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Encéfalo

Por Steven A. Goldman, MD, PhD, University of Rochester Medical Center;University of Copenhagen Faculty of Medicine

Las funciones del encéfalo son tan admirables como misteriosas. En el encéfalo se generan el pensamiento, las creencias, los recuerdos, el comportamiento y el estado de ánimo. El encéfalo es la sede del pensamiento y el centro de control de todo el organismo. Coordina la capacidad para moverse, tocar, oler, saborear, oír y ver. Permite al ser humano formar palabras y comunicarse, entender y realizar operaciones numéricas, componer y apreciar la música, visualizar y entender las formas geométricas, planificar e incluso imaginar y fantasear.

El encéfalo analiza todos los estímulos, tanto los procedentes de los órganos internos como los que proceden del exterior, de la superficie corporal, los ojos, los oídos, la nariz y la boca. A continuación, reacciona a estos estímulos corrigiendo la postura corporal, el movimiento de las extremidades y la frecuencia del funcionamiento de los órganos internos. También es el órgano que determina el ánimo, los niveles de consciencia y el estado de alerta.

El encéfalo

El encéfalo está constituido por el cerebro, el tronco del encéfalo y el cerebelo. Cada mitad del cerebro (hemisferio) está dividida en lóbulos. Dentro del cráneo, el encéfalo está recubierto por tres capas de tejido que se denominan meninges.

La capacidad del cerebro humano es única, ni siquiera las computadoras se aproximan a sus aptitudes. Sin embargo, tal sofisticación tiene su precio. El encéfalo necesita nutrirse constantemente. Exige un flujo de sangre y de oxígeno muy alto y continuo, que representa alrededor del 20% del gasto cardíaco. Una interrupción del flujo de sangre al encéfalo durante más de 10 segundos causa pérdida de consciencia. La falta de oxígeno o niveles anormalmente bajos de azúcar (glucosa) en sangre significan una menor aportación de energía para el encéfalo, lo que puede causar una lesión encefálica grave en cuestión de minutos. No obstante, el encéfalo está protegido por varios mecanismos que pueden prevenir estos problemas. Por ejemplo, si la cantidad de sangre que fluye hacia el encéfalo disminuye, el cerebro ordena de inmediato al corazón que incremente su frecuencia y su contractilidad para así bombear más sangre. Si el nivel de glucosa en sangre baja demasiado, el cerebro ordena a las glándulas suprarrenales que liberen epinefrina (adrenalina), una sustancia que estimula el hígado a liberar la glucosa almacenada.

¿Sabías que...?

  • El cerebro rara vez produce nuevas neuronas, pero puede hacerlo en las zonas relacionadas con la memoria.

  • La capacidad del cerebro humano es única, ni siquiera las computadoras se aproximan a sus aptitudes.

  • Alrededor del 20% de la sangre bombeada por el corazón va al cerebro.

La barrera hematoencefálica también protege el encéfalo. Se trata de una fina barrera que impide que algunas sustancias tóxicas de la sangre lleguen a él y consiste en el cierre hermético de las células que forman las paredes de los capilares del encéfalo, a diferencia de lo que ocurre en casi todo el resto del organismo. En los capilares, que son los vasos sanguíneos más pequeños del organismo, es donde se produce el intercambio de nutrientes y oxígeno entre la sangre y los tejidos. La barrera hematoencefálica limita el tipo de sustancias que pasan al interior del encéfalo. Por ejemplo, la penicilina, muchos fármacos antineoplásicos (quimioterápicos) y la mayoría de las proteínas no pasan a su interior. Por otro lado, sustancias como el alcohol, la cafeína y la nicotina sí pueden pasar. Ciertos fármacos, como los antidepresivos, se han diseñado de modo que puedan atravesar esta barrera. Algunas sustancias necesarias para el cerebro, como la glucosa y los aminoácidos, no pasan la barrera con facilidad. Sin embargo, los sistemas de transporte de la barrera hematoencefálica permiten que las sustancias necesarias para el cerebro logren pasar al tejido cerebral. Cuando se inflama el cerebro, lo que puede ocurrir en caso de ciertas infecciones o tumores, la barrera hematoencefálica se vuelve permeable. Cuando la barrera hematoencefálica es permeable, algunas sustancias (como ciertos antibióticos) que normalmente no pueden pasar al cerebro son capaces de hacerlo.

La actividad del cerebro se debe a los impulsos eléctricos generados por las neuronas, que procesan y almacenan la información. Estos impulsos recorren las fibras nerviosas del cerebro. La cantidad, el tipo y el lugar de origen de la actividad cerebral dependen del nivel de consciencia de la persona y de la actividad específica que esté haciendo en ese momento.

El encéfalo consta de tres partes principales:

  • Cerebro

  • Tronco del encéfalo

  • Cerebelo

Cada una de estas partes tiene varias zonas más pequeñas con funciones específicas.

Cerebro

El cerebro propiamente dicho es la parte del encéfalo que tiene un mayor tamaño y contiene las siguientes partes:

  • La corteza cerebral: Esta capa retorcida de tejido forma la superficie externa del cerebro. Se compone de una capa fina de sustancia gris de alrededor de 2 a 4 mm de espesor. En los adultos, la corteza cerebral contiene la mayor parte de las neuronas del sistema nervioso.

  • Materia blanca: La materia blanca está formada principalmente por fibras nerviosas que conectan las neuronas de la corteza cerebral entre sí, así como con otras zonas del encéfalo y de la médula espinal. La sustancia blanca se localiza por debajo de la corteza.

  • Estructuras subcorticales: estas estructuras también se encuentran debajo de la corteza, de ahí su nombre. Incluyen los ganglios basales, tálamo, hipotálamo, hipocampo, y el sistema límbico, que incluye la amígdala.

El cerebro se divide en dos mitades: los hemisferios cerebrales derecho e izquierdo. Los dos hemisferios están conectados por un puente formado por fibras nerviosas (llamado cuerpo calloso). Cada hemisferio se divide en lóbulos:

  • Lóbulo frontal

  • Lóbulo parietal

  • Lóbulo occipital

  • Lóbulo temporal

Cada lóbulo tiene funciones específicas, pero para la realización de la mayoría de las actividades se necesita la cooperación de varias áreas en diferentes lóbulos de ambos hemisferios.

Los lóbulos frontales tienen las siguientes funciones:

  • Iniciar muchas acciones voluntarias, desde mirar un objeto de interés hasta cruzar una calle o relajar la vejiga para orinar

  • Controlar las actividades motoras aprendidas, como escribir, tocar un instrumento musical o atarse los zapatos

  • Controlar procesos intelectuales complejos, como el lenguaje, el pensamiento, la concentración, la capacidad de resolver problemas y la planificación del futuro

  • Controlar las expresiones faciales y los gestos de manos y brazos

  • Coordinar las expresiones y otros gestos con el estado de ánimo y los sentimientos

Determinadas áreas de los lóbulos frontales controlan movimientos específicos, por regla general los de la parte contralateral del cuerpo. En la mayoría de las personas, el lóbulo frontal izquierdo controla la mayor parte de las funciones relacionadas con el uso del lenguaje.

Los lóbulos parietales tienen las funciones siguientes:

  • Interpretar la información sensorial del resto del cuerpo

  • Controlar la posición del cuerpo y de las extremidades

  • Combinar las impresiones de forma, textura y peso en las percepciones generales

  • Influir en las habilidades matemáticas y la comprensión del lenguaje, como lo hacen las zonas adyacentes de los lóbulos temporales

  • Almacenar los recuerdos espaciales que nos permiten orientarnos en el espacio (saber dónde estamos) y mantener el sentido de la orientación (saber a dónde vamos)

  • Procesar la información que nos ayuda a percibir la posición de las distintas partes del cuerpo

Los lóbulos occipitales tienen las funciones siguientes:

  • Procesar e interpretar la visión

  • Permitir la formación de recuerdos visuales

  • Integrar las percepciones visuales con la información espacial proporcionada por los lóbulos parietales adyacentes

Los lóbulos temporales tienen las funciones siguientes:

  • Generar la memoria y las emociones

  • Procesar los acontecimientos inmediatos en la memoria reciente y a largo plazo

  • Almacenar y recuperar los recuerdos remotos

  • Interpretar sonidos e imágenes, lo que nos permite reconocer a otras personas y objetos, e integrar la audición y el habla

Las estructuras subcorticales están formadas por grandes colecciones de células nerviosas:

  • Los ganglios basales, que coordinan y afinan los movimientos

  • El tálamo, que por lo general organiza los mensajes sensoriales desde los niveles más altos del cerebro (corteza cerebral) y hacia éstos, y proporciona la conciencia de sensaciones como el dolor, el tacto y la temperatura.

  • El hipotálamo, que coordina algunas de las funciones más automáticas del organismo, como el control del sueño y la vigilia, el mantenimiento de la temperatura corporal, la regulación del apetito y la sed y el control de la actividad hormonal de la glándula pituitaria adyacente (ver Introducción a la hipófisis).

El sistema límbico, otra estructura subcortical, está formada por elementos y fibras nerviosas que se encuentra en la parte más profunda del cerebro. Dicho sistema conecta el hipotálamo con otras áreas de los lóbulos frontales y temporales, incluyendo el hipocampo y la amígdala. El sistema límbico controla cómo sentimos y expresamos las emociones, así como algunas funciones corporales automáticas. Al producir emociones (como el miedo, la ira, el placer y la tristeza), el sistema límbico nos permite comportarnos de manera apropiada para comunicarnos y sobrevivir ante malestares físicos y psíquicos. El hipocampo también está involucrado en la formación y recuperación de recuerdos, y sus conexiones a través del sistema límbico ayudan a conectar esos recuerdos a las emociones experimentadas cuando se forman los recuerdos. Gracias al sistema límbico, los recuerdos con carga emocional suelen ser más fáciles de rememorar que los demás.

Tronco del encéfalo

El tronco del encéfalo conecta el cerebro con la médula espinal. Contiene un sistema de neuronas y fibras nerviosas (denominado sistema activador reticular), localizado en su parte superior. Este sistema controla los niveles de consciencia y de alerta.

El tronco del encéfalo también regula automáticamente funciones vitales del organismo como la respiración, la deglución, la presión arterial y la frecuencia cardíaca, además de colaborar en el ajuste de la postura. Si el tronco del encéfalo se lesiona gravemente, se pierde la consciencia y todas estas actividades automáticas dejan de funcionar. Poco después, sobreviene la muerte. Sin embargo, si el tronco cerebral se mantiene intacto, el cuerpo puede permanecer vivo, incluso cuando existen graves daños en el cerebro que hacen que sea imposible el movimiento y el pensamiento.

Cerebelo

Está situado debajo del cerebro y justo encima del tronco del encéfalo. Coordina los movimientos corporales. Con la información sobre la posición de las extremidades que recibe de la corteza cerebral y de los ganglios basales, el cerebelo ayuda a las extremidades a moverse con mayor suavidad y precisión. Esto lo hace mediante el ajuste constante del tono muscular y la postura.

El cerebelo interacciona con unas zonas del tronco del encéfalo denominadas núcleos vestibulares, que están conectadas con los órganos del equilibrio (conductos semicirculares óseos) del oído interno. El conjunto de estas estructuras es lo que proporciona la sensación de equilibrio, lo que permite caminar erguido.

El cerebelo también almacena recuerdos de movimientos ya realizados, lo que permite ejecutar movimientos altamente coordinados, como una pirueta de ballet, con rapidez y equilibrio.

Meninges

Tanto el encéfalo como la médula espinal están recubiertos por tres capas de tejido (meninges) que los protegen:

  • La delgada piamadre, la capa más interna, está adherida a la superficie del cerebro y de la médula espinal.

  • La aracnoides, fina y semejante a una tela de araña, es la capa intermedia.

  • La duramadre es la membrana más externa y resistente.

Por el espacio entre la aracnoides y la piamadre, el espacio subaracnoideo, circula el líquido cefalorraquídeo, que ayuda a proteger el encéfalo y la médula espinal. El líquido cefalorraquídeo fluye sobre la superficie del cerebro entre las meninges y llena los espacios intracerebrales, (los cuatro ventrículos cerebrales), amortiguando así las sacudidas repentinas y otras lesiones menores.

El encéfalo y sus meninges están contenidos en una estructura ósea resistente y protectora, el cráneo.

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