Biología del sistema nervioso

El sistema nervioso comprende el cerebro, la médula espinal y el conjunto de todos los nervios del organismo, y se considera dividido en dos partes: el sistema nervioso central y el sistema nervioso periférico. El sistema nervioso central se compone del cerebro y la médula espinal. El sistema nervioso periférico es una red nerviosa que sirve de enlace entre el cerebro y la médula espinal y el resto del organismo.

El encéfalo

El encéfalo

Cerebro

Las funciones del cerebro son tan admirables como misteriosas. En el cerebro se producen el pensamiento, las creencias, los recuerdos, el comportamiento y el estado de ánimo. Es la sede de la inteligencia y el centro de control del organismo, coordina las facultades del movimiento, el tacto, el olfato, el oído y la vista. Permite la formación del lenguaje, entender y realizar operaciones numéricas, componer y apreciar la música, visualizar y entender las formas geométricas, y comunicarnos con los demás. El cerebro incluso está dotado de la capacidad para planificar con anticipación y crear fantasías.

Revisa todos los estímulos, tanto si proceden de los órganos internos como de la superficie corporal, de los ojos, oídos y nariz y, en respuesta a estos estímulos, corrige la postura corporal, el movimiento de las extremidades y la frecuencia del funcionamiento de los órganos internos. Así mismo, los estados de alerta y de ánimo están regidos por el cerebro.

La capacidad del cerebro humano es única; ni siquiera las computadoras se aproximan a estas aptitudes. Sin embargo, tanta sofisticación tiene su precio: por un lado, el cerebro necesita una alimentación constante, con una demanda de flujo sanguíneo y oxígeno muy elevada y continua (supone el 20 por ciento de la sangre que sale del corazón). Por otra parte, una insuficiencia circulatoria que dure más de 10 segundos puede causar una pérdida de la consciencia (síncope). Varios factores como la falta de oxígeno, valores anormalmente bajos de azúcar en sangre o sustancias tóxicas, pueden producir una disfunción cerebral en cuestión de segundos. Afortunadamente, el cerebro tiene mecanismos de defensa que, en general, son capaces de evitar tales problemas.

Los tres principales componentes del cerebro (o encéfalo) son: el cerebro propiamente dicho, el tronco encefálico y el cerebelo.

El cerebro esta formado por masas de tejido convoluto y denso dividas en dos mitades (los hemisferios cerebrales derecho e izquierdo) que están conectadas en el centro por fibras nerviosas conocidas como el cuerpo calloso. El cerebro a su vez se divide en cuatro lóbulos: el frontal, el parietal, el occipital y el temporal.

  • El lóbulo frontal controla la actividad motora aprendida, como la articulación del lenguaje, el estado de ánimo, el pensamiento y la planificación del futuro. En la mayoría de las personas, el lóbulo frontal izquierdo controla el centro del lenguaje.
  • El lóbulo parietal interpreta las sensaciones que recibe del resto del cuerpo y controla el movimiento corporal.
  • El lóbulo occipital interpreta la visión.
  • La memoria y las emociones dependen de los lóbulos temporales, que permiten la identificación de personas y objetos, procesan y recuerdan sucesos pasados e inician la comunicación o las acciones.

Debajo del cerebro, en su base, existen una serie de células nerviosas dispuestas de forma estructurada que se denominan ganglios basales, tálamo e hipotálamo. Los ganglios basales colaboran en la coordinación de los movimientos, el tálamo organiza la transmisión y recepción de la información sensorial a las capas superiores del cerebro (corteza cerebral) y el hipotálamo coordina las actividades más automáticas del organismo, controla los estados de sueño y vigilia, y regula el equilibrio del agua y la temperatura corporal.

El tronco encefálico regula automáticamente otras actividades fundamentales del organismo. Interviene en el mantenimiento de la postura y en el control de la deglución y de las frecuencias respiratoria y cardíaca. También controla la velocidad con que el organismo consume los alimentos y aumenta el estado de alerta cuando es necesario. Si se produce una lesión muy grave en el tronco encefálico, todas estas actividades automáticas dejan de funcionar y, en breve, sobreviene la muerte.

Organización de la columna
Una sucesión de huesos, conocidos como vértebras, constituyen la columna. Las vértebras protegen la médula espinal, una estructura larga y frágil situada en el canal interior de la columna vertebral. Entre las vértebras se encuentran discos compuestos de cartílago que sirven como amortiguadores de la columna vertebral. De la médula espinal y entre las vértebras salen dos cordones de nervios, denominados nervios espinales. Estos cordones contienen las fibras de los nervios motores y sensitivos, que permiten la comunicación de la médula espinal y el cerebro con el resto del organismo. Aunque la médula espinal se extiende a lo largo de tres cuartes partes de la columna vertebral, algunos nervios llegan incluso más allá. Estos cordones de nervios se conocen como la cola de caballo por su parecido con ella.

Organización de la columna

El cerebelo está situado debajo del cerebro y encima del tronco encefálico. Su función es la coordinación de los movimientos corporales, basándose en la información que recibe del cerebro respecto a la posición de brazos y piernas y a su tono muscular. Contribuye a la precisión y uniformidad de los movimientos.

Tanto el cerebro como la médula espinal están envueltos por tres membranas (las meninges), que son:

  • La piamadre (la más interna de las tres membranas que constituyen las meninges), que está adherida a la superficie del cerebro y de la médula espinal.
  • La aracnoides, fina y semejante a una tela de araña, es la membrana meníngea central que sirve de canal para el líquido cefalorraquídeo.
  • La duramadre es la membrana más externa y resistente.

El cerebro y sus meninges están contenidos en una estructura ósea resistente y protectora, el cráneo. El líquido cefalorraquídeo proporciona protección adicional, bañando la superficie del cerebro entre las meninges y llenando los espacios intracerebrales (ventrículos), además de amortiguar las sacudidas repentinas o lesiones menores que puedan afectar al cerebro.

Médula espinal

La médula espinal es una estructura frágil y larga que se extiende desde el tronco encefálico en dirección descendente para terminar en las vértebras lumbares altas. Es la principal vía de comunicación entre el cerebro y el resto del organismo Al igual que los huesos del cráneo protegen el cerebro, la médula espinal está protegida por las vértebras que conforman la columna vertebral.

El cerebro se comunica con gran parte del organismo a través de las fibras nerviosas ascendentes y descendentes de la médula espinal. Cada vértebra forma una abertura entre ella y la vértebra inmediatamente superior o inferior. A través de esta abertura salen un par de nervios espinales que se ramifican y transmiten mensajes desde la médula espinal hacia las partes más distantes del organismo. Los nervios situados en la cara anterior (ventral) de la médula espinal, denominados nervios motores, transmiten la información del cerebro a los músculos y los nervios de la cara posterior (dorsal), denominados nervios sensitivos, conducen al cerebro la información sensorial procedente de diversas partes del cuerpo. Esta red de nervios configura el sistema nervioso periférico. Los nervios periféricos son en realidad haces de fibras nerviosas con un diámetro que oscila entre 0,4 (las más finas) y 6 milímetros (las más gruesas).

Estructura típica de una célula nerviosa

Estructura típica de una neurona

El sistema nervioso periférico también consta de los nervios que comunican el tronco encefálico con los órganos internos. Estos nervios, denominados sistema nervioso autónomo, funcionan de forma independiente y regulan los procesos internos del organismo que no precisan de un control consciente, como las acciones reflejas. Por ejemplo, la frecuencia de las contracciones del corazón, la frecuencia respiratoria, la cantidad de jugos gástricos secretados y la velocidad del paso de los alimentos a través del aparato digestivo.

Nervios

El sistema nervioso se compone de más de 10 000 millones de neuronas que recorren todo el organismo y establecen la interconexión entre el cerebro y el cuerpo y, a veces, se conectan entre sí. La célula nerviosa, llamada neurona, se compone del cuerpo celular y una sola extensión alargada (axón) para la transmisión de mensajes. Las neuronas tienen muchas ramificaciones (dendritas) que captan la información.

Normalmente, los nervios transmiten sus mensajes por impulsos eléctricos en una sola dirección. El axón de la neurona se conecta a la dendrita de la neurona contigua. El axón que conduce el mensaje libera una pequeña cantidad de sustancias químicas, denominadas neurotransmisores, en el punto de contacto entre las neuronas (sinapsis). Estas sustancias estimulan la dendrita de la neurona contigua para que ésta inicie una nueva onda de excitación eléctrica. Distintos tipos de nervios utilizan diferentes neurotransmisores para transmitir los mensajes por la sinapsis.

Cada axón grande está recubierto por una especie de aislante, la vaina de mielina, cuya función es semejante al aislamiento de los cables eléctricos. Si se interrumpe el aislamiento o si éste es defectuoso, la transmisión nerviosa se retrasa o se detiene, produciendo enfermedades como la esclerosis múltiple y el síndrome de Guillain-Barré.

El cerebro y los nervios forman un sistema de comunicación de gran complejidad que, en condiciones normales, enviará y recibirá simultáneamente un volumen considerable de información. Sin embargo, el sistema es vulnerable a enfermedades y lesiones.

Por ejemplo, la degeneración nerviosa causará la enfermedad de Alzheimer o la enfermedad de Parkinson. Las infecciones bacterianas o víricas del cerebro o de la médula espinal causarán una meningitis o una encefalitis. La obstrucción del riego sanguíneo al cerebro será la causa de un ictus. Los traumatismos o los tumores ocasionarán daños a la estructura cerebral o medular.

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