Sistema nervioso central - Central nervous system
| Sistema nervioso central | |
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 Diagrama esquemático que muestra el sistema nervioso central en amarillo, periférico en naranja
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| Detalles | |
| Linfa | 224 |
| Identificadores | |
| latín | Systema nervosum centrale pars centralis systematis nervosi |
| Acrónimo (s) | SNC |
| Malla | D002490 |
| TA98 | A14.1.00.001 |
| TA2 | 5364 |
| FMA | 55675 |
| Terminología anatómica | |
El sistema nervioso central ( SNC ) es la parte del sistema nervioso que consta principalmente del cerebro y la médula espinal . El SNC se llama así porque el cerebro integra la información recibida y coordina e influye en la actividad de todas las partes del cuerpo de los animales simétricos bilateralmente, es decir, todos los animales multicelulares excepto las esponjas y las medusas . Es una estructura compuesta de tejido nervioso colocado a lo largo del eje rostral (extremo de la nariz) al caudal (extremo de la cola) del cuerpo y puede tener una sección agrandada en el extremo rostral que es un cerebro. No todos los animales con sistema nervioso central tienen cerebro, aunque la gran mayoría lo tiene.
El resto de este artículo analiza exclusivamente el sistema nervioso central de los vertebrados , que es radicalmente distinto de todos los demás animales.
Visión general
En los vertebrados, el cerebro y la médula espinal están encerrados en las meninges . Las meninges proporcionan una barrera a las sustancias químicas disueltas en la sangre, protegiendo al cerebro de la mayoría de las neurotoxinas que se encuentran comúnmente en los alimentos. Dentro de las meninges, el cerebro y la médula espinal están bañados en líquido cefalorraquídeo que reemplaza el líquido corporal que se encuentra fuera de las células de todos los animales bilaterales .
En los vertebrados, el SNC está contenido dentro de la cavidad dorsal del cuerpo , el cerebro está alojado en la cavidad craneal dentro del cráneo y la médula espinal está alojada en el canal espinal dentro de las vértebras . Dentro del SNC, el espacio interneuronal está lleno de una gran cantidad de células no nerviosas de apoyo llamadas neuroglia o glía del griego "pegamento".
En los vertebrados, el SNC también incluye la retina y el nervio óptico ( par craneal II), así como los nervios olfatorios y el epitelio olfatorio . Como partes del SNC, se conectan directamente a las neuronas del cerebro sin ganglios intermedios . El epitelio olfatorio es el único tejido nervioso central fuera de las meninges en contacto directo con el medio ambiente, lo que abre una vía para agentes terapéuticos que de otro modo no pueden cruzar la barrera de las meninges.
Estructura
El SNC consta de dos estructuras principales: el cerebro y la médula espinal . El cerebro está encerrado en el cráneo y protegido por el cráneo. La médula espinal es continua con el cerebro y se encuentra caudalmente al cerebro. Está protegido por las vértebras . La médula espinal se extiende desde la base del cráneo, continúa a través o comienza por debajo del agujero magno y termina aproximadamente al nivel de la primera o segunda vértebra lumbar , ocupando las secciones superiores del canal vertebral .
Materia blanca y gris
Microscópicamente, existen diferencias entre las neuronas y el tejido del SNC y el sistema nervioso periférico (SNP). El SNC está compuesto de materia blanca y gris . Esto también se puede ver macroscópicamente en el tejido cerebral. La sustancia blanca está formada por axones y oligodendrocitos , mientras que la sustancia gris está formada por neuronas y fibras amielínicas. Ambos tejidos incluyen varias células gliales (aunque la sustancia blanca contiene más), que a menudo se denominan células de sostén del SNC. Las diferentes formas de células gliales tienen diferentes funciones, algunas actúan casi como un andamiaje para que los neuroblastos trepen durante la neurogénesis , como la glía de bergmann , mientras que otras, como la microglía, son una forma especializada de macrófago , involucrada en el sistema inmunológico del cerebro y en la eliminación. de varios metabolitos del tejido cerebral . Los astrocitos pueden participar tanto en la eliminación de metabolitos como en el transporte de combustible y diversas sustancias beneficiosas a las neuronas desde los capilares del cerebro. Tras la lesión del SNC, los astrocitos proliferarán, causando gliosis , una forma de tejido cicatricial neuronal que carece de neuronas funcionales.
El cerebro (tanto el cerebro como el mesencéfalo y el rombencéfalo ) consta de una corteza compuesta por cuerpos neuronales que constituyen la materia gris, mientras que internamente hay más materia blanca que forma tractos y comisuras . Además de la sustancia gris cortical, también existe la sustancia gris subcortical que forma un gran número de núcleos diferentes .
Médula espinal
Desde y hacia la médula espinal hay proyecciones del sistema nervioso periférico en forma de nervios espinales (a veces nervios segmentarios). Los nervios conectan la médula espinal con la piel, las articulaciones, los músculos, etc. y permiten la transmisión de señales y estímulos sensoriales eferentes tanto motores como aferentes . Esto permite los movimientos voluntarios e involuntarios de los músculos, así como la percepción de los sentidos. En total, 31 nervios espinales se proyectan desde el tallo cerebral, algunos forman plexos a medida que se ramifican, como el plexo braquial , el plexo sacro , etc. médula espinal, ya sea desde la periferia a las neuronas de transmisión sensoriales que transmiten la información al SNC o desde el SNC a las neuronas motoras, que transmiten la información.
La médula espinal transmite información al cerebro a través de los tractos espinales a través de la vía común final hasta el tálamo y, en última instancia, a la corteza.
Imagen esquemática que muestra la ubicación de algunos tractos de la médula espinal.
Los reflejos también pueden ocurrir sin comprometer más de una neurona del SNC como en el siguiente ejemplo de un reflejo corto.
Nervios craneales
Además de la médula espinal, también hay nervios periféricos del SNP que hacen sinapsis a través de intermediarios o ganglios directamente en el SNC. Estos 12 nervios existen en la región de la cabeza y el cuello y se denominan nervios craneales . Los nervios craneales llevan información al SNC hacia y desde la cara, así como a ciertos músculos (como el músculo trapecio , que está inervado por nervios accesorios y por ciertos nervios espinales cervicales ).
Dos pares de nervios craneales; los nervios olfatorios y los nervios ópticos a menudo se consideran estructuras del SNC. Esto se debe a que no hacen sinapsis primero en los ganglios periféricos, sino directamente en las neuronas del SNC. El epitelio olfatorio es significativo porque consiste en tejido del SNC expresado en contacto directo con el medio ambiente, lo que permite la administración de ciertos fármacos y fármacos.
Cerebro
En el extremo anterior de la médula espinal se encuentra el cerebro. El cerebro constituye la mayor parte del SNC. A menudo es la estructura principal a la que se hace referencia cuando se habla del sistema nervioso en general. El cerebro es la principal unidad funcional del SNC. Si bien la médula espinal tiene cierta capacidad de procesamiento, como la de la locomoción espinal, y puede procesar los reflejos , el cerebro es la principal unidad de procesamiento del sistema nervioso.
Tronco encefálico
El tronco encefálico consta de la médula , la protuberancia y el mesencéfalo . La médula puede denominarse una extensión de la médula espinal, y ambas tienen una organización y propiedades funcionales similares. Los tractos que pasan de la médula espinal al cerebro pasan por aquí.
Las funciones reguladoras de los núcleos de la médula incluyen el control de la presión arterial y la respiración . Otros núcleos están involucrados en el equilibrio , el gusto , la audición y el control de los músculos de la cara y el cuello .
La siguiente estructura rostral a la médula es la protuberancia, que se encuentra en el lado anterior ventral del tronco del encéfalo. Los núcleos en la protuberancia incluyen núcleos pontinos que trabajan con el cerebelo y transmiten información entre el cerebelo y la corteza cerebral . En la protuberancia dorsal posterior se encuentran núcleos que participan en las funciones de respiración, sueño y gusto.
El mesencéfalo, o mesencéfalo, está situado arriba y rostral a la protuberancia. Incluye núcleos que unen distintas partes del sistema motor, incluido el cerebelo, los ganglios basales y ambos hemisferios cerebrales , entre otros. Además, partes de los sistemas visual y auditivo se encuentran en el mesencéfalo, incluido el control de los movimientos oculares automáticos.
El tronco encefálico en general proporciona entrada y salida al cerebro por una serie de vías para el control motor y autónomo de la cara y el cuello a través de los nervios craneales. El control autónomo de los órganos está mediado por el décimo par craneal. Una gran parte del tronco encefálico está involucrado en dicho control autónomo del cuerpo. Tales funciones pueden involucrar al corazón , los vasos sanguíneos y las pupilas , entre otros.
El tronco encefálico también contiene la formación reticular , un grupo de núcleos involucrados tanto en la excitación como en el estado de alerta .
Cerebelo
El cerebelo se encuentra detrás de la protuberancia. El cerebelo está compuesto por varias fisuras y lóbulos que se dividen. Su función incluye el control de la postura y la coordinación de movimientos de partes del cuerpo, incluidos los ojos y la cabeza, así como las extremidades. Además, está involucrado en el movimiento que se ha aprendido y perfeccionado a través de la práctica, y se adaptará a los nuevos movimientos aprendidos. A pesar de su clasificación previa como estructura motora, el cerebelo también muestra conexiones con áreas de la corteza cerebral involucradas en el lenguaje y la cognición . Estas conexiones se han demostrado mediante el uso de técnicas de imágenes médicas , como la resonancia magnética funcional y la tomografía por emisión de positrones .
El cuerpo del cerebelo contiene más neuronas que cualquier otra estructura del cerebro, incluida la del cerebro más grande , pero también se comprende más ampliamente que otras estructuras del cerebro, ya que incluye menos tipos de neuronas diferentes. Maneja y procesa estímulos sensoriales, información motora, así como información de equilibrio del órgano vestibular .
Diencéfalo
Las dos estructuras del diencéfalo dignas de mención son el tálamo y el hipotálamo. El tálamo actúa como enlace entre las vías de entrada del sistema nervioso periférico y el nervio óptico (aunque no recibe información del nervio olfatorio) a los hemisferios cerebrales. Anteriormente se consideraba solo una "estación de relevo", pero se dedica a clasificar la información que llegará a los hemisferios cerebrales ( neocórtex ).
Además de su función de clasificar la información de la periferia, el tálamo también conecta el cerebelo y los ganglios basales con el cerebro. Al igual que el sistema reticular mencionado anteriormente, el tálamo está involucrado en la vigilia y la conciencia, como a través del SCN .
El hipotálamo participa en funciones de una serie de emociones o sentimientos primitivos como el hambre , la sed y el vínculo materno . Esto se regula en parte mediante el control de la secreción de hormonas de la glándula pituitaria . Además, el hipotálamo juega un papel en la motivación y muchos otros comportamientos del individuo.
Cerebro
El cerebro de los hemisferios cerebrales constituye la porción visual más grande del cerebro humano. Varias estructuras se combinan para formar los hemisferios cerebrales, entre otras: la corteza, los ganglios basales, la amígdala y el hipocampo. Los hemisferios juntos controlan una gran parte de las funciones del cerebro humano, como la emoción, la memoria, la percepción y las funciones motoras. Aparte de esto, los hemisferios cerebrales representan las capacidades cognitivas del cerebro.
Conectando cada uno de los hemisferios está el cuerpo calloso , así como varias comisuras adicionales. Una de las partes más importantes de los hemisferios cerebrales es la corteza, formada por materia gris que cubre la superficie del cerebro. Funcionalmente, la corteza cerebral participa en la planificación y realización de las tareas diarias.
El hipocampo está involucrado en el almacenamiento de recuerdos, la amígdala juega un papel en la percepción y comunicación de las emociones, mientras que los ganglios basales juegan un papel importante en la coordinación del movimiento voluntario.
Diferencia del sistema nervioso periférico.
Esto diferencia al SNC del SNP, que consta de neuronas, axones y células de Schwann . Los oligodendrocitos y las células de Schwann tienen funciones similares en el SNC y el SNP, respectivamente. Ambos actúan para agregar vainas de mielina a los axones, que actúa como una forma de aislamiento que permite una mejor y más rápida proliferación de señales eléctricas a lo largo de los nervios. Los axones del SNC suelen ser muy cortos, apenas unos pocos milímetros y no necesitan el mismo grado de aislamiento que los nervios periféricos. Algunos nervios periféricos pueden tener más de 1 metro de longitud, como los nervios del dedo gordo del pie. Para garantizar que las señales se muevan a una velocidad suficiente, se necesita mielinización.
La forma en que las células de Schwann y los oligodendrocitos mielinizan los nervios difieren. Una célula de Schwann suele mielinizar un solo axón, rodeándolo por completo. A veces, pueden mielinizar muchos axones, especialmente cuando se encuentran en áreas de axones cortos. Los oligodendrocitos suelen mielinizar varios axones. Lo hacen enviando proyecciones delgadas de su membrana celular , que envuelven y encierran el axón.
Desarrollo
Durante el desarrollo temprano del embrión de vertebrado, un surco longitudinal en la placa neural se profundiza gradualmente y las crestas a ambos lados del surco (los pliegues neurales ) se elevan y finalmente se encuentran, transformando el surco en un tubo cerrado llamado tubo neural . La formación del tubo neural se llama neurulación . En esta etapa, las paredes del tubo neural contienen células madre neurales en proliferación en una región llamada zona ventricular . Las células madre neurales, principalmente células gliales radiales , se multiplican y generan neuronas a través del proceso de neurogénesis , formando el rudimento del SNC.
El tubo neural da lugar tanto al cerebro como a la médula espinal . La porción anterior (o 'rostral') del tubo neural inicialmente se diferencia en tres vesículas cerebrales (bolsas): el prosencéfalo en la parte delantera, el mesencéfalo y, entre el mesencéfalo y la médula espinal, el rombencéfalo . (A las seis semanas en el embrión humano) el prosencéfalo se divide en telencéfalo y diencéfalo ; y el rombencéfalo se divide en metencéfalo y mielencéfalo . La médula espinal se deriva de la parte posterior o "caudal" del tubo neural.
A medida que un vertebrado crece, estas vesículas se diferencian aún más. El telencéfalo se diferencia, entre otras cosas, en el cuerpo estriado , el hipocampo y el neocórtex , y su cavidad se convierte en el primer y segundo ventrículos . Las elaboraciones de diencéfalo incluyen el subtálamo , hipotálamo , tálamo y epitálamo , y su cavidad forma el tercer ventrículo . El tectum , pretectum , pedúnculo cerebral y otras estructuras se desarrollan fuera del mesencéfalo y su cavidad crece hacia el conducto mesencefálico (acueducto cerebral). El metencéfalo se convierte, entre otras cosas, en la protuberancia y el cerebelo , el mielencéfalo forma el bulbo raquídeo y sus cavidades se convierten en el cuarto ventrículo .
Diagrama que representa las principales subdivisiones del cerebro embrionario de vertebrados, que luego forman el prosencéfalo , el mesencéfalo y el rombencéfalo .
Desarrollo del tubo neural
Evolución
Planaria
Los planarios , miembros del filo Platyhelminthes (gusanos planos), tienen la delimitación más simple y claramente definida de un sistema nervioso en un SNC y un SNP . Sus cerebros primitivos, que constan de dos ganglios anteriores fusionados y cordones nerviosos longitudinales, forman el SNC. Al igual que los vertebrados, tienen un SNC y un SNP distintos. Los nervios que se proyectan lateralmente desde el SNC forman su SNP.
Un estudio molecular encontró que más del 95% de los 116 genes involucrados en el sistema nervioso de las planarias, que incluye genes relacionados con el SNC, también existen en humanos.
Artrópodos
En los artrópodos , el cordón nervioso ventral , los ganglios subesofágicos y los ganglios supraesofágicos suelen formar parte del SNC. Los artrópodos, a diferencia de los vertebrados, tienen neuronas motoras inhibidoras debido a su pequeño tamaño.
Chordata
El SNC de los cordados se diferencia del de otros animales en que se coloca dorsalmente en el cuerpo, por encima del intestino y la notocorda / columna vertebral . El patrón básico del SNC está altamente conservado en las diferentes especies de vertebrados y durante la evolución. La principal tendencia que se puede observar es hacia una telencefalización progresiva: el telencéfalo de los reptiles es solo un apéndice del gran bulbo olfatorio , mientras que en los mamíferos constituye la mayor parte del volumen del SNC. En el cerebro humano, el telencéfalo cubre la mayor parte del diencéfalo y el mesencéfalo . De hecho, el estudio alométrico del tamaño del cerebro entre diferentes especies muestra una sorprendente continuidad de ratas a ballenas, y nos permite completar el conocimiento sobre la evolución del SNC obtenido a través de endocasts craneales .
Mamíferos
Los mamíferos , que aparecen en el registro fósil después de los primeros peces, anfibios y reptiles, son los únicos vertebrados que poseen la parte más externa y evolutivamente reciente de la corteza cerebral conocida como neocorteza . El neocórtex de los monotremas (el ornitorrinco con pico de pato y varias especies de osos hormigueros espinosos ) y de los marsupiales (como canguros , koalas , zarigüeyas , wombats y demonios de Tasmania ) carecen de las circunvoluciones ( giros y surcos ) que se encuentran en el neocórtex de la mayoría de los placentarios. mamíferos ( euterios ). Dentro de los mamíferos placentarios, el tamaño y la complejidad del neocórtex aumentaron con el tiempo. El área de la neocorteza de los ratones es solo aproximadamente 1/100 de la de los monos, y la de los monos es solo aproximadamente 1/10 de la de los humanos. Además, las ratas carecen de circunvoluciones en su neocórtex (posiblemente también porque las ratas son pequeños mamíferos), mientras que los gatos tienen un grado moderado de circunvoluciones y los humanos tienen circunvoluciones bastante extensas. La convolución extrema del neocórtex se encuentra en los delfines , posiblemente relacionada con su compleja ecolocalización .
Significación clínica
Enfermedades
Existen muchas enfermedades y afecciones del SNC, incluidas infecciones como encefalitis y poliomielitis , trastornos neurológicos de aparición temprana como el TDAH y el autismo , enfermedades neurodegenerativas de aparición tardía como la enfermedad de Alzheimer , la enfermedad de Parkinson y temblores esenciales , enfermedades autoinmunes e inflamatorias como múltiples esclerosis y encefalomielitis diseminada aguda , trastornos genéticos tales como la enfermedad de Krabbe y la enfermedad de Huntington , así como la esclerosis lateral amiotrófica y la adrenoleucodistrofia . Por último, los cánceres del sistema nervioso central pueden causar enfermedades graves y, cuando son malignos , pueden tener tasas de mortalidad muy altas. Los síntomas dependen del tamaño, la tasa de crecimiento, la ubicación y la malignidad de los tumores y pueden incluir alteraciones en el control motor, pérdida de audición, dolores de cabeza y cambios en la capacidad cognitiva y el funcionamiento autónomo.
Las organizaciones profesionales especializadas recomiendan que las imágenes neurológicas del cerebro se realicen solo para responder una pregunta clínica específica y no como un examen de rutina.
Referencias
enlaces externos
- Descripción general del sistema nervioso central en la Wayback Machine (archivado el 18 de febrero de 2012)
- Atlas de cerebro de primates de citoarquitectura de alta resolución
- Explicando el sistema nervioso humano .
- El Departamento de Neurociencia de Wikiversity
- Histología del sistema nervioso central