Coleção Netter de Ilustrações Médicas, Volume 7: Sistema Nervoso, Cérebro Parte I
Sinalização Visual ao Hipotálamo
FIGURA 5-9
Sinalização Visual ao Hipotálamo O hipotálamo é enquadrado em sua maior parte pelo quiasma óptico, que
constitui sua parte mais rostral (a região pré-óptica) e proporciona o limite
lateral de seu centro, porção tuberal. Apesar dessa relação próxima,
permaneceu um mistério por muitos anos como o hipotálamo usava a
sinalização visual para sincronizar seu relógio biológico com o mundo
externo. Em 1972, dois grupos de cientistas demonstraram que alguns
axônios deixam o quiasma óptico à medida que passam pelo hipotálamo e
promovem uma sinalização, que é chamada hoje de trato retinoipotalâmico.
O trato retinoipotalâmico origina-se de cerca de 1.000 células
ganglionares retinianas dispersas em cada retina. Em 2001, foi descoberto
que essas células ganglionares retinianas possuem uma propriedade
particular de produzir seu próprio pigmento sensível à luz, chamado
melanopsina. Assim, embora outras células ganglionares retinianas que
estão relacionadas com visão padronizada sejam “cegas” e dependem da
sinalização de bastões e cones para a presença de luz em seus campos de
recepção, as células ganglionares retinianas contendo melanopsina são
intrinsecamente fotossensíveis. Esses neurônios atuam essencialmente
como detectores de níveis de luz e transmitem essa informação para o
hipotálamo, assim como para o núcleo olivar pretetal, que é um importante
transmissor na via do reflexo luminoso pupilar.
Pela reposição do gene melanopsina por um de β-galactosidase, um pode
corar as células ganglionares retinianas em azul, e seguir seus axônios até o
encéfalo. O local mais denso de sinalização retinoipotalâmica é o núcleo
supraquiasmático, embora outros axônios, em menor número, entrem em
outras partes do hipotálamo. O núcleo supraquiasmático é o relógio
biológico do encéfalo; danos a este grupo celular provocam perda dos
padrões de atividade de 24 h de sono, alimentação, temperatura corporal,
secreção corticosteroide e outras importantes funções fisiológicas e
comportamentais em animais e seres humanos. Embora os neurônios no
núcleo supraquiasmático mantenham aproximadamente o ritmo de 24 horas
de atividade, mesmo quando em cultura de tecido, o sinal da retina é
necessário para voltar seu ritmo, a fim de manter a sincronia com o mundo
externo. Na ausência de sinais de luz, os ritmos circadianos em pessoas e
animais mostram um ciclo livre que é geralmente um pouco diferente de 24
horas, e pode variar entre indivíduos (média em seres humanos com cerca
de 24,1 horas). Embora pareça uma pequena diferença de 24 horas, sem um mecanismo de sincronização, alguém com ciclo de 24,1 horas poderia estar
por 3 horas fora do ciclo do resto do mundo no final de um mês. Alguns
indivíduos cegos, com perda total de sinalização retiniana ao encéfalo,
apresentam esse tipo de modificação do seu ritmo circadiano através do
tempo, assim passam por períodos de poucos meses onde seus ciclos ficam
fora de sincronia com o resto do mundo. Outras pessoas cegas, como
aquelas com degeneração de cones e bastonetes, que retêm
fotossensibilidade intrínseca às células ganglionares retinianas contendo
melanopsina, permanecem em sincronia com o mundo o qual não podem
ver.
Melatonina é um dos hormônios cujo ciclo de 24 horas de secreção é
coordenado pelo núcleo supraquiasmático. Os axônios supraquiasmáticos
contatam diretamente os neurônios no núcleo paraventricular, que por sua
vez, inerva os neurônios pré-ganglionares simpáticos na medula espinal
torácica superior. A última projeção ao gânglio cervical superior, que envia
axônios ao longo da artéria carótida interna intracranialmente para inervar a
glândula pineal, provoca a secreção de melatonina. O hormônio é secretado
principalmente no início do período de escuridão e em seres humanos pode
causar insônia. Um dos principais alvos para melatonina no encéfalo é o
próprio núcleo supraquiasmático, que destaca-se quando o encéfalo é
corado para receptores de melatonina.
Outros axônios de retina no hipotálamo podem ser importantes em
fornecer sinais visuais aos neurônios relacionados com uma variedade de
funções. Por exemplo, sinalização da retina ao grupo celular promotor do
sono, núcleo pré-óptico ventrolateral, pode explicar por que pessoas
desligam as luzes e fecham os olhos quando caem no sono. Outras
sinalizações ao hipotálamo lateral podem contatar os neurônios envolvidos
na regulação da excitação e alimentação. Em roedores, que podem ser
reconhecidos como presa em potencial quando se arriscam a áreas
luminosas, uma resposta importante à luz é a imobilidade. Essa redução na
locomoção na luz parece ser regulada por sinais de retina à zona
supraventricular.