Es importante que conozcas datos sobre el cerebro. Este órgano es la base de todo el curso. Pese a que este tema es algo teórico, te animamos a que lo revises entero; no obstante, si en algún momento quieres saltarte algún trozo, hazlo.
Todos sabemos qué es el cerebro pero quizás no todos lo sabríamos definir correctamente. Antes de empezar a hablar de él, veamos su definición:
El cerebro es uno de los centros nerviosos constitutivos del encéfalo, existente en todos los vertebrados y situado en la parte anterior y superior de la cavidad craneal.
El cerebro pesa alrededor de 1,4 kg y tiene 100.000 millones de neuronas (veremos qué son y cómo funcionan más adelante). A los dos años de edad ya tenemos este número de neuronas y se mantiene hasta los 30 años, edad en la que esta cifra empieza a disminuir. A lo largo de nuestra vida perdemos 1000 millones de neuronas. En concreto solemos perder, de media, unos 18 millones de neuronas cada año. No obstante, seguimos generando neuronas durante toda la vida (el proceso de llama neurogénesis). Ocurre principalmente en el hipocampo, una región del cerebro que está vinculada a la memoria y al aprendizaje.
Vamos a ver un poco cómo está formado el cerebro. Éste tiene dos hemisferios cerebrales. Cada uno controla un lado del cuerpo, pero los controles se cruzan: el hemisferio derecho se encarga de la parte izquierda del cuerpo y el hemisferio izquierdo controla la parte derecha. Si el cerebro se desplegara, ocuparía mucho espacio. Por eso se dobla en sí mismo, para poder caber dentro del cráneo.
Cada hemisferio tiene 4 lóbulos: lóbulo frontal, lóbulo temporal, lóbulo parietal y lóbulo occipital.
Lóbulo frontal
Está situado en frente del surco central. Se encarga del razonamiento, la planificación, las partes del discurso y el movimiento (corteza motora), las emociones y la resolución de problemas.
Lóbulo temporal
Está situado por debajo de la fisura lateral. Se encarga de la percepción y el reconocimiento de los estímulos auditivos (oído) y de la memoria (hipocampo).
Lóbulo parietal
Está situado detrás del surco central. Se encarga de la percepción de los estímulos tales como el tacto, la presión, la temperatura y el dolor.
Lóbulo occipital
Está situado en la parte posterior del cerebro, detrás del lóbulo parietal y el lóbulo temporal. Se encarga de muchos aspectos de la visión.
El cerebro es el órgano mejor protegido del cuerpo. La primera capa de protección es el cráneo, que actúa como armadura para proteger al cerebro de los golpes. Después vienen las meninges, que son cada una de las membranas de naturaleza conjuntiva que envuelven el encéfalo y la médula espinal. Es decir, son tres membranas que rodean el cerebro para evitar que se dañe por el contacto con el interior del cráneo. Son estas membranas las que se infectan cuando alguien tiene meningitis. Por eso es tan peligrosa, porque las meninges están en contacto directo con el cerebro.
Para una mayor protección, el cerebro (y la médula espinal) están bañados en el líquido cefalorraquídeo (se dice del líquido incoloro y transparente, ligeramente alcalino, en el que están sumergidos los centros nerviosos de los vertebrados, que llena también los ventrículos del encéfalo y ejerce una acción protectora de aquellos órganos).
El líquido cefalorraquídeo circula a través de los ventrículos. También circula entre la meninge piamadre (la interna, que protege el sistema nervioso central) y la meninge aracnoides (la intermedia). Además de servir para amortiguar los golpes, este fluido reduce la presión en la base del cerebro haciendo que el tejido nervioso “flote”.
El líquido cefalorraquídeo es secretado por el plexo coroideo en los ventrículos superiores y es absorbido por el sistema venoso en la base del cerebro. A medida que este fluido fluye hacia abajo, se lleva los desechos tóxicos y mueve las hormonas entre las regiones ampliamente separadas del cerebro.
Antes de ver detalladamente las neuronas y las células gliales, que son las células que componen el sistema nervioso humano, veremos exactamente qué es y cómo funciona este sistema.
El sistema nervioso:
El cerebro es algo así como la torre de control del cuerpo. Tiene que tener rápidamente información sobre las necesidades del cuerpo y de los recursos disponibles en el entorno para satisfacerlas.
A tal efecto, el cerebro se basa en una amplia red de “cableado” distribuido por todo el cuerpo: los nervios. Junto con el cerebro y la médula espinal, los nervios constituyen el sistema nervioso.
Para distinguir los centros de control de las vías de información, dividimos el sistema nervioso en dos sub-sistemas:
-El sistema nervioso central
-El sistema nervioso periférico, que a su vez se divide en el sistema nervioso somático y el sistema nervioso autónomo.
El sistema nervioso central consiste en el cerebro y su extensión natural, la médula espinal, que se extiende a través del centro de la columna vertebral. La columna vertebral, junto con el cráneo, ofrece una grana armadura para el sistema nervioso central.
En el sistema nervioso central, la “materia gris” se compone de cuerpos celulares de las neuronas y su densa red de dendritas. La materia gris incluye el centro de la médula espinal y la capa externa delgada de los hemisferios cerebrales, comúnmente conocida como la corteza.
La materia blanca consiste en el revestimiento de mielina que cubre los axones de estas mismas neuronas para que puedan llevar a cabo los impulsos nerviosos más rápidamente. Estos axones mielinizados se agrupan en haces (el equivalente de los nervios) que hacen conexiones con otros grupos de neuronas.
El sistema nervioso periférico consiste en los nervios, algunos de los cuales recogen la información mientras que otros transmiten órdenes. Los nervios faciales entran y salen del cerebro directamente a través del cráneo. Otros nervios llegan al cerebro a través de la médula espinal. Los nervios en el sistema nervioso periférico están a su vez divididos en dos categorías:
•El sistema nervioso somático
Estos nervios participan en la relación del organismo con su ambiente externo. Envían la información al cerebro a través de varios detectores sensoriales del cuerpo. Estos nervios también nos permiten responder a estos estímulos moviéndose a través de nuestro medio ambiente.
•El sistema nervioso autónomo
Estos nervios están más involucrados en la regulación de las funciones vitales internas. Ayudan a mantener el equilibrio interno mediante la coordinación de actividades tales como la digestión, la respiración, la circulación de la sangre, la excreción, y la secreción de hormonas.
El sistema nervioso autónomo a su vez se divide en dos categorías:
•Sistema nervioso simpático
El sistema nervioso simpático se pone en acción para preparar el organismo para la actividad física o mental. Cuando el organismo se enfrenta a un factor estresante importante, es el sistema nervioso simpático el que orquesta la respuesta de lucha o huida. Dilata los bronquios y las pupilas, acelera el ritmo cardíaco y la respiración, y aumenta la transpiración y la presión arterial, pero reduce la actividad digestiva. Dos neurotransmisores se asocian principalmente con este sistema: la epinefrina y la norepinefrina.
•Sistema nervioso parasimpático
La activación del sistema nervioso parasimpático provoca una desaceleración general de las funciones del cuerpo con el fin de conservar la energía. El sistema nervioso parasimpático contrae, desacelera o disminuye lo que estaba dilatado, acelerado o aumentado por el sistema nervioso simpático. Las únicas cosas que el sistema nervioso parasimpático aumenta son las funciones digestivas y el apetito sexual. Un neurotransmisor se asocia principalmente con este sistema: la acetilcolina.
Células gliales, neuronas y sinapsis
El sistema nervioso humano está compuesto de dos tipos de células: las células gliales y las neuronas.
LAS CÉLULAS GLIALES
En comparación con las neuronas, las células gliales juegan un papel menos evidente en la comunicación intercelular. Antes se creía que había muchas más células gliales que neuronas pero se ha llegado al consenso de que la proporción es 1-1, es decir, que existen el mismo número de neuronas que de células gliales, en total 100.000 millones de cada una.
Las células gliales son tan esenciales que sin ellas, las neuronas no podrían funcionar correctamente.
Las células gliales nutren a las neuronas y también les aportan soporte físico y las protegen. Las células gliales también disponen de los materiales de desecho que se generan cuando las neuronas mueren y aceleran la conducción de los nervios, actuando como una funda aislante alrededor de ciertos axones.
Veamos de forma más ordenada estas funciones que hemos visto.
Las cuatro funciones principales de células gliales son:
1)Rodear las neuronas y mantenerlas en su lugar
2)Suministrar nutrientes y oxígeno a las neuronas
3)Aislar una neurona de otra
4)Destruir y eliminar las neuronas muertas (función de limpieza).
Los tres tipos de células gliales que ofrecen de soporte del Sistema Nervioso Central son los astrocitos, los oligodendrocitos y la microglía.
Las células gliales que ofrecen soporte al Sistema Nervioso Periférico se conocen como células de Schwann.
Astrocitos
Los astrocitos proporcionan soporte mecánico a las neuronas, les suministran nutrientes y mantienen el equilibrio del medio extracelular (son importantes en la regulación del medio iónico de las células nerviosas y, en algunos casos, de la recaptación de transmisor). También digieren y eliminan todo tipo de escombros.
De todas las células gliales, las astrocitos son probablemente los que tienen funciones más complejas.
Los oligodendrocitos
Los oligodendrocitos forman la vaina de mielina que rodea los axones de muchas neuronas. La forma especial en la que los oligodendrocitos se envuelven alrededor de los axones acelera la conducción neural.
Microglía
Las células microgliales constituyen la primera línea de defensa contra los invasores extranjeros. Son los macrófagos del cerebro, es decir, las células que eliminan las sustancias de desecho y las estructuras dañadas del Sistema Nervioso Central.
Células de Schwann
Al igual que los oligodendrocitos, las células de Schwann se envuelven alrededor de los axones de los nervios, pero la diferencia es que una sola célula de Schwann conforma un solo segmento de la vaina de mielina de un axón. Por otro lado, los oligodendrocitos se envuelven alrededor de numerosos axones a la vez.
Las células de Schwann son las que fabrican las vainas de mielina de los axones del Sistema Nervioso Periférico (SNP) pero también ayudan en la limpieza de escombros del SNP y guían la regeneración de los axones del sistema. Para hacer esto, las células de Schwann se organizan en una serie de cilindros que sirven como guía para los brotes de la regeneración de los axones. Si uno de estos brotes se encuentra con un cilindro, el brote crecerá a través del tubo a una velocidad de 3-4 mm por día. Los brotes improductivos simplemente se marchitan.
LAS NEURONAS
Una neurona es una célula nerviosa, que generalmente consta de un cuerpo de forma variable y provisto de diversas prolongaciones, una de las cuales, de aspecto filiforme y más larga que las demás, es el axón o neurita.
Como todas las células en el cuerpo humano, cada neurona tiene una membrana que rodea su citoplasma y un núcleo que contiene sus genes. Las neuronas también tienen pequeños orgánulos que les permiten producir proteínas de energía.
Pero debido a que el trabajo principal de las neuronas es la de transmitir información, también tienen dos tipos de extensiones altamente especializadas que las distinguen de otras células: las dendritas y los axones.
Las dendritas
Las dendritas, con su estructura ramificada en forma de árbol, recogen información y la retransmiten al cuerpo celular de cada neurona.
Los axones
Los axones son generalmente muy largos, y cada neurona tiene sólo uno. Este axón lleva la información lejos del cuerpo celular de la neurona hacia otras neuronas, con el que hace las conexiones llamadas sinapsis. Así pues, la sinapsis es la relación funcional de contacto entre las terminaciones de las células nerviosas. Los axones también pueden estimular directamente a otros tipos de células, tales como células del músculo.
Ahora es momento de ver qué es exactamente la sinapsis.
LA SINAPSIS
La sinapsis es el punto de unión entre dos neuronas, es decir, el punto donde el axón de una neurona se conecta a la dendrita de otra. Esta palabra viene del griego syn (juntos) y haptein (unirse). En el reino animal, las neuronas se pueden conectar entre sí de dos formas muy diferentes:
-Por una sinapsis eléctrica, en la que dos células se tocan y están conectadas por pequeños agujeros, que permiten al impulso nervioso pasar directamente de una neurona a la otra.
-Por una sinapsis química, donde las dos células no están en contacto y el impulso nervioso necesita moléculas particulares para reducir la brecha entre ellas..
Las sinapsis químicas son más lentas que las eléctricas, pero también son mucho más flexibles. Esta flexibilidad valiosa es la base de todo aprendizaje.
En una sinapsis química típica entre dos neuronas, la neurona desde la que llega el impulso nervioso se llama neurona presináptica. La neurona a la que los neurotransmisores (mensajeros químicos) se unen se llama neurona postsináptica.
Al otro lado de la brecha, los neurotransmisores se unen a receptores de membrana: grandes proteínas ancladas en la membrana celular de la neurona postsináptica.
Los neurotransmisores
Un neurotransmisor es un mensajero de información neurológica de una célula a otra. Es cualquiera de varias sustancias químicas, como la adrenalina o la acetilcolina, que transmite los impulsos nerviosos a través de una sinapsis a un elemento postsináptico, como otro nervio, músculo o glándula.
Cualquier neurotransmisor tiene varios subtipos de receptores que son específicos a él. Es la presencia o ausencia de ciertos de estos subtipos que causa una cascada de reacciones químicas específicas en la neurona postsináptica. Estas reacciones dan lugar a la excitación o la inhibición de esta neurona.
Los neurotransmisores se dividen en dos categorías de acuerdo con el efecto que tienen sobre la segunda neurona una vez que se liberan en la brecha sináptica.
Los neurotransmisores que ayudan a esta neurona para propagar el impulso nervioso se clasifican como neurotransmisores excitatorios.
Los neurotransmisores que reducen la probabilidad de que una neurona propague el impulso se denominan neurotransmisores inhibitorios.
Así pues, el neurotransmisor actúa un poco como una llave. Si tiene la forma adecuada para la siguiente neurona, se producirá un efecto en esa neurona.
Para ser considerado un neurotransmisor, una molécula debe cumplir varios criterios:
1) Debe producirse dentro de una neurona, en el botón de terminales de la misma y debe liberarse en el espacio sináptico.
2) Debe producir un efecto en la neurona postsináptica.
3) Después de que se haya transmitido su señal a esta neurona, debe ser desactivado rápidamente.
4) Debe tener el mismo efecto en la neurona postsináptica cuando se aplica de forma experimental o cuando se secreta por una neurona presináptica.
En la actualidad hay más de 60 moléculas diferentes que cumplen estos criterios.
Vamos a ver 3 grupos: los neurotransmisores clásicos, los péptidos y algunos gases solubles.
Los neurotransmisores clásicos
Entre las pequeñas moléculas que constituyen los neurotransmisores “clásicos”, los más conocidos son:
-Acetilcolina
-Serotonina
-Catecolaminas, incluyendo la adrenalina, la noradrenalina y la dopamina
-Aminoácidos excitatorios tales como aspartato y glutamato (la mitad de las sinapsis en el sistema nervioso central son glutamatérgicas)
-Aminoácidos inhibitorios tales como la glicina y el ácido gamma-aminobutírico (GABA) (de un cuarto a un tercio de las sinapsis en el sistema nervioso central son GABAérgicas)
-Histamina
-Adenosina
-Trifosfato de adenosina (ATP)
Los péptidos
Los péptidos forman otra gran familia de neurotransmisores, con más de 50 miembros conocidos. Algunos de ellos son: sustancia P, beta endorfina, encefalina, somatostatina, vasopresina, prolactina, angiotensina II, oxitocina, gastrina, colecistoquinina, tirotropina, el neuropéptido Y, la insulina, glucagón, calcitonina, neurotensina y bradiquinina.
Gases solubles
Algunos gases solubles también actúan como neurotransmisores. El miembro más importante de esta categoría es el monóxido de nitrógeno (NO).
Estos neurotransmisores actúan por su propio mecanismo distintivo: salen de la membrana celular de la neurona transmisora por difusión simple y penetran en la membrana de la neurona receptora de la misma manera.
Vamos a ver de forma detallada algunos de los neurotransmisores clásicos que hemos citado. De los que veremos a continuación, aparte de la acetilcolina, el resto pertenece a la familia de aminas o aminoácidos.
-Acetilcolina
Es un neurotransmisor excitatorio ampliamente distribuido que provoca la contracción muscular y estimula la excreción de ciertas hormonas. En el sistema nervioso central, está implicada en la vigilia, la atención, la ira, la agresión, la sexualidad y la sed, entre otras cosas.
-Dopamina
Es un neurotransmisor implicado en el control del movimiento y la postura. También modula el estado de ánimo y juega un papel central en el refuerzo positivo y la dependencia.
-Ácido gamma-aminobutírico
GABA (ácido gamma-aminobutírico) es un neurotransmisor inhibidor que está ampliamente distribuido en las neuronas de la corteza cerebral. GABA contribuye al control motor, la visión y muchas otras funciones corticales. También regula la ansiedad.
-Glutamato
Es un neurotransmisor excitador importante que está asociado con el aprendizaje y la memoria.
-Norepirefrina o noradrenalina
Es un neurotransmisor que es importante para la atención, las emociones, el sueño (dormir) y el aprendizaje. La norepirefrina también se lanza como una hormona en la sangre, en el que hace que los vasos sanguíneos se contraigan y el ritmo cardíaco aumente.
-Serotonina
La serotonina contribuye a diversas funciones, tales como la regulación de la temperatura corporal, el sueño, el estado de ánimo, el apetito y el dolor.
Las ondas cerebrales
Las ondas cerebrales son generadas por las neuronas. Éstas se comunican entre sí mediante señales eléctricas.
Las ondas cerebrales se miden en ciclos por segundo (Hertz o la abreviación Hz). También hablamos de la “frecuencia” de la actividad de las ondas cerebrales. Cuanto menor sea el número de Hz, más lenta es la actividad cerebral o más lenta es la frecuencia de la actividad.
Tradicionalmente hay 4 tipos de ondas cerebrales:
-Las ondas delta (por debajo de 4 Hz), que se producen durante el sueño.
-Las ondas theta (4-7 Hz), que se asocian con el sueño, la relajación profunda (como la relajación hipnótica) y la visualización.
Los niños funcionan con este tipo de ondas hasta los 6 años aproximadamente. Es como si estuvieran en un estado de ensoñación.
-Las ondas alfa (8-13 Hz), que se producen cuando estamos relajados y tranquilos.
-Las ondas beta (13-38 Hz), que se producen cuando estamos pensando activamente, durante la resolución de problemas, etc.
A medida que se ha ido estudiando el cerebro, han aparecido otras ondas cerebrales como:
-El ritmo sensorial motor (SMR en inglés, que está en torno a 14 Hz). La actividad SMR parece vincular las funciones del cerebro y del cuerpo. Como curiosidad, podemos decir que el ritmo sensorial motor fue originalmente descubierto para prevenir las convulsiones en los gatos.
-Las ondas Gamma (39-100 Hz), que participan en la actividad mental superior y la consolidación de la información. Un interesante estudio ha demostrado que los meditadores tibetanos avanzados producen niveles más altos de gamma que los no meditadores, tanto antes como durante la meditación.
