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Neurofisiologia da Visão Neurofisiologia da Visão. – Cleiciara Guirra Gonçalo. – GWT Editora, 2024. 1ª Edição. 74 p. ; 21 cm Apresentação. Introdução. Neuroanatomia Visual. Neurofisiologia Visual. Vias Retinofugais. Controle supranuclear dos movimentos oculares. Referências. Direitos Reservados. É proibida a reprodução total ou parcial de qualquer forma ou por qualquer meio, sem autorização prévia da Editora. (Lei nº 9.610/98). Sumário Apresentação............................................................................................................................... 7 1. Visão Geral do Conteúdo ...................................................................................................... 8 2. Objetivo Geral do Conteúdo ................................................................................................. 8 3. Capítulos (Subdivisão do Conteúdo) ..................................................................................... 9 3.1. Introdução ..................................................................................................................... 9 3.2. Neuroanatomia visual ................................................................................................... 9 3.3. Neurofisiologia visual .................................................................................................... 9 3.4. Vias retinofugais ........................................................................................................... 9 3.5. Controle supranuclear dos movimentos oculares .......................................................... 9 4. Importância dos Temas Tratados........................................................................................ 10 5. Formação Acadêmica da Professora Autora ....................................................................... 10 Introdução .................................................................................................................................. 11 1. Neurônio ............................................................................................................................. 13 1.1. Classificação dos neurônios........................................................................................ 24 1.2. Tipos de sinapses ....................................................................................................... 26 1.3. Neurotransmissores e estruturas receptoras ............................................................... 27 2. Glia ..................................................................................................................................... 28 3. Anatomia básica e divisões do sistema nervoso ................................................................. 31 3.1. Sistema Nervoso Central (SNC).................................................................................. 31 3.2. Sistema Nervoso Periférico (SNP) .............................................................................. 32 3.3. Nervos Cranianos ....................................................................................................... 35 3.4. Meninges .................................................................................................................... 36 Neuroanatomia Visual ............................................................................................................... 39 1. Retina ................................................................................................................................. 42 Neurofisiologia Visual ............................................................................................................... 48 1. Percepção de cores e teoria tricromática ............................................................................ 52 2. Processamento visual ......................................................................................................... 53 Vias Retinofugais ...................................................................................................................... 56 1. Via retino-pretectal.............................................................................................................. 60 Controle supranuclear dos movimentos oculares .................................................................. 63 1. Controle dos movimentos horizontais ................................................................................. 66 2. Controle dos movimentos verticais ..................................................................................... 69 3. Controle dos movimentos torcionais ................................................................................... 69 Referências ................................................................................................................................ 72 Sumário de Figuras Figura 1 – Subdivisão anatômica do sistema nervoso (BEAR et al., 2017) ........................... 12 Figura 2 – A estrutura interna de um neurônio típico (BEAR et al., 2017) ............................. 14 Figura 3 – Transcrição gênica .................................................................................................. 15 Figura 4 – Síntese proteica em um ribossomo livre e no RE rugoso ..................................... 16 Figura 5 – O aparelho de Golgi ................................................................................................. 17 Figura 6 – O papel da mitocôndria ........................................................................................... 18 Figura 7 – Componentes do citoesqueleto .............................................................................. 19 Figura 8 – O axônio e os colaterais axonais ............................................................................ 20 Figura 9 – Terminação axonal .................................................................................................. 21 Figura 10 – Transporte Axoplasmático Anterógrado .............................................................. 23 Figura 11 – Classificação dos neurônios com base no número de neuritos (BEAR et al., 2017) ........................................................................................................................................... 24 Figura 12 – Classificação dos neurônios baseada na estrutura da árvore dendrítica .......... 25 Figura 13 – Um oligodendrócito ............................................................................................... 29 Figura 14 – Superfície ventrolateral da medula espinhal (BEAR et al., 2017) ........................ 32 Figura 15 – A organização dos três eferentes neurais do SNC (BEAR et al., 2017) .............. 33 Figura 16 – A organização anatômica e química das divisões simpática e parassimpática do SNV (BEAR et al., 2017) ....................................................................................................... 34 Figura 17 – Os nervos cranianos (BEAR et al., 2017).............................................................. 35 Figura 18 – As meninges .......................................................................................................... 37 Figura 19 – Anatomia geral do olho humano (BEAR et al., 2017) ........................................... 40 Figura 20 – O olho em uma secção transversal ...................................................................... 41 Figura 21 – Retina...................................................................................................................... 42 Figura 22 – O olho projeta a cena visual em fotorreceptores da retina (KANDEL et al., 2014) ....................................................................................................................................................(em azul). (b) Uma secção horizontal do encéfalo, expondo a mesma via (BEAR et al., 2017). 59 Vias Retinofugais GWT Editora Figura 33 – Déficits do campo visual causados por lesões na projeção retinofugal (a) Se o nervo óptico no lado esquerdo for seccionado, o olho esquerdo perderá completamente a visão. Observe que a cegueira resultante ocorre apenas em relação à porção monocular do hemicampo esquerdo, pois o olho direito ainda é capaz de ver a maior parte do campo visual esquerdo. (b) Se o tracto óptico for seccionado no lado esquerdo, a visão do campo visual direito de cada olho será perdida. (c) Se o quiasma óptico for seccionado ao meio, apenas as fibras que cruzam serão lesionadas, e ambos os olhos perderão a visão periférica (BEAR et al., 2017). Além disso, aproximadamente 10% das células ganglionares da retina projetam-se para o colículo superior, localizado no mesencéfalo. O colículo superior é essencial para a orientação dos olhos em resposta a estímulos visuais periféricos, garantindo que objetos de interesse sejam direcionados para a região da fóvea, onde a visão é mais nítida (Figura 34), (BEAR et al., 2017). 60 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Figura 34 – O colículo superior Localizado no tecto do mesencéfalo, o colículo superior está envolvido na geração dos movimentos sacádicos dos olhos, os súbitos movimentos das posições dos olhos usados para esquadrinhar uma página durante a leitura (BEAR et al., 2017). Em resumo, a projeção retinofugal desempenha um papel vital na nossa percepção visual consciente, na sincronização de ritmos biológicos e na orientação dos olhos em direção a estímulos importantes. Essa complexa via neural é fundamental para a nossa compreensão do mundo visual que nos cerca. 1. Via retino-pretectal Além dos fluxos de processamento visual, uma parte crucial do sistema visual é a regulação da quantidade de luz que entra nos olhos, um processo mediado pelos reflexos fotomotores da pupila. A via retino-pretectal desempenha um papel fundamental nesse mecanismo de adaptação à intensidade luminosa. Os reflexos fotomotores direto e consensual desempenham um papel significativo na regulação da pupila em resposta à luz. No reflexo fotomotor direto (Figura 35), a pupila do olho iluminado se contrai, enquanto no reflexo 61 Vias Retinofugais GWT Editora fotomotor consensual (Figura 35), a pupila do olho oposto também se contrai, mesmo na ausência de luz nesse olho. O percurso desses impulsos aferentes segue pelo nervo óptico, quiasma óptico e trato óptico. A partir daí, algumas fibras se destacam do trato óptico e estabelecem sinapses com células nervosas no núcleo pré-tectal, próximo ao colículo superior. Os impulsos são, então, conduzidos pelos axônios dessas células pré-tectais até os núcleos parassimpáticos (núcleos de Edinger- Westphal) do terceiro nervo craniano em ambos os lados (SNELL, 2010). Finalmente, as fibras parassimpáticas seguem através do terceiro nervo craniano até o gânglio ciliar na órbita e, por fim, para o músculo esfíncter da pupila da íris (Figura 35). É importante destacar que o reflexo fotomotor consensual ocorre porque o núcleo pré-tectal envia fibras para ambos os lados do mesencéfalo. Figura 35 – Via óptica e os reflexos visuais (SNELL, 2010) 62 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Adicionalmente, o reflexo de acomodação é acionado quando os olhos se deslocam de um objeto distante para um objeto próximo. Esse processo implica na convergência dos olhos, espessamento da lente e constrição das pupilas. Os impulsos aferentes seguem um caminho semelhante ao descrito anteriormente, alcançando o córtex visual. A partir desse ponto, as fibras corticais descem em direção aos núcleos oculomotores no mesencéfalo. Algumas dessas fibras também estabelecem sinapses com os núcleos parassimpáticos do terceiro nervo craniano, responsáveis pelo controle da constrição da pupila (SNELL, 2010). Isso resulta na constrição das pupilas durante o reflexo de acomodação (Figura 35). Questões para revisão 1. Descreva a rota neural da projeção retinofugal, desde os olhos até o córtex visual, mencionando os principais pontos de passagem. 2. O que é a decussação parcial dos axônios da retina e onde ela ocorre? 3. Quais são os principais alvos do tracto óptico e qual é a função do núcleo geniculado lateral (NGL)? 4. Explique o papel do colículo superior no sistema visual. 5. Qual é a função da via retino-pretectal no sistema visual? 6. Descreva os reflexos fotomotores direto e consensual e explique como funcionam. 7. Qual é o percurso dos impulsos aferentes nos reflexos fotomotores, desde os olhos até o músculo esfíncter da pupila? 8. Como ocorre o reflexo de acomodação e qual é a sua relação com a constrição da pupila? 9. Por que o reflexo fotomotor consensual ocorre mesmo na ausência de luz no olho oposto? 10. Qual é a importância da sincronização de ritmos biológicos na via retinofugal? 11. Como os reflexos fotomotores contribuem para a adaptação à intensidade luminosa? 12. Explique como o reflexo de acomodação é acionado e como ele afeta a pupila. 13. Quais são os principais reflexos visuais mediados pela via retino-pretectal e como eles contribuem para a percepção visual? Controle supranuclear dos movimentos oculares 64 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Os movimentos oculares desempenham um papel crucial em nossa interação com o mundo que nos rodeia. Eles são controlados por seis músculos extrínsecos que circundam cada olho, permitindo uma variedade de movimentos, incluindo rotações para cima, para baixo, para a esquerda e para a direita, bem como combinações desses movimentos. Cada um desses músculos é conectado a um nervo craniano específico, contribuindo para a coordenação precisa dos olhos (KANSKI; BOWLING, 2012). No que diz respeito ao suprimento nervoso, é importante destacar que o reto lateral é inervado pelo sexto nervo craniano, também conhecido como nervo abducente, e desempenha o papel de músculo abdutor. O oblíquo superior, por sua vez, é inervado pelo quarto nervo craniano, chamado de nervo troclear. Além disso, os outros músculos extraoculares, os músculos ciliares e o esfíncter da pupila são controlados pelo terceiro nervo craniano, conhecido como nervo oculomotor (KANSKI; BOWLING, 2012). Além disso, existem seis posições cardinais do olhar, em cada uma das quais um músculo ocular desempenha um papel principal ao mover o olho para uma posição específica. Essas posições incluem dextroversão (envolvendo o reto lateral direito e o reto medial esquerdo), levoversão (com o reto lateral esquerdo e o reto medial direito), dextro elevação (com o reto superior direito e o oblíquo superior esquerdo), levoelevação (envolvendo o reto superior esquerdo e o oblíquo inferior direito), dextro depressão (com o reto inferior direito e o oblíquo superior esquerdo) e levodepressão (envolvendo o reto inferior esquerdo e o oblíquo superior direito). Além dessas seis posições cardinais, há também nove posições diagnósticas do olhar nas quais os desvios oculares podem ser avaliados com precisão. Essas posições incluem as seis posições cardinais mencionadas anteriormente, juntamente com a posição primária (quando os olhos estão em repouso, olhando para a frente), a posição de elevação (olhar para cima) e a posição de depressão (olhar para baixo) (Figura 36), (KANSKI; BOWLING, 2012). 65 Controle supranuclear dos movimentos oculares GWT Editora Figura 36 – Posições diagnósticas do olhar (KANSKI; BOWLING, 2012) Os movimentos oculares podem ser classificados em dois principais tipos: movimentos conjugados e movimentos disjuntos. Os movimentosconjugados são aqueles em que ambos os olhos se movem sincronamente e simetricamente na mesma direção, sendo subdivididos em três principais tipos: sacádicos, de seguimento ou perseguição lenta e reflexo não óptico (KANSKI; BOWLING, 2012). O controle desses movimentos é altamente complexo e envolve uma rede de circuitos neurais e estruturas no sistema nervoso. Os movimentos conjugados são principalmente controlados pelo tronco cerebral e áreas específicas do cérebro, como o colículo superior. Essas estruturas recebem informações visuais sensoriais e enviam comandos motores para os músculos oculares, garantindo a coordenação precisa dos movimentos. Os movimentos sacádicos e de seguimento são controlados pelo cérebro e pelo tronco encefálico, desempenhando papéis essenciais em direcionar o olhar para diferentes posições rapidamente e manter o foco em objetos em movimento ou durante a leitura. Distúrbios supranucleares, quando ocorrem podem provocar a paralisia do olhar, caracterizada pela ausência de diplopia (visão dupla) e reflexos oculovestibulares normais (KANSKI; BOWLING, 2012). 66 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Além dos movimentos conjugados, existem os movimentos oculares disjuntos, onde os olhos se movem de forma independente, muitas vezes em direções opostas. Esses movimentos permitem uma ampla gama de movimentos em diferentes direções e são frequentemente utilizados para explorar visualmente o ambiente, como ao examinarmos objetos próximos ou distantes. Adicionalmente, os olhos estão envolvidos em reflexos oculares, como o reflexo pupilar à luz e a convergência dos olhos para manter o foco em objetos próximos. Esses reflexos desempenham um papel importante na proteção dos olhos e na manutenção da visão nítida em diferentes condições de iluminação e distâncias. No entanto, distúrbios nos movimentos oculares podem ocorrer devido a lesões no sistema nervoso, doenças neurológicas ou problemas nos músculos oculares, levando a sintomas como diplopia ou paralisia do olhar. Em resumo, a fisiologia dos movimentos oculares é um campo complexo que requer a coordenação precisa de músculos, nervos e áreas cerebrais para permitir a movimentação dos olhos de forma eficiente e precisa, desempenhando um papel vital em nossa percepção visual e na nossa interação com o ambiente. 1. Controle dos movimentos horizontais Os movimentos oculares horizontais são fundamentais para acompanhar objetos em movimento lateralmente ou para focalizar diferentes pontos em uma cena. O controle desses movimentos envolve áreas cerebrais específicas, como o córtex parietal posterior e o córtex frontal. Os movimentos de seguimento ou perseguição lenta são suaves e permitem rastrear objetos em movimento, enquanto os movimentos sacádicos são rápidos e permitem que os olhos se movam rapidamente para um novo alvo. O centro do olhar conjugado horizontal está localizado na ponte e envolve o núcleo do nervo abducente e a formação reticular pontina paramediana (FRPP) adjacente a ele. A FRPP se projeta para o núcleo do sexto nervo craniano, que, por sua vez, envia aferências ao núcleo do terceiro nervo craniano contralateral através do fascículo longitudinal medial (FLM). 67 Controle supranuclear dos movimentos oculares GWT Editora Independentemente do movimento ocular conjugado (MOC) realizado, a via efetora é comum, variando apenas suas aferências. Portanto, o centro do olhar conjugado pode ser ativado de forma voluntária através do córtex frontal, que se projeta para a FRPP contralateral, determinando o MOC sacádico, ou através do córtex parieto-occipital, que se projeta para a FRPP ipsilateral, determinando o MOC de perseguição (Figura 37), (BERTOLUCCI; RODRIGUES, 2014). Figura 37 – Movimentos oculares do tipo sacádicos A região frontal para controle do olhar conjugado (FEF) se projeta para a formação reticular pontina paramediana (FRPP), que, então, aciona o núcleo do abducente (VI), com consequente ativação do núcleo do oculomotor contralateral (III) através do fascículo longitudinal medial (FLM) (BERTOLUCCI; RODRIGUES, 2014). 68 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo As aferências do sistema vestibular se projetam diretamente para os núcleos dos nervos III, IV e VI via FLM, determinando movimentos oculares conjugados vestibulares reflexos, sempre que o segmento cefálico é movimentado (Figura 38), (BERTOLUCCI; RODRIGUES, 2014). Figura 38 – Movimentos oculares conjugados vestibulares reflexos A. Axônios provenientes do canal semicircular lateral esquerdo se projetam para os núcleos vestibulares ipsilaterais (VIII), que inervam o núcleo do nervo VI e, consequentemente, o nervo III através do fascículo longitudinal medial (FLM). B. Quando o estímulo é proveniente do canal semicircular posterior, os núcleos dos nervos III e IV são ativados diretamente pelos núcleos vestibulares (BERTOLUCCI; RODRIGUES, 2014). 69 Controle supranuclear dos movimentos oculares GWT Editora 2. Controle dos movimentos verticais Os movimentos oculares verticais são necessários para focalizar objetos em diferentes alturas e para ajustar a posição do olhar de cima para baixo. O controle desses movimentos envolve circuitos neurais específicos no tronco encefálico e no cerebelo. O córtex cerebral também desempenha um papel importante na integração de informações visuais e no direcionamento dos movimentos oculares verticais. Mais especificamente, os movimentos oculares verticais do olho são gerados do centro do olhar vertical (núcleo rostral intersticial do FLM), o qual se localiza no mesencéfalo, dorsal ao núcleo rubro. Do centro do olhar vertical, impulsos passam para os subnúcleos dos músculos oculares externos que controlam o olhar vertical em ambos os olhos (KANSKI; BOWLING, 2012). 3. Controle dos movimentos torcionais Os movimentos oculares torcionais são aqueles que envolvem a rotação do olho em torno do seu eixo longitudinal. Esses movimentos são fundamentais para manter a orientação correta do campo visual e são controlados por circuitos neurais complexos que incluem o tronco encefálico e o córtex cerebral. O sistema visual é altamente sensível a movimentos torcionais garantindo que nossa percepção do mundo seja estável e precisa. Em resumo, os movimentos oculares desempenham um papel fundamental em nossa percepção visual e na interação com o ambiente. Eles são controlados por músculos, nervos cranianos e circuitos cerebrais complexos. Esses movimentos incluem rotações, movimentos horizontais e verticais, bem como movimentos torcionais, cada um desempenhando um papel específico na manutenção de uma visão clara e estável. Distúrbios nesse sistema podem afetar a função visual-motora e resultar em desvios oculares ou visão dupla. 70 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Para uma visualização abrangente dos conceitos e conexões explorados neste eBook sobre neuroanatomia e neurofisiologia visual, confira o Mapa Mental da Via de Integração Visual-Motora (Figura 39). Este mapa oferece uma visão consolidada de como o sistema visual se integra aos movimentos oculares e as vias: retino pré-tectais, retino-hipotalâmicas e retino-tectais, ajudando a consolidar seu entendimento de maneira visual. Figura 39 – Via da integração visual-motora Fonte: A autora (2023) 71 Controle supranuclear dos movimentos oculares GWT Editora Questões para revisão 1. Quais são os principais músculos extrínsecos que controlam os movimentos oculares e quantos nervos cranianos estão envolvidos? 2. Como o nervo abducente (sexto nervo craniano) difere do nervo oculomotor (terceiro nervo craniano) em termos de função ocular? 3. Quais são os principais movimentos oculares horizontais?Qual a diferença entre eles? 4. Qual é a importância dos movimentos oculares horizontais na interação visual com o ambiente? 5. Quais áreas cerebrais desempenham papéis-chave no controle dos movimentos oculares horizontais e quais são as principais diferenças entre movimentos de seguimento e sacádicos? 6. Como o córtex frontal e o córtex parieto-occipital contribuem para o controle dos movimentos oculares horizontais? 7. Por que os movimentos oculares verticais são essenciais na visão e como eles são controlados no sistema nervoso? 8. Como os circuitos neurais envolvidos no controle dos movimentos oculares verticais e torcionais diferem daqueles relacionados aos movimentos horizontais? 9. Quais estruturas no mesencéfalo estão envolvidas no controle dos movimentos oculares verticais? 10. Qual é a importância dos movimentos oculares torcionais na percepção visual e como eles são controlados pelo sistema nervoso? Referências 73 Referências GWT Editora BEAR, Mark F.; CONNORS, Barry W.; PAFRADISO, Michael A. Neurociências: Desvendando o Sistema Nervoso. Porto Alegre, RS: Artmed, 2017. BERTOLUCCI, Paulo; RODRIGUES, Marcelo. Neurologia para o Clínico Geral. Barueri, SP: Manole, 2014. KANDEL, Erick R. et al. Princípios da Neurociência. 5. ed. Barueri, SP: Manole, 2014. KANSKI, Jack J.; BOWLING, Brad. Oftalmologia Clínica. 7. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2012. SNELL, Richard S. Neuroanatomia Clínica. 7. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013.43 Figura 23 – A organização laminar da retina ........................................................................... 44 Figura 24 – Fotorreceptores ..................................................................................................... 45 Figura 25 – Secção transversal da fóvea ................................................................................. 46 Figura 26 – Diferenças regionais na estrutura da retina ......................................................... 46 Figura 27 – O campo receptivo ................................................................................................. 50 Figura 28 – Plasticidade cortical no adulto (KANDEL et al., 2014) ......................................... 51 Figura 29 – A sensibilidade espectral dos três tipos de pigmentos dos cones .................... 52 Figura 30 – Para além do córtex estriado no encéfalo de macacos ....................................... 54 Figura 31 – Projeção retinofugal .............................................................................................. 57 Figura 32 – A via visual que medeia a percepção visual consciente ..................................... 58 Figura 33 – Déficits do campo visual causados por lesões na projeção retinofugal ............ 59 Figura 34 – O colículo superior ................................................................................................ 60 Figura 35 – Via óptica e os reflexos visuais (SNELL, 2010) .................................................... 61 Figura 36 – Posições diagnósticas do olhar (KANSKI; BOWLING, 2012) .............................. 65 Figura 37 – Movimentos oculares do tipo sacádicos .............................................................. 67 Figura 38 – Movimentos oculares conjugados vestibulares reflexos .................................... 68 Figura 39 – Via da integração visual-motora ........................................................................... 70 Apresentação 8 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Caros estudantes, É com grande entusiasmo que damos início a uma jornada de exploração fascinante na disciplina de Neurofisiologia da Visão. Nossa missão é criar uma base sólida para a sua futura imersão nesse campo intrigante da neurociência. 1. Visão Geral do Conteúdo A Neurofisiologia da Visão é um campo crucial da neurociência que se dedica ao estudo do Sistema Nervoso Central e sua relação com a percepção visual. Abordaremos desde os aspectos mais elementares, como a anatomia básica do sistema nervoso, até a complexa organização das vias retinofugais e o controle supranuclear das funções oculomotoras e pupilo motoras. 2. Objetivo Geral do Conteúdo Nosso objetivo é que, ao final deste estudo, vocês se tornem proficientes na compreensão dos processos neurofisiológicos envolvidos na visão. Isso inclui a capacidade de analisar a neuroanatomia da via visual, compreender como as informações visuais são processadas e transmitidas no cérebro, e entender os mecanismos de controle dos movimentos oculares. Mais do que isso, esperamos que vocês desenvolvam uma apreciação profunda pela beleza e complexidade do sistema visual humano. 9 Apresentação GWT Editora 3. Capítulos (Subdivisão do Conteúdo) 3.1. Introdução Começaremos com uma revisão dos conceitos básicos, abordando a anatomia e função do Sistema Nervoso Central, as propriedades dos neurônios e sinapses, e as divisões do sistema nervoso. Também exploraremos os receptores e neurotransmissores envolvidos na visão. 3.2. Neuroanatomia visual Neste capítulo, mergulharemos na anatomia da via visual, desde a distribuição de fibras nervosas na retina até o córtex visual. Discutiremos a organização retinotópica da via visual e as áreas de associação visual, bem como as células especializadas nessa via. 3.3. Neurofisiologia visual Aqui, exploraremos a integração retinal de informações visuais e as propriedades convergentes dos sinais retinais. Abordaremos a relação entre a organização cortical e características visuais como luz, forma, cor e dominância ocular. 3.4. Vias retinofugais Investigaremos as diferentes vias retinofugais, incluindo a via retino- pretectal responsável pelo reflexo fotomotor da pupila, a via retino- hipotalâmica associada à regulação dos ritmos biológicos, e a via retino-tectal que controla os movimentos oculares. 3.5. Controle supranuclear dos movimentos oculares Finalmente, abordaremos a fisiologia dos movimentos oculares, incluindo o controle dos movimentos horizontais e verticais, bem como os movimentos torcionais. 10 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo 4. Importância dos Temas Tratados A compreensão da Neurofisiologia da Visão nos permite uma apreciação mais profunda da maneira como percebemos o mundo ao nosso redor e como nosso cérebro traduz informações visuais em experiências significativas. Ao adentrar nos mecanismos que governam a percepção visual, vocês estarão adquirindo um conhecimento valioso que pode ser aplicado em contextos práticos. 5. Formação Acadêmica da Professora Autora Para conduzir esta emocionante jornada de aprendizado, lhes apresento a professora responsável por ministrar as aulas de Neurofisiologia da Visão: Cleiciara Guirra Gonçalo, graduada em Bacharelado em Optometria e possui as seguintes especializações: Optometria Pediátrica com Ênfase no Treinamento das Habilidades Visuomotoras e Visuoperceptuais, Neurociências, Deficiência Visual e Tecnologia Assistiva. Para conhecer mais sobre a trajetória acadêmica da professora, você pode acessar o Currículo Lattes através deste link: http://lattes.cnpq.br/6677363338806309. Em resumo, nossa disciplina de Neurofisiologia da Visão promete desvendar os mistérios do sistema visual humano, convidando vocês a explorar o funcionamento intrincado do cérebro e sua relação com a percepção visual. Preparem-se para uma jornada intelectualmente estimulante e repleta de descobertas instigantes. Aguardamos com expectativa suas contribuições para este enriquecedor campo de estudo. Bem-vindos à Neurofisiologia da Visão! Introdução 12 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Todas as estruturas e órgãos do corpo humano são formados por células, cujas funções especializadas e interações determinam o funcionamento dos órgãos. Dentre todos os sistemas do corpo, o sistema nervoso se destaca por desempenhar um papel vital em nossa existência, permitindo-nos sentir, mover e pensar. Ele pode ser dividido em duas partes principais: o sistema nervoso central (SNC), que engloba o encéfalo e a medula espinhal, e o sistema nervoso periférico (SNP), que abrange os nervos e as células nervosas localizadas fora do encéfalo e da medula espinhal (Figura 1). Cada uma dessas regiões desempenha papéis únicos e complementares em nossa experiência sensorial, coordenação motora e funções vitais. Figura 1 – Subdivisão anatômica do sistema nervoso (BEAR et al., 2017) 13 Introdução GWT Editora O sistema nervoso é complexo, e sua funcionalidade depende de diversos tipos de células especializadas. Ele possui dois tipos de células: células nervosas, ou neurônios, e células gliais, ou glia (KANDEL et al., 2014). Os neurônios são células que processam informações, constituem a base funcional do sistema nervoso. Essas células são responsáveis por gerar impulsos nervosos, que, ao atingirem as sinapses, junções especializadas, permitem a comunicação entre diferentes neurônios. O funcionamento adequado dos neurônios também depende do suporte das células da glia (BEAR et al., 2017). Para iniciar nossa jornada de aprendizado, vamos explorar comocada célula do sistema nervoso opera individualmente e, em seguida, entender como elas se associam para trabalhar em conjunto. 1. Neurônio O neurônio, ou célula nervosa, é a unidade fundamental do sistema nervoso, possui três partes principais: o soma, os dendritos e o axônio. A membrana neuronal envolve internamente o neurônio, separa seu conteúdo do ambiente externo, e por ser sustentada por um intricado esqueleto interno, confere a cada parte da célula sua característica tridimensional. Vamos explorar essas estruturas e compreender suas funções específicas (Figura 2). O soma é o corpo celular e o centro metabólico do neurônio. Ele está envolto pela membrana neuronal, que o separa do ambiente externo. Dentro do soma encontramos várias organelas delimitadas por membranas, incluindo o núcleo, que é cercado pelo envelope nuclear (KANDEL et al., 2014). O núcleo do neurônio contém os cromossomos, que por sua vez abrigam o DNA (ácido desoxirribonucleico) contendo as informações genéticas que regulam as funções celulares. A expressão gênica ocorre no citoplasma, fora do núcleo. Nesse processo, o RNAm (Ácido Ribonucleico Mensageiro) desempenha um papel crucial, pois transporta a mensagem genética do DNA do núcleo até o local de síntese de proteínas no citoplasma (BEAR et al., 2017). É importante destacar que todos os neurônios possuem o mesmo DNA que todas as outras células do corpo, mas o que diferencia um neurônio de outro são os genes específicos que estão ativos, ou seja, aqueles que estão sendo transcritos e traduzidos em proteínas em um determinado momento. 14 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Figura 2 – A estrutura interna de um neurônio típico (BEAR et al., 2017) A expressão gênica, ou seja, a leitura do DNA ocorre no citoplasma, fora do núcleo. O produto final será a síntese de moléculas chamadas de proteínas. O RNAm (Ácido Ribonucleico Mensageiro) é responsável por transportar a mensagem genética do DNA do núcleo até o local de síntese de proteínas no citoplasma. O processo de produção de uma sequência do RNAm que contenha a informação de um gene é chamado de transcrição, e o RNAm resultante de transcrito (Figura 3). Os transcritos de RNAm saem do núcleo através dos poros do envelope nuclear e vão para os locais de síntese de proteínas no neurônio. Nestes locais, as proteínas são criadas a partir da ligação de moléculas pequenas, os aminoácidos, formando uma cadeia. No caso das proteínas, os blocos que a constroem são chamados de aminoácidos, dos quais há 20 tipos diferentes. Esse processo, controlado pelo RNAm, é chamado de tradução (BEAR et al., 2017). 15 Introdução GWT Editora Figura 3 – Transcrição gênica Moléculas de RNA são sintetizadas pela RNA-polimerase e, então, processadas, produzindo o RNAm, que leva as instruções genéticas do núcleo ao citoplasma para a síntese proteica (BEAR et al., 2017). São os neurônios que sentem as mudanças no ambiente, que comunicam essas mudanças a outros neurônios e que comandam as respostas corporais a essas sensações. A glia, ou células gliais contribui para as funções neurais, principalmente por meio do efeito isolante, de sustentação e de nutrição dos neurônios vizinhos. 16 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Nos neurônios, a síntese de proteínas ocorre no citoplasma com a ajuda de ribossomos. Muitos desses ribossomos estão associados ao retículo endoplasmático rugoso (RE rugoso), uma organela que desempenha um papel importante na produção de proteínas neurais. No entanto, alguns ribossomos permanecem livres. As proteínas sintetizadas no RE rugoso geralmente são destinadas a serem incorporadas na membrana celular ou de organelas, enquanto aquelas produzidas pelos ribossomos livres permanecem no citosol do neurônio. A abundância de RE rugoso nos neurônios está relacionada à sua capacidade excepcional de processar informações (Figura 4). Figura 4 – Síntese proteica em um ribossomo livre e no RE rugoso O RNAm liga-se a um ribossomo, iniciando a síntese proteica. (a) As proteínas sintetizadas nos ribossomos livres estão destinadas ao citosol. (b) As proteínas sintetizadas no RE rugoso estão destinadas a serem envelopadas por membranas ou serem inseridas nestas. As proteínas associadas à membrana inserem-se na mesma à medida que vão sendo sintetizadas (BEAR et al., 2017). 17 Introdução GWT Editora No citoplasma do corpo celular neuronal, encontramos o retículo endoplasmático liso (RE liso), que desempenha várias funções, incluindo o dobramento de proteínas e a regulação de concentrações intracelulares de substâncias como o cálcio. Outra organela presente é o aparelho de Golgi (Figura 5), responsável pelo processamento pós-tradução de proteínas. O aparelho de Golgi também participa da distribuição de proteínas para diferentes partes do neurônio, como os axônios e dendritos. Figura 5 – O aparelho de Golgi Esta organela complexa seleciona proteínas recém-sintetizadas para entregá- las nos locais adequados do neurônio (BEAR et al., 2017). As mitocôndrias, organelas em forma de salsicha, são abundantes no soma dos neurônios. Elas desempenham um papel crucial na respiração celular, onde ácido pirúvico e oxigênio são processados em uma série de reações bioquímicas conhecidas como ciclo de Krebs, gerando energia na forma de ATP (trifosfato de adenosina). O ATP é a principal fonte de energia para as reações bioquímicas nas células, incluindo a atividade das proteínas da membrana neuronal que regulam o transporte de substâncias (Figura 6). 18 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Figura 6 – O papel da mitocôndria (a) Componentes de uma mitocôndria. (b) Respiração celular. O ATP é a moeda energética que sustenta as reações bioquímicas nos neurônios (BEAR et al., 2017). A membrana neuronal é uma barreira fina que envolve o citoplasma interno dos neurônios e impede a entrada de certas substâncias externas. Essa membrana é rica em proteínas, algumas das quais transportam substâncias para dentro e para fora da célula, enquanto outras formam poros para regular o acesso a substâncias. Neurônios têm composições proteicas variadas em diferentes partes, como o soma, dendritos e axônio. Além disso, os neurônios possuem um citoesqueleto composto por microtúbulos, microfilamentos e neurofilamentos, que dão forma às células e desempenham papéis essenciais na sua função. O citoesqueleto é altamente dinâmico, sujeito a constantes mudanças e movimentos nos neurônios. Os microtúbulos são estruturas longas e cilíndricas que percorrem os neuritos [dendritos e axônios]. Eles são compostos por proteínas chamadas tubulinas que se unem para formar um filamento. A regulação da formação e função dos microtúbulos é feita por proteínas associadas aos microtúbulos (MAPs), incluindo a proteína tau, que quando alterada, está associada à demência na doença de Alzheimer (BEAR et al., 2017). 19 Introdução GWT Editora Os microfilamentos são finas estruturas formadas por proteínas de actina e desempenham um papel na mudança de formato celular, incluindo a contração muscular. Eles estão intimamente associados à membrana celular e são regulados dinamicamente por sinalização celular. Os neurofilamentos são uma classe de filamentos intermediários encontrados nos neurônios. Eles são mecanicamente resistentes e têm uma estrutura semelhante a cordas, compostas por múltiplas subunidades proteicas (Figura 7). Figura 7 – Componentes do citoesqueleto O arranjo dos microtúbulos, neurofilamentos e microfilamentos proporciona aos neurônios o seu formato característico (BEAR et al., 2017). Até este ponto, exploramos várias estruturas comuns a todas as células do nosso corpo, como o soma, as organelas, a membrana e o citoesqueleto.Agora direcionaremos nossa atenção para o axônio, uma estrutura exclusiva dos neurônios altamente especializada na transferência de informações ao longo do sistema nervoso. O axônio possui características distintas, incluindo 20 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo a ausência de retículo endoplasmático rugoso e ribossomos livres em axônios maduros, bem como uma composição proteica de membrana diferente em comparação com o soma (Figura 8). Todas as proteínas presentes no axônio têm origem no soma. Os axônios podem variar significativamente em comprimento, indo de menos de 1 μm a mais de 1 metro, e podem se ramificar em colaterais axonais, permitindo a comunicação com diversas regiões do sistema nervoso. Vale ressaltar que o diâmetro do axônio desempenha um papel importante na velocidade da transmissão do impulso nervoso (BEAR et al., 2017). Figura 8 – O axônio e os colaterais axonais O axônio funciona como um fio de telégrafo que envia impulsos elétricos a locais distantes no sistema nervoso. As setas indicam o sentido do fluxo de informação (BEAR et al., 2017). 21 Introdução GWT Editora A Terminação Axonal, também conhecida como botão terminal, é a porção final dos axônios onde ocorrem as sinapses, permitindo a comunicação com outros neurônios ou células (Figura 9). As terminações axonais podem apresentar ramificações curtas, formando múltiplas sinapses com dendritos ou corpos celulares na mesma região, conhecidas como arborizações terminais. Em outros casos, os axônios formam sinapses ao longo de sua extensão antes de terminarem em outro local, denominadas "boutons en passant" (terminações de passagem) (BEAR et al., 2017). O citoplasma na terminação axonal difere das outras partes do axônio devido à ausência de microtúbulos, presença de vesículas sinápticas, uma densa camada de proteínas na membrana interna voltada para a sinapse e a alta concentração de mitocôndrias, indicando alta demanda energética no local. Figura 9 – Terminação axonal É o local onde os neurônios formam sinapses com dendritos ou o soma de outros neurônios. Quando um impulso nervoso atinge a terminação axonal pré-sináptica, neurotransmissores são liberados das vesículas sinápticas na fenda sináptica. Esses neurotransmissores se ligam a proteínas receptoras específicas na célula pós-sináptica, desencadeando a geração de sinalização elétrica ou química na célula receptora (BEAR et al., 2017). 22 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Todas essas estruturas são essenciais para o funcionamento e a forma dos neurônios. Simultaneamente, as sinapses desempenham um papel essencial na comunicação entre neurônios. Elas servem como os pontos de transferência de informações de um neurônio para outro e desempenham um papel fundamental em funções cerebrais vitais, como memória e aprendizado. Elas consistem em duas partes distintas, o pré-sináptico (geralmente uma terminação axonal) e o pós-sináptico (que pode ser um dendrito ou soma de outro neurônio), separados pela fenda sináptica. Nesses locais, a informação é transferida de um neurônio para outro (BEAR et al., 2017). O processo de transmissão sináptica envolve uma notável transformação da informação. Inicialmente, a informação é de natureza elétrica, percorrendo o axônio do neurônio pré-sináptico (Figura 9). No entanto, na terminação axonal, essa informação elétrica é convertida em um sinal químico. Esse sinal químico, conhecido como neurotransmissor é armazenado em vesículas sinápticas na terminação axonal. Ele atravessa a fenda sináptica e, no lado pós-sináptico, é mais uma vez convertido em um sinal elétrico. Essa fascinante transformação de informações desempenha um papel central em funções cerebrais, incluindo memória e aprendizado. Além disso, a sinapse é também o alvo de várias toxinas e de muitas drogas psicoativas, o que ressalta ainda mais a sua importância na regulação do sistema nervoso. Paralelamente, o transporte axoplasmático é um processo vital para o funcionamento dos neurônios, permitindo o movimento de proteínas e materiais ao longo dos axônios. Esse transporte é essencial, uma vez que os axônios não têm ribossomos para sintetizar proteínas localmente. Foi descoberto que esse transporte ocorre em duas direções: anterógrada (do soma para a terminação axonal) e retrógrada (da terminação axonal para o soma) (Figura 10). O transporte anterógrado é conduzido por proteínas motoras chamadas cinesinas, que "caminham" ao longo dos microtúbulos do axônio, levando proteínas e materiais até a terminação axonal (BEAR et al., 2017). Já o transporte retrógrado utiliza a proteína motora dineína para mover materiais da terminação axonal de volta para o soma (BEAR et al., 2017). Ambos os tipos de transporte são essenciais para manter a integridade e a função dos neurônios, e também têm sido valiosos para o estudo das conexões neuronais no sistema nervoso central. 23 Introdução GWT Editora Figura 10 – Transporte Axoplasmático Anterógrado Mecanismo de movimento de material em vesículas ao longo dos microtúbulos do axônio. Envolve a proteína cinesina, que "caminha" ao longo dos microtúbulos, consumindo ATP, e transporta material do soma para a terminação axonal (BEAR et al., 2017). Os dendritos são estruturas neuronais que recebem informações de outros neurônios por meio de sinapses. Esses ramos neurais se assemelham a árvores, e a coleção de dendritos em um neurônio é chamada de árvore dendrítica. Cada ramo dendrítico recebe milhares de sinapses e contém receptores especializados para detectar neurotransmissores nas sinapses Alguns dendritos possuem espinhos dendríticos, estruturas que recebem determinados tipos de sinais sinápticos e podem desempenhar um papel importante em reações químicas (BEAR et al., 2017). O citoplasma dos dendritos é semelhante ao dos axônios, mas frequentemente contém polirribossomos, sugerindo a síntese proteica localizada, que é crucial para a transmissão e o armazenamento de informações no cérebro. 24 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo 1.1. Classificação dos neurônios A compreensão de como os 85 milhões de neurônios no nosso sistema nervoso contribui para as funções cerebrais é uma tarefa complexa. No entanto, os neurocientistas têm buscado formas de simplificar essa complexidade por meio da classificação dos neurônios. Uma das abordagens de classificação é baseada na estrutura neuronal. Essa sistemática começou com o desenvolvimento do procedimento de Golgi, que enfoca a morfologia dos dendritos, axônios e suas conexões (BEAR et al., 2017). Número de Neuritos: Os neurônios podem ser categorizados pelo número total de neuritos (axônios e dendritos) que se estendem a partir do soma. Neurônios com um único neurito são chamados unipolares, com dois neuritos são bipolares e com três ou mais neuritos são chamados multipolares, sendo a maioria dos neurônios no encéfalo classificados como multipolares (Figura 11) (KANDEL et al., 2014). Figura 11 – Classificação dos neurônios com base no número de neuritos (BEAR et al., 2017) Dendritos: As ramificações dendríticas variam consideravelmente entre diferentes tipos de neurônios. As classificações podem ser específicas para diferentes áreas do cérebro, como células estreladas e células piramidais (Figura 12) no córtex cerebral. 25 Introdução GWT Editora Figura 12 – Classificação dos neurônios baseada na estrutura da árvore dendrítica As células estrelares e piramidais diferenciam-se pelo arranjo de seus dendritos, sendo encontrados dois tipos de neurônios no córtex cerebral. (BEAR et al., 2017). Espinhos Dendríticos: Alguns neurônios possuem espinhos dendríticos, enquanto outros não. Essa característica é usada para classificá-los como espinhososou não espinhosos. Conexões: Os neurônios podem ser categorizados com base em suas conexões. Neurônios sensoriais primários têm neuritos nas superfícies sensoriais do corpo, neurônios motores se conectam com músculos para controlar movimentos, e a maioria dos neurônios forma conexões com outros neurônios, sendo chamados de interneurônios. Comprimento do axônio: Varia entre neurônios, alguns possuem axônios longos (neurônios de projeção ou Golgi tipo I) que se estendem por diferentes áreas do encéfalo, e outros possuem axônios curtos (Golgi tipo II) que permanecem próximos ao corpo celular (neurônios de circuito local). 26 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Os neurônios, devido à sua estrutura única, desempenham um papel crucial na comunicação e processamento de informações em todo o cérebro e corpo. Os dendritos, que recebem sinais de outras células, e o axônio, que transmite informações, são fundamentais para o funcionamento do sistema nervoso. Compreender essas estruturas é essencial para desvendar o funcionamento do cérebro. Os esquemas de classificação dos neurônios simplificam a diversidade dessas células, proporcionando uma compreensão mais clara de suas funções e contribuições para o sistema nervoso. A compreensão da estrutura dos neurônios nos permite apreciar como eles transmitem, recebem e armazenam informações de maneira única. Agora, vamos explorar como essas células se comunicam entre si e com o sistema nervoso, o que nos levará a uma discussão importante sobre as sinapses, receptores e neurotransmissores, elementos essenciais para a transmissão de informações no sistema nervoso. 1.2. Tipos de sinapses As sinapses são as estruturas especializadas que permitem a comunicação entre os neurônios e outros tipos celulares. Elas desempenham um papel fundamental na transmissão de informações no sistema nervoso. Existem dois principais tipos de sinapses: elétricas e químicas. As sinapses elétricas ocorrem em junções comunicantes (sítios especializados), permitem a transferência direta de corrente iônica de uma célula para outra. Elas são bidirecionais e muito rápidas, e ocorrem principalmente em partes do corpo onde a sincronização da atividade entre células é essencial (BEAR et al., 2017). Já as sinapses químicas são mais comuns no sistema nervoso. Nessas sinapses, membranas pré e pós-sinápticas são separadas por uma fenda sináptica, preenchida com uma matriz extracelular de proteínas (BEAR et al., 2017). Os neurotransmissores são armazenados em vesículas no terminal axonal pré-sináptico e liberados para se ligar aos receptores na membrana pós-sináptica, desencadeando respostas no neurônio pós-sináptico. As sinapses químicas podem ser classificadas em axodendríticas (com membrana pós-sináptica em dendritos), axossomáticas (com membrana pós- sináptica no corpo celular) e axoaxônicas (com membrana pós-sináptica em outro axônio) (BEAR et al., 2017). Uma forma especial de sinapse química é a junção neuromuscular, onde os axônios dos neurônios motores da medula 27 Introdução GWT Editora espinhal se conectam aos músculos esqueléticos, garantindo uma transmissão rápida e confiável. Essas sinapses desempenham um papel crucial na comunicação dentro do sistema nervoso e cada tipo desempenha um papel específico na rede complexa de comunicação neural, permitindo que o sistema nervoso processe informações e coordene uma variedade de funções corporais e cognitivas. 1.3. Neurotransmissores e estruturas receptoras Os neurônios formam a base do sistema nervoso, mas sua capacidade de funcionar e transmitir informações depende, em grande parte, de moléculas específicas chamadas neurotransmissores e de estruturas receptoras. Para uma compreensão completa do sistema nervoso, é essencial examinar esses componentes vitais, que desempenham um papel crucial no funcionamento dos neurônios. Os receptores são proteínas localizadas na membrana celular dos neurônios e em outras células do corpo. Eles desempenham um papel crucial na percepção e transmissão de sinais nervosos. Quando um neurotransmissor se liga a um receptor específico na membrana de uma célula, ele desencadeia uma série de eventos bioquímicos que podem levar à geração de um potencial de ação no neurônio, transmitindo assim o sinal nervoso (BEAR et al., 2017). Os neurotransmissores são substâncias químicas liberadas pelos neurônios para transmitir informações de um neurônio para outro. Eles desempenham um papel essencial na comunicação entre neurônios e são responsáveis por transmitir sinais nervosos ao longo do sistema nervoso. Existem muitos tipos diferentes de neurotransmissores, cada um com funções específicas. Alguns excitam os neurônios, tornando-os mais propensos a gerar impulsos nervosos, enquanto outros inibem a atividade neural, reduzindo a probabilidade de gerar impulsos nervosos (BEAR et al., 2017). 28 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo 2. Glia Alguns cientistas consideram a glia como um componente essencial do sistema nervoso. Embora sua função principal seja dar suporte às atividades neuronais, a glia desempenha um papel crucial no funcionamento adequado do sistema nervoso. No contexto da glia, os astrócitos desempenham um papel fundamental. São as células gliais mais numerosas no encéfalo e preenchem os espaços entre os neurônios. Eles influenciam o crescimento ou retração dos neuritos e têm a função principal de regular o conteúdo químico no espaço extracelular. Isso inclui envolver sinapses e controlar a difusão de neurotransmissores (BEAR et al., 2017). Além disso, os astrócitos também possuem receptores para neurotransmissores e regulam concentrações extracelulares de substâncias, como íons potássio (BEAR et al., 2017). Outro grupo importante de células gliais são aquelas responsáveis pela formação da mielina, conhecida como glia formadora de mielina. Nesse grupo, destacam-se os oligodendrócitos no sistema nervoso central e as células de Schwann no sistema nervoso periférico (Figura 13) (BEAR et al., 2017). A mielina é uma substância que envolve os axônios, acelerando a propagação de impulsos nervosos ao longo do axônio. É importante mencionar que enquanto um oligodendrócito pode mielinizar vários axônios, cada célula de Schwann mieliniza apenas um axônio. 29 Introdução GWT Editora Figura 13 – Um oligodendrócito Assim como as células de Schwann encontradas nos nervos do corpo, os oligodendrócitos produzem a bainha de mielina que envolve os axônios no encéfalo e na medula espinhal. A bainha de mielina de um axônio é interrompida periodicamente nos nódulos de Ranvier (BEAR et al., 2017). Além dessas células existem outras não neuronais no encéfalo que também desempenham funções essenciais. As células ependimais revestem os ventrículos cerebrais e têm um papel crucial no direcionamento da migração celular durante o desenvolvimento do encéfalo. A micróglia, por sua vez, age como células fagocitárias removendo detritos celulares e contribuindo para a remodelação das conexões sinápticas (BEAR et al., 2017). Por fim, o encéfalo também é dotado de uma rede vascular composta por artérias, veias e capilares, que fornecem nutrientes essenciais e oxigênio aos neurônios. 30 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Em resumo, a estrutura dos neurônios está intimamente ligada à sua função. As características das diferentes partes neuronais refletem suas funções específicas. A compreensão da estrutura dos neurônios nos permite apreciar como eles transmitem, recebem e armazenam informações de maneira única. Por exemplo, a ausência de ribossomos nos axônios destaca a necessidade do transporte axoplasmático para fornecer proteínas da terminação axonal. A alta densidade de mitocôndrias na terminaçãoaxonal indica a demanda energética dessa região. A complexa arborização dendrítica otimiza a recepção de informações através das sinapses com outros neurônios. Além disso, o retículo endoplasmático rugoso é fundamental para a síntese de proteínas que desempenham papéis cruciais na transmissão de informações neuronais. Questões para revisão 1. Quais são as três partes principais de um neurônio e qual é a função de cada uma delas? 2. Onde ocorre a expressão gênica em um neurônio e qual é o papel do RNAm nesse processo? 3. Como o transporte axoplasmático é essencial para o funcionamento dos neurônios? 4. Explique o papel das mitocôndrias no neurônio e por que elas são abundantes na terminação axonal. 5. O que é a bainha de mielina e qual é a sua importância no sistema nervoso? 6. Quais são as funções dos astrócitos no sistema nervoso central? 7. Qual é a diferença entre oligodendrócitos e células de Schwann na formação da mielina? 8. Quais são os dois principais tipos de sinapses e como eles diferem em termos de função e estrutura? 9. O que são células gliais? Quais são as funções? 10. Além dos neurônios e células gliais, quais são outras células presentes no encéfalo? 11. Por que a compreensão da estrutura dos neurônios é essencial para entender como eles transmitem, recebem e armazenam informações? 31 Introdução GWT Editora 3. Anatomia básica e divisões do sistema nervoso O sistema nervoso é uma rede complexa de células e estruturas que desempenham um papel fundamental na coordenação e controle de todas as funções do corpo. Ele pode ser dividido em duas partes principais: o sistema nervoso central (SNC) e o sistema nervoso periférico (SNP). 3.1. Sistema Nervoso Central (SNC) O sistema nervoso central (SNC) é uma parte crucial do nosso organismo, composto pelo encéfalo e a medula espinhal, ambos protegidos pelos ossos do crânio e da coluna vertebral. Vamos explorar mais profundamente as principais regiões do encéfalo: o cérebro, o cerebelo e o tronco encefálico. Começando pelo cérebro, é o epicentro do processamento de informações em nosso corpo. Este órgão extraordinário desempenha um papel vital na coordenação das funções cognitivas, sensoriais, motoras e emocionais. É uma estrutura altamente complexa que se subdivide em várias áreas especializadas, cada uma com sua responsabilidade específica na gestão dos diversos aspectos do nosso pensamento e comportamento. Passando para o cerebelo, localizado na parte posterior do cérebro, sua função é igualmente crucial. Este "cérebro pequeno" é o maestro por trás da coordenação motora, do equilíbrio e do controle dos movimentos. Embora menor em tamanho em comparação ao cérebro, o cerebelo possui uma densa rede de neurônios, essenciais para a precisão de nossos movimentos cotidianos. Descendo para o tronco encefálico, encontramos a ligação vital entre o cérebro e a medula espinhal. Essa região não apenas atua como uma ponte de comunicação entre essas duas estruturas, mas também assume o controle de funções vitais, como a regulação da respiração, da frequência cardíaca e da pressão sanguínea. É uma parte fundamental do sistema nervoso central, mantendo nosso corpo funcionando harmoniosamente. 32 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo A medula espinhal (Figura 14) é uma extensão do SNC que atua como um canal de comunicação essencial entre o cérebro e o corpo. Ela transmite informações sensoriais da pele, articulações e músculos para o cérebro e envia comandos motores do cérebro para os músculos e órgãos. Além disso, desempenha um papel fundamental na operação de reflexos. Lesões na medula espinhal podem causar anestesia e paralisia nas áreas abaixo da lesão, destacando sua importância crítica para o funcionamento do corpo humano. Figura 14 – Superfície ventrolateral da medula espinhal (BEAR et al., 2017) 3.2. Sistema Nervoso Periférico (SNP) O sistema nervoso periférico (SNP) compreende todas as partes do sistema nervoso que não incluem o encéfalo e a medula espinhal, sendo dividido em duas categorias principais: o SNP somático e o SNP visceral (Figura 15). 33 Introdução GWT Editora Figura 15 – A organização dos três eferentes neurais do SNC (BEAR et al., 2017) SNP Somático: Envolve todos os nervos espinhais que controlam voluntariamente a pele, articulações e músculos. Os axônios motores somáticos, que controlam a contração muscular, têm origem nos neurônios motores da medula espinhal ventral, embora seus corpos celulares estejam no SNC (Sistema Nervoso Central). Os axônios somatossensoriais que coletam informações da pele, músculos e articulações entram na medula espinhal pelas raízes dorsais, com seus corpos celulares localizados em agrupamentos chamados de gânglios da raiz dorsal, havendo um para cada nervo espinhal. SNP Visceral: Também conhecido como SNV, este sistema envolve neurônios que inervam órgãos internos, vasos sanguíneos e glândulas. Os axônios sensoriais viscerais transmitem informações sobre funções viscerais, como pressão arterial e níveis de oxigênio no sangue arterial. As fibras motoras viscerais controlam a contração e relaxamento dos músculos lisos intestinais e vasos sanguíneos, a frequência cardíaca e a secreção glandular, incluindo o controle da pressão arterial (Figura 16). 34 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Adicionalmente, é importante introduzir os termos "axônios aferentes" e "axônios eferentes", que descrevem a direção da transmissão de informações no sistema nervoso. Os axônios aferentes transportam informações para o SNC, enquanto os axônios eferentes saem do SNC para inervar músculos e glândulas. Essa diferenciação é crucial para compreender como o sistema nervoso processa e controla informações sensoriais e responde com ações motoras. Figura 16 – A organização anatômica e química das divisões simpática e parassimpática do SNV (BEAR et al., 2017) 35 Introdução GWT Editora 3.3. Nervos Cranianos Além dos nervos que se originam da medula espinhal, há um conjunto adicional de 12 pares de nervos cranianos (Figura 17) que se originam, na maior parte do tronco encefálico e tem a principal função de inervar estruturas da cabeça. Cada um possui um nome específico e é identificado por um número associado. Esses nervos desempenham uma variedade de funções, alguns deles fazendo parte do sistema nervoso central (SNC), enquanto outros pertencem ao sistema nervoso periférico (SNP), abrangendo tanto o sistema somático quanto o visceral. Figura 17 – Os nervos cranianos (BEAR et al., 2017) 36 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo É importante destacar que os nervos cranianos frequentemente apresentam uma complexa mistura de axônios, cada um com uma função distinta. Esses nervos desempenham um papel crucial na coordenação das funções da cabeça e do pescoço, abrangendo desde os sentidos até os movimentos e funções viscerais. Dos doze pares de nervos cranianos que emergem da base do encéfalo, os dois primeiros estão associados ao olfato e à visão, fazendo parte do SNC. Os demais nervos cranianos se assemelham aos nervos espinhais, contendo axônios do SNP. Geralmente, cada nervo craniano possui fibras responsáveis por diferentes funções. A compreensão dos nervos cranianos e de suas funções desempenha um papel fundamental no diagnóstico de distúrbios neurológicos. É relevante observar que esses nervos possuem núcleos associados a eles, localizados em diversas regiões do encéfalo, como o mesencéfalo, a ponte e o bulbo. Um exemplo disso é o nervo craniano VIII, que está associado aos núcleos coclear e vestibular (BEAR et al., 2017). 3.4. Meninges O sistema nervoso central (SNC) localizado no interior do crânio e da coluna vertebral é protegidopor três membranas conhecidas como meninges: a dura-máter (com consistência semelhante ao couro), a membrana aracnóide que possui aparência de teia de aranha) e a pia-máter (que adere intimamente à superfície do encéfalo) (Figura 18). 37 Introdução GWT Editora Figura 18 – As meninges (a) O crânio foi removido para mostrar a resistente membrana meníngea externa, a dura-máter. (b) A ilustração em secção coronal mostra as três camadas meníngeas que protegem o encéfalo e a medula espinhal: a dura- máter, a membrana aracnóide e a pia-máter (BEAR et al., 2017). A dura-máter é a camada mais externa e resistente, envolvendo o encéfalo e a medula espinhal. Abaixo dela está a membrana aracnóide, e entre essas camadas, geralmente não há espaço, mas um rompimento dos vasos sanguíneos pode causar um hematoma subdural. A pia-máter é uma membrana fina que adere à superfície do encéfalo e contém vasos sanguíneos que penetram no SNC. Entre a pia-máter e a aracnóide está o espaço subaracnóideo preenchido com líquido cerebrospinal (LCS), que age como um amortecedor. O LCS é produzido pelos plexos coróides dos ventrículos dos hemisférios cerebrais e flui através do sistema ventricular no interior do encéfalo. Esse líquido flui dos ventrículos para cavidades conectadas em série até o centro do tronco encefálico. O LCS sai do sistema ventricular para o espaço subaracnóideo, onde é absorvido pelos vasos sanguíneos por meio de estruturas chamadas vilosidades aracnóides. Qualquer alteração no fluxo normal de LCS pode levar a lesões cerebrais (BEAR et al., 2017). 38 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Essas meninges e o sistema ventricular desempenham papéis essenciais na proteção e no funcionamento adequado do sistema nervoso central, fornecendo barreiras físicas e um sistema de amortecimento. Portanto, compreender a organização do sistema ventricular é importante para entender a estrutura do encéfalo em mamíferos. Questões para revisão 1. Qual é a principal divisão do sistema nervoso e quais são suas duas partes principais? 2. Descreva as principais regiões do encéfalo, incluindo suas funções. 3. Qual é a função do cerebelo e onde ele está localizado no encéfalo? 4. O que é o tronco encefálico e quais são algumas das funções vitais que ele controla? 5. O que é a medula espinhal e qual é o seu papel no sistema nervoso? 6. Quais são os nervos cranianos e qual é a função de cada um deles? 7. O que são axônios aferentes e eferentes, e por que essa diferenciação é importante no sistema nervoso? 8. Descreva as três camadas das meninges que protegem o sistema nervoso central. 9. Qual é a função do líquido cerebrospinal (LCS) e como ele é produzido e absorvido? Neuroanatomia Visual 40 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo O olho é um órgão especializado na detecção, localização e análise da luz (BEAR et al., 2017). Ele possui várias estruturas importantes, incluindo a pupila, a íris, a córnea, a esclera, os músculos extraoculares e o nervo óptico (Figura 19). A pupila é a abertura que controla a entrada de luz na retina e é cercada pela íris, que dá cor aos olhos e controla o tamanho da pupila. A córnea é uma superfície transparente que cobre a pupila e a íris, enquanto a esclera forma a parede externa resistente do globo ocular. Os músculos extraoculares movimentam o globo ocular dentro da órbita ocular. O nervo óptico, que contém os axônios das células ganglionares da retina, emerge do olho e se conecta à base do encéfalo. Figura 19 – Anatomia geral do olho humano (BEAR et al., 2017) A córnea, que não possui vasos sanguíneos, é nutrida pelo humor aquoso situado atrás dela. O cristalino, uma lente flexível, está posicionado atrás da íris e permite que os olhos ajustem o foco para diferentes distâncias visuais. Ligado ao cristalino estão os músculos ciliares e a zônula ciliar, que conectam-se à esclera e ajudam na flexão do cristalino. O interior do olho é dividido em dois compartimentos com fluidos diferentes: o humor aquoso, entre a córnea e o cristalino, e o humor vítreo, entre o cristalino e a retina (Figura 20). 41 Neuroanatomia Visual GWT Editora Figura 20 – O olho em uma secção transversal Ao examinar o olho com um oftalmoscópio, torna-se possível visualizar a retina (Figura 21), notando-se os vasos sanguíneos em sua superfície e a papila óptica, onde os axônios do nervo óptico atravessam a retina. Essa observação é essencial, uma vez que os olhos desempenham um papel fundamental na transmissão de informações visuais para o cérebro. 42 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Figura 21 – Retina A fóvea é uma parte central da retina e atua como uma demarcação entre a retina nasal (próxima ao nariz) e a retina temporal (próxima ao ouvido). A linha imaginária que cruza a fóvea também passa pela papila óptica, que é visível no lado nasal da retina (BEAR et al., 2017). 1. Retina A retina é um componente essencial no processo de conversão da energia luminosa em atividade neural, desempenhando um papel fundamental na nossa capacidade de visão. Para compreender melhor como isso acontece, é importante explorar a arquitetura celular da retina, uma parte do sistema visual localizada no fundo do olho (Figura 21). A via primária para o processamento da informação visual na retina segue um caminho direto, começando com os fotorreceptores, as células especializadas que respondem à luz (Figura 22). Esses fotorreceptores influenciam o potencial de membrana das células bipolares conectadas a eles. A partir daí, as células bipolares afetam as células ganglionares, que disparam potenciais de ação em resposta à luz. Esses impulsos são transmitidos pelo nervo óptico para o cérebro, onde ocorre a interpretação visual. 43 Neuroanatomia Visual GWT Editora Figura 22 – O olho projeta a cena visual em fotorreceptores da retina (KANDEL et al., 2014) Além da via direta, outros tipos celulares na retina também desempenham um papel importante no processamento visual. As células horizontais conectam-se aos fotorreceptores, influenciando as células bipolares vizinhas e os próprios fotorreceptores. As células amácrinas, por sua vez, recebem sinais das células bipolares e projetam-se lateralmente, afetando as células ganglionares, células bipolares e outras células amácrinas. É crucial lembrar que, na retina, apenas os fotorreceptores (cones e bastonetes) são diretamente sensíveis à luz, enquanto as outras células respondem à luz por meio de interações sinápticas diretas e indiretas com os fotorreceptores (BEAR et al., 2017). As células ganglionares são as únicas células da retina que enviam sinais de saída para o cérebro, fazendo delas um elo essencial na transmissão das informações visuais. A organização laminar da retina é notável (Figura 23). As células estão dispostas em camadas, mas a luz deve atravessar várias delas antes de atingir os fotorreceptores. Isso ocorre porque a luz passa pelo humor vítreo, pelas células ganglionares e bipolares antes de alcançar os fotorreceptores. Essa organização "invertida" minimiza a distorção da imagem, com um papel crucial desempenhado pelo epitélio pigmentar na absorção de luz e na minimização da dispersão luminosa (BEAR et al., 2017). 44 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Figura 23 – A organização laminar da retina Observe como a luz deve atravessar diversas camadas celulares antes de atingir os fotorreceptores, na parte posterior da retina (BEAR et al., 2017). Os fotorreceptores (Figura 24) são os verdadeiros protagonistas da conversão da energia luminosa em sinais neurais. Cada fotorreceptor é composto por quatro regiões distintas: um segmentoexterno, um segmento interno, um corpo celular e um terminal sináptico. Existem dois tipos principais de fotorreceptores na retina: os bastonetes, altamente sensíveis à luz e predominantes em condições de pouca luz, e os cones, responsáveis pela visão diurna e pela percepção de cores. 45 Neuroanatomia Visual GWT Editora Figura 24 – Fotorreceptores Os bastonetes são fotorreceptores que possuem mais discos e são responsáveis pela visão em condições de baixa intensidade de luz. Por outro lado, os cones são fotorreceptores que nos permitem enxergar sob a luz do dia. Ambos têm características distintas que os adequam para diferentes condições de iluminação (BEAR et al., 2017). A organização e a distribuição desses fotorreceptores na retina não são uniformes. A fóvea é a região central da retina e abriga a maioria dos cones, proporcionando uma alta acuidade visual. No entanto, a retina periférica contém mais bastonetes do que cones e é mais sensível a baixos níveis de luz. Essas diferenças na distribuição de fotorreceptores têm importantes implicações visuais (Figuras 25 e 26). Em condições de pouca luz, conhecidas como escotópicas, apenas os bastonetes estão ativos, resultando em uma visão noturna sem percepção de cores. Por outro lado, em condições fotópicas durante a luz do dia, os cones dominam e permitem a visão de cores. 46 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Figura 25 – Secção transversal da fóvea A camada de células ganglionares e a camada nuclear interna são deslocadas lateralmente para permitir que a luz atinja diretamente os fotorreceptores na fóvea (BEAR et al., 2017). Figura 26 – Diferenças regionais na estrutura da retina (a) Os cones são encontrados principalmente na retina central, em um raio de 10 graus a partir da fóvea. Os bastonetes estão ausentes da fóvea e são encontrados principalmente na retina periférica. (b) Na retina central, relativamente poucos fotorreceptores transmitem informação diretamente para uma célula ganglionar; na retina periférica, muitos fotorreceptores fornecem sinais para uma célula ganglionar. Este arranjo torna a retina periférica mais capacitada para detectar luzes fracas, ao passo que a retina central está mais capacitada para a visão de alta resolução (BEAR et al., 2017). 47 Neuroanatomia Visual GWT Editora Em resumo, a retina é uma parte complexa e fascinante do sistema visual, onde a luz é transformada em sinais neurais que são transmitidos ao cérebro. Suas características estruturais e funcionais desempenham papéis cruciais em nossa percepção visual, permitindo-nos ver o mundo de maneira notável e versátil, seja durante o dia ensolarado ou em uma noite estrelada. Questões para revisão 1. O que é a pupila e qual é o seu papel na visão? 2. Qual é a função dos músculos extraoculares e como eles contribuem para o movimento dos olhos? 3. O que é o nervo óptico e qual é o seu papel na transmissão das informações visuais? 4. Como o cristalino contribui para a capacidade de ajustar o foco para diferentes distâncias visuais? 5. Explique o papel das células fotorreceptoras na retina em relação à detecção de luz. 6. Quais são os tipos de fotorreceptores na retina e como eles diferem em termos de sensibilidade à luz? 7. Qual é a diferença entre visão escotópica e fotópica em termos de atividade dos fotorreceptores? 8. Onde estão localizados principalmente os cones na retina e qual é a sua função principal na visão? 9. Como as diferenças na distribuição de fotorreceptores na retina afetam a visão noturna versus a visão diurna? 10. Qual é o papel das células ganglionares na transmissão das informações visuais para o cérebro? 11. Como a retina converte a energia luminosa em sinais neurais que são transmitidos ao cérebro? 12. O que é a fóvea e por que é importante na acuidade visual? 13. Explique as condições de iluminação em que os bastonetes e os cones estão mais ativos na retina. 14. Por que os cones são responsáveis pela percepção de cores? 15. Como a retina desempenha um papel crucial em nossa percepção visual? Neurofisiologia Visual 49 Neurofisiologia Visual GWT Editora A neurofisiologia visual é uma área que nos permite entender como nossos olhos captam e processam informações visuais. Começando pela retina, onde fotorreceptores, como os cones e bastonetes convertem luz em sinais elétricos, essa jornada não se limita à mera transmissão de informações para o cérebro. Pelo contrário ocorre uma intrincada integração de dados visuais na própria retina. As células da retina trabalham em conjunto para criar uma representação inicial do estímulo visual. Isso inclui os fotorreceptores, bipolares, horizontais, amácrinas e ganglionares. As células bipolares e horizontais desempenham um papel vital na integração dos sinais dos fotorreceptores, permitindo o processamento de vários aspectos da luz, como intensidade e forma. Além disso, as células amácrinas desempenham um papel crucial na modulação e otimização do processamento de informações visuais na retina. Uma característica notável da retina é a convergência de múltiplos fotorreceptores em uma única célula bipolar e, posteriormente, em uma única célula ganglionar (BEAR et al., 2017). Essa convergência é fundamental para aumentar nossa sensibilidade à luz, especialmente em ambientes com baixa luminosidade. No entanto, essa convergência também pode resultar na perda de detalhes finos. À medida que a informação visual viaja da retina para o tálamo e, em seguida, para o córtex visual, ocorre uma complexa integração de informações e seleção de características visuais específicas. O córtex visual, uma região cerebral vital desempenha um papel crucial no processamento de informações visuais mais complexas. A organização cortical está intimamente relacionada à percepção de luz, forma e cor. Diferentes áreas do córtex estão envolvidas na interpretação de aspectos visuais específicos. Além disso, a dominância ocular refletida na organização cortical é essencial para a visão binocular e a percepção de profundidade. Tanto as células ganglionares da retina quanto os neurônios do núcleo geniculado lateral (NGL) possuem campos receptivos que representam áreas de sensibilidade no espaço visual (BEAR et al., 2017). A organização e funcionamento desses campos receptivos são cruciais para a nossa percepção visual e a visão binocular (Figura 27). A retroalimentação corticofugal do córtex visual para o NGL também desempenha um papel na modulação das respostas a estímulos visuais. 50 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Figura 27 – O campo receptivo (a) O campo receptivo de uma célula ganglionar é localizado por meio de registros obtidos nos axônios do neurônio no nervo óptico. Um pequeno ponto de luz é projetado em várias partes da retina; o campo receptivo consiste nas localizações onde a luz determina um aumento ou diminuição da taxa de disparos da célula ganglionar. Ao movimentar o eletrodo de registro, o mesmo procedimento pode ser utilizado para localizar os campos receptivos de outros neurônios da retina e de neurônios em outras localizações no encéfalo (observados como mudanças no potencial de membrana, se eles não disparam potenciais de ação). (b) Um campo receptivo sobre a retina corresponde à luz que chega de uma determinada localização no campo visual. (c) O campo receptivo é um conceito útil em outros sistemas sensoriais; por exemplo, uma pequena área da pele é o campo receptivo para o tato (BEAR et al., 2017). 51 Neurofisiologia Visual GWT Editora A organização do córtex visual primário refletindo a dominância ocular permite a construção de campos receptivos binoculares, essenciais para a visão estereoscópicae a formação de uma imagem única do mundo em seres binoculares, como os humanos. Essas interações entre as células da retina, o processamento no córtex visual e a integração de informações desempenham um papel fundamental em nossa percepção visual e na capacidade de entender o mundo. As conexões sinápticas em colunas de dominância ocular são adaptáveis a experiências apenas durante um período crítico no desenvolvimento. Isso sugere que as propriedades funcionais de neurônios do córtex visual sejam estáveis na idade adulta. No entanto, muitas propriedades de neurônios corticais permanecem mutáveis ao longo da vida. Por exemplo, podem ocorrer alterações no córtex visual após lesões na retina. Quando lesões focais ocorrem em posições correspondentes ao mapa cortical, referida como zona de projeção da lesão, inicialmente é privada de estímulos visuais. Ao longo do período de vários meses, no entanto, os campos receptivos de células dentro dessa região deslocam-se da parte lesionada da retina para a área funcional em torno da lesão. Como resultado, a representação cortical da parte lesionada da retina diminui, enquanto a região periférica se expande (Figura 28), (KANDEL et al., 2014). Figura 28 – Plasticidade cortical no adulto (KANDEL et al., 2014) 52 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo 1. Percepção de cores e teoria tricromática A percepção de cores é uma função fascinante, principalmente determinada pela atividade relativa dos três tipos de cones presentes na retina, sensíveis a comprimentos de onda curtos, médios e longos. A teoria tricromática de Young-Helmholtz postula que a retina abriga três tipos de receptores de cores, cada um sensível a uma parte diferente do espectro de comprimentos de onda (Figura 29), (BEAR et al., 2017). Figura 29 – A sensibilidade espectral dos três tipos de pigmentos dos cones Cada fotopigmento absorve uma ampla faixa de comprimentos de onda do espectro luminoso (BEAR et al., 2017). 53 Neurofisiologia Visual GWT Editora Essa teoria tricromática explica como percebemos uma ampla variedade de cores, incluindo misturas, como a cor laranja, que resulta da ativação de diferentes cones. É crucial compreender que a percepção de cores envolve uma ampla gama de comprimentos de onda, parcialmente ativando todos os três tipos de cones, e as proporções dessas ativações determinam a cor percebida. A cegueira para cores pode ocorrer quando falta um ou mais tipos de fotopigmentos dos cones. Em resumo, a neurofisiologia visual e percepção de cores nos leva desde a captação inicial da luz na retina até o processamento no córtex visual, passando por complexas integrações, campos receptivos, e nos permite enxergar o mundo com detalhes e cores fascinantes. 2. Processamento visual O córtex estriado, também conhecido como V1, é a primeira área cortical a receber informações do NGL. Além do V1, existem várias outras áreas distintas de córtex extraestriatal, com propriedades singulares de campos receptivos, cuja contribuição para a visão é debatida. Dois principais fluxos corticais de processamento visual incluem o dorsal, que se estende do córtex estriado para o lobo parietal e está envolvido na análise do movimento e no controle visual da ação, e o ventral, que se projeta em direção ao lobo temporal e está envolvido na percepção visual e no reconhecimento de objetos (Figura 30). 54 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo Figura 30 – Para além do córtex estriado no encéfalo de macacos (a) Fluxos de processamento visual dorsal e ventral. (b) Áreas visuais extraestriatais. (c) O caminho da informação nos fluxos dorsal e ventral (BEAR et al., 2017). Cada fluxo extraestriatal recebe sinais de todas as vias do córtex visual primário. O fluxo dorsal inclui áreas como MT, especializada no processamento de movimento de objetos, com células sensíveis ao movimento em direções específicas e organização em colunas. Outras áreas no lobo parietal, como MST, estão envolvidas na sensibilidade a movimentos lineares e radiais e são cruciais para a navegação e a orientação do movimento dos olhos (BEAR et al., 2017). O fluxo ventral, por outro lado, envolve áreas como V4, que é importante para a percepção de forma e cor. Lesões em V4 podem resultar em déficits perceptuais envolvendo essas características. Além disso, a área IT, no lobo temporal, desempenha um papel crucial na percepção visual, incluindo o reconhecimento de objetos complexos, como faces (BEAR et al., 2017). A percepção visual envolve a ação coordenada de neurônios em várias áreas corticais. A uma hierarquia dos campos receptivos, que se tornam progressivamente maiores e mais complexos à medida que se avança pelo sistema visual (BEAR et al., 2017). 55 Neurofisiologia Visual GWT Editora Questões para revisão 1. Como os fotorreceptores na retina estão envolvidos na conversão da luz em sinais elétricos? 2. Quais são os principais tipos de células presentes na retina? 3. Explique como ocorre a integração de informações visuais durante a transmissão da retina para o córtex visual. 4. Qual é o papel do córtex visual primário (V1) no processamento visual? 5. Quais são os dois principais fluxos corticais de processamento visual e o que eles controlam? 6. Quais são algumas das áreas corticais específicas envolvidas no processamento de movimento de objetos? 7. O que é o fluxo ventral e qual é a sua função no processamento visual? 8. Como as áreas como V4 e IT no córtex estão envolvidas na percepção visual? 9. Quais são os cones na retina? 10. Como a dominância ocular está relacionada à organização cortical no processamento visual? 11. O que são campos receptivos? 12. Qual é a importância das conexões visuais para a visão binocular e a percepção de profundidade? 13. Como as interações entre as células da retina, o processamento no córtex visual e a integração de informações contribuem para nossa percepção visual e compreensão do mundo? Vias Retinofugais 57 Vias Retinofugais GWT Editora A projeção retinofugal é a rota neural que começa nos olhos, passa pelo nervo óptico, quiasma óptico e tracto óptico em direção ao tronco encefálico (Figura 31). Essa via, sufixada com "fugal" indicando direção para fora, é crucial para a nossa percepção visual consciente e a análise do mundo visual. Figura 31 – Projeção retinofugal Esta vista da base do encéfalo mostra os nervos ópticos, o quiasma óptico e os tractos ópticos (BEAR et al., 2017). Os nervos ópticos saem de cada olho, viajam pelas órbitas e passam por orifícios na base do crânio até se encontrarem no quiasma óptico em formato de "X" na base do encéfalo. Nesse ponto ocorre a decussação parcial dos axônios originados nas porções basais das retinas, resultando em uma decussação parcial na projeção retinofugal. Posteriormente, esses axônios formam os tractos ópticos, que percorrem as superfícies laterais do diencéfalo, logo abaixo da pia-máter (BEAR et al., 2017). 58 Neurofisiologia da Visão Cleiciara Guirra Gonçalo O tracto óptico possui vários alvos em seu trajeto. Alguns axônios se conectam ao hipotálamo, cerca de 10% seguem em direção ao mesencéfalo e a maioria inerva o núcleo geniculado lateral (NGL) do tálamo dorsal (BEAR et al., 2017). Os neurônios do NGL projetam axônios para o córtex visual primário através da radiação óptica (Figura 32). Lesões em qualquer parte da projeção retinofugal, desde o olho até o córtex visual podem resultar em cegueira parcial ou completa em diferentes partes do campo visual (Figura 33). Figura 32 – A via visual que medeia a percepção visual consciente (a) Uma visão lateral do cérebro humano com a via retinogeniculocortical mostrada no interior