Sistema Nervioso Ii

1

FISIOLOGÍA DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL CEREBRO EDGAR HERNANDO TOLEDO CÁCERES MEDICO VETERINARIO UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA PROFESOR DE FISIOLOGÍA Y FARMACOLOGÍA UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA 2009

La corteza cerebral presenta el control de cinco sistemas: 1. Sistema Sensitivo 2. Sistema Motor 3. Sistema de la Conciencia 4. Sistema Emotivo 5. Sistema Visceral Sistema Sensitivo Se inicia en receptores sensitivos y termina en zonas específicas de la corteza cerebral.  Vía Primaria. Lleva sensaciones directamente hacia la corteza  Vía Secundaria. Las sensaciones pasan por la Formación reticular (FR) y son seleccionadas para no sobreexitar la corteza con tantas sensaciones que tiene que analizar al mismo tiempo. La corteza cerebral es una lámina gris, formada por cuerpos de neuronas, que cubre los hemisferios cerebrales y cuyo grosor varía de 1,25 mm en el lóbulo occipital a 4 mm en el lóbulo anterior. Se calcula que en la corteza del cerebro humano hay unos siete millones de neuronas. Aproximadamente la mitad de la corteza forma las paredes de los surcos de los hemisferios y no está expuesta en la superficie cerebral. Las neuronas de la corteza están dispuestas en capas bastante diferenciadas. Las fibras nerviosas que nacen de ellas establecen múltiples conexiones entre las distintas capas y zonas, lo que permite que una señal llegada a la corteza se extienda y persista. Así mismo, los impulsos eferentes que nacen de un área pueden llegar por las conexiones a otras, o a zonas cercanas a la primera haciendo que continúe la actividad. Las neuronas de asociación hacen que los impulsos que llegan a la corteza duren un tiempo considerable y se extiendan a gran número de neuronas. Así un pequeño ruido percibido por la corteza puede suscitar una actividad prolongada de las neuronas del área correspondiente y provocar una respuesta externa. Estas áreas sensoriales son llamadas también somestésicas y son las áreas en las que terminan las fibras sensitivas que transmiten impulsos visuales, auditivos, olfativos y sensaciones desde la superficie del cuerpo y tejidos profundos Están distribuidas de la siguiente forma: Área somestésica: Recibe, a través del tálamo, los impulsos que rigen la sensibilidad corporal general procedentes de la piel, los tejidos, músculos, articulaciones y tendones del lado opuesto del cuerpo. Se halla en la circunvolución central posterior, detrás de la Cisura de rolando y frente a la representación motora. Funciones del Área Somestésica:

2 o o o o o o

Apreciación de las diferencias de peso. Discriminación espacial. Localización táctil. Apreciación de tamaño y forma. Semejanzas o diferencias de temperatura. Todos los aspectos de la sensación que requieren comparación y juicio.

Sistema motriz o motor La principal área motora, 4 de Brodmann, se halla situada delante del surco central o cisura de rolando. Posee células gigantes de las que nacen las vías corticoespinal y corticobulbar con axones para los músculos estriados del organismo. Son áreas de la corteza cerebral desde donde se inician los impulsos que moverán la musculatura. En la parte más alta de esta área se localiza la zona para los movimientos de los miembros más distantes: pies, rodillas, cadera; y en las partes más bajas los músculos para la masticación, deglución, caza cabeza, cuello y las zonas más próximas de las extremidades. Además de esta área, existe otra situada por delante de ella, que se considera promotora y cuya lesión produce pérdida temporal de las destrezas adquiridas. Estás áreas envían los impulsos para la acción voluntaria, participando en la misma otros centros, ya que el sistema nervioso funciona en forma integral. Como las vías aferentes y eferentes cruzan a nivel de la médula o del bulbo, el hemisferio cerebral derecho rige los movimientos del lado corporal izquierdo, y el hemisferio izquierdo los del lado derecho. Se encuentran el sistema extrapiramidal y piramidal. El Extrapiramidal está constituido por las vías nerviosas polisinápticas que incluyen los núcleos basales y los núcleos subcorticales relacionados que intervienen en el comportamiento motor. Este sistema controla principalmente la actividad postural estática, mientras que el sistema piramidal interviene fundamentalmente en los movimientos voluntarios. El sistema extrapiramidal está formado por una red de neuronas localizadas en regiones específicas del encéfalo y del tronco encefálico, tales como núcleos basales, formación reticular, núcleos vestibulares y núcleo rojo. Los neurotransmisores implicados en la función del sistema extrapiramidal son dopamina, serotonina, acetilcolina y ácido gamma aminobutírico GABA. El extrapiramidal tiene que ver con el movimiento extensor. El sistema piramidal se caracteriza por comandar el movimiento muscular flexor. Este sistema está formado por las vías del SNC encargadas de llevar los impulsos nerviosos desde la corteza cerebral motora hasta las alfa neuronas de las astas ventrales de la médula espinal. El sistema piramidal o vía corticoespinal es un conjunto de axones que viajan desde la corteza cerebral hasta la médula espinal. La vía corticoespinal contiene exclusivamente axones motores. Cerca del 85% de los axones se decusa (se cruzan) en el bulbo raquídeo (en el punto conocido como descusación de las pirámides). Esto explica por qué los movimientos de un lado del cuerpo son controlados por el lado opuesto del cerebro. Sistema de la conciencia Es una cualidad que nos permite reconocernos a sí mismo, reconocemos nuestra realidad y creatividad. Los animales la poseen aunque no en las

3 dimensiones de la nuestra. Las partes de la conciencia podríamos dividirla en:  Física: supervivencia  Emocional: deseo y necesidad  Mental: pensamiento, creencia  Existencial: límites de la vida  Espiritual: búsqueda de la verdad La conciencia humana y la percepción de la individualidad se generan en un determinado espacio del cerebro situado en la parte posterior del córtex, lo que convierte estos fenómenos en meros episodios de las reacciones bioquímicas del cerebro, según una investigación realizada por el Premio Nobel Francis Crick, uno de los descubridores de la estructura del ADN. La investigación pretendía determinar la relación neuronal de la conciencia (neural correlate of consciousness o NCC) o, lo que es lo mismo, las bases neurobiológicas de esta facultad superior del psiquismo humano. El córtex emerge como la región del cerebro donde se generan los procesos de la conciencia. Es una sofisticada e interconectada red neuronal que sustenta la percepción a través de nodos que expresan cada uno de ellos un aspecto de la percepción. Un nodo por sí mismo no es capaz de generar conciencia ni de sostener la noción de individualidad, pero los nodos se activan y desactivan en función de una serie de coaliciones de neuronas que son las que amplían la capacidad cerebral y generan la conciencia de los procesos subjetivos y del entorno. Aún reconociendo que las investigaciones sobre el papel de las neuronas en la formación de la conciencia están en un estado primitivo, Francis Crick considera que el comportamiento de nuestro cerebro puede explicarse totalmente por la interacción de las células nerviosas. La investigación de Francis Crick, realizada conjuntamente con Christof Koch, se basa en años de experimentación, incluidos estudios con pacientes que sufrían lesiones cerebrales, pruebas con animales e investigaciones psicológicas. Algunos de los datos de mayor valor provienen de estudios realizados con pacientes epilépticos, en cuyo cerebro se colocaron diminutas sondas para evaluar sus ataques. El estudio describe cómo distintas partes del cerebro se interrelacionan para producir la conciencia. Por primera vez disponemos de un esquema coherente sobre las correlaciones neuronales de la conciencia en términos filosóficos, psicológicos y neuronales, señala el estudio. Sistema Emotivo o límbico El sistema límbico es un complejo conjunto de estructuras que se hallan por encima y alrededor del tálamo, y justo bajo la corteza. Incluye el hipotálamo, el hipocampo, la amigdala, y muchas otras áreas cercanas. Parece ser el principal responsable de nuestra vida emocional, y tiene mucho que ver con la formación de memorias. Es el centro generador de conductas. El Hipotálamo además controla el sistema nervioso autónomo. Distintos centros del hipotálamo ajustan y coordinan actividades de centros visceromotores del tronco encefálico y de médula espinal, para regular el funcionamiento del corazón (frecuencia), presión arterial, respiración, actividad digestiva, etc. Por ejemplo, si estimulamos al hipotálamo anterior es como si estimuláramos al Sistema Parasimpático y si estimulamos al hipotálamo posterior es como estimular al Sistema Simpático. Por lo tanto, el

4 hipotálamo se relaciona con la coordinación entre funciones voluntarias y autonómicas. Cuando un individuo enfrenta situaciones estresantes, el corazón late a un ritmo más acelerado, la frecuencia respiratoria se altera, se puede producir sudoración, redistribución de flujo sanguíneo, etc. También tiene función reguladora de temperatura, sueño y vigilia, es decir, ritmo circadiano. Participación en comportamientos emotivos. Específicas regiones del hipotálamo se activan para llevar a cabo comportamientos específicos. Por ejemplo, cuando se activan los centros del hambre (hipotálamo lateral), se producen deseos de comer o cuando se activan los centros de la sed dan deseos de ingerir líquidos. Control de actividades somatomotoras involuntarias. El hipotálamo es capaz de dirigir patrones somatomotores asociados a emociones de rabia, placer, dolor, actividad sexual, etc. Participa en la regulación de la temperatura corporal. En estos mecanismos, permite la coordinación con otras regiones del sistema nervioso para inducir mecanismos de producción o disipación del calor. Controla los ritmos circadianos. El núcleo supraquiasmático es uno de los centros que coordina los ciclos que tienen que ver con la luz y la oscuridad. Este núcleo recibe conexiones directas de la retina y permite, a través de conexiones con otras áreas del hipotálamo, actuar en conjunto con la glándula pineal y formación reticular, en la regulación de estos ciclos que se repiten a lo largo del tiempo. El hipocampo es una estructura que se encuentra en el lóbulo temporal uno por cada hemisferio cerebral que tiene que ver con la memoria, la orientación espacial y los recuerdos. El hipocampo forma parte de la corteza cerebral y es la zona del cerebro que se ocupa de la memoria. Hay distintas clases de memoria: dos de éstas son las llamadas a corto y a largo plazo. La de corto plazo se trata de información que el cerebro acaba de recibir mientras que la de largo plazo es la de meses e incluso años o décadas. El hipocampo tiene la gran tarea de transferir la información entre las memorias a corto plazo y largo plazo. La amígdala cerebral es una masa con forma de dos estructuras en forma de almendra que se sitúan a ambos lados del tálamo en el extremo inferior del hipocampo. Cuando es estimulado eléctricamente, los animales responden con agresión. Y si la amígdala es extirpada, los animales se vuelven muy dóciles y no vuelven a responder a cosas que antes les a habrían causado rabia. Pero hay más cosas en ella que solo ira: Cuando se extirpa, los animales se vuelven también indiferentes a estímulos que podrían de otra manera haberles causado miedo e incluso respuestas sexuales. Sistema Visceral o autónomo El sistema nervioso autonómico está compuesto de dos partes, las cuales funcionan principalmente en oposición una a la otra. La primera de ellas es el sistema nervioso simpático, el cual comienza en la médula espinal y viaja hacia una gran variedad de áreas del cuerpo. Su función parece ser preparar al cuerpo para el tipo de actividades vigorosas asociadas con la huida o lucha, esto es, con la huida del peligro o con la preparación para la violencia. La activación del sistema nervioso simpático tiene los siguientes efectos: 1. Dilata las pupilas 2. Abre los párpados

5 3. 4. 5. 6. 7. 8.

Estimula las glándulas sudoríparas Dilata los vasos sanguíneos en los músculos grandes Constriñe los vasos sanguíneos en el resto del cuerpo Incrementa la tasa cardiaca Abre los tubos bronquiales de los pulmones Inhibe las secreciones en el sistema digestivo Uno de los sus efectos más importantes es provocar que las glándulas adrenales liberen epinefrina (adrenalina) en el torrente sanguíneo. La epinefrina es una poderosa hormona que causa que varias partes del cuerpo respondan de la misma forma que el sistema nervioso simpático. Una vez en el torrente sanguíneo, tarda un poco en parar sus efectos. ¡Esta es la razón de que, cuando un humano está enfadado, algunas veces tardes un poco en calmarse con temblor incluído. El sistema nervioso simpático también lleva información, la mayoría concerniente al dolor de los órganos internos. Debido a que los nervios que llevan información sobre el dolor de los órganos a menudo viajan a través de las mismas vías que llevan información del dolor desde áreas más superficiales del cuerpo, la información a veces se confunde. Esto es llamado dolor referido, y el ejemplo más conocido es el dolor que alguna gente siente en los hombros y brazos cuando están teniendo un infarto. La otra parte del sistema nervioso autonómico es llamada sistema nervioso parasimpático . Tiene sus raíces en el tronco cerebral y en la médula espinal de la espalda baja. Su función es traer de vuelta al cuerpo desde la situación de emergencia a la que lo llevó el sistema nervioso simpático. Algunos detalles de la activación de la activación parasimpático incluyen… 1. Constricción pupilar 2. Activación de las glándulas salivares 3. Estimulación de las secreciones del estómago 4. Estimulación de la actividad de los intestinos 5. Estimulación de las secreciones en los pulmones 6. Constricción de los tubos bronquiales 7. Decremento de la tasa cardiaca El sistema nervioso parasimpático también tiene algunas capacidades sensoriales: recibe información sobre la presión sanguínea, niveles de dióxido de carbono, y demás. Hay realmente otra parte más del sistema nervioso autonómico que no mencionamos muy a menudo: El sistema nervioso entérico. Este es un complejo de nervios que regulan la actividad del estómago que son sensaciones a veces muy desagradables de cólico. Los Ganglios Basales Se encuentran fuera y alrededor del sistema límbico. Sus principales neurotransmisores son el Glutamato y el Gaba. Conforman núcleos de sustancia gris. El grupo más grande de estos núcleos son llamados el cuerpo estriado, compuesto del núcleo caudado, el putamen, el globo pálido, y el núcleo acumbens. Son dobles en cada animal. El núcleo caudado comienza justo debajo del lóbulo frontal y se curva hacia el lóbulo occipital. Envía sus mensajes al lóbulo frontal (especialmente al cortex orbital, justo por encima de los ojos), y parece ser el responsable de informarnos de que algo no va bien y que debemos hacer algo al respecto: ¡Lávate las manos! ¡Cierra la puerta! Como estos ejemplos muestran, el trastorno obsesivo compulsivo (TOC) parece implicar un núcleo caudado sobreactivado. Por otra parte, un

6 núcleo caudado hipoactivo puede estar implicado en varios desordenes, como el déficit de atención (TDA), depresión, ciertos aspectos de la esquizofrenia y la simple apatía. También está implicado en el síndrome PAP, una dramática perdida de motivación que se ha descubierto recientemente. El putamen descansa justo debajo y detrás del núcleo caudado. Parece estar implicado en coordinar los comportamientos automáticos como montar en bicicleta, conducir un coche, o trabajar en una línea de montaje. Los problemas con el putamen pueden explicar los síntomas del síndrome de Tourette. El globo pálido está localizado dentro del putamen, con una parte exterior y otra interior. Recibe información desde el núcleo caudado y el putamen, y envía información a la sustancia negra. El núcleo acumbens es un núcleo que se encuentra justo debajo del núcleo anterior. Recibe señales del cortex prefrontal (por vía del área tegmental ventral) y envía otras señales de vuelta allí por vía del globo pálido. Las entradas de señal usan dopamina, y se conocen muchas drogas que incrementan mucho estos mensajes al núcleo acumbens. Otro núcleo de los ganglios basales es la sustancia negra. Está localizada en las porciones superiores del cerebro medio, bajo el tálamo, y toma su color de la neuromelanina, un pariente cercano del pigmento de la piel. Una parte (sustancia negra compacta) usa neuronas dopaminérgicas para enviar señales hacia el cuerpo estriado. La función exacta se desconoce, pero se cree que implica circuitos de recompensa. La enfermedad de Parkinson también se debe a la muerte de neuronas dopaminérgicas aquí. La otra parte de la sustancia negra (sustancia negra reticulada) es en su mayor parte neuronas GABA. Su función más conocida es controlar los movimientos de los ojos. Está también implicada en la enfermedad de Parkinson así como en la epilepsia. Tálamo Es la región más grande del diencéfalo, comprende una zona ovoide de sustancia gris ubicada a ambos lados del tercer ventrículo, del cual forma las paredes laterales, en la región más dorsal y posterior. Las dos zonas ovoides que constituyen el tálamo no son paralelas entre sí, sino que sus extremos anteriores están más cercanos que sus extremos posteriores. Por lo tanto, el eje mayor de los tálamos es oblicuo. Su tamaño se asemeja al de huevo de una codorniz Los estímulos sensoriales que llegan al cerebro, con excepción del olfato (debido a que las vías olfatorias se desarrollan en el embrión antes que el tálamo), deberán pasar previamente por el tálamo. Se trata de un derivado de unos 80 núcleos neuronales agrupados en territorios. Los estímulos dirigidos a la corteza cerebral son filtrados en el tálamo, quien decide si siguen o terminan su camino, calificándolos de triviales. Pero no únicamente hace esta función, sino que también, al estar conectado a la corteza cerebral, por la vía córtico-talámica son interconectores. Si hay una disfunción en el tálamo afecta a la corteza. El Tálamo es un núcleo esencialmente sensitivo. Se acepta que el tálamo participa en dos grandes grupos de sensaciones: Sensaciones discriminativas: Participan los sentidos especiales como visión, audición, tacto, propiocepción, dolor. Sensaciones afectivas: Participan los núcleos dorso mediano, anterior y reticulares. Las conexiones que el tálamo establece con la corteza son siempre ipsilaterales, no existiendo conexiones directas con la corteza del lado opuesto.

7

Epitálamo Es una zona del sistema límbico que posee una glándula llamada epífisis o glándula pineal Se encuentra entre los colículos superiores, colgando de la parte posterior. Envuelta por piamadre. Con los años se osifica, pudiendo distinguirse claramente en una radiografía. En los animales inferiores, esta glándula está muy superficial en el cráneo, incluso se encuentra inmediatamente por debajo de la piel, con funciones como captar luz (de forma parecida a los conos y bastones). De ahí que se denomine “el tercer ojo”. En el ser humano, es una glándula con células capaces de secretar una sustancia denominada Melatonina. La glándula pineal es una estructura que contiene neuronas, células de glía y células secretoras especializadas llamadas pinealocitos. Estos últimos sintetizan la hormona melatonina a partir de la serotonina, especialmente durante la noche. Ayuda a Restaurar el cuerpo durante el sueño profundo. La producción de melatonina aumenta en la noche y disminuye en el día. Debido a que esta glándula sigue estimulada por la luz, pero no en forma directa, sino por vía simpática desde los globos oculares, provocando que la luz inhiba la producción de la hormona. Lo que hace que Regule el ritmo de los ciclos circadiano. La no producción de Melatonina, confiere el vigor y la posibilidad de mantenerse de 12 a 14 hrs. con cierta energía. Sin embargo, su no inhibición a la hora que llega la tarde, cuando disminuye la luz solar, hace que comience a dar sueño. Se dice que las horas más importantes de sueño para el organismo es entre las 2 y las 4 de la mañana, porque serían horas de máxima producción de la hormona. También se ha descrito que la melatonina es un potente antioxidante que ayuda a proteger el SNC. Además se relaciona con la maduración sexual del individuo, ya que Inhibe la Maduración Sexual. Se ha visto que la madurez sexual de una rata es inhibida por la melatonina secretada por la glándula pineal. Por eso se ve que en países tropicales, en los cuales la luz del día dura mucho más, las mujeres son más fértiles que en otras latitudes