15.3: Control Central
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- Describir el papel de los centros superiores del cerebro en la regulación autonómica
- Explicar la conexión del hipotálamo con la homeostasis
- Describir las regiones del SNC que vinculan el sistema autónomo con la emoción
- Describir las vías importantes para el control descendente del sistema autónomo
El reflejo de luz pupilar (Figura\(\PageIndex{1}\)) comienza cuando la luz golpea la retina y hace que una señal viaje a lo largo del nervio óptico. Se trata de una sensación visual, porque la rama aferente de este reflejo es simplemente compartir el camino especial de los sentidos. La luz brillante que golpea la retina conduce a la respuesta parasimpática, a través del nervio oculomotor, seguida de la fibra postgangliónica del ganglio ciliar, que estimula a las fibras circulares del iris a contraerse y constreñir la pupila. Cuando la luz golpea la retina en un ojo, ambas pupilas se contraen. Cuando se quita esa luz, ambas pupilas se dilatan nuevamente de nuevo a la posición de reposo. Cuando el estímulo es unilateral (presentado a un solo ojo), la respuesta es bilateral (ambos ojos). Lo mismo no es cierto para los reflejos somáticos. Si tocas un radiador caliente, solo tiras ese brazo hacia atrás, no ambos. El control central de los reflejos autonómicos es diferente al de los reflejos somáticos. El hipotálamo, junto con otras ubicaciones del SNC, controla el sistema autónomo.
Estructuras prosencéfalo
El control autonómico se basa en los reflejos viscerales, compuestos por las ramas aferentes y eferentes. Estos mecanismos homeostáticos se basan en el equilibrio entre las dos divisiones del sistema autónomo, lo que da como resultado un tono para diversos órganos que se basa en la entrada predominante de los sistemas simpático o parasimpático. Coordinar ese equilibrio requiere una integración que comience con las estructuras del prosencéfalo como el hipotálamo y continúe hacia el tronco encefálico y la médula espinal.
El hipotálamo
El hipotálamo es el centro de control de muchos mecanismos homeostáticos. Regula tanto la función autonómica como la función endocrina. El papel que juega en los reflejos puilares demuestra la importancia de este centro de control. El nervio óptico se proyecta principalmente hacia el tálamo, que es el relevo necesario a la corteza occipital para la percepción visual consciente. Otra proyección del nervio óptico, sin embargo, va al hipotálamo.
El hipotálamo utiliza entonces esta entrada del sistema visual para impulsar los reflejos pupilas. Si la retina es activada por altos niveles de luz, el hipotálamo estimula la respuesta parasimpática. Si el mensaje del nervio óptico muestra que bajos niveles de luz están cayendo sobre la retina, el hipotálamo activa la respuesta simpática. La producción del hipotálamo sigue dos tractos principales, el fascículo longitudinal dorsal y el haz prosencéfalo medial (Figura\(\PageIndex{2}\)). A lo largo de estos dos tractos, el hipotálamo puede influir en el núcleo Eddinger—Westphal del complejo oculomotor o a los cuernos laterales de la médula espinal torácica.
Estos dos tractos conectan el hipotálamo con los principales núcleos parasimpáticos del tronco encefálico y las neuronas preganglionares (centrales) de la médula espinal toracolumbar. El hipotálamo también recibe entrada de otras áreas del prosencéfalo a través del haz del prosencéfalo medial. La corteza olfativa, los núcleos septales del prosencéfalo basal y la amígdala se proyectan hacia el hipotálamo a través del haz del prosencéfalo medial. Estas estructuras del prosencéfalo informan al hipotálamo sobre el estado del sistema nervioso y pueden influir en los procesos reguladores de la homeostasis. Un buen ejemplo de esto lo encontramos en la amígdala, que se encuentra debajo de la corteza cerebral del lóbulo temporal y juega un papel en nuestra capacidad de recordar y sentir emociones.
La amígdala
La amígdala es un grupo de núcleos en la región medial del lóbulo temporal que forma parte del lóbulo límbico (Figura\(\PageIndex{3}\)). El lóbulo límbico incluye estructuras que están involucradas en las respuestas emocionales, así como estructuras que contribuyen a la función de la memoria. El lóbulo límbico tiene fuertes conexiones con el hipotálamo e influye en el estado de su actividad sobre la base del estado emocional. Por ejemplo, cuando estás ansioso o asustado, la amígdala enviará señales al hipotálamo a lo largo del haz del prosencéfalo medial que estimularán la respuesta simpática de lucha o huida. El hipotálamo también estimulará la liberación de hormonas del estrés a través de su control del sistema endocrino en respuesta a la entrada de amígdala.
La Médula
La médula contiene núcleos referidos como el centro cardiovascular, que controla el músculo liso y cardíaco del sistema cardiovascular a través de conexiones autónomas. Cuando la homeostasis del sistema cardiovascular cambia, como cuando cambia la presión arterial, se puede lograr la coordinación del sistema autónomo dentro de esta región. Además, cuando las entradas descendentes del hipotálamo estimulan esta área, el sistema simpático puede aumentar la actividad en el sistema cardiovascular, como en respuesta a la ansiedad o al estrés. Las fibras simpáticas preganglionares que son responsables de aumentar la frecuencia cardíaca se denominan nervios aceleradores cardíacos, mientras que las fibras simpáticas preganglionares responsables de la constricción de los vasos sanguíneos componen los nervios vasomotores.
Varios núcleos del tronco encefálico son importantes para el control visceral de los sistemas de órganos principales. Un núcleo del tronco encefálico involucrado en la función cardiovascular es el núcleo solitario. Recibe aporte sensorial sobre la presión arterial y la función cardíaca de los nervios glosofaríngeo y vago, y su salida activará la estimulación simpática del corazón o los vasos sanguíneos a través del cuerno lateral torácico superior. Otro núcleo del tronco encefálico importante para el control visceral es el núcleo motor dorsal del nervio vago, que es el núcleo motor para las funciones parasimpáticas adscritas al nervio vago, incluyendo la disminución de la frecuencia cardíaca, la relajación de los bronquios en los pulmones y la activación de la función digestiva a través de el sistema nervioso entérico. El núcleo ambiguo, que lleva el nombre de su histología ambigua, también contribuye a la salida parasimpática del nervio vago y se dirige a los músculos de la faringe y la laringe para la deglución y el habla, además de contribuir al tono parasimpático del corazón junto con el núcleo motor dorsal del vago.
CONEXIONES DIARIAS: El ejercicio y el sistema autonómico
Además de su asociación con la respuesta de lucha o huida y las funciones de descanso y digestión, el sistema autónomo es responsable de ciertas funciones cotidianas. Por ejemplo, entra en juego cuando los mecanismos homeostáticos cambian dinámicamente, como los cambios fisiológicos que acompañan al ejercicio. Subirse a la cinta de correr y hacer un buen entrenamiento hará que la frecuencia cardíaca aumente, la respiración sea más fuerte y profunda, las glándulas sudoríparas se activen y el sistema digestivo suspenda la actividad. Estos son los mismos cambios fisiológicos asociados con la respuesta de lucha o huida, pero no hay nada que te persiga en esa cinta de correr.
Este no es un simple mecanismo homeostático en funcionamiento porque “mantener el entorno interno” significaría recuperar todos esos cambios a sus puntos de consigna. En cambio, el sistema simpático se ha vuelto activo durante el ejercicio para que tu cuerpo pueda hacer frente a lo que está sucediendo. Un mecanismo homeostático está tratando con la decisión consciente de alejar al cuerpo de un estado de reposo. El corazón, en realidad, se está alejando de su punto de ajuste homeostático. Sin ninguna entrada del sistema autónomo, el corazón latería aproximadamente a 100 lpm, y el sistema parasimpático lo ralentiza hasta la frecuencia de reposo de aproximadamente 70 lpm. Pero en medio de un buen entrenamiento, deberías ver tu frecuencia cardíaca a 120—140 lpm. Se podría decir que el cuerpo está estresado por lo que le estás haciendo. Los mecanismos homeostáticos están tratando de mantener el pH de la sangre en el rango normal, o mantener la temperatura corporal bajo control, pero esos son en respuesta a la elección de hacer ejercicio.
Revisión del Capítulo
El sistema autonómico integra información sensorial y procesos cognitivos superiores para generar salida, lo que equilibra los mecanismos homeostáticos. La estructura autonómica central es el hipotálamo, que coordina las vías eferentes simpáticas y parasimpáticas para regular las actividades de los sistemas de órganos del cuerpo. La mayor parte de la producción hipotalámica viaja a través del haz del prosencéfalo medial y el fascículo longitudinal dorsal para influir en el tronco encefálico y los componentes espinales del sistema nervioso autónomo. El haz del prosencéfalo medial también conecta el hipotálamo con centros superiores del sistema límbico donde la emoción puede influir en las respuestas viscerales. La amígdala es una estructura dentro del sistema límbico que influye en el hipotálamo en la regulación del sistema autónomo, así como del sistema endocrino.
Estos centros superiores tienen un control descendente del sistema autónomo a través de los centros del tronco encefálico, principalmente en la médula, como el centro cardiovascular. Esta colección de núcleos medulares regula la función cardíaca, así como la presión arterial. La entrada sensorial del corazón, la aorta y los senos carotídeos se proyectan hacia estas regiones de la médula. El núcleo solitario aumenta el tono simpático del sistema cardiovascular a través del acelerador cardíaco y los nervios vasomotores. Tanto el núcleo ambiguo como el núcleo motor dorsal aportan fibras al nervio vago, el cual ejerce un control parasimpático del corazón al disminuir la frecuencia cardíaca.
Preguntas de Enlace Interactivo
Mira este video para conocer las respuestas físicas a la emoción. El sistema autonómico, que es importante para regular la homeostasis de los sistemas de órganos, también es responsable de nuestras respuestas fisiológicas a emociones como el miedo. El video resume la extensión de las reacciones del cuerpo y describe varios efectos del sistema autónomo en respuesta al miedo. A partir de lo que ya has estudiado sobre la función autonómica, ¿qué efecto esperarías que se asociara con la actividad parasimpática, más que simpática?
Respuesta: La liberación de orina en el miedo extremo. El sistema simpático normalmente constriñe esfínteres como el de la uretra.
Preguntas de revisión
P. ¿Cuál de estas ubicaciones en el prosencéfalo es el centro de control maestro para la homeostasis a través de los sistemas autonómico y endocrino?
A. hipotálamo
B. tálamo
C. amígdala
D. corteza cerebral
Respuesta: A
P. ¿Qué nervio se proyecta hacia el hipotálamo para indicar el nivel de estímulos de luz en la retina?
A. glosofaríngeo
B. oculomotor
C. óptica
D. vagus
Respuesta: C
P. ¿Qué región del lóbulo límbico es responsable de generar respuestas de estrés a través del hipotálamo?
A. hipocampo
B. amígdala
C. cuerpos mamilares
D. corteza prefrontal
Respuesta: B
P: ¿Cuál es otro nombre para las fibras simpáticas preganglionares que se proyectan hacia el corazón?
A. tracto solitario
B. nervio vasomotor
C. nervio vago
D. nervio acelerador cardiaco
Respuesta: D
P. ¿Qué tracto fibroso central conecta las estructuras del prosencéfalo y del tronco encefálico con el hipotálamo?
A. nervio acelerador cardiaco
B. haz prosencéfalo medial
C. fascículo longitudinal dorsal
D. tracto corticoespinal
Respuesta: B
Preguntas de Pensamiento Crítico
P. El síndrome de Horner es una afección que se presenta con cambios en un ojo, como constricción pupilar y caída de párpados, así como disminución de la sudoración en la cara. ¿Por qué un tumor en la cavidad torácica podría tener un efecto sobre estas funciones autonómicas?
A. La dilatación pupilar y la sudoración, dos funciones perdidas en el síndrome de Horner, son causadas por el sistema simpático. Un tumor en la cavidad torácica puede interrumpir la salida de los ganglios torácicos que se proyectan hacia la cabeza y la cara.
P. El centro cardiovascular se encarga de regular el corazón y los vasos sanguíneos a través de mecanismos homeostáticos. ¿Qué tono tiene cada componente del sistema cardiovascular? ¿Qué conexiones invoca el centro cardiovascular para mantener estos dos sistemas en su tono de reposo?
A. El corazón, basado en la frecuencia cardíaca en reposo, está bajo tono parasimpático, y los vasos sanguíneos, basados en la falta de entrada parasimpática, están bajo tono simpático. El nervio vago contribuye a la disminución de la frecuencia cardíaca en reposo, mientras que los nervios vasomotores mantienen la ligera constricción de los vasos sanguíneos sistémicos.
Glosario
- nervios aceleradores cardíacos
- fibras simpáticas preganglionares que hacen que la frecuencia cardíaca aumente cuando el centro cardiovascular en la médula inicia una señal
- centro cardiovascular
- región en la médula que controla el sistema cardiovascular a través de los nervios aceleradores cardíacos y los nervios vasomotores, que son componentes de la división simpática del sistema nervioso autónomo
- fascículo longitudinal dorsal
- vía principal de salida del hipotálamo que desciende a través de la materia gris del tronco encefálico y hacia la médula espinal
- lóbulo límbico
- estructuras dispuestas alrededor de los bordes del cerebro que están involucradas en la memoria y la emoción
- Paquete prosencéfalo medial
- vía de la fibra que se extiende anteriormente hacia el prosencéfalo basal, pasa a través del hipotálamo y se extiende hacia el tronco encefálico y la médula espinal
- nervios vasomotores
- fibras simpáticas preganglionares que causan la constricción de los vasos sanguíneos en respuesta a señales del centro cardiovascular