Anatomía y Funciones del Encéfalo y Diencéfalo Humano

Diencéfalo: Estructura y Funciones Principales

Partes anatómicas del diencéfalo

• Hipotálamo: Es un pequeño órgano situado dentro del lóbulo temporal intermedio del cerebro y de la memoria. Forma la base del tálamo, donde se localiza la hipófisis, una glándula con función neuroendocrina que regula el funcionamiento de todo el sistema hormonal. Además, el hipotálamo controla las funciones viscerales autónomas e impulsos sexuales, y constituye el centro del apetito, de la sed y del sueño.
• Subtálamo: Aquí se encuentran estructuras como el núcleo rojo y la sustancia gris.
• Tálamo: Está formado por dos masas voluminosas situadas bajo los hemisferios cerebrales. Constituye la vía de entrada para todos los estímulos sensoriales, excepto el olfatorio. Está conectado con la corteza, filtra los estímulos que llegan a ella y es el centro donde residen las emociones y sentimientos.
• Epitálamo: Estructura diencefálica situada sobre el tálamo. Comprende la glándula pineal, los núcleos habenulares y las estrías medulares.
• Metatálamo: Está constituido por el cuerpo geniculado interno y el cuerpo geniculado externo en cada lado. El cuerpo geniculado interno actúa como una estación de retransmisión de los impulsos nerviosos entre el pedúnculo inferior y la corteza auditiva. El cuerpo geniculado externo acomoda las terminaciones de las fibras de la vía óptica.

• Tercer ventrículo: Ocupa el interior del diencéfalo y se comunica con los ventrículos cerebrales laterales a través de los agujeros de Monro. El techo del tercer ventrículo se denomina epitálamo, y en él se localiza la epífisis o glándula pineal, la cual es un tejido conectivo.

Véase también

• Cerebro
• Encéfalo
• Sistema nervioso central

El Encéfalo: Centro de Control del Sistema Nervioso

El encéfalo de humanos y otros vertebrados se subdivide en cerebro anterior, medio y posterior. En otros animales, como los invertebrados bilaterales, se entiende como encéfalo a una serie de ganglios alrededor del esófago en la parte más anterior del cuerpo (véase protóstomos e hiponeuros) comprendidos por el protocerebro, deutocerebro y tritocerebro en artrópodos; ganglios cerebral, pleural y pedial en moluscos gasterópodos; y masas supraesofágica y subesofágica en moluscos cefalópodos. También muestran encéfalos muy arcaicos o simples los bilaterales como platelmintos, nemátodos o hemicordados. Sin embargo, hay bilaterales que muestran muy pocos rasgos distintivos de cefalización, como los bivalvos o briozoos. En algunas especies de invertebrados no existe un encéfalo por carecer completamente de sistema nervioso, como los poríferos, placozoos y mesozoos; otros, aunque tienen sistema nervioso, carecen de rasgos definidos de centralización o cefalización al mostrar simetrías no bilaterales, como los cnidarios, ctenóforos o equinodermos.

Evolución del encéfalo

Se piensa que la existencia de primordios encefálicos se ubica, al menos, en la llamada explosión cámbrica, cuando se observan moluscos y gusanos que, además de un sistema nervioso periférico y difuso distribuido en una simetría radial, poseen un conjunto de ganglios neurales que rigen varias actividades del organismo. En los vermes, peripatos, artrópodos y procordados se observa el inicio de la cefalización; esto es, el inicio de la organización de un conjunto de ganglios nerviosos rectores que sirven de interfaz coordinadora entre el interior del cuerpo del animal y el exterior del mismo.

La ubicación cefálica de ningún modo ha sido al azar: en los primitivos vermes, artrópodos y procordados con cuerpo longilíneo y de simetría bilateral (la misma que mantiene el Homo sapiens), el sistema nervioso central se ubica en la parte anterior o delantera ya que es la primera parte en entrar en un intenso contacto con el medio ambiente. Del mismo modo, histológicamente se puede observar un nexo inicial (embrional) entre las células dérmicas y las nerviosas del encéfalo, ya que las neuronas serían mutadas y evolucionadas mediante una gran especialización de células dérmicas. Al tomar postura erguida, animales como los primates pasan a tener el sistema nervioso central (y su parte principal: el cerebro) ya no en la parte delantera de su cuerpo, sino en su parte superior (en ambos casos: su cabeza). También es explicable filogenéticamente la corticalización, es decir, la aparición y desarrollo del córtex cerebral a partir del sistema límbico, y su progresivo desarrollo en áreas de arquitectura neuronal cada vez más complejas.

Este desarrollo filogenético se puede percibir ontogenéticamente en cada embrión de animal cordado al observar la llamada recapitulación de Haeckel. La estructura precursora del sistema nervioso es el tubo neural, una estructura que aparece en la parte externa de los embriones en fase de gástrula. Este tubo, a lo largo de la embriogénesis, sufre una serie de modificaciones que dan lugar a la estructura madura. El primero de ellos es la aparición de tres expansiones o vesículas: el encéfalo anterior, el encéfalo medio y el encéfalo posterior; su cavidad, llena de líquido, es precursora de los ventrículos cerebrales. Después, estas tres vesículas dan lugar a cinco que, en su ganancia de complejidad, sufren una serie de plegamientos que hacen que la estructura no sea ya lineal.

Partes del encéfalo

1. Prosencéfalo: Se divide en:
   1. Telencéfalo:
      1. Corteza cerebral que incluye: lóbulo occipital (visión), lóbulo parietal (órganos de la sensación y kinésicos), lóbulo temporal (audición y olfato cerca del hipocampo) y lóbulo frontal (juicio, percepción y zona motora). Los lóbulos frontal, parietal y temporal se encargan del aprendizaje y todo el córtex se encarga del lenguaje.
      2. Cuerpo estriado.
      3. Rinencéfalo.
   2. Diencéfalo:
      1. Epitálamo: Contiene la glándula pineal, productora de melatonina.
      2. Tálamo: Zona de control máximo de las sensaciones.
      3. Subtálamo: Estructura diencefálica situada entre mesencéfalo, tálamo e hipotálamo. Se encuentra junto al lado medial de la cápsula interna.
      4. Hipotálamo: Comprende el quiasma óptico, tuber cinereum, tubérculos mamilares e hipófisis posterior (que segrega oxitocina y vasopresina); es el centro regulador de las emociones (sistema límbico) y control físico.
2. Mesencéfalo (Cerebro Medio): Posee los tubérculos cuadrigéminos (dos superiores relacionados con la visión y dos inferiores relacionados con fenómenos auditivos) y filtra la información entre el rombencéfalo y el prosencéfalo.
3. Rombencéfalo: Porción que rodea al cuarto ventrículo cerebral; lo integran el mielencéfalo y el metencéfalo. Se localiza en la parte superior de la médula espinal y está formado por:
   1. Metencéfalo:
      1. Cerebelo: Control del movimiento, energía muscular y postura.
      2. Protuberancia o Puente de Varolio.
   2. Mielencéfalo:
      1. Bulbo Raquídeo (Médula Oblonga): Control de funciones básicas como la circulación sanguínea y la respiración.

Cerebro anterior

Es la parte más grande del encéfalo. Visto desde fuera, se divide en dos hemisferios (izquierdo y derecho) y se caracteriza por su superficie con repliegues irregulares llamados circunvoluciones o giros cerebrales, más acentuados en los humanos que en otros animales (exceptuando delfines) y, entre ellos, líneas irregulares llamadas cisuras. El cerebro contiene sustancia blanca y sustancia gris; esta última forma la corteza cerebral.

El cerebro se divide en lóbulos: frontal, parietal, temporal, ínsula y occipital. El pons (puente troncoencefálico) también es parte del encéfalo; se halla por debajo del bulbo e interviene en la programación de los impulsos entre hemisferios. En el tronco encefálico se controlan actividades involuntarias como la tos, el vómito y el estornudo. El cerebelo interviene en la coordinación de los movimientos.

Bulbo raquídeo

El bulbo raquídeo es una prolongación de la médula espinal y establece comunicación directa entre el encéfalo y la médula. En la médula oblonga se entrecruzan los nervios de los hemisferios cerebrales (decusación), de modo que el hemisferio derecho rige el lado izquierdo del cuerpo y viceversa. Esto explica por qué una lesión en el hemisferio izquierdo puede causar parálisis en el lado derecho.

Estructura celular

A nivel celular, el encéfalo se compone de neuronas y células gliales. Las células gliales son diez veces más abundantes que las neuronas y realizan funciones de sostén estructural, metabólico, aislamiento y modulación del crecimiento. Las neuronas se conectan para formar circuitos neuronales. En los mamíferos, el encéfalo se divide en telencéfalo, diencéfalo, cerebelo y tronco del encéfalo.

Las neuronas son capaces de enviar señales a largas distancias a través del axón. La base de la transmisión es electroquímica: un flujo selectivo de iones a través de la membrana plasmática. Esta señal se transmite mediante sinapsis (eléctricas o químicas). Cuando el impulso llega al botón sináptico, se liberan neurotransmisores que transportan la señal a la siguiente neurona o célula efectora (músculo o glándula). Las neuronas pueden ser activadoras o inhibidoras.

Los axones son el componente mayoritario en masa. Muchos están recubiertos de mielina (sustancia blanca), mientras que los somas neuronales conforman la sustancia gris. Histológicamente, se utilizan tinciones argénticas (Golgi y Cajal). La doctrina de la neurona de Cajal, que establece que las neuronas son entes individuales, resultó ser la correcta frente a la hipótesis reticular de Golgi.

Neurotransmisión

La transmisión de información se produce mediante neurotransmisores. El encéfalo usa energía bioquímica del metabolismo celular para desencadenar reacciones. El proceso puede tener un alcance inmediato, local o global. Dada la naturaleza eléctrica, se denomina bioelectricidad.

Un neurotransmisor es una molécula en estado de transición. Debe acoplarse al receptor postsináptico rápidamente; de lo contrario, se degrada y los astrocitos limpian los residuos del líquido cefalorraquídeo. El agotamiento somático ocurre cuando la producción de vesículas es inferior a la demanda, algo común en procesos de aprendizaje intensos. Los iones de calcio facilitan la conducción eléctrica y mejoran la cercanía entre axón y dendrita, disminuyendo la resistencia.

Neuroplasticidad

La neuroplasticidad es el proceso de modificación de la organización neuronal debido a la experiencia, concepto descrito por Jerzy Konorski. Incluye la modificación de sinapsis y la generación de nuevas neuronas (neurogénesis) en áreas como el hipocampo. El encéfalo no es inmutable; responde a la experiencia vital. Norman Doidge definió esto como uno de los descubrimientos más extraordinarios del siglo XX.

Vasculatura encefálica

El encéfalo recibe sangre de las arterias carótidas internas (prosencéfalo) y las arterias vertebrales (tronco encefálico, cerebelo y lóbulo occipital). El paso de sustancias está limitado por la barrera hematoencefálica. El encéfalo utiliza aproximadamente el 20 % del oxígeno absorbido. La privación de oxígeno por 1 minuto causa pérdida de consciencia, y tras 5 minutos, el daño puede ser permanente.

Patología

Los daños en el encéfalo causan pérdida de transacción neuroquímica, afectando la inteligencia, memoria y control corporal. Las causas incluyen inflamaciones, edemas, impactos o accidentes cerebrovasculares (ACV).

• Enfermedades neurodegenerativas: Alzheimer, Parkinson, ELA y Huntington.
• Enfermedades mentales: Depresión, esquizofrenia y trastorno bipolar.
• Infecciones: Meningitis, encefalitis y enfermedades por priones (mal de las vacas locas).
• Trastornos congénitos: Síndrome de Down, Tay-Sachs, X frágil y síndrome de Tourette.
• Otras condiciones: Trastornos del espectro autista (TEA).