¿Cómo funciona el cerebro? Algunas nociones básicas

Para entender lo que es el daño cerebral adquirido y el impacto que puede tener en la vida de una persona, resulta útil contar con algunas nociones básicas acerca de la estructura del cerebro y de sus funciones. Ese es el objeto de este capítulo.

Antes de entrar a explicarlas, conviene hacer una puntualización terminológica: es frecuente que, a nivel coloquial, se utilice el término "cerebro" tanto para aludir al encéfalo en su conjunto, como para aludir sólo a una parte del mismo, cuando, desde un punto de vista anatómico, el término cerebro sólo responde a esta última acepción.

Para evitar confusiones entre ambas estructuras, en este anexo, dedicado a la descripción del encéfalo, se utilizarán estos términos en su acepción anatómica.

1. ¿Cómo es el encéfalo y qué hace?

El encéfalo constituye, junto con la médula espinal, el Sistema Nervioso Central; más específicamente, constituye la parte del Sistema Nervioso Central resguardada por el cráneo. Es un órgano muy complejo y ejerce una gran cantidad de tareas: por un lado, controla y regula todas las acciones y reacciones físicas de nuestro cuerpo, como caminar, hablar, oír, ver, comer, dormir y respirar; por otro, elabora nuestro pensamiento, razona, planifica, almacena nuestros recuerdos y regula nuestras emociones.

El encéfalo actúa así como un centro de control y dirección que se conecta a todo el cuerpo a través de la médula espinal y de una red de nervios que constituyen el Sistema Nervioso Periférico. Mediante esta conexión recibe información -sensibilidad táctil y dolorosa, información sobre el estado de las vísceras, etc.-, y envía información (a los músculos, a las glándulas que tienen que segregar diversas sustancias, etc.).

2. Localización del encéfalo

El encéfalo está dentro del cráneo, que es una estructura ósea. En la base del cráneo, hay un orificio a través del cual la parte inferior del encéfalo -tronco cerebral- se conecta a la médula espinal -protegida por la columna vertebral- y desde aquí a todo el sistema nervioso y al resto del cuerpo.

3. Dimensiones del encéfalo

El encéfalo humano adulto pesa, en promedio, alrededor de 1,5 kg -es algo más pesado en los hombres que en las mujeres- y tiene un volumen de unos 1.130 cm3 en las mujeres y 1.260 cm3 en los hombres. Estas diferencias en peso y volumen no se relacionan con el número de neuronas de materia gris ni con las capacidades generales del sistema cognitivo.

4. Forma del encéfalo

Visto desde arriba, el encéfalo guarda cierto parecido con una nuez, con dos mitades de aspecto casi simétrico exteriormente. Estas dos mitades se denominan hemisferios cerebrales: el izquierdo y el derecho.

Cada hemisferio del cerebro interactúa principalmente con una mitad del cuerpo, pero de forma cruzada, es decir que el lado izquierdo del cerebro interactúa con el lado derecho del cuerpo, y viceversa. Es lo que se denomina lateralidad de la función cerebral.

Los dos hemisferios cerebrales están conectados por una especie de "puente", un gran haz de nervios denominado cuerpo calloso, que cruza la línea media por encima del nivel del tálamo y constituye la vía principal de conexión y comunicación entre los hemisferios (aunque existen muchas otras conexiones entre ellos, son mucho más pequeñas). Él permite que se conecte cada punto de la corteza con su punto equivalente en el hemisferio opuesto, y que puedan conectarse entre sí puntos relacionados funcionalmente de diferentes áreas corticales entre hemisferio y hemisferio.

A pesar de su simetría, los hemisferios cerebrales presentan algunas características que los diferencian entre sí y que los hacen complementarios. En efecto, en numerosos aspectos, los hemisferios cerebrales son simétricos en términos de función: por ejemplo, la contraparte del área motora del hemisferio izquierdo que controla la mano derecha es el área del hemisferio derecho que controla la mano izquierda. Existen, no obstante, excepciones muy importantes relacionadas con el lenguaje y la cognición espacial: en efecto, en términos generales, puede decirse que el hemisferio izquierdo controla las funciones verbales -lenguaje, pensamiento y memoria relacionada con las palabras-, y el hemisferio derecho controla tanto las no verbales -reconocer diferencias en patrones visuales, interpretar mapas o disfrutar de la música-, como la expresión y la comprensión de las emociones.

Si bien la existencia de diferencias entre los hemisferios cerebrales ha sido establecida sólidamente, la literatura popular va mucho más allá de la evidencia científica en la atribución de características de personalidad o inteligencia a la dominancia de uno u otro hemisferio.

5. Consistencia del encéfalo

Externamente, el encéfalo es un órgano muy blando; su consistencia recuerda a la de una gelatina blanda. Esta masa gelatinosa se mantiene unida al cráneo por una serie de membranas -las meninges- denominadas duramadre, aracnoides y piamadre, siendo esta última la más interna. Entre las dos últimas está el espacio subaracnoideo, por donde corren los vasos sanguíneos que suministran y drenan el cerebro, porque, como cualquier otro órgano, el cerebro depende, para su buen funcionamiento, de la sangre que le llega del corazón.

Esta masa membranosa flota en un líquido transparente, denominado líquido cefalorraquídeo. Este líquido rellena todos los huecos alrededor del encéfalo, y así lo protege del roce contra los huesos del cráneo, ofreciéndole amortiguamiento.

El encéfalo, que sólo representa el 2% del peso corporal, recibe casi el 20% del volumen de sangre arterial que propulsa el corazón en cada minuto, así como del oxígeno inhalado. Al día, pasan más de 1.300 litros de sangre por el encéfalo de un adulto, con un flujo de unos 55 cc por minuto y por cada 100 gramos de tejido.

De hecho, el Sistema Nervioso es especialmente sensible a la interrupción del flujo sanguíneo. Está tan altamente especializado en recibir, elaborar y transmitir información, que no tiene tejidos con capacidad para almacenar nutrientes.

6. Células del Sistema Nervioso

El encéfalo está compuesto por unos 100.000 millones de células nerviosas microscópicas denominadas neuronas (la cifra es aproximada porque varía entre individuos y a lo largo de la vida). Todas las neuronas tienen un cuerpo celular -denominado "soma" - del que brotan pequeños tentáculos o ramificaciones -denominadas "dendritas"-, que reciben impulsos y los transmiten al soma, y una ramificación más larga -denominada "axón"- que transmite impulsos desde el soma hacia otras neuronas.     

Estas células pasan información en forma de mensajes eléctricos y químicos. Cada neurona está en contacto con otras 1000 a 2000 neuronas.

Los tejidos que contienen más axones se conocen como "sustancia blanca", por el color blanquecino atribuible a la mielina; en cambio, los tejidos cerebrales que contienen más cuerpos neuronales, se conocen como "sustancia gris". Esta última predomina en la corteza cerebral, es decir en la capa más externa del encéfalo, así como en algunas otras zonas subcorticales -es decir, situadas por debajo de la corteza-, que cumplen funciones fundamentales de integración de determinadas transmisiones nerviosas y que también actúan como estaciones de relevo para otras conexiones.

7. Estructura del encéfalo

De forma muy simplificada, puede decirse que la estructura del encéfalo presenta las siguientes partes:

• La corteza cerebral (o córtex): es la parte más grande del encéfalo y es una capa de tejido neuronal plegado. Controla todas las funciones mentales complejas (el pensamiento, el aprendizaje, la memoria, etc).
• La sustancia blanca y los ganglios basales: La sustancia blanca, situada por debajo de la corteza cerebral, está compuesta por fibras nerviosas mielinizadas. En la profundidad de la sustancia blanca de cada hemisferio cerebral, se encuentran los ganglios basales -también denominados "núcleos basales"-, que son un grupo de núcleos de masa gris interconectados que participan en funciones motoras y no motoras.
• El diencéfalo: situado en el centro del cráneo y rodeado por la corteza cerebral, es la zona en la que se encuentran el tálamo, que se encarga de integrar las sensaciones de casi todas las modalidades sensoriales, y el hipotálamo, que controla las vísceras y el sistema endocrino y es la base de conductas instintivas y emocionales.
• El tronco encefálico: situado entre el cerebro y la médula espinal, controla la respiración, el ritmo cardíaco, y otros procesos autónomos como la vigilia, la consciencia, el cansancio, la presión sanguínea.
• El cerebelo: situado justo detrás del tronco cerebral, es responsable principalmente del equilibrio corporal y de la coordinación motora fina, encargándose de coordinar la postura y el movimiento.
  
   
• La corteza cerebral. La corteza cerebral en los seres humanos tiene un tamaño mucho mayor que cualquier otra parte del encéfalo. Esta capa de tejido neuronal -conocida como "materia o sustancia gris"- es, en realidad, de un color beige rosado en el exterior y ligeramente blanquecino en el interior. Está plegada de tal forma que, a pesar de su gran superficie, cabe dentro del cráneo.
   
  • Pliegues corticales. Cada uno de los pliegues de la corteza cerebral, o pliegues corticales, se denomina "surco" y la zona lisa entre pliegue y pliegue se denomina "circunvolución". En términos generales, los cerebros humanos muestran un patrón de plegado no idéntico, pero similar: aunque existen variaciones en la forma y el lugar de los pliegues que hacen a cada cerebro único, el patrón es lo suficientemente consistente para que cada pliegue principal reciba un nombre específico (por ejemplo, la "circunvolución frontal superior" o el "surco temporal superior").
    
    
     
  • Divisiones corticales. La corteza cerebral presenta cuatro lóbulos en cada una de las mitades correspondientes a los dos hemisferios: el lóbulo frontal, el lóbulo parietal, el lóbulo occipital y el lóbulo temporal. Esta categorización no obedece a la estructura física de la propia corteza sino que, convencionalmente, se optó por dar a los lóbulos los nombres correspondientes a los huesos del cráneo que recubren. Con todo, algunos giros y surcos de la superficie de los hemisferios cerebrales, constantes en su situación entre los diferentes individuos, también se toman como referencia para dividir el hemisferio en cuatro lóbulos:
    • Los lóbulos occipitales están en la parte posterior de la cabeza: contienen la corteza visual primaria y procesan la información visual que llega de la retina.
    • Los lóbulos parietales se sitúan detrás de los lóbulos frontales y por encima de los lóbulos temporales. Contienen áreas neuronales relacionadas con la comprensión de las relaciones espaciales, con la lectura, la escritura y la aritmética. Entre los lóbulos frontales y parietales, se encuentran ubicadas áreas que controlan el movimiento y la sensibilidad.
    • Los lóbulos temporales están detrás de las orejas, es decir, justo detrás del lóbulo frontal pero más abajo que éste. Contienen áreas neuronales relacionadas con la comprensión del lenguaje, el aprendizaje, la memoria y la audición.
    • Los lóbulos frontales están detrás de la frente. Se ocupan de las funciones intelectuales y ejecutivas que nos permiten dirigir nuestra conducta hacia un fin, y comprenden la atención, la planificación, la secuenciación y la reorientación sobre nuestros actos. También están muy implicados en la definición de la personalidad y en el control de las emociones, la motivación y la conducta.
      
      
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  • Divisiones funcionales de la corteza cerebral. La corteza cerebral comprende una gran variedad de áreas neuronales que están especializadas, en diversos grados, en la realización de diferentes funciones. Según el nivel de procesamiento de la información que ejecutan pueden dividirse en áreas primarias, secundarias y terciarias.
    • Las áreas primarias o de proyección: Corresponden a las zonas corticales que reciben la información modulada por los órganos sensoriales externos (vista, oído, gusto, tacto y olfato) e internos (sensibilidad propioceptiva) y las áreas motoras que controlan directamente los músculos del cuerpo. Presentan una correlación muy intensa con las zonas anatómicas que controlan, por lo que todo aumento corporal se corresponde con un aumento de estas áreas de control; del mismo modo, el uso y desuso de ciertas partes del cuerpo relacionadas con estas áreas, con independencia de la causa a la que respondan, conllevan la reordenación de la extensión de la superficie de estas últimas. Se distinguen:
      • Áreas sensoriales primarias, que reciben señales de los nervios sensoriales, e 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.
      • Área motora primaria, que ocupa la parte posterior del lóbulo frontal, justo delante del área somatosensorial.
    • Las áreas secundarias suelen rodear a las primarias y permiten hacernos conscientes de la experiencia sensorial y ejecutar la función motriz.
    • Las áreas terciarias se localizan en las restantes partes de la corteza, y son áreas de asociación. Son menos específicas y realizan las funciones de mayor nivel de complejidad -por ejemplo, usan información procedente simultáneamente de varias áreas secundarias- y permiten una elaboración simbólica de la información -por ejemplo, usar reglas como las gramaticales, etc.-.
      
      
       
• Otras estructuras del encéfalo. En el centro del encéfalo, se encuentran sus demás componentes: la sustancia blanca y los ganglios basales, el diencéfalo, el sistema límbico, el tronco encefálico y el cerebelo.
   
  • Sustancia blanca y ganglios basales.
    • Como se ha indicado, la sustancia blanca se encuentra por debajo de la corteza cerebral y está compuesta por fibras nerviosas mielinizadas, lo que determina su coloración.
    • En la profundidad de la sustancia blanca de cada hemisferio cerebral, se encuentran unos núcleos de sustancia gris interconectados -denominados ganglios o núcleos basales-que participan en funciones motoras y no motoras.
    • Los principales complejos nucleares que forman parte de los núcleos basales son: núcleo caudado, núcleo lenticular (putamen, globo pálido medial o interno y globo pálido lateral o externo), núcleo subtalámico y sustancia negra.
    • Estos núcleos, junto con el cerebelo, reciben información desde la corteza cerebral y, después de integrarla y procesarla, la envían al tálamo el cual la transmite de vuelta a áreas específicas.
       
  • Diencéfalo. El diencéfalo se compone de:
    • El tálamo, que 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 juega un importante papel en las emociones.
    • En la base del tálamo, se encuentra el hipotálamo -del tamaño de un guisante-. Es la región del cerebro más importante para la coordinación de conductas esenciales, vinculadas al mantenimiento de la especie. Es el regulador central de las funciones viscerales autónomas y endocrinas. Además, el hipotálamo controla la regulación del apetito, la excitación sexual, el control de la sed y la temperatura y algunos aspectos de la memoria.
    • La hipófisis es una glándula compleja que se aloja en un espacio óseo llamado silla turca del hueso esfenoides, situada en la base del cráneo, en la fosa cerebral media, que conecta con el hipotálamo a través del tallo pituitario o tallo hipofisario. Es una glándula con función neuroendocrina, que regula el funcionamiento de todo el sistema hormonal.
      
      
       
  • Sistema límbico. Próxima a la zona que ocupa el diencéfalo, se encuentra el sistema límbico. Está formado por varias estructuras cerebrales -partes del tálamo, hipotálamo, hipocampo, amígdala cerebral, cuerpo calloso, septo y mesencéfalo- que gestionan respuestas fisiológicas ante estímulos emocionales. Está relacionado con la memoria, la atención, los instintos sexuales, las emociones, la personalidad y la conducta. El sistema límbico interacciona a mucha velocidad con el sistema endocrino y el sistema nervioso autónomo.
    
    
     
  • Tronco encefálico. El tronco encefálico es un área intermedia entre la médula espinal y el encéfalo. Mide aproximadamente entre 8 y 10 centímetros de altura y está constituido por:
    • Bulbo raquídeo o médula oblonga, así denominada por su forma, más ancha arriba que abajo. Mide entre 2,5 a 3 cm de altura. Desde aquí se regulan funciones vitales como el ritmo cardíaco o la respiración.
    • Puente troncoencefálico o puente de Varolio. Mide alrededor de 2,5 cm. Es una importante estación de relevo entre los hemisferios cerebrales y el cerebelo.
    • Mesencéfalo (Pedúnculos Cerebrales). Conduce impulsos motores desde la corteza cerebral hasta el puente troncoencefálico y conduce impulsos sensitivos desde la médula espinal hasta el tálamo.
    • En el Tronco Encefálico existen gran cantidad de núcleos fundamentales para la vida, especialmente los relacionados con el área del bulbo (al pinchar por accidente el bulbo, el individuo muere casi instantáneamente).
      
      
       
  • Cerebelo. El cerebelo está situado en la fosa craneal posterior, detrás del tronco del encéfalo y debajo del lóbulo occipital. Es una región del cerebro cuya función principal es integrar las vías sensitivas y las vías motoras, a través de una gran cantidad de haces nerviosos que lo conectan con otras estructuras encefálicas y con la médula espinal. El cerebelo integra toda la información recibida para precisar y controlar las órdenes que la corteza cerebral envía al aparato locomotor a través de las vías motoras. Por ello, lesiones a nivel del cerebelo no suelen causar parálisis pero sí desórdenes relacionados con la ejecución de movimientos precisos, mantenimiento del equilibrio, la postura y el aprendizaje motor.
    Y algo similar parece suceder en relación con las funciones autonómicas, las emocionales y las cognitivas: cada vez más, los resultados de las investigaciones apuntan a que el cerebelo colabora, junto con otras áreas como el sistema límbico y los lóbulos frontales, en la regulación de la conducta emocional y social, así como en la cognición en general, desde aspectos básicos como la atención hasta las funciones ejecutivas.
     

8. Vulnerabilidad a enfermedades y lesiones.

El encéfalo está muy bien protegido: está recubierto por los gruesos huesos del cráneo y dentro de él, está suspendido en el líquido cefalorraquídeo que lo protege, amortiguando cualquier roce o golpe contra los huesos craneales. A pesar de esa sofisticada protección, su delicada naturaleza lo hace vulnerable 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 debida a la ingestión de sustancias químicas que pueden actuar como neurotoxinas.
• Más raras son las infecciones cerebrales -meningitis y encefalitis-, gracias a la eficacia de las barreras protectoras; sin embargo, cuando llegan a producirse son muy graves.
• También puede padecer enfermedades degenerativas, como la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson o la esclerosis múltiple.