Mesencéfalo

1.07.2.2 Midbrain

O mesencéfalo tubular (midbrain) em peixes-pulmão é formado por paredes espessas em torno de um ventrículo estreito (Figs. 2I e 4K-N). A parte dorsal (tectum) é muito maior que o tegmento ventral e dobra-se caudalmente sobre o rhombencéfalo rostral e o cerebelo (Figs. 2J e 4O). O tectum do peixe pulmão assemelha-se aos anfíbios do urodele na medida em que exibe uma simples citoarquitectura com uma camada celular periventricular e uma zona de fibra superficial que carece de mais laminação (Fig. 2I). Dentro desta zona de fibras, os axónios de origem retiniana estão organizados na zona superficial, enquanto outros aferentes tectais e os axónios eferentes dos neurónios tectais estão organizados nas zonas de fibras mais profundas. As grandes células do núcleo do trigémeo mesencéfalo estão situadas numa faixa estreita ao longo da porção dorsomedial do tectum (von Bartheld, 1992; Fig. 2J).

O tectum óptico dos crustáceos pulmonares embrionários e juvenis alberga uma população proeminente de células Pax7-expressoras que é provavelmente crucial para estabelecer a polaridade tectal e a topografia retino-tectal (Thomas et al., 2006). A expressão deste factor de transcrição tem demonstrado ser essencial para a formação do tectum mesencefálico, e a sua expressão persiste na idade adulta em anfíbios e amniotes, bem como em peixes-pulmão (Moreno et al., 2014).

Apesar da sua simples citoarquitectura, o tectum dos peixes-pulmão contém muitos dos tipos de células descritas noutros vertebrados. As células serotonérgicas e nitrérgicas em forma de pêra (Figs. 3B e 4K-O) estão localizadas na camada celular periventricular e apresentam longos processos apicais, dirigidos dorsolateralmente (Fig. 6I). As células tectais CB-ir são observadas principalmente em locais periventriculares e, em menor grau, na zona das fibras. Em contraste, não foram observadas células de ar tectal ChAT-ir.

A inervação do tectum por fibras de 5-HT-ir e TH-ir é muito densa nas partes centrais e profundas da zona fibrosa, onde foram observadas abundantes varicosidades e estruturas semelhantes a terminais. Tais estruturas de 5-HT-ir são também visíveis entre os corpos celulares da camada cinza superficial, enquanto a inervação do TH-ir é mais visível na zona periventricular. De notar que a zona tectal mais superficial é praticamente desprovida de fibras de 5-HT-ir e de TH-ir (Fig. 7A). Em contraste, fibras e terminais de varizes de ar ChAT dispersos ocorrem predominantemente nas camadas tectais superficiais do Protopterus, embora sejam esparsas. Em Neoceratodus, esta inervação é mais abundante e estende-se para as camadas periventriculares mais profundas. Esta presença de fibras de ar ChAT nas camadas superficiais do tectal, que recebe aferentes da retina (Northcutt, 1980), sugere que a acetilcolina pode influenciar as entradas da retina através da modulação da função sináptica no tectum óptico, como demonstrado em outros vertebrados (King e Schmidt, 1991). A distribuição das fibras de 5-HT-ir e TH-ir nas camadas mais profundas e multimodais do tectum corresponde igualmente à situação de outros vertebrados, nomeadamente teleosts e anfíbios.

Um pequeno e pouco diferenciado torus semicircularis está localizado caudoventral ao tectum óptico e melhor desenvolvido em Neoceratodus do que Protopterus (Fig. 4M). A distribuição de vários marcadores, tais como NOS, e fibras catecolaminérgicas e serotonérgicas, dão pistas nas subdivisões torais, mas não foram nomeadas nem devidamente descritas. O lungfish torus semicircularis recebe provavelmente informações mecanosensoriais dos sistemas de linhas octoval e lateral, como acontece noutros grupos de peixes.

Na parte dorsal do tegmento mesencefálico, logo abaixo do limite de alarme/base, uma faixa de células Pax6 destaca-se dorsolateralmente ao núcleo oculomotor. Este último núcleo (III) é composto por neurónios intensamente ChAT-ir de tamanho médio (mais numerosos em Neoceratodus do que em Protopterus) que se encontram no cinzento periventricular do tegmento ventral no mesencéfalo rostral (Figs. 4L e 6K). Os dendritos destes motoneurónios arborizam profusamente para o aspecto ventrolateral do tegmento, e os seus axónios geralmente recolhem no aspecto ventrolateral do núcleo antes de saírem do cérebro no nervo oculomotor (Fig. 6K). Contudo, alguns axónios cruzam-se ventralmente e saem no nervo contralateral (ver pontas de seta na Fig. 6K). Em Neoceratodus, mas não em Protopterus, algumas pequenas e leves células de ar ChAT dorsais aos grandes neurónios oculomotores podem representar um núcleo Edinger-Westphal pouco desenvolvido (ver asteriscos na Fig. 6K).

No tegmento mesencéfalo ventral apenas caudal ao núcleo oculomotor, encontra-se o grupo celular catecolaminérgico (putativamente dopaminérgico) mais proeminente em todo o tronco cerebral dos peixes-pulmão (Figs. 3B e 4M). Consiste em células intensamente de TH-ir com processos laterais e laterodorsal muito longos (Fig. 6J) que têm ligações recíprocas com o telencéfalo e, portanto, correspondem à área tegmental ventral e substanciam nigra pars compacta de amniotes (VTA/SN; ver González e Northcutt, 2009; López et al., 2012). Esta população celular, que é mais numerosa em Protopterus do que em Neoceratodus, compreende grupos mediais e laterais de células muito densamente compactas a nível rostral, mas apenas um grupo medial está presente a nível caudal. Estas células são provavelmente a fonte das fibras conspícuas de TH-ir que se movimentam através do feixe lateral do cérebro e do telencéfalo, especialmente o estriato; assim, assemelham-se à via nigrostriatal dos tetrápodes. As fibras GABA-, SP- e DARPP-32-ir originárias da camada de estriato do peixe-pulmão no aspecto lateral do pré-tártamo e atingem o tegmento mesencéfalo numa região fortemente povoada de dendritos das células de TH-ir (ver asteriscos na Fig. 6J). Portanto, estas observações apoiam a noção de que existem homólogos dos sistemas estriatonigral e nigrostriatal nos peixes-pulmão.

Na parte medial do tegmento mesencéfalo rostral, o núcleo vermelho dos peixes-pulmão foi identificado com base na sua projecção contralateral para a medula espinal (Ronan e Northcutt, 1985). Finalmente, um grupo celular localizado lateralmente no mesencéfalo caudal e istmo dos peixes-pulmão, logo abaixo da pia, é chamado de núcleo superficial (Fig. 4M). Embora a sua função seja desconhecida, as células deste núcleo expressam Pax6 (Fig. 7A) e provavelmente têm origem na placa de alarme rostral rhombencefálica, tal como as partes do cerebelo que exprimem Pax6-expressoras. Em qualquer caso, a ausência de células colinérgicas nesta estrutura (López et al., 2012) argumenta contra a sua homologia com o núcleo istámico de outros vertebrados do ChAT-ir, como uma vez foi proposto.