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3.5: El Cerebro y la Médula Espinal

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    Objetivos de aprendizaje

    • Explicar las funciones de la médula espinal
    • Identificar los hemisferios y lóbulos del cerebro
    • Describir los tipos de técnicas disponibles para médicos e investigadores para obtener imágenes o escanear el cerebro

    El cerebro es un órgano notablemente complejo compuesto por miles de millones de neuronas interconectadas y glía. Se trata de una estructura bilateral, o bilateral, que se puede separar en distintos lóbulos. Cada lóbulo está asociado con ciertos tipos de funciones, pero, en última instancia, todas las áreas del cerebro interactúan entre sí para proporcionar la base de nuestros pensamientos y comportamientos. En esta sección, se discute la organización general del cerebro y las funciones asociadas a diferentes áreas cerebrales, comenzando con lo que puede verse como una extensión del cerebro, la médula espinal.

    La Médula Espinal

    Se puede decir que la médula espinal es lo que conecta el cerebro con el mundo exterior. Por ello, el cerebro puede actuar. La médula espinal es como una estación de relevo, pero muy inteligente. No sólo enruta los mensajes hacia y desde el cerebro, sino que también tiene su propio sistema de procesos automáticos, llamado reflejos.

    La parte superior de la médula espinal se funde con el tronco encefálico, donde se controlan los procesos básicos de la vida, como la respiración y la digestión. En sentido contrario, la médula espinal termina justo debajo de las nervaduras, contrariamente a lo que podríamos esperar, no se extiende hasta la base de la columna vertebral.

    La médula espinal está organizada funcionalmente en\(30\) segmentos, correspondientes a las vértebras. Cada segmento está conectado a una parte específica del cuerpo a través del sistema nervioso periférico. Los nervios se ramifican desde la columna vertebral en cada vértebra. Los nervios sensoriales traen mensajes; los nervios motores envían mensajes a los músculos y órganos. Los mensajes viajan hacia y desde el cerebro a través de cada segmento.

    Algunos mensajes sensoriales son inmediatamente actuados por la médula espinal, sin ninguna entrada del cerebro. El retiro del calor y el tirón de rodilla son dos ejemplos. Cuando un mensaje sensorial cumple con ciertos parámetros, la médula espinal inicia un reflejo automático. La señal pasa del nervio sensorial a un simple centro de procesamiento, que inicia un comando motor. Los segundos se guardan, porque los mensajes no tienen que ir al cerebro, ser procesados y ser enviados de vuelta. En materia de supervivencia, los reflejos espinales permiten que el cuerpo reaccione extraordinariamente rápido.

    La médula espinal está protegida por vértebras óseas y acolchada en el líquido cefalorraquídeo, pero aún ocurren lesiones. Cuando la médula espinal se daña en un segmento en particular, todos los segmentos inferiores se cortan del cerebro, causando parálisis. Por lo tanto, cuanto menor es el daño de la columna vertebral, menos funciones pierde un individuo lesionado.

    Los dos hemisferios

    La superficie del cerebro, conocida como la corteza cerebral, es muy desigual, caracterizada por un patrón distintivo de pliegues o protuberancias, conocido como giro (singular: giro), y surcos, conocidos como sulci (singular: surco), que se muestra en. Estos giros y surcos forman importantes hitos que nos permiten separar el cerebro en centros funcionales. El surco más prominente, conocido como la fisura longitudinal, es el surco profundo que separa el cerebro en dos mitades o hemisferios: el hemisferio izquierdo y el hemisferio derecho.

    Una ilustración de la superficie exterior del cerebro muestra las crestas y depresiones, y la fisura profunda que recorre el centro.
    Figura\(\PageIndex{1}\): La superficie del cerebro está cubierta de giras y surcos. Un surco profundo se llama fisura, como la fisura longitudinal que divide el cerebro en hemisferios izquierdo y derecho. (crédito: modificación de obra de Bruce Blaus)

    Existe evidencia de cierta especialización de la función, denominada lateralización, en cada hemisferio, principalmente en cuanto a las diferencias en la capacidad del lenguaje. Más allá de eso, sin embargo, las diferencias que se han encontrado han sido menores. Lo que sí sabemos es que el hemisferio izquierdo controla la mitad derecha del cuerpo, y el hemisferio derecho controla la mitad izquierda del cuerpo.

    Los dos hemisferios están conectados por una gruesa banda de fibras neuronales conocidas como el cuerpo calloso, que consta de aproximadamente un\(200\) millón de axones. El cuerpo calloso permite que los dos hemisferios se comuniquen entre sí y permite que la información que se procesa en un lado del cerebro se comparta con el otro lado.

    Normalmente, no somos conscientes de los diferentes roles que desempeñan nuestros dos hemisferios en las funciones del día a día, pero hay personas que llegan a conocer bastante bien las capacidades y funciones de sus dos hemisferios. En algunos casos de epilepsia severa, los médicos eligen cortar el cuerpo calloso como medio para controlar la propagación de las convulsiones (Figura\(\PageIndex{2}\)). Si bien esta es una opción de tratamiento efectiva, resulta en individuos que tienen cerebros divididos. Después de la cirugía, estos pacientes de cerebro dividido muestran una variedad de comportamientos interesantes. Por ejemplo, un paciente de cerebro dividido no puede nombrar una imagen que se muestra en el campo visual izquierdo del paciente porque la información solo está disponible en el hemisferio derecho, en gran parte no verbal. No obstante, son capaces de recrear la imagen con su mano izquierda, que también es controlada por el hemisferio derecho. Cuando el hemisferio izquierdo más verbal ve el cuadro que dibujó la mano, el paciente es capaz de nombrarlo (suponiendo que el hemisferio izquierdo pueda interpretar lo que dibujó la mano izquierda).

    Las ilustraciones (a) y (b) muestran la ubicación del cuerpo calloso en el cerebro en vista frontal y lateral. La fotografía (c) muestra el cuerpo calloso en un cerebro disecado.
    Figura\(\PageIndex{2}\): (a, b) El cuerpo calloso conecta los hemisferios izquierdo y derecho del cerebro. (c) Un científico separa este cerebro de oveja disecado para mostrar el cuerpo calloso entre los hemisferios. (crédito c: modificación de obra por Aaron Bornstein)

    Gran parte de lo que sabemos sobre las funciones de diferentes áreas del cerebro proviene del estudio de los cambios en el comportamiento y la capacidad de los individuos que han sufrido daños en el cerebro. Por ejemplo, los investigadores estudian los cambios de comportamiento causados por los accidentes cerebrovasculares para conocer las funciones de áreas específicas del cerebro. Un derrame cerebral, causado por una interrupción del flujo sanguíneo a una región del cerebro, provoca una pérdida de la función cerebral en la región afectada. El daño puede ser en un área pequeña, y, si es así, esto da a los investigadores la oportunidad de vincular cualquier cambio de comportamiento resultante con un área específica. Los tipos de déficits que se muestren después de un accidente cerebrovascular dependerán en gran medida de dónde en el cerebro se produjo el daño.

    Considera a Theona, una mujer inteligente, autosuficiente, que tiene\(62\) años. Recientemente, sufrió un derrame cerebral en la parte frontal de su hemisferio derecho. En consecuencia, tiene grandes dificultades para mover su pierna izquierda. (Como aprendiste antes, el hemisferio derecho controla el lado izquierdo del cuerpo; además, los principales centros motores del cerebro se encuentran en la parte frontal de la cabeza, en el lóbulo frontal). Theona también ha experimentado cambios de comportamiento. Por ejemplo, mientras está en la sección de productos de la tienda de abarrotes, a veces come uvas, fresas y manzanas directamente de sus contenedores antes de pagarlas. Este comportamiento —que le habría sido muy embarazoso antes del ataque cerebral— es consistente con el daño en otra región del lóbulo frontal, la corteza prefrontal, que se asocia con el juicio, el razonamiento y el control de los impulsos.

    Estructuras prosencéfalo

    Los dos hemisferios de la corteza cerebral son parte del prosencéfalo, que es la parte más grande del cerebro. El prosencéfalo contiene la corteza cerebral y una serie de otras estructuras que se encuentran debajo de la corteza (llamadas estructuras subcorticales): tálamo, hipotálamo, glándula pituitaria y el sistema límbico (colección de estructuras). La corteza cerebral, que es la superficie externa del cerebro, se asocia con procesos de nivel superior como la conciencia, el pensamiento, la emoción, el razonamiento, el lenguaje y la memoria. Cada hemisferio cerebral se puede subdividir en cuatro lóbulos, cada uno asociado con diferentes funciones.

    Una ilustración muestra la posición y el tamaño del prosencéfalo (la porción más grande), el mesencéfalo (una porción central pequeña) y el cerebro posterior (una porción en la parte inferior de la espalda del cerebro).
    Figura\(\PageIndex{3}\): El cerebro y sus partes se pueden dividir en tres categorías principales: el prosencéfalo, el mesencéfalo y el cerebro posterior.

    Lóbulos del Cerebro

    Los cuatro lóbulos del cerebro son los lóbulos frontal, parietal, temporal y occipital. El lóbulo frontal se localiza en la parte delantera del cerebro, extendiéndose de nuevo a una fisura conocida como el surco central. El lóbulo frontal está involucrado en el razonamiento, el control motor, la emoción y el lenguaje. Contiene la corteza motora, que participa en la planeación y coordinación del movimiento; la corteza prefrontal, que es responsable del funcionamiento cognitivo de nivel superior; y el área de Broca, que es esencial para el lenguaje producción.

    Una ilustración muestra los cuatro lóbulos del cerebro.
    Figura\(\PageIndex{4}\): Se muestran los lóbulos del cerebro.

    Las personas que sufren daños en la zona de Broca tienen grandes dificultades para producir lenguaje de cualquier forma. Por ejemplo, Padma era una ingeniera eléctrica que era socialmente activa y una madre cariñosa, involucrada. Hace unos veinte años, se encontraba en un accidente automovilístico y sufrió daños en la zona de su Broca. Perdió por completo la capacidad de hablar y formar cualquier tipo de lenguaje significativo. No le pasa nada a su boca ni a sus cuerdas vocales, pero es incapaz de producir palabras. Ella puede seguir instrucciones pero no puede responder verbalmente, y puede leer pero ya no escribir. Ella puede hacer tareas rutinarias como correr al mercado a comprar leche, pero no podía comunicarse verbalmente si una situación lo exigía.

    Probablemente el caso más famoso de daño del lóbulo frontal es el de un hombre llamado Phineas Gage. El 13 de septiembre de 1848, Gage (edad\(25\)) trabajaba como capataz de ferrocarril en Vermont. Él y su tripulación estaban usando una varilla de hierro para apisonar explosivos en un agujero de voladura para eliminar rocas a lo largo del camino del ferrocarril. Desafortunadamente, la varilla de hierro creó una chispa y provocó que la varilla explotara fuera del agujero de voladura, en la cara de Gage y a través de su cráneo. Aunque tirado en un charco de su propia sangre con materia cerebral emergiendo de su cabeza, Gage estaba consciente y capaz de levantarse, caminar y hablar. Pero en los meses siguientes a su accidente, la gente se percató de que su personalidad había cambiado. Muchos de sus amigos lo describieron como que ya no era él mismo. Antes del accidente, se decía que Gage era un hombre educado, de voz suave, pero comenzó a comportarse de maneras extrañas e inapropiadas después del accidente. Tales cambios en la personalidad serían consistentes con la pérdida del control de impulsos, una función del lóbulo frontal.

    Más allá del daño al lóbulo frontal mismo, investigaciones posteriores sobre la trayectoria de la varilla también identificaron daños probables en las vías entre el lóbulo frontal y otras estructuras cerebrales, incluido el sistema límbico. Con conexiones entre las funciones de planeación del lóbulo frontal y los procesos emocionales del sistema límbico cortados, Gage tuvo dificultades para controlar sus impulsos emocionales.

    Sin embargo, hay alguna evidencia que sugiere que los cambios dramáticos en la personalidad de Gage fueron exagerados y embellecidos. El caso de Gage ocurrió a mediados de un\(19^{th}\) siglo de debate sobre la localización, con respecto a si ciertas áreas del cerebro están asociadas con funciones particulares. Sobre la base de información extremadamente limitada sobre Gage, el alcance de su lesión, y su vida antes y después del accidente, los científicos tendían a encontrar apoyo para sus propios puntos de vista, de cualquier lado del debate que cayeran (Macmillan, 1999).

    La imagen (a) es una fotografía de Phineas Gage sosteniendo una varilla de metal. La imagen (b) es una ilustración de un cráneo con una varilla metálica que lo atraviesa desde el área de la mejilla hasta la parte superior del cráneo.
    Figura\(\PageIndex{5}\): a) Phineas Gage sostiene la varilla de hierro que penetró en su cráneo en un accidente de construcción ferroviaria de 1848. b) La corteza prefrontal de Gage fue severamente dañada en el hemisferio izquierdo. El bastón entró en la cara de Gage por el lado izquierdo, pasó detrás de su ojo, y salió por la parte superior de su cráneo, antes de aterrizar a unos 80 pies de distancia. (crédito a: modificación de obra de Jack y Beverly Wilgus)

    El lóbulo parietal del cerebro se encuentra inmediatamente detrás del lóbulo frontal, y está involucrado en el procesamiento de la información de los sentidos del cuerpo. Contiene la corteza somatosensorial, que es esencial para procesar información sensorial de todo el cuerpo, como el tacto, la temperatura y el dolor. La corteza somatosensorial está organizada topográficamente, lo que significa que las relaciones espaciales que existen en el cuerpo se mantienen en la superficie de la corteza somatosensorial. Por ejemplo, la porción de la corteza que procesa la información sensorial de la mano es adyacente a la porción que procesa la información de la muñeca.

    Un diagrama muestra la organización en la corteza somatosensorial, con funciones para estas partes en este orden secuencial proximal: dedos de los pies, tobillos, rodillas, caderas, tronco, hombros, codos, muñecas, manos, dedos, pulgares, cuello, cejas y párpados, globos oculares, cara, labios, mandíbula, lengua, salivación, masticación y deglución.
    Figura\(\PageIndex{6}\): Las relaciones espaciales en el cuerpo se reflejan en la organización de la corteza somatosensorial.

    El lóbulo temporal se encuentra en el costado de la cabeza (temporal significa “cerca de las sienes”), y se asocia con la audición, la memoria, la emoción y algunos aspectos del lenguaje. La corteza auditiva, principal área responsable del procesamiento de la información auditiva, se localiza dentro del lóbulo temporal. El área de Wernicke, importante para la comprensión del habla, también se encuentra aquí. Mientras que los individuos con daños en el área de Broca tienen dificultades para producir lenguaje, aquellos con daños en el área de Wernicke pueden producir lenguaje sensible, pero son incapaces de entenderlo.

    Una ilustración muestra las ubicaciones de las áreas de Broca y Wernicke.
    Figura\(\PageIndex{7}\): Los daños en el área de Broca o en el área de Wernicke pueden resultar en déficits de lenguaje. Los tipos de déficit son muy diferentes, sin embargo, dependiendo de qué área se vea afectada.

    El lóbulo occipital se encuentra en la parte posterior del cerebro, y contiene la corteza visual primaria, que se encarga de interpretar la información visual entrante. La corteza occipital se organiza retinotópicamente, lo que significa que existe una estrecha relación entre la posición de un objeto en el campo visual de una persona y la posición de la representación de ese objeto en la corteza. Aprenderás mucho más sobre cómo se procesa la información visual en el lóbulo occipital cuando estudias la sensación y la percepción.

    . Otras áreas del prosencéfalo

    Otras áreas del prosencéfalo, ubicadas debajo de la corteza cerebral, incluyen el tálamo y el sistema límbico. El tálamo es un relé sensorial para el cerebro. Todos nuestros sentidos, con excepción del olfato, se encaminan a través del tálamo antes de ser dirigidos a otras áreas del cerebro para su procesamiento.

    Una ilustración muestra la ubicación del tálamo en el cerebro.
    Figura\(\PageIndex{8}\): El tálamo sirve como centro de relevo del cerebro donde la mayoría de los sentidos son enrutados para su procesamiento.

    El sistema límbico está involucrado en el procesamiento tanto de la emoción como de la memoria. Curiosamente, el sentido del olfato se proyecta directamente al sistema límbico; por lo tanto, no es sorprendente que el olfato pueda evocar respuestas emocionales de formas que otras modalidades sensoriales no pueden. El sistema límbico está formado por varias estructuras diferentes, pero tres de las más importantes son el hipocampo, la amígdala y el hipotálamo. El hipocampo es una estructura esencial para el aprendizaje y la memoria. La amígdala está involucrada en nuestra experiencia de emoción y en atar sentido emocional a nuestros recuerdos. El hipotálamo regula una serie de procesos homeostáticos, incluyendo la regulación de la temperatura corporal, el apetito y la presión arterial. El hipotálamo también sirve como interfaz entre el sistema nervioso y el sistema endocrino y en la regulación de la motivación y el comportamiento sexual.

    Una ilustración muestra la ubicación de partes del cerebro involucradas en el sistema límbico: el hipotálamo, la amígdala y el hipocampo.
    Figura\(\PageIndex{9}\): El sistema límbico participa en la mediación de la respuesta emocional y la memoria

    El caso de Henry Molaison (H.M.)

    En 1953, Henry Gustav Molaison (H. M.) era un hombre\(27\) de un año de edad que experimentó convulsiones severas. En un intento de controlar sus convulsiones, H. M. se sometió a una cirugía cerebral para extirpar su hipocampo y amígdala. Después de la cirugía, las convulsiones de H.M se volvieron mucho menos severas, pero también sufrió algunas consecuencias inesperadas y devastadoras de la cirugía: perdió la capacidad de formar muchos tipos de nuevos recuerdos. Por ejemplo, no pudo conocer nuevos hechos, como quién era presidente de Estados Unidos. Pudo aprender nuevas habilidades, pero después no tuvo ningún recuerdo de aprenderlas. Por ejemplo, si bien podría aprender a usar una computadora, no tendría memoria consciente de haber usado alguna vez una. No podía recordar caras nuevas, y no pudo recordar hechos, ni siquiera inmediatamente después de que ocurrieron. Los investigadores quedaron fascinados por su experiencia, y es considerado uno de los casos más estudiados en la historia médica y psicológica (Hardt, Einarsson, & Nader, 2010; Squire, 2009). En efecto, su caso ha proporcionado una tremenda visión del papel que juega el hipocampo en la consolidación del nuevo aprendizaje en la memoria explícita.

    Estructuras del mesencéfalo y del cerebro posterior

    El mesencéfalo se compone de estructuras localizadas profundamente dentro del cerebro, entre el prosencéfalo y el cerebro posterior. La formación reticular está centrada en el mesencéfalo, pero en realidad se extiende hacia arriba en el prosencéfalo y hacia abajo en el cerebro posterior. La formación reticular es importante para regular el ciclo sueño/vigilia, la excitación, el estado de alerta y la actividad motora.

    La sustancia negra (latín para “sustancia negra”) y el área tegmental ventral (VTA) también se localizan en el mesencéfalo. Ambas regiones contienen cuerpos celulares que producen el neurotransmisor dopamina, y ambas son críticas para el movimiento. La degeneración de la sustancia negra y VTA está involucrada en la enfermedad de Parkinson. Además, estas estructuras están involucradas en el estado de ánimo, la recompensa y la adicción (Berridge & Robinson, 1998; Gardner, 2011; George, Le Moal, & Koob, 2012).

    Una ilustración muestra la ubicación de la sustancia negra y VTA en el cerebro.
    Figura\(\PageIndex{10}\): La sustancia nigra y el área tegmental ventral (VTA) se localizan en el mesencéfalo.

    El cerebro posterior se encuentra en la parte posterior de la cabeza y parece una extensión de la médula espinal. Contiene la médula, la protuberancia y el cerebelo. La médula controla los procesos automáticos del sistema nervioso autónomo, como la respiración, la presión arterial y la frecuencia cardíaca. La palabra pons significa literalmente “puente”, y como su nombre indica, los pons sirven para conectar el cerebro y la médula espinal. También participa en la regulación de la actividad cerebral durante el sueño. La médula, los pones y el mesencéfalo juntos se conocen como tronco encefálico.

    Una ilustración muestra la ubicación de los pones, la médula y el cerebelo.
    Figura\(\PageIndex{11}\): Los pones, la médula y el cerebelo conforman el cerebro posterior.

    El cerebelo (en latín significa “pequeño cerebro”) recibe mensajes de músculos, tendones, articulaciones y estructuras en nuestro oído para controlar el equilibrio, la coordinación, el movimiento y las habilidades motoras. También se cree que el cerebelo es un área importante para procesar algunos tipos de recuerdos. En particular, se piensa que la memoria procedimental, o memoria involucrada en aprender y recordar cómo realizar tareas, está asociada con el cerebelo. Recordemos que H. M. no pudo formar nuevos recuerdos explícitos, pero pudo aprender nuevas tareas. Esto probablemente se deba a que el cerebelo de H. M. permaneció intacto.

    QUÉ OPINAS: Brain Dead y en soporte vital

    ¿Qué harías si tu cónyuge o ser querido fuera declarado con muerte cerebral pero su cuerpo estuviera siendo mantenido vivo por equipos médicos? ¿De quién debería ser la decisión de extraer una sonda de alimentación? ¿Deberían ser factores los costos de la atención médica?

    El 25 de febrero de 1990, una mujer de Florida llamada Terri Schiavo sufrió un paro cardíaco, al parecer provocado por un episodio bulímico. Finalmente fue reavivada, pero su cerebro había estado privado de oxígeno durante mucho tiempo. Los escáneres cerebrales indicaron que no había actividad en su corteza cerebral, y padecía atrofia cerebral severa y permanente. Básicamente, Schiavo se encontraba en estado vegetativo. Los profesionales médicos determinaron que nunca más podría moverse, platicar o responder de ninguna manera. Para mantenerse con vida, requirió de una sonda de alimentación, y no había posibilidad de que su situación mejorara alguna vez.

    En ocasiones, los ojos de Schiavo se moverían, y a veces ella gemía. A pesar de la insistencia de los médicos en lo contrario, sus padres creían que se trataba de señales de que estaba tratando de comunicarse con ellos.

    Después de\(12\) años, el esposo de Schiavo argumentó que su esposa no habría querido mantenerse viva sin sentimientos, sensaciones, o actividad cerebral. Sus padres, sin embargo, estaban muy en contra de quitarle la sonda de alimentación. Eventualmente, el caso llegó a los tribunales, tanto en el estado de Florida como a nivel federal. Para 2005, los tribunales encontraron a favor del esposo de Schiavo, y la sonda de alimentación se retiró el 18 de marzo de 2005. Schiavo murió\(13\) días después.

    ¿Por qué a veces se movían los ojos de Schiavo y por qué gemía? Aunque las partes de su cerebro que controlan el pensamiento, el movimiento voluntario y el sentimiento estaban completamente dañadas, su tronco encefálico aún estaba intacto. Su médula y pons mantuvieron su respiración y causaron movimientos involuntarios de sus ojos y los gemidos ocasionales. Durante el período\(15\) de un año en que estaba en una sonda de alimentación, los costos médicos de Schiavo podrían haber superado los 7 millones de dólares (Arnst, 2003).

    Estas preguntas fueron traídas a la conciencia popular hace\(25\) años en el caso de Terri Schiavo, y persisten hoy. En 2013, una niña\(13\) de un año de edad que sufrió complicaciones tras una cirugía de amígdalas fue declarada con muerte cerebral. Hubo una batalla entre su familia, que quería que permaneciera en soporte vital, y las políticas del hospital respecto a las personas declaradas con muerte cerebral. En otro complicado caso 2013-14 en Texas, una profesional de EMT embarazada que declaró muerte cerebral se mantuvo viva durante semanas, a pesar de las directivas de su cónyuge, las cuales se basaron en sus deseos en caso de que surgiera esta situación. En este caso, las leyes estatales diseñadas para proteger a un feto nonato entraron en consideración hasta que los médicos determinaron que el feto era inviable.

    Las decisiones en torno a la respuesta médica a los pacientes declarados con muerte cerebral son complejas. ¿Qué opinas de estos temas?

    Imágenes Cerebrales

    Has aprendido cómo la lesión cerebral puede proporcionar información sobre las funciones de diferentes partes del cerebro. Sin embargo, cada vez más podemos obtener esa información utilizando técnicas de imagen cerebral en individuos que no han sufrido una lesión cerebral. En esta sección, analizamos en profundidad algunas de las técnicas disponibles para obtener imágenes del cerebro, incluidas las técnicas que dependen de la radiación, los campos magnéticos o la actividad eléctrica dentro del cerebro.

    Técnicas que involucran radiación

    Una tomografía computarizada (TC) implica tomar una serie\(x\) de rayos de una sección particular del cuerpo o cerebro de una persona. \(x\)Los rayos pasan a través de tejidos de diferentes densidades a diferentes velocidades, permitiendo que una computadora construya una imagen general del área del cuerpo que se escanea. A menudo se usa una tomografía computarizada para determinar si alguien tiene un tumor o una atrofia cerebral significativa.

    La imagen (a) muestra una gammagrafía cerebral donde la apariencia de la materia cerebral es bastante uniforme. La imagen (b) muestra una sección del cerebro que se ve diferente del tejido circundante y está etiquetada como “tumor”.
    Figura\(\PageIndex{12}\): Se puede utilizar una tomografía computarizada para mostrar tumores cerebrales. (a) La imagen de la izquierda muestra un cerebro sano, mientras que (b) la imagen de la derecha indica un tumor cerebral en el lóbulo frontal izquierdo. (crédito a: modificación de obra por “Aceofhearts1968"/ Wikimedia Commons; crédito b: modificación de obra de Roland Schmitt et al)

    Las tomografías por emisión de positrones (PET) crean imágenes del cerebro vivo y activo. Un individuo que recibe una tomografía por PET bebe o es inyectado con una sustancia levemente radiactiva, llamada trazador. Una vez en el torrente sanguíneo, se puede monitorear la cantidad de trazador en cualquier región dada del cerebro. A medida que las áreas del cerebro se vuelven más activas, más sangre fluye a esa área. Una computadora monitorea el movimiento del trazador y crea un mapa aproximado de áreas activas e inactivas del cerebro durante un comportamiento dado. Las TEP muestran pocos detalles, son incapaces de identificar eventos precisamente en el tiempo y requieren que el cerebro esté expuesto a la radiación; por lo tanto, esta técnica ha sido reemplazada por el fMRI como herramienta de diagnóstico alternativa. Sin embargo, combinada con la TC, la tecnología PET todavía se está utilizando en ciertos contextos. Por ejemplo, las exploraciones CT/PET permiten una mejor imagen de la actividad de los receptores de neurotransmisores y abren nuevas vías en la investigación de la esquizofrenia. En esta tecnología híbrida CT/PET, la TC aporta imágenes claras de las estructuras cerebrales, mientras que la PET muestra la actividad cerebral.

    Una gammagrafía cerebral muestra diferentes partes del cerebro en diferentes colores.
    Figura\(\PageIndex{13}\): Una exploración por TEP es útil para mostrar actividad en diferentes partes del cerebro. (crédito: Departamento de Salud y Servicios Humanos, Institutos Nacionales de Salud)

    Técnicas que involucran campos magnéticos

    En la resonancia magnética (MRI), se coloca a una persona dentro de una máquina que genera un campo magnético fuerte. El campo magnético hace que los átomos de hidrógeno en las células del cuerpo se muevan. Cuando se apaga el campo magnético, los átomos de hidrógeno emiten señales electromagnéticas a medida que regresan a sus posiciones originales. Los tejidos de diferentes densidades emiten diferentes señales, que una computadora interpreta y muestra en un monitor. La resonancia magnética funcional (fMRI) opera sobre los mismos principios, pero muestra cambios en la actividad cerebral a lo largo del tiempo al rastrear el flujo sanguíneo y los niveles de oxígeno. El fMRI proporciona imágenes más detalladas de la estructura del cerebro, así como una mejor precisión en el tiempo, de lo que es posible en las exploraciones PET. Con su alto nivel de detalle, la resonancia magnética y la resonancia magnética magnética se utilizan a menudo para comparar los cerebros de individuos sanos con los cerebros de individuos diagnosticados con trastornos psicológicos. Esta comparación ayuda a determinar qué diferencias estructurales y funcionales existen entre estas poblaciones.

    Una gammagrafía cerebral muestra el tejido cerebral en gris con algunas áreas pequeñas resaltadas en rojo.
    Figura\(\PageIndex{14}\): Un fMRI muestra actividad en el cerebro a lo largo del tiempo. Esta imagen representa un solo fotograma de un fMRI. (crédito: modificación de obra de Kim J, Matthews NL, Park S.)

    Técnicas que involucran actividad eléctrica

    En algunas situaciones, es útil comprender la actividad general del cerebro de una persona, sin necesidad de información sobre la ubicación real de la actividad. La electroencefalografía (EEG) sirve para este propósito al proporcionar una medida de la actividad eléctrica de un cerebro. Se coloca una matriz de electrodos alrededor de la cabeza de una persona. Las señales recibidas por los electrodos dan como resultado una impresión de la actividad eléctrica de su cerebro, u ondas cerebrales, mostrando tanto la frecuencia (número de ondas por segundo) como la amplitud (altura) de las ondas cerebrales registradas, con una precisión en milisegundos. Dicha información es especialmente útil para los investigadores que estudian los patrones de sueño entre individuos con trastornos del sueño.

    Una fotografía representa a una persona mirando la pantalla de una computadora y usando el teclado y el mouse. La persona lleva una gorra blanca cubierta de electrodos y cables.
    Figura\(\PageIndex{15}\): El uso de tapones con electrodos, la investigación moderna de EEG puede estudiar el momento preciso de las actividades cerebrales generales. (crédito: SMI Eye Tracking)

    Resumen

    El cerebro consta de dos hemisferios, cada uno controlando el lado opuesto del cuerpo. Cada hemisferio se puede subdividir en diferentes lóbulos: frontal, parietal, temporal y occipital. Además de los lóbulos de la corteza cerebral, el prosencéfalo incluye el tálamo (relé sensorial) y el sistema límbico (circuito de emoción y memoria). El mesencéfalo contiene la formación reticular, que es importante para el sueño y la excitación, así como la sustancia negra y el área tegmental ventral. Estas estructuras son importantes para el movimiento, la recompensa y los procesos adictivos. El cerebro posterior contiene las estructuras del tronco encefálico (médula, pones y mesencéfalo), que controlan funciones automáticas como la respiración y la presión arterial. El cerebro posterior también contiene el cerebelo, lo que ayuda a coordinar el movimiento y ciertos tipos de recuerdos.

    Los individuos con daño cerebral han sido ampliamente estudiados para proporcionar información sobre el papel de diferentes áreas del cerebro, y los recientes avances en la tecnología nos permiten obtener información similar mediante imágenes de la estructura y función del cerebro. Estas técnicas incluyen CT, PET, MRI, fMRI y EEG.

    Glosario

    amígdala
    estructura en el sistema límbico involucrada en nuestra experiencia de emoción y atando sentido emocional a nuestros recuerdos
    corteza auditiva
    tira de corteza en el lóbulo temporal que se encarga del procesamiento de la información auditiva
    Área de Broca
    región en el hemisferio izquierdo que es esencial para la producción lingüística
    cerebelo
    estructura del cerebro posterior que controla nuestro equilibrio, coordinación, movimiento y habilidades motoras, y se piensa que es importante en el procesamiento de algunos tipos de memoria
    corteza cerebral
    superficie del cerebro que se asocia con nuestras capacidades mentales más altas
    tomografía computarizada (TC)
    técnica de imagen en la que una computadora coordina e integra múltiples rayos X de un área determinada
    cuerpo calloso
    banda gruesa de fibras neuronales que conectan los dos hemisferios del cerebro
    electroencefalografía (EEG)
    registrar la actividad eléctrica del cerebro a través de electrodos en el cuero cabelludo
    prosencéfalo
    mayor parte del cerebro, que contiene la corteza cerebral, el tálamo y el sistema límbico, entre otras estructuras
    lóbulo frontal
    parte de la corteza cerebral involucrada en el razonamiento, el control motor, la emoción y el lenguaje; contiene corteza motora
    resonancia magnética funcional (fMRI)
    MRI que muestra cambios en la actividad metabólica a lo largo del
    circunvolución
    (plural: giro) protuberancia o cresta en la corteza cerebral
    hemisferio
    la mitad izquierda o derecha del cerebro
    cerebro posterior
    división del cerebro que contiene la médula, la protuberancia y el cerebelo
    hipocampo
    estructura en el lóbulo temporal asociada al aprendizaje y la memoria
    hipotálamo
    estructura prosencéfalo que regula la motivación y el comportamiento sexual y una serie de procesos homeostáticos; sirve de interfaz entre el sistema nervioso y el sistema endocrino
    lateralización
    concepto de que cada hemisferio del cerebro está asociado con funciones especializadas
    sistema límbico
    colección de estructuras involucradas en el procesamiento de la emoción y la memoria
    fisura longitudinal
    surco profundo en la corteza cerebral
    imágenes por resonancia magnética (MRI)
    campos magnéticos utilizados para producir una imagen del tejido del que se está fotografiando
    médula
    Estructura del cerebro posterior que controla procesos automatizados como la respiración, la presión arterial y la frecuencia cardíaca
    mesencéfalo
    división del cerebro ubicada entre el prosencéfalo y el cerebro posterior; contiene la formación reticular
    corteza motora
    tira de corteza involucrada en planeación y coordinación del movimiento
    lóbulo occipital
    parte de la corteza cerebral asociada con el procesamiento visual; contiene la corteza visual primaria
    lóbulo parietal
    parte de la corteza cerebral involucrada en el procesamiento de diversa información sensorial y perceptual; contiene la corteza somatosensorial primaria
    pons
    estructura del cerebro posterior que conecta el cerebro y la médula espinal; involucrada en la regulación de la actividad cerebral durante el sueño
    Tomografía por emisión de positrones (PET)
    implica inyectar a los individuos una sustancia levemente radiactiva y monitorear los cambios en el flujo sanguíneo a diferentes regiones del cerebro
    corteza prefrontal
    área en el lóbulo frontal responsable del funcionamiento cognitivo de nivel superior
    formación reticular
    Estructura del mesencéfalo importante en la regulación del ciclo de sueño/vigilia, excitación, estado de alerta y actividad motora
    corteza somatosensorial
    esencial para procesar información sensorial de todo el cuerpo, como el tacto, la temperatura y el dolor
    substancia nigra
    Estructura del mesencéfalo donde se produce dopamina; involucrada en el control del movimiento
    surco
    (plural: sulci) depresiones o surcos en la corteza cerebral
    lóbulo temporal
    parte de la corteza cerebral asociada con la audición, la memoria, la emoción y algunos aspectos del lenguaje; contiene corteza auditiva primaria
    tálamo
    relé sensorial para el cerebro
    área tegmental ventral (VTA)
    Estructura del mesencéfalo donde se produce dopamina: asociada con el estado de ánimo, la recompensa y la adicción
    Área de Wernicke
    importante para la comprensión del habla

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