El Cerebro: Un Órgano Complejo Y Fascinante

El cerebro es un órgano con una estructura y funcionamiento muy complejos. Su estudio resulta muy difícil.

Denominamos "Sistema Nervioso" a un tejido que está constituido por una células especiales que se denominan "Neuronas". Las neuronas pueden tener forma y tamaños diferentes. Todas están especializadas en su capacidad de conducir a través de su membrana una corriente eléctrica.

Una neurona se conecta con otra a través de un espacio denominado sinapsis. En este punto el impulso eléctrico se convierte en químico. Muchos medicamentos actúan a este nivel.

El Sistema Nervioso Central (SNC) comprende el encéfalo, dentro del cráneo, y la médula espinal, en el interior de la columna vertebral.

Una parte del encéfalo es el cerebro. Dentro del cerebro hay zonas en las que están localizadas funciones epecíficas, como la visión, audición o control del movimiento voluntario. Sin embargo muchas funciones se llevan a cabo por la conjunción de grupos de neuronas que pueden estar distantes y que funcionan como "redes".

Otras partes del encéfalo son el cerebelo y el tronco cerebral. El bulbo raquídeo, la protuberancia o puente de Varolio y el mesencéfalo forman el tronco cerebral.

"Medular" quiere decir "central". La médula ósea significa lo que hay en el interior del hueso, la médula renal en el centro del riñón, la médula suprarrenal en el interior de la glándula suprarrenal. "Médula espinal" es lo que contiene el interior de la espina o columna vertebral. La médula espinal está conectada directamente con el bulbo raquídeo del tronco cerebral.

En todo el Sistema Nervioso Central se pueden distinguir unas regiones más pálidas constituidas por fibras que conducen los impulsos nerviosos y rodeadas de una sustancia llamada mielina que es la "Sustancia blanca". Otras zonas son más grises, y contienen los núcleos de las neuronas. Es la "Sustancia gris". En el cerebro la capa externa o corteza cerebral es sustancia gris, y en el centro hay también unos núcleos de esta sustancia.

El Sistema Nervioso Central está conectado con los músculos y los órganos receptores de la piel, etc. por el Sistema Nervioso Periférico (SNP), o "nervios".

El cerebro humano es el órgano más complejo y fascinante que existe en el universo. Piense en las siguientes funciones cerebrales:

- Es capaz de reflexionar sobre sí mismo.

- Controla el rápido movimiento de la mano de un pianista interpretando una melodía.

- Integra el estímulo visual en tres dimensiones, recibiendo los impulsos luminosos sobre una retina plana.

Pero, en mi opinión, el hecho de que un pensamiento creado por el propio cerebro, o transmitido verbalmente por otra persona es capaz de modificar los sentimientos, y así tras la recepción de una noticia una puede pasar de triste a alegre o viceversa. Además este cerebro puede intuir el infinito o extraer reglas del funcionamiento de la naturaleza que pueden ser deducidas antes de ser comprobadas.

Este órgano controla el funcionamiento del resto del cuerpo y no hay duda de que su desarrollo en el ser humano ha permitido que el hombre domine la tierra, cambie el curso de la evolución con la ingeniería genética o sea capaz de crear una sinfonía bellísima.

Nuestros conocimientos sobre el funcionamiento de este órgano son limitados, pero en los últimos años se han incrementado notablemente, y es posible que en los próximos 5 años se adquieran tantos conocimientos como hemos adquirido en toda la historia.

Siempre la realidad es más compleja que el conocimiento que tenemos de ella. Pero puede intuir parte del funcionamiento del sistema nervioso humano si sigue leyendo este capítulo.

SISTEMA NERVIOSO

El sistema nervioso es un tejido especializado formado por unas células denominadas neuronas, que poseen características especiales. Tiene una membrana externa capaz de generar impulsos nerviosos y transmitir estos impulsos a otras neuronas vecinas a través de la sinapsis.

Fue el investigador español Santiago Ramón y Cajal quien descubrió que el sistema nervioso seguía las mismas leyes que el resto de los tejidos y estaba formado por células independientes unas de otras. Hasta entonces se creía que el cerebro era como una maraña de filamentos que funcionaban como un todo. De alguna forma cada neurona es una unidad funcional.

El cerebro humano consta de 100.000.000.000 de neuronas. Las neuronas pueden tener una forma y tamaño muy variables. Cada una con tres regiones celulares: soma o cuerpo, dendritas y axón. El soma contiene el núcleo, y la maquinaria bioquímica para la síntesis de enzimas y otras moléculas esenciales.

El funcionamiento del cerebro depende del flujo de información a través de circuitos complejos consistentes en redes de neuronas. Una neurona puede estar activada eléctricamente o en reposo. En función de qué neuronas estén activadas, el grado de activación o cuales están en reposo la percepción, o la información variará. Comprendo que ello es complejo y no es fácil entenderlo.

La información pasa de una neurona a otra por puntos de contactos especializados: las sinapsis. Una neurona puede tener de 10 a 10.000 sinapsis y puede recibir información de otras 10.000 neuronas. Generalmente la sinapsis ocurre entre el axón y la dendrita. La información en la sinapsis es de tipo químico, a través de neurotransmisores. Algunas sinapsis son excitadoras y otras inhibitorias. En este punto de contacto la comunicación entre una neurona y la siguiente no puede hacerse a través de la descarga eléctrica. Esta produce en al neurona presináptica la liberación de una sustancia química (neurotransmisor) al espacio sináptico que va a unirse con una proteína de la membrana de la neurona postsináptica (receptor) produciendo cambios en el potencial de membrana de esta neurona. Esto tiene más importancia de lo que a primera vista puede parecer. Primero existen una serie de sustancias químicas que pueden ser modificadas con otras. Es decir que los medicamentos van a actuar sobre estas zonas preferentemente. Segundo pueden hacerlo o bien potenciando su acción o bloqueándola.

Conocemos más de 50 sustancias que son neurotransmisoras o neuromoduladoras. Algunas clásicas son la acetilcolina, adrenalina y dopamina. Otras sustancias más recientemente descubiertas que influyen en la modulación del impulso eléctrico de una célula a otra son los péptidos como la sustancia P, el péptido vasoactivo o la metencefalina. Esta variedad puede sorprender, pero no hay duda de que la forma en que cada sustancia influye en el receptor de la neurona postsináptica es diferente. Además hay varios receptores diferentes para cada neurotransmisor. Por lo menos hay 5 receptores diferentes para la dopamina. Toda esta complejidad farmacológica se puede comprender como necesaria para una transmisión compleja y bien sintonizada de señales entre las propias neuronas.

Además de las neuronas existen en el sistema nervioso la glía. Estas células pueden ser astrocitos, microglia y oligodendroglia. Su función es la de sostén, de varios procesos de nutrición y metabolismo de las neuronas, o incluso participa en procesos de inflamación y de reparación del daño al sistema nervioso. Además como en otros tejidos hay vasos sanguíneos. Una peculiaridad del sistema nervioso es que los vasos sanguíneos poseen unas células que ejercen de barrera para que determinadas sustancias no entren en el cerebro y resulten tóxicas: es la barrera hemato- encefálica.

Podemos dividir el sistema nervioso en dos grandes partes: el sistema nervioso central y el sistema nervioso periférico.

SISTEMA NERVIOSO CENTRAL (SNC)

Está en el interior del cráneo y de la médula espinal, con una estructura especial, en la que se forman circuitos reflejos. Podemos dividirlo en:

- ENCÉFALO: En el interior del cráneo

- MÉDULA ESPINAL: En el interior del canal vertebral

El ENCÉFALO está compuesto por cerebro, tronco cerebral y cerebelo. El cerebro tiene 2 hemisferios cerebrales (Derecho e izquierdo). Cada hemisferio está compuesto por 4 lóbulos: frontal, parietal, temporal y occipital.

LA CORTEZA CEREBRAL es una capa de tejido neural, muy replegada, que cubre los hemisferios cerebrales. Tiene un espesor de 1,3 a 4,5 milímetros. La superficie es de 1400 centímetros cuadrados. El número de neuronas es de 100.000 por milímetro cuadrado,lo que supone un total de 10.000 millones. La corteza cerebral no representa ni funcional ni estructuralmente una entidad. En los vertebrados inferiores la corteza es minúscula. En los mamíferos inferiores adquiere proporciones considerables y se desarrolla aun más en los carnívoros, llegando a tapar el resto del cerebro en los primates. Contiene varias capas de células y en donde se integran y reconocen los impulsos sensitivos y sensoriales y donde se originan los impulsos motores y las funciones superiores tales como el lenguaje, el pensamiento, etc.

En la profundidad de los hemisferios cerebrales se encuentran los ganglios basales con el tálamo, núcleos caudado, putamen, pálido, etc.

Debajo de la corteza y entre los núcleos grises de la base existe sustancia blanca, compuesta por axones.

TRONCO CEREBRAL: Lo que llamamos el tronco cerebral es en realidad la región del encéfalo que conecta la médula con el cerebro y se divide en tres partes: mesencéfalo, protuberancia y bulbo raquídeo.

EL CEREBELO está detrás del tronco cerebral y tiene una estructura diferente y fácil de identificar. Su función principal está en relación con el control del equilibrio y del movimiento.

SISTEMA NERVIOSO PERIFÉRICO: Generalmente fuera del cráneo (excepto los nervios que denominamos pares craneales) y del canal vertebral. Está constituido por raíces, plexos y troncos nerviosos o "nervios". Su estructura es algo diferente a la del SNC, y solo son cables que transportan los impulsos nerviosos desde el SNC hasta los órganos efectores como el músculo, las vísceras, etc. o viceversa, desde los órganos sensoriales (vista, oído, olfato, equilibrio), desde la piel (sensibilidad táctil, dolorosa, térmica) o desde el músculo (posición del miembro) hasta el SNC. Son por tanto meros conductores.

EVOLUCIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO

Si uno observa una planta y un ratón verá enormes diferencias. Pero si los estudia con el microscopio y los analiza químicamente será capaz de entender que ambos seres vivos se componen de unos mismos principios químicos y están formados de células. La mayoría de seres vivos están constituidos por células. Algunos seres vivos son unicelulares, es decir formados por una sola célula. En general las células se componen de una membrana que las aísla del exterior. Esta membrana es clave en separar el contenido del interior que se mantiene vivo, de toda la materia muerta del exterior. La mayoría de seres vivos tienen células eucarióticas, es decir con un núcleo dentro que contiene el DNA (Ácido desoxirribonucleico), que va a controlar las características propias del individuo, regulando la síntesis de proteínas, y que va a transmitir los caracteres de este individuo a sus descendientes.

Animales como las medusas desarrollan el sistema nervioso como simples redes. Las esponjas no tienen sistema nervioso. Solo reposan en el fondo del mar, sin conducta que les induzca a moverse en busca de comida. En cambio la medusa se dirige a los alimentos y los captura. Los procesos electroquímicos básicos que ocurren en el sistema nervioso de la medusa son iguales que en el hombre.

El animal es capaz de tener conductas más complejas a medida que se hace más complejo el sistema nervioso. Los invertebrados suelen tener un sistema nervioso simple. En algunos gusanos las neuronas se agrupan en ganglios. En los vertebrados estas agrupaciones se hacen más complejas y grandes, aunque en algunos vertebrados primitivos no difieren mucho de los gusanos en cuanto a la organización del sistema nervioso. A medida que la evolución ha hecho más complejos los vertebrados, el ganglio de la cabeza se desarrolla hasta formar un cerebro. Este cerebro se va haciendo complejo en los vertebrados superiores, y se divide en varias partes.

TAMAÑO DEL CEREBRO

El cerebro humano no es el más grande. Las ballenas y elefantes lo tienen mayor. Pero si tienen el mayor cerebro proporcionalmente al peso corporal. En los últimos 3 millones de años de la evolución el cerebro humano ha crecido enormemente. Ello tiene relación con la bipedestación. Algunas áreas del cerebro como las partes anteriores (lóbulos frontales) y laterales (parietales) han crecido más que otras. Su peso está alrededor de 1.500 gr, con algo mayor tamaño en los varones que en las mujeres.

FUNCIONES CEREBRALES

Los cerebros de todos los animales tiene en común ciertas funciones básicas, principalmente el control de movimiento y el análisis de las sensaciones. El cerebro humano ha sido capaz de aprender funciones completamente nuevas: lenguaje, calculo, etc. El estudio de las funciones mentales son de una complejidad mucho mayor y más difíciles de estudiar. Respecto a la localización, determinadas funciones están bien localizadas,por ejemplo la percepción visual en el área 17, en el lóbulo occipital, mientras que otras funciones requieren varias áreas actuando de forma coordinada, por ejemplo el lenguaje o la memoria.

El neuropsicólogo ruso A.R. Luria distingue tres unidades funcionales del cerebro cuya participación es necesaria para todo tipo de actividad mental. La primera es la que mantiene el tono o la vigilia, que están en regiones del tronco cerebral pero actuando sobre la corteza y experimentando a la vez su influencia reguladora. La segunda unidad es la que obtiene, procesa y almacena la información que llega del mundo exterior. La tercera programa, regula y verifica la actividad mental. Cada una de estas unidades se subdivide en zonas funcionalmente jerárquicas y consiste al menos en tres zonas corticales: el área primaria que recibe los impulsos de la periferia o los manda, la secundaria o de asociación donde se procesa la información recibida o prepara la que se manda y la terciaria, zonas de superposición, últimos sistemas desarrollados en el hombre y responsables de las formas más complejas de actividad mental que requieren la participación concertada de muchas áreas corticales.

DOMINANCIA CEREBRAL. EL LENGUAJE

Los dos hemisferios cerebrales no tienen funciones idénticas. El hemisferio dominante, que suele ser el izquierdo para la mayoría de las personas diestras, está encargado de llevar a cabo las funciones relacionadas con la producción y comprensión del lenguaje oral, escritura, lectura y cálculo. El denominado hemisferio menor o no dominante está encargado del procesamiento de otras funciones como el análisis del espacio, la atención, el conocimiento del esquema corporal, y la prosodia o entonación del lenguaje hablado.

Los zurdos no tienen el cerebro organizado de forma similar a los diestros, pero al lado contrario, en espejo. Los grados de zurdería no son todos similares. Parte de la representación del lenguaje ocurre en el lado derecho, pero se distribuye en ambos hemisferios en proporciones diferentes en función del grado de zurdería.

Es interesante el hecho de que el lenguaje tiene una representación cerebral muy amplia dentro del hemisferio dominante. La producción verbal está representada en áreas más anteriores, en el lóbulo frontal, mientras que la comprensión está en regiones más posteriores, en los lóbulos temporal y parietal. Entre ellas existen conexiones que permiten, por ejemplo, la repetición.

Para llevar a cabo un movimiento voluntario se requieren la participación de varias estructuras del sistema nervioso. El plan del movimiento se origina normalmente en el lóbulo frontal. Desde la circunvolución prerrolándica del lóbulo frontal parten los impulsos nerviosos que descienden por la vía piramidal hasta la médula espinal, de donde saldrá a través de una segunda neurona el impulso nervioso por el nervio periférico hasta alcanzar el músculo. Esta visión del movimiento a través de dos neuronas desde el cerebro hasta el músculo es simplista, y cuanto más complejo y modulado es el movimiento requiere mayor participación de otras estructuras del sistema nervioso central: los ganglios basales, el área motora suplementaria, el cerebelo y las vías sensitivas, todos ellos colaborando a que el movimiento sea preciso y adecuado.

El impulso visual que llega al ojo del hombre, es captado por las células de la retina. De la retina, sale una neurona que pasa por el quiasma óptico. Una parte de las fibras se cruzan al otro lado en el quiasma, y alcanzan el tálamo. De ahí sale una nueva neurona que llega hasta el lóbulo occipital, donde está la corteza visual primaria. Las conexiones con otras áreas cerebrales, permiten reconocer los impulsos visuales con objetos o símbolos previamente conocidos en áreas de asociación.

Los impulsos auditivos recogidos en el oído, son percibidos a nivel del caracol en el oído interno, de donde parten los impulsos hacia el tronco cerebral, cuyas vías se dirigen hacia la corteza temporal donde se encuentra el área auditiva primaria.

ORGANIZACIÓN COLUMNAR DE LA CORTEZA CEREBRAL

Uno se pregunta ¿Cómo es posible que el cerebro realice todas estas funciones. Hubel y Wiesel estudiando la vía visual al igual que Mountcastle en las regiones parietales comprobaron que la corteza cerebral está organizada de una forma curiosa. Existen columnas de células que tienen todas ellas la misma función. Así existen columnas que solo responden a cambios de orientación del estímulo visual. Otras columnas son de binocularidad. Otras son de visión de colores o de identificación del objeto visual. Estas columnas están conectadas entre si y funcionan como microunidades. Cuando se integran el conjunto de información de las diferentes columnas uno extrae la información global de lo que está viendo. Parece que toda la corteza funciona de esta forma, y los impulsos sensitivos o auditivos son integrados de la misma forma.

Piense que el que vea una bella rosa está en función de cuales son las neuronas que estén activas en determinadas columnas. Por la activación de unas neuronas apreciaremos el tamaño, por otras el color, por otras la situación en el espacio. Todo ello de forma rápida, y conectado con otras zonas del cerebro, que no permiten reconocer que aquello es similar a otros objetos vistos anteriormente que nos informa de que aquel objeto es una rosa. Además ello activa otros circuitos que pueden informarnos de lo agradable o desagradable que es el objeto, o incluso evocarnos recuerdos más complejos.

UNA REFLEXIÓN SOBRE EL PENSAMIENTO HUMANO

Cuesta aceptar que el pensamiento humano es una función asentada en un proceso físico- eléctrico y químico de las células del cerebro. En función de como están activadas determinados grupos de neuronas mientras que otros están inactivados nosotros percibimos el mundo a través de la visión, audición, tacto, etc. Pero también nuestra actividad cerebral condiciona nuestro humor, nuestra iniciativa, memoria, y las capacidades más complejas que van a condicionar nuestra conducta. Nuestra libertad no es menor por basarse en procesos físico- químicos. Le ayudará a comprender mejor la relación cerebro- mente el siguiente capítulo.