Tiene la misma estructura general y anatomía que el cerebro de otros mamíferos, pero con un cortex cerebral más desarrollado.Animales más grandes como las ballenas o los elefantes tienen cerebros más grandes en términos absolutos, pero cuando se miden usando el coeficiente de encefalización, el cual compensa el tamaño del cuerpo, el coeficiente del cerebro humano es casi el doble de grande que el del delfín común y tres veces más grande que el del chimpancé.
La mayoría de la expansión se debe al cortex cerebral, especialmente de los lóbulos frontales, los cuales están asociados con las funciones ejecutivas como razonamiento, planificación, autocontrol y pensamiento abstracto. El cortex visual, la parte del cortex cerebral dedicado a la visión, también es más amplia en humanos.
Partes del cerebro y sus características:
El cerebro humano de un adulto pesa en promedio alrededor de 1,5 kg,4 con un tamaño (volumen) de alrededor de 1130 cm3 en mujeres y 1260 cm3 en hombres, aunque puede haber individuos con variaciones importantes.5 Los hombres con igual altura y superficie corporal que las mujeres tienen en promedio cerebros 100 gramos más pesados,6 aunque estas diferencias no se relacionan de ninguna forma con el número de neuronas de materia griso con las medidas generales del sistema cognitivo.7 Los neandertales tenían un cerebro más grande en la edad adulta que los humanos actuales.8 El cerebro es muy blando, presentando una consistencia similar a la gelatina blanda o a un tofu consistente.9 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 km de axones mielinizados en su cerebro y una mujer cerca de 149 000 km .10
Características generales:
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.12 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.13
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.11 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 el cerebelo, 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.
Divisiones corticales:
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 cm² .14 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 insular están presentes en casi todos los sujetos normales.
Desarrollo:
El proceso de desarrollo se lleva a cabo a lo largo de 5 fases: 1) Inducción de la placa neural 2) Proliferación de las células nerviosas 3) Migración y agrupamiento 4) Crecimiento de axones, formación de sinapsis y mielinización 5) Muerte neuronal y nueva disposición sináptica. 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.
La proliferación neuronal comienza con la multiplicación de los neuroblastos, que son los precursores de las futuras neuronas. Estas células van a cambiar de posición mediante un proceso conocido como migración neuronal, durante el cual, también se producen células de la glía. Mientras están migrando, las jóvenes neuronas, no desarrollan sus prolongaciones (axones y dendritas), que aparecen una vez que han llegado a su destino final; entonces los axones inician su crecimiento en la dirección adecuada para que estén preparados para su función específica, mediante la conexión con otras células nerviosas. Se supone que el crecimiento de los axones estimula la producción de dendritas en las células con las cuales se conectan. A medida que el cerebro se desarrolla va incrementando su peso y se va replegando cada vez más. Al nacer el cerebro pesa aproximadamente 350 gramos; al año de vida pesa aproximadamente 700 gramos a los dos años 900 g. y dependiendo de la talla del individuo adulto, pesa entre 1300 y 1500 gramos. En el momento del nacimiento, el cerebro no ha asumido las funciones para las cuales está diseñado: las va adquiriendo en forma paralela con la maduración. Se considera que la asimetría cerebral es un indicador de esa maduración ya que el hemisferio izquierdo parece madurar primero que el derecho, en la mayoría de los casos. La maduración sigue su curso de lateral a medial y de izquierda a derecha. Las regiones filogenéticas más antiguas maduran primero que las más recientes, pero al madurar estas últimas asumen la “dirección” del proceso. La corteza prefrontal experimenta un gran crecimiento en el humano, ocupando casi una tercera parte de todo el cerebro. Es en esta región donde se lleva a cabo las funciones de asociación más elaboradas.
Puede decirse que el proceso dura toda la vida cuando se consideran aspectos como la plasticidad cerebral: muerte celular, generación de nuevas células, reordenación continua de la conectividad sináptica inducida por el aprendizaje y la experiencia, etc. El cerebro no solo crece en tamaño, sino que también se desarrollan trayectorias nerviosas y conexiones de complejidad creciente entre las células nerviosas, por lo que es capaz de realizar funciones más complejas.
Lenguaje:
En los humanos, es el hemisferio izquierdo el que por lo general contiene las áreas especializadas en el lenguaje. Si bien esto es cierto para el 97% de la gente diestra, cerca del 19% de la gente zurda tiene sus áreas del lenguaje en el hemisferio derecho y hasta el 68% de ellos tienen algunas habilidades lingüísticas, tanto en el hemisferio izquierdo como en el derecho.[cita requerida] Se cree que los dos hemisferios contribuyen al procesamiento y la comprensión del lenguaje: el hemisferio izquierdo procesa tanto la semántica como la sintáxis del discurso, mientras que el hemisferio derecho procesa la emocionalidad del lenguaje, la prosodia del discurso y el lenguaje no verbal, por ejemplo, los movimientos corporales.21 Estudios en la infancia han demostrado que si un niño sufre una lesión en el hemisferio izquierdo, el niño puede desarrollar el lenguaje en el hemisferio derecho en su lugar. Cuanto más joven sea el niño, mejor será la recuperación. A este proceso se le conoce comúnmente como plasticidad cerebral. Así, aunque la tendencia «natural» es que el lenguaje se desarrolle con lateralidad izquierda, el cerebro humano es capaz de adaptarse a circunstancias difíciles, siempre y cuando la lesión se produzca a una edad lo suficientemente temprana.
Como aspectos importantes en la evolución del lenguaje se encuentran el paso al bipedalismo, que reforzó la capacidad para la comunicación gestual, y el desarrollo de la memoria episódica, que permite recordar y comunicar eventos.15
La primera área del lenguaje en el hemisferio izquierdo en ser descubierta es el área de Broca, nombrada por Paul Broca, quien descubrió el área mientras estudiaba pacientes con afasia, un trastorno del lenguaje. Sin embargo, el área de Broca no sólo controla la salida del lenguaje en un sentido motor. Parece estar más bien involucrada generalmente en la capacidad de procesar la gramática en sí, al menos los aspectos más complejos de la gramática. Por ejemplo, permite distinguir una oración en voz pasiva de una oración simple sujeto-verbo-objeto (la diferencia entre «El muchacho fue golpeado por la chica» y «La chica golpeó al muchacho»).
La segunda área del lenguaje en ser descubierta es llamada el área de Wernicke, por Carl Wernicke, un neurólogo alemán que descubrió el área mientras estudiaba pacientes que presentaban síntomas similares a los pacientes del área de Broca pero que sufrían daño en una parte diferente del cerebro. La afasia de Wernicke(en) es el término para el trastorno que ocurre cuando un paciente sufre daño en el área de Wernicke.
La afasia de Wernicke no sólo afecta a la comprensión del habla. Las personas con afasia de Wernicke también tienen dificultad para recordar los nombres de objetos, a menudo respondiendo con palabras que suenan similares, o nombres de cosas relacionadas, como si tuvieran dificultades para recordar asociaciones de palabras.[cita requerida]
Enfermedades:
Clínicamente, la muerte se define como la ausencia de actividad cerebral medida por EEG (electroencefalografía). Las lesiones en el cerebro tienden a afectar a grandes áreas del órgano, a veces causando importantes déficit en la inteligencia, la memoria, la personalidad, y el movimiento. Los traumatismos craneales causados, por ejemplo, por accidentes vehiculares o industriales, son la causa principal de muerte en la juventud y la mediana edad. En muchos casos, la mayoría del daño es causado por los edemas resultantes, más que por el impacto en sí. Las apoplejías, provocadas por la obstrucción o ruptura de vasos sanguíneos en el cerebro, son otra importante causa de muerte por daño cerebral.
Otros problemas en el cerebro pueden ser clasificados más exactamente como enfermedades que como lesiones. Las enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de neurona motora, y la enfermedad de Huntington son causadas por la muerte gradual de neuronas individuales, produciendo pérdidas en el control del movimiento, la memoria y la cognición.
Trastornos mentales, como la depresión clínica, la esquizofrenia, el trastorno bipolar y el trastorno de estrés post-traumático pueden implicar patrones particulares del funcionamiento neuropsicológico en relación con diversos aspectos de la función mental y somática. Estos trastornos pueden ser tratados mediante psicoterapia, psicofármacos o intervención social y trabajo de recuperación personal; los problemas subyacentes y los pronósticos varían considerablemente entre individuos.
Algunas enfermedades infecciosas que afectan al cerebro son causadas por virus y bacterias. La infección de la meninges, la membrana que cubre el cerebro, puede llevar a meningitis. La encefalopatía espongiforme bovina (también conocida como «enfermedad de las vacas locas»), es mortal en ganado y humanos y está asociada a los priones. El kuru es una enfermedad degenerativa del cerebro similar transmitida por priones que afecta a los seres humanos. Ambos están vinculados a la ingestión de tejido nervioso, y pueden explicar la tendencia en humanos y algunas especies no humanas para evitar el canibalismo. Causas virales y bacterianas han sido reportadas en la esclerosis múltiple y la enfermedad de Parkinson, y son causas establecidas de la encefalopatía y la encefalomielitis.
Numerosos trastornos cerebrales son producto de enfermedades congénitas, que ocurren durante el desarrollo. La enfermedad de Tay-Sachs, el síndrome del X frágil y el síndrome de Down están relacionados con errores genéticos y cromosómicos. Muchos otros síndromes, como el intrínseco trastorno del ritmo circadiano, también se sospecha que son congénitas. El normal desarrollo neuronal del cerebro puede ser alterado por factores genéticos, consumo de drogas, deficiencias nutricionales y enfermedades infecciosas durante el embarazo .
Ciertos trastornos cerebrales son tratados por neurocirujanos, mientras que otros son tratados por neurólogos y psiquiatras.
Metabolismo:
Normalmente, el metabolismo del cerebro es completamente dependiente de la glucosa de la sangre como fuente de energía, ya que los ácidos grasos no atraviesan la barrera hematoencefálica.22 Durante momentos de baja glucosa (como el ayuno), el cerebro utilizará principalmente los cuerpos cetónicos como combustible con un menor requerimiento de glucosa. El cerebro no almacena la glucosa en forma de glucógeno, a diferencia de, por ejemplo, el músculo esquelético.
Aunque el cerebro humano representa tan solo el 2% del peso corporal, recibe el 15% del gasto cardíaco, el 20% del consumo total de oxígeno del cuerpo y el usa 25% de la glucosa total del cuerpo.23 La necesidad de limitar el peso corporal con el fin, por ejemplo, de volar, ha llevado a la reducción del tamaño del cerebro en algunas especies, como los murciélagos.24 El cerebro usa principalmente la glucosa como energía, y en su ausencia, como pasa en la hipoglucemia, puede causar pérdida de conciencia. El consumo de energía del cerebro no varía en demasía con el tiempo, pero las regiones activas de la corteza consumen más energía que las regiones inactivas: este hecho forma la base de los métodos de imagen cerebral funcional por PET y fMRI.25 Estos son técnicas de imagen de medicina nuclear que producen una imagen tridimensional de la actividad metabólica.
Atlas del cerebro:
Más de 100 millones de datos, que están accesibles libremente a través de internet, componen el nuevo atlas del cerebro presentado en Seattle (EEUU) por el Instituto Allen de Ciencias Cerebrales.26 Un proyecto que permitirá a científicos de todo el mundo indagar en los secretos del órgano más desconocido del cuerpo humano.
Con una financiación de 55 millones de dólares, este proyecto es el fruto de cuatro años de trabajo y estará disponible a partir de ahora de manera gratuita a través de la web27
Este nivel de detalle, "simplemente no existía", señala Allan Jones, director ejecutivo de este organismo dedicado al estudio del cerebro y las enfermedades neuronales. Para llevarlo a cabo, sus autores han contado con la donación de cerebros realizada por dos varones al instituto estadounidense, que han permitido analizar qué genes están 'encendidos' en cada región. Con la ayuda de técnicas de imagen, genética y potentes ordenadores para el procesamiento de datos, el nuevo atlas on line ofrece tanto imágenes en tres dimensiones del órgano, como de la estructura de los nervios que lo componen, las características de sus células o su actividad genética en las distintas localizaciones.
"La identificación de los genes que están o no activos es crucial para comprender el mecanismo de ciertas enfermedades", ha señalado al diario The New York Times otro de los participantes en el proyecto, el doctor Jeffrey Noebels, profesor del Departamento de Genética Molecular y Humana del Baylor College de Houston.
Desentrañando todos los misterios posibles de los dos cerebros de los voluntarios, el atlas ha localizado por ejemplo 1.000 regiones anatómicas que posteriormente se cruzaron con la información sobre los miles de genes que deberían estar normalmente activos. Para su sorpresa, explican, descubrieron que la similitud entre ambos era del 94%.
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