Ritmos Biológicos e Cronobiologia

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Ritmos Biológicos: O tempo e a vida
Prof. Jeferson de S. Cavalcante
O Tempo a Biologia
• Animais e plantas mudam conforme o Clima, a 
hora e a estação do ano.
• Formas de organização temporal: Reação a 
estímulos ambientais e como ritmicidade.
Ritmos em procariotos
Células do córtex da adrenal
O Tempo a Biologia
Flutuações da excreção urinária de 
sódio e potássio em mamíferos.
Flutuações comportamentais do indíviduo: 
ciclo sono/vigília.
Flutuações do comportamento de 
populações: Migrações de aves. 
CRONOBIOLOGIA
Jean Jacques de 
Mairan, 1729
Tipos de Ritmos
•Ritmos circadianos – circa=aproximadamente, die=dia
período 20 a 28 horas
0 4 8 12 16 20 24 28
Horas
Limite de arrastamento
Tipos de Ritmos
•Ritmos ultradianos
0 4 8 12 16 20 24 28
Horas
Limite de arrastamento
período < 20 horas
Tipos de Ritmos
•Ritmos infradianos
0 4 8 12 16 20 24 28
Horas
Limite de arrastamento
período > 28 horas
Linhas principais de estudos de ritmos
• Ritmos no homem (peso corporal, temperatura, 
excreção urinária, desempenho).
Registro de atividade 
locomotora de 
animais de 
laboratório
• Manipulação de 
ambiente.
Linhas principais de estudos de 
ritmos
Propriedades de um ritmo biológico
Recorrência periódica
1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1
1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19
1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19 1 7 13 19
zzz
zzz
Persistência em livre curso
Caráter endógeno 
Geneticamente determinado
Propriedades de um ritmo biológico
Caráter antecipatório
Propriedades 
de um ritmo 
biológico
Papel do Ambiente
Sincronização 
Caráter endógeno do ritmo
Onde fica o relógio biológico?
0 12 24A B
0 0
0
12 12
12
24 24
24
C D
1
20
40
60
1
11
20
40 40
20
20
40
60
Day
*
Day
*
Day
*
Day
*
Richter, 1967
Efeitos de vários 
procedimentos 
cirúrgicos sobre 
ritmos de atividade 
em livre-curso em 
ratos cegos
Activity
Feeding
Drinking
Time of Day (hrs)
A 0 12 24
24
24
12
12
0
0
B
C
Day
#
Day
#
Day
#
10
1
1
10
20
40
1
10
20
Richter, 1967
Efeitos de lesões no 
hipotálamo anterior sobre 
ritmos comportamentais 
em ratos cegos
Moore & Lenn, 1972
Descrição do tracto 
retino-hipotalâmico no 
rato – autorradiografia 
(Moore & Lenn, 1972) e 
rato e outras espécies 
(Hendrickson et al., 
1972)
Evidência de projeção 
da retina para os 
núcleos 
supraquiasmáticos
3o. 
ventrículo
NSQ
Quiasma óptico
NSQ
Citoarquitetura
Camundongo
Sagüi
Mocó
Rato
Hamster
Toupeira cega
Lesão dos NSQs
Ritmos e Vida
Temperatura
Ciclo Sono/Vigília 
Ritmos Hormonais
• Melatonina
• Hormônio do 
Crescimento
• Ciclo Menstrual (FSH)
Reprodução 
Vegetal
Reprodução Animal
Aplicações da Cronobiologia
Pesquisa
• Revisão conceitual
•Coleta dos dados:
•Tempo: hora/estação
•Planejamento experimental
Organização de atividades sociais
zzz....
•Atividades escolares
Organização de atividades sociais
•Susceptibilidade a agentes tóxicos
•Trabalho em turnos
•Trabalho
Cronopatologia
•Revisão do diagnóstico
•Revisão da terapêutica
Agropecuária
SONO E VIGÌLIA
Por que dormimos???????
Estudo do sono 
Richard Caton 1875: Ondas cerebrais
Hans Berger 1929: Primeiro 
EEG
EEG
Tipos de ondas 
sincronizadas e dessincronizadas
Tipos de ondas
Polissonografia
• Eletro-oculograma
• Eletrocardiograma
• Eletromiograma
• Eletroencefalograma
“O sono não é o mesmo durante a 
noite”
• Nathaniel Kleitman, William Dement e 
Eugene Aserinsway 
Tipos de sono
• Sono de ondas lentas (não-REM)
– Todos os vertebrados
• Sono paradoxal (REM)
– Aves e mamíferos
Características fisiológicas do sono de 
ondas lentas (não-REM)
• Baixo tônus vascular periférico
• Diminuição da pressão sangüínea
• Diminuição da freqüência respiratória
• Diminuição do metabolismo
• Movimento rápido dos olhos
• Cérebro + ativo
• Tônus muscular deprimido
• Freqüência cardíaca e respiratória irregulares
• Presença de sonhos
• Acordar pela manhã
Características fisiológicas do sono 
paradoxal (REM)
Variações do sono
• Porte do animal
• Hábito (Diurno ou noturno)
• Polifásicos ou monofásicos
• Variações individuais
• Idade
Mecanismos neurais do sono
• Frederic Bremer: Década de 1930
– Transecção entre o bulbo e a medula (Sono 
normal)
– Transecção no mesencéfalo (Coma)
– Hipótese passiva do sono
 Ativação do sono REM
– Bloqueio dos neurônios moduladores 
aminérgicos do tronco encefálico
– Mantido pelos sistemas colinérgicos e 
outros neurônios pontinos
Mecanismos neurais do sono
Distúrbios do sono
• INSÔNIAS
• HIPERSÔNIAS
• PARASSÔNIAS
 Estresse
 Química
 Apnéia obstrutiva do sono
 Narcolepsia
 Sonambulismo
 Terror Noturno do sono
Prof. Jeferson de Souza 
Cavalcante
Departamento de Fisiologia
Programa de Pós-Graduação em 
Psicobiologia
jsc@cb.ufrn.br