Circuitos Corticais e Corticonucleares Cerebelares

FIGURA 8-6

 

Circuitos Corticais e Corticonucleares

 

Cerebelares

Os neurônios do córtex e dos núcleos cerebelares estão interligados em

múltiplos microcircuitos anatômicos de repetição — microcomplexos

corticonucleares — que atuam como a unidade funcional essencial do

cerebelo. A chave para sua elucidação é a natureza dual dos estímulos

cerebelares — o sistema das fibras musgosas e aquele das fibras

trepadeiras. Fibras monoaminérgicas do tronco encefálico constituem uma

fonte adicional de menor importância de aferentes cerebelares.

As fibras trepadeiras (FTs) se originam exclusivamente da oliva inferior.

Os axônios dos neurônios olivares se ramificam de modo a formar de 7 a 10

FTs. Cada FT proporciona extensos contatos sinápticos excitatórios com a

árvore dendrítica de uma única CP (entre 1.000 e 1.500 contatos sinápticos

entre uma FT e sua CP). As fibras trepadeiras entram no cerebelo pelo

pedúnculo cerebelar inferior (PCI), ramificam-se na substância branca, em

que emitem colaterais aos núcleos cerebelares profundos (NCPs), e sobem

até a camada molecular. Nos dois terços inferiores da camada molecular a

FT se encontra compactamente enrolada em torno do tronco e dos ramos proximais mais importantes da árvore dendrítica da CP. Cada varicosidade

da FT faz sinapse com várias espinhas dendríticas originadas do mesmo

ramo dendrítico. Finas gavinhas que se ramificam da FT na camada

molecular fazem sinapse com ramos ascendentes do axônio da célula em

cesto e com as árvores dendríticas de células estreladas e de células de

Golgi. A projeção olivocerebelar está organizada de acordo com um padrão

zonal parassagital mediolateral estrito (Fig. 8-12).

As fibras musgosas (FMs) são designadas devido a seus terminais

espessados, que têm ramos varicosos grossos, curtos e divergentes,

assemelhando-se a um musgo. Suas arborizações sinápticas são

denominadas rosetas, têm formas variadas e estão localizadas ao longo do

trajeto da FM na camada granular nos pontos de ramificação e em seus

locais de terminação. As FMs são fortemente mielinizadas e levam ao

córtex cerebelar aferentes excitatórios provenientes da medula espinal, do

tronco encefálico (exceto pela oliva) e dos hemisférios encefálicos. Elas

entram por todos os três pedúnculos encefálicos. emitindo 20 a 30 ramos

colaterais na substância branca da folha ao passar em direção à camada

granular. Elas também emitem colaterais aos núcleos cerebelares profundos.

Muitas FMs terminam bilateralmente no cerebelo depois de cruzar na

substância branca cerebelar. Em contraste com as FTs, as FMs

proporcionam estímulos excitatórios à CP indiretamente. A roseta da FM é

o componente central do glomérulo da célula granular, a complexa

articulação entre as rosetas da FM e as arborizações terminais dos dendritos

das células granulares. Cada roseta de FM faz contatos sinápticos

excitatórios com 50 a 100 terminais dendríticos de até 20 células granulares

e recebe feedback inibitório dos axônios descendentes de células de Golgi.

O axônio da célula granular sobe em direção à camada molecular, fazendo

contato sináptico com dendritos de células de Golgi na camada granular e

com espinhas dos dendritos proximais de CP na camada molecular. Ao

chegar à camada molecular, o axônio da célula granular se divide e forma

fibras paralelas (FPs), seguindo os dois ramos em direções opostas ao longo

da folha. As FPs fazem contato sináptico com um ou dois raminhos

espinhosos na região intermediária e na região distal da árvore dendrítica de

até 300 CP ao longo da folha.

Cada CP recebe estímulos sinápticos de aproximadamente 200.000 fibras

paralelas. Além dos estímulos excitatórios às CP por FM e por FT, as CP participam de uma projeção corticonuclear bidirecional, recebendo

feedback excitatório de retorno daquelas regiões do NCP e dos núcleos

vestibulares às quais é dirigida a projeção inibitória das CP. As CPs

recebem estímulos inibitórios de interneurônios na camada molecular —

células estreladas, células em cesto e células de Lugaro, todas as quais

recebem aferentes excitatórios do axônio ascendente da célula granular e

das FPs. Os colaterais axônicos recorrentes das CPs também são inibitórios.

Os dendritos das células unipolares em escova (CUE) do vestibulocerebelo,

o único interneurônio cerebelar excitatório, recebem estímulos de FM no

glomérulo da célula granular. O efeito final dessas interações finamente

balanceadas é que estímulos ao cerebelo e a eferência excitatória do córtex

pela CP são inibitórios e a eferência do cerebelo através do NCP é

excitatória ao tálamo e ao tronco encefálico, porém inibitória à oliva

inferior.

FIGURA 8-7

 

A eferência do córtex cerebelar deriva exclusivamente das CPs, é

organizada de maneira precisa e é dirigida aos NCPs e aos núcleos pré-cerebelares. As CPs em cada lóbulo fazem projeção àquelas partes dos

núcleos cerebelares profundos mais próximas delas. Por isso, o verme se

projeta ao núcleo do fastígio, o córtex intermediário ao núcleo globoso e ao

emboliforme e grande parte dos hemisférios laterais faz projeção ao núcleo

denteado. Maiores detalhes sobre os circuitos, os módulos e as microzonas

corticonucleares cerebelares são apresentados na Figura 8-2.

Os dois neurotransmissores mais importantes no cerebelo são o

glutamato e o ácido γ-aminobutírico (GABA). O glutamato é excitatório e é

encontrado nas FMs, nas FPs, nas FTs, nas CUE e em neurônios nucleares

cerebelares profundos que fazem projeção ao tálamo, ao tronco encefálico e

ao córtex cerebelar. O GABA é inibitório e é utilizado pelas CPs, por todos

os demais interneurônios cerebelares (estrelados, em cesto, de Golgi e de

Lugaro) e pelos neurônios dos NCPs que fazem projeção à oliva inferior. A

glicina está presente em interneurônios inibitórios nos NCPs. Alguns

outros neurotransmissores peptídicos estão presentes também nos neurônios

e nas fibras aferentes do córtex cerebelar.

A FP gera duas classes diferentes de potenciais de ação em resposta a

seus principais aferentes. A estimulação por centenas de FMs produz um

breve surto de pontas simples repetidas, de 50 a 150 por segundo. Os

interneurônios inibitórios das células em cesto e das células estreladas

produzem a inibição de CP localmente e por alguma distância lateralmente

à tira longitudinal de fibras paralelas ativas. A atividade das CPs induzida

por FMs, portanto, de uma descarga breve de potenciais de ação ao longo

do trajeto das fibras paralelas ativas, circundadas por uma faixa de células

inibidas. A excitação das CPs é restringida adicionalmente pelas células de

Golgi, que recebem sinapses excitatórias de FP em seus dendritos apicais e

proporcionam basicamente ao glomérulo uma estimulação inibitória tônica,

diminuindo a excitabilidade das células granulares às FM aferentes. A

estimulação das FPs é considerada como fornecendo informações a respeito

de sinais que chegam, tais como de direção e de velocidade do movimento

dos membros. No domínio cognitivo, a FP pode fornecer à FP o contexto

em que ocorre o comportamento.

A estimulação das fibras trepadeiras às CPs induz um complexo de

pontas com a frequência muito baixa de 0,5 a 2 pontas por segundo, a

mesma frequência de descarga dos neurônios olivares de que a FT se

origina. A estimulação da FT à CP é considerada como sinalizando a ocorrência de erros. Os estímulos de FM-FT às CPs são relevantes para a

plasticidade sináptica envolvida no aprendizado e na memória. A depressão

de longa duração (DLD) se caracteriza pela depressão persistente da

transmissão sináptica das FP às CPs, que ocorre quando a ativação das

fibras paralelas e aquela das fibras trepadeiras são concomitantes. Já foi

também descrita a potencialização de longa duração (PLD). O equilíbrio

entre a DLD e a PLD possibilita ao córtex cerebelar se adaptar a erros pela

sub-regulação ou a supra-regulação da estimulação cortical.

Essa fisiologia e esses circuitos corticonucleares constituem a base de

teorias de que o cerebelo funciona como um filtro adaptativo, utilizando

modelos internos para manter os comportamentos em torno de um nível

basal homeostático, e otimiza a influência cerebelar sobre os

comportamentos motores, cognitivos ou límbicos apropriados ao contexto

prevalente. A estrutura paracristalina da arquitetura e da organização

cortical cerebelar levou à noção de que ela tem uma capacidade geral de

transformar sinais, uma transformação cerebelar universal, que é aplicada

a múltiplos domínios da função neurológica. O papel do cerebelo no

sistema nervoso decorre, portanto, da combinação da estrutura e da função

uniformes do cerebelo às conexões complexas e variadas dos microcircuitos

cerebelares às áreas extracerebelares, transmitida pelos estímulos das fibras

musgosas e das fibras trepadeiras e pela eferência corticonuclear.