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RENATA FIGUEIREDO ANOMAL
“ORGANIZAÇÃO ANÁTOMO-FUNCIONAL DO
CÓRTEX SOMESTÉSICO DO GAMBÁ
DIDELPHIS AURITA: PROJEÇÕES TÁLAMO-
CORTICAIS PARA AS ÁREAS S1, SR E SC.”
MONOGRAFIA DE MESTRADO SUBMETIDA À UNIVERSIDADE FEDERAL
DO RIO DE JANEIRO VISANDO A OBTENÇÃO DO GRAU DE MESTRE EM
CIENCIAS BIOLÓGICAS (FISIOLOGIA)
Universidade Federal do Rio de Janeiro
Centro de Ciências da Saúde
Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho
2005
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xiii
UFRJ
ORGANIZAÇÃO ANÁTOMO-FUNCIONAL DO CÓRTEX SOMESTÉSICO DO
GAMBÁ DIDELPHIS AURITA: PROJEÇÕES TÁLAMO-CORTICAIS PARA AS ÁREAS
S1, SR E SC.
Renata Figueiredo Anomal
Dissertação de Mestrado apresentada ao Programa de Pós-graduação em Ciências
Biológicas (Fisiologia), Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, da Universidade
Federal do Rio de Janeiro, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de
Mestre em
Ciências Biológicas (Fisiologia).
Orientador : João Guedes da Franca
Rio de Janeiro
Julho/2005
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ORGANIZAÇÃO ANÁTOMO-FUNCIONAL DO CÓRTEX SOMESTÉSICO DO
GAMBÁ DIDELPHIS AURITA: projeções tálamo-corticais para as áreas S1, SR e SC.
Renata Figueiredo Anomal
Orientador: Prof. João Guedes da Franca
Monografia de Mestrado submetida ao Programa de Pós-graduação em Ciências
Biológicas (Fisiologia), Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, da Universidade Federal
do Rio de Janeiro - UFRJ, como parte dos requisitos necessários à obtenção do título de
Mestre em Ciências Biológicas (Fisiologia).
Aprovada por:
____________________________
Prof.(a) Eliane Volchan
____________________________
Prof.(a) Cecília Hedin-Pereira
____________________________
Dr. Juliana G. Martins Soares
Rio de Janeiro
Julho/2005
xiii
Anomal, Renata Figueiredo.
Organização Anátomo-funcional do córtex somestésico do Gambá
Didelphis aurita: projeções tálamo-corticais para as áreas S1, SR e SC /
Renata Figueiredo Anomal. Rio de Janeiro: UFRJ/ IBCCF, 2005.
Referências Bibliográficas: 55 f. : 11il.
Orientador: João Guedes da Franca. Dissertação (Mestrado) -
Universidade Federal do Rio de Janeiro/ IBCCF, Programa de
Graduação em Ciências Biológicas (Fisiologia), 2005.
1. Introdução, 2. Materiais e Métodos, 3. Resultados, 4. Discussão, 5.
Referências Bibliográficas, 6. Perspectivas Futuras, I. João Guedes da
Franca, II. UFRJ/ IBCCF, III. Organização anátomo-funcional do córtex
parietal do gambá Didelphis aurita: projeções tálamo-corticais para as
áreas S1, SR e SC.
xiii
DEDICATÓRIA
“À Bianca e todas as pessoas que amo.”
xiii
AGRADECIMENTOS
À minha filha Bianca, meu anjo da guarda, por todo seu amor e compreensão. Por mesmo
distante ter sido quem mais esteve presente na minha vida, me apoiando em todos os
momentos.
Aos meus pais Rita e Paulo Roberto, pelo apoio, dedicação, e por tudo que me ensinaram.
Em especial à minha mãe, pelo exemplo que foi e é para mim e meus irmãos.
Ao Flávio Scali, pelo exemplo de que os laços de família estão além dos determinados pela
biologia.
À minha irmã Flávia Scali, pelo companheirismo, equilíbrio e momentos felizes.
Ao meu irmão Paulo Roberto, pela nova convivência que me ensina a ceder e dividir.
À minha tia Marcia, por ter cuidado da nossa casa e de mim nestes últimos 6 anos.
Aos meus avós Aloir Anomal e Zeneti Anomal, pelo apoio, pelo exemplo de vida que
representam para mim. Também aos meus avós Teresa e Jacir Figueiredo por terem me
dado essa grande família, em todos os sentidos.
Ao meu orientador João Franca, pela paciência e apoio ao projeto. Também por sua
generosidade característica, me ajudando além do necessário.
À professora Eliane Volchan, pela oportunidade de estar no laboratório realizando um
trabalho que gosto e pelo exemplo de pessoa que passa para os seus alunos.
Ao Prof. Mario Fiorani, pela revisão cuidadosa e por todo auxílio intelectual e prático ao
longo do desenvolvimento do projeto.
xiii
À Vanessa Rocha pela amizade, pelo aprendizado e por toda a ajuda e apoio prestados
nestes anos.
Ao Jorge Arrigoni pela amizade, companhia e por toda sua calma.
Á Cristiane Aschidamini pelo carinho, pela companhia nas longas viajem de volta para casa
e por todos os ensinamentos racionais que me passou.
À todos do laboratório de Neurobiologia II e amigos do Instituto.
À Fernanada Finamore pelos 18 anos de amizade sustentada por confiança, parceria,
paciência e respeito.
À Ana Paula Borges pela amizade que se fortalece, pelos momentos alegres que dividimos
e pelos muitos que estão por vir.
À Leila, Mônica e Dominique, pela amizade distante porém cada uma com suas
particularidades que se fazem crescer.
Ao Brian Farensena por ser um amigo que me faz rir em todos os momentos, pela
intimidade respeitada, e por sua maturidade e caráter.
À todas as pessoas que passaram na minha vida e que de alguma forma me fizeram alguém
melhor.
xiii
RESUMO
O padrão de projeções talâmicas para o córtex parietal anterior do gambá Didelphis
aurita foi estudado através de injeções de traçadores fluorescentes retrógrados nas áreas
somestésicas primária (S1), rostral (SR) e caudal (SC). A marcação talâmica obtida
mostrou que cada uma destas três áreas se conecta de maneira distinta com o tálamo. A área
S1 recebe projeções do núcleo “somestésico” talâmico ventral basal (VB), e dos núcleos
“motores” talâmicos ventral lateral (VL), ventral anterior (VA) e ventral medial (VM). A
área SR recebe projeções de VB, VL, VM e VA. Uma outra projeção somestésica para SR
origina-se de uma região dorsolateral à VB. A área SC também recebe projeções de VB,
VL e VA. No entanto, as projeções somestésicas mais proeminentes se originam de uma
região dorsal à VB, na transição deste núcleo com VL, semelhante ao que ocorre com SR.
A origem de projeções para as áreas SR e SC em uma região dorsal à VB assemelha-se às
projeções tálamo-corticais de primatas para as áreas 3a e 2, as quais recebem projeções de
um núcleo dorsal ao núcleo ventral posterior (VP), o núcleo ventral posterior superior
(VPS). Este núcleo não foi ainda identificado no gambá.
Adicionalmente, o registro eletrofisiológico realizado no córtex parietal anterior,
embora visando somente identificar os limites rostral e caudal de S1, aponta para a
existência de uma representação especular da superfície corporal, caudal à S1, em SC. Esta
representação caracteriza-se por respostas à estimulação tátil profunda numa região caudal
aos sítios ativados por estimulação tátil leve (S1). Este padrão de respostas à estimulação
profunda é encontrado tanto na área 1 como na área 2 de primatas.
Estes resultados sugerem uma homologia entre a área SR do gambá Didelphis aurita e a
área 3a dos primatas, e da área SC e com as áreas 1 e/ou 2 dos primatas.
xiii
ABSTRACT
The pattern of thalamic connections to the anterior parietal cortex of the opossum
Didelphis aurita was studied using retrograde fluorescent tracers injected into the primary
somatosensory (S1), rostral somatosensory (SR) and caudal somatosensory (SC) areas. Our
results show that each area has a different pattern of connection with the thalamus. S1
receives projection from the “somesthetic” nucleus ventralis thalami basalis (VB), and from
“motor” nuclei ventralis thalami lateralis (VL), ventralis thalami anterior (VA) and
ventralis thalami medialis (VM). Area SR receives projections from VB, VL, VA and VM.
An additional projection to area SR originates from a region dorsolateral to VB. Area SC
receives projections from VB, VL and VA. However, the most prominent somesthetic
projection originates from a region dorsal to VB, at the transition between VB and VL,
similar to what occurs to SR. Thalamocortical projections to areas SR and SC, arising in a
region dorsal to VB, resemble those to areas 3a and 2 of primates, which receive
projections from the ventroposterior superior nucleus (VPS), located dorsal to VP. This
nucleus has not been identified in the opossum yet.
Additionally, electrophysiological recording of the anterior parietal cortex, though
aimed only to identify the rostral and caudal borders of S1, suggests a mirror-image
representation of the body surface caudal to S1, in area SC. This was characterized by
responses to deep cutaneous stimuli in a region (SC) caudal to the recording sites
responsive to light cuteneous stimuli (S1). The same response pattern has been reported in
areas 1 and 2 of primate cortex.
These results suggest that area SR of the Didelphis aurita opossum is homologous to
primate area 3a, and that area SC is homologous to primate areas 1 and/or 2.
SUMÁRIO
LISTA DE SIGLAS.............................................................................................................................................................................................. XI
LISTA DE FIGURAS..........................................................................................................................................................................................XII
LISTA DE TABELAS....................................................................................................................................................................................... XIII
I. INTRODUÇÃO....................................................................................................................................................................................................1
1.1 R
ECONSTRUINDO O ENCÉFALO ANCESTRAL ..................................................................................................................................................2
1.2
O GAMBÁ COMO ANIMAL EXPERIMENTAL.....................................................................................................................................................3
1.3
O SISTEMA SOMATOSSENSORIAL ..................................................................................................................................................................4
1.3.1 Os núcleos talâmicos somestésicos:.....................................................................................................................................................5
1.3.2 Definindo o córtex somatossensorial primário (S1)............................................................................................................................7
1.4
O CÓRTEX SOMATOSSENSORIAL E MOTOR PRIMÁRIO DOS EUTERIANOS.......................................................................................................9
1.5
O CÓRTEX SOMATOSSENSORIAL E MOTOR PRIMÁRIO DOS PROTOTERIANOS ..............................................................................................10
1.6
O CÓRTEX SOMATOSSENSORIAL E MOTOR DOS METATERIANOS E PROJEÇÕES TÁLAMO-CORTICAIS .........................................................12
II. OBJETIVOS .....................................................................................................................................................................................................18
2.1
OBJETIVO GERAL:........................................................................................................................................................................................18
2.2
OBJETIVO ESPECÍFICO..................................................................................................................................................................................18
III. MATERIAIS E MÉTODOS ..........................................................................................................................................................................19
3.1
ANIMAIS .......................................................................................................................................................................................................19
3.2
PREPARAÇÃO PRÉ-CIRÚRGICA E ANESTESIA................................................................................................................................................19
3.3
PROCEDIMENTOS CIRÚRGICOS ....................................................................................................................................................................20
3.4
REGISTRO ELETROFISIOLÓGICO ...................................................................................................................................................................22
3.5
INJEÇÃO DOS NEUROTRAÇADORES..............................................................................................................................................................23
3.6
PERFUSÃO, DISSECÇÃO E ACHATAMENTO ...................................................................................................................................................23
3.7
MICROTOMIA ...............................................................................................................................................................................................25
3.7.1 Isocórtex .............................................................................................................................................................................................25
3.7.2 Diencéfalo...........................................................................................................................................................................................25
3.8
PROCESSAMENTO HISTOLÓGICO .................................................................................................................................................................25
3.8.1 Cortes para análise em epifluorescência...........................................................................................................................................25
3.8.2 Coloração de Nissl .............................................................................................................................................................................26
3.8.3 Impregnação para mielina (Gallyas, 1979).......................................................................................................................................26
3.9
ANÁLISE E DOCUMENTAÇÃO DOS RESULTADOS .........................................................................................................................................27
3.9.1 Plotagem das Células Marcadas pela Fluorescência .......................................................................................................................27
3.9.2 Delimitação dos Núcleos do Tálamo .................................................................................................................................................27
3.9.3 Identificação dos Sítios de Injeção e do Padrão de Marcação da Mielina ......................................................................................27
IV. RESULTADOS................................................................................................................................................................................................29
4.1
DEFINIÇÃO DOS NÚCLEOS E NOMENCLATURA............................................................................................................................................30
4.1.1 Núcleo Talâmico Ventral Anterior e Lateral (VA e VL)....................................................................................................................30
4.1.2 Núcleo Talâmico Ventral Basal (VB).................................................................................................................................................32
4.1.3 Núcleo Talâmico Ventral Medial (VM)..............................................................................................................................................32
4.2
INJEÇÃO NO CÓRTEX SOMESTÉSICO PRIMÁRIO (S1/SC): CASO 0409.........................................................................................................32
4.2.1 Mieloarquitetura, registro eletrofisiológico e sítio de injeção..........................................................................................................32
4.2.2 Marcação Talâmica ...........................................................................................................................................................................37
4.3
INJEÇÕES NAS ÁREAS SOMATOSSENSORIAIS ROSTRAL (SR) E CAUDAL (SC): CASO 0502 ......................................................................38
4.3.1 Mieloarquitetura, registro eletrofisiológico e sítio de injeção..........................................................................................................38
4.3.2 Marcação Talâmica ...........................................................................................................................................................................44
V. DISCUSSÃO .....................................................................................................................................................................................................47
5.1
PROJEÇÕES TALÂMICAS VENTROLATERAIS PARA O S1/SC .........................................................................................................................48
5.2
PROJEÇÕES TALÂMICAS VENTRAIS PARA O CÓRTEX SOMATOSSENSORIAL ROSTRAL (SR).........................................................................50
5.3
PROJEÇÕES TALÂMICAS VENTROLATERAIS PARA O CÓRTEX SOMATOSSENSORIAL CAUDAL (SC).............................................................51
5.4
MAPEAMENTO ELETROFISIOLÓGICO DE S1 .................................................................................................................................................52
5.5
O CÓRTEX PARIETAL DO GAMBÁ NUMA PERSPECTIVA EVOLUTIVA ............................................................................................................53
VI. PERSPECTIVAS FUTURAS ........................................................................................................................................................................55
1)
CARACTERIZAÇÃO DAS CONEXÕES TÁLAMO-CORTICAIS E CÓRTICO-CORTICAIS DAS ÁREAS S1, SR, SC, S2 E PV ....................................55
2)
CARACTERIZAÇÃO ELETROFISIOLÓGICA DAS ÁREAS SR E SC......................................................................................................................55
3)
CARACTERIZAÇÃO ARQUITETÔNICA DOS NÚCLEOS TALÂMICOS E MOTORES DO DIDELPHIS AURITA...........................................................55
4)
CARACTERIZAÇÃO ARQUITETÔNICA DAS ÁREAS DO CÓRTEX PARIETAL ANTERIOR.....................................................................................56
5)
IDENTIFICAÇÃO DE CAMPOS CORTICAIS POLIMODAIS NO CÓRTEX PARIETAL POSTERIOR ............................................................................56
xi
LISTA DE SIGLAS
AUD - Córtex Auditivo VL - Núcleo Ventral Talâmico Lateral
C -Núcleo C VM - Núcleo Ventral Talâmico Medial
CIN - Núcleo Central Intralaminar VP - Núcleo Ventral Posterior
CL - Núcleo Central Lateral VPI - NúcleoVentral Posterior Inferior
CT - Região Caudotemporal VPS - Núcleo Ventral Posterior Superior
DY - Diamidino Yellow
Fo - Fissura Orbitária
FR - Fluoro-ruby
GM - Núcleo Geniculado Medial
lf - Campo Visual Inferior
Lme - Lâmina Medular Externa
M1 – Córtex motor primário
Ped - Pedúnculo Cerebral
PFL - Núcleo Parafascicular
Po - Núcleo Talâmico Posterior
PV - Área Parietal Ventral
Rt - Núcleo Reticulado
S1 - Córtex Somestésico Primário
S2 - Córtex Somestésico Secundário
SC - Área Somestésica Caudal
SM - Amálgama Sensório-Motor
SR - Área Somestésica Rostral
TC - Toxina Colérica
uf - Campo Visual Superior
V1 - Córtex Visual Primário
V2 - Córtex Visual Secundário
VA / VAL- Núcleo Ventral Talâmico Anterior
VB - Núcleo Ventral Talâmico Basal
Vis - Córtex com conexões visuais
xii
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1-
Projeção tálamo-corticais para o córtex parietal anterior dos primatas.
6
Figura 2 -
Subdivisões do córtex somestésico do Gambá Didelphis Virginiana.
13
Figura 3 -
Cortes Coronais do tálamo corados pelo Nissl.
31
Figura 4 -
Mieloarquitetonia do Caso 0409.
34
Figura 5 -
Sítios de injeção e área registrada do Caso 0409.
35
Figura 6 -
Campos Receptores da área registrada no Caso 0409.
36
Figura 7 -
Projeções Talâmicas para S1 (Caso 0409).
39-41
Figura 8 -
Sítios de injeção e área registrada do Caso 0502.
42
Figura 9 -
Campos Receptores da área registrada no Caso 0502.
43
Figura 10 -
Projeções Talâmicas para SR e SC (Caso 0502).
45 e 46
Figura 11 -
Proposta de Parcelamento para o córtex parietal anterior do Didelphis
aurita.
49
xiii
LISTA DE TABELAS
Pág.
TABELA 1. Resumo das Injeções de Neurotraçadores.
24
TABELA 2. Sumário da Distribuição dos Neurônios Marcados nos Núcleos Talâmicos.
29
I. INTRODUÇÃO
A classe dos mamíferos mostra-se amplamente diversificada, com inúmeras espécies
diferentes, cada qual apresentando características peculiares que foram adquiridas ao longo do
processo evolutivo. Não surpreendentemente, o encéfalo é extremamente variável entre estes
animais, o qual pode se apresentar em diferentes formas, tamanhos, organizações estruturais e
conseqüentemente, diferentes capacidades funcionais (KAAS e COLLINS, 2001).
O isocórtex é uma estrutura encefálica bastante variável entre as espécies. Ele é composto
por seis camadas celulares arranjadas paralelamente à superfície cortical. Este tipo de
disposição celular é unicamente encontrado nos mamíferos (ver ABOITIZ et al., 2003).
Adicionalmente, ao longo da extensão do isocórtex, campos de processamento sensorial
específicos e um ou mais campos motores parecem estar presentes na maioria dos grupos dos
mamíferos (KRUBITZER, 1995). Estes campos localizam-se na superfície dorsolateral do
isocórtex e são bem caracterizados nas espécies que apresentam uma organização cortical
complexa. Alguns primatas, por exemplo, os prossímios, possuem mais de um campo
somatossensorial e motor, embora o seu córtex somatossensorial seja menos elaborado do que
o córtex motor (KAAS, 2004). No entanto, o gambá, um animal representante de um grupo
originado precocemente na escala filogenética, apresenta um encéfalo com características
primitivas. Até então, um córtex motor primário específico, ocupando uma região exclusiva na
superfície dorsolateral do seu isocórtex, não foi identificado neste animal (LENDE, 1963a e b;
MAGALHÃES-CASTRO e SARAIVA, 1971; BECK et al., 1996).
Acredita-se que os mamíferos ancestrais fossem igualmente detentores de um sistema
sensoriomotor menos sofisticado, e que algumas espécies existentes, ainda hoje mantenham
estas características (KAAS, 2004), tal como ocorre com o gambá.
Entender como se organizam estes sistemas no isocórtex de várias espécies, é uma
ferramenta importante para se inferir quais características anatômicas e funcionais estavam
presentes na espécie ancestral dos mamíferos. Uma vez se obtendo um protótipo do encéfalo
ancestral, tem-se em mãos quais características anatômicas e funcionais são necessárias para o
funcionamento básico dos sistemas sensorial e motor nos mamíferos.
2
1.1 Reconstruindo o encéfalo ancestral
Durante um determinado tempo, de 1880 a 1920, ocorreu uma intensa atividade da
paleontologia interessada na evolução do cérebro. Informações obtidas pelos fósseis, como
área e volume encefálico, foram muito utilizadas para estudos evolutivos (BUTTLER, 1996).
Entretanto, considerando somente os registros fósseis do crânio, poucos subsídios são obtidos
para se entender a evolução do encéfalo. Isto ocorre, porque o cérebro não se fossiliza e as
informações são obtidas indiretamente através das suas marcas deixadas na superfície interna
do crânio, com nenhuma informação a cerca da organização interna do encéfalo (KAAS,
2002; KAAS e COLLINS, 2001).
Nas primeiras tentativas de se reproduzir um modelo para o encéfalo do mamífero
ancestral, a partir das espécies existentes, foi utilizado o critério quase-filogenético. Segundo
este, as espécies são classificadas em níveis de complexidade, criando-se uma seqüência
evolutiva segundo a presença de determinadas características encefálicas consideradas
primitivas ou não (SMITH, 1924; CLARK, 1959). Entretanto, as espécies existentes não
possuem características encefálicas unicamente primitivas ou derivadas, o que inviabiliza a
idéia de mudanças no encéfalo em uma única direção – do simples para o mais complexo - e
conseqüentemente, da existência de um encéfalo unicamente primitivo (KAAS, 2002).
A análise cladística é uma outra alternativa para o estudo da evolução do encéfalo através
de espécies existentes. Esta vem mostrando-se mais confiável e com melhores resultados
(KAAS, 2002). A análise cladística classifica os animais de acordo com suas relações
filogenéticas, estabelecidas pela similaridade das características compartilhadas entre as
espécies, agrupando-as em grupos taxonômicos. As espécies são ordenadas em um
cladograma ou dendrograma semelhante a uma árvore. Neste sistema de análise, as espécies se
encaixam em ramos, cada qual representando um grupo taxonômico ou espécie, explicitando
as distâncias filogenéticas entre os grupos (ver KAAS, 2002).
Dois princípios elementares são usados nesta análise: a comparação dos grupos externos e
o princípio da parcimônia. As comparações feitas com grupos externos são realizadas entre
espécies ou grupos distintos, sejam eles filogeneticamente distantes ou próximos. No princípio
da parcimônia, as hipóteses de relação filogenética entre as espécies, geradas pela análise de
3
uma determinada característica, são baseadas no menor número de transformações possíveis
entre as espécies estudadas (BUTTLER, 1996).
Para inferirmos se uma determinada característica presente em uma espécie vivente
pertenceu ou não a uma suposta espécie ancestral, sua freqüência entre os diferentes grupos
taxonômicos é analisada. Seguindo o princípio da parcimônia, uma característica é
considerada homóloga entre as espécies, quando observada em todas ou na maioria das
espécies encontradas em um determinado grupo taxonômico. Esta característica é considerada,
então, plesiomórfica, pois foi mantida ao longo da evolução a partir da espécie ancestral
(BUTTLER, 1996).
As características particulares de determinadas espécies, que não são amplamente
distribuídas no cladograma, podem ter surgido independentemente em cada espécie ou
representar exemplos de evolução convergente (ELDREDGE e CRACRAFT, 1980; WILEY,
1981). Este deve ser considerado um caractere apomórfico, pois é uma especialização que
estava ausente no ancestral imediato.
Um problema freqüentemente defrontado com o uso desta técnica decorre dos
procedimentos experimentais necessários para os estudos, que muitas vezes inviabilizam o uso
de muitas espécies, permitindo conclusões que não refletem a evolução real de uma
determinada estrutura (KAAS, 2002). Na prática, tem-se acesso a poucas espécies para a
observação.
Uma alternativa para o uso indiscriminado de numerosas espécies baseia-se na comparação
de um número restrito de espécies, escolhidas com base em critérios “quase-filogenéticos”
(KAAS, 2002).
1.2 O Gambá como animal experimental
As impressões deixadas pelo encéfalo nos registros fósseis encontrados possibilita-nos
sugerir que os mamíferos teriam emergido a partir dos répteis (JERISON, 1990) há 200
milhões de anos atrás (MURPHY et al., 2001; SPRINGER e JONG, 2001). Assim como nos
répteis, o encéfalo dos primeiros mamíferos era liso e pequeno, permanecendo assim até 50 a
4
60 milhões de anos atrás (BECK et a.l, 1996). A divergência nas três grandes superordens dos
mamíferos – Metaterianos, Euterianos e Prototerianos - ocorreu ainda no período em que
persistiam estas características nas espécies ancestrais.
Os gambás são animais representantes do grupo dos Metaterianos, o qual divergiu dos
mamíferos placentários (Euterianos) há aproximadamente 100 milhões de anos atrás (ROWE,
1993). Seu encéfalo se assemelha ao do ancestral comum, por apresentar-se pequeno e
lisencefálico (JERISON, 1990; BECK et al., 1996).
No presente estudo, o gambá Didelphis aurita foi escolhido segundo os critérios “quase-
filogenéticos” como um modelo para se estudar o plano básico da organização do córtex
somestésico dos mamíferos. Entretanto, com base na filosofia cladística, a organização do
córtex somatossensorial das espécies de outros grupos dos mamíferos (Euterianos e
Prototerianos) também foi considerada para se inferir a organização cortical deste sistema no
ancestral comum dos mamíferos.
1.3 O Sistema Somatossensorial
Antes de descrever a estrutura do córtex somatossensorial primário nos Euterianos,
Monotremos e Metaterianos (gambá), serão explicitados alguns conceitos sobre a delimitação
de S1 e das áreas sensoriais primárias em geral. O presente trabalho se detém a estudar
somente a organização anátomo-funcional referente aos mecanorreceptores, não incluindo em
suas análises as características envolvidas com o termorreceptores e nociceptores.
Em várias espécies de mamíferos, a ativação do sistema somestésico estudado envolve a
estimulação dos mecanorreceptores cutâneos superficiais e profundos, além dos receptores
profundos cinestésicos (localizados nos tendões, articulações e músculos) (ver KAAS, 2004) e
visceroceptores. As aferências vindas da periferia adentram a medula espinhal e tronco
encefálico para fazerem sinapse com um segundo neurônio que pode estar no bulbo (núcleos
grácil e cuneiforme), ou no tronco encefálico (núcleos da via trigeminal) (ver KAAS, 2004).
Os axônios dos neurônios secundários relacionados aos receptores cutâneos (superficiais e
profundos) se direcionam então, principalmente para o núcleo ventral posterior (VP) (ver
KAAS, 2004). As informações originadas dos receptores profundos – fuso neuromuscular-,
5
pelo menos em primatas, direcionam-se para o núcleo ventral posterior superior (VPS). Destes
núcleos partem as projeções direcionadas às áreas somestésicas localizadas no córtex parietal
anterior.
1.3.1 Os núcleos talâmicos somestésicos:
As informações somestésicas são transmitidas ao córtex somestésico por meio de núcleos
talâmicos. Os principais núcleos talâmicos somestésicos são: o núcleo VP e subdivisões do
grupo posterior do tálamo (KAAS, 1988). Além destes, em alguns mamíferos são observados
os núcleos ventral posterior inferior (VPI) e núcleo VPS.
Como visto no ítem anterior, o núcleo VP da maioria dos mamíferos recebe projeções
relacionadas à informação tátil originada nos receptores cutâneos (ver KAAS, 2004) (Fig. 1A).
No gambá, o núcleo ventral basal (VB), homólogo ao VP dos primatas, projeta densamente
para o córtex somatossensorial primário (S1) do Didelphis virginiana (Fig. 1B) (DONOGHUE
e EBNER, 1981). Este núcleo é o principal transmissor de informações do lemnisco medial
para S1 em gambás (WALSH e EBNER, 1973). Seus neurônios são ativados pela estimulação
tátil cutânea contralateral da superfície corporal (ERICKON et al., 1964; PUBOLS e
PUBOLS, 1966; SOUSA et al., 1971).
As informações originadas a partir de receptores profundos (cinestésicos) se projetam para
uma região dorsal a VP (WHITSEL et al., 1971). Esta região é conhecida como núcleo
ventroposterior superior (VPS), ativada por fusos musculares e talvez também por outros
receptores profundos cutâneos (KAAS, 1988) (Fig. 1A). Em prossímios, VPS aparece como
um grupo de células menos densamente agrupadas do que VP (KAAS, 1988). Ao menos nos
macacos do Novo Mundo este núcleo mostra-se claramente distinto de VP em cortes corados
pelo Nissl e citocromo oxidase. Núcleos provavelmente homólogos ao VPS foram localizados
em gatos (VPO) e roedores (POm) (KAAS, 1988). Em carnívoros, as informações cinestésicas
dos mecanorreceptores não cutâneos (músculos, tendões e articulações) dirigem-se para uma
região rostral e dorsal à região que recebe as projeções cutâneas (WIENER et al., 1987).
No gambá, Sousa et al. (1971) encontrou resposta neural próxima à borda dorsal de VB
por aplicação de estímulos profundos (tapas ou pressão) na pata anterior. Uma outra região,
semelhante a uma concha (shell-like zone), em torno das bordas dorsal e dorsolateral de VB
7
apresentou respostas à estimulação cutânea profunda. Nenhuma resposta relacionada aos
receptores profundos do fuso muscular foi identificada dentro de VB pelos critérios da
eletrofisiologia anteriormente utilizados (SOUSA et al., 1971), e carecem de investigação
adicional.
Considerando tais evidências, é possível que no gambá Didelphis aurita exista uma
separação, já a nível do tálamo, das informações cutâneas profundas e articulações, das
informações cutâneas superficiais originadas na superfície corporal.
O núcleo VPI consiste de células fracamente coradas localizadas ventralmente ao núcleo
VP. Este núcleo é encontrado em gatos, alguns carnívoros e primatas. Em gatos, VPI projeta-
se principalmente para SII (KAAS, 1988).
Outros núcleos talâmicos não-somestésicos serão citados nos itens que se seguem. Em
primatas, o núcleo ventral lateral (VL) mostra-se conectado com o cerebelo, recebendo
projeções de seus núcleos profundos (JONES, 1985). As informações cerebelares que atingem
VL se dirigem para os córtices motor primário e pré-motor. Não são encontradas projeções a
partir de VL para S1 em primatas (JONES, 1985).
Os núcleos motores do gambá incluem os núcleos talâmicos ventral lateral (VL), ventral
anterior (VA) e ventral medial (VM). Os núcleos VL e VA recebem projeções cerebelares no
Didelphis virginiana, assim como o núcleo VM, embora, este último tenha sido menos
estudado (WALSH e EBNER, 1973). A projeção destes núcleos para o córtex parietal será
descrita no item 1.6.
1.3.2 Definindo o córtex somatossensorial primário (S1)
É possível encontrar na maioria dos mamíferos cinco áreas somatossensoriais: S1, o córtex
somatossensorial secundário (S2), áreas caudais e rostrais, e a área parietal ventral (PV)
(KAAS e COLLINS, 2001; KRUBITZER, 1995). Entretanto, identificar estas áreas
somestésicas nas diversas espécies dos mamíferos e estabelecer homologias entre elas, não é
uma tarefa simples.
Os critérios utilizados para a delimitação de uma área cortical nem sempre apontam para
um mesmo resultado. Cada método de subdivisão possui suas fraquezas e pode não apontar
8
corretamente para a existência de uma determinada área. Por isso, para se delimitar uma área
cortical, vários métodos de estudo devem ser considerados em conjunto (KAAS, 1983). Ao
contrário das áreas somatossensorais na maioria dos mamíferos, a identificação do córtex
visual primário (V1) é uníssona entre os diversos métodos de delimitação das áreas corticais.
Por isso, os mesmos critérios usados para se delimitar V1 servem de referência para as demais
áreas corticais (KAAS, 1983). Estes critérios incluem:
1) uma citoarquitetura distinta (com um padrão de organização único);
2) uma representação completa da superfície sensorial;
3) um padrão único de conexão com estruturas corticais e subcorticais;
4)um único tipo de processamento sensorial pelo neurônio e
5) prejuízos específicos após lesão ou remoção da área em questão.
Inicialmente, a área S1 foi delimitada por critérios eletrofisiológicos, os quais
consideraram-na como uma área de representação única da superfície corporal no córtex
somatossensorial (WOOLSEY, 1946 e 1958). Segundo KAAS (1983), em alguns primatas,
esta área representa mais de um campo citoarquitetônico, os quais foram definidos
primeiramente por Brodman (1909) e foram posteriormente confirmados por Vogts (1919).
Estes campos são as áreas 3a, 3b, 1 e 2, localizadas no giro pós-central (Fig.1). Estudos
subseqüentes confirmaram esta subdivisão através do remapeamento cortical com
microeletrodos e do padrão de conexões (KAAS, 1982). Ficou estabelecido, então, que cada
uma das áreas citoarquitetônicas de S1 apresentava uma representação somatotópica distinta
da superfície corporal (KAAS et al., 1979; MERZENICH et al., 1978; NELSON et al., 1980).
Com relação à citoarquitetura, a área 3b possui células agrupadas nas camadas IV, III e um
pouco na camada VI. Este agrupamento é característico das áreas sensoriais primárias (V1 e
A1) (ver KAAS, 1983), e são exemplos de córtex granular. A área 3a possui um espessamento
da camada IV menor do que na área 3b. Células piramidais gigantes são observadas nesta área,
embora menos conspícuas do que no córtex motor primário (WISE e TANJI, 1981). A área 1
9
possui uma laminação menos nítida do que na área 3b. Nas camadas IV e VI da área 2, as
células se mostram novamente agrupadas (ver KAAS, 1983).
Segundo os mapas eletrofisiológicos, cada um destes campos citoarquitetônicos apresenta
sua própria representação da superfície corporal (KAAS et al, 1981). Entretanto, ao referirmo-
nos à S1, nos remetemos à idéia de uma única área cortical, o que não ocorre definitivamente
neste caso. Na maioria das outras espécies de mamíferos, estas quatro representações corticais
não existem ou não foram ainda delimitadas. A área S1 dos mamíferos não-primatas vem
sendo considerada homóloga à área 3b dos primatas devido às semelhanças nas propriedades
dos neurônios entre estas áreas (ver KAAS, 1983).
Os neurônios da área 3b e 1 ativam-se pela estimulação dos receptores cutâneos, enquanto
que os neurônios da área 3a são ativados pela estimulação de receptores musculares. A área 2
é ativada por receptores profundos e cutâneos ( ver KAAS, 1983).
As áreas 3b e 1 recebem projeções talâmicas de uma mesma região de VP (NELSON e
KAAS, 1981). Este núcleo localiza-se no tálamo dorsal, ventralmente em sua subdivisão
lateral. Esta localização nos levará em alguns momentos deste estudo, a nos referirmos a este e
outros núcleos desta região, como núcleos do tálamo ventrolateral. As áreas 3a e 2 recebem
projeções de um núcleo dorsal à VP nos macacos, denominado núcleo ventral posterior
superior (VPS) (PONS e KAAS, 1985).
1.4 O córtex somatossensorial e motor primário dos Euterianos
Como visto no ítem anterior, a região somatossensorial pós-central dos macacos foi
dividida por Brodman (1909) e Vogts (1919) em 4 áreas citoarquitetonicamente distintas – 3a,
3b, 1 e 2 . Esta divisão tem sido confirmada em várias espécies de macacos (JONES e
PORTER, 1980).
Os prossímios e muçaranhos são, respectivamente, os grupos mais próximos e mais
distantes dos macacos. Em ambos, a área 3b, recebe projeções de VP e projeta para a área S2
(WELLER e SUR, 1981). Uma única representação da superfície corporal é encontrada nesta
10
área, onde os neurônios são ativados pela estimulação de receptores cutâneos (CARLSON e
WELT, 1980).
A região rostral à S1, nos prossímios, possui uma arquitetura distinta. Esta área é descrita
como área 3a (SANIDER e KRISHNAMURTHI, 1967). Tal região é ativada por estímulos
profundos, como o movimento das articulações (CARLSON e WELT, 1980). Nos
muçaranhos, a banda rostral à S1 apenas apresenta respostas após estimulação intensa ou após
estímulos não cutâneos (SUR et al., 1980).
Em prossímios e muçaranhos, uma região caudal à S1 é ativada por estímulos cutâneos
profundos e movimentação da articulação (CARLSON e WELT, 1980). As projeções
talâmicas para esta região partem principalmente de VPS (KAAS, 1983), sugerindo que esta
região seja homologa à área 2 dos macacos, e não da área 1.
O córtex motor primário (M1) é bastante conspícuo nos mamíferos Euterianos, com
características distintas do córtex somestésico (ver KAAS, 2004). Sua organização
arquitetônica caracteriza-se por uma camada IV reduzida, constituindo, portanto, um córtex
agranular. A área M1 possui um mapa cortical com uma representação somatotópica
completa do corpo, onde as porções mais caudais do corpo e o membro posterior são
representados medialmente, em uma seqüência topograficamente organizada até a
representação da face, localizada nas porções mais laterais (ver KAAS, 2004). A estimulação
destas diferentes regiões evoca movimentos após estimulação elétrica de baixa amplitude (ver
KAAS, 2004). Esta área recebe projeções das áreas S2 e PV, assim como das regiões
somestésicas caudal e rostral à S1. Do tálamo, como visto no item 1.3.1, as aferências para M1
se originam de VL (ver KAAS, 2004).
1.5 O córtex somatossensorial e motor primário dos Prototerianos
O ancestral deste grupo surgiu há aproximadamente 130 milhões de anos (CLEMENS
1989; FLANNERY, 1989), muito antes da radiação dos euterianos. Até hoje, muitas
características dos ancestrais répteis continuam presentes nestes animais, o que os tornam
extremamente curiosos. Algumas teorias consideram os monotremos como representantes do
ancestral mamífero pela presença destas características primitivas. Entretanto, estes animais
11
surgiram a partir dos marsupiais (PENNY e HASEGAWE, 1997), fazendo com que estes
últimos, em termos filogenéticos, estejam mais próximos dos mamíferos ancestrais do que os
monotremos.
Entre os monotremos existentes estão o ornitorrinco (Ornithorhynchus anatinus) e duas
espécies de équidna (Tachyglosus aculeatus e Zaglossus bruijnii). Estes animais possuem
características encefálicas visivelmente diferentes entre si: o encéfalo do ornitorrinco é liso e
pequeno, enquanto que o do équidna possui várias fissuras e grandes sulcos profundos
(KRUBITZER, 1998).
Quanto à organização funcional, no équidna o córtex sensorial se encontra caudal a um
sulco denominado “beta”. Da mesma forma, no ornitorrinco, o córtex sensorial ocupa uma
porção caudal do isocórtex (KRUBITZER, 1998). A organização do córtex motor e
somatossensorial do ornitorrinco apresenta, uma similaridade muito maior com o córtex
sensório-motor do gambá do que o do équidna (KRUBITZER, 1998).
Os primeiros estudos eletrofisiológicos a respeito do sistema somatossensorial dos
monotremos, demonstraram a existência de um mapa topográfico da superfície corpórea no
équidna (LENDE, 1964) e ornitorrinco (BOHRINGER e ROWE, 1977) homólogos ao
encontrado na área S1 de outros mamíferos. Mais recentemente, duas representações
adicionais da superfície corporal foram descritas para ambos animais: um campo profundo
rostral (R) e um campo caudal chamado área parietal ventral/ área somatossensorial secundária
(PV/S2) (KRUBTIZER et al., 1995). Este campo foi assim denominado por apresentar
características de ambos campos PV e S2 dos outros mamíferos. A citoarquitetura da região
correspondente à S1 apresenta um aspecto granular (ABBIE, 1940; ULINSKI, 1984). Na área
R do équidna, as células granulares da camada IV estão densamente agrupadas (ULINSKI,
1984), embora menos do que o observado para S1.
No que diz respeito às conexões, tanto no ornitorrinco como no équidna, S1 apresenta
conexões cortico-corticais no mesmo nível médio-lateral com o córtex motor, visual, área R e
PV (KRUBITZER et al., 1991). Do tálamo, as projeções para S1 surgem a partir de VP
(WELKER e LENDE, 1980; ULINSKI, 1984). A área R recebe projeções talâmicas do mesmo
núcleo e possivelmente de VL (WELKER e LENDE, 1980). As projeções do tálamo para o
campo caudal à S1 ainda não foram estudadas.
12
O córtex motor dos monotremos foi localizado em regiões diferentes no ornitorrinco e no
équidna. No ornitorrinco, assim como no gambá, foi descrita uma sobreposição completa do
córtex motor e somatossensorial (LENDE, 1964), o qual ocupa quase toda a superfície
dorsolateral do isocórtex (ABBIE, 1938). No équidna, o córtex motor foi localizado
separadamente do córtex somatossensorial (BOHRINGER e ROWE, 1977) e com uma
camada IV pouco desenvolvida como visto para os Euterianos no ítem anterior. Nesta região, a
camada V mostrou-se espessa e com grandes células piramidais (ULINSKI, 1984). O mesmo,
no entanto, parece não ocorrer no ornitorrinco (ABBIE, 1940).
1.6 O córtex somatossensorial e motor dos Metaterianos e projeções tálamo-corticais
A primeira descrição de uma singularidade na organização do córtex parietal do gambá
Didelphis virginiana, surgiu em 1963 por Richard Lende. Em seu trabalho, foram usados
eletrodos na superfície cortical para registro de potencial evocado e eletroestimulação.
No primeiro caso, foi obtido um mapa somatotópico do sistema sensorial somático,
denominado S1 (Fig. 2A). Esta área estendeu-se pela superfície dorsolateral do hemisfério,
aparentemente por todo o córtex parietal, limitado rostralmente pela fissura orbitária e
lateralmente pelo sulco rinal. As respostas obtidas foram, em sua maioria, na superfície
corporal contralateral ao registro. A representação da cabeça localizava-se lateralmente na
região estimulada, enquanto que a pata dianteira era representada na região medial da
superfície dorsolateral do córtex parietal (LENDE, 1963). Próximo a esta região medial, foi
localizada a representação do tronco, seguida, na superfície medial do córtex, pela pata traseira
e cauda. Uma outra área sensorial somática, lateral à representação da cabeça em S1, foi
encontrada, apresentando respostas bilaterais em todas as regiões do corpo (LENDE, 1963).
Pela sua localização e características eletrofisiológicas, esta área foi considerada como sendo
homóloga à área somatossensorial secundária (S2) dos euterianos.
Ao realizar a eletroestimulação na superfície do córtex parietal e comparar seus resultados
com a representação sensorial somática obtida pelo registro de potenciais evocados, Lende
(1963) constatou uma sobreposição completa do seu mapa motor e somatossensorial, o que
chamou de amálgama sensório-motor (SM). Esta região foi encontrada dentro de um campo
14
cortical granular formado por seis camadas (GRAY, 1924), que, portanto, não poderia ser
descrito como homólogo à área motora pré-central (M1) dos euterianos.
A proposta de que SM pudesse ser uma característica primitiva do isocórtex dos
mamíferos, estimulou novos estudos na década de 70, visando confirmar a organização
cortical motora e somatossensorial. Para se verificar a existência da sobreposição dos sistemas
sensório-motor em outra espécie marsupial, um novo mapeamento da representação motora e
somatossensorial foi realizado no gambá Didelphis azarae azarae (MAGALHÃES-CASTRO,
1971). Novamente, foi demonstrada a ocupação de áreas coincidentes pelos sistemas motor e
sensorial somático no córtex parietal.
Em 1976, Pubols e colaboradores realizaram um remapeamento do córtex parietal do
Didelphis virginiana utilizando, desta vez, microeletrodos. Estes, diferentemente dos eletrodos
de superfície usados por Lende (1963), adentravam no córtex, permitindo um maior
refinamento do registro da representação somatotópica cortical. As propriedades neuronais e
os campos receptores de S1 mostraram-se semelhantes aos dos outros mamíferos, porém a
superfície corporal aparece ocupando uma porção menor do córtex parietal do que o proposto
anteriormente por Lende (1963).
Também durante a década de 70, as projeções talâmicas para o córtex parietal foram
observadas no gambá Didelphis virginiana através da técnica de degeneração anterógrada
(KILLACKEY e EBNER, 1973). Lesões através de corrente direta foram realizadas no tálamo
em três núcleos diferentes: VP, VAL e CIN. Nesta espécie, o núcleo VP recebe projeções do
lemnisco medial e o núcleo VAL do cerebelo. O núcleo CIN - núcleo central intralaminar -
está localizado entre as subdivisões medial e lateral do tálamo e recebe projeções convergentes
do lemnisco medial, do cerebelo, da medula espinhal e da formações reticular (DONOGHUE
E EBNER, 1981; WALSH e EBNER, 1973). Os axônios e terminais axonais degenerados
mostraram que as projeções destes três núcleos talâmicos, e, portanto, de circuitos diferentes
(motor e somatossensorial), convergem para todo o córtex parietal.
Com o surgimento de técnicas neuroanatômicas mais precisas, as projeções dos núcleos de
retransmissão talâmica para o córtex parietal, foram reavaliadas. Donoghue e Ebner (1981)
realizaram várias injeções de peroxidase da raíz forte (HRP) nesta região. Este traçador é
15
captado pelos axônios no sítio de injeção, sendo transportados retrogradamente para o corpo
celular, permitindo a detecção da origem das projeções tálamo-corticais.
Estes autores realizaram injeções nos córtices pós-orbital (ou seja, entre a fissura orbital e a
borda anterior de S1), em S1 propriamente dito, e no córtex parietal posterior (identificado
como a região do córtex parietal imediatamente caudal à S1). Como resultado, observou-se
que, em S1, as projeções se originavam nos núcleos VB, VL, CIN e o núcleo central lateral
(CL)
*
. O núcleo CL localiza-se anteriormente ao núcleo CIN, e recebe projeções da medula
espinhal, do cerebelo e núcleo pretectal (ver DONOGHUE e EBNER, 1981).
As marcações resultantes da injeção pós-orbital se apresentaram principalmente nos
núcleos intralaminares e mediais. A injeção de HRP no córtex parietal posterior marcou
somente o núcleo VL, entre os núcleos ventrais do tálamo dorsal. Assim, foi concluído que o
córtex correspondente ao SM de Lende, (1963), recebe projeções convergentes do núcleos
“somestésico” VB e do núcleo “motor” VL, sem nenhuma segregação entre elas
(DONOGHUE e EBNER, 1981).
Mais recentemente, um estudo do córtex somatossensorial do gambá Didelphis virginiana
apresentou evidências topográficas, arquitetônicas e hodológicas para a existência de cinco
áreas somatossensoriais nesta espécie (Fig. 2B) (BECK et al., 1996). Três representações da
superfície corporal foram encontradas no córtex parietal. Estas representações correspondem
às áreas S1, S2 e área parietal ventral (PV). Dois campos somatossensoriais foram
adicionalmente propostos, para os quais, entretanto, não foi identificada uma representação
somatotópica. Os campos encontrados, localizam-se na região rostral e caudal à S1, os quais
foram denominados área somatossensorial rostral (SR) e área somatossensorial caudal (SC) .
Estes últimos foram considerados campos distintos de S1, através de observações das
projeções aferentes córtico-corticais de S1 para estas áreas somestésicas (BECK et al., 1996).
Após injeção de neutrotraçador em S1, foram encontrados terminais e neurônios numa região
fortemente marcada pela citocromo-oxidase, que corresponde à SC. Igualmente ocorreu com a
área SR, a qual era levemente marcada por citocromo-oxidase e mostrava forte interconexão
com S1.
*
As referências morfológicas utilizadas por este estudo para a delimitação dos núcleos talâmicos (BODIAN, 1939), diferem da classificação
classicamente seguida pelo nosso laboratório (OSWALDO CRUZ e ROCHA-MIRANDA, 1969).
16
Adicionalmente, a técnica de impregnação pela prata na bainha de mielina (GALLYAS,
1979), largamente utilizada para a delimitação de áreas corticais, foi útil na identificação das
áreas S1, S2, PV, que se apresentaram densamente marcadas (BECK et al., 1996). As áreas SR
e SC encontraram-se também visíveis por este método, porém não tão mielinizadas como as
demais áreas somatossensoriais, e, portanto, menos marcadas por este método
Uma importante questão em relação à este estudo, é a delimitação de áreas somestésicas no
córtex parietal, até então não identificadas. É possível que as injeções rostral e central
realizadas na área S1 por Donoghue e Ebner (1981), não se localizaram correspondam
inteiramente dentro desta área, tendo incluído também parte das áreas SR e SC.
A microestimulação de S1 e áreas ao seu redor foi realizada no mesmo estudo por Beck et
al. (1996). Embora a corrente aplicada no córtex motor (5 –20 µA) fosse capaz de produzir
movimentos em macacos e outros mamíferos (STEPNIEWSKA, 1993), surpreendentemente,
não foram observados movimentos na maioria dos sítios de estimulação, mesmo com o uso de
correntes acima de 100 µA. Nos casos em que ocorreram movimentos, os limiares de
estimulação, muitas vezes, eram bem maiores do que os encontrados em outras espécies
(BECK et al., 1996).
Uma outra contribuição ao esclarecimento da condição ancestral do córtex parietal dos
mamíferos, consistiu no mapeamento motor e somatossensorial no marsupial sul-americano
Monodelphis domestica (FROST et al., 2000). Esta espécie, segundo os autores, estaria mais
próxima dos primeiros metaterianos do que os Didelphis. Frost e Nudo (2000) utilizaram
registro multiunitário com microeletrodos para identificar S1 e S2. A eletroestimulação
ocorreu através de três métodos diferentes: microestimulação intracortical, estimulação
profunda de baixa impedância e estimulação bipolar superficial. Este último método era
similar ao realizado por Lende (1963). Em todos os três procedimentos, os movimentos
obtidos se restringiram à região da face, e estiveram sobrepostos com a representação da
mandíbula, vibrissas e focinho em S1. Entretanto, tais resultados foram obtidos com correntes
de até 60 µA, novamente muito superiores à corrente necessária para evocar movimento no
córtex motor de outros mamíferos.
17
É possível que os movimentos gerados após a estimulação elétrica cortical dos trabalhos
citados, sejam conseqüência de um espalhamento da corrente pela superfície cortical gerando
movimento pela estimulação de outros circuitos corticais ou subcorticais. Considerando que
um córtex motor cuja estimulação provoque movimentos a baixas correntes, ainda não foi
identificado no gambá, a existência de um amálgama sensório-motor torna-se questionável.
Além disso, os movimentos evocados com correntes mais elevadas não estão perfeitamente
sobrepostos à representação somestésica registrada (BECK et al., 1996).
Portanto, estudos adicionais das conexões tálamo-corticais no gambá Didelphis aurita
foram realizados neste trabalho através da injeção cortical de neurotraçadores fluorescentes
(retrógrados) visando se reavaliar as projeções talâmicas para a região classicamente
denominada amálgama sensório-motor. As injeções foram realizadas nas áreas S1, SR e SC
após registro eletrofisiológico para identificação dos limites rostral e caudal de S1. Estes
traçadores possuem um espalhamento menor do que a HRP (REINER et al, 2000;
VERCELLI, 2000), permitindo um sítio de injeção localizado e maior resolução do padrão de
projeção talâmica.
Encontrar uma predominância das projeções dos núcleos talâmicos motores para uma
destas áreas, pode indicar a existência de uma região dedicada ao sistema motor segregada de
S1, ainda que rudimentarmente. Por fim, os resultados encontrados serão comparados com os
padrões demonstrados para outras espécies de mamíferos para se sugerir um plano básico de
organização desta região originada de um suposto ancestral comum a todos os mamíferos.
18
II. OBJETIVOS
2.1 Objetivo Geral:
Testar se a organização anátomo-funcional do córtex parietal anterior do gambá Didelphis
aurita, uma espécie que apresenta características plesiomórficas, possui características
semelhantes das espécies de mamíferos cujo encéfalo apresenta uma organização anátomo-
funcional complexa.
Uma vez se obtendo um protótipo do encéfalo ancestral, tem-se em mãos quais
características são necessárias para o funcionamento básico destes sistemas nos mamíferos, e a
partir de então, pode-se propor modelos de circuitos funcionais úteis para o entendimento do
funcionamento do cérebro sadio e após lesão.
2.2 Objetivo Específico
Estudar as projeções tálamo-corticais dos núcleos motores VL, VA e VM, e do núcleo
somestésico VB para as áreas S1, SR e SC.
19
III. MATERIAIS E MÉTODOS
3.1 Animais
O animal escolhido como modelo experimental foi o gambá Didelphis aurita, um marsupial
silvestre encontrado nas florestas do Rio de Janeiro. Os animais capturados permaneceram no
biotério do Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho, na Universidade Federal do Rio de
Janeiro até a ocasião da cirurgia. Todos os procedimentos e protocolos experimentais abaixo
descritos foram aprovados pela Comissão de Avaliação do Uso de Animais em Pesquisa do
Instituto de Biofisica Carlos Chagas Filho (CAUAP).
Foram utilizados um total de 4 animais adultos. O experimento realizado em cada animal
envolveu duas etapas cirúrgicas, separadas entre si por um intervalo de 10 a 15 dias de
sobrevida. Na primeira etapa (primeira cirurgia), os limites do córtex somestésico primário
(S1) foram identificados pelo registro eletrofisiológico multiunitário e foram realizadas
injeções de neurotraçadores retrógrados em S1 ou nas regiões imediatamente rostral (SR) e
caudal (SC) a esta área. Na segunda etapa (segunda cirurgia) ocorreu um mapeamento
completo das áreas injetadas, para a identificação mais precisa dos limites de S1 e de sua
organização topográfica.
3.2 Preparação pré-cirúrgica e anestesia
No dia precedente à cirurgia da primeira etapa do experimento, o animal era tratado por
administração de 0,5 ml da combinação de benzilpenicilina, diidroestreptocina base e
estreptomicina base via intramuscular (I.M.) (Pentabiótico Veterinário Pequeno Porte FORT
DODGE, 0,58mg/ml, I.M.) como procedimento profilático para possíveis infecções durante o
período de sobrevida. Adicionalmente, 0,3 ml de vitamina K (Kanakion, Roche, 10mg/ml,
I.M.) era administrado também por via intramuscular. A vitamina K é anti-hemorrágica
favorecendo a formação de substâncias importantes na coagulação do sangue. Os
instrumentos cirúrgicos eram esterilizados com Germekil (Johnson Wax Professional) ou
através da autoclave.
Para que o animal pudesse ser manipulado, de modo a permitir a sua preparação cirúrgica,
uma dose anestésica inicial de 2 ml/Kg de Saffan (Saffan, Schering-Pough, I.M.) foi injetada
via intramuscular na pata traseira. Este anestésico é uma combinação de 9 mg/ml de
20
alfaxolone e 3 mg/ml de alfadolone para uso veterinário. Para minimizar a eventual ocorrência
de edema cerebral durante a cirurgia, 0,3 ml de dexametasona (Decadron, Prodome, 4 mg/ml)
era administrado a cada seis horas. Visando diminuir a produção de muco nas vias
respiratórias, 0,1ml de sulfato de atropina (Ariston; 0,25 mg/ml; I.M.) era injetado logo após a
indução anestésica.
Uma vez induzida a anestesia, o animal era submetido à tricotomia na região proximal da
cauda, na pata traseira, no tórax e no dorso da cabeça. Em seguida, o animal era conectado a
um sistema de registro eletrocardiográfico por meio da introdução de dois fios de cobre no
tórax, para a monitoração da freqüência cardíaca. Com o auxílio do laringoscópio,
posicionava-se uma cânula endotraqueal envolvida por um gel anestésico (Lidocaína 2%,
União Química), para a eventual necessidade de ventilação artificial. A temperatura interna do
animal foi controlada por meio de um termorregulador retal (Frederick Haer Inc.) e mantida a
34,5 °C por um cobertor elétrico.
Tendo em vista o controle da dose de manutenção do anestésico, uma veia superficial na
parte lateral da cauda do animal sofria incisão após breve dissecção da pele. Nesta região
introduzia-se uma cânula endovenosa conectada a uma bomba de infusão contínua. A
administração endovenosa de Saffan através da bomba infusora (Harvard Apparatus) era de
1,0 ml/kg/h. Terminada a craniotomia, a bomba infusora era desligada por 1 hora para a
substituição do Saffan pela mistura de 0,018 mg/kg/h de Fentanil com 0,45 mg/kg/h de
Droperidol a uma dose de 0,009 ml/min/kg (OLIVEIRA, 2001). Na segunda cirurgia, o animal
era anestesiado com uma dose inicial de 1,25 g/kg Uretano via intraperitoneal (I.P.). Este
anestésico era mantido até o fim da sessão de registro, com duas doses adicionais de
manutenção de 0,42 g/kg I.P. As doses de manutenção foram administradas duas e quatro
horas após a aplicação da dose inicial.
3.3 Procedimentos Cirúrgicos
Antes que o procedimento cirúrgico se iniciasse, o animal era posicionado em um sistema
estereotáxico de Horsley-Clarke (La Precision Cinematographique), devidamente adaptado
para a espécie (OSWALDO CRUZ e ROCHA-MIRANDA, 1968).
A craniotomia era precedida pela abertura da pele e afastamento do músculo temporal com
o auxílio de uma rugina e de um bisturi elétrico (Medcir, Medical-cirurgia-Ltda). Em todos os
21
casos, a incisão ocorria na superfície dorsolateral do hemisfério esquerdo do animal.
O crânio era perfurado com o auxílio de uma broca cirúrgica odontológica (Promeco Ltda)
e de um estereomicroscópio cirúrgico (DF-Vasconcelos, n° 1189). A janela de abertura
buscava expor a fissura orbitária e todo o córtex parietal sendo estimada com o auxílio do atlas
do cérebro do gambá (OSWALDO CRUZ e ROCHA-MIRANDA, 1968). Por último,
afastava-se a dura-máter para as bordas ósseas e o padrão vascular do córtex podia ser
visualizado. A superfície cortical do Didelphis aurita era fotografada por uma câmera digital
acoplada ao microscópio cirúrgico. Em seguida, o contraste da imagem era melhorado com o
auxílio de um programa gráfico. O padrão vascular presente na fotografia impressa servia
como referência para a escolha da posição das penetrações do eletródio e das injeções, que
eram nela marcadas.
O sítio de injeção e as penetrações do eletródio eram marcados, então, na fotografia
impressa.
Após a exposição cirúrgica do córtex, uma solução estéril de cloreto de sódio a 0,9% era
freqüentemente gotejada sobre o córtex para prevenir seu ressecamento. Nos casos de uma
hemorragia proveniente do tecido ósseo, as bordas ósseas eram cobertas por uma cera
específica para hemostasia óssea.
Ao término dos procedimentos experimentais, a cirurgia era concluída com a reposição das
bordas da dura-máter sobre o cérebro. Uma massa de material acrílico era moldada e
posicionada sobre a janela de abertura do crânio de modo a recobrir a região do córtex exposta
a possíveis lesões mecânicas. Em seguida, o músculo dissecado e a pele eram suturados.
Os mesmos cuidados descritos para a primeira cirurgia foram mantidos na segunda cirurgia,
com exceção dos procedimentos de esterilização, agora desnecessários. O animal era
reposicionado no sistema estereotáxico. Os tecidos moles eram afastados ou foram retirados
com o eletrocautério para re-expor o córtex parietal e a fissura orbitária. Quando necessário, a
craniotomia era aumentada com um saca-bocados, para maior exposição do tecido cortical a
ser registrado.
22
3.4 Registro eletrofisiológico
O registro da atividade neuronal realizava-se com microeletródios de tungstênio
(F
REDERICK HAER INC. e MICRO PROBE INC.) revestidos com verniz e com uma ponta cônica
exposta com de cerca de 10µm. A impedância do eletródio era de 1 MOhms a 1KHz e 10nA
segundo o fabricante. A escolha do eletródio buscava favorecer aqueles que permitiam um
registro com características multi-unitárias. O eletródio era preso a um segurador de acrílico
sustentado por um micromanipulador mecânico. O manipulador era posicionado de forma a
permitir penetrações perpendiculares à superfície cortical.
O sinal elétrico era amplificado por intermédio de um pré-amplificador de alta impedância
(PS11J, Grass Instruments), próximo ao eletródio, e de um amplificador de alto ganho
(RPS1070, Grass Instruments). A seguir, o sinal era enviado para um osciloscópio (2120, BK
Precision, Model) e para um monitor de áudio. O sinal elétrico era, portanto, convertido em
um ruído cuja intensidade variava conforme a maior ou menor atividade da região de tecido
cortical registrada. Nestas condições de registro, o sinal obtido consiste na superposição da
atividade elétrica produzida por corpos celulares e fibras localizadas na proximidade do
microeletródio.
Nesta primeira cirurgia, visava-se unicamente a identificação grosseira da representação da
pata dianteira em S1, e de seus limites anterior e caudal. O primeiro sítio de penetração
escolhido localizava-se a cerca de 2,5 mm da fissura orbitária, próximo à borda medial da
abertura, onde a representação do membro anterior seria esperada. Quando identificada a
região de interesse, prosseguia-se com uma fileira de penetrações a intervalos médios de 500
µm entre cada sítio. A localização destes era anotada na fotografia. Todos os parâmetros
descritos para o registro eletrofisiológico eram mantidos na segunda cirurgia.
Durante o registro eletrofisiológico, os critérios para se estimar os limites rostral e caudal
de S1 incluíam: 1) a diminuição ou ausência da resposta ao estímulo somestésico; 2) a
mudança na modalidade somestésica da resposta evocada (de cutânea superficial para
profunda, por exemplo); e 3) a distância da fissura orbitária.
Os estímulos utilizados no mapeamento incluíram: toque leve na pele, toque profundo ou
pressão, e movimentação passiva das articulações. Os estímulos sobre a pele em geral eram
aplicados por uma vareta de madeira. Durante a estimulação profunda da pele, tomava-se o
cuidado de minimizar o movimento das articulações; e vice-versa, ao se testar respostas
23
proprioceptivas.
3.5 Injeção dos Neurotraçadores
As injeções foram efetuadas com neurotraçadores fluorescentes: Fluoro-ruby (FR) e
Diamidino Yellow (DY) (Tabela 1). Estes traçadores possuem um espalhamento menor do que
o HRP utilizado por Donoghue e Ebner (1981) para analisar as conexões tálamo-corticais de
S1 (REINER et al., 2000; VERCELLI et al., 2000). O FR e o DY absorvem e emitem luz em
diferentes freqüências, permitindo assim a injeção de ambos traçadores em um mesmo
espécime. Injeções de Toxina Colérica (TC) também foram realizadas nos casos 0502 e 0505
(Tabela 1), porém não foram processadas até o momento.
As micropipetas de injeção foram preparadas a partir de microcapilares (1,2 mm, 0,68 mm,
6 polegadas, Glass Standard, A-M Systems) acoplados à seringas Hamilton de 1 ou 2 µl. Cada
injeção constava de um volume total de 0,6 a 0,8 µl (Tabela 1). A micropipeta permanecia no
córtex por 30 minutos, e este período, era subdividido em um período de 10 minutos para três
profundidades diferentes (Tabela 1). O diâmetro da ponta da micropipeta nas injeções de DY
era de 90 µm, uma vez que este traçador apresenta uma granulação característica que poderia
entupir sua ponta (baixa solubilidade em meio aquoso). Em se tratando de FR, o diâmetro era
de cerca de 30 µm em 2 animais e de 60 µm no último animal injetado.
O tempo de sobrevida esperado para que o neurotraçador fluorescente se transportasse
retrogradamente foi de 7 a 14 dias. Somente então, realizou-se o experimento terminal para o
mapeamento detalhado de S1 e sua borda rostral e caudal. O mapeamento completo não era
realizado de imediato na primeira cirurgia, para não prolongar o tempo em que o animal
permanecia anestesiado, de modo que, este apresentaria dificuldades para se recuperar durante
o período de sobrevida.
3.6 Perfusão, dissecção e achatamento
Ao final da sessão de registro eletrofísiológico, o animal era perfundido. Inicialmente, uma
dose letal de 10 ml de pentobarbital (30 mg/ml) era administrada via I.P.
Após verificar-se a ausência de reflexos dolorosos, iniciava-se a toracotomia. O pericárdio
24
era, então, seccionado, e o músculo cardíaco exposto para a aplicação de heparina sódica
(5.000 UI/ml Liquemine, Roche), um anti-coagulante. A artéria aorta era amarrada acima de
sua origem no ventrículo esquerdo e em seguida perfurada para a introdução da cânula, que
era então amarrada à aorta. O átrio direito era igualmente perfurado por uma pequena incisão,
visando o escoamento do sangue e das soluções de perfusão.
As soluções que eram perfundidas seqüencialmente após a inserção da cânula consistiam
de: 1) 300 ml de solução de cloreto de sódio a 0,9 % (solução salina); 2) 300 ml de solução
fixadora de paraformaldeído a 2 % em tampão fosfato 0,1 M; 3) 300 ml de solução
crioprotetora de sacarose 10 %; e 4) 300 ml de sacarose a 30 %, ambas em tampão fosfato 0,1
M.
Ao término da perfusão, o cérebro era cuidadosamente retirado da caixa craniana. A seguir,
o telencéfalo esquerdo (hemisfério injetado) era separado cuidadosamente da substância
branca e demais estruturas sub-corticais, e, em seguida, achatado. No achatamento,
comprimia-se o córtex entre duas lâminas de vidro, espaçadas entre si por pequeno pedaço de
lâmina histológica para que não houvesse uma excessiva deformação durante o processo de
achatamento. O isocórtex direito era dissecado e achatado da mesma maneira, e o diencéfalo
tornava-se um bloco separado de tecido nervoso, a ser cortado coronalmente.
O material era então colocado em uma solução de pós-fixação (paraformaldeído 4% mais
sacarose 30%) por um período de dois dias, com exceção do hemisfério direito que, em alguns
casos, não foi processado.
Tabela 1. Resumo Das In
j
eções De Neurotraçadores.
0405 0409 0502 0505
Área injetada
S1 S1 S1/SR / SC S1/SR /SC
Neurotraçador
FR FR TC/FR / DY TC/ FR /DY
Volume
injetado
0,8 µl 0,8 µl 0,8 µl para cada
traçador
0,6 µl para cada
traçador
Profundidade
da injeção
200 a 500 µm 800 a 2000 µm 500 a 1000µm 300 a 1000µm
Diâmetro da
micropipeta
30µm 30 µm 60 µm/90 µm 60µm/60µm/90µm
Diâmetro
horizontal da
injeção
Sítio não
localizado
histologicamente
0.5 mm 0.2mm/ 0.1mm Sob análise
25
3.7 Microtomia
Para a microtomia, o isocórtex esquerdo achatado e o diencéfalo foram congelados em dois
blocos diferentes. O congelamento foi realizado com a imersão destes em Tissue-teck OCT
(Sakura) envolvido por gelo seco a –70°C.
Os blocos foram seccionados em um criostato (Slee cryostat) a uma temperatura de –18°C.
3.7.1 Isocórtex
O plano de corte dos hemisférios achatados era tangencial à superfície cortical, utilizando-
se uma espessura de 40 µm. Os cortes eram imersos em recipientes separados contendo
solução de tampão fosfato 0,1 M (pH = 7,2-7,4) para a série destinada à análise de
fluorescência. Uma série de cortes alternados era reservada para a reação de mielina, e ficava
acondicionada por um período mínimo de 30 dias em formalina a 10%.
3.7.2 Diencéfalo
Neste caso, os cortes coronais de 60 µm eram recolhidos em até 3 séries diferentes. Todos
os cortes eram conservados em recipientes contendo formalina a 10%. As séries de cortes
destinaram-se à fluorescência, coloração de Nissl e mielina (Gallyas, 1979).
3.8 Processamento Histológico
3.8.1 Cortes para análise em epifluorescência
Os cortes reservados para a microscopia de fluorescência foram montados imediatamente
após a microtomia. Os cortes eram posicionados em lâminas histológicas gelatinizadas,
envolvidos por glicerol (VETEC) a 10%, cobertos com lamínula, e vedados com esmalte de
unhas.
26
3.8.2 Coloração de Nissl
As secções destinadas à coloração de Nissl eram mantidas por um período mínimo de sete
dias em solução de formalina a 10 %, sendo, a seguir, montadas em lâminas histológicas
gelatinizadas, e deixadas para secar por cerca de 24 horas.
Os cortes eram então desidratados em soluções de etanol nas seguintes concentrações: 75
%, 95 % e 100 %. As lâminas permaneciam por 5 minutos em cada solução, sendo, então,
mergulhados por 10 minutos em solução desengordurante de etanol 100 % mais clorofórmio
numa proporção de 1:1. Os cortes eram novamente hidratados nas soluções de etanol numa
seqüência de concentração a 100 %, 9 5% e 75 %, por cinco minutos em cada. Logo após,
durante um minuto, todos eram lavados em água destilada para serem imersos na solução de
cresil violeta a 40°C por 1 a 2 minutos. Novamente, as lâminas eram repassadas na água
destilada, até que todo o excesso de cresil violeta fosse lavado. Em seguida, os cortes
passavam pelo etanol a 95 % com 5 gotas de ácido acético, por 3 a 6 minutos, com o intuito de
diafanizar a coloração de cresil violeta. Por fim, os cortes montados percorriam por uma
seqüência de soluções de etanol a 95 %, etanol a 100 %, etanol a 100 % mais ácido butílico
(proporção de 1:1), por 3 minutos em cada. Antes de serem cobertas com Entellan (MERK)
como meio de imersão, as lâminas eram desidratadas em xilol por 5 minutos.
3.8.3 Impregnação para mielina (Gallyas, 1979)
As áreas corticais primárias são geralmente mais mielinizadas do que as áreas de segunda
ordem e/ou associativas. O protocolo de Gallyas visa revelar os axônios mielinizados no
córtex, através da impregnação pela prata, criando-se um contraste entre as diferentes áreas
corticais.
Os cortes separados para o protocolo de Gallyas eram mantidos em formalina a 10 % por
no mínimo 30 dias. Inicialmente, os cortes eram lavados em água destilada por cinco minutos
e em seguida, eram incubados em uma solução 2:1 de piridina/anidrido acético, por trinta
minutos. Os cortes eram, então, lavados três vezes por três minutos em ácido acético a 0,5 %.
Logo após, os cortes eram colocados em prata anomiacal e mantidos por uma hora.
Novamente, os cortes eram lavados em ácido acético a 0,5 %. Na etapa final, os cortes eram
colocados, nesta ordem, numa solução reveladora por 5 a 10 minutos, na água destilada para a
27
lavagem dos cortes, em solução “branqueadora” de ferricianeto de potássio (KfeCN) e na
solução fixadora de tiossulfato de sódio (NaThioSl). Após cinco minutos no fixador, os cortes
eram lavados em água destilada por três vezes, e em seguida eram montados na lamina em um
meio de gelatina e álcool a 95
o
C.
3.9 Análise e Documentação dos resultados
3.9.1 Plotagem das Células Marcadas pela Fluorescência
Os cortes do diencéfalo montados para fluorescência foram analisados em um microscópio
Leitz (Orthoplan 2) dotado de uma fonte de epifluorescência e filtros adequados para a
observação das células marcadas. À medida em que se identificava as marcações celulares, os
cortes eram reproduzidos digitalmente em um programa de plotagem celular MD-Plot,
executado por um computador acoplado ao microscópio. Estes desenhos realizaram-se sob a
óptica de uma objetiva de 10x.
3.9.2 Delimitação dos Núcleos do Tálamo
Os núcleos talâmicos foram identificados em secções coradas pelo método de Nissl, que
foram desenhadas manualmente com o auxílio de um microprojetor de lâminas histológicas
(KEN-VISION) ou de um aristofoto. Os desenhos resultantes da plotagem das células
marcadas foram alinhados com a projeção dos seus respectivos cortes adjacentes na série
corada pelo Nissl, com base na sobreposição do contorno do corte e dos vasos sangüíneos. Os
limites dos núcleos ventrais do tálamo foram desenhados sobre o desenho da plotagem da
fluorescência. Uma vez identificados os limites dos núcleos que apresentavam marcação,
todos os desenhos eram escaneados e transferidos para o programa gráfico Canvas 8 para
acabamento final.
3.9.3 Identificação dos Sítios de Injeção e do Padrão de Marcação da Mielina
Os sítios de injeção e o padrão de marcação de mielina no isocórtex esquerdo foram
identificados em um microscópio Zeiss Axioplan. Os procedimentos para plotagem dos
28
desenhos e digitalização final foram os mesmos para os cortes de fluorescência do tálamo,
sendo que os cortes reagidos para mielina eram submetidos à microscopia óptica comum.
Após a análise sistemática dos cortes e a identificação dos sítios de injeção ou áreas marcadas
pela mielina, os cortes eram reproduzidos digitalmente com o uso do programa MD-Plot
acoplado ao microscópio Leitz (Orthoplan 2). Estes desenhos realizaram-se sob a ótica de uma
objetiva de 10x. Todos os desenhos eram escaneados e transferidos para o programa gráfico
Canvas 8 para acabamento final.
29
IV. RESULTADOS
No total, quatro gambás adultos Didelphis aurita foram utilizados. No primeiro momento
do projeto, dois animais foram injetados com Fluoro-ruby em S1 na representação da pata
dianteira (Caso 0405 e 0409)
**
. Em experimento subseqüente, Diamidino Yellow e Fluoro-
ruby foram injetados no mesmo animal (Caso 0502). Estas injeções ocorreram em SC e SR
respectivamente. Um quarto animal (Caso 0505), no qual realizou-se injeção de FR, toxina
colérica e Diamidino Yellow em SR, S1 e SC respectivamente, encontra-se sob análise
(Tabela 1).
As três regiões injetadas no córtex parietal anterior do gambá Didelphis aurita marcaram
distintamente os núcleos ventrolaterais do tálamo (Tabela 2). Além disto, as três áreas
parecem possuir características eletrofisiológicas distintas. A área S1 caracteriza-se por
resposta após estimulação cutânea superficial. Nos registros caudais a S1, verificou-se uma
tendência de resposta à estimulação cutânea profunda, provavelmente correspondendo à área
SC. Na região anterior à S1 (área SR) não se obtinha respostas somestésicas de qualquer
espécie. Tais resultados serão detalhados para os casos individuais nas próximas seções desta
monografia.
Tabela 2. Sumário da Distribuição dos Neurônios Marcados nos
Núcleos Talâmicos dos Casos 0409 (S1/SC) e 0502 (SR e SC).
S
R
S1/SC SC
VA
+ + +++
VL
+++++
“Motores”
VM
++ + Ø
“Somestésico”
VB
++ +++ +
Ø = sem projeção; + = marcação fraca (1-9 células); ++ = projeção moderada (10-20células); +++ = projeção
intensa (acima de 20 células). As marcações relacionadas à região possivelmente homóloga ao núcleo VPS de
primatas, não foram consideradas nesta tabela separadamente de VB e VL por não se obter uma delimitação
evidente.
**
Os resultados para o caso 0405 não serão descritos, pois injeção no hemisfério injetado do animal, embora houvesse marcação retrógrada
no tálamo.não foi localizado histologicamente nenhum sítio de injeção.
30
4.1 Definição dos Núcleos e Nomenclatura
Em todos os casos, preparações adjacentes à série de fluorescência foram selecionadas e
coradas com o cresyl violeta (Nissl). Através destes cortes foi possível definir os limites
citoarquitetônicos dos núcleos talâmicos envolvidos.
Visando identificar os núcleos em questão, no presente estudo considerou-se o mapa
arquitetônico de Oswaldo Cruz e Rocha-Miranda (1968), do qual foram retiradas as definições
morfológicas do núcleo e as coordenadas estereotáxicas que se seguem. Os critérios para
considerar cada núcleo individualmente foram: 1) a localização segundo o Atlas do Cérebro
do Gambá, considerando as estruturas anatômicas circunvizinhas aos núcleos; 3) o
agrupamento celular e 4) as características morfológicas das células (Fig.3).
O tálamo dorsal dos gambás foi subdividido em um grupo nuclear anterior, núcleos da linha
média, grupo medial, massa nuclear lateral e núcleos posteriores (OSWALDO CRUZ e
ROCHA-MIRANDA, 1969). Tal parcelamento baseou-se na analogia feita com a subdivisão
talâmica de primatas (WALKER, 1938). Os núcleos mais intensamente marcados neste
trabalho se encontraram na massa nuclear lateral (grupo ventral) e serão abaixo descritos.
4.1.1 Núcleo Talâmico Ventral Anterior e Lateral (VA e VL)
Os núcleos VL e VA formam um complexo nuclear xVL, que segundo Oswaldo-Cruz e
Rocha-Miranda (1968), se estende de A= 6.7 a A= 4.4 e são identificados nos planos de corte
mais rostrais do grupo ventral. A distinção individual dos mesmos é possível somente nos
extremos anterior e posterior do complexo.
No tálamo, VA aparece como o primeiro núcleo do grupo ventral, localizado medialmente
ao núcleo reticulado, e no primeiro plano de corte onde o pedúnculo cerebral aparece (Fig.3C).
Suas células são de tamanho médio, com formato espinhoso e ovóide.
O núcleo VL, no seu extremo rostral, localiza-se dorsalmente a VA, em posição medial na
primeira secção onde surge a lâmina medular externa (Fig. 3D). Este núcleo possui células
também de tamanho médio, porém com formato poligonal.
32
4.1.2 Núcleo Talâmico Ventral Basal (VB)
O núcleo (VB) do gambá limita-se aos planos A= 5.5 e A= 3.2 e é caracterizado como um
complexo nuclear formado de neurônios de grande e médio tamanho com processos celulares
longos.
O núcleo VB, rostralmente, foi identificado nos planos de corte onde não existia mais o
núcleo reticulado (Fig. 3A, B e E). Neste nível, observa-se, a lâmina medular externa ventral à
VB (Lme). Esta é uma estrutura menos corada pelo Nissl, tornando o limite ventral de VB
facilmente identificado. Nas suas porções caudais, VB manteve sua relação ventral com a
lâmina medular interna, com exceção do seu extremo caudal, onde se encontra com o núcleo
posterior talâmico.
O limite dorsal de VB, entretanto, é mais dificilmente delimitado, uma vez que os núcleos
vizinhos a VB nesta região possuem células morfologicamente semelhantes às de VB (Fig.
3D). As bordas entre VB e VL, por exemplo, não são nítidas. Ainda, os resultados da
marcação fluorescente retrógrada, sugerem a existência de uma região homóloga ao núcleo
VPS dos primatas. Porém, segundo o método de coloração de Nissl, este núcleo não é
identificado. Durante a descrição das células marcadas pelo traçador nos itens que se seguem,
então, estaremos nos referindo a esta região possivelmente homóloga ao VPS como: região
dorsal dentro de VB, região dorsolateral à VB e transição VB/VL.
4.1.3 Núcleo Talâmico Ventral Medial (VM)
O núcleo VM também forma um complexo xVM limitado nos planos A= 6.3 e A= 4.0. Sua
morfologia celular repete a descrita para xVB.
Este núcleo foi identificado como um grupo de células localizado medialmente aos demais
núcleos ventrais, localizado dorsalmente ao extremo medial da zona incerta (Fig. 3F).
4.2 Injeção no Córtex Somestésico Primário (S1/SC): Caso 0409
4.2.1 Mieloarquitetura, registro eletrofisiológico e sítio de injeção
33
O método de Gallyas (1979) mostrou um padrão de mielinização cortical (Fig.4) que
permitiu a identificação de um parcelamento em diferentes áreas. Por exemplo, o córtex visual
primário ou V1 apresentou-se fortemente marcado no extremo caudal do neocórtex (BECK et
al., 1996). Mais adiante, próximo à fissura orbital, um campo escuro sobressaiu-se dos demais,
correspondendo aos campos corticais somatossensoriais previamente descritos: S1, S2 e PV
(BECK et al., 1996). As áreas SR e SC localizaram-se, respectivamente, rostral e caudalmente
à S1 como campos menos mielinizados, e, portanto, mais claros que S1 (BECK et al., 1996).
O córtex auditivo teve sua representação revelada pela mielina como uma região intensamente
marcada, caudolateral ao córtex somatossensorial. À frente da fissura orbitária, a metade
medial do córtex frontal revelou-se densamente mielinizada. Por fim, uma pequena região
circular apareceu posteriormente à S1, entre este e o córtex visual primário. Esta última região
até então, não havia sido identificada no córtex do gambá Didelphis aurita.
No total foram realizadas 22 penetrações no córtex parietal anterior. A localização do
córtex somatossensorial primário foi estimada observando-se a atividade de neurônios
desencadeada pelo toque leve na região da pata anterior e face. Todos os campos receptores
foram localizados no lado contralateral ao hemisfério registrado (esquerdo).
A figura 5A mostra a área registrada sobreposta ao desenho esquemático do hemisfério
esquerdo,o padrão de marcação da mielina e o sítio de injeção do Caso 0409. Os sítios de
penetração relativos à este registro encontram-se na figura 5 B, com os respectivos campos
receptores localizados na Figura 6.
Dentro da área registrada, os sítios de penetração detiveram-se em duas fileiras principais,
orientadas médio-lateralmente na superfície cortical (Fig 5A). Na fileira rostral, o sítio mais
medial correspondia à representação do dorso da pata, o qual se estendia para a eminência
hipotenar (Figs. 5 e 6B - sítio de penetração 1).
Seguindo lateralmente nesta fileira, encontrou-se resposta à estimulação das porções
proximais do membro dianteiro, com exceção da pata anterior (Figs. 5 e 6A – sítio 2). Os
sítios 3 a 5 foram ativados por estimulação do pescoço e mandíbula (Fig. 6C). Esta se
encontrou imediatamente lateral à representação do pescoço no córtex (Figs. 5B e 6C – sítio 3
e 4). A representação das vibrissas submandibulares foi identificada lateral à representação da
mandíbula na mesma fileira (Fig. 5B e 6C – sítio 5).
Nesta fileira, com exceção do sítio de penetração 1, todas as respostas foram desencadeadas
por toques leves na superfície cutânea.
37
Com o deslocamento do eletródio para uma região caudal, uma outra fileira de penetrações
foi identificada. O seu sítio de penetração mais medial (sítio 6), estava alinhado com o sítio 2
da fileira anterior, ambos localizados aproximadamente na mesma distância médio-lateral da
linha média (Fig. 5B). Entretanto, a resposta neuronal neste sítio foi obtida após a estimulação
cutânea profunda. Os sítios 7 e 8 localizavam-se mais lateralmente ao sítio 6 (Fig. 5B). Os
seus campos receptores correspondiam à mandíbula e também eram ativados por estimulação
cutânea profunda. (Figs. 5B e 6C). Estes sítios demonstraram, aparentemente, uma
representação especular paralela aos sítios 3 e 4 da fileira anterior. Um único sítio contendo
neurônios ativados pela estimulação profunda do nariz foi localizado na extremidade lateral da
região mapeada (Figs. 5B e 6C - sítio 9).
Um sítio localizado na extremidade rostral da área registrada foi ativado pela estimulação
cutânea superficial dos dedos 1 e 2 (Figs. 5B e 6B – sítio 10). Adicionalmente, dois sítios
representando o dorso do animal foram localizados entre a representação da pata dianteira e
mandíbula na fileira caudal (Figs. 5B – sítios 11 e 12).
Neste caso 0409, a injeção de Fluoro-Ruby aconteceu na representação da pata dianteira de
S1, mais precisamente, na sua borda com a área SC, portanto esta injeção será referida como
em S1/SC (Fig. 5B). Tal injeção ocorreu a uma profundidade de 800 a 1500 µm (Tabela 1) e o
sítio de injeção teve um diâmetro horizontal de 500 µm. A reconstrução dos cortes tangenciais
reagidos para mielina, somada à sobreposição com o registro eletrofisiológico sugere que o
centro do sítio de injeção localizou-se no terço caudal de S1, possivelmente na borda com a
área SC.
4.2.2 Marcação Talâmica
A marcação retrógrada se deu intensamente no núcleo talâmico ventral basal (VB), sendo
encontrada em toda região do núcleo. Um grupo menos denso de células, foi identificado na
região dorsolateral de VB (Fig.7 – cortes 38 à 46). Nos planos de cortes mais rostrais, os
núcleos VA e VM foram marcados (Fig. 7 cortes 36 e 42).
O núcleo VL foi fracamente marcado quando comparado à VB (tabela 2). Suas células
apresentaram-se esparsas na maioria dos cortes e localizaram-se ventralmente no núcleo,
próximo ao limite dorsal de VB (Fig. 7 – corte 40).
Os núcleos C, Po e GM também foram marcados neste caso.
38
4.3 Injeções nas Áreas Somatossensoriais Rostral (SR) e Caudal (SC): Caso 0502
4.3.1 Mieloarquitetura, registro eletrofisiológico e sítio de injeção
O padrão de mielinização permitiu-nos somente a observação do limite rostral de S1 e da
área visual primária (dado não ilustrado). Os limites para o córtex parietal anterior mostrados
na Fig. 10, baseiam-se na sobreposição com o padrão da Mielina do no Caso 0409.
A área registrada abrangeu a representação dos dedos I e II em S1 (Figs. 8 e 9). Vinte e oito
penetrações foram realizadas e todos os campos receptores foram localizados no lado
contralateral do hemisfério registrado (esquerdo).
Não foi encontrada uma representação especular caudal aos sítios de penetração ativados
pela estimulação dos receptores cutâneos superficias. Entretanto, os sítios de penetração que
obtiveram resposta neural após ativação dos receptores cutâneos profundos localizaram-se na
região caudal da área registrada.
Numa fileira de penetração orientada no eixo rostro-caudal, observou-se que campo
receptor do primeiro sítio de registro obteve um campo receptor pequeno, cobrindo somente a
falange distal do dedo I (Figs. 8B e 9A - sítio 1). O sítio 2 abrangeu toda a eminência
hipotenar, respondendo à estimulação leve da região (Figs. 8B e 9A). Com a progressão
caudal do eletródio, os neurônios passaram a responder à estimulação de todo o dedo I,
incluindo as superfícies dorsal e glabra (Figs. 8 e 9 – sítio 3). No sítio mais caudal a este
último, não houve resposta neural após estimulação tátil (Fig. 8B).
Os sítios 4-7 foram responsíveis à estimulação cutânea profunda e localizam-se na região
caudal da área registrada (Fig. 8B). No sítio de penetração 4, o campo receptor envolveu a
eminência hipotênar (Figs. 8B e 9B). A penetração 5, localizada imediatamente acima da
representação do dedo I, era responsível à estimulação da eminência tenar e parte adjacente do
punho (Figs. 8B e 9B). Na penetração 6, localizada na extremidade medial da área injetada, foi
encontrado um campo receptor que abrangia a superfície glabra central da pata anterior do
animal, com resposta apenas a toques profundos da pele (Figs. 8B e 9B – sítio 6). Um sítio de
penetração na extremidade caudal da área registrada era responsível à estimulação cutânea
profunda da região dorsal do dedo II (Figs. 8B e 9B – sítio 7).
44
Neste caso, foi realizada uma injeção de FR em SR e uma segunda injeção de DY em SC
(Fig. 8B). O diâmetro horizontal da injeção de FR foi de 200 µm, ao longo de uma
profundidade que variou de 500 a 1000µm. A injeção de DY teve um diâmetro horizontal de
100 µm, ao longo de uma profundidade de 1000 µm a partir da superfície cortical. A
localização dos sítios de FR e DY foi realizada através de registro eletrofisiológico no dia das
injeções (Figs. 8A e 9B).
4.3.2 Marcação Talâmica
O padrão de marcação dos núcleos talâmicos resultantes nas duas injeções mostrou-se
diferente para as áreas SR e SC (Fig. 10).
Os neurônios marcados retrogradamente por FR (injeção em SR), foram encontrados em
pouca quantidade em VA, VL, VM e VB (Tabela 2). As projeções para (SR) mostraram se
originar, comparativamente, de forma mais intensa em VM (Fig. 10 – cortes 28 e 30).
Em VA, a marcação foi esparsa, encontrada na região central do núcleo. (Fig. 10 – corte
26). Poucos corpos celulares foram marcados em VL, com a predominância de marcação na
região ventral do núcleo (Fig. 10 – cortes 28 e 30).
Em VB, as células localizaram-se principalmente na porção medial do núcleo. Poucas
células marcadas foram encontradas na região dorsal e ventral de VB, exceto pela região
dorsolateral próxima ao núcleo VL (Fig. 10 – cortes 28 e 30). Nos cortes mais caudais de VB,
não foram encontrados corpos celulares marcados.
A injeção de DY em SC resultou em uma marcação mais numerosa no tálamo do que a
injeção de FR em SR (Fig. 10), apesar do diâmetro horizontal menor para esta injeção (Tabela
1).
No núcleo VA, os neurônios estavam distribuídos ocupando a mesma região marcada por
FR. Logo, este núcleo parece se projetar tanto para SR quanto para SC. Entretanto, houve uma
clara predominância de células marcadas pelo DY (Fig. 10 – corte 26).
Em VL, neurônios marcados foram observados na sua porção ventral (Fig. 10 – corte 28).
Células marcadas foram encontradas na transição VB/VL (Fig. 10 – corte 30). Pouquíssimos
corpos celulares foram identificados em VB (Fig. 10 – corte 30). Não houve marcação de VM
após injeção em SC (Fig. 10 – cortes 28 e 30).
47
V. DISCUSSÃO
Os presentes resultados sugerem que as três regiões injetadas correspondem ao bordo
S1/SC, e às áreas SR e SC, sendo que cada uma destas áreas recebe projeções de uma
combinação diferente de núcleos talâmicos (Fig. 11).
O córtex somatossensorial primário parece receber projeções dos núcleos talâmicos
definidos como VB (somestésico), VL, VA e VM (motores). A área SR está conectada com os
mesmos núcleos talâmicos que S1. A área SR possui ainda, uma projeção dorsolateral à VB
não identificada em S1.
A área somestésica caudal também recebe projeções de VB, VL e VA, mas não de VM.
Poucas células de VB projetam para SC. Assim, como ocorre com SR, os axônios que se
dirigem para SC a partir do tálamo se originam em regiões diferentes de VB, em relação aos
que se conectam com S1. As projeções somestésicas para SC originam-se principalmente na
transição VB/VL.
Outros núcleos talâmicos mostram-se conectados com o córtex parietal anterior. Dentre
estes estão: o núcleo C, GM, o núcleo reticulado, os núcleos mediais e posteriores. Estes
núcleos não foram analisados, pois o estudo foi focalizado nos núcleos talâmicos
essencialmente “somestésicos” e “motores”.
O registro eletrofisiológico de S1, embora com uma densidade relativamente baixa de
penetrações, sugere uma possível segregação do processamento da informação somestésica
cutânea superficial da cutânea profunda no córtex somestésico. Neurônios localizados
predominantemente na porção caudal da área registrada foram ativados após estimulação
cutânea profunda, e algumas vezes, por movimento das articulações, indicando possivelmente,
a transição da área S1 para a área SC. Por exemplo, a representação cortical dos receptores
cutâneos superficiais localizados na face e mandíbula mostrou-se em paralelo com respectivas
representações dos receptores cutâneos profundos na região caudal.
Estes dados sugerem que o córtex parietal anterior do gambá Didelphis aurita possui um
processamento somatossensorial complexo, semelhante ao de outros mamíferos cujo encéfalo
apresenta características apomórficas. No entanto, projeções convergentes dos núcleos
talâmicos motores e somestésicos para esta região, reforçam a hipótese de um amálgama
sensório-motor.
48
5.1 Projeções talâmicas ventrolaterais para o S1/SC
5.1.1 Projeções do núcleo talâmico ventral basal
A marcação na região centrolateral em VB (Fig. 7) após injeção de Fluoro-ruby na
representação da pata anterior no Caso 0409, reflete a representação somatotópica descrita
previamente por registro eletrofisiológico em VB nos gambás Didelphis marsupialis aurita
(SOUSA et al., 1971). Nesta representação, o eixo rostro-caudal do corpo do animal coincide
com o eixo medio-lateral do núcleo respectivamente. A representação da pata dianteira, no
gambá Didelphis aurita, localiza-se ventralmente em VB. Em outros mamíferos, a segregação
da informação da face medialmente denomina-se núcleo ventroposterior medial (VPM), e o
restante do corpo situado lateralmente, núcleo ventral posterior lateral (VPL) (KAAS, 1988).
Células marcadas para Fluoro-ruby também foram identificadas na região medial do
núcleo. Esta , como vimos, é a região de representação da face em VB (SOUSA et al., 1971).
É possível que tal marcação seja conseqüente da localização do sítio de injeção, próximo da
área do pescoço (Fig. 5). Entretanto, na sobreposição dos sítios de penetração com o sítio de
injeção, não foi observado um espalhamento do traçador para a região onde se encontram os
sítios de penetração ativados pela estimulação da face. Convém ressaltar que, a injeção de
Fluoro-ruby, neste caso, ocorreu no terço caudal da área S1, evidenciada pelo padrão de
mielina (Fig. 4), podendo o traçador, então, ter se espalhado para a área SC.
Contudo, os dados eletrofisiológicos mostram que a região injetada localizou-se próxima a
um sítio de penetração cuja ativação ocorreu pela estimulação cutânea profunda da pata
anterior. Ainda que o traçador tivesse se espalhado para SC, pela topografia de VB (SOUSA et
al., 1971), não se esperaria marcação na região medial do núcleo.
A nossa interpretação para esta diferença no padrão, é que esta área, que aparentemente é
ativada por estimulação cutânea profunda, poderia corrensponder ainda à S1, ou sua borda; ou
ainda, que esta área possa ser homóloga à área 1 dos primatas, pois possui um padrão de
marcação em VB semelhante ao que se espera para S1 (ver Kaas, 1983). Já a área SC que
possui uma predominância de projeções originadas na transição VB/VL, seria homóloga à área
2 dos primatas. Enfim, a área SC para qual os dados do registro eletrofisiológico sugerem ser
ativada por estimulação dos receptores cutâneos profundos, seria diferente da área SC que
obteve marcação na transição VB/VL.
50
Injeções de traçador retrógrado localizadas no centro de S1 estão sendo analisadas nos
Casos 0502 e 0505 para confirmar esta marcação medial em VB no mesmo animal em que
ocorreram as injeções em SR e SC.
5.1.2 Os núcleos talâmicos ventral lateral (VL), ventral anterior (VA) e medial (VM)
Nos resultados encontrados neste estudo, uma pequena quantidade de células originadas em
VL projeta-se para S1 no gambá Didelphis aurita (Fig. 7). Estes poucos neurônios que o
fazem, encontram-se na porção ventral do núcleo, próximos à borda dorsal de VB.
Anteriormente, injeções de HRP na representação da pata anterior em S1 (DONOGHUE e
EBNER, 1981) mostraram que S1 recebe densas projeções aferentes de VB, e projeções mais
fracas de VL.
Ao se observar os neurônios ventrais marcados em VL, tem-se uma outra motivação para a
reavaliação das subdivisões dos núcleos ventrolaterais do tálamo. Os limites citoarquitetônicos
entre VB e VL não são identificados precisamente pela coloração de Nissl, como visto na Fig.
3F. Sendo assim, é possível que as marcações ventrais em VL façam de uma parte da região
dorsal a VB, que seria homóloga ao VPS de primatas.
Os núcleos VA e VM também se projetam para S1 segundo os resultados encontrados.
Estes núcleos se encontram entre os núcleos que recebem projeções do cerebelo (WALSH e
EBNER, 1973), reforçando a convergência das informações cerebelares para o córtex
somestésico primário do gambá Didelphis aurita.
5.2 Projeções talâmicas ventrais para o córtex somatossensorial rostral (SR)
5.2.1 O núcleo talâmico ventral basal (VB)
As projeções de VB para SR mostraram-se menos intensas quantitativamente do que as
projeções para S1 (Fig. 10). Os neurônios que se projetam para SR se originam da porção
medial de VB, próximos à VM (Fig. 10 – corte 28 e 30). Tais neurônios localizam-se na
porção de VB onde ocorre a representação da face (SOUSA et al, 1971). Após injeção no
bordo S1/SC (Fig. 7), os neurônios marcados eram encontrados praticamente por todo núcleo,
51
o que não ocorreu após injeção em SR (Fig. 10). Este resultado sugere que a área SR segundo
o critério de projeção tálamo-cortical, seja uma área diferente de S1.
Outras projeções para SR se originam em uma região dorsolateral à VB (Fig. 10 – corte
28). Esta região, na análise realizada pelas secções coradas pelo Nissl, não foi identificada
como VB ou VL. Esta marcação sugere fortemente a existência de um núcleo homólogo ao
VPS no gambá.
Nos primatas, a área que se encontra imediatamente rostral à 3b (possíveis homólogos às
áreas SR e S1 do gambá, respectivamente) não recebe projeções diretamente de VP, estando
conectada com VPS (KAAS, 1988; KALIL, 1978; MAENDLY et al., 1981). Em nossos
resultados, a área rostral à S1 (SR) está igualmente conectada com uma zona dorsolateral à
VB, sugerindo homologia entre a área SR e a área 3a de primatas com base nas conexões
tálamo-corticais.
5.2.1 Os núcleos talâmicos ventral lateral (VL), anterior (VA) e medial (VM)
O núcleo VL, assim como VA, projeta-se para SR, de forma semelhante à descrita para S1.
Entretanto o núcleo VM foi o de projeção mais intensa, partindo de toda a extensão rostro-
caudal do núcleo. Estas conexões tálamo-corticais mostram que a área SR também recebe
informações motoras originadas dos núcleos do cerebelo.
5.3 Projeções talâmicas ventrolaterais para o córtex somatossensorial caudal (SC)
Dentre as três regiões somestésicas analisadas, a área SC é a que menos recebe projeções de
VB. Das poucas células encontradas neste núcleo, a maioria se localiza na região dorsal,
exatamente na transição entre VB e VL (Fig. 10 – corte 30). Novamente, como observado em
SR, a região marcada coincide com a região de provável homologia com VPS de primatas, e
difere-se do padrão de conexão de VB encontrado para S1.
Em primatas, duas regiões somestésicas são encontradas caudalmente à área 3b: as áreas 1
e 2. A área 1 possui conexões tálamo-corticais diferentes da área 2. A mesma região de VP
que se projeta para a área 3b, origina as projeções para a área 1 (ver KAAS, 1983). A injeção
de neurotraçadores retrógrados na área 2, evidencia células marcadas dorsalmente em VP nos
primatas, no núcleo VPS (KAAS, 1988).
52
Segundo os resultados do presente estudo, no Didelphis aurita, S1 e SC não recebem
projeções da mesma região de VB. A área SC recebe projeções da região dorsal de VB, assim
como ocorre com a área 2 de primatas.
5.4 Mapeamento eletrofisiológico de S1
No gambá Didelphis aurita, os receptores mecânicos cutâneos da superfície corporal são
representados em S1 obedecendo a uma organização topográfica. No entanto, é possível que
exista uma segunda representação da superfície corporal na área caudal à S1. Neurônios foram
ativados por estímulos cutâneos profundos caudais à representação cutânea superficial,
embora o número de penetrações não seja suficiente para caracterizar uma área cortical. Os
sítios ativados pela estimulação profunda estão em paralelo com as respectivas representações
dos receptores cutâneos superficiais.
Em várias espécies de primatas, foi identificada uma representação separada do corpo para
as quatro áreas arquitetônicamente definidas como visto anteriormente (FELLEMAN et al.,
1979; KAAS et al., 1979; KAAS et al., 1981; MERZENICK, 1978; MERZENICK e KAAS,
1980 NELSON et al., 1978; NELSON, 1980; SUR et al., 1982).
A área 2 se distingue da área 1 por ser ativada principalmente por receptores profundos das
articulações e músculos, enquanto que a área 1 é ativada por receptores cutâneos, assim como
a área 3b (DREYER et al., 1975; HYVARINEN e PORANEN, 1978; TANJI e WISE, 1981).
Nos macacos acordados, a maioria dos neurônios da área 2 é ativada por estímulos cutâneos
complexos, sendo que alguns neurônios respondem ao movimento das articulações e outros
respondem à ambos os tipos de estímulo (HYVARINEN e PORANEN, 1978; IWAMURA e
TANAKA, 1978).
Nos gambás, as projeções talâmicas originadas dorsalmente à VB, em conjunto com as
algumas penetrações caudais à S1 ativadas pela estimulação cutânea profunda, sugerem a
presença de uma segunda representação cortical da superfície corporal, similar à área 2 dos
macacos. Entretanto, ambas as evidências aguardam confirmação por meio dos resultados de
novos experimentos (Caso 0505) com a injeção de traçadores nas três áreas no mesmo animal,
os quais já se encontram em fase de processamento.
53
5.5 O córtex parietal do gambá numa perspectiva evolutiva
Inúmeros trabalhos a cerca do amálgama sensório-motor nos gambás, surgiram após a sua
proposição por Lende em 1963. Estes estudos sugerem que esta condição é uma característica
ancestral dos mamíferos, a partir da qual o córtex motor primário teria evoluído para uma área
independente, localizada rostral ao córtex somestésico primário nos mamíferos existentes
(BECK et al., 1996).
Novamente, a idéia de uma convergência de informações somestésicas e motoras para uma
mesma área do córtex do gambá Didelphis aurita parece ser confirmada neste estudo pelo
padrão de conexões tálamo-corticais. Ainda que as projeções ventrais de VL, na realidade
pertençam à porção dorsal de VB, outros núcleos que recebem informações do sistema motor
no tálamo (VA e VM) projetam-se para S1. As projeções do sistema motor para o córtex
parietal, através de VL, parecem abranger toda sua extensão rostro-caudal, e não somente S1
(Fig. 10).
A não ser pela projeção de VL, VM e VA (Fig. 11), nenhuma evidência concreta permite-
nos sugerir que a área SR dos gambás seja homóloga à M1 dos primatas. Ainda sim, em
estudo de conexões tálamo-corticais em sagüís, mostrou uma predominância de projeções dos
núcleos talâmicos relacionados ao sistema motor para a área eletrofisiologicamente
identificada como 3a (HUFFMAN e KRUBITZER, 2001). As projeções córtico-corticais
(BECK et al., 1996), sua posição rostral na área somestésica, sua organização citoarquitetônica
(GRAY, 1924), a ativação de seus neurônios por estimulação de receptores profundos (BECK
et al., 1996) e as projeções tálamo-corticais neste estudo sugeridas, ressaltam a semelhança
desta área nos gambás com a área 3a de gatos e macacos.
As projeções aferentes para a área SC originadas em VB são menos intensas do que as de
VL e VA, sugerindo uma predominância de informações motoras para esta área. Entretanto,
SC ocupa uma posição no gambá Didelphis aurita, semelhante à da área 1 dos macacos e os
dados hodológicos apontam para uma possível homologia de SC com a área 2 dos primatas
(Fig. 11). Adicionalmente, sua organização citoarquitetônica (GRAY, 1924) e as conexões
aferentes mostradas nos resultados dos nossos estudos, indicam uma função somestésica para
SC.
Seguindo para a porção caudal do córtex parietal, injeções de traçador retrógrado no
Didelphis virginiana na área parietal posterior, próximo ao córtex visual periestriado,
54
revelaram projeções aferentes com origem em VL e não em VB (DONOGHUE e EBNER,
1981).
Baseando-se em todas as evidências descritas acima, pode se sugerir que o córtex motor
primário (M1) teria evoluído, nos euterianos e alguns prototerianos, a partir de um córtex
parietal no qual o sistema motor estabeleceria conexões aferentes em toda sua extensão (Fig.
11), sem uma área específica para o processamento destas informações. As áreas somestésicas
S1, S2, PV, SR e SC fariam parte de um plano básico de organização deste sistema, uma vez
que se encontram entre espécies representantes dos três grandes grupos dos mamíferos.
Estudos adicionais da organização anátomo-funcional de todo o córtex parietal no gambá
Didelphis aurita, irão contribuir para a confirmação desta hipótese.
55
VI. PERSPECTIVAS FUTURAS
O projeto em andamento tem por objetivo geral delimitar as áreas corticais do córtex
parietal do gambá Didelphis aurita através das conexões tálamo-corticais, córtico-corticais, do
mapeamento eletrofisiológico e da análise arquitetônica.
Os seus objetivos específicos são:
1) Caracterização das conexões tálamo-corticais e córtico-corticais das áreas S1, SR, SC,
S2 e PV
Após a localização das áreas S1, S2 e PV por mapeamento eletrofisiológico multiunitário,
injeções de neurotraçadores fluorescentes diferentes serão realizadas simultaneamente nas
diferentes áreas para se caracterizar o padrão de conexões córtico-corticais e tálamo-corticais,
até então não descritos para esta espécie. As projeções tálamo-corticais e córtico-corticais para
S1, SR e SC já estão sendo analisadas em casos experimentais em processamento (vide
resultados).
2) Caracterização eletrofisiológica das áreas SR e SC
Estas áreas serão caracterizadas por mapeamento eletrofisiológico multi-unitário. As áreas
S1, S2 e PV já foram mapeadas em estudos prévios (BECK et al., 1996). Caso estes mapas
sejam identificados, injeções de traçadores serão realizadas nas áreas SR e SC em animais
diferentes para se observar as projeções aferentes e eferentes tálamo-corticais, córtico-
talâmicas e córtico-corticais.
3) Caracterização arquitetônica dos núcleos talâmicos e motores do Didelphis aurita
Será realizada uma reavaliação dos limites arquitetônicos entre os núcleos VB e VL
utilizando marcadores até agora não testados no tálamo desta espécie, como a citocromo-
oxidase, parvalbumina, calbindina, acetil-colinesterase e mielina.
56
4) Caracterização arquitetônica das áreas do córtex parietal anterior
Será analisada a organização arquitetônica das áreas S1, S2, PV, SR, SC através das
técnicas de Gallyas, Nissl, Citocromo-oxidase, parvalbumina e calbindina.
5) Identificação de campos corticais polimodais no córtex parietal posterior
Será analisado o padrão arquitetônico da área parietal posterior através da mielina, Nissl e
acetil-colinesterase, área até então não identificada no gambá Didelphis aurita. O registro
eletrofisiológico multiunitário será efetuado nesta área para se localizar respostas multi-
modais somestésicas, visuais e auditivas agrupadas em módulos funcionais.
Injeções de traçadores serão realizadas no córtex parietal posterior, caso este seja
identificado, para a observação das conexões tálamo-corticais, córtico-talâmicas e córtico-
corticais.
57
VII. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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