miércoles, 26 de diciembre de 2018

El cerebro en vertebrados e invertebrados


El cerebro de un animal es el centro de control del sistema nervioso. Está constituido por un gran conjunto de neuronas que reciben, analizan y procesan la información de todo el cuerpo y determinan una serie de órdenes para las distintas actividades del organismo.

Cerebro de vertebrado y biologia

- El sistema nervioso en vertebrados e invertebrados


Los invertebrados, por regla general, poseen un cerebro simple. El sistema nervioso más sencillo es el de los celentéreos, como la hidra, que únicamente cuenta con una red difusa de células nerviosas distribuidas por todo el organismo y que son responsables de la contracción o relajación del animal. En los platelmintos se aprecian una serie de cambios evolutivos importantes; su sistema nervioso está formado por un conjunto de cordones que recorren todo el organismo y se concentran en la parte anterior, en un proceso conocido como cefalización. Los artrópodos cuentan con un protocerebro o cerebro primitivo, resultado de una concentración importante de células nerviosas o neuronas en la región cefálica. En los moluscos, estos ganglios evolucionan progresivamente para adquirir funciones de control y coordinación que permiten que el animal desarrolle movimientos más complejos. En los vertebrados, por último, el sistema nervioso se organiza a partir de un encéfalo diferenciado en distintas regiones: el prosencéfalo, el mesencéfalo y el rombencéfalo.

En el prosencéfalo se aprecian dos zonas: el diencéfalo y el telencéfalo. Este último alcanza su máximo desarrollo en mamíferos y aves, dando lugar a dos estructuras conocidas como hemisferios cerebrales, que prácticamente ocupan la totalidad del encéfalo y constituyen lo que vulgarmente se conoce como cerebro. En los hemisferios se controla la memoria, la inteligencia, y en ellos se sitúan los centros de integración sensorial y se coordinan los actos voluntarios más complejos. Las fibras nerviosas que integran ambas zonas se denominan cuerpos callosos. En el diencéfalo cabe distinguir, asimismo, tres partes: la glándula pineal, con misiones fotorreceptoras en los anfibios y función desconocida en el resto de vertebrados; el tálamo, donde se interpretan los estímulos externos procedentes de los sentidos, y el hipotálamo, situado por debajo del anterior y relacionado, en el caso del hombre, con la percepción de distintos estados emocionales.

El mesencéfalo alcanza su máximo desarrollo en peces y anfibios; en el resto de vertebrados, salvo en los mamíferos, no está muy evolucionado. No obstante, se pueden distinguir en la zona dorsal –a partir de los tubérculos cuadrigéminos– los lóbulos óptimos, donde se ubican las fibras nerviosas responsables de la visión; en la zona ventral se organizan los llamados pedúnculos cerebrales.

La estructura del rombencéfalo está formada por el metencéfalo –en cuya zona anterior se encuentra el cerebelo, donde se coordinan el equilibrio y los movimientos– y el mielencéfalo, la región posterior –donde queda emplazado el bulbo raquídeo, que controla multitud de procesos, como la actividad cardiaca o la digestión–. Tanto en anfibios como en reptiles, el bulbo raquídeo es, en proporción, mayor que el cerebro. Las aves presentan un cerebelo de gran tamaño, que rige la coordinación en el vuelo. En la escala evolutiva se observa cómo, mientras el tronco cerebral se mantiene relativamente constante, los hemisferios que componen el cerebro se van desarrollando, para alcanzar en el ser humano su máximo desarrollo.


- El encéfalo del ser humano


La parte más importante del encéfalo anterior es el cerebro, un órgano que se divide en dos hemisferios grandes, articulados, a su vez, en cuatro lóbulos: frontal, parietal, occipital y temporal. Esta es la estructura definitoria del hombre en comparación con otros vertebrados. El volumen de los hemisferios tiene un promedio de 1.350 ml, sin embargo, algunos mamíferos, como la ballena, poseen un cerebro aún mayor. La importancia radica en la relación entre su tamaño y el resto del sistema nervioso, que en el ser humano es mucho mayor que en cualquier otro vertebrado.

Otro rasgo del cerebro es su organización. A diferencia de lo que ocurre en la médula espinal, en el cerebro, las fibras nerviosas recubiertas en mielina constituyen la materia blanca se encuentran en su interior, mientras que la parte externa está compuesta por las masas de cuerpos celulares de las neuronas, que constituyen la materia gris o corteza cerebral. Las neuronas o células nerviosas son las unidades estructurales y funcionales del sistema nervioso. Están compuestas por los siguientes elementos: el cuerpo celular, con núcleo y orgánulos citoplasmáticos comunes –con la particularidad de las neurofibrillas, que se disponen alrededor del núcleo, y los corpúsculos de Nissl, repletos de neutrotransmisores o sustancias implicadas en la transmisión del impulso nervioso–, y las fibras, prolongaciones de este cuerpo celular, que se denominan dentritas –si son cortas, numerosas y ramificadas– o axones –si es única y solamente ramificada en el extremo–. Esta disposición de las neuronas en el cerebro contribuye a aumentar la superficie de los cuerpos celulares.

El elevado número de cuerpos celulares presentes en la corteza cerebral y las infinitas conexiones que se establecen entre ellos explican las extraordinarias propiedades del cerebro humano. Los surcos de la corteza cerebral tienen como misión aumentar de manera ostensible la superficie disponible. Debido al entrecruzamiento de los tractos espinales, el hemisferio izquierdo del cerebro controla el lado derecho del cuerpo y viceversa.

Toda la estructura del encéfalo, dentro de la cual el cerebro constituye su parte anterior, se encuentra rodeada por una serie de capas membranosas conocidas como meninges. El denominado fluido cefalorraquídeo se halla entre las dos membranas más interiores y actúa como amortiguador frente a eventuales golpes del cráneo. El encéfalo posee cuatro cámaras, llenas del líquido cefalorraquídeo; en dos de ellas se extiende una densa red de capitales que permite el intercambio de materiales entre la sangre y el fluido cefalorraquídeo.

La estimulación con electrodos de pequeñas regiones cerebrales ha permitido averiguar las funciones que desempeña cada zona. En este sentido, se ha comprobado que existe un área de la corteza cerebral, cercana a la denominada fisura de Rolando, que controla la acción de los músculos esqueléticos del cuerpo. Por otro lado, esta técnica facilita la elaboración de mapas que recogen las partes específicas donde se registran las emociones. Así, se sabe que el acto primario de ver se encuentra relacionado con determinadas porciones del lóbulo occipital; no obstante, también son necesarias otras regiones dentro de dicho lóbulo para poder establecer las asociaciones con los objetos que se ven. Algunos individuos tienen capacidad visual pero no pueden reconocer los objetos o identificarlos con una experiencia anterior; esta enfermedad recibe el nombre de afasia. En los lóbulos temporales residen los centro del oído y la comprensión. Los lóbulos frontales están relacionados con las actividades mentales más importantes –el aprendizaje, la memoria, el análisis lógico, la previsión, la creatividad y determinadas emociones–. En la actualidad, los experimentos que tienen por objeto establecer la localización exacta de las diferentes funciones realizadas por el cerebro en su corteza se llevan a cabo usando potentes drogas tranquilizantes.

Junto a los hemisferios, otras dos estructuras constituyen el encéfalo anterior del hombre: el tálamo y el hipotálamo. El tálamo recibe todos los mensajes sensoriales que son conducidos posteriormente al cerebro. El hipotálamo registra constantemente factores como la temperatura, el contenido hídrico y las reservas del organismo, enviando órdenes para poder corregir posibles desequilibrios. El hipotálamo es el centro de sensaciones y sentimientos tales como sed, hambre, saciedad, impulsos sexuales e ira. Presenta actividad nerviosa y está capacitado, asimismo, para producir hormonas como la oxitocina o la HAD.

En el encéfalo posterior se encuentran la médula oblongada y el cerebelo. La médula oblongada, de pequeño tamaño, es fundamental para la vida. Los impulsos nerviosos que estimulan la musculatura intercostal y el diafragma –y que permiten, por tanto, la ventilación pulmonar– se generan en esta estructura. En ella también se originan los nervios que controlan el latido del corazón y el diámetro de las arterias. Por tanto, su destrucción provoca la muerte inmediata. La función más importante del cerebelo parece ser la coordinación de la actividad muscular del cuerpo, actividad que se origina en las llamadas áreas motoras del cerebro. Los impulsos que ordena esta zona del cerebro no sólo se transmiten en sentido descendente, a través de la médula espinal, sino que penetran también en el cerebelo. A medida que desarrolla la actividad corporal, el cerebelo está recibiendo impulsos sensoriales de los ojos. Esta estructura compara la información procedente del organismo con las órdenes emitidas en el cerebro y, en caso de aparecer alguna diferencia, envía señales a éste, quien, a su vez, la hace llegar a los músculos para poder corregir esta situación.

El encéfalo medio se encarga de transmitir los impulsos nerviosos entre el cerebro y la zona posterior del encéfalo, así como entre el cerebro y los ojos. Colabora, además, en el mantenimiento del equilibrio. Un conjunto de fibras nerviosas constituyen la formación reticular, cuya misión es la de activar la zona sensorial del cerebro en respuesta a los estímulos procedentes de los tractos sensoriales.