Anatomia da substância negra, funções e doenças relacionadas

O substância negra é uma porção heterogênea do mesencéfalo, uma região específica do cérebro. Da mesma forma, consiste em um elemento importante do sistema dos gânglios da base.

Especificamente, constitui uma porção dorsal do cérebro que é caracterizada por ter neurônios que contêm neuromelanina, um pigmento escuro específico do cérebro.

O nome substância negra, então, refere-se à aparência que os neurônios de regiões específicas do mesencéfalo adotam. Estes têm uma cor escura, muito semelhante ao preto.

A substância negra é formada por neurônios dopaminérgicos e gabaérgicos e desempenha um papel importante no controle das atividades motoras.

Neste artigo, explicamos as características da substância negra, revisamos suas propriedades e funções anatômicas e discutimos as doenças relacionadas a esse elemento do cérebro.

Anatomia da substantia nigra

A substantia nigra constitui uma região do cérebro que se encontra dorsalmente aos pedúnculos cerebrais e se estende rostrocaudalmente ao longo do mesencéfalo.

Os primeiros estudos sobre essa substância em particular foram feitos por Mingazzini em 1888 e por Sano em 1919. Desde então, concluiu-se que a substantia nigra é dividida em duas porções macroscópicas.

O primeiro, conhecido como porção dorsal, é caracterizado por ser uma substância muito rica em neurônios com neuromelanina. A cor deste pigmento faz com que as células daquela região sejam observadas mais escuras que o normal.

A outra porção da substância negra está localizada na região mais ventral, onde está localizada a estrutura de substância negra mais volumosa. Tem uma forma plana ovóide e é caracterizada por ser mais pobre nas células.

Finalmente, alguns autores defendem a existência de uma porção lateral da substantia nigra. No entanto, atualmente esta porção é considerada parte da porção ventral da substância.

Por outro lado, as duas porções da substância negra também podem ser facilmente diferenciadas através do tipo de neurotransmissores que elas incluem. Enquanto os neurônios da porção dorsal contêm altas concentrações de dopamina, os neurônios da porção ventral são mais ricos em GABA.

Neurônios da Substância Negra

Três tipos principais de neurônios foram descritos no sistema nervoso. Estes são diferenciados principalmente pelo tamanho e localização.

O primeiro tipo de neurônios são células grandes, são encontrados na região ventral da substância negra e referem-se à região conhecida como substância reticular preta.

O segundo tipo de neurônios são células um pouco menores que são classificadas como "neurônios médios". Estes são encontrados na região dorsal da substantia nigra e referem-se à substantia nigra compacta.

Finalmente, o terceiro tipo de neurônios são as pequenas células que são encontradas nas duas porções da substância negra, dorsal e ventral. Ou seja, tanto a substância reticulada preta quanto a substância compacta preta contêm pequenos neurônios.

Os neurónios dopaminérgicos são muito abundantes na substância negra compacta (região dorsal), no entanto, podem ser localizados por diferentes regiões do mesencéfalo, incluindo a região ventral (substância reticulada negra).

Os neurônios dopaminérgicos distinguem-se pelas técnicas de histofuorescência e imuno-histoquímica, bem como pela coloração de Nissl, uma vez que esse tipo de neurônio possui altas massas de substância Nissl.

Os neurônios dopaminérgicos têm um corpo neuronal mediano, localizado na substância negra compacta. Apresenta vários processos dendríticos principais, normalmente entre 3 e 6 processos que podem ser bifurcados até 4 vezes.

Um ou dois dendritos desses neurônios são introduzidos na substância negra reticular. O axônio das células dopaminérgicas tem origem em um dos principais dendritos e não é mielinizado.

O axônio não emite colaterais dentro da substância negra e percorre o hipotálamo lateral até chegar às regiões estriadas. Os outros dendritos do neurônio se ramificam na substância negra compacta.

Além disso, os neurônios dopaminérgicos possuem uma pequena porção de neurônios "não-dopaminérgicos" de pequeno tamanho e em forma de estrela, cujos dendritos não excedem os limites nucleares.

Substância negra - Substância cinzenta - Substância branca

Além da substantia nigra, o cérebro possui outro tipo de substâncias similares: a substância branca e a substância cinzenta.

O princípio dessas regiões cerebrais é o mesmo. São estruturas cerebrais repletas de neurônios e seu nome lida principalmente com a aparência desse tipo de célula.

Ou seja, os neurônios referentes à substantia nigra são escuros, os neurônios da substância cinzenta têm um cromático mais cinza e os da matéria branca são caracterizados por essa cor.

No entanto, a cor não é o único elemento que diferencia uma substância da outra. Nesse sentido, os elementos mais importantes que motivam a catalogação de cada tipo de substância estão na localização, anatomia e funções de seus neurônios.

Substância cinzenta

A substância cinzenta está localizada no córtex cerebral e no centro da medula espinhal (regiões onde nem substância branca nem substância negra está presente). Consiste principalmente de soma neuronal e dendritos sem mielina.

Ele contém motonoeuronas, protoneurônios vegetativos, neurônios cordonais, neurônios de tipo I de Golgi e o gânglio espinhal. Como não contém mielina, não é capaz de transmitir rapidamente impulsos nervosos e suas funções residem principalmente em processos cognitivos relacionados ao raciocínio.

Substância branca

A substância branca tem um local oposto ao da massa cinzenta. No encéfalo, ele está localizado no interior (enquanto a substância cinzenta está localizada no exterior e no córtex) e na medula espinhal localiza-se no exterior (enquanto a substância cinzenta está no centro).

A matéria branca é também caracterizada por ser composta de fibras nervosas mielinizadas que contêm múltiplos axônios (mas não somas e corpos neuronais).

Em relação às suas funções, a substância branca afeta ativamente o aprendizado e o funcionamento do cérebro. Distribui potenciais de ação e atua como retransmissor e coordenador da comunicação entre as regiões do cérebro.

Substância negra

Finalmente, a substância negra está localizada no mesencéfalo, principalmente nas regiões que abrangem os gânglios da base. Contém axônios, dendritos e somas de neurônios, e suas principais funções estão relacionadas ao movimento e orientação.

Tipos de substantia nigra

A substantia nigra difere da substância branca e da substância cinzenta pela sua aparência, localização, estrutura e função. No entanto, dentro da substância negra você também pode distinguir duas regiões específicas.

Essa diferenciação responde principalmente aos tipos de neurônios que a substantia nigra inclui. Em certas regiões, um certo tipo de células predomina e em outras diferentes neurônios são conotados.

Da mesma forma, as duas regiões da substantia nigra estão associadas a diferentes funções, assim como patologias de diferentes tipos.

As duas partes da substantia nigra são a parte compacta e a parte reticulada. A parte compacta inclui grupos dopaminérgicos adjacentes, e a parte reticulada também diz respeito à porção lateral da substância negra.

Substância negra compacta

A parte compacta da substantia nigra é caracterizada por neurônios negros, corados pelo pigmento neuromelanina. Este pigmento aumenta com a idade, então os neurônios desta região se tornam mais escuros com o passar do tempo.

Esta porção da substância negra pode ser dividida entre o assoalho ventral e o assoalho dorsal. Os neurônios da parte compacta recebem sinais inibitórios dos axônios colaterais dos neurônios da parte reticulada da substantia nigra.

As células dopaminérgicas dessa região também inervam outras estruturas do sistema dos gânglios da base, como o pallidum medial, a parte reticulada da substância negra e o núcleo subtalâmico.

Sua atividade está associada principalmente aos processos de aprendizagem. No entanto, a operação desta região é complexa e é pouco estudada atualmente.

Alguns estudos sugerem que a degeneração dos neurônios pigmentados da substância compacta negra é o principal sinal da doença de Parkinson, por isso sugere-se que esta região estaria envolvida no desenvolvimento da patologia.

Com relação aos estudos eletrofisiológicos, vários autores apontam que os neurônios dessa região são caracterizados por possuírem potenciais de ação com uma forma de onda trifásica, com a primeira fase positiva, e com uma duração média de mais de 2,5 milissegundos.

Substância negra reticulada

A substância preta reticulada difere da substância negra compacta pela densidade dos neurônios, que é muito menor. De facto, resulta uma região algo difusa e os dendritos dos neurónios são de preferência perpendiculares aos aferentes canulados.

É constituído por uma população heterogênea de neurônios GABAérgicos, principalmente neurônios de projeção de tamanho grande e médio, bem como pequenos interneurônios de formato estrelado.

A baixa densidade neuronal da substância reticular negra é anatomicamente muito semelhante à do globo pálido e do núcleo entopeduncular. De fato, por causa de sua citologia, conexões, neuroquímica e fisiologia, a substância reticular preta pode ser considerada como uma extensão dessas estruturas cerebrais.

Os neurônios médios têm um corpo neuronal de forma variável. Pode ser triangular, fusiforme, ovóide ou poligonal, geralmente contendo entre 3 e 5 dendritos primordiais que se originam no corpo neuronal.

Os dendritos maiores da substância reticular preta são formados nos pólos dos neurônios do fuso, dividindo-se dicotomicamente a uma curta distância do corpo. Os dendritos terciários geralmente aparecem a uma grande distância, perto dos dendritos terminais.

Os axônios dos neurônios são milenizados e se originam no corpo ou nos dendritos primários da célula. A maioria deles acaba na substância reticular preta ou na substância preta compacta.

No que diz respeito às suas funções, a substância negra reticulada parece estar associada a processos de orientação e oculinação. Da mesma forma, esta estrutura cerebral tem sido associada à doença de Parkinson e à epilepsia.

Funções

As funções da substantia nigra hoje são certamente controversas. Quais atividades essas regiões do cérebro desempenham ou quais funções específicas elas executam ainda não foram totalmente examinadas.

Entretanto, os dados obtidos sobre sua atividade sugerem que a substantia nigra pode estar envolvida em quatro processos principais: aprendizagem, planejamento motor, movimento ocular e busca de recompensa.

Aprendendo

A associação entre aprendizagem e substantia nigra está relacionada à relação que essa estrutura apresenta com a doença de Parkinson. Atualmente, está bem estabelecido que alterações nos neurônios da substância negra constituem um sinal da patologia degenerativa.

Nesse sentido, as alterações amnésticas que muitos sujeitos com Parkinson têm ocasionado o início do estudo do papel da substantia nigra na aprendizagem.

Especificamente, uma equipe de pesquisadores da Universidade da Pensilvânia mostrou que a estimulação de neurônios dopaminérgicos da substância negra pode alterar o processo de aprendizagem.

O estudo foi realizado em um grupo de indivíduos que seguiram um tratamento contra a doença de Parkinson por meio de estimulação profunda, conotando como a intervenção melhorou a aprendizagem associativa dos participantes.

Procure por recompensa

Na mesma investigação anterior, foi demonstrado como a estimulação dos neurônios dopaminérgicos da substantia nigra proporcionou sensações gratificantes em indivíduos.

Por essa razão, argumenta-se que essa estrutura cerebral pode estar intimamente relacionada à busca por recompensa e vício.

Planejamento motor

O papel da substantia nigra no planejamento motor é uma das funções mais estudadas e documentadas.

Muitos estudos mostram como os neurônios da substantia nigra desempenham um papel vital no desenvolvimento dos movimentos do corpo, fato amplamente refletido nos sintomas parkinsonianos que causam sua degeneração.

Movimento dos olhos

Finalmente, também foi mostrado como os neurônios da substantia nigra intervêm nos processos dos movimentos oculares. Esta função parece ser principalmente realizada pela substância negra reticulada.

Referências

1. Beckestead, R. M; Domesick, V. B. e Nauta, W.J. H. (1979) Conexões eferentes da substância nigra e área tegmentar ventral no rato. Brain Res. 175: 191-217.
2. Castellano, M. A. e Rodríguez, M. (1991), a atividade das células dopaminérgicas nigrostriatais está sob controle pela substantia nigra do lado cerebral contralateral: evidências eletrofisiológicas. Res do cérebro. Touro 27: 213-218.
3. Da Cunha, Claudio; Wietzikoski, Samantha; Wietzikoski, Evellyn C; Miyoshi, Edmar; Ferro, Marcelo M; Anselmo-Franci, Janete A; Pedreiras, Newton S (2003). "A evidência para a substantia nigra pars compacta como um componente essencial de um sistema de memória independente do sistema de memória hipocampal" .Neurobiology of Learning and Memory. 79 (3): 236-42.
4. De LONG, M. R .; CRUTCHER, M. D. e GEORGOPOULOS, A. P. (1983) Relações entre movimento e descarga de célula única na substância nigra da substância nigra do macaco que se comporta. J. Neurosc. 3: 1599-1606.
5. Hikosaka, O; Wurtz, RH (1983). "Funções visuais e oculomotoras da substantia nigra pars reticulata macaco. III Respostas visuais e sacádicas contingentes à memória ". Jornal de Neurofisiologia. 49 (5): 1268-84.
6. Hodge, Gordon K; Açougueiro, Larry L. (1980). "Pars compacto da substância negra modula a atividade motora, mas não está envolvido na regulação importante da ingestão de alimentos e água." Arquivos de Farmacologia de Naunyn-Schmiedeberg. 313 (1): 51-67.