Introducción a la Neurociencia I: Conceptos básicos

Introducción y objetivos

Se me ha ocurrido que dado que hay cierto interés por conceptos como inteligencia, consciencia, percepción... podría hacer una serie de temas con el objetivo de ir poco a poco cubriendo los grandes temas de la Neurociencia adaptando los contenidos a personas ajenas a la disciplina. De momento voy a empezar con un tema piloto y según como responda el personal, me planteo si seguir y cómo seguir.

Asumo cuando escribo, que el lector tiene conocimientos de Biología nivel ESO/Bachillerato, por lo que en principio no es necesario dominar la electrofisiología o la biología del desarrollo para entender lo expuesto. Probablemente cometa ciertos errores sobresimplificando los temas, pero espero compensarlo con bibliografía más detallada al final de cada tema e indicando en el texto cuándo me tomo licencias en aras de la simplicidad.

La finalidad última es la de arrojar un poco de luz acerca de la fisiología del sistema nervioso, permitiendoos captar las generalidades de la somatosensación, la termoalgesia, la memoria o el sistema motor. A ver si consigo que entendáis qué ocurre desde que os pincháis con una aguja hasta que retiráis el pie y sentís dolor.

El enfoque adoptado es el de la neurobiología de sistemas, dado que pienso que os resultará más didáctico si oriento los temas un poco hacia la función. Aunque dado que la función y la forma están íntimamente ligadas, no me quedará más remedio que hacer alusión a ciertos términos neuroanatómicos, que trataré de apoyar con imágenes.

Este primer hilo servirá para aclarar una serie de términos que sí o sí se tienen que manejar con soltura para poder entender hasta lo más básico de la Neurociencia. Probablemente para los versados en Biología, Fisiología o similares, este tema os resultará redundante e incluso simplón, pero es un puente necesario para aquellos que parten del nivel expuesto más arriba.

Generalidades del sistema nervioso

¿Qué es el sistema nervioso?

Definimos como sistema nervioso a un conjunto de órganos y estructuras especializados, formados por tejido nervioso, capaz de percibir e integrar los estímulos del medio, responder de manera rápida y regular el funcionamiento de otros sistemas. En última instancia, el sistema nervioso está especializado en desempeñar una función básica de la vida, la relación.

Este conjunto se estructura en varios niveles. Microscópicamente, el tejido nervioso está formado por una célula princeps llamada neurona y la glía, un conjunto de células de soporte. Entre la glía destacan los astrocitos, los oligodendrocitos, las células de Schwann y la microglía. Macroscópicamente, tenemos los grandes órganos formados por tejido nervioso, como pueden ser el encéfalo, el cerebelo o la médula espinal y unas largas prolongaciones periféricas, los nervios.

Generalidades anatómicas del sistema nervioso

Para poder entender el sistema nervioso, hay que conocer las estructuras que lo componen, sus límites y su localización en el cuerpo humano. Para este primer tema me basta con que ubiquéis las estructuras centrales y os hagáis una idea del entramado de nervios que se extienden por el organismo.

Vamos a empezar por el sistema nervioso central o SNC, un grupo de órganos que conforman el núcleo, el eje, sobre el que se asienta todo lo demás.

La médula espinal

La médula espinal está formada principalmente por miles de fibras que suben y bajan. La médula espinal se encuentra en el interior del canal raquídeo, protegida por la columna vertebral.

Esta estructura, como ya he dicho, se encuentra en el interior del canal raquídeo y se extiende desde la primera vértebra cervical o C1 hasta el espacio entre L1-L2 en adultos y L2-L3 en críos. ¿Entendéis ahora por qué nunca se hacen punciones lumbares más arriba de L3-L4 y L4-L5? Para no correr el riesgo de dañar la médula.

La médula espinal está dividida en segmentos, o niveles medulares. De cada nivel medular parten un par de nervios raquídeos, de forma que si existen 8 niveles cervicales, 12 torácicos, 5 lumbares y 5 sacros, tendremos un total de 30 nervios raquídeos. Las vértebras coccígeas son variables, entre 1 y 3, pero niveles solo hay 1, por lo que el total de nervios espinales es de 31 pares.

OJO A LA CONFUSIÓN: La médula tiene tantos niveles como vértebras presentes y cada par sale de un espacio entre dos vértebras, ahora bien, LA MÉDULA TERMINA EN EL NIVEL VERTEBRAL L1-L2. ¿WTFFFF? La respuesta es sencilla: la médula es más corta que su homóloga, la columna vertebral, pues esta última crece más a lo largo del desarrollo. Es por eso que los últimos pares nerviosos tienen que "descolgarse" desde L1 para alcanzar los niveles sacros y coccígeos, formando un ramillete llamado la cola de caballo.

¿Entonces tenemos solo 31 pares de nervios? No. Tenemos 31 pares de nervios espinales, pero estos se unen y se ramifican a lo largo del sistema nervioso periférico. Lo que sí es cierto es que, en último término, toda la información tiene que clasificarse en niveles medulares, puesto que en ellos convergen/divergen todo el resto de nervios.

El tronco del encéfalo

También lo encontraréis llamado tallo cerebral o tronco cerebral. Es una estructura que representa la continuación en sentido cefálico (de la cabeza) de la médula espinal. No es solo un puñado de cables arriba y abajo, sino que contiene núcleos importantísimos responsables del control de la respiración o el ritmo cardiaco. También conecta con el cerebelo y de él salen o entran muchos de los llamados pares craneales. Veámoslo con calma.

¿Dónde está?

Como podéis ver, dentro del cráneo.

¿Cómo se organiza?

Pues se divide principalmente en tres estructuras: el mesencéfalo, la protuberancia o puente y el bulbo raquídeo. De abajo a arriba, bulbo, protuberancia, mesencéfalo.

¿Qué narices son los pares craneales?

Más abajo, con el SNP, os lo explicaré. De momento quedáos con la idea de que muchos de ellos salen de esta estructura, al igual que de la médula espinal salían 31 pares raquídeos.

El cerebelo

El cerebelo, como su nombre indica, es un pequeño cerebro. Está localizado en el interior del cráneo, posterior al tronco del encéfalo y unido a este gracias a 6 anclajes, tres a cada lado, conocidos como los pedúnculos cerebelosos (Cerebeloso y cerebral NO SON LO MISMO). Está implicado en la coordinación motora, el ajuste fino de los movimientos y también se le da cada vez mayor importancia en lo relacionado con el aprendizaje motor. Lo veremos llegado el momento.

El diencéfalo

¿EING DÓNDE ESTÁ EL CEREBRO DARK?

Calma querido padawan, pronto veréis que el término "cerebro" es bastante engañoso. El diencéfalo es una estructura situada entre el telencéfalo (lo que vosotros soléis llamar cerebro) o cerebro anterior y el mesencéfalo o cerebro medio. El diencéfalo es una estructura DE VITAL IMPORTANCIA y se divide en:

• Tálamo

• Hipotálamo

• Epitálamo

• Subtálamo

• Tercer ventrículo

Dado que no he tocado todavía el sistema ventricular, vamos a centrarnos en el tálamo y en el hipotálamo. ¿Dónde andan estas estructuras?

Cuando os explique la regulación del ritmo circadiano, la regulación hormonal o mismamente la transmisión de la sensibilidad os iré desgranando cada estructura por separado.

Telencéfalo

Es lo que vosotros soléis llamar cerebro, que no es más que el cerebro anterior, siendo el medio el mesencéfalo y el posterior el bulbo, la protuberancia y el cerebelo. Cosas de la embriología que hoy no vamos a tocar.

¿Entonces, esto del telencéfalo qué es?

Pues es una estructura situada sobre el diencéfalo y que comprende a su vez:

• Dos hemisferios cerebrales separados por surcos pero unidos por el cuerpo calloso
• Ganglios basales, divididos en cuerpo estriado y amígdala.

Pero no acaba aquí la cosa. Vamos a diferenciar ciertos lóbulos en cada hemisferio cerebral, cada uno de los cuales está limitado por una serie de surcos:

• Lóbulo frontal
• Lóbulo parietal
• Lóbulo temporal
• Lóbulo occipital

¿Pero qué narices es una fisura o cisura?

Pues básicamente esto:

Ahora que ya tenemos el sistema nervioso central más o menos ubicados, vamos a empezar con el sistema nervioso periférico

Sistema nervioso periférico

Ya os dije que de cada nivel medular salía una serie de pares radiculares o espinales. Pues bien, estos pares son el origen de todo el entramado de nervios de nuestro cuerpo. Cada nervio está formado por miles de fibras que salen o vuelven al sistema nervioso central. Por tanto, el SNP es una prolongación del SNC que alcanza todas nuestras estructuras y nos permite transmitir la información de la periferia al centro o viceversa.

¿Qué es un plexo?

Este término es muy común a la hora de hablar del SNP, pero lo dejaremos para el tema siguiente. Quedáos ahora con la idea de que un plexo es una estructura donde se unen varios nervios espinales, formando troncos y del que salen varias ramas, con fibras de diferentes raíces.

También mencioné unos pares craneales. Los pares craneales son nervios especiales, pero seguro que os suenan algunos. Vamos a enumerarlos:

I par craneal o nervio olfatorio: Tiene su origen en el telencéfalo y transmite única y exclusivamente información olfatoria al sistema nervioso central.

II par craneal o nervio óptico: Estrictamente sensitivo, transmite información desde la retina al telencéfalo. Se origina en el quiasma óptico.

III par craneal o nérvio oculomotor: Sale del mesencéfalo y como su propio nombre indica, es el encargado de movilizar la musculatura ocular extrínseca y el esfínter pupilar.

IV par craneal o troclear: Exclusivamente motor. Inerva exclusivamente un músculo ocular extrínseco, llamado oblicuo superior.

V par craneal o trigémino: Sale del puente. Es mayormente sensitivo, para toda la cara, a excepción de la musculatura masticatoria, que sí que la controla este par.

VI par o abducens: Exclusivamente motor. Inerva únicamente, al igual que el IV, un músculo ocular extrínseco, el recto lateral.

VII par o facial: Mixto, sale del puente. Controla la musculatura de la mímica (facial), inerva las glándulas lacrimales y salivales a excepción de la parótida y además se encarga de la sensibilidad de 2/3 anteriores de la lengua.

VIII par o estatoacústico: Como su propio nombre indica, es un nervio puramente sensitivo que recibe información auditiva y del órgano del equilibiro.

IX par o glosofaríngeo: Este sale del bulbo y es mixto. Recibe la sensibilidad del tercio posterior de la lengua y la tonsina palatina, inerva la parótida y dos musculitos llamados estilofaríngeo y estilogloso.

X par o vago: Mixto. Sale del bulbo y tiene demasiadas funciones como para enumerarlas todas aquí. Vamos a resumirlas en lo siguiente: Inerva la musculatura laríngea y del resto de la faringe, la musculatura del paladar blando Y es el responsable de la respuesta parasimpática de casi todas las vísceras abdominales.

XI par o accesorio: Fundamentalmente, se encarga de movilizar el esternocleidomastoideo y el músculo trapecio. Está formado por una serie de fibras mixtas de la médula y otras raíces craneales.

XII par o hipogloso: Sale del bulbo e inerva la musculatura de la lengua (menos el palatogloso, del vago y el estilogloso, del IX).

El par craneal 0 es una hipótesis que creo que no corresponde a un tema tan básico.

Sistema nervioso vegetativo: simpático y parasimpático

En la cultura general se suele hablar del sistema nervioso simpático y parasimpático, vinculándolos con frecuencia a las reacciones de lucha/huida. La realidad es que no es una división estructural, sino funcional del sistema nervioso. Dicho de otra manera, el sistema nervioso vegetativo (SNV) tiene componentes tanto del SNC como del SNP. Su función es la de regular la función del músculo liso, el músculo cardiaco y las glándulas secretoras. Estos tejidos estan presentes en todos los órganos inervados por este sistema.

¿A qué viene lo de simpático y parasimpático?

Empezemos con una imagen muy simple, pero instructiva:

Como podéis ver, son sistemas funcionalmente antagónicos. Con frecuencia, la activación de uno da lugar a un efecto contrario al que tendría la activación del otro. Ahora bien, es hora de desmentir un par de mitos acerca del sistema nervioso vegetativo:

"Sólo puede estar uno activado en cada momento": FALSO. El ajuste pupilar requiere de la activación, según toque, de fibras simpáticas o parasimpáticas para regular el diámetro de la misma y poder controlar la cantidad de luz que entra en la retina. Esto no tiene nada que ver con la activación o no, en ese momento, de fibras parasimpáticas para hacer la digestión.

"O se activa, o no se activa": FALSO. Ambos sistemas tienen un nivel de actividad que fluctua en función de las necesidades fisiológicas del momento.

Lo fundamental a la hora de entender el sistema nervioso vegetativo es recordar que las funciones vegetativas no son más que las funciones viscerales. O dicho de otra forma, el SNV regula la función de los órganos internos, adaptando su actividad a los requerimientos puntuales. Sea luchar, huir, o descansar.

Terminología básica en Neurociencia

Sensibilidad

Es la capacidad de un ser vivo para percibir un estímulo externo o interno como puede ser un pinchazo, una caricia o incluso variaciones en la presión arterial. La sensibilidad NO IMPLICA ser consciente del estímulo, como en el caso de las variaciones en la presión arterial o de CO2.

Tipos sensibilidad: Esto suele ser un lío incluso para estudiantes. Vamos a clasificarlas con tranquilidad y un poco de cabeza, siendo mucho más fácil de lo que parece.

Según sus capas

Superficial o exteroceptiva: Recoge información de la piel y las mucosas. ¿Qué tipo de información?

• Tactil: Puede ser a su vez, fina y precisa (epicrítica) o gruesa y grosera (protopática).
• Térmica
• Dolorosa

Profunda o propioceptiva: La propiocepción es la capacidad de percibir la posición relativa de las estructuras corporales, o dicho de otra forma, es capaz de percibir la posición y el estado de los músculos. A su vez puede dividirse en:

• Artrocinética: Detección del movimiento articular
• Palestesia: Detección de la vibración
• Barestesia: Detección de la presión
• Batiestesia: Capacidad para detectar, sin usar la vista, la posición relativa de una extremidad.
• Dolorosa profunda

Cortical o combinada: Es el resultado de la interpretación por parte del encéfalo de la información de ambas capas, dando lugar a nuevos tipos de sensación mixta. Algunos tipos son:

• Distinción entre dos puntos de contacto en la piel: Epicrítica.
• Distinguir signos trazados sobre la piel: Grafestesia.
• Reconocer objetos usando solo el tacto: Esterognosia.

Según el origen

Esta clasificación atiende al origen de la sensibilidad, esto es, a dónde están ubicados los receptores para cada tipo de sensación. Se divide en sensibilidad somática, visceral y especial.

• Somática: Es aquella información que viene de las capas superficiales (piel y mucosas) y de los músculos, huesos y ligamentos. Abarca pues tanto el tacto, como la nocicepción superficial y toda la propiocepción.

• Visceral: Esta información viene de los órganos internos y es fundamentalmente dolorosa, aunque también incluye la detección de la presión arterial o la quimiorrecepción, esto es, la detección de ciertas sustancias como la concentración de CO2 en sangre u otras.

• Especial: Información que nos llega de órganos especializados que hemos desarrollado. Estos órganos nos aportan una sensibilidad que no habíamos abordado hasta ahora y que sigue unos canales diferentes a los anteriores. Vamos a especificarla:

• Visual

• Auditiva y del equilibrio

• Olfativa

• Gustativa

¿Falta el tacto no? En la cultura general es frecuente hablar de los cinco órganos de los sentidos, puesto que se incluye la piel -y toda la sensibilidad que ya os he comentado- en el pack. La realidad es que, estructuralmente, esta clasificación tiene más sentido. Más adelante iréis entendiendo por qué.

Según la información de la de fibra

Esta clasificación se usa sobre todo para distinguir los componentes de los pares craneales, tanto sensitivo como motor y bebe mucho de la EMBRIOLOGÍA y de conceptos como somite o arco branquial. Aquí es cuando empieza el pifostio estudiantil. Aferente somática general, aferente visceral especial... A mi juicio esta clasificación es útil para preguntarla en un examen y poco más. Voy a explicarla por encima, puesto que abordaré cada tipo conforme vayan saliendo, de manera que la clasificación la vayáis entendiendo de manera orgánica.

Las fibras pueden ser:

• Aferentes: Van de la periferia al sistema nervioso central. Son fibras sensitivas.
• Eferentes: Van desde el sistema nervioso central a la periferia. Se encargan del movimiento y la secreción.

Según el origen:

• Somáticas: Relacionadas con la cabeza, la pared corporal y las extremidades. Van o vienen de estas localizaciones.

• Viscerales: Vienen o van a las vísceras.

• Especiales: A los órganos de los sentidos Y a los músculos originados a partir de los arcos branquiales. ¿Véis como es un lío?

• General: Las que no son especiales, vamos, las que van a cabeza y cuerpo.

¿Cuál es la razón de ser de esta clasificación?

Como ya he dicho, clasificar la información de los pares craneales, que más adelante os explicaré uno a uno. Por ahora os dejo esta larga lista, que podéis consultar pero no merece la pena comerse el coco con ella en una introducción:

• Aferente somático general (ASG)
• Aferente somático especial (ASE)
• Aferente visceral general (AVG)
• Aferente visceral especial (AVE)
• Eferente somático general (ESG)
• Eferente visceral general (EVG)
• Eferente visceral especial (EVE)

INSISTO, os la dejo porque os la vais a encontrar por ahí. Pero hace falta entender el desarrollo humano para comprenderla correctamente, así que no os comáis demasiado el coco.

Respuesta

Una vez que el sistema nervioso recibe la información a través de las fibras sensitivas, es hora de integrarlas y ejecutar una respuesta. ¿Qué es una respuesta? Muy sencillo, la respuesta que da el sistema nervioso a cualquier estímulo, siempre es un movimiento o una secreción.

Los movimientos son posibles gracias a la contracción muscular y la secreción es posible gracias a la presencia de células cargadas de vesículas, que al activarse liberan esas vesículas al exterior o a compartimentos internos. Demos unos cuantos ejemplos de secreción, puesto que el movimiento es bastante intuitivo en sí mismo:

1. Percibes gracias al sentido de la vista y el olfato un rico pollo asado. La respuesta del sistema nervioso es la salivación, esto es, aumentar la secreción de saliva.

2. Percibes gracias a la vista y el oído que se acerca un camión en tu dirección. Rápidamente se activa el sistema nervioso simpático, que aumenta la secreción de catecolaminas (adrenalina), la cual se libera a la sangre y prepara tu cuerpo para una respuesta explosiva y rápida, capaz de sacarte del apuro.

La respuesta normalmente es mixta: Por ejemplo, ante un estímulo doloroso, se produce una respuesta motora para alejar el miembro afectado del origen del estímulo y aumenta la secreción de catecolaminas para prepararte para salir pitando.

Estímulo

Casi todo el mundo, de manera intuitiva, entiende lo que significa estímulo. Por si acaso, vamos a definir estímulo como una señal externa o interna capaz de provocar una reacción en una célula u organismo. Me interesa especialmente que entendáis que los estímulos tienen ciertas propiedades que son clave a la hora de entender cómo interacciona un receptor con ellos.

¿Cuáles son pues, las propiedades de un estímulo?

Todo estímulo tiene 4 aspectos:

• Tipo o modalidad: Es un aspecto propio de cada estímulo, que nos permite identificarlo y diferenciarlo de otros. Es análogo al concepto de timbre en el sonido. Por ejemplo, la luz, el sonido o la vibración son modalidades de estímulo. El dolor NO ES UNA MODALIDAD DE ESTÍMULO. Cada tipo de estímulo es capaz de activar un tipo de receptor y dar lugar a una respuesta concreta. Cada tipo de estímulo se corresponde con una modalidad sensorial: por ejemplo, la temperatura (estímulo) se corresponde con las sensaciones de frío o calor.

• Localización: Es el lugar donde se produce el estímulo. La luz nos alcanza en los ojos desde una determinada dirección o un pinchazo se produce en un lugar determinado del organismo.

• Intensidad: La intensidad es la energía del estímulo. Cada receptor esta afinado para una determinada intensidad, de manera que solo se activa cuando el estímulo alcanza cierto umbral de energía.

• Duración: Es el intervalo temporal en el que se produce el estímulo.

Receptor

Un receptor es una estructura celular capaz de percibir un estímulo. Cada tipo de receptor está "afinado" para detectar estímulos de un determinado tipo y umbral. Por ahora no voy a extenderme más, puesto que para cada sistema funcional explicaré en más detalle cómo es y cómo se activa o inhibe el receptor pertinente. Por ahora, me interesa que entendáis que existen y que cada receptor tiene una función concreta.

Últimas palabras

Creo que con esto es suficiente leña para un solo tema. Si hay aceptación, para la siguiente entrega abordaré lo más básico de la histología del sistema nervioso, cómo se forman los nervios y sobre todo la electrofisiología. Con estos dos temas podremos empezar a disfrutar comprendiendo qué es un reflejo, qué es el dolor o cómo reconocemos las caras de las personas.

Si tenéis cualquier duda dejádmela por aquí. El formato lo iré editando a lo largo del día conforme me llegue un poco de feedback. Tengo el sentido estético de un babuino, ya lo he dicho mil veces, así que si veis que hay que redimensionar algo decídmelo y haré lo que pueda.

Que disfrutéis.