Substância Negra: Anatomia, Funções e Doenças Relacionadas
A substantia nigra 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 neurónios que contêm neuromelanina, um pigmento escuro específico do cérebro.
O nome substância negra, então, refere-se à própria 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 pareçam 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 por seu tamanho e localização.
O primeiro tipo de neurônio são células grandes, elas são encontradas na região ventral da substância negra e se referem à região conhecida como substância negra reticular.
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 pequenas células que são encontradas nas duas porções da substância negra, dorsal e ventral. Ou seja, tanto a substância preta reticulada quanto a substância preta compacta 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 este tipo de neurônios possui altas massas de substância Nissl.
Os neurônios dopaminérgicos têm um corpo neuronal médio, localizado na substância negra compacta. Apresenta vários processos dendríticos principais, geralmente 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 têm 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 massa 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 substância 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 desprovidos de 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 lado de fora e no córtex) e na medula espinhal está localizada do lado de fora (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 a aprendizagem 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 substantia nigra localiza-se no mesencéfalo, principalmente nas regiões que abrangem os gânglios da base. Contém axônios, dendritos e soma 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 massa cinzenta pela sua aparência, localização, estrutura e função. No entanto, dentro da substantia nigra, duas regiões específicas também podem ser distinguidas.
Essa diferenciação responde principalmente aos tipos de neurônios que a substantia nigra inclui. Em algumas 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, bem 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 se refere à porção lateral da substância negra.
Substância preta 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 negra compacta constitui 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 apresentar potenciais de ação com uma forma de onda trifásica, com a primeira fase positiva, e com duração média superior a 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 às aferências caneladas.
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 negra reticular é anatomicamente muito semelhante à do balão 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 primários que se originam no corpo neuronal.
Os principais dendritos da substância reticular negra 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 negra 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. As atividades dessas regiões do cérebro, ou quais funções específicas elas executam, ainda não foram minuciosamente 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 com a relação que esta estrutura tem 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 motivaram iniciaram o 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.
Pesquisa de recompensa
Na mesma pesquisa 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 de 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 substância negra 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.
