NEUROANATOMÍA FUNCIONAL

EL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL

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PARTE 3

EL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL

Objetivo general:

Identificar la estructura anatómica del hipocampo, el fónix, el tronco del encéfalo y el cerebelo así como sus principales funciones.

FORMACIÓN DEL HIPOCAMPO Y FORNIX

En las imágenes que pueden apreciarse en este apartado se han retirado el córtex, la sustancia blanca y el cuerpo calloso. Se han abierto los ventrículos laterales y la cabeza del núcleo caudado y el tálamo han sido retirados bastante cerca de la línea media, permitiendo una vista hacia debajo de toda la extensión de la formación del hipocampo, incluyendo el giro dentado y el fórnix asociado. Esta vista muestra la relación entre el hipocampo propiamente dicho y el giro dentado. Las dos ramas (columnas) del fórnix se incurvan hacia arriba medialmente y acaban discurriendo una junto a otra en su posición más dorsal, justo por debajo del cuerpo calloso. El trayecto completo de este haz arqueado en forma de “C”, se muestra en la imagen inferior izquierda. La formación del hipocampo ocupa una amplia porción del asta temporal del ventrículo lateral. El giro dentado es adyacente a las diferentes regiones del asta de Ammón (CA) del hipocampo (Las regiones CA1 y CA3), el subículo y el córtex entorrinal. Las neuronas piramidales de la región CA1 son particularmente sensibles al daño isquémico y sus homólogas de la región CA3 son sensibles a daños provocados por niveles elevados de corticoides (cortisol). Una lesión de las células piramidales en ambas regiones causada por isquemia y/o por niveles elevados de corticiodes tiene un efecto sinérgico.

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El hipocampo es una de las partes del cerebro más importantes.

 

Está situado en lo que se conoce como  sistema límbico, y está muy relacionado tanto con los procesos mentales relacionados con la memoria como con aquellos que tienen que ver con la producción y regulación de estados emocionales, además de intervenir en la navegación espacial, es decir, el modo en el que nos imaginamos el movimiento a través de un espacio concreto.

 

La anatomía del hipocampo

La etimología del término "hipocampo", palabra acuñada por el anatomista Giulio Cesare Aranzio, hace referencia a la semejanza entre esta estructura del encéfalo con un caballito de mar. Se trata de un pequeño órgano con una forma curvada y alargada, que se ubica en la parte interior del lóbulo temporal y va desde el hipotálamo hasta la amígdala. Por lo tanto, cada encéfalo tiene dos hipocampos: uno en cada hemisferio del cerebro.

 

Además, el hipocampo está asociado a una parte de la corteza cerebral conocida como arquicorteza, que es una de las regiones más ancestrales del encéfalo humano; es decir, que apareció hace muchos millones de años en nuestra línea evolutiva. Es por eso que el hipocampo está tan bien conectado a otras partes del sistema límbico, que apareció para dar respuestas a algunas de las necesidades más básicas de nuestros ancestros mamíferos más remotos. A su vez, este hecho ya nos permite intuir que los procesos mentales relacionados con las emociones están vinculados a las funciones del hipocampo. Veamos cuáles son.

 

Las funciones del hipocampo

La principal función del hipocampo es la de mediar en la generación y la recuperación de recuerdos en conjunto con muchas áreas repartidas por la corteza y con otras áreas del sistema límbico.

 

Por tanto, tiene un papel muy importante en la consolidación de los aprendizajes realizados, ya que por un lado permite que ciertas informaciones pasen a la memoria a largo plazo y por el otro vincula este tipo de contenidos con ciertos valores positivos o negativos, dependiendo de si estos recuerdos han estado asociados a experiencias placenteras o dolorosas (fisiológica o psicológicamente).

 

Son los procesos mentales ligados a la emoción los que determinan si el valor de una experiencia almacenada como recuerdo es positivo o negativo. Lo que experimentamos como emociones tiene una parte funcional que tiene que ver con el modo en el que aprendemos a comportarnos siguiendo unas reglas aprendidas que jueguen a nuestro favor: evitar repetir errores y volver a experimentar sensaciones agradables.

 

El hipocampo y la memoria

Podría llegar a pensarse que el hipocampo es la parte del cerebro en la que se almacenan los recuerdos a largo plazo. Sin embargo, la realidad es más compleja que esta idea. 

 

La relación entre el hipocampo y los recuerdos a largo plazo no es tan directa: este órgano actúa como mediador, o directorio, de recuerdos, cuya aparición y desaparición está asociada, por lo que se sabe sobre el funcionamiento de la memoria, a la activación y desactivación de redes de neuronas distribuidas por muchas zonas del encéfalo. Dicho de otro modo, el hipocampo no "contiene" recuerdos, sino que actúa como un nodo de activación que permite que se activen distintos recuerdos distribuidos por diferentes partes del encéfalo.

 

Además, el hipocampo está más relacionado con unos tipos de memoria que con otros. Concretamente, juega un rol en la gestión de la memoria declarativa, es decir, aquella cuyos contenidos pueden ser expresados verbalmente; sin embargo, la memoria no declarativa, que interviene en la memorización de patrones de movimientos y las destrezas motoras (como bailar o ir en bicicleta), está regulada más bien por estructuras como los ganglios basales y el cerebelo.

 

Se sabe que una lesión en esta zona del cerebro suele producir  amnesia anterógrada y retrógrada en la producción y evocación de recuerdos relacionados con la memoria declarativa, pero la memoria no declarativa suele quedar preservada. Una persona con el hipocampo severamente dañado puede seguir aprendiendo, por ejemplo, destrezas manuales (aunque no recordaría haber aprendido este proceso).  

 

El hipocampo en la navegación espacial

Por lo que se sabe sobre el hipocampo, esta estructura cerebral también parece intervenir en el modo en el que percibimos el espacio, es decir, la manera en la que mantenemos en mente un espacio tridimensional a través del cual nos movemos, teniendo en cuenta sus volúmenes y referencias.

 

De hecho, dentro del hipocampo se han descubierto un tipo de neuronas llamadas células de lugar, sobre las que puedes leer más en este artículo.

 

El hipocampo bajo la enfermedad

La región de la formación hipocampal es una de las primeras zonas en las que se hacen notar enfermedades como la  demencia o el Alzheimer. Es por ello que las personas que empiezan a experimentar esta enfermedad ven como sus capacidades para formar nuevos recuerdos o recordar informaciones autobiográficas más o menos recientes quedan mermadas.

 

Sin embargo, aunque el hipocampo esté muy dañado, normalmente los recuerdos más antiguos y relevantes acerca de la vida de la persona tardan mucho en desaparecer, lo cual podría significar que con el paso del tiempo los recuerdos más viejos y relevantes se van "independizando" cada vez más del hipocampo.

 

Aportaciones actuales de relevancia en las neurociencias.

Un equipo de investigación dirigido por Lam Woo Profesor de Ingeniería Biomédica Ed X. Wu del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad de Hong Kong ha hecho una gran revelación de los misterios del cerebro en cuanto a una función del hipocampo desconocida hasta el momento: la conectividad del hipocampo integra regiones del cerebro muy separadas espacialmente, desempeñando un papel clave y central en el funcionamiento cerebral. Los resultados del estudio indican que el hipocampo puede ser considerado como el 'corazón' del cerebro, un avance en nuestro conocimiento de cómo funciona el órgano pensante.

La investigación con roedores, dirigida por el profesor Wu, reveló que las actividades de baja frecuencia en el hipocampo pueden conducir a la conectividad funcional cerebral en la corteza cerebral y mejorar las respuestas sensoriales. La corteza cerebral es la región más grande del cerebro de los mamíferos y desempeña un papel clave en muchas funciones, como la memoria, la atención, la percepción, la cognición, la conciencia, el pensamiento, el lenguaje y la conciencia. En otras palabras, las actividades de baja frecuencia del hipocampo pueden impulsar a la integración funcional de las diferentes regiones de la corteza cerebral y mejorar la capacidad de respuesta de la visión, el oído y el tacto.

 

Una posible vía terapéutica para el Alzhéimer

Además, estos resultados también sugieren que las actividades de baja frecuencia en el hipocampo, que suelen darse durante el  sueño profundo, pueden mejorar el aprendizaje y la memoria. Precisamente estos dos, aprendizaje y memoria, suelen asentarse en el cerebro durante el sueño profundo.

 

El sueño de onda lenta, también llamado sueño profundo, es un estado en el que el cerebro se introduce varias veces cada noche y es necesario para la supervivencia. El alzhéimer es una enfermedad neurodegenerativa crónica que generalmente  comienza lentamente y empeora con el tiempo, y el síntoma temprano más común es la pérdida de memoria. Estos resultados también pueden tener potenciales implicaciones terapéuticas en la enfermedad de Alzheimer.

 

Los hallazgos han sido publicados en la revista académica internacional Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América (PNAS).

 

El cerebro humano solo representa el 2% del peso corporal total, sin embargo, consume aproximadamente el 20% de la demanda total de energía del cuerpo. Es la fuente de nuestros pensamientos, emociones, percepciones, acciones y recuerdos. A pesar de su importancia, es uno de los órganos menos comprendidos del cuerpo. Un gran reto para la neurociencia en el siglo XXI es lograr un entendimiento integrado de las interacciones cerebrales a gran escala, en particular los patrones de actividades neuronales que dan lugar a funciones y comportamiento.

EL FORNIX

 

El fórnix es una estructura de sustancia blanca también llamada trígono o “bóveda de 4 pilares” por poseer 2 proyecciones anteriores y 2 posteriores también llamados pilares o columnas.

 

Desde un punto de vista de la función del fornix, esta estructura fibrosa participa en la unión de todos aquellos elementos del sistema límbico del hemisferio derecho con los del hemisferio izquierdo. Conectando áreas corticales anteriores con áreas corticales posteriores contralaterales, es decir, que cruza la información.

 

Las columnas anteriores del fornix se comunican con núcleos hipotalámicos posteriores llamados cuerpos mamilares. Las columnas posteriores se comunican con unos núcleos del telencéfalo dispuestos en el sector posterior e inferior del hipocampo llamados núcleos o cuerpo amigdalinos o amigdaloides. En definitiva, el fornix conecta los cuerpos mamilares con los núcleos o cuerpos amigdalinos.

 

Hacía la parte inferior, el fornix se continúa con fibras que salen del hipocampo y que constituyen las fimbrias del hipocampo. Estas últimas constituyen una prolongación de las columnas posteriores del fornix.

 

A su vez, los cuerpos mamilares se comunican con los núcleos talámicos anteriores a través del fascículo mamilo talámico. Después el tálamo se comunica con la corteza del lóbulo frontal, específicamente con la décima área de Brodmann.

 

En sí mismo, el fornix posee una estructura dispuesta a nivel de la parte media que se denomina cuerpo del fornix y una serie de fibras que conectan los respectivas columnas derechas e izquierdas que se denomina comisura.
 

Función

Los descubrimientos originales de su papel en la memoria surgió de los traumas quirúrgicos. El fornix es fundamental para el funcionamiento cognitivo normal en especial por su importancia en la formación de la memoria como parte del circuito de Papez. Con daño o enfermedad resulta en la amnesia anterógrada. Muchas condiciones patológicas diferentes pueden afectar el fondo de saco como los tumores de la línea media o la encefalitis por herpes simple. Su participación de las condiciones inflamatorias tales como la esclerosis múltiple puede ilustrar su importancia en la función cognitiva global.

ANATOMÍA DEL TÁLAMO

En la siguiente imagen se puede apreciar una vista del tálamo desde arriba. Se ha retirado toda la mitad derecha del encéfalo, justo lateral al tálamo, se ha seccionado la cabeza del núcleo caudado, se ha retirado el cuerpo calloso y todo el tejido doral al tálamo y se ha abierto el tercer ventrículo desde su superficie dorsal. La glándula pineal se encuentra en la linea media, justo caudal al tercer ventrículo; produce melatonina, una hormona que participa en la regulación de los ritmos circadianos, el sueño y las respuestas inmunitarias. Se muestras los colículos superior e inferior, que representan la superficie dorsal del mesencéfalo. A la izquierda se ha expuesto el asta temporal del ventrículo lateral, con la formación del hipocampo, para mostrar la relación de estas estructuras con el tálamo. La vena terminal y el plexo coroideo acompañan a la estría terminal a lo largo del márgen lateral del tálamo. La estría medular discurre a lo largo de la superficie medial del tálamo dorsal.

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El tálamo es una de las partes del cerebro más importantes. No solo es una de las estructuras encefálicas más grandes, sino que además está situado en pleno centro del encéfalo, tal y como refleja su nombre, que viene de la palabra griega thalamos (o "cámara interna").

 

Al ocupar tanto y estar tan bien comunicado con el resto de partes del cerebro,  el tálamo interviene en una gran cantidad de procesos mentales que dan forma a nuestra manera de percibir las cosas y de actuar sobre el entorno que nos rodea... incluso aunque no nos demos cuenta de ello.

 

¿Qué es el tálamo?

El tálamo es, básicamente,  un conjunto de sustancia gris (cuerpos de neuronas) formado por dos estructuras encefálicas con forma de huevo que se encuentran por debajo de la corteza cerebral. Estas estructuras están situadas la una junto a la otra, y además de tener la misma forma y tamaño guardan una disposición simétrica, al igual que los dos hemisferios cerebrales que las cubren. Se comunican entre ellas a través de una especie de puente que las mantiene unidas y que es llamado conexión intertalámica.

 

El tálamo forma parte de una zona llamada diencéfalo. El diencéfalo está situado entre la corteza cerebral (y todos los lóbulos del cerebro) y la parte superior del tronco del encéfalo. A su vez, el diencéfalo está compuesto, por el tálamo, el hipotálamo (situado justo debajo del primero) y algunas otras estructuras más pequeñas.

 

Además, el tálamo tiene una forma simétrica y al estar situado justo debajo del espacio que separa los dos hemisferios cerebrales, tiene salida a los dos lados del encéfalo. Para ver el modo en el que se interconecta con estas partes, podemos echar un vistazo a las estructuras del tálamo y a los  tipos de neuronas que hay en este.  

 

Las estructuras del tálamo

El tálamo es, básicamente, un amontonamiento de cuerpos de neuronas, es decir, una estructura de materia gris, al igual que la corteza cerebral. Pero dentro de este conjunto de grupos neuronales se pueden distinguir una serie de núcleos del tálamo:

 

Núcleos de conexión específica: Estos mandan información sensorial a zonas concretas de la corteza cerebral que están especializadas en trabajar con ese tipo concreto de datos provenientes de un sentido específico.

Núcleos de conexión inespecífica. Mandan información a zonas muy amplias de la corteza cerebral, sin discriminar por especializaciones.

Núcleos de asociación: Forman parte de un circuito de información que comunica la corteza cerebral con estructuras subcorticales.

Las neuronas del tálamo

El tálamo está compuesto por muchas otras subestructuras especializadas, pero todas ellas son, al fin y al cabo, neuronas y células gliales. Como cualquier otra parte del cerebro, el tálamo solo tiene razón de ser si está conectado a otras zonas del sistema nervioso, y esto queda reflejado en el tipo de neuronas que lo componen. En la distribución de estas se nota que están asociadas a muchos otros fajos de neuronas que llegan de muchas partes del sistema nervioso central.

 

Desde el punto de vista funcional, las clases de neuronas del tálamo son las siguientes:

 

Interneuronas locales: Estas células nerviosas se encargan básicamente de hacer que la información que llegue desde otras partes del sistema nervioso se procese en el tálamo, transformándola en una nueva serie de datos. Por lo tanto, su función principal es enviar impulsos nerviosos a otras interneuronas del tálamo. Suponen aproximadamente el 25% de las neuronas del tálamo.

Neuronas de proyección: Estas células nerviosas se encargan de mandar información fuera del tálamo, hacia la corteza cerebral. Son el 75% de las neuronas talámicas.

Las funciones del tálamo

Hemos visto que el tálamo está muy bien comunicado, pero su papel no es el de ser un simple puente de comunicación entre partes del cerebro relevantes. El tálamo en sí mismo es una estructura que juega un papel activo en el procesamiento de la información que le llega desde otras áreas. Pero... ¿cuáles son las funciones que desempeña esta estructura encefálica?

Núcleos talámicos

El tálamo se subdivide en grupos nucleares (núcleos) medial, lateral y anterior, separados por láminas medulares (sustancia blanca). Muchos de estos núcleos son específicos y están conectados recíprocamente con regiones discretas del córtex cerebral. Algunos núcleos como los incluidos en el interior de la lámina medular interna (núcleos intralaminares como el centromediano y parafascicular) y el núcleo exterior que forma una envoltura lateral (núcleo reticular del tálamo) tienen asociaciones muy difusas e inespecíficas con el córtex cerebral. 

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1. Integración de los datos sensoriales

La función del tálamo más conocida y estudiada es  la de ser una de las primeras paradas en el cerebro para la información que nos llega a través de los sentidos, con la excepción del olfato.

 

El tálamo procesa esta información sensorial, descarta las partes que no sean demasiado importantes y manda el resultado final hacia la corteza del cerebro, donde esta información seguirá siendo procesada.

 

Así pues, facilita la integración de la información sensorial para pasar de los datos crudos a las unidades de información relativamente complejas y capaces de sostener un significado para nosotros. De todas formas, hay que tener claro que este proceso no solo tiene lugar en el tálamo, sino que en él participan varias redes de neuronas distribuidas por prácticamente todo el cerebro.

 

2. El ciclo sueño-vigilia

 

El tálamo, al igual que su hermano menor el hipotálamo,  interviene a la hora de regular el ritmo con el que la sensación de sueño va y viene. Esta función, además de ser fundamental para regular toda la actividad nerviosa en general, también está relacionada con la siguiente.

 

3. La atención y la consciencia

Recientes investigaciones indican que el tálamo podría tener un papel muy importante en la aparición de la consciencia y todo lo que está relacionado con ella; desde la capacidad de pensar en los propios pensamientos, hasta el uso del lenguaje, pasando por la capacidad de centrar la atención en informaciones concretas según los objetivos que se tengan en cada momento.

 

Sin embargo, es importante señalar que esos procesos relacionados a los estados conscientes no son la consciencia en sí misma, aunque aparecen en paralelo. No podemos centrar nuestra atención en nada cuando no nos damos cuenta de que existimos, y tampoco podemos hablar ni reflexionar; pero cuando estamos conscientes, hay aspectos de la atención y del lenguaje que están más allá de la consciencia.

 

Además, todos estos procesos mentales tan complejos relacionados con el pensamiento abstracto requieren de la participación de muchas áreas del cerebro, no solo del tálamo; esta parte del diencéfalo es un componente necesario pero insuficiente a la hora de hacer que el pensamiento, la atención y el lenguaje tengan lugar (algo que se puede decir de prácticamente todas las partes del cerebro, porque todas trabajan de manera interconectada).

 

Como el tálamo está tan bien conectado con muchas áreas de la corteza a la vez, podría ser capaz de intervenir en la sincronización de la actividad neuronal necesaria para que se mantenga el nivel de consciencia.

 

4. La regulación de las emociones

El tálamo no solo está conectado con circuitos que llevan información sensorial, sino que  también interactúa con vías neuronales que participan directamente en la aparición de estados emocionales. No en vano el tálamo está rodeado por el sistema límbico.

 

Así pues, el tálamo integra estas dos vías y trabaja juntando estos dos tipos de información, haciendo que las emociones afecten a lo percibido y viceversa. Además, recibe información del hipotálamo, que a su vez interviene directamente en la regulación de las emociones y de la segregación de diferentes tipos de hormonas en el torrente sanguíneo.

 

Conclusión

El tálamo es una de las partes del cerebro más grandes y, además, parece tener un rol en multitud de funciones que ni se parecen demasiado ni tienen que ver mucho entre sí en un primer vistazo.

 

Sin embargo, esto es un reflejo del propio funcionamiento del sistema nervioso, en el que todo el rato, con independencia de si dormimos o estamos despiertos, multitud de procesos se están llevando a cabo en paralelo y a la vez de manera coordinada.

 

También tiene un papel muy relevante en la aparición y mantenimiento de los estados de activación cerebral responsables de que nos mantengamos conscientes de nuestra propia existencia y de lo que ocurre a nuestro alrededor. Esto ha hecho que el tálamo haya llegado a ser considerado "el interruptor de la consciencia".

 

Sin embargo, el tálamo en sí mismo no es la parte del cerebro en la que "reside" la consciencia. Suponer esto sería como pensar que dentro de nuestra cabeza existe un duendecillo con consciencia propia que está rodeado de materia no consciente tal y como lo haría el piloto de un avión; es decir, nos haría caer en el dualismo de filósofos como René Descartes.

 

Actualmente se entiende que la consciencia es el fruto de la actividad de varias partes del cerebro (entre las que destacaría el tálamo) trabajando entre sí a gran velocidad y de manera coordinada, y por consiguiente este estado mental no puede ser reducido a una sola estructura.

ASPECTOS CLÍNICOS

El síndrome talámico (Síndome talámico posterolateral o síndrome de Dejerine-Roussy) está provocado por la obstrucción de la irrigación arterial talámicogeniculada de la región del tálamo en la que se localiza el núcleo ventral posterolateral. Inicialmente se pierde toda la sensibilidad en la parte contraleteral del cuerpo, la epicrítica más completamente que la protopática. En general, se produce dolor severo espontáneo contralateralmente que se describe como dolor punzante, lacerante o quemazón; es difuso y persistente. Incluso la estimulación luminosa puede desencadenar tal dolor (hiperpatía) y otros estímulos sensoriales o situaciones con carga emotiva pueden provocar estas sensaciones dolorosas. Incluso cuando el umbral para las sensaciones de dolor y temperatura (sensaciones protopáticas) es elevado, el dolor talámico puede estar presente; se denomina analgesia dolorosa. Si la lesión vascular incluye el núcleo subtalámico o circuitos asociados de los ganglios basales, el paciente puede experimentar también hemibalismo ( o movimientos coreicos o atetoides) añadido al déficit sensorial.

PRIMERA ACTIVIDAD DE APRENDIZAJE: 

Descarga las imágenes en formato PDF que se contienen en el siguiente archivo e identifica cada una de sus partes.

Es muy importante tomar en consideración que los plazos para la entrega de actividades, aparecerán a un costado del botón que permite el acceso a esta unidad situado en el menú de este diplomado.

TRONCO DEL ENCÉFALO Y CEREBELO

ANATOMÍA SUPERFICIAL DEL TRONCO DEL ENCÉFALO: VISTA POSTEROLATERAL

La totalidad del telencéfalo, la mayor parte del diencéfalo y el cerebelo se han retirado para mostrar la superficie dorsal del tronco del encéfalo. Los tres pendúculos cerebelosos (superior, medio e inferior) están seccionados y el cerebelo se ha retirado. Las raíces dorsales proporcionan input hacia la médula espinal y los nervios craneales proporcionan input hacia el tronco del encéfalo y reciben output de este. El IV (troclear) es el único nervio craneal que emerge dorsalmente del tronco del encéfalo. Los tubérculos y trígonos en la base del cuarto ventrículo reciben su nombre de los núcleos que se encuentran justo debajo de ellos. Los colículos superiores e inferiores forman la superficie dorsal del mesencéfalo y los cuerpos geniculados mediales y laterales (núcleos), asociados con el procedimiento auditivo y visual respectivamente se muestran en la región más caudal del diencéfalo.