Cérebro contralateral - Contralateral brain

A organização contralateral do prosencéfalo ( latim : contra ‚contra; latus‚ lado; lado ‚lateral) é a propriedade de que os hemisférios do cérebro e do tálamo representam principalmente o lado contralateral do corpo. Conseqüentemente, o lado esquerdo do prosencéfalo representa principalmente o lado direito do corpo, e o lado direito do cérebro representa principalmente o lado esquerdo do corpo. A organização contralateral envolve funções executivas e sensoriais (por exemplo, uma lesão cerebral do lado esquerdo pode causar hemiplegia do lado direito ). A organização contralateral está presente em todos os vertebrados, mas em nenhum invertebrado .

De acordo com a teoria atual, o prosencéfalo é torcido em torno do longo eixo do corpo, de modo que não apenas os lados esquerdo e direito, mas também os lados dorsal e ventral, são trocados. (Ver abaixo.)

Anatomia

Algumas discussões aferentes.
Decussões piramidais.

Anatomicamente , a organização contralateral se manifesta por decussações maiores (com base na notação latina para dez , 'deca', como um 'X' maiúsculo ) e quiasmas (após a letra grega maiúscula 'Χ,' chi ). Uma decussação denota um cruzamento de feixes de fibras axonais dentro do sistema nervoso central . Como resultado de tais discussões: As conexões eferentes do cérebro com os gânglios da base , o cerebelo e a coluna vertebral são cruzadas; e as conexões aferentes da coluna vertebral, cerebelo e ponte com o tálamo são cruzadas. Assim, as regiões primárias motoras, somatossensoriais , auditivas e visuais no prosencéfalo representam predominantemente o lado contralateral do corpo.

Dois dos nervos cranianos mostram quiasmas: (1) o quiasma do trato óptico (isto é, nervo craniano II), que se origina dos olhos e se insere no tectum óptico do mesencéfalo ; e (2) o nervo troclear (isto é, nervo craniano IV), que se origina no mesencéfalo ventral e inerva um dos seis músculos que giram o olho (isto é, o músculo oblíquo superior ).

A organização contralateral está incompleta

Embora o prosencéfalo de todos os vertebrados mostre uma organização contralateral, essa contralateralidade não é de forma alguma completa. Algumas dessas exceções devem ser mencionadas:

  • O olfato (ou seja, o sentido do olfato) é uma exceção digna de nota. Cada lobo olfatório se conecta aos centros ipsilaterais do cérebro frontal.
  • Em condrichthyans (por exemplo, tubarões e patins ), o tálamo não recupera um ramo do trato óptico, mas apenas do tectum óptico contralateral , de modo que o caminho óptico decussa duas vezes e o prosencéfalo representa o olho ipsilateral.
  • Em cérebros grandes, algumas funções tendem a ser fortemente lateralizadas . Por exemplo, as regiões da linguagem (ou seja, a área de Broca e Wernicke ) estão situadas no hemisfério esquerdo da maioria dos humanos.
  • A maioria das conexões aferentes e eferentes do prosencéfalo tem componentes bilaterais, especialmente fora das regiões sensoriais e motoras primárias. Como resultado, uma hemiplegia adquirida em uma idade muito jovem pode ser completamente compensada com o tempo.

Teorias

De acordo com o entendimento atual, a organização contralateral se deve a uma torção axial (explicada mais abaixo), que é a única teoria que foi testada de forma independente. Uma série de propostas alternativas foram publicadas anteriormente, a mais popular das quais é a teoria do mapa visual . Um vídeo de ciência popular explica essas teorias em poucas palavras.

Teoria do mapa visual por Cajal

desenho esquemático do sistema nervoso central, mostrando esquematicamente como as metades das flechas são projetadas na retina dos olhos, cruzadas pelo quiasma óptico e mapeadas corretamente para o córtex visual
Esquema da teoria do mapa visual de Cajal. O = quiasma óptico; C = córtex visual (e motor); M, S = vias de decussação; R, G: nervos sensoriais, gânglios motores.
Transformações do campo visual em direção ao mapa visual no córtex visual primário. U = para cima; D = para baixo; L = esquerda; R = certo; F = fóvea

A teoria do mapa visual foi publicada pelo famoso neurocientista e pioneiro Santiago Ramón y Cajal (1898). (Veja também e para resumos em inglês.) De acordo com essa teoria, a função do quiasma óptico é reparar a imagem do campo retinal no córtex visual. A pupila nos olhos dos vertebrados inverte a imagem na retina, de modo que a periferia visual se projeta para o lado medial da retina. Pelo cruzamento quiasmático, a periferia visual fica novamente do lado de fora, se assumirmos que o mapa retiniano é mantido fielmente em todo o trato óptico.

A teoria tem vários pontos fracos. Por exemplo, os tratos visuais espiralam seu caminho desde o LGN talâmico até o córtex visual. (Veja a figura; esse caminho é conhecido como radiação óptica .) Como resultado, o mapa da retina mostra a periferia visual no lado medial. No entanto, o objetivo central da teoria era obter um mapa visual preciso e fiel com o campo medial projetando-se para os lados mediais do córtex visual.

Teorias de torção

Duas teorias de torção foram propostas de forma independente: a hipótese de torção axial de de Marc Lussanet e Jan Osse e a hipótese de torção somática de Marcel Kinsbourne .

Hipótese de torção axial

rubrica
Esquema da torção do desenvolvimento, de acordo com a hipótese da torção axial. A, B: O embrião inicial gira para o lado esquerdo; B, C: A simetria é mantida por mais uma volta à esquerda na região anterior da cabeça e uma volta à direita de compensação no resto do corpo. D, E: Crescimento do trato óptico levando ao quiasma óptico. As cores referem-se ao embrião inicial: vermelho = lado direito, azul = lado esquerdo, preto = dorsal, branco = ventral.

A hipótese de torção axial foi projetada para explicar como o padrão de organização contralateral, decussações e quiasmas se desenvolve, e por que esse padrão é evolutivamente estável. A estabilidade evolutiva é verdadeiramente notável, visto que não há exceções conhecidas ao longo dos 500 milhões de anos de evolução dos vertebrados. De acordo com a teoria, a organização contralateral se desenvolve da seguinte maneira. O embrião inicial é virado para o lado esquerdo, de modo que o esquerdo é virado para a gema e o direito é virado para longe da gema. Esta orientação assimétrica é compensada pelo crescimento assimétrico, para recuperar a simetria bilateral superficial. A região anterior da cabeça vira para a esquerda, conforme mostrado no esquema. O prosencéfalo não é uma estrutura superficial, mas está tão intimamente associado às estruturas superficiais do corpo que gira junto com a cabeça anterior. Essas estruturas formarão posteriormente os olhos, narinas e boca.

O corpo atrás da cabeça compensa a orientação assimétrica do corpo na direção oposta, girando para a direita. (Ver esquema.) Devido a essas compensações opostas da cabeça anterior e do resto do corpo, o animal fica torcido.

O trato óptico cresce desde a retina até o tectum óptico. Como dorsal e ventral estão invertidos na região anterior da cabeça, os tratos crescem primeiro em direção ao lado ventral, para se encontrarem na linha média para formar um quiasma. Como o tectum óptico fica no mesencéfalo dorsal, cada trato continua dorsal até o tectum óptico contralateral.

O coração e os intestinos são órgãos internos sem forte integração nas estruturas externas do corpo, portanto, não há pressão evolutiva para fazê-los girar de maneira semelhante. Em vez disso, esses órgãos retêm sua orientação assimétrica original no corpo.

A hipótese da torção axial prevê que pequenas assimetrias da face e do cérebro - assim como aquelas encontradas na direção oposta do tronco - permanecem na idade adulta, e isso foi confirmado experimentalmente.

Hipótese de torção somática

A ideia de uma torção somática foi inspirada pela hipótese da inversão dorsoventral ; a ideia foi desenvolvida por Marcel Kinsbourne .

De acordo com a hipótese da inversão dorsoventral, um deuterostômio ancestral virou-se de costas. Como resultado, os vertebrados têm um sistema nervoso dorsal, enquanto os protostômios têm um ventral. De acordo com a hipótese da torção somática, não o animal inteiro virou de costas, mas apenas a parte ″ somática ″ - isto é, tudo atrás dos olhos, boca e narinas, incluindo o prosencéfalo.

Comparando inversão, torção somática e torção axial

As três teorias estão intimamente relacionadas.

A hipótese da torção somática foi proposta como um aprimoramento da hipótese da inversão e, portanto, tem um poder explicativo muito mais amplo do que sua antecessora. Não só explica a inversão do corpo, mas também do prosencéfalo contralateral.

A hipótese de torção axial foi definida independentemente das outras duas. Além de fornecer uma justificativa para o corpo invertido e o prosencéfalo contralateral, explica por que o coração e os intestinos são assimétricos. Além disso, é a única das três teorias que é apoiada por evidências de crescimento embriológico.

Evolução

Uma propriedade notável da organização contralateral é que ela está presente em todos os vertebrados. Mesmo os clados mais distantes - os agnathans - possuem um quiasma óptico, e mesmo as impressões do crânio dos primeiros vertebrados do Ordoviciano mostram a presença de um quiasma óptico: essa ideia foi desenvolvida por Kinsbourne. Existem evidências moleculares para a hipótese de inversão em quase todos os grupos de deuterostômios. Não se sabe, porém, qual foi exatamente a pressão seletiva que causou a inversão. O desenvolvimento torcido e assimétrico é bem conhecido de outros deuterostômios - como Hemichordata , Echinodermata , Cephalochordata e Tunicata . Virar para o lado ou de cabeça para baixo também ocorre com frequência nesses clados.

Malformações de desenvolvimento

Na holoprosencefalia , os hemisférios do cérebro ou parte dele não estão alinhados nos lados esquerdo e direito, mas apenas nos lados frontal e occipital do crânio, e a cabeça geralmente permanece muito pequena. De acordo com a hipótese da torção axial, isso representa um caso extremo de torque Yakovleviano e pode ocorrer quando o cérebro não gira durante o início da embriologia.

Cefalópago ou janiceps gêmeos são gêmeos siameses que nascem com duas faces, uma de cada lado da cabeça. Esses gêmeos têm dois cérebros e duas medulas espinhais, mas estão localizados no lado esquerdo e no lado direito do corpo. De acordo com a hipótese da torção axial, os dois sistemas nervosos não podiam girar devido à complexa configuração do corpo e, portanto, permaneceram em ambos os lados.

Veja também

Referências