2.1: El sistema nervioso central y periférico

El sistema nervioso se puede dividir en dos regiones principales: el sistema nervioso central y el periférico. El sistema nervioso central (SNC) es el cerebro y la médula espinal, y el sistema nervioso periférico (SNP) es todo lo demás (Figura 1). El cerebro está contenido dentro de la cavidad craneal del cráneo, y la médula espinal está contenida dentro de la cavidad vertebral de la columna vertebral. Es un poco de simplificación excesiva decir que el SNC es lo que hay dentro de estas dos cavidades y el sistema nervioso periférico está fuera de ellas, pero esa es una forma de empezar a pensarlo. En la actualidad, existen algunos elementos del sistema nervioso periférico que se encuentran dentro de las cavidades craneales o vertebrales. El sistema nervioso periférico se llama así porque está en la periferia, es decir, más allá del cerebro y la médula espinal. Dependiendo de diferentes aspectos del sistema nervioso, la línea divisoria entre central y periférica no es necesariamente universal.

Figura 1. Sistema Nervioso Central y Periférico. Las estructuras del SNP se conocen como ganglios y nervios, los cuales pueden verse como estructuras distintas. Las estructuras equivalentes en el SNC no son obvias desde esta perspectiva general y se examinan mejor en tejido preparado bajo el microscopio.

El tejido nervioso, presente tanto en el SNC como en el SNP, contiene dos tipos básicos de células: neuronas y células gliales. Una célula glial es una de una variedad de células que proporcionan un marco de tejido que soporta las neuronas y sus actividades. La neurona es la más importante funcionalmente de las dos, en términos de la función comunicativa del sistema nervioso. Para describir las divisiones funcionales del sistema nervioso, es importante comprender la estructura de una neurona.

Las neuronas son células y por lo tanto tienen un soma, o cuerpo celular, pero también tienen extensiones de la célula; cada extensión generalmente se denomina proceso. Hay un proceso importante que cada neurona ha llamado axón, que es la fibra que conecta a una neurona con su diana.

Otro tipo de proceso que se ramifica del soma es la dendrita. Las dendritas son responsables de recibir la mayor parte de la entrada de otras neuronas.

Al observar el tejido nervioso, hay regiones que contienen predominantemente cuerpos celulares y regiones que en gran parte están compuestas por solo axones. Estas dos regiones dentro de las estructuras del sistema nervioso a menudo se denominan materia gris (las regiones con muchos cuerpos celulares y dendritas) o materia blanca (las regiones con muchos axones). La Figura 2 demuestra la aparición de estas regiones en el cerebro y la médula espinal. Los colores atribuidos a estas regiones son los que se verían en el tejido nervioso “fresco” o no manchado. La materia gris no es necesariamente gris. Puede ser rosáceo por el contenido de sangre, o incluso ligeramente bronceado, dependiendo de cuánto tiempo se haya conservado el tejido. Pero la materia blanca es blanca porque los axones están aislados por una sustancia rica en lípidos llamada mielina. Los lípidos pueden aparecer como material blanco (“graso”), al igual que la grasa de un trozo crudo de pollo o carne de res. En realidad, la materia gris puede tener ese color que se le atribuye porque junto a la materia blanca, es simplemente más oscura, de ahí, gris.

La distinción entre materia gris y materia blanca se aplica con mayor frecuencia al tejido nervioso central, que tiene grandes regiones que se pueden ver a simple vista. Al observar estructuras periféricas, a menudo se usa un microscopio y el tejido se tiñe con colores artificiales. Eso no quiere decir que el tejido nervioso central no se pueda teñir y ver bajo un microscopio, pero lo más probable es que el tejido sin teñir sea del SNC, por ejemplo, una sección frontal del cerebro o una sección transversal de la médula espinal.

Figura 2. Materia Gris y Materia Blanca. Un cerebro extirpado durante una autopsia, con una sección parcial removida, muestra materia blanca rodeada de materia gris. La materia gris constituye la corteza externa del cerebro. (crédito: modificación de obra por “Suseno” /Wikimedia Commons)

Independientemente de la aparición de tejido teñido o sin teñir, los cuerpos celulares de las neuronas o axones pueden ubicarse en estructuras anatómicas discretas que necesitan ser nombradas. Esos nombres son específicos de si la estructura es central o periférica. Una colección localizada de cuerpos celulares neuronales en el SNC se conoce como núcleo. En el SNP, un grupo de cuerpos celulares neuronales se conoce como ganglio. La Figura 3 indica cómo el término núcleo tiene algunos significados diferentes dentro de la anatomía y fisiología. Es el centro de un átomo, donde se encuentran protones y neutrones; es el centro de una célula, donde se encuentra el ADN; y es un centro de alguna función en el SNC. También existe un uso potencialmente confuso de la palabra ganglio (plural = ganglios) que tiene una explicación histórica. En el sistema nervioso central, hay un grupo de núcleos que están conectados entre sí y que alguna vez fueron llamados ganglios basales antes de que el “ganglio” llegara a ser aceptado como descripción de una estructura periférica. Algunas fuentes se refieren a este grupo de núcleos como los “núcleos basales” para evitar confusiones.

Figura 3. ¿Qué es un Núcleo? a) El núcleo de un átomo contiene sus protones y neutrones. b) El núcleo de una célula es el orgánulo que contiene ADN. (c) Un núcleo en el SNC es un centro de función localizado con los cuerpos celulares de varias neuronas, mostrados aquí rodeados en rojo. (crédito c: “Era una abeja” /Wikimedia Commons)

La terminología aplicada a los haces de axones también difiere según la ubicación. Un haz de axones, o fibras, que se encuentra en el SNC se llama tracto mientras que lo mismo en el SNP se llamaría nervio. Hay un punto importante que hacer sobre estos términos, que es que ambos pueden ser utilizados para referirse al mismo haz de axones. Cuando esos axones están en el SNP, el término es nervio, pero si son SNC, el término es tracto. El ejemplo más obvio de esto son los axones que se proyectan desde la retina hacia el cerebro. Esos axones se llaman nervio óptico ya que salen del ojo, pero cuando están dentro del cráneo, se les conoce como el tracto óptico. Hay un lugar específico donde cambia el nombre, que es el quiasma óptico, pero siguen siendo los mismos axones (Figura 4). Una situación similar fuera de la ciencia se puede describir para algunas carreteras. Imagínese un camino llamado “Broad Street” en un pueblo llamado “Anyville”. El camino sale de Anyville y va al siguiente pueblo, llamado “Ciudad natal”. Cuando la carretera cruza la línea entre los dos pueblos y se encuentra en Hometown, su nombre cambia a “Main Street”. Esa es la idea detrás del nombramiento de los axones retinianos. En el SNP, se les llama nervio óptico, y en el SNC, son el tracto óptico. El Cuadro 1 ayuda a aclarar cuál de estos términos se aplica al sistema nervioso central o periférico.

Figura 4. Nervio Óptico versus Tracto Óptico. Este dibujo de las conexiones del ojo al cerebro muestra el nervio óptico extendiéndose desde el ojo hasta el quiasma, donde la estructura continúa como el tracto óptico. Los mismos axones se extienden desde el ojo hasta el cerebro a través de estos dos haces de fibras, pero el quiasma representa el límite entre periférico y central.

¿Cuánto de tu cerebro usas?

¿Alguna vez has escuchado la afirmación de que los humanos solo usan el 10 por ciento de sus cerebros? A lo mejor has visto un anuncio en un sitio web que dice que hay un secreto para desbloquear todo el potencial de tu mente, como si hubiera 90 por ciento de tu cerebro sentado inactivo, solo esperando que lo uses. Si ves un anuncio así, no hagas clic. No es cierto.

Una manera fácil de ver qué parte del cerebro usa una persona es tomar medidas de la actividad cerebral mientras realiza una tarea. Un ejemplo de este tipo de medición es la resonancia magnética funcional (fMRI), que genera un mapa de las áreas más activas y puede generarse y presentarse en tres dimensiones (Figura 6). Este procedimiento es diferente de la técnica de MRI estándar porque está midiendo los cambios en el tejido en el tiempo con una condición o evento experimental.

Figura 5. fMRI. Este fMRI muestra la activación de la corteza visual en respuesta a estímulos visuales. (crédito: “Superborsuk” /Wikimedia Commons)

El supuesto subyacente es que el tejido nervioso activo tendrá mayor flujo sanguíneo. Al hacer que el sujeto realice una tarea visual, se puede medir la actividad en todo el cerebro. Considera este posible experimento: se le dice al sujeto que mire una pantalla con un punto negro en el medio (un punto de fijación). Una fotografía de una cara se proyecta en la pantalla lejos del centro. El sujeto tiene que mirar la fotografía y descifrar de qué se trata. El tema ha sido instruido

para presionar un botón si la fotografía es de alguien a quien reconocen. La fotografía podría ser de una celebridad, por lo que el sujeto presionaría el botón, o podría ser de una persona aleatoria desconocida para el sujeto, por lo que el sujeto no presionaría el botón.

En esta tarea, las áreas sensoriales visuales estarían activas, las áreas integradoras estarían activas, las áreas motoras encargadas de mover los ojos estarían activas, y las áreas motoras para presionar el botón con un dedo estarían activas. Esas áreas están distribuidas por todo el cerebro y las imágenes de fMRI mostrarían actividad en más del 10 por ciento del cerebro (algunas evidencias sugieren que alrededor del 80 por ciento del cerebro está usando energía, basada en el flujo sanguíneo al tejido, durante tareas bien definidas similares a la sugerida anteriormente). Esta tarea ni siquiera incluye todas las funciones que realiza el cerebro. No hay respuesta del lenguaje, el cuerpo está mayormente quieto en la máquina de resonancia magnética, y no considera las funciones autonómicas que estarían en curso en segundo plano.

Cuadro 2: Estructuras del SNC y SNP (Cuadro 1)

	CNS	PNS
Grupo de Cuerpos Celulares Neuronales (es decir, materia gris)	Núcleo	Ganglio
Paquete de Axones (es decir, materia blanca)	Tracto	Nervio

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En 2003, se otorgó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina a Paul C. Lauterbur y Sir Peter Mansfield por descubrimientos relacionados con la resonancia magnética (MRI). Esta es una herramienta para ver las estructuras del cuerpo (no solo del sistema nervioso) que depende de los campos magnéticos asociados a ciertos núcleos atómicos. La utilidad de esta técnica en el sistema nervioso es que el tejido graso y el agua aparecen como diferentes tonos entre el blanco y el negro. Debido a que la materia blanca es grasa (de la mielina) y la materia gris no lo es, se pueden distinguir fácilmente en imágenes de resonancia magnética.

Visite el sitio web del Premio Nobel [2]para jugar un juego interactivo que demuestre el uso de esta tecnología y la compare con otros tipos de tecnologías de imagen. Además, los resultados de una sesión de MRI se comparan con imágenes obtenidas de rayos X o tomografía computarizada. ¿Cómo indican las técnicas de imagen mostradas en este juego la separación de materia blanca y gris en comparación con el tejido recién disecado mostrado anteriormente?