Sistema nervioso central y periférico

El sistema nervioso central lo componen el cerebro, al que hemos dedicado 5 o 6 de los posts previos, y la columna vertebral, que transmite los mensajes del cerebro al resto del cuerpo. También controla por si misma algunos movimientos simples, como por ejemplo los movimientos reflejos, controlados por tres tipos de neuronas: las neuronas aferentes o sensoriales, que transmiten información desde el perímetro del cuerpo al sistema nervioso central, las neuronas eferentes o motoras, que transmiten la información del sistema nervioso a los músculos y glándulas, y las interneuronas, que llevan mensajes entre las neuronas eferentes y aferentes.

El sistema nervioso periférico lo forman neuronas con axones largos y dendritas y se divide en el área somática y el área automática. Ambas conectan sirven de conductor entre el sistema nervioso central y los órganos sensoriales, músculos, glándulas…

El área somática está especializada en el control de movimientos voluntarios y la transmisión de información desde y hacia los órganos sensoriales.

El área automática controla las funciones corporales que nos mantienen con vida: funcionamiento del corazón, arterias, pulmones y otros órganos que funcionan sin que seamos conscientes de ello. En el área automática hay dos secciones:simpaticoyparasimp

  • sistema simpático: prepara el cuerpo para responder ante situaciones de peligro, activando todos los recursos del organismo para responder a la amenaza o huir (denominada reacción de lucha o huida).
  • sistema parasimpático: se encarga de calmar el organismo una vez que la amenaza ha pasado.
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El cerebro: los hemisferios

Tenemos dos hemisferios cerebrales y cada uno de ellos se encarga de controlar el lado opuesto del cuerpo. Así, el hemisferio derecho controla el lado izquierdo y el hemisferio izquierdo el lado derecho del cuerpo. Sin embargo, no funcionan exactamente del mismo modo. Estudiando personas con afasia los investigadores se dieron cuenta de que estos problemas surgían a raíz de lesiones en el hemisferio izquierdo del cerebro, mientras que lesiones en el hemisferio derecho ocasionaban menos problemas en la habilidad de producir el lenguaje. De estas hemisferiosinvestigaciones se desprende que el hemisferio izquierdo está especializado en las capacidades verbales (lenguaje, lectura, razonamiento) y el derecho en capacidades no verbales (relaciones espaciales, reconocimiento de patrones y dibujo, música, expresión emocional). Esta especialización de funciones empieza a edades muy tempranas puesto que, por ejemplo, el balbuceo de un bebé supone ya el funcionamiento del hemisferio izquierdo para producir sonidos.

Igualmente, los hemisferios se diferencian en el modo de procesar la información que reciben. Mientras que el izquierdo funciona procesando la información de modo secuencial, el derecho funciona de un modo global.


El cerebro: el paleoencéfalo

Compartimos esta estructura con otras especies animales y tiene diversas partes, entre ellas:

La médula, que regula funciones como la respiración o los latidos del corazón. El puente troncoencefálico contiene nervios que se encargan de transmitir información motora a los músculos y las dos partes del cuerpo. El cerebelo regula el sueño, el equilibrio y desempeña algunas actividades intelectuales.

La formación reticular, en el tallo del cerebro, se ocupa de regular los tallocerebralciclos circadianos. Algunos estudios apuntan a la posibilidad de que las personas que sufren de síndrome de fatiga crónica tengan algún tipo de lesión en esta parte del cerebro.

El tálamo actúa como receptor de información de los sentidos y la transmite a otras partes del cerebro. También discrimina entre informaciones recibidas de otros puntos del cerebro para ser transmitidas al cerebelo y a la médula.

Por último, el hipotálamo se ocupa de mantener la temperatura del cuerpo constante y supervisa la cantidad de nutrientes almacenados en las células. Regula comportamientos tan importantes para la supervivencia como la alimentación.


Herramientas para estudiar el funcionamiento del cerebro

 

  • Electroencefalograma: recoge la actividad eléctrica en el cerebro a través de electrodos colocados en el cuero cabelludo. Generalmente el resultado es un gráfico de las ondas eléctricas en el cerebro, pero con nuevas tecnologías esa información puede transformarse en imágenes que ayudan a diagnosticar enfermedades como la epilepsia.
  • Tomografía por emisión de positrones: muestra la actividad bioquímica del cerebro en un momento determinado, previa inyección de una sustancia radioactiva en el flujo sanguíneo. Se utiliza por ejemplo para buscar posibles tumores cerebrales.
  • Imagen por resonancia magnética funcional:a través de un campo magnético dirigido al cuerpo se obtienen imágenes tridimensionales de las estructuras del cerebro y su actividad. Son tan precisos que puede observarse la acción de grupos de neuronas, lo cual resulta de gran ayuda para diagnosticar enfermedades como el Alzhéimer.
  • Estimulación magnética transcraneana: con la exposición a un campo magnético de un área determinada del cerebro se consigue una interrupción temporal de la actividad eléctrica en ese área que permite a los investigadores descubrir las funciones que rige cada zona del cerebro.
  • Otros métodos: por ejemplo, la optogenética, que con el uso de tipos específicos de luz e ingeniería genética permite la observación de circuitos de neuronas.

Tipos de neurotransmisores

Existen más de cien tipos de sustancias químicas que actúan como neurotransmisores. Sus efectos pueden variar según el área del sistema nervioso en el que se produzca.

Los neurotransmisores más conocidos son:

Acetilcolina: el primer neurotransmisor en ser identificado, se localiza en el cerebro, columna vertebral, sistema nervioso periférico, especialmente en el sistema parasimpático. Tiene un efecto excitador en el cerebro y sistema nervioso autónomo e inhibidor en el resto. Está relacionado con el movimiento de los músculos y las funciones cognitivas. Un nivel bajo de acetilcolina podría estar relacionado con la aparición de Alzhéimer.

Ácido glutámico: se encuentra en el cerebro y la columna vertebral y su efecto es excitador. Se relaciona con la memoria.

Ácido gamma-aminobutírico: localizado en el cerebro y la columna vertebral, es el principal neurotransmisor con funciones inhibidoras y afecta a varios comportamientos, desde la manera de alimentarse hasta la agresividad.

Dopamina: se encuentra en el cerebro y puede tener efectos excitadores o inhibidores. Se relaciona con el control de movimientos y un bajo nivel de este neurotransmisor se relaciona con la enfermedad de Parkinson. También se relaciona con los niveles de atención y los mecanismos de placer y recompensa. Se ha teorizado sobre la relación de producción de altos niveles de dopamina y enfermedades como la esquizofrenia.

Serotonina: localizado en el cerebro y la columna vertebral, es un inhibidor relacionado con los ciclos de sueño, alimentación, dolor y estado anímico. Varias teorías relacionan a este neurotransmisor con la depresión.

Endorfinas: se encuentran en el cerebro y la columna vertebral, tienen una función inhibidora, excepto en el hipocampo. Se relacionan principalmente con la supresión del dolor y sentimientos de placer.


Comunicación neuronal

A diferencia de la comunicación dentro de la neurona, que se realiza mediante impulsos eléctricos, las neuronas se comunican entre ellas sirviéndose de sustancias químicas. La sinapsis es el espacio entre neuronas donde el axón de una neurona se comunica con las dendritas de otra por medio de mensajes químicos, llamados neurotransmisores.comunicación-neuronal

Existen varios tipos de neurotransmisores y cada uno de ellos tiene una configuración propia que le permite encajar en un tipo determinado de receptor de la neurona que recibe el mensaje.

Los neurotransmisores portan básicamente dos tipos de mensajes: excitadores e inhibidores. Los excitadores producen una reacción en la neurona que recibe el mensaje que hace que dispare un potencial de acción a lo largo de su axón. Los mensajes inhibidores causan el efecto contrario. Las dendritas reciben mensajes excitadores e inhibidores simultáneamente y reaccionan siguiendo los mensajes más numerosos. Así, si el número de mensajes excitadores es superior a los inhibidores, la neurona dispara un potencial de acción, y viceversa. Una vez recibido el mensaje, el neurotransmisor es desactivado por enzimas o lo reabsorbe la neurona para evitar bloquearse. Conocer este proceso de recaptación ha permitido desarrollar fármacos para tratar desórdenes psicológicos como la depresión, para la cual se han desarrollado los inhibidores selectivos de recaptación de serotonina (ISRS).


Funcionamiento de las neuronas

Un impulso eléctrico recorre las neuronas y su axón con la información recibida de un estímulo. Las neuronas siguen la ley del todo o nada: o envían información, o están en reposo. No hay término medio. Cuando una neurona está en reposo tiene una carga negativa de unos 70 milivoltios. Cuando recibe un mensaje, su membrana se abre para permitir a los iones con carga positiva que están fuera de la misma entrar a velocidades de 100 millones de iones por segundo. Por lo tanto, su carga cambia de negativa a positiva y cuando esta alcanza cierto nivel, la neurona dispara un impulso eléctrico llamado potencial de acción que se desplaza a lo largo del axón a velocidades que oscilan entre los 3 y los 360 km/hora, dependiendo del tipo de axón. La neurona necesita de algunos milisegundos antes de disparar otra vez.

Las neuronas pueden estar especializadas, como por ejemplo las neuronas espejo, identificadas por el equipo de Giacomo Rizzolatti en 1996. Estas neuronas disparan no solo cuando una persona se comporta de manera determinada, sino también cuando una persona observa a otra realizar el mismo comportamiento. Las neuronas espejo se encuentran localizadas en la corteza frontal inferior del cerebro y son las responsables, por ejemplo, de que bostecemos cuando otra persona situada cerca lo hace. Además, podrían ayudar a explicar cómo y porqué los humanos tienen la capacidad de entender las intenciones de los otros, podrían ser la raíz de la empatía (la habilidad cognitiva de una persona de entender las emociones de otra)  y sugieren que la capacidad de los niños de imitar a otros podría ser un comportamiento innato.