma, as informações sobre tensão muscular são utilizadas para diversas ações motoras, bem como para compensação dos efeitos da fadiga muscular (figura a seguir). Axônio aferente Ib Axônio Ib Fibra de colágeno Tendão 250 μm Cápsula Fibras musculares Figura 56 Observação As informações oriundas dos OTGs são conduzidas ao SN por fibras aferentes Ib. Diferentemente dos fusos musculares, os OTGs não possuem conexões eferentes, e, portanto, não estão sujeitos a modulação do SNC. Além dos receptores musculares, temos os receptores articulares. Existem diversos tipos de receptores dispostos ao longo da cápsula articular: terminações nervosas Ruffini“formes”, Pacini“formes”, terminações nervosas livres, receptores de ligamentos. As informações dos receptores articulares são utilizadas em vários níveis de processamento sensorial. Informações aferentes dos receptores articulares ascendem ao córtex cerebral contribuindo para a percepção da posição articular no espaço. O SNC determina a posição articular monitorando quais receptores articulares são ativados ao mesmo tempo, o que determina a posição exata da articulação. E para onde vão todas essas informações recebidas? Na verdade, as informações de tronco e membros são conduzidas para o córtex sensorial e cerebelo, por dois sistemas ascendentes: 89 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS • coluna dorsal – lemnisco medial (DC-ML); • sistema anterolateral. Esses neurônios da coluna dorsal conduzem informações sensoriais cutâneas, musculares, tendinosas, articulares, de tato, pressão, para o córtex somatossensorial e outras áreas cerebrais. Como exceção, temos os proprioceptores dos membros inferiores, que têm uma rede própria – denominada coluna lateral –, e que se dirigem até o TE, onde se unem à coluna dorsal. Assim, os neurônios de primeira ordem sobem pela ME até os neurônios de segunda ordem – via lemnisco medial – e cruzam o tálamo, fazendo sinapses com neurônios de terceira ordem – que irão até o córtex somatossensorial. À medida que os neurônios atingem áreas do córtex cerebral, as informações sensoriais são utilizadas para aumentar o processamento da interpretação de um reconhecimento da informação, dita percepção (ver figura a seguir). Córtex somatossensorialPerna e pé Tronco Área do antebraço e da mão Face Córtex insular anterior dorsal Núcleos ventral posterior, lateral e medial Trato espinomesenfálico Lemnisco medial Trato espinotalâmico Núcleo trigeminal principal Lemnisco medial Trato espinorreticular Sistema anterolateral Núcleo grácil Núcleo cuneiforme Núcleo e trato trigeminal (V) espinal Decussação sensorial Fascículo grácil Fascículo cuneiforme Sistema coluna dorsal-lemnisco medial Tálamo Cápsula interna Sulco lateral Mesencéfalo Ponte Bulbo Bulbo Medula espinhal Tato Dor Células do gânglio da raiz dorsal Figura 57 – Vias ascendentes 90 Unidade II O córtex somatossensorial é a maior área de processamento das modalidades somatossensoriais e onde se inicia a consciência da percepção sensorial. É dividido em duas grandes áreas: córtex somatossensorial primário (SI: áreas 1, 2, 3a e 3b Brodmann) e córtex somatossensorial secundário (SII) (ver figura 58). Em SI, as informações sensoriais e de tato do lado contralateral do corpo são organizadas em uma maneira somatotópica. Vamos apresentar aqui o homúnculo sensorial com seu mapa somatotópico. Observe atentamente as áreas de representação cortical em relação aos segmentos do corpo. Repare nas áreas da boca e das mãos – são maiores. Por que isso ocorre? Na verdade, são estruturas muito atuantes em nossa funcionalidade, manifestando comportamentos motores complexos e precisos, como o escrever e o falar. Assim, o encéfalo necessita de informações mais detalhadas para dar suporte aos movimentos que são executados por essas estruturas. Essa gama maior de representação cortical é muito importante para o processamento espacial e, consequentemente, para coordenação dos movimentos no espaço, considerando-se informações sobre a posição do corpo em relação ao ambiente e à posição de um segmento relacionado a outro. Córtex somatossensorial primário (SI) Córtex somatossensorial secundário(SII) Área 1 Tronco Pescoço Cabeça Ombro Braço Cotovelo Antebraço Mão Dígito 5 4 3 2 Polegar Olhos Nariz Face Lábio superior Lábio inferior Queixo Dentes, mandíbula, gengivas Língua Garganta Genitália Artelhos Pé Perna C)B) A) Área 2 Área 3a Área 3b Figura 58 – Córtices somatossensoriais 91 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Vamos aprofundar mais no assunto? Existem processamentos mais complexos muito importantes no controle do movimento em relação aos sistemas sensoriais. São processos envolvidos na chamada integração sensório-motora – que denota um íntimo relacionamento entre os processamentos sensorial e motor. De fato, para coordenar os processos perceptíveis de ordem superior, o encéfalo necessita correlacionar a entrada sensorial com a saída motora e promover com precisão a interação do corpo com o ambiente. Existem algumas regiões corticais responsáveis por modulações mais refinadas na integração sensório-motora. Essas regiões estão nos denominados córtices de associação. As áreas de associação são responsáveis pela transição da percepção para ação, agindo como uma interface entre cognição e processamento perceptual. Estão situadas nos lobos parietal, temporal e occipital como centros de processamento sensorial de alta ordem e processamento cognitivo abstrato. Existem também regiões importantes no lobo parietal, responsáveis por processamentos que envolvem atenção a posição e manipulação de objetos no espaço. Essa importância é facilmente detectada (ou a falta dela) em indivíduos com lesões no lobo parietal, que causam alterações do esquema corporal e percepção de relações espaciais – funções importantes para o controle postural e dos movimentos voluntários. Lesões, por exemplo, no giro angular direito do hemisfério não dominante, podem causar no paciente negligência completa do lado contralateral do corpo, relacionada a objetos e desenhos. Saiba mais Sobre o que chamamos de heminegligência, limitação na habilidade de direcionar, responder ou orientar-se frente a estímulos apresentados no lado oposto a uma lesão cerebral, pode ser lido no livro: SACKS, O. O homem que confundiu sua mulher com um chapéu. São Paulo: Companhia das Letras, 1997. Percebe a importância dos sistemas sensoriais e em especial do sistema somatossensorial para o controle dos nossos movimentos? Vamos estudar agora um pouco mais detalhadamente outros dois sistemas sensoriais importantes e influentes no controle motor e postural: o sistema visual e o sistema vestibular. 5.2 Sistema visual A visão influencia o controle motor de diversas formas, pois permite que objetos sejam identificados no espaço, bem como seus movimentos possam ser determinados ou até previstos pelo SN. 92 Unidade II A visão também é influente na chamada propriocepção visual, caracterizada por fornecer informações sobre o corpo no espaço, a relação entre uma parte do corpo e outra, e movimento dos segmentos corporais. Na verdade, o SN recebe informações de cores, tamanhos, distâncias, orientações, organizando um mapa da imagem (TREISMAN, 1999). Os receptores sensoriais da visão são denominados células fotorreceptoras, situadas posteriormente aos olhos. A luz penetra no globo ocular pela córnea e posteriormente na retina por detrás dos olhos. São dois os fotorreceptores (ver figura 59): • Cones: responsáveis pela visão de cores e são funcionais para visão diurna. • Bastonetes: responsáveis pela visão noturna – quando a luz é muito baixa para ativar os cones. Em relação à quantidade, existem 20 vezes mais bastonetes do que cones na retina. Bastonete Cone Discos Cílio Mitocôndrias Núcleo Axônio e terminal sináptico Corpo celular Segmento interno Segmento externo Figura 59 – Morfologia dos fotorreceptores Observação Ponto cego é onde o nervo óptico deixa a retina – essa região não contém fotorreceptores. 93 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Os cones são mais importantes que os bastonetes em visão normal. A perda dos cones gera a cegueira, ao passo que a perda dos bastonetes causa a chamada cegueira noturna. A refração da luz na retina Célula ganglionar Fovéola Luz Célula bipolar Fotorreceptor Epitélio pigmentar Nervo ópticoDisco óptico Epitélio segmentar Luz Córnea Ponto de fixação Retina Retina Fóvea Foco da luz na fóvea Cristalino Figura 60 O trajeto das vias visuais ocorre da seguinte forma: os nervos ópticos dos olhos direito e esquerdo saem da retina no disco óptico e dirigem-se até o quiasma óptico – onde os nervos de cada olho se juntam –, e os axônios da porção nasal de cada olho cruzam, enquanto aqueles do lado temporal não cruzam. A essa altura, o nervo óptico torna-se trato óptico. O trato óptico esquerdo possui o mapa visual do campo visual direito, por exemplo. O trato óptico dirige-se ao núcleo geniculado lateral do tálamo, que é constituído por seis camadas celulares que mapeiam o campo visual contralateral. Axônios do trato óptico também se direcionam ao colículo superior, importantes no mapeamento do espaço visual por meio de informações visuais, auditivas e somatossensoriais. Após o núcleo geniculado lateral, os inputs sensoriais dirigem-se para áreas corticais. As principais áreas corticais importantes para o sistema visual são: o córtex visual primário (V1 – área 17 de Brodmann, situado no lobo occipital); área 18 de Brodmann (V2); córtex temporal medial (área 19); córtex inferotemporal (áreas 20 e 21); e córtex parietal posterior (área 7). O córtex visual primário contém um mapa topográfico da retina; já os córtices temporal e parietal são considerados como córtices visuais de alta ordem. Essas áreas são envolvidas na integração de informações somatossensoriais e visuais envolvidas na orientação espacial inerente às ações (figura a seguir). 94 Unidade II Processamento visual Córtex parietal Via dorsal Córtex visual primário Via ventral Córtex inferotemporal CS Núcleo geniculado lateral Pulvinar Núcleos talâmicos: Figura 61 – Áreas corticais visuais As aferências visuais são especialmente importantes também para o controle postural, assunto de outro capítulo deste livro-texto. 5.3 Sistema vestibular O sistema vestibular (figura 62) é responsável por fornecer ao SN dois perfis de informações: • a posição da cabeça no espaço; • alterações súbitas na direção do movimento da cabeça. Essas informações são importantes para a coordenação de respostas motoras, na estabilização dos olhos especialmente durante movimentos da cabeça e também na estabilização postural. O sistema vestibular é constituído por componentes ditos: • periféricos, que envolvem receptores sensoriais e o oitavo par craniano; • centrais, compostos de quatro núcleos vestibulares e tratos ascendentes e descendentes. Como componente periférico temos o labirinto membranoso da orelha interna. Outra porção do labirinto é chamada de cóclea e está relacionada à audição. O labirinto membranoso é constituído por tubos localizados no osso temporal, e é rodeado por um fluido denominado perilinfa. Em seu interior, esse fluido é chamado de endolinfa, com uma densidade maior que a da água. A porção vestibular do labirinto é constituída por cinco receptores: três canais semicirculares, um utrículo e um sáculo. 95 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Os canais semicirculares são nossos acelerômetros angulares naturais, pois sinalizam a aceleração da cabeça ou corpo. São em número de três, assim denominados: canais anterior, posterior e horizontal (ou lateral). Ducto endolinfático Ampolas Utrículo Gânglio vestibular (de Scarpa) Porção vestibular do VIII nervo craniano Nervo facial Porção auditiva do VIII nervo craniano CócleaDucto de união (reuniens) Sáculo Horizontal Posterior Superior Canais semicirculares: Figura 62 – Sistema vestibular Observação Os receptores dos canais semicirculares são muito sensíveis: respondem a acelerações angulares de 0,1 grau por segundo. As forças que atuam sobrea cabeça provocam o deslocamento da membrana otolítica da mácula do utrículo. Vale destacar que a inclinação da cabeça produz deslocamentos similares aos de determinadas acelerações (figura a seguir). Inclinação da cabeça: deslocamentos constantes Sem inclinação da cabeça: deslocamentos transitórios Aprumada Para trás Aceleração Para frente Desaceleração Figura 63 – Sinalização do sistema vestibular 96 Unidade II Por sua vez, o utrículo e o sáculo são responsáveis por fornecer informações sobre a posição do corpo com referência à força da gravidade e da aceleração linear ou movimento da cabeça em linha reta. Assim, os neurônios dos otólitos e dos canais semicirculares direcionam-se ao oitavo nervo com corpos celulares no gânglio vestibular. Os axônios adentram o cérebro pela ponte e a maioria direciona-se à medula, onde o núcleo vestibular está localizado. São quatro núcleos vestibulares, denominados lateral, medial, superior e inferior. Certa parte dos receptores sensoriais direcionam-se a cerebelo, formação reticular, tálamo e córtex cerebral para posterior processamento. Indivíduos com acometimentos dos sistemas vestibulares podem apresentar sinais e sintomas de tonturas, vertigens, alterações de equilíbrio manifestados por instabilidade postural, alterações no foco visual, entre outros. Percebe a íntima conexão entre os sistemas sensoriais e os sistemas motores? Esses processamentos são complexos e importantes para uma adequada integração sensório-motora. Essa é a razão pela qual as pessoas que apresentam acometimentos neurológicos podem expressar alterações nos sistemas sensoriais e, por consequência, dificuldades na organização dos movimentos. Saiba mais Alguns pacientes podem apresentar distúrbios de ordem sensorial ou perceptual, que influenciam na manifestação de comportamentos motores. Curiosamente, com esse livro você aprenderá sobre alguns casos verídicos de acometimentos de percepção sensorial relacionados à música e seus efeitos: SACKS, O. Alucinações musicais. São Paulo: Companhia das Letras, 2007. Exemplo de aplicação Reflita na importância da avaliação das modalidades sensoriais e nas consequentes estratégias terapêuticas que contemplem a potencialização dos mecanismos de integração sensório-motora e sua influência no controle dos movimentos voluntários. 6 CONTROLE COGNITIVO DO MOVIMENTO VOLUNTÁRIO Como visto anteriormente, o controle dos nossos movimentos envolve uma ação integrativa harmônica entre vários sistemas, sob grande gerenciamento do SN. Entre estes, estão os sistemas sensoriais e perceptuais, os sistemas de ação motora, que englobam participações dos sistemas musculoesquelético e cardiopulmonar, além dos sistemas cognitivos. Os processamentos cognitivos influenciam os nossos movimentos? Mais do imaginamos. Sabem aqueles movimentos que são considerados como “automáticos”? Não é bem assim. Não é porque realizamos movimentos sem estar conscientes deles ou sem prestar atenção que eles se tornam automáticos. O gerenciamento cognitivo permanece. Isso é bem 97 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS evidente no esporte. Os atletas têm absoluto domínio de seus movimentos e das estratégias motoras treinadas exaustivamente. Porém, diante de uma competição em especial, são necessárias concentração, alerta e atenção para que se tenha o máximo desempenho. Então, o movimento não ocorre de forma “automática”. Será que basta estar consciente de determinado movimento que já estamos diante de um controle cognitivo? Não necessariamente. Observe a você mesmo agora. Como estão seus membros inferiores? Cruzados, esticados? Está com alguma caneta ou celular por perto? Em qual lugar você os deixou? Já parou para pensar como você tomou a decisão de realizar essas ações motoras? Para começar a entender esse processo, precisamos ter em mente que o ser humano manifesta comportamentos motores que são complexos, constituídos por ações motoras, que por sua vez são constituídas por movimentos. Se você estiver sentado em uma cadeira agora, você se levantará da cadeira de uma forma diferente de outra pessoa que também está em posição sentada. Leia-se: cada pessoa apresenta diferentes estratégias motoras para alcançar o mesmo objetivo, que é realizar a ação motora de levantar da cadeira, por exemplo. Essas estratégias motoras complexas, direcionadas a um objetivo e que são moduladas a cada segundo, são permeadas por um controle cognitivo muito preciso. A elaboração dos planos de ações motoras exige muitos desafios, em que experiências prévias e contexto do ambiente são levados em consideração pelo SN. Vale ressaltar que essas ações devem ser flexíveis e adaptativas, de forma a lidar com adaptações e eventos inesperados. Esse controle cognitivo é conduzido por funções de ordem superior que são cruciais para cognição, emoção e comportamento: as chamadas funções executivas (KOERTS et al., 2011). Funções executivas podem ser definidas como processos cognitivos que orquestram atividades direcionadas a um objetivo e alocam a atenção entre tarefas competitivas (SPRINGER et al., 2006). Essas funções executivas estão relacionadas a alguns processos muito importantes no controle do movimento, tais como: determinação de estratégias para se atingir objetivos direcionados; ajustes de planejamento; controle de processos de atenção; gerenciamento de tarefas; flexibilidade de pensamento; tomadas de decisão. Em suma, podemos associar essas funções executivas à habilidade em lidar adequadamente com a novidade e em gerenciar objetivos pessoais. O controle cognitivo envolve ainda: monitorar as ações de forma que se esteja de acordo com a meta e se atinja determinado objetivo; inibir desejos pessoais e seguir regras, de forma a se adequar a convenções sociais e inibir respostas habituais para se atingir o objetivo proposto. 6.1 Anatomia do controle cognitivo A grande área de gerenciamento do controle cognitivo sobre nossos movimentos é o córtex pré-frontal (figura 64), que é constituído por mais da metade do lobo frontal em humanos. Ademais, o controle cognitivo também é exercido em outras áreas tanto corticais (como o lobo parietal) como subcorticais, como os NB. 98 Unidade II Essencialmente, o córtex pré-frontal está envolvido no comportamento direcionado a um objetivo, recrutamento de informações relevantes a tarefa, planejamento motor, monitoramento do movimento, simulação de consequências, iniciação, inibição e alternância de comportamentos. DorsolateralDorsolateral DorsofrontalDorsofrontal Córtex pré-frontal Figura 64 – Córtex pré-frontal: principal região envolvida no controle cognitivo dos movimentos 6.2 Mecanismos envolvidos no controle cognitivo 6.2.1 Mecanismos de memória A memória está envolvida no processamento da aquisição de novas informações. O processamento de novas informações envolve os processos de aquisição da informação, consolidação, armazenamento e posterior recuperação da informação, que servirá de base para executar um comportamento motor aprendido. Existem diversos tipos de memória, que são mediados por diferentes mecanismos. Em relação ao controle cognitivo, a memória mais influente é a memória dita operacional ou memória de trabalho. O conceito de memória operacional foi desenvolvido na intenção de estender o conceito de memória de curto prazo e elaborar as formas de processamento da informação que são envolvidas quando ela é retida por um período de segundos ou minutos. A memória operacional representa um armazenamento de capacidade limitada para reter informações por um período curto (manutenção) e para a realização de operações mentais dentro do contexto desse armazenamento (manipulação). 99 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Assim, memória operacional pode ser definida como “um conceito hipotético que se refere ao arquivamento temporário da informação para o desempenho de uma diversidade de tarefas cognitivas”, sendo um sistema de capacidade limitada e com múltiplos componentes (HELENE;XAVIER, 2003, p. 13). De acordo com Baddeley e Hitch (2000), a memória operacional é gerenciada por um sistema regulador chamado “central executiva”, constituída por um sistema de controle de atenção, auxiliado por dois sistemas de suporte responsáveis pelo arquivamento temporário e manipulação de informações – um de natureza visuoespacial (memória declarativa visual) e outro de natureza fonológica (ligado à linguagem – retenção temporária da informação verbal e acústica), além de um quarto componente inserido posteriormente pelo mesmo autor, denominado retentor episódico, que teria como função resgatar informações evocadas na memória de longa duração para controle consciente. Assim, essa central executiva seria responsável por conectar os sistemas de suporte à memória de longa duração, além da seleção de estratégias e planos. Sabe aquela hora em que você tenta memorizar a vaga e o piso do shopping onde parou o carro? Ou memorizar um telefone para adicionar na pasta “contatos” do seu celular? Essa é a memória operacional. É essa memória que atua de forma importante no gerenciamento cognitivo do movimento voluntário, agindo como uma interface entre percepção, memória de curto prazo, ação, comportamento orientado a um objetivo, tomadas de decisão, entre outros processamentos. A memória operacional requer mecanismos para acessar a informação armazenada e formas de mantê-las “ativadas”. É necessária para manter informações relevantes à tarefa e manipular essas informações de forma a se atingir comportamentos direcionados a um objetivo. A memória operacional está envolvida também na habilidade em organizar e segregar o timing e a ordem dos eventos motores. O maior componente neural da memória operacional é a região lateral do córtex pré-frontal. 6.2.2 Mecanismos de atenção Segundo Mesulam (2000), atenção é um termo genérico que pode ser designado por uma família inteira de processos que medeiam a escolha entre vários eventos mentais ou externos que deverão ter acessos preferenciais aos portais estreitos de consciência e ação. Ainda de acordo com o autor, os processos relativos à atenção incluem o despertar (o nível mais geral de responsividade); a orientação (o realinhamento dos órgãos sensoriais); a atenção seletiva (a preferência por algum estímulo, entre outros); a atenção sustentada (vigilância) e a atenção dividida (prestar atenção simultaneamente em vários eventos) (MESULAM, 2000). Essa última é muito considerada do ponto de vista comportamental, já que em situações normais do dia a dia existem várias tarefas que devem ser desempenhadas ao mesmo tempo, e, portanto, os recursos atencionais deveriam ser gerenciados de modo a compensar a competição das várias demandas do ambiente. De acordo com Helene e Xavier (2003, p. 12), atenção é “um conjunto de processos que leva à seleção ou priorização no processamento de certas categorias de informação”, e os conceitos referentes aos mecanismos atencionais não devem estar distantes dos conceitos de memória. Os dois grandes modelos para controle atencional, os “de cima para baixo” (top-down), que oferecem uma ação de caráter antecipatório através de previsões sobre o ambiente, por meio de um controle voluntário atencional, e os “de baixo para cima” (bottom-up), adaptados de acordo com mecanismos de aprendizagem que 100 Unidade II levam a modificações no funcionamento (controle atencional estímulo-dependente), dependem dos mecanismos de memória sobre as experiências passadas e planos de ação. Isto é, cada conjunto de circuitaria é dependente do outro, com muitas vias em comum ou situadas em regiões cerebrais semelhantes e/ou adjacentes (regiões frontais, pré-frontais) – o que gera certa dificuldade em se nomear as habilidades de gerenciamento de engajamento atencional –, como atenção, memória operacional, entre outras (HELENE; XAVIER, 2003; BEDESCHI, 2008). Observação E os nossos pacientes? Eles podem apresentar alterações neuromotoras que se manifestam sem causa aparente, mas que na verdade são decorrentes de acometimentos cognitivos. Podem apresentar paralelamente aos distúrbios motores outros sinais, tais como: perseveração do comportamento, apatia, distração, impulsividade, dificuldades em tomar decisões, dificuldades em planejar ações, dificuldades em entender as consequências das ações, dificuldades em organizar os eventos na memória; dificuldades em recobrar eventos das memórias, em seguir regras. É por essa razão que o fisioterapeuta deve estar atento a esses sinais, de forma a saber avaliar e elaborar estratégias de tratamento que sejam específicos aos aspectos cognitivos em consonância aos aspectos motores, pois essa inter-relação é sutil e importante. Para entender um pouco mais sobre esse controle cognitivo dos nossos movimentos, vamos estudar um pouco mais a fundo dois dos comportamentos motores mais importantes do ser humano: a marcha e o controle postural. 6.2.3 Controle cognitivo da marcha É importante salientar que a marcha é um comportamento motor complexo, que está muito além de locomoção por “alternância de passos”. É preciso um controle integrado entre os sistemas nervoso e musculoesquelético, que manifestam os movimentos voluntários de segmentos específicos do corpo além dos ajustes posturais necessários, antes e durante a marcha. De acordo com Takakusaki (2013), a estrutura básica do controle locomotor da marcha é constituída por três processamentos: 101 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Processo volicional Córtex cerebral Núcleos da base Sistema límbico Tálamo Cerebelo Mesencéfalo Dopamina Processamento emocional Projeção sistema límbico-tronco encefálico Projeção córtex cerebral- tronco encefálico Trato corticoespinhal Projeção tronco encefálico- medula espinhal Trato espinocerebelar Trato olivocerebelarReferência emocional Informação por feed-forward Feedback sensorial Referência volicional cognitiva Sinais sensoriais dos ambientes externos e internos Medula espinhal Ponte Bulbo Processamento automático Figura 65 – Ilustração esquemática dos processos envolvidos no controle da marcha: o processo cognitivo requer um processamento de informações corticais; as regiões do tronco encefálico (ponte, bulbo e mesencéfalo) estão envolvidas no processo automático; os núcleos de base e cerebelo controlam e modulam ambos os processos • Volicional-cognitivo: por meio de comandos oriundos do córtex cerebral e com intensa participação da memória operacional para guiar os comportamentos futuros. • Emocional: com participação dos sinais oriundos do sistema límbico/hipotálamo. • Automático: caracterizado por ativações sequenciais de neurônios no TE e ME. Estão envolvidos na geração de movimentos rítmicos dos membros e regulação do tônus muscular postural. Notem que a marcha não é considerada um comportamento motor automático. Ela é planejada e executada sob intenso controle cognitivo e, também, emocional. É só reparar na marcha das pessoas, que varia de acordo com o humor delas. As pessoas felizes ou otimistas apresentam padrões de marcha diferentes das pessoas que estão tristes ou pessimistas. Além do processamento cognitivo e emocional, temos o processamento automático – esse sim ocorre de forma a regular os movimentos rítmicos de alternância dos membros, e é regulado pela atividade harmônica de neurônios especializados do mesencéfalo e, também, da ME – os chamados neurônios “geradores centrais de padrão” (GCP). 102 Unidade II O controle da marcha é adaptativo – há necessidade de constante recalibração dos padrões de marcha para se caminhar em diferentes terrenos e ambientes. Essa modulação neural da marcha é realizada pelo CB pelos tratos espinocerebelar (por meio de feedback) e trato olivocerebelar (feedforward do córtex cerebral). Outro sistema modulatório da marcha são os NB, influentes em controlar todos os processamentos citados. A relação entre os distúrbios da marcha e funções cognitivas de ordem superiortem recebido maior atenção nessa última década (AMBONI et al., 2012; MARTIN et al.; 2012), pois sabe-se que existem componentes cognitivos na generalização e manutenção de um padrão de marcha consistente e harmônico, mesmo em indivíduos saudáveis (SRYGLEY et al., 2009). Entretanto, sabe-se que a cognição exerce um papel dominante na preservação da marcha, em especial quando uma doença degenerativa ou a idade avançada alteram as capacidades de automaticidade (LORD; GALNA; ROCHESTER, 2013). Algumas deficiências em variáveis específicas da marcha são associadas a um aumento do declínio cognitivo e à incidência de doenças degenerativas, como a doença de Alzheimer, por exemplo (VERGHESE et al., 2007). Um estudo com 422 indivíduos idosos mostrou que deficiências nas funções cognitivas, atenção e velocidade de processamento estavam relacionadas a baixos desempenhos em medidas absolutas de marcha, como a velocidade (MARTIN et al., 2012). O declínio cognitivo associado à diminuição de atenção e alerta pode influenciar negativamente a marcha e o equilíbrio (EBERSBACH et al., 2013), e os principais fatores para a perda da independência são as deficiências na marcha e no declínio cognitivo. Estudos mostram que baixos desempenhos em três domínios cognitivos (atenção, funções executivas e memória operacional) estavam associados à lentidão de marcha, especialmente em condições de dupla-tarefa, o que sugere que esses domínios cognitivos específicos são relevantes na manutenção de um padrão normal de marcha na presença de uma demanda cognitiva (MONTERO-ODASSO et al., 2009); ou seja, quanto maior a demanda cognitiva para a estabilidade postural, maior a demanda de reservas atencionais para o controle postural. O interessante é considerar que essas inter-relações entre alterações cognitivas e instabilidade da marcha podem ser causais e, portanto, preditivas entre si. Um estudo mostrou lentidão na marcha com início em até 12 anos, previamente à apresentação de alterações cognitivas em idosos que tardiamente apresentariam declínios cognitivos moderados. É o que mostra a figura a seguir, retirada de Montero-Odasso (2012, p. 2.128). 103 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Instabilidade Alterações cognitivas Instabilidade Alterações cognitivas Funções executivas + memória operacional Quedas – Fraturas Demência Quedas – Fraturas Demência Declínio cognitivo leve (DCL) Declínio cognitivo leve (DCL) Lentificação da velocidade de marcha Lentificação da velocidade de marcha A) Visão tradicional B) Visão alternativa, emergente Figura 66 – Pela visão A, dita tradicional, a instabilidade de marcha leva a uma lentidão dela, e posterior tendência a quedas e fraturas; ao passo que os acometimentos cognitivos, primeiramente brandos (ou declínio cognitivo leve – MCI, em inglês), tornam-se mais acentuados e graves, estabelecendo a demência De acordo com a visão B, considerada alternativa, é que a cognição também é preditiva para o declínio de mobilidade e quedas, e o declínio da mobilidade e a lentidão da marcha também são preditivos para a deterioração cognitiva (MONTERO-ODASSO et al., 2012). De acordo com Yogev, Hausdorff e Giladi (2008), a associação entre cognição e marcha pode ser demonstrada pelos seguintes fatores: • pelo alerta do indivíduo a sua destinação; • pela habilidade em controlar adequadamente os movimentos dos membros para produzir a marcha; • pela habilidade em lidar com ambientes complexos: diretamente proporcional ao caráter desafiador da tarefa de locomoção (marcha com obstáculos, por exemplo) e à marcha já alterada devido à doença de base. 6.2.4 Controle cognitivo postural Outro comportamento motor que sofre alterações decorrentes das alterações cognitivas é o controle postural. As alterações cognitivas, principalmente os déficits de atenção, causam instabilidade postural e podem levar à ocorrência de quedas, em especial em condições de duas ou mais tarefas (SIU et al., 2008). 104 Unidade II As demandas atencionais requeridas variam dependendo da tarefa postural, da idade do indivíduo e das habilidades de equilíbrio dele. Essas demandas atencionais também variam em função do contexto sensorial. Lembrete Vale ressaltar que quanto maior a demanda cognitiva para a estabilidade postural, maior a demanda de reservas atencionais para o controle postural. A figura a seguir mostra a demanda atencional associada a três diferentes tarefas posturais (sedestação, bipedestação e bipedestação com os pés unidos) em indivíduos com acidente vascular encefálico (AVE) e controles pareados pela idade. O tempo de reação (RT) para uma tarefa secundária verbal é maior nos indivíduos com AVE, em todas as três condições. Ademais, o RT é menor em sedestação comparando-se com bipedestação nos indivíduos com AVE e não nos controles, o que sugere que o controle postural é mais dispendioso após AVE (BROWN; SLEIK; WINDER, 2002; SHUMWAY-COOK; WOOLLACOTT, 2017). Sentado 300 400 500 Indivíduos saudáveis Indivíduos pós-AVC RT (m se c) Em pé Um pé na frente do outro Figura 67 A figura a seguir mostra os efeitos de uma tarefa secundária na área do centro de pressão durante o equilíbrio em bipedestação em indivíduos com doença de Parkinson (DP) e indivíduos saudáveis (NC) sob três condições: tarefa única (single), tarefa dupla com cálculos (calc) e tarefa dupla com sequenciamento de oposição de dedos (seq). Nota-se que não há alteração no centro de pressão dos indivíduos saudáveis conforme as tarefas, mas os indivíduos com DP apresentam aumento da área do centro de pressão nas condições em dupla-tarefa, em especial a de cálculos. 105 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Base Calc Seq0 250 500 750 Ár ea d o CO P (m m 2 ) 100 Pessoas com doença de Parkinson Pessoas saudáveis Figura 68 Para finalizar, essa relação entre cognição e motricidade ocorre de forma muito intrínseca e é de extrema importância. Observação O fisioterapeuta deve estar comprometido e engajado em avaliar de forma geral as alterações cognitivas em diversas condições motoras e posturais, para que possa elaborar estratégias fisioterapêuticas de tratamento. Essas estratégias podem ser constituídas de abordagens cognitivo-motoras, para dessa forma potencializar o funcionamento do SN durante a geração e a realização do movimento voluntário, desde as fases prévias à execução propriamente dita. Estudos mostram que treinos cognitivo-motores que envolvam a estimulação de funções executivas juntamente à marcha podem promover melhora dos aspectos cognitivos e motores em pacientes com doença de Parkinson (BEDESCHI, 2013; BEDESCHI et al., 2017). E essa atuação não está intrínseca somente a quem trabalha com neurologia, e sim a todas as áreas da fisioterapia. 7 MECANISMOS DA PLASTICIDADE NEURAL Agora vamos adentrar em um dos assuntos mais legais deste livro! A causa de estarmos aqui. De estudarmos fisioterapia. A causa responsável pela melhora dos nossos pacientes: neuroplasticidade. A neuroplasticidade é a capacidade do SN de mudanças. De reorganizações. De readaptações diante de lesões. Essa reorganização pode ocorrer sob vários âmbitos, desde mudanças nas estruturas neuronais e celulares, até alterações neuroquímicas, sinápticas e corticais, refletindo a característica dinâmica e em contínua mudança do SN. 106 Unidade II Na verdade, a plasticidade cerebral foi mencionada pela primeira vez há mais de cem anos por William James e Ramon Y Cajal: “Todo homem pode, se ele desejar, tornar-se escultor de seu próprio cérebro.” Assim, neuroplasticidade pode ser definida como a modificação das redes neuronais existentes por adição ou modificação das sinapses em resposta a alterações ambientais ou comportamentais, o que pode ocorrer diante do exercício (PETZINGER, 2013). Você verá que a neuroplasticidade inclui mecanismos estruturais e fisiológicos, como formação de novas sinapses (sinaptogênese); formação de novos neurônios (neurogênese); aumento da força sináptica;aumento das ramificações dendríticas, entre outros mecanismos neurais. Observação Considera-se mecanismos neurais de neuroplasticidade tudo o que pode levar ao fortalecimento, reparo e formação da circuitaria neural. Assim, podemos classificar a neuroplasticidade em vários níveis: • cerebral: por meio do suporte glial e vascular; • de redes: alterações nos padrões de ativação neural e remapeamento cortical; • intercelular: alterações entre os neurônios em nível sináptico, funções de mitocôndrias e ribossomos; • bioquímico: mobilização de enzimas e proteínas; • genético: modificações de transcrição e translação. A neuroplasticidade é o grande pilar que sustenta vários eventos: • a emissão de comportamentos; • a aquisição de novas habilidades; • a recuperação de lesões; • aprendizagem; • memória. Vamos adentrar mais nesse assunto fascinante discorrendo sobre os mecanismos concernentes às modificações neurais, que perpassam três classificações: • habituação; • aprendizado e memória; • recuperação celular após lesões. 107 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Figura 69 7.1 Habituação A habituação é considerada uma das formas mais simples de plasticidade, caracterizada pela diminuição da resposta a um estímulo benigno repetido. Está relacionada à diminuição da atividade sináptica entre neurônios sensoriais e suas conexões com interneurônios e motoneurônios. Assim, diferentes sinapses têm diferentes níveis de adaptabilidade. O termo habituação é aplicado também a abordagens da fisioterapia e terapia ocupacional com o intuito de promover a diminuição da resposta neural a determinado estímulo. Na verdade, pode ocorrer uma diminuição na liberação de neurotransmissores excitatórios, por exemplo, o glutamato. A habituação pode ocorrer somente a curto prazo. Assim, após alguns segundos de repouso, os efeitos da habituação não estão mais presentes e pode-se evocar um reflexo em resposta a estímulos sensoriais. Outro evento é a sensitização: causada por um aumento da resposta a um estímulo que é precedido por um intenso estímulo nocivo. 7.2 Aprendizado e memória Envolvem processos caracterizados por alterações persistentes e duradouras na potência das conexões sinápticas. Isso acontece quando aprendemos uma tarefa motora nova, por exemplo. A prática da tarefa leva ao aprendizado motor, tornando-se uma habilidade motora. Assim, a síntese e a ativação de novas proteínas alteram a excitabilidade neuronal e promovem o estabelecimento de novas conexões sinápticas. Essas novas sinapses estão relacionadas a arquivos de programas que são armazenados como memórias motoras consolidadas a longo prazo. Para tal, alguns neurotransmissores, como glutamato, acetilcolina e receptores como AMPA (ácido amino-3-hidroxi-5-metil-isoxazol-4-propiônico) e NMDA (N-metil-D-aspartato), são parte integrante de inúmeros processos. 108 Unidade II Assim, existem formações de novas conexões relacionadas à memória, em especial no hipocampo, onde ocorre um efeito de potenciação prolongada e aumento da amplitude dos chamados potenciais excitatórios pós-sinápticos (PEPS). Dessa forma, alterações duradouras que promovem síntese de novas proteínas e o estabelecimento de novas conexões sinápticas acarretam respostas mantidas e memórias de estímulos específicos repetidos. Observação Não são somente os neurônios que sofrem plasticidade! Há evidências de que células não neuronais desempenham um papel crítico na plasticidade. Os astrócitos se modificam rapidamente, por exemplo. 7.3 Recuperação celular após lesões Muitos mecanismos neurais inerentes à recuperação neural ocorrem após lesões. De fato, as lesões neurológicas nem sempre causam a morte dos neurônios. Muitos neurônios podem inclusive regenerar seus axônios. Essa recuperação funcional após lesões neurais pode ser classificada em: • restaurativa: caracterizada por alterações e recuperações do tecido nervoso lesado; • compensatória: caracterizada por circuitos neurais completamente diferentes que permitem a reorganização da função perdida ou alterada. 7.3.1 Recuperação celular pós-lesão no SNP A recuperação neuronal no SNP é frequente e característica. Na verdade, os axônios são facilmente lesados, pois percorrem uma distância longa e não estão protegidos por coluna vertebral e crânio. Vamos ver o que ocorre após uma lesão neural periférica? Antes de tudo, precisamos nomear algumas regiões. Após a secção de um axônio, a porção ligada ao corpo celular é denominada segmento proximal; já a porção isolada do corpo celular é chamada segmento distal. Após a lesão, um segmento se retrai em relação ao outro e o segmento distal sofre um processo singular degenerativo denominado degeneração walleriana. A sequência da degeneração walleriana é a seguinte: o segmento distal degenera-se, a bainha de mielina retrai-se e começa a fragmentar-se. O axônio intumesce e rompe-se em pequenos segmentos. Os terminais axônicos degeneram-se rapidamente e sua perda é seguida da morte de todo o segmento distal. Em sequência, o sítio da lesão é invadido por células gliais com funções fagocíticas, que englobam os fragmentos do axônio em degeneração. Por sua vez, o corpo celular pode sofrer cromatólise, gerando morte celular: 109 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Célula glial A B Substância de NissI Mielina Oligodendrócito ou célula de Schwann Degeneração transneuronal (retrógrada) 7 Retração dos terminais sinápticos e invasão de células gliais 6 Cromatólise 5 Infiltração de macrófagos (micróglia) 4 Resíduos de mielina 3 Degeneração walleriana 2 Degeneração do terminal 1 Degeneração transneuronal (anterógrada) 8 Figura 70 – A: neurônio sem lesões; B: degeneração walleriana após lesão Na verdade, sabe-se que as lesões neuronais promovem efeitos em cascata, que justificam eventos posteriores à degeneração walleriana e que afetam outras células neurais. Assim, podemos ter lesões em neurônios adjacentes, caracterizadas pelo recuo de terminais pré-sinápticos que estão em contato com células lesionadas; pela invasão da fenda sináptica por células gliais; pela denominada degeneração retrógrada, em que os neurônios pré-sinápticos atrofiam e degeneram, e também pode ocorrer a denominada degeneração anterógrada, em que ocorre atrofia e degeneração também dos neurônios pós-sinápticos. Entretanto, precisamos considerar que diante de lesões neurais, nem tudo é degeneração. Há crescimento de regeneração axonal também. É isso que será visto agora: Tempo Porção proximal à lesão Porção distal à lesão Células de Schwann Sinais promotores do crescimento axonal Cone de crescimento Expressão de genes relacionados ao crescimento Macrófragos rapidamente removem mielina e restos celulares Lesão em um nervo periférico Células de Schwann em proliferação promovem a regeneração axonal Axônio em regeneração Figura 71 110 Unidade II Temos os denominados “brotamentos”, que define-se como o crescimento de novos axônios. Esse brotamento pode ser de duas formas (ver figura a seguir): • colateral: quando um sítio sináptico denervado é reinervado por ramos de axônios intactos da vizinhança; • regenerativa: quando o neurônio se regenera após sofrer lesão. Brotamento regenerativo Brotamento colateral Figura 72 Esse crescimento axonal é promovido pelas células de Schwann, que produzem fatores tróficos e proteínas adesivas. Essa taxa de crescimento é lenta: cerca de 1 mm de crescimento por dia, ou 2,5 cm de crescimento por mês. Os fatores de crescimento neurais (FCN) produzidos pelos neurônios periféricos contribuem para essa possiblidade de regeneração celular. 111 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Entretanto, vale destacar que “nem tudo são flores”: o brotamento de axônios periféricos pode ocasionar alterações caso promovam inervação de um alvo inadequado. De fato, após lesões do SNP, os axônios motores podem inervar músculos diferentes dos anteriormente inervados,acarretando movimentos não esperados à descarga dos neurônios. Esses movimentos não esperados são chamados de “sincinesias” e geralmente são de curta duração. Ademais, a inervação de receptores sensoriais por axônios que inervavam anteriormente um outro tipo de receptor sensorial pode promover alterações nas diferentes modalidades sensoriais. 7.3.2 Recuperação celular pós-lesão no SNC A recuperação neuronal após lesões no SNC apresenta características diferentes da recuperação após lesão no SNP (figura a seguir). Existem algumas limitações ao crescimento neuronal devido à falta do FCN, à inibição do crescimento neural causada pelos próprios oligodendrócitos e à interferência nas atividades fagocíticas das células da micróglia. Sistema nervoso periférico Sistema nervoso central Mielina Célula Schwann Bainha perineural Oligodendrócito Mielina A bainha se reforma Células de Schwann promovem crescimento Infiltração de macrófagos Invasão de astrócitos reativos Cicatriz glial Figura 73 Na verdade, após lesões neurais do SNP, os astrócitos reativos à lesão e os macrófagos são atraídos ao sítio da lesão, formando uma cicatriz glial que inibe a regeneração axonal: 112 Unidade II Proximal à lesão Distal à lesão Oligodendrócitos Astrócitos ηpo Lesão de axônio no SNC Depuração prolongada de restos de mielina Fatores inibitórios interrompem a extensão do axônio Figura 74 Não obstante, diante de lesões centrais, o SN nos surpreende com diversos mecanismos neurais de neuroplasticidade, relacionados a processos de formação e regeneração sináptica e nascimento de novos neurônios. De fato, muitos eventos, como potenciação sináptica ou arborização dendrítica, ocorrem em mseg h horas após a lesão (ZUCKER; REGEHR, 2002). Vamos destrinchar alguns desses mecanismos? As lesões do SNC podem causar algumas alterações sinápticas, a saber: • Recuperação da eficácia sináptica: após lesões, o surgimento de edemas pode comprimir o corpo celular ou axônio de um neurônio pré-sináptico, gerando inativação de algumas sinapses. Entretanto, quando esse efeito secundário concernente ao edema é diminuído, ocorre um retorno da ativação sináptica. • Hipersensibilidade de denervação: ocorre quando são destruídos terminais axônicos pré- sinápticos. Assim, novos receptores formam-se na membrana pós-sináptica em resposta a transmissores liberados por axônios vizinhos. Assim, esse evento ocorre quando há perda de input de outra região cerebral, causando uma hiperativação da membrana pós-sináptica neuronal. • Hipereficácia sináptica: ocorre quando são destruídos alguns ramos de um axônio pré-sináptico. Os ramos axônicos remanescentes recebem todos os neurotransmissores que seriam compartilhados entre os terminais, gerando uma liberação nos receptores pós-sinápticos de maior quantidade do neurotransmissor. • Desmascaramento de sinapses silenciosas: na verdade, no SNC muitas sinapses parecem não ser usadas, sendo ativadas somente após lesões. Os receptores NMDA, o cálcio e as neurotrofinas 113 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS são agentes cruciais nesses mecanismos de ativação de sinapses antes ditas silenciosas. De fato, sabe-se que sinapses estruturais estão presentes em várias áreas do cérebro que não seriam funcionais por competição por outras vias neuronais. E agora, vamos para o assunto mais interessante do capítulo: nascimento de novos neurônios. Antigamente achava-se que não havia formação de novos neurônios no SNC, mas atualmente sabe-se que sim, novos neurônios são formados, com seus devidos axônios e dendritos, formando novas sinapses e tornando-se integrados em circuitos funcionais já existentes. Você sabe onde fica a “maternidade” dos neurônios? No hipocampo, que é constituinte do sistema límbico e está intimamente relacionado à formação de novas redes de memória. Outra região também importante no nascimento de novos neurônios é o bulbo olfatório. Estudos em roedores saudáveis demonstraram aumento dependente da experiência na densidade das espinhas dendríticas, incluindo hipocampo e cerebelo (PETZINGER, 2013). Esse nascimento neuronal pode ser estimulado por ambientes enriquecidos com demandas complexas em relação a nossa atividade neuromotora e, também, por aumento na realização da atividade física. Em contrapartida, pode ser inibido por depressão ou estresse. 7.4 Remapeamento do córtex cerebral Como já vimos anteriormente, os mecanismos neurais inerentes à neuroplasticidade estão envolvidos em potencialização na formação de novas proteínas do neurônio (neurotrofinas), organização e formação de novas sinapses, redes neurais e aumento das espículas dendríticas, por exemplo. Agora veremos que, por consequência, esses mecanismos levam a um remodelamento do córtex cerebral. De fato, essa reorganização do córtex é caracterizada por alterações em sinapses individuais, por reorganização do encéfalo e por consequências funcionais. Na verdade, os neurônios corticais ajustam rotineiramente a maneira pela qual processam informações e conservam a capacidade de desenvolver novas funções. Assim, sabe-se que os mapas corticais podem ser modificados por estímulos sensoriais, experiências prévias, aprendizado e após lesões cerebrais. Esses mapas de áreas funcionais do córtex cerebral são produzidos registrando-se a atividade de neurônios em resposta à estimulação sensorial ou durante contrações musculares ativas. De fato, uma representação cortical do corpo é continuamente modificada em adultos saudáveis em resposta a atividade, comportamento e aquisição de habilidades, podendo ocorrer também após lesões tanto periféricas (por exemplo: amputações) como centrais (por exemplo: AVE, TCE). Diante de lesões periféricas, por exemplo, ocorre um remapeamento cortical caracterizado pela expansão do campo receptivo de mapas vizinhos para cobrir a região denervada. Ainda assim, dependendo da extensão da lesão, áreas silenciosas podem permanecer. Um exemplo característico é a 114 Unidade II amputação. O que acontece na região cortical após um membro superior ter sido amputado, por exemplo? Sabe-se que como consequência ocorre um aumento da representação do membro superior no córtex após a amputação, o que reflete o crescimento de axônios em outras áreas. De fato, músculos proximais à amputação manifestam potenciais evocados maiores que os músculos equivalentes em lado oposto. Assim, diante de amputações, ocorre uma reorganização cortical principalmente após quatro semanas devido, em especial, ao desmascaramento de sinapses silenciosas. Ocorre alteração na correspondência entre pontos estimulados no queixo e as sensações referidas no membro afetado, por exemplo – caracterizando o fato de os comandos motores exercerem efeitos sobre a representação cortical. Assim, por conseguinte, a estimulação da face e dos membros superiores após amputação pode gerar a sensação de membro fantasma: a representação somatossensorial da face e do membro superior expande-se para ocupar as áreas da mão e do braço (CHEN; COHEN; HALLETT, 2002). Como exemplo desse remapeamento cortical, macacos foram treinados para procurar por comida utilizando-se de estratégias motoras envolvendo três dedos (2, 3 e 4). Na figura a seguir estão representados de forma esquemática o mapa cortical dos cinco dedos da mão, bem como os tamanhos dos campos receptivos dos receptores cutâneos dos dedos, antes do treino (acima) e após o treinamento (abaixo). Note o aumento da área cortical, bem como dos campos receptivos após o treinamento. Antes do treinamento Após o treinamento 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 Figura 75 115 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Observação Os indivíduos que sofreram amputação podem referir uma dor no membro que não mais existe, denominada “dor fantasma”. A organização cortical após lesões centrais é também de extrema importância e pode ser caracterizada por alterações nos mapas corticais e alterações nos padrões de ativação neural. As alteraçõescorticais são dinâmicas e dependem da estimulação motora. Veremos mais detalhes sobre isso no decorrer do capítulo. Após um AVC, por exemplo, uma recuperação motora após dano ao córtex motor primário pode ser mediada por outras áreas corticais no hemisfério acometido, por meio do uso de vias já existentes ou novos circuitos que assumem as funções das áreas acometidas, potencializando uma possível reorganização do hemisfério prejudicado durante recuperação da função. Assim, esses acometimentos em áreas motoras primárias, por exemplo, resultam em reorganização da atividade neural durante recuperação da função. Sabe-se, também, que lesões no córtex motor primário resultam em ativação das áreas motoras secundárias, incluindo córtex motor suplementar, pré-motor e córtex cingulado. Vale destacar um ponto importante: as contribuições do lado ipsilateral na recuperação da função. Na verdade, existem fibras motoras que não cruzam a decussação das pirâmides e que também podem ser ativadas por estimulações neuromotoras realizadas na fisioterapia, por exemplo. Outra questão digna de nota é a importante participação do cerebelo na neuroplasticidade pós-lesão. 8 A NEUROPLASTICIDADE INSERIDA NA PRÁTICA CLÍNICA DA FISIOTERAPIA 8.1 Estratégias para aumentar a neuroplasticidade e a reorganização cortical Agora vamos fazer uma pausa para pensar um pouco. O SN manifesta alterações de alguns mecanismos neurais de neuroplasticidade diante de estimulações neuromotoras, estimulações sensoriais, motoras e cognitivas, certo? Certo. Então podemos potencializar esses efeitos benéficos da neuroplasticidade dentro da fisioterapia, correto? Corretíssimo. Exemplo de aplicação Portanto, chegou a hora de entender como otimizar a neuroplasticidade em nossos pacientes. Reflita sobre treinos que contemplem essa tarefa. 116 Unidade II 8.1.1 Dez princípios que podem potencializar a neuroplasticidade e podem ser colocados em prática em neurorreabilitação (KLEIM; JONES, 2008) Foram apresentados alguns princípios que podem otimizar a neuroplasticidade dentro de um programa de reabilitação. Assim, os princípios oriundos das pesquisas sobre plasticidade neural podem guiar a aplicação de intervenções terapêuticas em prol da facilitação da adaptação neural e a promoção da recuperação da função em indivíduos com acometimentos no controle motor. Vamos aprender mais sobre esses princípios? • Use ou perca (use it or lose it): circuitos neurais que não estão engajados no desempenho da tarefa tendem a degenerar. • Use e melhore (use it and improve it): um treinamento que contemple uma determinada função cerebral específica pode levar à melhora dessa função. • Especificidade (specificity): a natureza da experiência do treinamento rege a natureza da plasticidade; assim, formas especificas de neuroplasticidade são dependentes de tipos específicos de experiência. • Repetição importa (repetition matters): a repetição de um comportamento recentemente aprendido ou reaprendido é requerido para induzir alterações neurais. Assim, a repetição de um movimento aprendido é necessária para se obter um nível de reorganização cerebral suficiente que possa promover ao paciente a realização continuada de suas funções, além da terapia, e manter seus ganhos funcionais. • Intensidade (intensity): o treino deve ser suficientemente intenso para estimular plasticidade neural dependente da experiência. Na verdade, quando não há intensidade do treino, sugere-se que ele deva ser progressivamente modificado para que possa acompanhar a dinâmica, e dessa forma manter um nível de intensidade de treino que permita a continuação da adaptação neural por meio da recuperação. • Tempo importa (time matters): diferentes formas de plasticidade ocorrem em diferentes momentos durante o treino. Ademais, existem processos tardios de plasticidade que são dependentes de plasticidade que ocorrem previamente ao mesmo processo. • Saliência importa (salience matters): em prol da maximização da plasticidade neural dependente da atividade, o treinamento deve ser funcionalmente relevante e significante para o indivíduo. Assim, são especialmente relevantes o engajamento, a intenção e a motivação. • Idade importa (age matters): quanto mais jovem, maiores as possibilidades de potenciação sináptica dependente da experiência, sinaptogênese e reorganização do mapa cortical. Não obstante os mecanismos de neuroplasticidade serem reduzidos com a idade, está presente também nos idosos. 117 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS • Transferência (transference): caracterizada pela habilidade da plasticidade em um grupo de circuitos neurais promover plasticidade subsequente em outros circuitos. Assim, um treinamento relacionado a determinada experiência pode aumentar a aquisição de comportamentos similares. • Interferência (interference): a plasticidade em resposta a uma experiência pode interferir com a aquisição de outros comportamentos. Na verdade, devemos considerar, por exemplo, que a plasticidade em um determinado circuito neural pode impedir a indução de expressão de novas ou existentes plasticidades (também em outros circuitos), o que poderia prejudicar o aprendizado. Exemplo de aplicação Então pupilos, como podemos aplicar esses princípios de neuroplasticidade em nossa prática clínica? Treinos realizados o quanto antes, intensos, desafiadores e focados na aquisição de habilidades. 8.2 Neuroplasticidade em indivíduos com doenças degenerativas Lembrete Os mapas de nossos cérebros são únicos e alteram-se constantemente em resultado da realização das mais variadas experiências motoras, sensoriais, cognitivas, emocionais e psicológicas. Considerando-se que estamos em diferentes ambientes e temos praticado tipos diferentes de atividades motoras, as respostas adaptativas, por consequência, também são dinâmicas, singulares e inúmeras. E, diante do exposto, podemos inferir que os indivíduos com lesões neurológicas também podem se beneficiar de estimulações direcionadas em prol de uma reorganização neural que possa promover melhora do quadro neuromotor, minimização de sequelas e potencialização das capacidades funcionais. Como visto anteriormente, é possível haver remapeamentos corticais mesmo após lesões, e que são potencializados pelo treinamento específico de tarefas, como em indivíduos que sofreram AVE, por exemplo. Entretanto, e no caso de indivíduos com doenças degenerativas? Será que atividade física e exercícios físicos influenciam as alterações comportamentais e promovem impactos nos processos neurodegenerativos? Sim. E o melhor de tudo: esses impactos são extremamente benéficos. É o que será visto agora, nesta última porção do livro. De fato, sabe-se que os exercícios físicos podem ativar circuitos neurais específicos para modificar a forma na qual a informação é transmitida entre as células através das sinapses; além de promover elevação de fatores neurotróficos em regiões seletivas do cérebro de adultos. 118 Unidade II Observação Componentes importantes para neuroplasticidade dependente da experiência: exercícios direcionados a um objetivo; intensidade; repetição; especificidade; dificuldade; complexidade da prática; engajamento cognitivo e variação das modalidades de treino (PETZINGER et al., 2013). Os exercícios aeróbios são importantes para promoverem neuroplasticidade em idosos saudáveis e favorecer a automatização em pacientes com doença de Parkinson. De fato, treinos que se utilizam de desafios e exercícios orientados a um objetivo e exercícios aeróbicos podem restaurar em algum grau a neuroplasticidade dos circuitos estriatal-tálamo-cortical-motor responsáveis pela automaticidade. Em conjunto com exercícios direcionados a um objetivo, os exercícios podem favorecer efeitos sinérgicos mais efetivos em comparação com qualquer tipo de exercício em sua forma isolada. Ademais, foi demonstrado que exercícios aeróbicos podem aumentar as funções executivas em idosos, em indivíduos com DPe com doença de Alzheimer. Existem algumas explicações para essa transferência dos benefícios dos exercícios, tanto para o sistema motor quanto para o cognitivo, como, por exemplo, os efeitos neuroprotetivos nos neurônios dopaminérgicos e também efeitos mais globais, como a recuperação ou o fortalecimento dos circuitos motores que se sobrepõem envolvidos nos componentes, tanto cognitivos quanto motores dos movimentos. Sabe-se que exercícios físicos aumentam o fluxo sanguíneo no encéfalo e podem promover neuroplasticidade por duas formas: • afetar e estimular a angiogênese (formação de novos vasos sanguíneos); • alterar a permeabilidade da barreira hematoencefálica. Existem efeitos induzidos pelo exercício no sistema imune do SNC em adultos saudáveis e em atletas. Estudos com roedores saudáveis demonstraram que exercícios associados ao ambiente enriquecido promovem aumento da taxa de células recém-nascidas e sua sobrevivência; afetam a proporção de diferenciação celular para neurônios; afetam a proporção de incorporação dos neurônios em circuitos neurais. Foi demonstrado também que os exercícios físicos aumentam a neurogênese no hipocampo. Ainda em relação aos pacientes com doença de Parkinson, sabe-se que formas intensivas de exercícios podem ser neuroprotetivos na DP. Estudos epidemiológicos mostram que o risco de se desenvolver DP é reduzido em pessoas com história de atividade física moderada a intensa (THACKER et al., 2008). 119 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS O combo “exercícios aeróbios mais exercícios direcionados a um objetivo” promove efeitos restaurativos nos receptores D2 de dopamina e um aumento da liberação desse mesmo neurotransmissor, fato essencial na DP, onde ocorre uma depleção importante de dopamina devido à morte dos neurônios dopaminérgicos, em especial da substância negra dos NB (figura a seguir). Exercícios Exercícios direcionados a um objetivo Exercícios aeróbicos Melhora da saúde cerebral ↑ Fatores tróficos ↑ Fluxo sanguíneo ↑ Sistema imune ↑ Neurogênese ↑ Metabolismo Aumento do fortalecimento sináptico ↑ Neurotransmissores ↑ Densidade de receptores ↑ Formação de espinhas dendríticas Fortalecimento dos circuitos motores Núcleos da base Córtex cerebral Tálamo Cerebelo Tronco encefálico Melhora do comportamento Motor (consciente ou automático) Cognição (funções executivas) Humor e motivação Figura 76 – Efeitos da neuroplasticidade em pacientes com doença de Parkinson Percebeu como a fisioterapia de qualidade, adequadamente estruturada e direcionada ao paciente faz-se de extrema necessidade para promoção de neuroplasticidade diante de lesões? Espero que você tenha gostado desse universo fascinante que é o controle do movimento e alguns aspectos de neurociências. Certamente este livro fará toda a diferença em sua formação acadêmica. Bons estudos! E que você tenha sabedoria para iluminar seus caminhos fisioterapêuticos. 120 Unidade II Resumo Nesta unidade, entendemos um pouco mais sobre o funcionamento dos sistemas sensoriais, responsáveis por receber e decodificar os estímulos vindos do meio ambiente e que serão percebidos pelo cérebro. Vimos as classificações dos receptores sensoriais, a saber: quimiorreceptores, termorreceptores, mecanorreceptores, fotorreceptores, nociceptores. Os principais proprioceptores musculares são o fuso muscular e o órgão neurotendinoso de Golgi. Os fusos musculares são estruturas em forma de fuso, dispostas em paralelo com as fibras extrafusais e detectam o comprimento estático muscular e variações dinâmicas do comprimento muscular. Por sua vez, os OTG são estruturas encapsuladas delgadas e sensíveis a variações de tensão muscular, que são resultantes tanto de alongamento como de contrações musculares. Os sinais sensoriais são transduzidos e decodificados, sendo transportados pelas vias ascendentes até o córtex sensorial primário do cérebro. São dois os sistemas ascendentes: coluna dorsal, lemnisco medial (DC-ML) e sistema anterolateral. O córtex somatossensorial é a maior área de processamento das modalidades somatossensoriais e onde inicia-se a consciência da percepção sensorial, organizada de forma somatotópica. Você aprendeu um pouco mais sobre os sistemas visual, somatossensorial e vestibular e a importância desses processamentos complexos e influentes na adequada integração sensório-motora. A orquestração do movimento humano é realizada de forma singular pelos processamentos cognitivos. As funções executivas, por assim dizer, são responsáveis, portanto, por processos muito importantes no controle do movimento, a saber: determinação de estratégias para se atingir objetivos direcionados; ajustes de planejamento; controle de processos de atenção; gerenciamento de tarefas; flexibilidade de pensamento; tomadas de decisão. Em relação à anatomia do controle cognitivo do movimento, o córtex pré-frontal é a região de destaque e está envolvido no comportamento direcionado a um objetivo, recrutamento de informações relevantes a tarefa, planejamento motor, monitoramento do movimento, simulação de consequências, iniciação, inibição e alternância de comportamentos – ações estas caracterizadas pela influência de diversos tipos de memória e por processamentos atencionais e de concentração. 121 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Em relação ao controle da marcha, temos três processamentos envolvidos: volicional, emocional e automático, com participação de diversas funções executivas que se fazem presente na regulação de uma marcha adequada e harmônica. Você viu também aspectos bem interessantes sobre neuroplasticidade, que pode ser definida como a modificação das redes neuronais existentes por adição ou modificação das sinapses em resposta a alterações ambientais ou comportamentais. A neuroplasticidade inclui mecanismos estruturais e fisiológicos como a formação de novas sinapses (sinaptogênese); a formação de novos neurônios (neurogênese); aumento da força sináptica; aumento das ramificações dendríticas, entre outros mecanismos neurais e pode ocorrer em diversos níveis, a saber: cerebral, de redes, intercelular, bioquímico e genético. As modificações neurais são classificadas como habituação, aprendizado e memória e recuperação celular após lesões. Vale destacar que o SN se comporta de formas diferentes quando se trata de lesões centrais ou periféricas. Nessa última, degeneração Waleriana, brotamentos e presença de fatores de crescimento neuronais são característicos. Já diante de lesões do SNC, podem ocorrer recuperação da eficácia sináptica; hipersensibilidade de denervação; hipereficácia sináptica e desmascaramento de sinapses silenciosas. Os mapas corticais podem ser modificados por estímulos sensoriais, experiências prévias, aprendizado e diante de exercícios físicos. Nesta unidade foram apresentados princípios importantes que podem otimizar a neuroplasticidade dentro de um programa de reabilitação, ressaltando a importância da repetição, da especificidade, dos treinos realizados o quanto antes, intensos e focados na aquisição de habilidades. Foram destacadas também a importância dos exercícios direcionados a um objetivo, complexos, e a importância e influência dos exercícios aeróbicos na otimização da neuroplasticidade. 122 Unidade II Exercícios Questão 1. Leia o texto a seguir. “A habilidade inibitória é crucial não só para tarefas do cotidiano (inteligência verbal, performance acadêmica e outros), mas também é um diferencial no desempenho de atletas, com o objetivo de superar as exigências pertinentes ao contexto de prova que requerem alta resposta de adaptação ao ambiente e capacidade de lidar com demandas psicofisiológicas, emocionais e motivacionais. Estudos recentes têm demonstrado maior desempenho do controle cognitivo inibitório em atletas que vivenciaram exercícios de alta intensidade, incluindo esgrimistas, jogadores de tênis, ultramaratonistas, jogadores de futebol, e badminton. Dessa forma, verificar acomo as pessoas realizam determinados movimentos de formas diferentes umas das outras? Isso porque o movimento não ocorre da mesma maneira entre as pessoas. O movimento ocorre diante de uma interação de três fatores: o indivíduo, a tarefa a ser executada e o ambiente onde o indivíduo se encontra. Vamos dar um exemplo prático: elegemos a tarefa “caminhar”. Se alterarmos o pilar “indivíduo”, por exemplo, uma criança caminhará de forma diferente de um idoso, ainda que estejam em um mesmo ambiente – por exemplo, em um gramado de um parque. Agora vamos manter o mesmo indivíduo, a criança, mas mudamos o pilar “ambiente”: a criança caminhará diferentemente no gramado ou em um chão de areia, por exemplo. Dentro de uma piscina, então, mais diferentes ainda serão suas estratégias motoras de marcha. Percebeu? Por isso que o movimento não é algo “concreto”: ele é fluido e recebe a influência de fatores como o ambiente ou o perfil da tarefa. Pensando nessa questão, poderíamos questionar: quais os sistemas que permeiam esse controle do movimento? Vamos falar sobre cada um deles a seguir. Os sistemas motores incluem os sistemas neuromuscular e biomecânico, que se inserem na gama de ossos, músculos, articulações e integrações destes pelo sistema nervoso (SN), de forma que organizem movimentos coordenados e funcionais. Os sistemas sensoriais e perceptuais são cruciais para o controle dos movimentos funcionais do ser humano. As sensações, quando passam por um crivo de nosso sistema nervoso mais apurado, em que há um reconhecimento do que se está sentindo e consequente interpretação da sensação, passam a se tornar uma verdadeira percepção do que ocorre no ambiente. Assim, os sistemas sensoriais fornecem informações sobre o que está acontecendo no ambiente, a posição e a orientação do corpo no espaço e o grau de contração dos músculos. 11 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Temos também os sistemas cognitivos, pois nossos movimentos são moldados de acordo com nossas intenções e passam por fases de planejamento, monitoramento, execução motora, atividades que necessitam de nossas capacidades de gerenciar nossas habilidades mentais de concentração, atenção, motivação, tomada de decisão, resolução de problemas, entre muitas outras. Todos esses sistemas agem de forma integrada, dinâmica, organizada e modulada de forma que possamos manifestar comportamentos motores dos mais simples aos mais complexos. 1.2 As três classes de movimentos Os movimentos podem ser categorizados em três classes, que se interpõem entre si e diferem no grau de controle voluntário e em complexidade. As respostas reflexas são os movimentos mais simples e menos afetados pelo controle voluntário. São constituídos de respostas rápidas, estereotipadas, involuntárias e ocorrem após um estímulo sensorial específico. Podemos deixar como exemplos a retirada da mão após encostar em uma chapa quente, ou o reflexo de deglutição (engolir). Os padrões motores rítmicos são movimentos combinatórios que abarcam ações voluntárias e reflexas. As porções voluntárias ocorrem principalmente ao início e final dos movimentos. Como exemplo, temos certas porções da organização da marcha e o movimento dos animais de coçarem-se. Por sua vez, os movimentos voluntários são mais complexos e contemplam duas principais características: são direcionados a um objetivo (ditos proposicionais) e são aprendidos, em que a sua execução melhora com a prática. Como exemplo, temos o ato de tomar banho, escrever um texto, fazer um bolo, fazer comprar no supermercado. Figura 2 1.3 Teorias de controle motor e suas implicações clínicas O gerenciamento e controle do movimento humano é um assunto que intriga a comunidade científica há décadas. E, ao longo dos anos, diversas teorias foram postuladas de forma que pudessem explicar ao menos em parte como o movimento é gerado e modulado no ser humano. Essas teorias são 12 Unidade I muito importantes, pois apresentam visões diferenciadas, que no fundo completam-se entre si. Vamos dar uma olhada em cada uma delas e você já tem uma primeira missão para tal: leia com atenção cada uma delas e responda: essa teoria faz sentido para você? E, ao final do capítulo, pense e reflita: qual a melhor teoria que abarca as questões relacionadas ao controle motor? E então analisaremos o assunto. Vamos lá! 1.3.1 Teoria reflexa Quando você tiver um tempo extra, vá até o computador e realize uma pesquisa sobre Sir Charles Sherrington, um importante neurofisiologista, que viveu entre 1857 e 1952, escreveu um livro em 1906 de extrema importância nomeado The Integrative action of the nervous system (A ação integrativa do Sistema Nervoso), e ganhou um Prêmio Nobel de Fisiologia em 1932, entre outros inúmeros feitos. Sherrington contribuiu muito com o conhecimento da área da neurologia e correlatas. Só para deixar um exemplo, foi ele quem instituiu o termo “sinapse” para a ligação entre os neurônios, descreveu a constituição dos nervos espinhais, mapeou os dermátomos e um dos principais feitos: descreveu o arco reflexo. O reflexo é constituído, basicamente, por um receptor, um condutor e um efetor (o músculo). Para Charles Sherrington, os reflexos são blocos simples de movimentos que compõem os comportamentos complexos. Assim, acreditava-se que um comportamento motor complexo poderia ser explicado pela ação combinada de reflexos individuais que se encaixavam entre si (SHERRINGTON, 1947). Saiba mais Leia uma breve biografia de Charles Sherrington em: CHARLES SHERRINGTON. In: Infopédia. Porto: Porto Editora, 2003-2020. Disponível em: https://www.infopedia.pt/$charles-sherrington. Acesso em: 8 out. 2020. Figura 3 – Sir Charles Sherrington 13 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Atualmente, sabe-se que os movimentos reflexos são as alças mais simples dos movimentos. Portanto, essa teoria tem sua parcela de sentido, mas apresenta certas limitações. Se os movimentos reflexos são as unidades básicas dos comportamentos, o que dizer sobre os movimentos voluntários espontâneos e os que não ocorrem após estímulos sensoriais, que não necessitam de agentes externos que os deflagrem? E os movimentos novos, habilidades motoras recém-aprendidas? Ademais, essa teoria também não explica os movimentos muito rápidos em que não há tempo de um feedback sensorial adequado. E, além, não explica a diversidade de movimentos que podem ocorrer de acordo com um mesmo estímulo sensorial, dependendo dos contextos e demandas ambientais e de modulação encefálica. Não obstante essas limitações, a teoria do reflexo apresenta aplicações clínicas de extrema relevância para a prática fisioterapêutica. Se considerarmos os reflexos como unidades básicas, ainda que mais simples, dos movimentos funcionais, a avaliação dos reflexos dentro das práticas clínicas pode ser realizada com o intuito de prever a qualidade dos movimentos funcionais. Na verdade, em última instância, a avaliação dos reflexos denota averiguação da integração medular. Ademais, e, portanto, os reflexos como o miotático (de estiramento) podem ser utilizados como um reforçador da contração muscular – fato considerado e postulado dentro da fisioterapia pelo conceito da facilitação neuromuscular proprioceptiva (FNP). A facilitação neuromuscular proprioceptiva é um conceito de tratamento fisioterapêutico baseado em uma filosofia positivista, em exercícios que ativam sinergias facilitatórias e na premissa de que todo paciente apresenta um potencial não explorado (ADLER; BECKERS; BUCK, 2014). Saiba mais Você pode ler mais sobre a prática da FNP em: ADLER, S. S.; BECKERS, D.; BUCK, M. PNF in practice: an illustrated guide. 4. ed. Berlin: Marga Botsch, Heidelberg, 2014. 1.3.2 Teoria hierárquica A organização hierárquica do sistema nervoso é considerada por muitos cientistas e pesquisadores, e podemos dividi-los em três níveis: • Região 1: um nível mais primário, que seria a medula espinhal (ME) e o tronco encefálico (TE). • Região 2: um nível mediano,correlação entre o controle cognitivo inibitório e o desempenho em prova de contrarrelógio parece crucial para explanar a importância da cognição no contexto competitivo.” JESUS, R. S. Controle cognitivo inibitório e desempenho no ciclismo em teste contrarrelógio de 10 km. 2019. Dissertação (mestrado em Educação Física) – Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal (RN), 2019. Adaptada. Disponível em: https://repositorio. ufrn.br/jspui/bitstream/123456789/28731/1/Controlecognitivoinibitorio_Jesus_2019.pdf. Acesso em: 2 set. 2020. O texto mostra claramente a relação entre a cognição e o controle motor em alguns esportes. Sobre esse tema, analise as afirmativas. I – A grande área de gerenciamento do controle cognitivo sobre nossos movimentos é o córtex pré-frontal. Nesse sentido, também são importantes outras áreas corticais e subcorticais. II – O córtex pré-frontal está envolvido no comportamento direcionado a um objetivo, como o agrupamento de informações importantes para a tarefa, o planejamento motor, o monitoramento do movimento, a simulação de consequências, a inibição e a alternância de comportamentos. III – A memória e a atenção são mecanismos envolvidos no controle cognitivo. Sobre as afirmativas apresentadas, é correto dizer que: A) Apenas a I é correta. B) Apenas a II é correta. C) Apenas a I e a III são corretas. D) Todas são corretas. E) Nenhuma é correta. Resposta correta: alternativa D. 123 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Análise das afirmativas I – Afirmativa correta. Justificativa: nossos movimentos são controlados pela integração harmônica entre sistemas e são gerenciados pelo SN. Nesse sentido, o córtex pré-frontal desempenha papel decisivo e recebe a colaboração de outras áreas. II – Afirmativa correta. Justificativa: o córtex pré-frontal tem papel proeminente no controle cognitivo dos movimentos. Assim, todas as ações indicadas na afirmativa são exemplos de modos de controle. III – Afirmativa correta. Justificativa: a memória é um dos mecanismos envolvidos no controle cognitivo e atua no processamento da aquisição de novas informações, sendo que a memória mais influente é chamada operacional ou de trabalho. Já a atenção corresponde a processos que controlam a escolha entre vários eventos (mentais ou externos), que devem ter acessos preferenciais aos portais estreitos da consciência e da ação. Questão 2. Leia o texto a seguir. “O grupo controle apresentou uma recuperação motora no decorrer dos dias sem ter sido submetido a qualquer tipo de treinamento. Esse dado indica que existe uma recuperação espontânea após a lesão medular experimental. Isso já foi descrito por Kim et al. (2006), ao afirmarem que algum grau de recuperação funcional pode ser observado sem intervenções. Essa recuperação é mediada por uma reorganização estrutural do sistema motor residual. Ela pode ocorrer em múltiplos níveis neurais, incluindo córtex motor, tronco cerebral, centros motores espinhais e tratos motores supraespinhais descendentes.” MIRANDA, T. A. B. Estratégia terapêutica após contusão da medula espinhal: recuperação funcional e estabilidade cortical sensório- motora. 2011. Tese (Doutorado em Psicopatologia Experimental) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2011. Adaptada. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/5/5160/tde-01122011-192938/en.php. Acesso em: 3 set. 2020. Com base nas informações apresentadas e nos seus conhecimentos, assinale a alternativa correta. A) Após a lesão neural, houve recuperação funcional do tipo restaurativa, pois são mencionadas alterações e recuperações do tecido nervoso lesado. B) Há elementos suficientes para afirmar que houve crescimento de regeneração axonal do tipo regenerativo. C) A descrição combina com a ativação do hipocampo, parte do sistema límbico intimamente ligado à formação de novas redes de memória. 124 Unidade II D) Há elementos suficientes para afirmar que houve crescimento de regeneração axonal do tipo colateral. E) Foi descrito um caso de recuperação funcional do tipo compensatória, já que foram utilizados circuitos neurais completamente diferentes, o que permitiu a reorganização da função perdida. Resposta correta: alternativa E. Análise das alternativas A) Alternativa incorreta. Justificativa: o próprio texto apresenta o seguinte: “esta recuperação é mediada por uma reorganização estrutural do sistema motor residual”. Já que houve reorganização estrutural, não houve regeneração dos elementos do sistema nervoso no local da lesão. B) Alternativa incorreta. Justificativa: os elementos apresentados pelo texto não permitem afirmar que houve crescimento axonal de qualquer natureza. C) Alternativa incorreta. Justificativa: os elementos do texto não se relacionam ao hipocampo nem ao estabelecimento de redes de memória. D) Alternativa incorreta. Justificativa: os elementos apresentados pelo texto não permitem afirmar que houve crescimento axonal de qualquer natureza. E) Alternativa correta. Justificativa: ao afirmar que “esta recuperação é mediada por uma reorganização estrutural do sistema motor residual”, o texto dá subsídios para sustentar um caso de recuperação funcional do tipo compensatória.que seria o mesencéfalo. • Região 3: uma porção de mais alta hierarquia, que seria o córtex cerebral. 14 Unidade I De acordo com essa teoria, que está sendo aprimorada há décadas, essas três áreas controlam o movimento humano de maneiras diferentes, em que a região 1 controlaria os reflexos primários, a região 2 as reações de endireitamento e controle postural, e a região 3 os movimentos complexos, as reações de equilíbrio e que, na maioria das circunstâncias, exerce hegemonia sobre as demais regiões (veja a figura a seguir). Essa teoria também oferece implicações importantes do ponto de vista clínico. Como exemplo, temos a fisioterapeuta Brunnstrom, pioneira em reabilitação pós-acidente vascular encefálico (AVE), que dizia que “quando a influência dos centros corticais sofrem alterações permanentes ou temporárias, os reflexos normais tornam-se exagerados e os denominados reflexos patológicos aparecem” (BRUNNSTROM, 1970). Circuitos neuronais locais Integração de neurônios motores inferiores Aferências sensoriais Agrupamentos de neurônios motores Neurônios motores inferiores Musculoequeléticos Córtex motor Planejamento, início e direcionamento de movimentos voluntários Centros do tronco encefálico Movimentos básicos e controle postural Sistemas descendentes Neurônios motores superiores Núcleos da base Desencadeiam o início apropriado dos movimentos Cerebelo Coordenação sensório- motora de movimentos em andamento Circuitos da medula espinhal e do tronco encefálico Figura 4 – Organização geral das estruturas neurais envolvidas no controle do movimento: quatro sistemas – circuitos locais da medula espinhal e do tronco encefálico, vias modulatórias descendentes, os núcleos da base e o cerebelo contribuem de forma diferenciada no controle do movimento 15 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Figura 5 1.3.3 Teoria da programação motora Para falar sobre essa teoria, apresentaremos a você um exemplo prático que fará com que entenda de imediato essa elucidação teórica. Exemplo de aplicação Pegue um pedaço de papel, um lápis e escreva seu nome com a mão direita, com a mão esquerda e com um de seus pés. Depois volte para continuar sua leitura. Repare: você conseguiu escrever seu nome? Provavelmente a resposta é sim para todos os casos! Evidentemente a estratégia motora que você utilizou foi diferente de acordo com as condições, sendo que a precisão e a coordenação motora do movimento certamente foram mais harmônicas em sua escrita com sua mão dominante. Não obstante, mesmo assim você conseguiu escrever seu nome com a outra mão e, também, mesmo que de forma estranha, conseguiu escrever com o pé! Como isso seria possível? A teoria da programação motora explica isso. De acordo com ela, nós temos armazenados em regiões específicas do encéfalo programas motores que representam ações motoras em âmbitos mais abstratos. Esses programas são organizados e contêm “regras” utilizadas para gerar os movimentos de acordo com determinada função, mesmo com sistemas motores efetores diferentes – nesse nosso exemplo, os músculos da mão ou do pé. 16 Unidade I Então, como o programa motor da escrita está armazenado, o SN adequa essas regras aos sistemas efetores disponíveis para realizar determinadas ações motoras, dentro de um conceito que chamamos de “equivalência motora” (figura 6). É muito legal descobrir isso, você não acha? Mais para frente, veremos que os núcleos da base são estruturas com funções cruciais na escolha e eleição desses melhores programas motores a serem colocados literalmente em prática, e que o cerebelo é o principal modulador desses programas, modificando-os com a experiência e a prática, de forma que a execução dessas ações ocorram com cada vez menos erros – contribuição-chave para a consolidação da aprendizagem motora. A) Mão direita C) Mão esquerda D) Dentes E) Pé A) Mão direita (pulso fixo) Figura 6 – Conceito de equivalência motora; a habilidade dos diferentes sistemas motores para realizar o mesmo comportamento, por exemplo: a escrita pode ser realizada utilizando-se diferentes partes do corpo. Os exemplos utilizados aqui foram escritos pela mesma pessoa utilizando (A) a mão direita (dominante); (B) a mão direita com o punho imobilizado; (C) a mão esquerda; (D) a caneta presa entre os dentes; (E) a caneta presa entre os dedos do pé Mesmo assim, como toda teoria, há limitações. Os programas motores centrais não podem ser considerados como únicos determinantes das ações motoras, pois um mesmo comando motor pode gerar movimentos diferentes, seja por posições diferentes dos membros, seja pela ação da gravidade em decorrência das posições articulares, entre outros fatores. Assim, essa teoria não leva em consideração que o SN deve lidar com variáveis musculoesqueléticas e ambientais que permeiam a modulação do movimento. Ainda assim, obtemos dessa teoria implicações clínicas muito importantes: já que temos programas motores armazenados, nos casos de pacientes que apresentam alterações nas programações motoras encefálicas, essa teoria sugere a importância do treino de movimentos dentro de um contexto funcional, e não apenas reeducando músculos específicos de forma isolada, de forma que as programações de movimentos sejam potencializadas e estimuladas. Você verá mais adiante que uma de nossas abordagens 17 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS terapêuticas dentro da fisioterapia neurofuncional – a prática mental – promove essa potencialização das fases de planejamento e programação dos movimentos. Figura 7 1.3.4 Teoria dos sistemas Um dos principais influentes dessa teoria foi Nikolai Bernstein, um cientista russo que viveu em meados do século XX. Ele postula que o controle dos movimentos é integrado por vários sistemas que interagem de forma cooperativa na sua geração. Assim, o movimento não é somente determinado pelo output do sistema nervoso central (SNC), mas também sofre uma filtragem desses sinais nos componentes biomecânicos do corpo – ossos, músculos e articulações. O corpo é considerado como um sistema mecânico, por meio do qual o movimento emerge sob diferentes graus de liberdade, sofrendo influências de forças externas, como da gravidade e da inércia. Por essa teoria, apresentou-se um importante conceito: de sinergias motoras, conceito aprimorado ao longo dos anos. As sinergias são grupos musculares relacionados em função, que agem conjuntamente como uma unidade funcional, que são ativadas pelos níveis mais inferiores do SN, que por sua vez são ativados pelos níveis hierarquicamente mais altos do SN. Um músculo pode pertencer a inúmeras sinergias e exercer uma contribuição única a cada sinergia; e uma ativação total muscular depende da ativação simultânea de sinergias múltiplas que contém aquele músculo e a sua contribuição relativa sem cada uma dessas sinergias. Essa teoria dos sistemas foi enriquecida ao longo das décadas, e baseando-se nos conceitos da natureza das sinergias como dinâmica, flexível e adaptativa, tornou-se a “Teoria dos Sistemas Dinâmicos”. Um importante conceito na descrição do controle do movimento diante da perspectiva dessa teoria é o papel da variabilidade dos movimentos na execução das ações motoras. O aumento das possibilidades de variações dos movimentos pode ser benéfico para que se atinja um desempenho ótimo de determinada função motora. Assim, de acordo com a Teoria dos Sistemas Dinâmicos, a avaliação e a intervenção devem focar não apenas nos acometimentos isolados de cada sistema, mas também na integração entre os diversos sistemas entre si. 18 Unidade I Muito difícil? Falaremos mais sobre esse conceito das sinergias posteriormente neste livro – mas vale reiterar que se trata de um conceito muito importante e que fundamenta muitas de nossas abordagens dentro da fisioterapia. Figura 8 1.3.5 Teoria ecológica Desenvolvida na segunda metade do século XX, essa teoria leva em consideração a participação do ambiente na modulaçãode um comportamento motor orientado a um objetivo. A organização é específica à tarefa e ao ambiente onde ela está sendo desempenhada. É a primeira vez em que a comunidade cientifica pontuou as variáveis ambientais como importantes na geração e desempenho dos movimentos. Diante de uma perspectiva ecológica, é importante determinar como um organismo detecta informações do ambiente que são cruciais para a ação motora e como essas informações são utilizadas de forma ativa para modificar e controlar os movimentos, em que o conceito de percepção se mostra como fundamental. Pensando no que foi exposto nessa teoria, como podemos adequá-la a nossa conduta clínica? Uma linha de raciocínio importante para intervenções fisioterapêuticas é auxiliar o paciente a explorar possibilidades para atingir os objetivos de suas tarefas funcionais de várias formas, de acordo e diante de diferentes ambientes. Um controle motor efetivo requer que o paciente aprenda a perceber que o ambiente no qual está inserido pode impactar a organização de seus movimentos. De forma prática, um exemplo de como o fisioterapeuta pode variar o ambiente para o treino de diversas ações motoras diante de diferentes ambientes é o uso da realidade virtual em sua prática clínica. Você aprenderá mais sobre isso em disciplinas posteriores do curso. 19 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Figura 9 E aí, você prestou atenção nas teorias e realizou a reflexão que solicitei anteriormente? As teorias fazem sentido para você? Qual delas é a melhor teoria? Na verdade, a melhor teoria seria um compêndio das principais ideias de todas as teorias apresentadas previamente. Assim, desenvolver-se-iam ideias mais integrativas, complementares e dinâmicas entre as teorias propostas, de forma a considerar o caráter multifatorial do controle neural do movimento. De fato, existem muitos cientistas que estão desenvolvendo teorias mais completas e que contemplam diversos aspectos apresentados aqui neste capítulo. Dentro de alguns anos teremos novas propostas de descrição desse fenômeno fascinante que é o controle motor. 2 CONTROLE SEGMENTAR E SUPRASSEGMENTAR DA MOTRICIDADE VOLUNTÁRIA 2.1 Controle segmentar da motricidade voluntária Após nos depararmos com as diversas teorias relacionadas ao controle motor, vamos descobrir de fato como nosso movimento é produzido e modulado pelo SN. O controle do movimento é realizado por diversas estruturas do SN que são organizadas tanto de forma hierárquica como em paralelo. São três os níveis de controle dos sistemas motores: a medula espinhal, os sistemas descendentes do tronco encefálico e as áreas motoras do córtex cerebral. Essencialmente, essa modulação é realizada por dois “centros de gerenciamento” – um mais simples, embora não menos importante, constituinte da porção do SN denominada SN segmentar, constituída pela ME e TE. Por sua vez, o outro centro é considerado mais “nobre”, responsável por modulações mais refinadas do movimento por meio de processamentos do cérebro e cerebelo, constituintes do chamado SN suprassegmentar. Essa organização em caráter hierárquico permite que os centros mais 20 Unidade I simples responsáveis pelos movimentos reflexos não exijam intervenções de níveis mais superiores. Uma organização também em paralelo dessas mesmas regiões permite que os centros mais altos modulem a integração segmentar. Observação A segmentação do SN é classificada de acordo com sua conexão com os nervos. Sistema nervoso segmentar compreende o sistema nervoso periférico (SNP) e porções do sistema nervoso central (SNC), que tem relações com nervos, como a medula espinhal (ME) e o troncoencefálico (TE). Assim, o cérebro e o cerebelo (CB) constituem a porção do SN categorizada como suprassegmentar. Vamos começar? Primeiramente, gostaríamos de fazer uma analogia bem legal com você. Temos certeza de que será mais fácil para entender algo tão complexo como o movimento humano. Imagine uma grande empresa funcionando “a todo vapor”, com vários departamentos, um gerente, alguns diretores e o presidente da empresa. Essa empresa é o SN. Agora vamos focar em dois departamentos dessa empresa: “departamento de execução” – mediado pela ME e o “departamento de relacionamento” – mediado pelo TE. Vamos lá! Bons estudos! 2.1.1 Integração em nível da medula espinhal Antes de começar, vamos fazer uma revisão sobre a ME? A ME é constituída por uma região central – denominada substância cinzenta – composta por corpos celulares neuronais e, ao redor dela, a região de substância branca, constituída por axônios. Os corpos celulares dos neurônios motores localizam-se nos cornos ventrais da ME, onde estão agrupados os neurônios motores que inervam os músculos esqueléticos. Do ponto de vista funcional, esses núcleos motores seguem duas regras: a “proximal-distal” e a “flexor-extensor”. A regra “proximal-distal” postula que os motoneurônios que inervam os músculos mais proximais (axiais) estão localizados mais medialmente, ao passo que os motoneurônios que inervam os músculos mais distais localizam-se mais lateralmente. Ademais, de acordo com a regra “flexor-extensor”, os neurônios motores que inervam músculos extensores estão situados mais ventralmente aos que inervam os músculos flexores. Assim, os músculos axiais e proximais são funcionalmente relacionados ao controle da postura e equilíbrio, ao passo que os músculos distais estão relacionados às atividades motoras finas. 21 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Músculos Músculos proximaisproximais Músculos Músculos distaisdistais Figura 10 A figura a seguir mostra as principais regiões da ME: Núcleos sensoriais Visceral Somático Gânglio da raiz dorsal Raiz dorsal Comissura posterior Sulco mediano posterior Núcleos motores Visceral Somático Raiz ventral Comissura anterior cinzenta Comissura anterior branca Fissura mediana anterior Funículo anterior Corno ventral Funículo lateral Corno lateral Corno dorsal Funículo posterior Figura 11 Do ponto de vista funcional, podemos considerar que a ME é o nível mais simples em relação à hierarquia de controle do movimento. A circuitária da ME está envolvida com a recepção inicial e a transmissão da informação somatossensorial oriunda de músculos, articulações e pele. 22 Unidade I Além de viabilizar a transmissão dos impulsos sensoriais vindos da periferia, também é responsável por vias de cunho motor – relacionadas ao controle tanto reflexo como voluntário dos movimentos e do controle postural, por meio de suas vias eferentes e motoneurônios. Segundo Charles Sherrington, os movimentos dependem da ação integrada de diferentes grupos musculares, coordenados por circuitos medulares. E, dessa forma, os sinais convergem aos neurônios motores que inervam os músculos esqueléticos. Para Sherrington, os motoneurônios da ME são a “via final comum” do SN, já que são constituintes do último nível de processamento anteriormente à ativação muscular propriamente dita. O processo de encadeamento dos músculos de modo que atuem em conjunto é chamado de coordenação motora. A forma mais elementar de coordenação motora é representada pelo ato reflexo. Assim, é na ME que é processada a forma mais simples dos movimentos: o movimento reflexo. Essa modulação reflexa é realizada sob várias formas, em que uma ou mais articulações podem estar envolvidas. De uma forma geral, podemos categorizar os reflexos como movimentos simples, estereotipados, involuntários, que ocorrem como resposta a um estímulo sensorial específico. O movimento reflexo é organizado de acordo com duas características: o local, que determina quais músculos irão contrair para produzir determinada resposta reflexa; e a intensidade do estímulo, que determina a amplitude da resposta. Vamos aprofundar um pouco mais esse conhecimento? Vamos para o circuito mais simples do movimento e, também, um dos mais importantes: o arco reflexo, também chamado de reflexo de estiramento. Os grupos demúsculos que atuam sobre uma articulação e que estão ligados entre si por esse sistema de vias reflexas é chamado de unidade miotática – por isso que o reflexo de estiramento também é chamado de reflexo miotático. O reflexo de estiramento é a contração de um músculo após este ser estirado. Ele depende de conexões monossinápticas entre as fibras aferentes primárias, oriundas dos fusos musculares, e dos neurônios motores que inervam o mesmo músculo. Os fusos musculares são receptores especializados e você estudará mais sobre eles em outro capítulo deste livro. O arco reflexo é constituído essencialmente por dois neurônios: um aferente (Ia) e outro eferente (neurônio motor alfa), que fazem sinapse no interior da medula. Ramos do aferente Ia inervam não apenas todos os motoneurônios que inervam o mesmo músculo, mas também os que inervam os músculos sinergistas (até 60% de suas fibras). Outros ramos também fazem conexões com interneurônios, que inervam de forma inibitória os músculos antagonistas. O processo do reflexo de estiramento ocorre da seguinte maneira: tudo começa com um alongamento abrupto muscular. Esse estiramento súbito promove aumento da frequência de descarga das fibras Ia que saem deste músculo, excitando também os motoneurônios do músculo homônimo e de seus sinergistas. Essa sinalização de alteração do comprimento muscular vinda dos fusos musculares é direcionada ao neurônio aferente Ia, que se dirige à ME. Nesta, há uma sinapse com o motoneurônio alfa, que se direciona com sinal eferente ao mesmo músculo que foi estirado, promovendo sua contração. Portanto, podemos dizer que o reflexo de estiramento é monossináptico. 23 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Medula espinhal Neurônio aferente (sensorial) Neurônio eferente (motor) Músculo (efetor) Dedo (receptor) Fonte de calor Ação Figura 12 Então, perceba que legal: um estiramento muscular promove, por ação reflexa, a contração muscular do mesmo músculo. Pode-se então considerar o arco reflexo um reforçador da contração muscular? Sim. Guarde essa informação em um local bem especial do seu arquivo de memórias: o reflexo de estiramento promove reforço da contração muscular. Essa é a sua primeira ferramenta como fisioterapeuta. Há um reforçador da contração muscular no próprio organismo de seu paciente. Exemplo de aplicação O fisioterapeuta pode utilizar em seu tratamento efeitos potencializadores do reflexo de estiramento no intuito de reforçar a contração muscular de seu paciente. Pense em como isso pode ser realizado. Ademais, podemos considerar que além de efeitos de contração muscular, temos efeitos de relaxamento muscular – esses últimos efeitos ocorrem nos músculos opostos ao que contraiu – o que chamamos músculos antagonistas. Dessa forma, como essa descarga neuronal também promove inibição dos neurônios motores antagonistas, por meio de um interneurônio inibitório (IN) Ia, os músculos antagonistas tendem a sofrer relaxamento (veja figura 13). Assim, temos outra ferramenta, baseada no processo fisiológico denominado inervação recíproca: o reflexo de estiramento, ao promover uma contração do músculo agonista ao determinado movimento, promove também um relaxamento do músculo antagonista. Em que momento isso poderia ser útil para o fisioterapeuta? Reflita sobre o caso. 24 Unidade I Aferência sensorial Ia Interneurônio inibitório Ia Motoneurônios E F Extensor Flexor Figura 13 Precisamos considerar que isso ocorre quando as condições da ME estão satisfatórias, certamente. Em casos de acometimentos neurológicos, esse sistema de processamento integrativo medular pode estar alterado – para mais ou para menos. Mas isso é assunto para outro momento. Você deve estar pensando: é possível avaliar esses reflexos? Sim. Reflexos de estiramento podem ser avaliados por meio da percussão muscular com o martelo de reflexos. Essa avaliação é muito importante também para avaliar o grau de integridade e excitabilidade medular, bem como a integridade das conexões aferentes e eferentes. Esses reflexos podem estar mais “fracos”, o que chamamos de reflexos hipoativos, ou hiporreflexia, caracterizada por alterações dos circuitos reflexos ou musculares, que podem ocorrer como padrões de lesões neurológicas periféricas, ou lesões neurológicas em fases iniciais ou também em caso de lesões cerebelares. Ademais, esses reflexos podem estar mais “fortes”, o que chamamos de reflexos hiperativos ou hiperreflexia, caracterizada por uma entrada excitatória aumentada e relacionada a distúrbios do tônus, como espasticidade. O reflexo de estiramento também regula o tônus muscular. Na verdade, quando um estiramento ocorre, as conexões diferentes dos aferentes do fuso, sobre os músculos sinérgicos bem como os IN, asseguram que a combinação apropriada de sinergistas seja ativada e a combinação apropriada de músculos antagonistas seja inibida. Dessa forma a unidade miotática regula o tônus muscular pertencente à modulação de toda uma articulação. Os reflexos espinhais também podem ser polissinápticos – quando um ou mais IN intercalam-se entre os neurônios sensorial e motor. Esses reflexos podem ser constituídos por circuitos complexos e podem atuar sobre várias articulações. Os reflexos espinhais, portanto, podem gerenciar três níveis 25 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS de controle: um controle dos músculos individuais; controle da ação muscular sobre uma articulação e coordenação de músculos atuando sobre várias articulações. Como exemplo desse último, temos o reflexo de retirada após pisar em um prego: as atividades biomecânicas relacionadas à tríplice flexão envolvem as articulações de tornozelo, joelho e quadril, o que exige uma atuação de várias sinapses nos circuitos medulares (figura 14). Outro exemplo de reflexos medulares atuantes sobre várias articulações é o chamado “reflexo de extensão cruzada”: durante o reflexo de flexão ou de retirada, os músculos flexores do membro estimulado contraem-se ao mesmo tempo em que os músculos extensores desse mesmo membro são inibidos. No entanto, no membro contralateral ocorre o oposto: os músculos extensores são excitados, enquanto os flexores são inibidos. Esse reflexo, denominado reflexo de extensão cruzada, aumenta o suporte postural durante o afastamento de um estímulo doloroso, por exemplo, e é essencial para o controle da postura, também, durante a marcha. B) Vias monossinápticas (reflexo de estiramento) Interneurônio inibitório IaNeurônio motor alfa Fuso Fibra aferente Ia Músculo antagonista Músculo homônimo Músculo sinérgico A) Vias polissinápticas (reflexo flexor de retirada) Fibras aferentes de nociceptor cutâneo (Aδ) Interneurônio inibitório Neurônios motores ativados Músculo extensor Extensão da perna contralateral Flexão da perna estimulada Músculo flexor Músculo extensor Figura 14 2.1.2 Integração em nível do tronco encefálico (TE) Como estão os estudos? Vamos avançar de nível? Vamos agora para a integração do movimento no TE. Se considerarmos a direção “caudal-cranial”, o próximo nível de integração do movimento acima da ME é o TE. Vamos para uma breve revisão? 26 Unidade I O TE é composto pelo bulbo, ponte e mesencéfalo. O TE recebe informações da pele, dos músculos da cabeça e dos sistemas visual e vestibular. Ademais, os núcleos do TE controlam impulsos efetores para pescoço, face, olhos e são importantes na audição e na gustação. O TE também é uma via de passagem de vias ascendentes e descendentes que conduzem sinais sensoriais e motores a diversas outras porções do SN. Além de inúmeras funções relacionadas ao controle neurovegetativo, como regulação de nossa frequência respiratória e cardíaca e outras atividades, o TE contempla funções integrativas de controle do movimento, pelas suas vias descendentes. Muitos grupos neuronais projetam-se do TE para a substância cinzenta da ME. Esses grupos neuronais fazem parte de dois sistemas neuronais paralelos: o sistema mediale o sistema lateral. As vias mediais culminam na região ventromedial da substância cinzenta medular, influenciando dessa forma os neurônios motores que inervam os músculos axiais e proximais. Assim, o sistema medial exerce importante função no controle postural por meio da integração das informações vestibulares e visuais. Por sua vez, as vias laterais terminam na região dorsolateral da substância cinzenta medular, influenciando os neurônios motores que controlam os músculos distais dos membros. Muitos núcleos específicos do TE controlam também movimentos da cabeça e dos olhos. Vamos adentrar um pouco mais nessas vias? 2.1.2.1 Vias mediais do tronco encefálico As vias descendentes mediais do TE são compostas por três tratos: vestibuloespinhal, tectoespinhal e reticuloespinhal. Como dito anteriormente, essas vias terminam sobre neurônios motores mediais, que inervam os músculos axiais, com participação especial no controle postural. Os tratos vestibuloespinhais originam-se nos núcleos vestibulares e conduzem informações oriundas do sistema vestibular para controle de equilíbrio e postura. Já os tratos reticuloespinhais originam-se em diversos núcleos na formação reticular da ponte e do bulbo, responsáveis pela manutenção da postura. Na verdade, o TE abarca uma região importante para o ajuste da marcha denominada região locomotora mesencefálica (subtalâmica), responsável pela geração de movimentos rítmicos locomotores e ajustes dos movimentos dos passos. Esses neurônios são especializados e denominados geradores centrais de padrão (GCP), que se conectam à ME via trato reticuloespinhal. Por sua vez, o trato tectoespinhal origina-se no colículo superior do mesencéfalo, é controlado pelo córtex cerebral e é responsável pela coordenação dos movimentos da cabeça e dos olhos. 27 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS 2.1.2.2 Vias laterais do tronco encefálico Temos uma única via descendente lateral do TE, constituída pelo trato rubro-espinhal, que se origina na porção magnocelular do núcleo rubro, no mesencéfalo. As fibras do trato rubro-espinhal culminam na coluna lateral da ME, no grupo dorsolateral de neurônios motores que inervam os músculos distais dos membros. Você viu que interessante? Vamos fazer uma recapitulação até o momento? Enquanto a integração medular envolve essencialmente a modulação dos movimentos reflexos, a integração do TE contempla diversas vias relacionadas ao controle de postura, tônus muscular, movimento da cabeça e olhos. A) Tratos vestibuloespinhais lateral e medial Núcleos vestibulares mediais Núcleos vestibulares laterais Formação reticular pontina e bulbar Colículo superior Medula cervical Medula cervical Medula cervical B) Trato reticuloespinhal C) Trato tetoespinhal (coliculoespinhal) Figura 15 – Vias descendentes mediais do tronco encefálico 2.2 Controle suprassegmentar da motricidade voluntária Vamos voltar para nossa empresa fictícia? Pois bem, a ME e o TE são os departamentos de “execução” e de “relacionamento” – as porções segmentares do SN. Agora vamos falar sobre outros integrantes da empresa, constituintes de áreas mais nobres do SN: a região suprassegmentar. Sabe aquele gerente que supervisiona os funcionários para averiguar se estão cumprindo adequadamente as tarefas indicadas pelo presidente? Esse gerente supervisor é o CB. Você vai entender direitinho como ele age e quais são suas funções. Primeiramente, precisamos considerar o seguinte: quem dita as primeiras ordens para a empresa é o presidente. Ele é o chefão. Imaginem que ele planejou determinada tarefa que deva ser executada. Esse plano é entregue a dois responsáveis por monitorar essa posterior execução: o gerente supervisor e os diretores gerais. O presidente, em nossa analogia, é o cérebro. O gerente supervisor é o CB e os diretores gerais são os núcleos da base (NB). 28 Unidade I A tarefa a ser realizada é um determinado comportamento motor. Assim, o movimento voluntário nasce no cérebro, em áreas responsáveis pelo planejamento do movimento. Veremos detalhes mais adiante. Uma “cópia” desse programa motor é direcionada ao gerente supervisor, o CB. E este irá monitorar como os funcionários da periferia estão trabalhando. É o que vamos ver agora, mas antes de tudo, vamos estudar com calma e rever esse órgão tão importante: o cerebelo. 2.2.1 Integração em nível cerebelar O CB repousa atrás do TE e é conectado a ele por meio dos pedúnculos cerebelares. É formado por um córtex de substância cinzenta, substância branca e três pares de núcleos profundos, a saber: fastigial, interpósito (formado pelos núcleos globoso e emboliforme) e denteado. O CB recebe entradas da periferia e de absolutamente todos os níveis do SNC, que se dirigem aos núcleos profundos e ao córtex cerebelar. Suas conexões de saída (eferentes) emergem de seus núcleos cerebelares. Anatomicamente, o CB pode ser dividido em algumas regiões: • Região do vérmis, com conexões diretas com núcleos vestibulares e indiretas com sistemas descendentes. Essa região é responsável pelo controle dos músculos axiais e proximais dos membros. • Já a zona intermediária de cada hemisfério projeta-se para regiões do córtex e do TE, formando as vias descendentes laterais que controlam os músculos distais dos membros. • Por sua vez, a zona lateral de cada hemisfério projeta-se para o núcleo denteado, conectando-se com regiões motora e pré-motora do córtex cerebral. Essas regiões são classicamente envolvidas no planejamento dos movimentos voluntários. Assim, funcionalmente, o CB também apresenta divisões importantes (ver figura 16): • Vestibulocerebelo: formado por conexões aferentes e eferentes com núcleos vestibulares do bulbo. Recebe inputs dos sistemas visual, somatossensorial e vestibular, sendo responsável por movimentos oculares e equilíbrio durante a bipedestação e marcha. • Espinocerebelo: região formada pelo vérmis e pelos núcleos profundos. Recebe input proprioceptivo e cutâneo da ME, formando o trato espinocerebelar, além de informações auditivas, visuais e vestibulares. Suas conexões eferentes abarcam a formação reticular, núcleos vestibulares, tálamo, córtex motor e núcleo rubro. Assim, o espinocerebelo é responsável pelo controle dos componentes medial e lateral dos sistemas motores descendentes, que, por sua vez, controlam os movimentos dos membros. • Cerebrocerebelo: contempla regiões formadas pelas porções laterais de cada hemisfério cerebelar. Suas conexões aferentes são núcleos pontinos com vias oriundas de muitas áreas do córtex cerebral como áreas sensorial, motora, pré-motora e parietal posterior. Suas conexões eferentes direcionam-se ao núcleo denteado – que projeta para o tálamo e então para córtices motor, pré-motor, parietal e pré-frontal. Essa região exerce importante papel no planejamento e na iniciação dos movimentos e também medeia processamentos cognitivos por meio de projeções do núcleo denteado para áreas frontais envolvidas no processamento cognitivo, bem como áreas ativas durante a imaginação do movimento. 29 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Aferência Eferência Córtex associativo Cerebrocerebelo Espinocerebelo Vestibulocerebelo Núcleos espinocerebe- lares e pontinos Núcleo rubro e núcleos reticulares Núcleos espinocerebelares Núcleos vestibulares Núcleos vestibulares Núcleos pontinos Tálamo ventrolateral Córtices: motor, pré-motor, pré-frontal e parietal Receptores somatossensoriais (membros), córtex motor Interneurônios (medula espinhal), oliva inferior e outros núcleos do tronco encefálico Receptores somatossensoriais (pescoço), informações dos labirintos e visuais Núcleos vestibulares Receptores somatossensoriais (tronco), informação visual e auditiva Neurônios motores e interneurônios (medula espinhal e tronco encefálico) Vias espinocerebelares (e vias vestibulocerebelares e pontocerebelares) Vias vestibulocerebelares (e espinocerebelares pontocerebelares) Figura16 – As três regiões funcionais do cerebelo têm diferentes aferências e diferentes alvos eferentes: D: núcleo denteado; IP: núcleo interpósito; F: núcleo fastigial 30 Unidade I Isto posto, voltemos a nossa empresa. O CB é o gerente supervisor, que irá com o plano em mãos ditado pelo presidente até a periferia checar se os funcionários estão trabalhando adequadamente. Agora imaginem a cena: o gerente supervisor chega para seus subordinados e diz “tudo bem por aí? Estão cumprindo direitinho com o plano de atividades mandado pelo presidente?”, e, ao checar irregularidades, comenta “não façam dessa forma, vocês precisam ajustar as tarefas de acordo com o plano do chefe, façam desta outra forma”. E o gerente orienta os funcionários a agirem com desempenho melhor e, portanto, com menor número de erros, sempre tendo como base o plano oriundo do presidente. Conseguiu projetar essa cena em sua tela mental? Pois bem, é exatamente isso que o cerebelo faz: ele age como um comparador. O CB ajusta nossas respostas motoras por meio da comparação do planejamento do movimento com o que está sendo realizado de fato – e, caso a trajetória do movimento esteja desviada de seu plano original, o CB é responsável por ajustá-la. Por isso que em nossa analogia empresarial, o gerente dirige-se aos funcionários ditos da “periferia” – são as conexões com a ME – e os receptores sensoriais (musculares e articulares) recebendo um input por meio de feedback sobre os movimentos. Recebe conexões do córtex cerebral com informações sobre planejamento dos movimentos, além de mandar informações ao TE. Assim, funcionalmente, o CB atua como um comparador do movimento pretendido e seu verdadeiro desempenho. É capaz de corrigir os movimentos em curso e de modificar os programas motores centrais, em que os movimentos subsequentes podem atingir alvos com menos erros. O CB é considerado um modulador indireto do movimento e postura, pois ajusta a saída dos principais sistemas motores descendentes do encéfalo. O CB também modula a força muscular e amplitude de movimento, sendo estas atividades dos neurônios cerebelares modificadas pela experiência. Esse fato justifica o papel importante do CB no aprendizado motor, principalmente em suas fases iniciais. Estudos mostram participação do CB em outras modulações que envolvem habilidades cognitivas, emocionais e caracterizam o CB como um órgão capaz de grande neuroplasticidade. Entendendo melhor as funções do CB no controle do movimento, podemos inferir quanto aos sinais apresentados pelos indivíduos que apresentam acometimentos cerebelares: sem o “gerente geral” para ajustar as tarefas, os movimentos ocorrem de forma descoordenada, apresentando, portanto, incoordenação motora e o que chamamos de ataxia, com erros no alcance e força dos movimentos; erros na frequência e regularidade dos movimentos; alterações na coordenação oculomotora, de equilíbrio e também redução do tônus muscular. 2.2.2 Integração em nível dos núcleos da base Voltemos à nossa empresa. Lembre-se de que o presidente (cérebro) manda uma cópia de seu planejamento ao gerente supervisor (CB) e outra cópia aos diretores gerais (NB). Esses diretores também são moduladores indiretos do movimento. É o que veremos agora: a participação dos NB no controle motor. 31 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Imagine um grupo de diretores gerais que só mantêm contato com o presidente e seu assistente. Somente com eles. Recebem comandos e devolvem pareceres ao presidente. Assim são os NB: recebem input e mandam suas conexões eferentes ao cérebro. Essencialmente, as conexões aferentes são oriundas de diversas regiões do córtex cerebral, ao passo que suas eferências são direcionadas aos córtices pré-frontal, pré-motor e motor, por via talâmica. O tálamo está situado no diencéfalo e age como um “núcleo relé”, um local de processamento de passagem: processa a maioria das informações oriundas do córtex cerebral, que por sua vez são originárias de vias paralelas diferentes (ME, CB e TE). Assim, o tálamo, em nossa analogia, seria o assistente do presidente. Vamos fazer uma revisão de neuroanatomia? (Veja figura 17.) Os NB são formados por cinco núcleos interconectados: caudado, putâmen, globo pálido (dividido em dois: globo pálido externo e globo pálido interno), subtalâmico (situado abaixo do tálamo) e substância negra (SN: dividida em parte reticulada e parte compacta). As vias de entrada dos NB são constituídas pelos núcleos caudado e putâmen – derivados do telencéfalo – e também chamados de neoestriado ou corpo estriado. Essas vias aferentes são oriundas do córtex cerebral e núcleos intralaminares do tálamo e recebem informações de áreas sensoriais, motoras e de associação corticais. Já os núcleos de saída dos NB são constituídos pelo globo pálido (principalmente porção interna) e zona reticulada da SN por meio de duas vias, denominada direta e indireta. Os NB também têm uma via exclusiva de processamento interno, chamada de via dopa. As conexões eferentes dos NB projetam-se para o tálamo e posteriormente para o córtex cerebral também via núcleo pedunculopontino e têm como suas principais regiões alvo as áreas: pré-frontal, pré-motora, área motora suplementar e motora primária. Existe uma projeção adicional para colículo superior, responsável pelo controle dos movimentos oculares. Devido à ampla gama de conexões corticais aferentes e eferentes relacionadas aos NB, sua influência no controle do movimento é muito evidente. Na verdade, a atividade dos NB no controle motor se dá por modulação indireta por meio de diversas caraterísticas do movimento. 32 Unidade I Núcleo caudado Putâmen Globo pálido: Segmento externo Segmento interno Núcleo subtalâmico Núcleos da base Substância negra Núcleo caudado Putâmen Tálamo Cápsula interna Figura 17 Em relação às características funcionais, os NB estão envolvidos em quatro circuitos funcionais (ver figura 18), a saber: • Circuito motor: com participação das áreas pré-motora, motora suplementar e motora primária e responsável pelas funções de preparação, execução do movimento e ativação seletiva de programas motores. • Circuito oculomotor: com participação dos campos visuais frontal e suplementar do córtex, responsável pelo controle dos movimentos sacádicos dos olhos. • Circuito executivo/associativo: funções não motoras, responsável pela organização do comportamento usando habilidades verbais na resolução de problemas e na mediação de respostas socialmente apropriadas. • Circuito emoção/motivação: funções não motoras, envolvidas no controle dos comportamentos motivados e aprendizado implícito. 33 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Alça para movimento corporal Córtices motor primário, pré-motor, motor suplementar Campo visual frontal, campo visual suplementar Córtex pré-frontal dorsolateral Córtex orbitofrontal e giro do cíngulo anterior Alças motoras Alças não motoras Comparação das alças ou circuitos motores e não motores dos núcleos da base Af er ên ci a co rt ic al Es tr ia do Pá lid o Tá la m o Córtex frontal Alvos corticais Alvos corticais Alvos corticais Alvos corticais Amídala, hipocampo, córtex orbitofrontal, giro do cíngulo anterior, temporal Estriado ventral Pálido ventral Núcleo mediodorsal Córtex pré-frontal dorsolateral Caudado anterior (cabeça) Segmento interno do globo pálido; parte reticular da substância nigra Núcleos mediodorsal e ventral anterior Córtices parietal posterior e pré-frontal Caudado (corpo) Segmento interno do globo pálido; parte reticular da substância nigra Núcleos mediodorsal e ventral anterior Córtices motor, pré-motor e somatossensorial Putâmen Segmento interno do globo pálido lateral Núcleos ventral lateral e ventral anterior Alça oculomotora Alça pré-frontal Alça límbica Figura 18 Essencialmente, os NB agem funcionalmente como um “portão inibitório” em relação aos programas motoresque temos armazenados em nossos arquivos de memória encefálicos (GAZZANIGA; IVRY; MANGUN, 2016). São os processamentos dos NB que auxiliam a eleição dos programas motores a serem utilizados regendo um determinado comportamento motor; assim, o programa motor mais adequado é escolhido para ser colocado em prática. Ademais, de uma forma mais prática, podemos associar os NB a um sistema refinado de modulação do movimento, composta por processamentos relacionados ao planejamento dos movimentos, iniciação dos movimentos, organização dos ajustes posturais, execução de estratégias motoras complexas, controle oculomotor e aspectos cognitivos do movimento. E, por tamanha importância, os indivíduos com lesões nessas regiões apresentam uma ampla gama de sinais e sintomas, não relacionados diretamente à fraqueza muscular, mas sim a aspectos regulatórios do acesso muscular, dificuldade na iniciação dos movimentos; alterações nas seletividades dos movimentos, como alteração na sua iniciação, lentidão nos movimentos (denominada hipocinesia, presente, por exemplo, na doença de Parkinson), atividade aumentada na regulação dos movimentos (denominada hipercinesia, presente, por exemplo, na doença de Huntington), bem como os indivíduos também podem apresentar alterações do tônus muscular e dos reflexos posturais. 34 Unidade I Você viu como funcionam esses sistemas de regulação do movimento? Em relação a nossa empresa fictícia, o planejamento proposto pelo presidente cérebro é mandado aos seus dois departamentos de regulação indireta: o gerente supervisor CB e os diretores gerais NB – cada qual com seu perfil de modulação. O gerente supervisor mantendo contato com a periferia e tendo um perfil modulatório “on time” sobre o que está ocorrendo de fato comparando-se com o plano inicial é muito importante, em especial na aquisição de habilidades motoras novas. Complementar a isso, temos os diretores gerais NB, que exercem uma modulação mais refinada, conversando somente com o presidente e seu auxiliar direto, por meio de processamentos relacionados a ajustes e eleição de programas motores já existentes. 2.2.3 Integração ao nível cerebral Agora vamos para o “poderoso chefão”? Vamos estudar como esse presidente da empresa atua no comando da organização dos nossos movimentos? Na verdade, se nossos movimentos fossem modulados apenas por ME e TE, eles seriam classificados como movimentos estereotipados, sem modulação mais complexa, sem as modificações e ajustes dos centros superiores para se atingir determinados objetivos e comportamentos motores. Essa capacidade de organizar atos motores complexos e de executar movimentos finos com precisão depende do controle das áreas motoras do córtex cerebral. Nossos movimentos voluntários contemplam duas características principais: planejamento de acordo com os objetivos e ajuste modulatório de acordo com aspectos específicos do ambiente. Lembrete O CB e os NB agem como moduladores indiretos do movimento voluntário. Os comandos motores corticais dividem-se em dois sistemas: as vias corticobulbares, que controlam os núcleos dos nervos motores cranianos e, portanto, os músculos faciais e as vias corticoespinhais, que controlam os neurônios motores que inervam os músculos do tronco e dos membros. Portanto, a principal via motora descendente do cérebro é o trato corticoespinhal (TCE). Vamos descobrir um pouco mais sobre essa importante via? (Veja figura 19.) O TCE é constituído por cerca de 1 milhão de axônios, compondo um maciço feixe de fibras. Esse feixe origina-se em regiões motoras e sensoriais, a saber: córtex motor primário (50% das fibras), área pré-motora dorsal e ventral, área motora suplementar, córtex somatossensorial. Essas fibras cursam pela cápsula interna e três quartos das fibras cruzam a linha média na decussação das pirâmides no bulbo, que descem pela parte dorsal da coluna lateral da ME e formam o denominado TCE lateral, responsáveis principalmente pelo controle dos movimentos distais dos membros. As fibras que não cruzam a decussação das pirâmides (cerca de 10%) descem pelas colunas ventrais e formam os TCE ventrais ou anteriores, responsáveis pelo controle de movimentos menos precisos dos músculos proximais de membros e tronco. 35 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Via corticospinal lateral descendente Córtex cerebral Córtex motor primário Cápsula interna (ramo posterior) Mesencéfalo Ponte Bulbo Junção bulbo-medula espinal Medula espinal cervical Zona intermediária lateral e núcleos motores laterais Pedúnculo cerebral Pirâmide Decussação piramidal Trato corticospinal lateral Coluna lateral Figura 19 – Trato corticoespinhal Agora, vamos falar um pouco mais sobre o córtex cerebral de fato. As áreas motoras do córtex cerebral são responsáveis por funções variadas e são organizadas em mapas somatotópicos, em que 36 Unidade I áreas motoras corticais específicas controlam partes corporais contralaterais específicas. As áreas somatotópicas corticais são chamadas de homúnculos – temos, como exemplo, os homúnculos sensorial e motor, que refletem a inervação cortical organizada dos córtices sensorial e motor, respectivamente (figura a seguir). Observação Somatotopia é a correspondência ponto a ponto de uma área do corpo com um ponto específico no SNC. Exemplo: uma área do corpo corresponde a um ponto de representação no córtex somatossensorial ou motor primários. Intra-abdominal Deglutição Artelhos Tornozelo Joelho Língua Mandíbula Lábios Face Mast iga çã o Sa liv aç ão Vo ca liz aç ão Pálpebra e olhoTestaPesco ço Poleg ar Indica dorMédioAnular Mínimo M ão Pu lso Co to ve lo Om br o Tr on coQu ad ril Dedos ArtelhosGenitais Pé Faringe Língua Dentes, gengiva e mandíbula Lábio inferiorLábio superior Fa ceNa rizOl hoPo leg ar In dic ad orM éd io De do s An ul ar M ín im o M ãoPu lso An te br aç o Co to ve lo Br aç o Om br o Ca be ça Pe sc oç o Tr on co Qu ad ril Pe rn a A) Homúnculo sensorial B) Homúnculo motor Medial MedialLateral Lateral B A Figura 20 – Homúnculos sensorial e motor A principal área de execução do movimento voluntário é modulada pelos neurônios do córtex motor primário, que codificam a força e a direção dos movimentos voluntários. Esses neurônios são mantidos informados sobre as variáveis do movimento, como situação de contração e velocidade, pois recebem entradas sensoriais. Assim, as ações motoras são controladas por populações de neurônios e organizadas por somação vetorial a fim de predizerem direção e amplitude do movimento. Atualmente, sabe-se que o córtex motor primário não é responsável somente pela execução do movimento voluntário. Estudos recentes mostram atividades relacionadas ao córtex motor primário que contemplam funções concernentes à empatia, cognição social e aspectos emocionais (TOMASINO; GREMESE, 2016). 37 CONTROLE MOTOR E NEUROCIÊNCIAS Córtex pré-motor Área motora suplementar Córtex motor primário Córtex somatossensorial primário Córtex parietal posteriorPernaPerna BraçoBraço FaceFace Figura 21 Exemplo de aplicação Reflita sobre estimular a execução de movimentos e seus efeitos emocionais e cognitivos. Será que organizar seu tratamento considerando empatia e contexto emocional potencializa a execução dos movimentos? Para que o movimento voluntário ocorra de forma harmônica e adequada, deve haver uma preparação dele. Essa preparação é chamada de planejamento do movimento e é realizada por porções mais anteriores do córtex cerebral, mais precisamente as áreas pré-motoras situadas no lobo frontal. Assim, as áreas pré-motoras corticais preparam os sistemas de execução motora para o movimento e são, portanto, responsáveis pelo planejamento dos movimentos direcionados a um objetivo. Existem duas principais áreas de planejamento motor: a área pré-motora e a área motora suplementar (figura a seguir). A) Vista lateral Córtex pré-motor Córtex motor primário