Brain Stem

Brain Stem

Definition

The brain stem (or braintem) contains three structures- the midbrain, pons, and medulla oblongata- that connects the brain to the espinal medula. Tem vários papéis no sistema nervoso autônomo, com vias ascendentes para receber informação sensorial para o processamento cerebral e vias descendentes para enviar informação motora de volta ao corpo. É também a localização de dez dos doze nervos cranianos. Considerando esses papéis, o tronco cerebral é mais notável para o controle cardiovascular e respiratório, dor e regulação térmica, ciclos de sono, movimento muscular e controle sensorial nas regiões cranianas.

Background

Antes de olhar para cada uma das subestruturas e suas respectivas funções dentro do tronco cerebral, vamos primeiro olhar para a relação do tronco cerebral com o sistema nervoso.

O Sistema Nervoso, Neurónios e Cérebro

O sistema nervoso é um sistema importante que abrange todo o corpo e que desempenha um papel chave na sobrevivência e regulação. Ele é responsável por transmitir informações sensoriais do corpo para o cérebro, onde o cérebro então envia respostas apropriadas de volta para o corpo. Estas respostas podem variar – de motor a fisiológico a armazenamento.

O sistema nervoso é composto por células nervosas individuais (ou neurônios), que reconhecem sinais do corpo e seu ambiente. Os neurônios passam esses sinais para seus respectivos destinos no cérebro quase que instantaneamente através de sinalização elétrica. Quando um nervo passa o sinal para o nervo seguinte, ocorre uma sinapse. É aqui que os sinais elétricos se tornam químicos nos espaços entre dois neurônios, antes de se tornarem elétricos novamente no neurônio seguinte.

Neurônios compõem a totalidade do sistema nervoso, que é dividido em dois sub-sistemas físicos: o sistema nervoso central e o sistema nervoso periférico. O sistema nervoso central inclui o cérebro e a medula espinhal, enquanto o sistema nervoso periférico inclui todos os outros neurônios em todo o corpo. O próprio cérebro é composto por quatro regiões: o cérebro, o cerebelo, o diencéfalo e o tronco encefálico. Enquanto cada região tem diferenças e papéis distintos em relação ao resto do corpo, existem muitos caminhos interligados e conexões neurais que podem passar por múltiplas estruturas.

O tronco cerebral

O tronco cerebral é uma região do sistema nervoso central que conecta diretamente o cérebro à medula espinhal. Tal como todas as outras estruturas do cérebro e do sistema nervoso, o tronco encefálico está totalmente comprometido pelos neurónios. Esses neurônios são às vezes referidos e quebrados como fibras, axônios ou núcleos, dependendo da parte do neurônio a ser destacada.

O tronco cerebral como um todo não é uma estrutura única. Ao invés disso, ele contém três estruturas principais – o cérebro médio, as pons e a medula oblonga. Cada uma destas regiões contém subestruturas e papéis proeminentes que estão centralizados em cada região, assim como sobreposição entre regiões. Estas regiões também são responsáveis por conter as origens de vários nervos cranianos.

O tronco cerebral – com todas as suas subestruturas – tem muitas funções importantes no sistema nervoso autônomo (que serão descritas em detalhes na próxima seção). Especificamente, o tronco cerebral desempenha papéis-chave nos sistemas cardiovascular, respiratório e digestivo, bem como em outras funções involuntárias em todo o corpo.

O tronco cerebral é extremamente vital para a sobrevivência, onde a perda das conexões neurais é altamente mortal. Medicamente, a morte do tronco cerebral é uma “perda irreversível” na recuperação da consciência e da capacidade de respirar. Durante a morte do tronco cerebral, o tronco cerebral falha em funcionar, mas ainda pode haver projeções presentes no córtex. No entanto, uma vez perdidas as projecções corticais e do tronco cerebral, o organismo sofre “morte biológica”. A morte verdadeira ocorre quando a atividade cardiopulmonar cessa também. Ventiladores podem ser usados para estender o batimento cardíaco e a circulação de oxigênio após a morte do tronco cerebral, mas não há cura verdadeira.

O Sistema Nervoso Autônomo

Existem dois sistemas nervosos funcionais principais no corpo: o sistema nervoso somático e o sistema nervoso autônomo. O sistema nervoso somático é responsável por regular e executar respostas voluntárias em todo o corpo. Especificamente, estas são as respostas que o consciente está ciente (como levantar o braço para pegar uma bebida ou chutar as pernas para realizar uma rotina de dança). Como resultado, o sistema nervoso somático normalmente visa os músculos esqueléticos.

No entanto, o movimento voluntário não é a única acção que ocorre no corpo. O corpo também sofre muitos movimentos involuntários, que são movimentos que não são conscientes. Movimentos como este incluem o batimento cardíaco – controlado pelo músculo cardíaco – e a digestão – controlado pelo músculo liso. Esta categoria também inclui as funções glandulares. Todas estas ações estão sob o controle do sistema nervoso autônomo.

O sistema nervoso autônomo é ainda dividido em duas subcategorias: o sistema nervoso simpático e o sistema nervoso parassimpático. Como parte do sistema nervoso autônomo, estes dois sub-sistemas também controlam partes do corpo para movimento involuntário. O sistema simpático (apelidado de “luta ou resposta de vôo”) permite que o corpo se prepare para situações estressantes. Isso pode incluir aumento da frequência cardíaca, aumento da liberação de glicose no sangue e inibição da digestão. Pelo contrário, o sistema parassimpático (apelidado de “resposta de descanso e digestão”) permite que o corpo aumente e armazene energia. Isto pode ser conseguido diminuindo a frequência cardíaca e aumentando a digestão.

O tronco cerebral tem um grande papel no controle do sistema nervoso autônomo, incluindo o sistema nervoso simpático e parassimpático.

Estruturas e Funções do Tronco Cerebral

O tronco cerebral contém vias ascendentes e descendentes. As vias ascendentes processam informação sensorial enquanto as descendentes criam respostas motoras à informação sensorial recebida.

Como mencionado anteriormente, as três principais estruturas que compõem o tronco cerebral são o cérebro médio, os pons e a medula oblonga. Todas essas três estruturas estão separadas em três regiões: o tectum, tegmentum e base (de posterior para anterior). Geralmente, o tectum contém funções especializadas aos sentidos e ao movimento. Enquanto isso, o tegmento contém os núcleos cranianos, a formação reticular e as vias de interconexão do tronco cerebral e estruturas adicionais ao longo do cérebro. Por último, a base contém fibras de vias descendentes a partir do córtex cerebral. As seções seguintes deste artigo irão detalhar as estruturas específicas encontradas em cada uma destas três regiões.

Visão geral do cérebro médio

O cérebro médio é a menor estrutura e a porção mais alta do tronco cerebral. Está localizado entre o cerebelo, cérebro, diencéfalo e pons. Como parte do tronco cerebral, a função global do cérebro médio é controlar as vias sensoriais e motoras. Geralmente, é importante para transmitir os impulsos nervosos da medula espinhal para o resto do cérebro, e vice-versa. Embora existam muitas funções corporais específicas que o cérebro médio controla ou assiste, as suas funções mais notáveis incluem o processamento visual e auditivo, o sistema de recompensa interna e alguns movimentos musculares. Adicionalmente, o cérebro médio contém as origens dos nervos cranianos III e VI.

No centro do cérebro médio está o aqueduto cerebral, que forma um canal entre o terceiro e quarto ventrículos onde o líquido cefalorraquidiano é liberado. As porções posterior e anterior do cérebro médio são divididas nos sectores tectum e tegmentum, respectivamente, através do aqueduto cerebral.

Regiões e Funções do cérebro médio

O cérebro médio posterior (o tectum) contém os corpos quadrigemina, que é um par de protuberâncias no cérebro médio. Este par inclui o colículo superior, que é o centro reflexo visual, e o colículo inferior, que é o centro de relé auditivo.

O anterior do cérebro médio (nomeadamente o tegmento) é responsável por muitas partes e papéis, incluindo os seguintes:

A Formação Reticular: O papel mais importante da formação reticular é filtrar a informação sensorial retransmitida ao cérebro, permitindo que o consciente preste atenção aos sentidos mais importantes presentes. Como resultado, esta região é importante para manter a atenção e o estado de alerta geral. Além disso, a formação reticular é importante para o controle sistêmico cardiovascular, regulação respiratória e sua relação com a consciência durante os ciclos de vigília e sono. Além disso, ela contém redes de modulação do humor e da dor. Todas estas redes começam no tronco cerebral no núcleo e ramificam-se por todo o cérebro, com vias ascendentes para o tálamo e córtex e vias descendentes para a medula espinhal.

O Núcleo Vermelho: O Núcleo Vermelho é uma sub-parte da formação reticular e encontra-se no cérebro médio. É importante para o controle motor, especificamente na coordenação do movimento autonômico entre os braços oscilantes e as pernas andantes. Esta característica é importante para assegurar o equilíbrio.

As Áreas Cinzentas Periaquedulares: As áreas cinzentas periaqueduttal (ou PAG) é outra estrutura no meio do cérebro que funciona para controlar a dor. Neurotransmissores – como a dinorfina e a serotonina – dos neurônios no PAG controle moderadamente a dor. Esta região também desempenha um papel importante no sistema autonômico geral para a sobrevivência, evitando situações dolorosas e inibindo comportamentos perigosos.

The Substantia Nigra: A substantia nigra contém neurónios produtores de dopamina que ajudam no controlo motor (juntamente com os gânglios basais – outra estrutura cerebral). Seções desta área são responsáveis por inibir a atividade motora talâmica. Esta região degrada-se precocemente em pacientes com doença de Parkinson.

A Área Segmental Ventral: A área do segmento ventral também contém neurónios produtores de dopamina. Ao contrário da substantia nigra, entretanto, esta região é responsável pelo sistema de recompensa do cérebro. Ela recompensa a saliência motivacional, a aprendizagem associativa, e as emoções positivas. Esta é também a região que é ativa em orgasmos. Os neurônios da área do segmento ventral projetam-se para regiões do córtex associadas à consciência e ao sono.

Pons Overview and Functions

The pons é a estrutura central do tronco cerebral, localizada entre o cérebro médio e a medula oblonga. Ela contém fibras longitudinais que se conectam com os centros superiores ao longo do cérebro e da medula espinhal, assim como fibras transversais e dorsais que enviam informações entre as regiões de funcionamento motor do córtex e do cerebelo. Além disso, as pons são originadas pelos nervos cranianos V, VI, VII e VIII.

Os papéis mais notáveis das pons incluem funções relacionadas com os respectivos nervos cranianos originados nesta estrutura. Isto inclui o reconhecimento das sensações na cabeça e áreas faciais, bem como o movimento da face, olhos, ouvidos e boca. Além disso, as pons são importantes para funções autonómicas como a produção de sálvia, para além de manterem o equilíbrio. Similar ao cérebro médio, as pons contêm parte da formação reticular e assim acompanham funções no controle cardiovascular e ritmo respiratório.

Gliomas (ou tumores gliais) podem ocorrer em qualquer parte do tronco cerebral e são portanto conhecidos como gliomas do tronco cerebral. No entanto, os gliomas que ocorrem no meio do cérebro e na medula oblonga tendem a ser de grau baixo. Por razões desconhecidas, os gliomas que ocorrem nos pons têm um crescimento rápido e são tumores de grau elevado.

Medulla Oblongata Overview

A medula oblongata (também conhecida como a medula) é a região mais inferior do tronco cerebral. A medula liga directamente o tronco cerebral à medula espinal, não existindo uma separação distinta entre as duas estruturas. Parte desta estrutura forma a parte inferior do quarto ventrículo. Similar às outras regiões do tronco encefálico, é importante para o controle motor descendente e informação sensorial ascendente. Especificamente, porém, a medula é mais notável por seu controle sobre os sinais vitais do corpo, incluindo a garantia de controle cardiovascular e respiratório adequado. Também é notável por estimular muitos reflexos, tais como vômitos, tosse e espirros. Muitas funções da medula se sobrepõem ao hipotálamo, onde a medula é frequentemente a estrutura na qual as instruções do hipotálamo são transmitidas. Além disso, a medula é a origem dos nervos cranianos IX, X, XI e XII.

Just as other brain stem structures, the tectum, tegmentum, and basis separate the medulla into three sections. O tectum forma parte do quarto ventrículo, enquanto o tegmento contém o núcleo olivariano inferior e mantém os nervos cranianos da medula. A base contém a decusação em pirâmide.

Medulla Oblongata Regiões e Funções

Apenas como com o cérebro médio e as pons, a medula também contém parte da formação reticular. O sistema cardiovascular e respiratório ligam-se como um sistema único dentro desta estrutura do cérebro médio. Sinais cardiorrespiratórios aferentes sinapsam na medula e trabalham para regular a respiração. O colunista respiratório ventral, que controla o ritmo respiratório e seu padrão oscilante, também está presente na medula. Além disso, a medula atua como o centro vasomotor. Isto porque os neurônios presentes podem estimular ajustes no diâmetro dos vasos sanguíneos enquanto monitoram a pressão arterial basal.

O núcleo do trato solitário é encontrado na medula e é organizado por tipo de informação a ser transmitida, assim como por vias ativadas em resposta à informação. Ele coordena em grande parte a informação aferente. As funções mais importantes da medula ocorrem neste núcleo, incluindo informações de barorreceptores e quimiorreceptores. Os barorreceptores de vasos sanguíneos enviam informações para o núcleo do trato solitário para ajustar a freqüência cardíaca e o fluxo sangüíneo. Os quimiorreceptores dos vasos sanguíneos detectam os níveis de oxigênio e dióxido de carbono, permitindo que o núcleo do trato solitário mantenha a respiração adequada. Adicionalmente, sinapses gustativas neste núcleo primeiro, antes de serem enviadas para o tálamo e córtex para processamento sensorial.

A área Postrema: A área postrema está localizada na superfície dorsal da medula. Como o centro do vômito, as células aqui localizadas não possuem uma barreira hematoencefálica. Portanto, moléculas grandes e polares são capazes de passar por elas. A inervação aqui pode causar náuseas a uma pessoa. Pesquisas descobriram que esta área tem receptores para o hormônio gonadotropico coriônico humano (hCG), que é um hormônio da gravidez. Isto pode indicar uma possível explicação para o aumento da sensibilidade aos enjoos matinais em mulheres grávidas.

O Núcleo Trigeminal Espinhal: O núcleo do trigêmeo espinhal é importante para sentir dores de temperatura e toques faciais ipsilaterais profundos (ou do mesmo lado). É o primeiro lugar onde os nervos para dor orofacial (o termo geral para dor na cabeça e pescoço) sinapse.

Os Núcleos Olivares Inferiores: Os núcleos olivares inferiores são importantes para receber informação sobre propriocepção (ou consciência da posição e movimento do corpo), tensão muscular e articular, e intenção motora. Como o cerebelo é notavelmente responsável pelo movimento e equilíbrio esquelético, os núcleos aqui sinapse diretamente no cerebelo. Adicionalmente, estes núcleos são responsáveis por engolir, tossir e espirrar.

A Decusação Piramidal: A decusação piramidal contém a maioria das fibras motoras do córtex motor, formando o trato corticospinal lateral na medula espinhal. Aqui é onde as vias piramidais se cruzam para fazer conexões com os lados opostos do corpo. Como traço comum nos vertebrados, a vantagem deste cruzamento ainda é questionada pelos biólogos evolutivos.

Os Núcleos Cuneate e Graciosos: O núcleo cuneate da medula recebe informação das extremidades superiores, enquanto o núcleo gracioso recebe informação das extremidades inferiores. Estas fibras formam o lemnisco medial, que é uma via que traz propriocepção, vibração e informação de toque fino ao tálamo.

O Trato Espinotalâmico: O trato espinotalâmico é uma via ascendente onde a dor, a temperatura e o toque grosseiro viajam da medula espinhal através do cérebro. Eventualmente, o tracto termina no núcleo ventral posterior lateral no tálamo. A dor e a temperatura viajam no trato anterior, enquanto que o toque bruto viaja no trato lateral.

Nervos cranianos do tronco cerebral

Como mencionado ao longo deste artigo, o tronco cerebral contém as origens de dez dos doze nervos cranianos. Os nervos III e IV originam-se no meio do cérebro, enquanto os nervos V, VI, VII e VIII originam-se nos pons e os nervos IX, X, XI e XII originam-se na medula. Estes nervos podem ter funções sensoriais, funções motoras, ou ambas. As seções seguintes descreverão a função geral de cada nervo craniano do tronco cerebral com diagramas marcando sua localização.

Nota: Os dois nervos que não se originam no tronco cerebral são os nervos olfatórios (I) e ópticos (II). Estes nervos, em vez disso, originam-se no cérebro.

Nervos Originários do Cérebro Médio:

Nervos Oculomotores (III): O nervo motor oculomotor contém funções motoras para controlar os movimentos da pupila e dos olhos.

Nervo Troclear (IV): O nervo troclear tem funções motoras para controlar o músculo oblíquo superior. Este músculo está localizado nas regiões superior e medial do obituário (ao redor do olho), permitindo ao olho abduzir, deprimir e girar internamente.

Nervos Originários do Pons:

Nervos do Trigêmeo (V): O nervo trigêmeo contém funções sensoriais e motoras na mandíbula e nos músculos de mastigação circundantes. Além disso, contém funções sensoriais para muitas partes da face, incluindo as estruturas orbitais, cavidade nasal, pele da testa, sobrancelhas, pálpebras, parte do nariz, lábios, gengivas, dentes, esqueleto, palato, faringe.

Nervo Abducens (VI): O nervo abdutor contém funções motoras para o músculo reto lateral, que é um dos seis músculos responsáveis pelo movimento do globo ocular.

Nervos Faciais (VII): O nervo facial contém funções sensoriais envolvendo o paladar nos dois primeiros terços da língua. Além disso, contém funções motoras para os músculos que levam às expressões faciais, as glândulas lacrimais (que contêm fluidos para lubrificar o olho), e as glândulas salivares submandibulares e sublingual (que são duas das três principais glândulas que auxiliam na produção de saliva dentro da boca).

Nervo Vestibulococlear (VIII): O nervo vestibulococlear tem funções sensoriais especiais na cóclea para a audição e no vestíbulo para o movimento e equilíbrio.

Nervos Originários da Medula Oblongata:

Nervo Glossofaríngeo (IX): O nervo glossofaríngeo contém funções sensoriais até ao terço posterior da língua, a faringe e o palato, receitas de pressão arterial, níveis de pH, níveis de oxigénio e concentrações de dióxido de carbono. Além disso, contém funções motoras para os músculos faríngeos e glândula salivar parótida (a glândula principal final remanescente para produção de saliva na boca).

Vagus Nerve (X): O nervo vago contém funções sensoriais para a aurícula e canal acústico externo, o diafragma e órgãos viscerais dentro das cavidades torácicas. Também contém funções motoras para os músculos palatinos e faríngeos e órgãos viscerais torácicos.

Nervos acessório (XI): O nervo acessório contém funções motoras para os músculos esqueléticos do palato, faringe e laringe, assim como para os músculos esternocleidomastoidais e trapézios do pescoço e coluna vertebral.

Nervo Hipoglossal (XII): O nervo hipoglossal contém funções motoras para controlar a musculatura da língua.

Conclusão

O tronco cerebral é a estrutura de ligação entre o cérebro e a medula espinhal do sistema nervoso central. Contendo o cérebro médio, pons e medula oblonga, o tronco cerebral tem múltiplas funções no sistema nervoso autônomo, incluindo no controle cardiovascular e respiratório, assim como nas funções sensoriais e motoras. Além disso, o tronco cerebral é responsável por manter a origem de dez dos doze nervos cranianos, incluindo os nervos III – XII.

Quiz

Bibliografia