Cerebro

El cerebro es un órgano que coordina la función del sistema nervioso en los vertebrados y la mayoría de los animales invertebrados. El cerebro generalmente se encuentra dentro de la cabeza, dentro de una cubierta protectora como un exoesqueleto o un cráneo.

En los humanos, el cerebro pesa alrededor de tres libras y consume un asombroso 20-25% de toda la energía del cuerpo.

El cerebro está compuesto principalmente por neuronas, que envían impulsos nerviosos y almacenan información, y varias células de apoyo que nutren, aíslan y protegen a las neuronas para que puedan hacer su trabajo de manera confiable.

Las neuronas son un tipo de célula de muy alto mantenimiento , que requieren grandes cantidades de oxígeno y combustible para mantenerse con vida. Para producir potenciales de acción rápidamente, permitiendo el pensamiento, el movimiento y otras funciones de supervivencia, las neuronas crean un gradiente de iones que debe mantenerse activamente en todo momento.

Si el cerebro se ve privado de oxígeno o combustible celular como la glucosa, las bombas de iones que mantienen este gradiente de iones se apagarán. Esto conducirá a una entrada de iones y líquido en las células, lo que en realidad hará que las neuronas se abran de golpe.

Por eso el cerebro es tan vulnerable a la falta de oxígeno. Para un ser humano, las células cerebrales pueden comenzar a explotar y morir a los pocos minutos de la falta de oxígeno.

Debido a que es tan vital para el funcionamiento del cuerpo, el tejido cerebral está separado del torrente sanguíneo por una «barrera hematoencefálica» a través de la cual solo pueden pasar ciertas sustancias. La barrera hematoencefálica filtra las bacterias, algunos virus y algunas sustancias químicas mientras permite que los nutrientes y el oxígeno lleguen a los tejidos cerebrales.

Funciones cerebrales

Secciones

El cerebro está involucrado en prácticamente todos los aspectos de nuestra experiencia. Es el escenario fascinante donde la experiencia humana se encuentra con la biología.

Nuestras experiencias y sentimientos son procesados, almacenados y, a veces, creados por procesos físicos y químicos en el cerebro. Nuestros pensamientos y sentimientos pueden medirse como potenciales de acción; nuestros recuerdos y personalidades tienen forma física como sinapsis, que son ramas que conectan las células nerviosas entre sí y determinan cómo interactúan.

Nuestro cerebro percibe colores, sonidos y sensaciones. Percibe y crea estados emocionales. Contiene nuestras habilidades motoras y nuestro centro de idiomas. También libera hormonas que regulan las funciones inconscientes de nuestro cuerpo. ¡Una parte del cerebro llamada tronco encefálico incluso envía impulsos nerviosos que controlan y mantienen nuestra respiración!

Algunas categorías generales de funciones del cerebro incluyen:

Recibir y procesar información sensorial
Dirigir el movimiento a través de impulsos nerviosos.
Dirige la respiración a través del tronco cerebral
Ayudando a mantener la homeostasis del cuerpo.
Ayudando a dirigir el ciclo reproductivo del cuerpo.
Formando y almacenando recuerdos
Almacenamiento de habilidades e información conceptual
Crear, procesar y regular estados emocionales.
Se cree que una parte particular del cerebro puede crear conciencia unificando todas estas funciones en una sola matriz. Este es un hallazgo relativamente nuevo y necesita más estudio.

Debido a que las funciones del cerebro son muchas, es más fácil discutirlas con más detalle observando la función de cada una de las muchas estructuras del cerebro.

Estructura del cerebro

El cerebro es un órgano complejo e intrincado, con numerosas funciones. La forma más sencilla de enumerar esas funciones y analizar cómo se realizan es mediante el estudio de la estructura del cerebro, que es la «máquina» que realiza todas estas funciones.

Neuronas

Para comprender la función del cerebro, es útil comprender la estructura de las neuronas. Al igual que otras células, las neuronas tienen núcleo, citoplasma y membrana celular. Pero a diferencia de otros tipos de células, las neuronas también tienen brazos largos, llamados «axones», y constantemente crean y destruyen pequeñas conexiones intercelulares llamadas «dendritas».

La estructura de una neurona se puede ver aquí:

Se puede pensar en las «dendritas» como receptores de la neurona. Reciben información de otras células nerviosas para ser procesadas en el cuerpo celular. Esta entrada puede recibirse en forma de impulso nervioso, es decir, un impulso electroquímico directo, o en forma de neurotransmisores, mensajeros químicos que interactúan con los receptores de la célula receptora. Las neuronas pueden «decidir» si disparan o no un potencial de acción en respuesta a un potencial de acción o neurotransmisores recibidos de otra célula.

Los medios por los que la célula procesa las entradas dendríticas no se comprenden bien. Algunas células nerviosas parecen utilizar una suma simple, es decir, la célula suma la cantidad de estímulo e inhibición cuando decide no disparar. Pero otras células pueden disparar diferentes patrones de potenciales de acción dependiendo de qué dendritas se estimulen, lo que sugiere que puede haber un procesamiento interno adicional.

El «axón» de la neurona es la parte de la neurona que dispara un potencial de acción propio, si la célula «decide» hacerlo. Los axones pueden ser largos, abarcando toda la longitud del cerebro o incluso la longitud de un brazo o una pierna. Están aislados por una capa especial de lípidos llamada “ vaina de mielina ”, que evita que los iones que transportan la señal del nervio se filtren cuando el impulso nervioso viaja a lo largo del axón.

Lo que todo esto significa es que las neuronas en el cerebro pueden recibir información de muchas otras neuronas y tomar «decisiones» sobre qué tipo de acción tomar. Esta compleja red de entrada, procesamiento y disparo es lo que permite a nuestro cerebro convertir colores y líneas simples en imágenes de rostros que reconocemos, ¡entre otras maravillas!

Dentro del cerebro, existen numerosas estructuras distintas que realizan tareas únicas. En aras de la brevedad, no hablaremos de cada uno de ellos aquí. En cambio, nos centraremos en las principales regiones del cerebro y las funciones que realizan estas regiones:

Lóbulo frontal

El lóbulo frontal es parte de la corteza cerebral. Esta corteza cerebral o «cerebro» es la parte más grande del cerebro humano y se cree que es la que ha evolucionado más recientemente.

La mayoría de los demás animales tienen una corteza cerebral mucho más pequeña que los humanos. En los seres humanos, los lóbulos del cerebro son responsables de tareas «superiores» como el pensamiento, el lenguaje, la acción y el control de los impulsos.

El lóbulo frontal es la región del cerebro que se encuentra en la parte frontal de la cabeza, inmediatamente detrás de los ojos y la frente. Contiene las regiones del cerebro que pueden realizar matemáticas y habla, así como las responsables de planificar, resolver problemas, regular las emociones y tomar decisiones conscientes.

Las personas con daño en el lóbulo frontal por lesiones pueden mostrar rasgos como emociones volátiles, falta de autocontrol y falta de comportamiento socialmente apropiado. También pueden tener problemas para resolver problemas y hacer planes y seguirlos.

Algunos neurólogos han llegado a afirmar que, debido a su conexión con el lenguaje, las matemáticas, la resolución de problemas, la regulación emocional y la toma de decisiones consciente, es el lóbulo frontal del cerebro lo que nos hace únicamente humanos. ¡Otros neurólogos, sin embargo, dicen que es mucho más complicado que eso!

Lóbulo temporal

El lóbulo temporal es donde nuestro cerebro procesa los sonidos, incluido el sonido del habla. Se encuentra a ambos lados del cerebro debajo y detrás de la corteza cerebral. Un buen punto de referencia para la ubicación del lóbulo temporal es el lugar donde la bisagra de la mandíbula se encuentra con la carcasa del cráneo.

El lóbulo temporal contiene circuitos complejos para analizar los sonidos que escuchamos en busca de tono, tono y significado. Incluso envía datos auditivos al sistema límbico para determinar el contenido emocional de un sonido y al centro del lenguaje para determinar su contenido verbal. El lóbulo temporal puede incluso determinar aproximadamente de dónde proviene un sonido a través de la triangulación, comparando cuándo el sonido llegó a un oído con el otro.

El lóbulo temporal puede almacenar temporalmente la memoria auditiva y puede desempeñar un papel en la formación de recuerdos a largo plazo a través de su conexión con el hipocampo.

Lobulo parietal

El lóbulo parietal se encuentra en la parte superior del cerebro hacia la parte posterior. Se extiende aproximadamente desde la parte superior de la cabeza hasta la mitad de la parte posterior del cráneo. Este lóbulo procesa la información sensorial del cuerpo y también contiene los circuitos para el movimiento.

Una vez, se pensó que en realidad solo había un sentido contenido en la mayoría de las partes del cuerpo: el del tacto. Ahora, sin embargo, sabemos que hay al menos dos sentidos distintos: tacto y propiocepción. La propiocepción utiliza sensores de movimiento y posición en el cuerpo para indicarnos dónde están las diferentes partes de nuestro cuerpo en el espacio. ¡Esto es esencial para permitirnos ejecutar movimientos complicados y movernos sin perder el equilibrio!

El lóbulo parietal también contiene circuitos que pueden procesar la información visual de la corteza occipital para ayudarnos a reconocer caras y objetos.

Lóbulo occipital

El lóbulo occipital es el más pequeño de la corteza cerebral. Se encuentra en la parte posterior de la cabeza, cerca de la base del cráneo.

El lóbulo occipital procesa la información visual. Los nervios ópticos de los ojos penetran profundamente en el cerebro, a través de un centro de procesamiento, y finalmente envían su información al lóbulo occipital, que decodifica la información visual en colores, formas y objetos.

Debido a que tenemos dos ojos que miran en la misma dirección, un rasgo llamado «visión binocular», nuestro lóbulo occipital puede producir una imagen tridimensional del mundo al comparar las vistas ligeramente diferentes de nuestros dos ojos.

El lóbulo occipital envía información visual a través de muchos pasos de procesamiento y, en última instancia, se vincula con los circuitos de memoria para permitirnos reconocer objetos, personas y lugares en nuestro entorno.

Cerebelo

Ahora estamos dejando el cerebro, la parte del cerebro que ha evolucionado más recientemente, y avanzando hacia estructuras más antiguas. El cerebelo es una estructura pequeña en la base del cerebro, directamente debajo de los lóbulos parietal y occipital. Es responsable de la regulación del movimiento, la postura y el equilibrio, ¡funciones muy importantes para cualquier organismo!

Las personas con daños en el cerebelo pueden tener dificultades para caminar, realizar movimientos complejos e incluso pararse. A menudo damos por sentada esta pequeña parte de nuestro cerebro, ¡pero caminar sobre dos piernas no es una tarea fácil!

Sistema límbico

El sistema límbico a veces se denomina «cerebro emocional». Se encuentra en el centro del cerebro, con la corteza cerebral envuelta alrededor y el cerebelo escondido detrás de él. Es una estructura evolutivamente vieja; también es extremadamente vital. El sistema límbico incluye:

El hipocampo, que crea y almacena recuerdos. Esta estructura ubicada en el centro del cerebro tiene conexiones que pueden estimular la mayoría de las otras regiones del cerebro, lo que nos permite recordar las imágenes, los sonidos, las emociones y otros aspectos de los eventos de nuestro pasado.
No se sabe exactamente cómo crea el hipocampo los recuerdos, o si realmente es el lugar de almacenamiento de los recuerdos. Algunos estudios han sugerido que las personas con daño en el hipocampo no pueden formar nuevos recuerdos, pero aún pueden acceder a los recuerdos anteriores al daño.
Se cree que la amígdala puede afectar la forma en que el hipocampo almacena los recuerdos, lo que resulta en una codificación más fuerte y vívida de los recuerdos que involucran miedo, trauma u otras emociones fuertes. Esto puede haber dado a nuestros antepasados una ventaja evolutiva al garantizar que evitaran situaciones peligrosas o dañinas en el futuro.
La amígdala monitorea y ayuda a crear estados emocionales.
Ahora se cree que los estados emocionales son un esfuerzo de equipo entre el cerebro y el cuerpo. La actividad de la amígdala está influenciada por señales del cuerpo como la frecuencia cardíaca, la postura y la adrenalina. Pero la amígdala también influye en el cuerpo a cambio; desencadenando respuestas de miedo cuando se detecta una vista, un sonido u otro estímulo amenazante asociado con un recuerdo peligroso o doloroso.
La amígdala también puede enviar señales al hipocampo que hacen que un recuerdo se codifique de manera más vívida si se crea en circunstancias de miedo o dolor agudo. Se cree que esto es una adaptación de supervivencia.para permitirnos evitar el miedo y el dolor de manera más efectiva en el futuro. También se cree que es la razón por la que los recuerdos traumáticos tienden a ser muy vívidos y, a veces, pueden ser «desencadenados» por estímulos sensoriales similares en condiciones como el TEPT.
A menudo se dice que la amígdala está relacionada con el miedo y el dolor, ya que estos son algunos de los estados emocionales más fáciles de identificar y son comúnmente estudiados por psiquiatras y neurólogos que buscan ayudar a las personas a recuperarse de un trauma. Sin embargo, es posible que la amígdala también desempeñe un papel en las emociones positivas que aún no se comprende bien.
El tálamo actúa como la «centralita» de la corteza cerebral. Toda la información sensorial, excepto el olfato, pasa a través del tálamo antes de pasar a los centros de procesamiento de la corteza cerebral. Esta podría ser la razón por la que dejas de notar algunas partes de tu entorno, como la forma en que tu ropa se siente contra tu piel, mientras que los estímulos que son nuevos o importantes para lo que estás haciendo atraen tu atención.
Se cree que el tálamo podría ayudar al cerebro a «decidir» a qué estímulos sensoriales prestar atención. Esto podría ayudarnos con la supervivencia al garantizar que priorizamos las cosas relevantes en nuestro entorno, mientras ignoramos partes de nuestro entorno que no nos afectan en este momento.
El hipotálamo es una estructura diminuta ubicada debajo del tálamo. Desempeña un papel vital en la liberación de mensajes químicos del cerebro al cuerpo, que regulan muchas de las funciones involuntarias de nuestro cuerpo.
Los mensajes químicos emitidos por el tálamo incluyen mensajes que nos dan hambre, sed y sueño; los mensajes le dicen a nuestros riñones cuándo conservar agua; y mensajes que pueden afectar nuestros estados emocionales.
Los problemas con el hipotálamo pueden provocar una amplia gama de enfermedades en las que los órganos no funcionan como deberían, aunque el órgano en sí esté sano y sin daños.
Los órganos que necesitan señales del hipotálamo para funcionar correctamente incluyen las glándulas suprarrenales, las glándulas tiroides, los riñones y los órganos reproductores.

Tronco encefálico

El tronco del encéfalo es responsable de las funciones más básicas de la vida. Sus funciones incluyen hacer que el diafragma se expanda y contraiga para que podamos respirar; regular los latidos del corazón; y regular la presión arterial. Las partes del tronco encefálico incluyen:

El mesencéfalo. Esta estructura intrigante ayuda con muchos propósitos, y nuestros ancestros muy antiguos pueden haber confiado más en ella al principio de nuestra historia evolutiva. Desempeña un papel en la visión, la audición, el movimiento de los ojos y el movimiento del cuerpo. Sus funciones más importantes incluyen:
El mesencéfalo contiene la sustancia negra, que produce toda la dopamina utilizada por el sistema motor para permitir el movimiento. La enfermedad de Parkinson generalmente es causada por el deterioro de la sustancia negra, lo que resulta en una falta de dopamina en la corteza motora.
El mesencéfalo también contiene el colículo superior, que tiene una capacidad notable. Algunas personas que no pueden ver debido a daños en el lóbulo occipital pueden realizar tareas visuales básicas utilizando el colículo superior. Aunque el colículo superior no registra conscientemente datos visuales, ¡el cuerpo parece ser capaz de usarlo para moverse apropiadamente!
La protuberancia participa en el procesamiento auditivo, el control motor y el análisis sensorial. Quizás su función más singular es su papel en el sueño.
Durante el sueño, la protuberancia envía señales al resto del cerebro que activan los procesos del sueño REM, ¡haciendo posible los sueños, así como la consolidación del aprendizaje y la memoria!
El bulbo raquídeo es responsable de mantener nuestra respiración y regular nuestro ritmo cardíaco. También contiene células que pueden detectar venenos en el torrente sanguíneo y provocar vómitos en respuesta.
Cuando la muerte ocurre por lesiones cerebrales, la mayoría de las veces se debe a que el cerebro se hinchó hasta el punto de aplastar el tronco encefálico, que se encuentra debajo de las otras estructuras cerebrales. Las interrupciones en la actividad de la médula pueden hacer que la respiración se detenga, provocando la muerte.

Es por eso que los médicos recomiendan que los pacientes con ciertas lesiones graves en la cabeza se despierten cada pocas horas cuando duermen. En los casos de inflamación del cerebro y hemorragia interna, la pérdida del conocimiento suele ocurrir antes de que se detenga la respiración. Descubrir que una persona con una lesión cerebral está inconsciente y no se puede despertar a veces puede permitir a los médicos tomar medidas para evitar la muerte por compresión de la médula.

Clostrum

El «clostrum» es una parte del cerebro que se descubrió recientemente y de la que se sabe poco en la actualidad. Es intrigante porque algunos científicos creen que podría ser la parte del cerebro donde los aportes de todas las funciones anteriores se combinan en la experiencia de la conciencia.

Durante muchos años, la respuesta a la pregunta «¿cómo se produce la conciencia?» como «no tenemos idea». Todavía lo es, los científicos no saben exactamente cómo el clostrum podría producir conciencia, pero con el descubrimiento del clostrum, se ha resuelto al menos una pequeña pieza del rompecabezas.

Anteriormente, un enigma para los médicos era que no parecía haber una sola área del cerebro que interfiriera con la conciencia cuando estaba dañada. El daño en diferentes áreas del cerebro podría causar muchos síntomas diferentes, pero las personas seguirían pareciendo estar despiertas y conscientes a menos que la mayor parte o todo el cerebro dejara de funcionar. Entonces, ¿qué parte del cerebro era responsable de la conciencia?

La mera existencia del clostrum se pasó por alto durante muchos años porque es diminuto. El clostrum es una fina lámina de tejido que recubre cada hemisferio del cerebro, que recibe entradas y envía salidas a prácticamente todas las partes del cerebro.

Al intentar tratar a una paciente con epilepsia, se descubrió accidentalmente que interrumpir la actividad de su clostrum provocaba el cese de la conciencia. No reaccionó, experimentó ni recordó nada de los períodos de tiempo en los que su clostrum estaba siendo interrumpido.

Todos estos descubrimientos se han realizado solo en los últimos años, por lo que se necesita mucha más investigación. ¡Pero eso lo convierte en un área de investigación muy interesante a seguir!

Dos hemisferios

Una de las cosas más notables y menospreciadas de nuestro cerebro es que tiene dos hemisferios. Nuestra corteza cerebral está esencialmente separada en dos mitades, cada una de las cuales tiene un cableado muy similar. Las dos mitades de nuestra corteza cerebral solo pueden comunicarse entre sí directamente a través del cuerpo calloso, una banda de fibras que envía información de un lado a otro entre los dos lados.

Pueden comunicar información muy básica, como emoción y supervivencia, de forma indirecta a través del sistema límbico y el tronco del encéfalo, que reciben información de ambos hemisferios.

Durante muchos años se pensó que esto era simplemente una rareza biológica, pero recientemente los científicos están comenzando a pensar que es muy importante para quienes somos. Nuestros hemisferios cerebrales a menudo tienen un cableado ligeramente diferente, lo que le da a cada uno habilidades ligeramente diferentes. En la mayoría de las personas, por ejemplo, el centro del habla solo se encuentra en el hemisferio izquierdo; el cerebro derecho puede tener poca o ninguna capacidad de lenguaje, pero es más sensible al contenido emocional de los estímulos sensoriales.

No es tan simple como el mito de la cultura pop de que las matemáticas y las ciencias viven en el cerebro izquierdo, mientras que el arte y la música viven en el derecho. Pero es cierto que los diferentes hemisferios cerebrales tienen algunas habilidades diferentes, e incluso pueden tener diferentes deseos y llegar a diferentes soluciones al resolver problemas.

Un paciente cuyo cuerpo calloso había sido cortado para controlar convulsiones graves fue entrevistado por científicos. Se encontró que tenía alguna función del lenguaje tanto en el hemisferio cerebral izquierdo como en el derecho, lo que permitió que cada lado fuera entrevistado verbalmente por separado. Esto se hizo dejando que solo un hemisferio «viera» u «escuchara» las preguntas, ya que cada ojo y cada oído envían su información sensorial a un solo hemisferio del cerebro.
¡Los resultados fueron asombrosos! El hemisferio cerebral derecho de este paciente dio respuestas diferentes a las del hemisferio izquierdo cuando se le preguntó sobre sus ambiciones, sentimientos políticos y creencias religiosas.

Experimentos posteriores mostraron que otros pacientes con su cuerpo calloso cortado mostrarían «diferencias de opinión» similares entre sus hemisferios cerebrales, como que cada una de sus manos intentara resolver un rompecabezas de una manera diferente. A veces, las dos manos incluso parecían luchar por la mejor solución, ¡deshaciendo el trabajo de la otra!

Para la mayoría de las personas, los dos hemisferios están unidos por un cuerpo calloso que nos permite tener en cuenta sus dos perspectivas. ¡Pero todavía se están estudiando las implicaciones del cerebro dividido para las personas sanas!