11.5: Sistema Nervioso Central
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¿Qué es el Sistema Nervioso Central?
El sistema nervioso central (SNC) es la parte del sistema nervioso que incluye el cerebro y la médula espinal. La figura\(\PageIndex{2}\) muestra el sistema nervioso central como una de las dos divisiones principales del sistema nervioso total. La otra división principal es el sistema nervioso periférico (SNP). El SNC y el PNS trabajan juntos para controlar prácticamente todas las funciones del cuerpo. Puedes leer mucho más sobre el SNP en el concepto Sistema Nervioso Periférico.
Los delicados tejidos nerviosos del sistema nervioso central están protegidos por importantes barreras físicas y químicas. Físicamente, el cerebro y la médula espinal están rodeados de meninges resistentes, una funda protectora de tres capas que también contiene líquido cefalorraquídeo amortiguador. Los huesos del cráneo y las vértebras espinales también contribuyen a proteger físicamente el cerebro y la médula espinal. Químicamente, el cerebro y la médula espinal están aislados de la circulación —y la mayoría de las toxinas o patógenos en la sangre— por la barrera hematoencefálica. La barrera hematoencefálica es una membrana altamente selectiva formada por células endoteliales (un tipo de células gliales) que separa la sangre circulante del líquido extracelular en el SNC. La barrera permite que el agua, ciertos gases, glucosa y algunas otras moléculas que necesita el cerebro y la médula espinal crucen de la sangre al SNC mientras mantienen alejadas las sustancias potencialmente dañinas. Estas barreras físicas y químicas hacen que el SNC sea menos susceptible a lesiones. Sin embargo, es probable que el daño al SNC tenga consecuencias más graves.
El Cerebro
El cerebro es el centro de control no sólo del resto del sistema nervioso sino de todo el organismo. El cerebro adulto constituye solo alrededor del 2 por ciento del peso del cuerpo, pero usa alrededor del 20 por ciento de la energía total del cuerpo. El cerebro contiene un estimado de cien mil millones de neuronas, y cada neurona tiene miles de conexiones sinápticas con otras neuronas. El cerebro también tiene aproximadamente el mismo número de células gliales que las neuronas. ¡No es de extrañar que el cerebro use tanta energía! Además, el cerebro utiliza principalmente glucosa para obtener energía. Como resultado, si el cerebro se ve privado de glucosa, puede llevar a la inconsciencia. El cerebro es capaz de almacenar algo de glucosa en forma de glucógeno, pero en cantidades mucho menores que las que se encuentran en el hígado y los músculos esqueléticos.
El cerebro controla procesos mentales como el razonamiento, la imaginación, la memoria y el lenguaje. También interpreta la información de los sentidos y ordena al cuerpo cómo responder. Controla procesos físicos básicos como la respiración y los latidos del corazón así como actividades voluntarias como caminar y escribir. El cerebro tiene tres partes principales: el cerebro, el cerebelo y el tronco encefálico (Figura\(\PageIndex{3}\)). La figura muestra el cerebro desde el lado izquierdo de la cabeza. Muestra cómo aparecería el cerebro si se extirparan el cráneo y las meninges. El tronco encefálico a través de su médula se une a la médula espinal. El cerebelo es una pequeña sección en la parte posterior del cerebro. La mayor parte del cerebro es el cerebro.
Cerebro
El cerebro es la mayor parte del cerebro. Controla las funciones conscientes e intelectuales. Por ejemplo, controla el razonamiento, el lenguaje, la memoria, la vista, el tacto y la audición. Cuando lees un libro, juegas un videojuego o reconoces a un compañero de clase, estás usando tu cerebro.
Hemisferios y Lateralización del Cerebro
El cerebro se divide de adelante hacia atrás en dos mitades llamadas hemisferios izquierdo y derecho. Los dos hemisferios están conectados por un grueso haz de axones, conocido como el cuerpo calloso, que se encuentra en lo profundo del cerebro. El cuerpo calloso es la principal vía de comunicación entre los dos hemisferios. Conecta cada punto en el cerebro con el punto de imagen especular en el hemisferio opuesto.
Los hemisferios derecho e izquierdo del cerebro son similares en forma, y la mayoría de las áreas del cerebro se encuentran en ambos hemisferios. Algunas áreas, sin embargo, muestran lateralización, o una concentración en un hemisferio u otro. Por ejemplo, en la mayoría de las personas, las funciones del lenguaje están más concentradas en el hemisferio izquierdo, mientras que el razonamiento abstracto y las habilidades visual-espaciales están más concentradas en el hemisferio derecho.
Por razones que aún no están claras, cada hemisferio del cerebro interactúa principalmente con el lado opuesto del cuerpo. El lado izquierdo del cerebro recibe mensajes y envía comandos al lado derecho del cuerpo, y el lado derecho del cerebro recibe mensajes y envía comandos al lado izquierdo del cuerpo. Los nervios sensoriales desde la médula espinal hasta el cerebro y los nervios motores desde el cerebro hasta la médula espinal cruzan la línea media del cuerpo a nivel del tronco encefálico.
Corteza Cerebral
La mayor parte del procesamiento de la información en el cerebro en realidad tiene lugar en la corteza cerebral. Se trata de una corteza de materia gris y otros tejidos de apenas unos milímetros de espesor que conforma la superficie externa del cerebro en ambos hemisferios del cerebro. La corteza cerebral tiene muchos pliegues en ella que aumentan en gran medida la cantidad de área superficial del cerebro que puede caber dentro del cráneo. Debido a todos los pliegues en la corteza cerebral humana, tiene una superficie de aproximadamente 2,500 cm 2 (2.5 pies 2). El tamaño y la importancia de la corteza cerebral son mucho mayores en el cerebro humano que los cerebros de cualquier otro vertebrado, incluidos los primates no humanos.
Lóbulos de la Corteza Cerebral
Cada hemisferio del cerebro se divide además en los cuatro lóbulos mostrados en la Figura\(\PageIndex{4}\) y descritos a continuación.
1. Los lóbulos frontales se encuentran en la parte frontal del cerebro detrás de la frente. Los lóbulos frontales están asociados con funciones ejecutivas como atención, autocontrol, planeación, resolución de problemas, razonamiento, pensamiento abstracto, lenguaje y personalidad.
2. Los lóbulos parietales se encuentran detrás de los lóbulos frontales en la parte superior de la cabeza. Los lóbulos parietales están involucrados en la sensación, incluyendo la temperatura, el tacto y el sabor. La lectura y la aritmética también son funciones de los lóbulos parietales.
3. Los lóbulos temporales se localizan a los lados de la cabeza por debajo de los lóbulos frontal y parietal. Los lóbulos temporales permiten la audición, la formación y recuperación de recuerdos, y la integración de recuerdos y sensaciones.
4. Los lóbulos occipitales se encuentran en la parte posterior de la cabeza por debajo de los lóbulos parietales. Los lóbulos occipitales son los más pequeños de los cuatro pares de lóbulos. Se dedican casi exclusivamente a la visión.
Estructuras internas del cerebro
Varias estructuras se encuentran en lo profundo del cerebro y son importantes para la comunicación entre el cerebro y la médula espinal o el resto del cuerpo. Estas estructuras incluyen el hipotálamo y el tálamo. La figura\(\PageIndex{5}\) muestra dónde se encuentran estas estructuras en el cerebro. El cerebro, el hipotálamo y el tálamo existen en dos mitades, una en cada hemisferio.
Hipotálamo
El hipotálamo se encuentra justo por encima del tronco encefálico y es aproximadamente del tamaño de una almendra. El hipotálamo es responsable de ciertos procesos metabólicos y otras actividades del sistema nervioso autónomo, incluyendo la temperatura corporal, la frecuencia cardíaca, el hambre, la sed, la fatiga, el sueño, la vigilia y los ritmos circadianos (24 horas). El hipotálamo es también un importante centro emocional del cerebro. El hipotálamo puede regular tantas funciones corporales porque responde a muchas señales internas y externas diferentes, incluyendo mensajes del cerebro, luz, hormonas esteroides, estrés, y patógenos invasores, entre otros.
Una forma en que el hipotálamo influye en las funciones corporales es sintetizando hormonas que influyen directamente en los procesos corporales. Por ejemplo, sintetiza la hormona oxitocina, que estimula las contracciones uterinas durante el parto y la disminución de la leche durante la lactancia. También sintetiza la hormona vasopresina (también llamada hormona antidiurética), que estimula a los riñones a reabsorber más agua y excretar orina más concentrada. Estas dos hormonas se envían desde el hipotálamo a través de una estructura similar a un tallo llamada infundíbulo (ver diagrama anterior) directamente a la porción posterior (posterior) de la glándula pituitaria, que las secreta a la sangre.
La principal forma en que el hipotálamo influye en las funciones corporales es controlando la glándula pituitaria, conocida como la glándula maestra del sistema endocrino. El hipotálamo sintetiza neurohormonas llamadas factores liberadores que viajan a través del infundíbulo directamente a la parte anterior (frontal) de la glándula pituitaria. Los factores liberadores generalmente estimulan o inhiben la secreción de hormonas hipofisarias anteriores, la mayoría de las cuales controlan otras glándulas del sistema endocrino.
Tálamo
El tálamo, que se encuentra cerca del hipotálamo (Figura\(\PageIndex{5}\)), es un importante centro de información que viaja de ida y vuelta entre la médula espinal y el cerebro. Filtra la información sensorial que viaja al cerebro. Transmite señales sensoriales a la corteza cerebral y señales motoras a la médula espinal. También participa en la regulación de la conciencia, el sueño y el estado de alerta.
Cerebelo
El cerebelo se encuentra justo debajo del cerebro y en la parte posterior del cerebro detrás del tronco encefálico (Figura\(\PageIndex{3}\)). Coordina los movimientos corporales y se involucra en movimientos que se aprenden con la práctica repetida. Por ejemplo, cuando golpeas un softbol con un bate o un toque escribe en un teclado estás usando el cerebelo. Muchas vías nerviosas vinculan el cerebelo con las neuronas motoras en todo el cuerpo.
Tallo encefálico
A veces llamado el “cerebro inferior”, el tronco encefálico es la parte inferior del cerebro que se une a la médula espinal. Hay tres partes en el tronco encefálico: el mesencéfalo, los pones y el bulbo raquídeo, que se muestran en la Figura\(\PageIndex{6}\) a continuación. El tronco encefálico está principalmente involucrado en las funciones autonómicas inconscientes, así como en varios tipos de información sensorial. También ayuda a coordinar grandes movimientos corporales como caminar y correr. El mesencéfalo se ocupa de la información de la vista y el sonido y traduce estas entradas antes de enviarlas al prosencéfalo. La protuberancia transmite mensajes a otras partes del cerebro (principalmente el cerebro y el cerebelo) y ayuda a regular la respiración. Algunos investigadores han planteado la hipótesis de que los pons juegan un papel en el sueño. Algunas de las funciones de los Pons son compartidas por el bulbo raquídeo, también llamado médula. La médula controla varias funciones homeostáticas subconscientes como la respiración, la actividad del corazón y los vasos sanguíneos, la deglución y la digestión.
Uno de los papeles más importantes del tronco encefálico es el de una “carretera de la información”. Es decir, toda la información que viene del cuerpo al cerebro y la información del cerebro al cuerpo pasan por el tronco encefálico. Las vías sensoriales para cosas como el dolor, la temperatura, el tacto y la sensación de presión van hacia arriba hasta el cerebro, y las vías motoras para el movimiento y otros procesos corporales descienden hasta la médula espinal. La mayoría de los axones en las vías motoras cruzan de un lado del SNC al otro a medida que pasan por el bulbo raquídeo. Como resultado, el lado derecho del cerebro controla gran parte del movimiento en el lado izquierdo del cuerpo, y el lado izquierdo del cerebro controla gran parte del movimiento en el lado derecho del cuerpo.
Médula espinal
La médula espinal es un haz largo, delgado y tubular de tejidos nerviosos que se extiende desde el tronco encefálico y continúa por el centro de la espalda hasta la pelvis. Se resalta en amarillo en la Figura\(\PageIndex{7}\). La médula espinal está encerrada dentro pero es más corta que, la columna vertebral.
Estructura de la Médula Espinal
El centro de la médula espinal consiste en materia gris, que se compone principalmente de cuerpos celulares de neuronas, incluyendo interneuronas y neuronas motoras. La materia gris está rodeada de materia blanca que consiste principalmente en axones mielinizados de neuronas motoras y sensoriales. Los nervios espinales, que conectan la médula espinal con el SNP, salen de la médula espinal entre las vértebras (Figura\(\PageIndex{8}\)).
Funciones de la Médula Espinal
La médula espinal sirve como superautopista de la información. Pasa mensajes del cuerpo al cerebro y del cerebro al cuerpo. Los nervios sensoriales (aferentes) transportan impulsos nerviosos al cerebro desde las células receptoras sensoriales en todas partes dentro y en el cuerpo. Los nervios motores (eferentes) transportan los impulsos nerviosos lejos del cerebro a las glándulas, órganos o músculos de todo el cuerpo.
La médula espinal también controla de forma independiente ciertas respuestas rápidas llamadas reflejos sin ninguna entrada del cerebro. Se puede ver cómo puede suceder esto en la Figura\(\PageIndex{9}\). Un receptor sensorial responde a una sensación y envía un impulso nervioso a lo largo de un nervio sensorial a la médula espinal. En la médula espinal, el mensaje pasa a una interneurona y de la interneurona a un nervio motor, que lleva el impulso a un músculo. El músculo se contrae en respuesta. Estas conexiones neuronales forman un arco reflejo, que no requiere ninguna entrada del cerebro. Sin duda usted mismo ha experimentado tales acciones reflejas. Por ejemplo, es posible que te hayas acercado para tocar una olla en la estufa, sin darte cuenta de que hacía mucho calor. Prácticamente en el mismo momento en que sientes el calor ardiente, sacas el brazo hacia atrás y sacas la mano de la olla.
Lesiones en la Médula Espinal
El daño físico a la médula espinal puede resultar en parálisis, que es una pérdida de sensibilidad y movimiento en parte del cuerpo. La parálisis generalmente afecta a todas las áreas del cuerpo por debajo del nivel de la lesión porque los impulsos nerviosos se interrumpen y ya no pueden viajar de un lado a otro entre el cerebro y el cuerpo más allá de ese punto. Si una lesión en la médula espinal no produce más que hinchazón, los síntomas pueden ser transitorios. Sin embargo, si las fibras nerviosas (axones) en la médula espinal están gravemente dañadas, la pérdida de función puede ser permanente. Estudios experimentales han demostrado que las fibras nerviosas espinales intentan volver a crecer, pero la destrucción tisular generalmente produce tejido cicatricial que no puede ser penetrado por los nervios que vuelven a crecer, así como otros factores que inhiben el recrecimiento de la fibra nerviosa en el sistema nervioso central.
Cada año, muchos millones de personas tienen un derrame cerebral, y el accidente cerebrovascular es la segunda causa principal de muerte en adultos. El accidente cerebrovascular, también conocido como accidente cerebrovascular, ocurre cuando un flujo sanguíneo deficiente al cerebro provoca la muerte de las células cerebrales. Hay dos tipos principales de trazos:
- Los accidentes cerebrovasculares isquémicos ocurren por falta de flujo sanguíneo debido a un coágulo de sangre en una arteria que va al cerebro.
- Los accidentes cerebrovasculares hemorrágicos ocurren por sangrado de un vaso sanguíneo roto en el cerebro.
Cualquier tipo de accidente cerebrovascular puede resultar en parálisis, pérdida de la capacidad de hablar o comprender el habla, pérdida del control de la vejiga, cambios de personalidad y muchos otros efectos potenciales, dependiendo de la parte del cerebro que se lesiona. Los efectos de un accidente cerebrovascular pueden ser leves y transitorios o más graves y permanentes. Un derrame cerebral puede incluso ser fatal. Generalmente depende del tipo de accidente cerebrovascular y de lo extenso que sea.
¿Estás en riesgo de sufrir un derrame cerebral? El principal factor de riesgo para el ictus es la edad: alrededor de dos tercios de los accidentes cerebrovasculares ocurren en personas mayores de 65 años. No hay nada que puedas hacer con respecto a tu edad, pero la mayoría de los otros factores de riesgo de accidente cerebrovascular pueden reducirse con cambios en el estilo de vida o medicamentos Los factores de riesgo incluyen hipertensión arterial, tabaquismo, obesidad, colesterol alto en la sangre, diabetes mellitus y fibrilación auricular.
Es muy probable que usted o alguien que conozca esté en riesgo de sufrir un derrame cerebral, por lo que es importante reconocer un accidente cerebrovascular si ocurre uno. Stoke es una emergencia médica, y cuanto más rápido se administra el tratamiento, mejor es probable que sea el resultado. En el caso de los accidentes cerebrovasculares isquémicos, el uso de fármacos anticoágulos puede prevenir el daño cerebral permanente si se administra dentro de las 3 o 4 horas posteriores al accidente cerebrovascular. Recordar los signos de un derrame cerebral es fácil.
Se resumen con las siglas FAST, como se explica en la siguiente tabla.
Revisar
- ¿Qué es el sistema nervioso central?
- ¿Cómo se protege el sistema nervioso central?
- ¿Cuál es la función general del cerebro?
- Identificar las tres partes principales del cerebro y una función de cada parte.
- Describir los hemisferios del cerebro.
- Explicar y dar ejemplos de lateralización del cerebro.
- Identificar una función de cada uno de los cuatro lóbulos del cerebro.
- Resumir la estructura y función de la corteza cerebral.
- Explicar cómo el hipotálamo controla el sistema endocrino.
- Describir la médula espinal.
- ¿Cuál es la función principal de la médula espinal?
- Explique cómo ocurren las acciones reflejas.
- ¿Por qué las lesiones graves de la médula espinal suelen causar parálisis?
- ¿Cuáles crees que son algunas de las posibles consecuencias de un daño severo al tronco encefálico? ¿Cómo podría compararse esto con las consecuencias de daños graves en el lóbulo frontal? Explica tu respuesta.
- La información viaja muy rápidamente en el sistema nervioso, pero generalmente, cuanto más largo sea el camino entre áreas, más tiempo tarda. En base a esto, explica por qué piensas que los reflejos suelen ocurrir a nivel de la médula espinal y no requieren aportes del cerebro.
Explora más
Más de 40 millones de personas en todo el mundo padecen la enfermedad de Alzheimer, un trastorno cerebral, y se espera que el número crezca dramáticamente en las próximas décadas. La enfermedad fue descubierta hace más de un siglo, pero se ha avanzado poco en la búsqueda de una cura. Mira esta emocionante charla TED en la que el científico Samuel Cohen comparte un nuevo avance en la investigación del Alzheimer así como un mensaje de esperanza de que se encuentre una cura para el Alzheimer.
Atribuciones
- Homúnculo sensorial de Popadius adaptado de OpenStax, licenciado CC BY 3.0 vía Wikimedia Commons
- Visión general del sistema nervioso por OpenStax, con licencia CC BY 4.0 vía Wikimedia Commons
- Cerebro por Laura Guerin, CC BY-NC 3.0 vía CK-12
- Lóbulos cerebrales por Laura Guerin, CC BY-NC 3.0 vía CK-12
- Complejo Hipotalámico-Hipofisario de OpenStax, con licencia CC BY 4.0 vía Wikimedia Commons
- Tronco encefálico por OpenStax, licencia CC BY 4.0 vía Wikimedia Commons
- Médula espinal por BruceBlaus licencia CC BY 3.0 vía Wikimedia Commons
- Reajuste espinal por Tomwsulcer dedicado CC0 vía Wikimedia Commons
- Reflejos cortos y largos por OpenStax, licenciado CC BY 4.0 vía Wikimedia Commons
- Kit de comunicaciones para accidentes cerebrovasculares de CDC, dominio público
- Texto adaptado de Biología Humana por CK-12 licenciado CC BY-NC 3.0