As Bases Neuroanatômicas do Comportamento: Histórico e Contribuições Recentes

02-01-2011 13:14

 

AS BASES NEUROANATÔMICAS DO COMPORTAMENTO: HISTÓRICO E CONTRIBUIÇÕES RECENTES

Neuroanatomic basis of behavior: history and recent contributions

 

Guilherme Carvalhal Ribas1


1 Departamento de Cirurgia, Faculdade de Medicina, Universidade de São Paulo (USP), São Paulo (SP), Brasil

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Introdução

Dentro do recente desenvolvimento das neurociências em geral, a disponibilidade de exames de neuroimagem morfológica e funcional - entre os quais se destacam as imagens de ressonância magnética atualmente usuais na prática médica -, tornou-se possível a avaliação mais pormenorizada das estruturas encefálicas também de pacientes psiquiátricos, tanto em relação à pesquisa quanto ao nível assistencial.

A compreensão dos avanços nos diversos campos abrangidos pelas neurociências e a própria interpretação dos exames de ressonância magnética do encéfalo atualmente rotineiros passaram, evidentemente, a requerer um maior conhecimento neuroanatômico, que no caso da psiquiatria e das suas áreas afins diz respeito às estruturas neurais relacionadas com o comportamento.

O presente artigo de revisão trata dos aspectos anatômicos dessas estruturas, destacando particularmente as suas relações topográficas e as suas principais conexões. O texto que segue tem, portanto, como objetivo fundamental, contribuir para a compreensão das organizações anatômicas e funcionais básicas das principais estruturas encefálicas relacionadas com o comportamento humano.

 

 

O lobo límbico e o sistema límbico

Ao estudar a anatomia comparada dos sulcos e giros dos cérebros de mamíferos, Paul Broca, em 1877,1 descreveu o "grande lobo límbico" como sendo constituído pelos giros do cíngulo e parahipocampal, e a "fissura límbica" como sendo constituída pelos sulcos atualmente denominados sulco do cíngulo, sulco subparietal e sulco colateral,2 tendo adotado o termo límbico em função do seu significado (do latim "Limbus": orla, anel, em torno de),3-4 uma vez que essas estruturas, presentes em todos os mamíferos, se situam em torno do topo do tronco encefálico (Figura 1A).

James Papez, em 1937,5-6 propôs que o circuito constituído pelo giro do cíngulo-giro parahipocampal-hipocampo-fórnix-corpo mamilar-núcleos anteriores do tálamo-giro do cíngulo se constituísse no circuito básico das emoções, hipótese que veio a ser ampliada por Paul MacLean, em 1949,7 ao propor o conceito de cérebro visceral. Com essa proposição, MacLean defendia a idéia de que o cérebro visceral, constituído pelo rinencéfalo* (estruturas e áreas olfatórias e paraolfatórias, giro do cíngulo, giro parahipocampal e hipocampo),9 fosse comum a todos os mamíferos e responsável pelas funções básicas de comer, beber e de se reproduzir (Figura 1B). Inicialmente, MacLean, assim como Papez, não reconheceu a contribuição prévia de Broca. Mas, em suas publicações subseqüentes, adotou o termo proposto pelo autor francês e criou o conceito de sistema límbico.10-12(Figura 1C).

 

*O termo rinencéfalo dizia respeito ao conjunto de estruturas olfativas e límbicas, uma vez que se acreditava que estas últimas constituíam apenas centros de integração da função olfativa. Hoje não deve mais ser utilizado.8

 

Apesar de haver consenso entre os diversos autores de que o sistema límbico tenha como estruturas principais os giros corticais, os núcleos de substância cinzenta e tratos de substância branca dispostos nas superfícies mediais de ambos os hemisférios e em torno de III ventrículo (Figura 2) - que, funcionalmente, se relacionam com os instintos, emoções e memória, e através do hipotálamo, com a manutenção da homeostase -, existem divergências quanto à sua própria conceituação e quanto à inclusão de certas estruturas na sua composição, como o lobo olfatório e o próprio hipotálamo.8,13-23

Os lobos olfatórios são constituídos pelos bulbos olfatórios, que recebem informações dos receptores olfativos pelas suas fibras eferentes e pelas áreas cerebrais diretamente atingidas por estas terminações. Os bulbos olfatórios são estruturas pares que filogenética e embriologicamente são extensões rostrais de ambas as massas telencefálicas, e já possuem uma estrutura laminar do tipo cortical. As projeções eferentes dos bulbos olfatórios formam os tratos olfatórios medial e lateral que se dirigem ao tubérculo olfatório que, nos seres humanos, corresponde à substância perfurada anterior. Apenas a sua porção anterior possui conexões olfativas uma vez que a sua porção posterior já se relaciona com os núcleos hipotalâmicos. A área olfatória lateral que recebe estas terminações é denominada córtex piriforme e corresponde ao único centro cortical com função olfatória específica; posteriormente a ela se situa o chamado córtex entorinal, não relacionado com a olfação, porém muito desenvolvido no homem. Da área olfatória lateral emergem aferências que se dirigem a centros diencefálicos e para o complexo amigdalóide.8,13,16

Do ponto de vista morfológico, as estruturas que compõem o sistema límbico se caracterizam como uma série de curvas em forma de "C" que têm como centro o tálamo e o hipotálamo em cada hemisfério (Figura 3). Entre estas, para Nieuwenhuys et al., destacam-se cinco curvas em "C" que, de medial para lateral, são assim constituídas:21

1) Giro do cíngulo e giro parahipocampal;

2) Estria medular do tálamo-núcleos habenulares-trato habênulo-interpeduncular;

3) Amígdala centromedial, o seu componente dorsal ou supracapsular que caracteriza a estria terminal e o seu componente ventral sublentiforme, que se dirigem ao núcleo da estria terminal topograficamente disposto sob a cabeça do núcleo caudado e que, em conjunto, compõem a chamada amígdala estendida;24-25

4) Fímbria, crura, corpo e pilar do fórnix, que conectam o hipocampo ao corpo mamilar; e

5) Hipocampo e estrias longitudinais (induseum griseum) que, por meio da fasciola cinérea (giros fasciolares, giros subesplênicos, giro de Andrea Retzius), posteriormente, e do rudimento hipocampal, anteriormente, conectam o hipocampo com o giro paraterminal.

A publicação denominada Terminologia Anatômica Internacional, editada em 1998 e que substituiu a antiga Nomina Anatomica, introduziu o lobo límbico como um dos lobos cerebrais, descrevendo-o como sendo constituído pelos giros do cíngulo e parahipocampal, portanto considerando nessa concepção apenas as principais estruturas corticais que participam da composição do sistema límbico (Figura 2).26-27

 

Os núcleos septais e o sistema septo-banda diagonal

 

Imediatamente à frente da lâmina terminal, que constitui a parede anterior do III ventrículo, se dispõem os pequenos giros paraterminal e paraolfatórios anterior e posterior, separados pelos sulcos paraolfatórios posterior e anterior, e que abrigam os núcleos septais (Figuras 2, 3 e 5). Estes três pequenos giros constituem a chamada área paraolfatória de Broca,9 que se situa sob o também pequeno giro subcaloso disposto sob o rostro do corpo caloso e que se continua anteriormente com o giro do cíngulo.9 A área de convergência da porção mais basal do giro do cíngulo com o giro reto foi denominada por Yasargil de pólo do cíngulo.28

A área septal constituída pelos núcleos septais se situa imediatamente à frente da comissura anterior e é também denominada de septum verum (ou verdadeiro) e septo pré-comissural,8,13,16 em contraposição ao septo pelúcido que não abriga células neuronais e que se situa posterior e superiormente à comissura anterior.

Os núcleos septais recebem aferências principalmente do hipocampo e do subículo do giro parahipocampal por meio do indusium griseum† e da porção pré-comissural do fórnix.‡ As suas eferências se dirigem de volta ao hipocampo por meio do próprio fórnix, ao hipotálamo, ao mesencéfalo por meio do fascículo prosencefálico medial, e através da estria medular do tálamo à habênula que, por sua vez, projeta-se sobre o mesencéfalo.8,13,16,19 Funcionalmente, os núcleos septais, portanto, conectam estruturas límbicas ao hipotálamo e ao tronco encefálico, principalmente por meio da formação hipocampal. Clinicamente, a chamada síndrome septal, decorrente da sua lesão, se caracteriza por reações exageradas a estímulos ambientais com conseqüentes alterações comportamentais, principalmente relacionadas com o comer, o beber, episódios de raiva e distúrbios da esfera sexual.

†Enquanto o fórnix, situado sob o corpo caloso, constitui a principal estensão do hipocampo, o indúsio cinzento, constituído pelas estrias longitudinais medial e lateral, corresponde a uma estensão do hipocampo disposta sobre o corpo caloso e que termina no giro paraterminal que abriga núcleos septais.9,13,16,19

‡Ao atingir a comissura anterior, o pilar ou coluna do fórnix se bifurca em um maior contingente de fibras pós-comissurais que se destinam ao corpo mamilar ipsolateral e em um menor contingente de fibras pré-comissurais que se destinam aos núcleos septais do giro paraterminal.9,13,16

Os núcleos septais se continuam anteriormente com neurônios da banda diagonal, caracterizando o chamado sistema septo-banda diagonal e, lateralmente, são adjacentes ao núcleo basal de Meynert, já situado na região do striatum ventral, constituindo um verdadeiro contiunum de neurônios colinérgicos fronto-basais.15,19 Morfologicamente, a banda diagonal de Broca conecta a região septal com a região do striatum ventral que, por sua vez, se continua lateralmente com o complexo amigdalóide.

 

O sistema estriato-palidal ventral

 

Do ponto de vista funcional, um dos princípios básicos da conceituação do sistema límbico é dado pelo fato de que as suas estruturas se projetam no hipotálamo e não nos gânglios da base como o restante do córtex cerebral.15-16 No entanto, a demonstração de que a porção mais anterior e basal do striatum (núcleo accumbens e áreas estriatais do tubérculo olfatório) recebe projeções do córtex olfatório e do hipocampo (alocórtex), e também dos córtices entorinal, insular, do giro do cíngulo, órbito-medial e do pólo temporal (mesocórtex), e dada a projeção do núcleo accumbens para as porções mais anteriores do globo pálido, permitiram com que Heimer e van Hoesen acrescentassem as regiões posteriores do córtex orbitário e a ínsula ao conceito de "grande lobo límbico"17,29 e que vários autores viessem a conceituar o striatum ventral e o pallidum ventral como regiões dos gânglios da base que abrigam o sistema córtico-estriatal-palidal ventral, distinto do clássico sistema córtico-estriatal-palidal dorsal relacionado com atividades motoras e com particulares implicações neuropsiquiátricas.15,17,30Funcionalmente, enquanto o sistema caudal ou dorsal é composto pelas conexões superfície cortical neocortical-striatum dorsal-pallidum dorsal-núcleos talâmicos ventro-laterais-córtex motor, o sistema ventral é composto pelas conexões córtices alo e mesocorticais do grande lobo límbico-striatum ventral-pallidum ventral-núcleos talâmicos dorso-mediais-córtices pré-frontal e da porção anterior do giro do cíngulo (Figura 4A).15

É interessante ressaltar que, enquanto o striatum recebe projeções de toda a extensão cortical, o globo pálido se projeta predominantemente para as áreas corticais anteriores,13,15,19 podendo, no entanto, também influenciar outros processos perceptivos através da sua interação com áreas corticais mais posteriores. A recente descrição de conexões anatômicas da substância negra com o córtex ínfero-temporal sugere que os gânglios da base também participam de funções visuais de reconhecimento e de discriminação de objetos por meio das vias pálido-nigrais, dadas estas conhecidas propriedades dessa área cortical.31

Topograficamente, apesar de não haver uma delimitação clara entre as suas porções ventrais e dorsais, o striatum e o pallidum ventrais se situam na base frontal fundamentalmente entre a substância perfurada anterior e a comissura anterior (Figura 4B). O striatum ventral se caracteriza como sendo a área que abriga o núcleo accumbens e as porções mais mediais e ventrais do putame e da cabeça do núcleo caudado,29-30,32 sendo que o núcleo accumbens topograficamente se superpõe à porção do striatum em que o putame e a cabeça do caudado se encontram unidas sob o braço anterior da cápsula interna.19 O pallidum ventral corresponde ao território anteriormente incluído na substantia innominata de Reichert e se situa adjacentemente ao núcleo basal de Meynert e ao fascículo prosencefálico medial.9,15

Superiormente, o striatum e o pallidum ventrais são, portanto, como que cobertos pelo braço anterior da cápsula interna, que abriga justamente as fibras que carreiam as suas projeções para os córtices pré-frontal e cingular anterior.29,32 Medialmente ao striatum e pallidum ventrais se dispõe a porção do hipotálamo que forma a parte inferior da parede ipsolateral do III ventrículo (Figura 5).

 

O núcleo basal de Meynert

O núcleo basal de Meynert é constituído por agregados neuronais colinérgicos que se dispõem desde a região septal-banda diagonal da porção fronto-basal mais rostral até a porção mais caudal do globo pálido.8,15-16 Dada a sua topografia, na literatura o termo "núcleo basal de Meynert" por vezes é utilizado como sinônimo de substância inominada e também é denominado de núcleo da substância inominada.15

O núcleo basal de Meynert recebe as suas aferências principalmente também das áreas corticais que compõem o grande lobo límbico e se projeta difusamente sobre o córtex cerebral. Funcionalmente, se relaciona com mecanismos de vigília e de atenção.15-16

A amígdala estendida

 

O corpo amigdalóide, ou amígdala, se localiza no interior da metade anterior do unco do giro parahipocampal, imediatamente anterior à cabeça do hipocampo que ocupa a sua metade posterior e, portanto, constitui a parede anterior do corno temporal.33 Superiormente, a amígdala se continua com a base do globo pálido, de forma que em um corte coronal o núcleo lenticular e a amígdala compõem a conformação de um "8" ou de uma ampulheta.33-35

O corpo amigdalóide é composto pelas suas diferentes partes basolateral, olfatória e centromedial. A parte basolateral é muito semelhante ao córtex, recebe as suas aferências do córtex cerebral e de núcleos talâmicos polimodais e, como o córtex, se projeta para o striatum ventral e para o tálamo. A pequena parte olfatória, adjacente ao córtex olfatório temporal, daí recebe as suas aferências e se projeta principalmente para a parte centromedial da própria amígdala e para o hipotálamo. A parte centromedial, por sua vez, recebe aferências da formação hipocampal, da ínsula, do córtex órbitofrontal e de núcleos talâmicos da linha média (mais particularmente relacionados com informações interoceptivas), e se projeta sobre o hipotálamo e tronco encefálico.16

Johnston, em 1923,36 demonstrou que a porção centromedial da amígdala se estende posteriormente por meio de colunas de células neuronais dispostas ao longo da estria terminal até o núcleo da estria terminal (bed nucleus of stria terminalis), que se localiza na porção posterior do striatum e pallidum ventrais,16 em topografia imediatamente inferior à cabeça do núcleo caudado. Em complementação a essa extensão dorsal, de Olmos, em 1972,24-25 demonstrou existir também uma extensão ou componente ventral da porção centromedial da amígdala, disposta sob o núcleo lentiforme e posteriormente ao sistema estriado-palidal ventral, e que também termina no núcleo da estria terminal. Dada a disposição semicircular da estria terminal, disposta entre o núcleo caudado e o tálamo, e a disposição ântero-basal do componente ventral, a amígdala centromedial passou a ser definida como um verdadeiro continuum em forma de um anel disposto em torno da cápsula interna e do tálamo, e denominada de amígdala estendida.15-16,25

A amígdala estendida é, portanto, formada pela amígdala centromedial, pelo núcleo da estria terminal, e pelos corredores celulares dorsal (componente supracapsular, estria terminal) e ventral (componente sublentiforme) que nele terminam (Figura 6). Assim como o striatum ventral, a amígdala estendida recebe aferências principalmente das áreas não-isocorticais do grande lobo límbico, incluindo a amígdala baso-lateral, e se projeta basicamente sobre o hipotálamo.15

Quanto ao papel relevante da amígdala em relação às emoções e ao comportamento, é importante ressaltar que a sua parte centromedial não se projeta para o striatum, e sim, para o hipotálamo eo tronco encefálico. Através dessas eferências, toda a amígdala estendida exerce as suas influências sobre as áreas neurais que geram os componentes autonômicos, endócrinos e somatomotores das experiências emocionais, que regulam as atividades básicas de beber, comer e pertinentes ao comportamento sexual.

A íntima relação topográfica e funcional do corpo amigdalóide com o hipocampo8,16,21,37 vincula o processo de armazenamento de memórias com os seus respectivos coloridos emocionais, e as suas relações com o córtex cerebral permitem a atuação em particular do córtex pré-frontal sobre o complexo amigdalóide. Ao coordenar as diferentes informações sensitivas e sensoriais projetadas pelos tálamos sobre as diferentes áreas neocorticais, o córtex pré-frontal constitui o principal centro de organização e de planejamento de ações, inclusive emocionais. As áreas corticais pré-frontais, portanto, orquestram as reações emocionais, exercendo uma intensa atividade modulatória sobre a amígdala.15-17,38-39

Paralelamente às conhecidas projeções das eferências sensitivas e sensoriais do tálamo sobre o córtex - que então viabilizam a identificação do estímulo em questão e que orquestram uma reação elaborada, "pensada", como resposta -, LeDoux et al.38-40 descreveram que o tálamo também projeta as aferências sensoriais sobre a amígdala que, então, atua diretamente sobre o tronco encefálico. Esta via mais direta acarreta, portanto, respostas inespecíficas, mais rápidas, e com intensos componentes autonômicos, prévias às respostas processadas pelo córtex cerebral, o que explica, por exemplo, reações abruptas de medo frente a determinadas situações.38 Em relação a esses embricamentos funcionais, é ainda interessante a observação de LeDoux et al. de que, dado o fato da amígdala apresentar um amadurecimento funcional prévio em relação ao hipocampo e ao resto do córtex cerebral, o armazenamento das primeiras lembranças com carga emocional pode ocorrer de maneira ainda pouco elaborada e se tornar um elemento de memória não apropriadamente codificado e que, eventualmente, pode vir a ser posteriormente mobilizado de forma também inapropriada.38-39

 

O cerebelo

 

Descrições recentes de conexões cerebelares com diferentes áreas corticais vieram demonstrar a participação do cerebelo também em atividades comportamentais. Assim como os gânglios da base, enquanto as alças que conectam o cerebelo ao córtex motor se relacionam com atividades motoras, as alças que o conectam com o córtex pré-frontal se relacionam com funções cognitivas e comportamentais.31

O desenvolvimento de técnica de estudo de circuitos neurais por meio do transporte transneuronal retrógado, com vírus tipo herpes simplex tipo I, viabilizou a demonstração de que o neocerebelo (núcleos denteados) também atua sobre o córtex pré-frontal, em semelhança às projeções pálido-tálamo-corticais que também atingem essa área cortical. As conexões originadas no cerebelo e que se dirigem para a região pré-frontal são distintas das que influenciam o córtex motor e se dirigem para múltiplas áreas pré-frontais, caracterizando alças de circuitos fechados possivelmente relacionadas com diferentes funções cognitivas e comportamentais.31

 

Comentários finais

 

Considerando a evolução filogenética do sistema nervoso, apesar do gradual desenvolvimento das suas diversas estruturas, o fato das estruturas límbicas se projetarem direta e maciçamente sobre o hipotálamo e o tronco encefálico, gerando manifestações emocionais autonômicas e endócrinas sem um efetivo controle cortical, acabou acarretando no ser humano uma integração incompleta dos três encéfalos filogenéticos, conforme apontado pelo próprio Paul MacLean, que os conceituou,11-12 e apropriadamente descrito por Arthur Koestler ao comparar o neocórtex a um cavaleiro que não controla completamente o seu cavalo - metaforicamente representado pelo sistema límbico.41 Para Koestler, o conhecimento da morte, proporcionado pelo intelecto, em contraposição à sua coexistente instintiva rejeição, veiculada pelas estruturas mais primitivas, veio caracterizar o principal paradigma da dissociação da mente humana.42

Funcionalmente, o sistema estriato-palidal ventral, a amígdala estendida, o núcleo basal de Meynert e a região septal constituem as vias eferentes das atividades cerebrais originadas no grande lobo límbico, daí as suas importâncias no contexto neuropsiquiátrico.15,43

o ponto de vista anatômico, é interessante observar que as áreas corticais frontais médiobasais (giro paraterminal e área subcalosa) e as áreas corticais olfatórias (área da substância perfurada anterior, componentes do lobo piriforme), consideradas límbicas, a região estriato-palidal ventral e os seus núcleos subjacentes constituem um continuum córtico-subcortical que se dispõe na superfície ventral do cérebro, da porção medial do pólo temporal à porção médiobasal posterior do lobo frontal, e que tem como limite basal e posterior a comissura anterior.

Em paralelo a estas observações e dadas as suas disposições particularmente superficiais, Mesulam propõe que as porções mais mediais do complexo amigdalóide, a substância inominada (contida na região estriato-palidal ventral) e os núcleos septais (contidos nos giros paraterminal e paraolfatório), que em conjunto constituem o cérebro basal anterior (do inglês: basal forebrain), sejam consideradas como partes do manto cortical.20

Considerando que estas estruturas se continuam na superfície anterior e medial do hemisfério com o giro cíngulo e na superfície basal com o giro parahipocampal, e que, por sua vez, estes dois giros são contínuos posteriormente, o lobo límbico morfologicamente acaba se caracterizando como um círculo levemente inclinado, com a sua porção superior mais medial e a inferior mais lateral em relação ao plano médio-sagital que envolve as estruturas diencefálicas. A região estriado-palidal ventral, que abrange a chamada substância inominada, por sua vez, se situa anteriormente sob a base do lobo límbico, topograficamente posteriormente à substância perfurada anterior, anteriormente à comissura anterior e inferiormente às fibras do braço anterior da cápsula interna. Lateralmente, o striatum ventral é contíguo ao pedúnculo anterior do lobo temporal e ao complexo amigdalóide e, medialmente, é contíguo à região septal.

Do ponto de vista clínico, entre as atuais evidências que disfunções das alças que os gânglios da base e o cerebelo constituem com áreas corticais não-motoras se relacionam com quadros esquizofrênicos e com outras alterações neuropsiquiátricas,13,15,21,30-31,44 destacam-se as observações de que lesões palidais se relacionam particularmente com sintomas neuropsiquiátricos com déficits cognitivos, comportamentos obsessivo-compulsivos e "acinesia psíquica", que podem, portanto, serem devidos a disfunções de projeções palidais para os córtices pré-frontal, órbitofrontal e do cíngulo,15-16,30-31,45 que transitam pelo ramo anterior da cápsula interna.

 

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