lunes, 12 de marzo de 2012

El cerebro humano


El cerebro humano es el centro del sistema nervioso humano siendo un órgano muy complejo. Encerrado en el cráneo, tiene la misma estructura general que los cerebros de otros mamíferos, pero es más de tres veces mayor que el cerebro de otros mamíferos con un tamaño corporal equivalente. La mayor parte la constituye la corteza cerebral, una capa de tejido neuronal plegado que cubre la superficie del prosencéfalo. Especialmente amplios son los lóbulos frontales, que están asociados con funciones ejecutivas, tales como el autocontrol, la planificación, el razonamiento y el pensamiento abstracto. La parte del cerebro asociada a la visión está también muy agrandada en los seres humanos.
La evolución del cerebro, desde los primeros mamíferos similares a las musarañas a través de los primates hasta los homínidos, se caracteriza por un aumento constante en laencefalización(en), o la relación del cerebro con el tamaño corporal. Se ha estimado que el cerebro humano contiene de 50 a 100 mil millones (1011) de neuronas, de las cuales cerca de 10 mil millones (1010) son células piramidales(en) corticales. Estas células transmiten las señales a través de hasta 1000 billones (1015) de conexiones sinápticas.
El cerebro controla y regula las acciones y reacciones del cuerpo. Recibe continuamente información sensorial, rápidamente analiza estos datos y luego responde, controlando las acciones y funciones corporales. El tronco encefálico controla la respiración, el ritmo cardíaco, y otros procesos autónomos. El neocórtex es el centro del pensamiento de orden superior, del aprendizaje y de la memoria. El cerebelo es responsable del equilibrio corporal, coordinando la postura y el movimiento.
A pesar del hecho de que esté protegido por los espesos huesos del cráneo, suspendido en líquido cefalorraquídeo, y aislado de la sangre por la barrera hematoencefálica, la delicada naturaleza del cerebro humano lo hace susceptible a muchos tipos de daños y enfermedades. Las formas más comunes de daño físico son los daños internos por un golpe en la cabeza, un accidente cerebrovascular, o una intoxicación por ingerir diversas sustancias químicas que pueden actuar como neurotoxinas. La infección del cerebro es rara debido a las barreras que lo protegen, pero es muy grave cuando se produce. El cerebro humano también es susceptible de padecer enfermedades degenerativas, como laenfermedad de Parkinson, la esclerosis múltiple y la enfermedad de Alzheimer. Una serie de trastornos psiquiátricos, como la esquizofrenia y la depresión, se estima que son causadas al menos parcialmente por disfunciones cerebrales, aunque la naturaleza de tales anomalías cerebrales no es bien entendida.

Skull and brain normal human.svg

Estructura

Disección de la cabeza de un hombre adulto, mostrando la corteza cerebral y la sustancia blanca subyacente.3
El cerebro humano de un adulto pesa en promedio alrededor de 1,5 kg, con un tamaño (volumen) de alrededor de 1130 centímetros cúbicos (cm3) en mujeres y 1260 cm en hombres, aunque puede haber individuos con variaciones importantes. Los hombres con igual altura y superficie corporal que las mujeres tienen en promedio cerebros 100 gramos más pesados, aunque estas diferencias no se relacionan de ninguna forma con el número de neuronas de materia gris o con las medidas generales del sistema cognitivo. Los neandertales tenían un cerebro más grande en la edad adulta que los humanos actuales. El cerebro es muy blando, presentando una consistencia similar a la gelatina blanda o a un tofu consistente. A pesar de ser conocida como «materia gris», la corteza es de un color beige rosado y de color ligeramente blanquecino en el interior. A la edad de 20 años, un hombre tiene alrededor de 176 000 kilómetros de axones mielinizados en su cerebro y una mujer cerca de 149 000 kilómetros.

Características generales

Dibujo del cerebro humano, mostrando varias estructuras importantes.
MRI.ogg
Tomografía IRM del cerebro humano de un adulto normal.
Los hemisferios cerebrales forman la mayor parte del cerebro humano y se encuentran por encima de otras estructuras cerebrales. Están cubiertos de una capa cortical con una topografía sinuosa. Por debajo del telencéfalo se encuentra el tronco encefálico, semejante a un tallo en el que está unido el telencéfalo. En la parte trasera del cerebro, debajo del telencéfalo y detrás del tronco encefálico, está elcerebelo, una estructura con una superficie surcada horizontalmente que le hace parecer diferente de cualquier otra área del cerebro. Las mismas estructuras están presentes en otros mamíferos, aunque el cerebelo no es tan grande en relación al resto del cerebro. Por regla general, cuanto menor sea el telencéfalo, menos rugosa es la corteza. La corteza de una rata o un ratón es casi completamente lisa. La corteza de un delfín o una ballena, en cambio, es más sinuosa que la corteza de un ser humano.
El rasgo dominante del cerebro humano es corticalización. La corteza cerebral en los seres humanos es tan grande que eclipsa cualquier otra parte del cerebro. Unas pocas estructuras subcorticales muestran alteraciones que reflejan esta tendencia. El cerebelo, por ejemplo, tiene una zona media conectada principalmente a las áreas motoras subcorticales, y una zona lateral conectada principalmente a la corteza. En los humanos la zona lateral ocupa una fracción mucho más grande del cerebelo que en la mayoría de las otras especies de mamíferos. La corticalización se refleja en la función así como la estructura. En una rata, la extirpación quirúrgica de toda la corteza cerebral deja un animal que todavía es capaz de caminar e interactuar con el medio ambiente. En un ser humano, daños comparables en la corteza cerebral producen un estado de coma permanente. La cantidad de corteza de asociación, en relación con las otras dos categorías, aumenta dramáticamente a medida que se pasa de mamíferos simples, tales como la rata y el gato, hasta los más complejos, como el chimpancé y el humano.
Circunvoluciones y surcos mayores en la superficie lateral de la corteza.
La corteza cerebral es esencialmente una capa de tejido neuronal, plegada de tal manera que permite a una gran superficie caber dentro de los confines del cráneo. Cada hemisferio cerebral, de hecho, tiene una superficie total de alrededor de 1200 centímetros cuadrados . Los anatomistas llaman a cada pliegue cortical un surco, y a la zona lisa entre los pliegues una circunvolución. La mayoría de los cerebros humanos muestran un patrón similar de plegado, pero hay bastantes variaciones en la forma y el lugar de los pliegues que hacen a cada cerebro único. Sin embargo, el patrón es lo suficientemente consistente para que cada pliegue principal reciba un nombre, por ejemplo, la "circunvolución frontal superior", el "surco poscentral", o el "surco transóptico". Las características del plegado profundo en el cerebro como la interhemisférica, la cisura lateral, y la corteza insularestán presentes en casi todos los sujetos normales.

Divisiones corticales

Visión lateral de los lóbulos cerebrales.
Los huesos del cráneo humano.


Cuatro lóbulos

Exteriormente, la corteza cerebral es casi simétrica, con hemisferios izquierdo y derecho. Los anatomistas convencionalmente dividen cada hemisferio en cuatro «lóbulos», el lóbulo frontal, ellóbulo parietal, el lóbulo occipital y el lóbulo temporal. Esta categorización no se debe realmente a la estructura de la propia corteza: los lóbulos llevan los nombres de los huesos del cráneo que los recubren. Hay una excepción: la frontera entre los lóbulos frontales y parietales está desplazada detrás del surco central, un pliegue profundo que marca la línea en donde la corteza somatosensorial primaria y la corteza motora primaria se unen. También es preciso señalar, que en las profundidades convergentes de la cisura de Silvio y la cisura de Rolando y separando el lóbulo frontal del lóbulo temporal, se encuentra una estructura cónica que se conoce con el nombre de lóbulo insular.


Divisiones funcionales

Los investigadores que estudian las funciones de la corteza la dividen en tres regiones categorías funcionales o áreas. Una consiste en las áreas sensoriales primarias, que reciben señales de los nervios sensoriales y las envían a través de núcleos de relevo en el tálamo. Las áreas sensoriales primarias incluyen el área visual del lóbulo occipital, el área auditiva en partes del lóbulo temporal y la corteza insular, y el área somatosensorial en el lóbulo parietal. Una segunda categoría es el área motora primaria, que envía axones hasta las neuronas motoras del tronco encefálico y la médula espinal. Esta zona ocupa la parte posterior del lóbulo frontal, justo delante del área somatosensorial. La tercera categoría se compone de las partes restantes de la corteza, que se denominan áreas de asociación. Estas áreas reciben información entrante de las áreas sensoriales y partes inferiores del cerebro y están implicadas en el complejo proceso que llamamos percepción, pensamiento y la toma de decisiones.
La clasificación de Brodmann para las áreas de la corteza.
Diferentes partes de la corteza cerebral están involucrados en diferentes funciones cognitivas y del comportamiento. Las diferencias aparecen de varias maneras: los efectos del daño cerebral localizado, los patrones de actividad regional que son expuestos cuando el cerebro es examinado mediante la utilización de técnicas de imagen funcional, la conectividad con las áreas subcorticales, y las diferencias regionales en la arquitectura celular de la corteza. Los anatomistas describen que la mayor parte de la corteza (la parte que llaman isocortex) tiene seis capas, pero no todas las capas son evidentes en todos las áreas, e incluso cuando una capa está presente, su espesor y organización celular puede variar. Varios anatomistas han construido mapas de las áreas corticales(en) basados en las variaciones en la apariencia de las capas que se observan bajo el microscopio. Uno de los esquemas más utilizados proviene de Brodmann, quien dividió la corteza en 51 áreas diferentes y asignó un número a cada una (desde entonces los anatomistas han subdividido muchas de las áreas de Brodmann). Por ejemplo, el área 1 de Brodmann es la corteza somatosensorial primaria, el área 17 de Brodmann es la corteza visual primaria, y el área 25 de Brodmann es la corteza cingulada anterior.

Desarrollo

 Desarrollo neurona

Durante las 3 primeras semanas de gestación, el ectodermo del embrión humano forma una franja engrosada llamada placa neural. La placa neural luego se pliega y se cierra para formar el tubo neural. Este tubo se flexiona a medida que crece, formando los hemisferios cerebrales en forma de media luna en la cabeza, el cerebelo y el puente troncoencefálico hacia la parte posterior.




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