Consiste en el cerebro y la médula espinal, que integran y coordinan las actividades de todo el cuerpo.
A través de estos órganos físicos, se experimentan el pensamiento, la emoción y las sensaciones, y se organiza el movimiento.
El metabolismo y la homeostasis a largo y corto plazo se regulan mediante una interacción estrecha con el sistema endocrino.
Mientras que el sistema nervioso central está compuesto funcionalmente de neuronas, otros tipos de células, como las células gliales, desempeñan importantes funciones de apoyo.
Algunos nervios craneales, como los nervios óptico y olfativo, también se consideran parte del sistema nervioso central.
Funciones del sistema nervioso central
La función principal del sistema nervioso central es la integración y la coordinación.
El sistema nervioso central recibe aportes de una variedad de fuentes diferentes e implementa una respuesta apropiada a los estímulos, de manera cohesiva.
Por ejemplo, para caminar, el sistema nervioso central necesita pistas visuales e intelectuales como la textura de la superficie, su inclinación, la presencia de obstáculos, etc.
En base a estos estímulos, el sistema nervioso central altera la contracción del músculo esquelético.
Una vez que los bebés aprenden a caminar, esto sucede involuntariamente, ya no requiere pensamiento consciente o concentración.
Se requiere un proceso similar para recibir estímulos complejos y generar una respuesta coordinada para actividades muy variadas, ya sea equilibrar una bicicleta, mantener una conversación o desarrollar una respuesta inmune.
El sistema nervioso central, especialmente el cerebro, se considera el asiento físico para la mayoría de las funciones mentales de orden superior, con conexiones neuronales que forman la base para el pensamiento y la retención de la memoria.
El cerebro desempeña un papel importante en el desarrollo del habla, el lenguaje y la comunicación, involucrando una asociación de símbolos abstractos y sonidos con objetos y emociones concretos.
La motivación, la ambición, la recompensa y la satisfacción también están mediadas a través de conexiones neuronales en el sistema nervioso central.
Al mismo tiempo, el sistema límbico del cerebro también controla las emociones y los impulsos más básicos, como el placer, el miedo, la ira, el hambre, la sed, la somnolencia y el deseo sexual.
Además, los reflejos involuntarios están mediados por la médula espinal, lo que proporciona protección y previene lesiones rápidamente.
El sistema nervioso central influye directa o indirectamente en casi todos los sistemas de órganos internos, ya sea relacionado con la respiración, la digestión, la excreción, la circulación o la reproducción.
La clave del trabajo del sistema nervioso central es la integración ya que recibe información de varias fuentes y crea una respuesta cohesiva.
Esto es particularmente importante para los animales en estructuras sociales complejas, como los seres humanos. Por ejemplo, conocer a un viejo amigo y ponerse al día con el café puede parecer un evento relajante.
Sin embargo, para facilitar una interacción exitosa, el sistema nervioso central necesita estar lleno de actividad.
Comienza cuando ves al amigo y lo reconoces: tu cerebro está correlacionando las señales neuroquímicas recibidas del nervio óptico con la imagen que tienes en la memoria.
Continúa con la recolección de experiencias comunes y el deslizamiento en la lengua vernácula de un tiempo anterior.
Algunas investigaciones sugieren que el sistema nervioso central puede incluso asociar diferentes lenguajes corporales con diferentes conjuntos de personas o eventos.
Puede encontrar frases que no han estado en su vocabulario durante años, o cambiar ligeramente su acento y postura, sin estar consciente de ello.
El sistema nervioso central recupera la memoria, se correlaciona con la actualidad (la vista de su amigo y su conversación) para generar una respuesta emocional y fisiológica.
Puede terminar con el cerebro dirigiendo los músculos esqueléticos para caminar hacia una cafetería, instruir las cuerdas vocales para emitir una invitación, e incluso utilizando su comprensión de los marcadores culturales para determinar si un abrazo o un apretón de manos sería un final apropiado para la reunión.
Anatomía del sistema nervioso central
En los vertebrados, el cerebro y la médula espinal están encerrados en cavidades óseas, con el cerebro que reside dentro del cráneo y la columna vertebral que protege la médula espinal.
El cerebro está formado por el cerebelo y el tronco encefálico.
El cerebro consiste en dos hemisferios grandes demarcados por una gruesa banda de fibras nerviosas llamada cuerpo calloso.
Cada uno de los hemisferios se puede dividir en cuatro lóbulos: los lóbulos frontal, parietal, temporal y occipital.
Cada uno de estos lóbulos tiene una función relativamente distinta, que se relaciona con niveles más altos de cognición (lóbulo frontal), entrada somatosensorial (lóbulo parietal), estímulos auditivos (lóbulo temporal) o estímulos visuales (lóbulo occipital).
La localización de la función a diferentes lóbulos se descubrió inicialmente en pacientes con daño cerebral.
La capa externa del cerebro o corteza cerebral puede dividirse en función de sus áreas sensoriales, motoras y de asociación.
La corteza sensorial primaria recibe información sensorial tanto del cuerpo como de órganos especializados de los sentidos.
Las áreas motoras están involucradas en el control y la ejecución de actividades motrices voluntarias.
Las áreas de asociación son necesarias para la percepción, el pensamiento abstracto y la asociación de nuevos aportes sensoriales con la memoria.
Estas demarcaciones de la corteza cerebral generalmente se representan bilateralmente en ambos hemisferios
El cerebelo es más pequeño que el cerebro, está formado por dos lóbulos y se encuentra detrás del tronco encefálico.
Está involucrado en la coordinación de diferentes grupos musculares para producir movimientos suaves, controlar la postura y el equilibrio.
Las neuronas del oído interno asociadas con el equilibrio transmiten su información al cerebelo, que también recibe información auditiva y visual.
El tronco encefálico está formado por tres partes: el mesencéfalo, la protuberancia y el bulbo raquídeo.
La médula controla la mayoría de las acciones involuntarias, mientras que el mesencéfalo y la protuberancia se asocian con funciones sensoriales, excitación y motivación.
El tronco encefálico conecta el cerebro con la médula espinal.
La médula espinal es de aproximadamente 17 pulgadas de largo, se estrecha a lo largo de la columna vertebral en los seres humanos, comenzando cerca del hueso occipital y terminando en la región lumbar de la columna vertebral.
Conecta el cerebro con la mayoría de las partes del cuerpo y al mismo tiempo contiene redes neuronales independientes para la generación de patrones y la ejecución de reflejos.
Se puede dividir en 31 segmentos, cada uno dando lugar a un par de nervios espinales.
Los nervios espinales transportan señales sensoriales y motoras entre el cuerpo y la médula espinal.
El sistema nervioso central está compuesto completamente de neuronas, sus axones y dendritas, y las células de soporte del sistema nervioso central.
La médula espinal
La médula espinal es una parte cilíndrica del sistema nervioso central, de aproximadamente 40-45 cm de largo y 1,5 cm de ancho, situada en el canal vertebral.
Macroscópicamente, el sistema nervioso central se compone de materia gris y blanca.
La materia gris contiene la mayoría de los cuerpos de las neuronas, dendritas, las porciones no mielinizadas iniciales de los axones, astrocitos y células microgliales.
Mientras que los componentes principales de la sustancia blanca son los axones mielinizados, los lípidos en las vainas de mielina explican la apariencia blanca de la materia y la mielina que produce oligodendrocitos.
La sustancia gris
La sustancia gris está situada en el interior de la médula espinal y se divide en columnas anterior, posterior y lateral, las tres unidas por la comisura gris central, donde se encuentra el canal central.
El canal central está revestido por una sola capa de células ependimales columnares, un subtipo de células neurogliales de apoyo del sistema nervioso central.
Los grupos funcionalmente relacionados de los cuerpos celulares nerviosos se llaman núcleos.
La sustancia blanca
La sustancia blanca consiste en fibras nerviosas ascendentes y descendentes agrupadas en los funículos anterior, lateral y posterior.
Los funículos posteriores están separados por el tabique medio posterior y los funículos anteriores por la fisura media anterior.
La sustancia blanca está desprovista de cuerpos celulares neuronales, pero las células microgliales si están presentes.
Los agregados de cuerpos celulares neuronales en la sustancia blanca se llaman núcleos.
En la corteza del cerebro y el cerebelo, la materia gris se superpone a la masa medular central de la sustancia blanca.
En la médula espinal, la situación es opuesta, la materia gris se localiza centralmente, en secciones transversales, tiene forma de H y se asemeja a una «mariposa», rodeada por la sustancia blanca.
Los hemisferios cerebrales
Los hemisferios cerebrales consisten en una corteza enroscada de materia gris, con un grosor de alrededor de 3 mm y un área superficial total de 1.2 a 2.6 m 2.
La cual recubre la masa medular central de la sustancia blanca, que transporta fibras entre diferentes partes de la corteza y de otras partes del sistema nervioso central.
El área de la superficie de la corteza se incrementa por sus convoluciones, que están separadas por fisuras.
La corteza cerebral consiste en neuronas, fibras nerviosas y neuroglia.
La corteza cerebral
La corteza cerebral o neocorteza consta de seis capas.
En humanos, la disposición primitiva en tres capas persiste solo en la corteza olfativa y la parte cortical del sistema límbico en el lóbulo temporal.
La mayoría de las neuronas en la corteza cerebral están dispuestas verticalmente y las neuronas más abundantes son las células piramidales eferentes.
Las células piramidales eferentes son las células piramidales gigantes que se encuentran en la capa V de las regiones de la corteza motora, se llaman células de Betz.
Las seis capas de la corteza cerebral son:
- Capa molecular: consta de pocas células nerviosas.
- Capa granular externa: capa relativamente delgada que consiste en numerosas neuronas pequeñas y densamente compactas.
- Capa piramidal o capa piramidal externa: está compuesta de células nerviosas piramidales medianas.
- Capa granular interna: esta contiene células nerviosas pequeñas, de forma irregular.
- Capa piramidal o piramidal interna: incluye células piramidales grandes.
- Capa multiforme: compuesta por pequeñas células nerviosas fusiformes y polimórficas.
El cerebelo
El cerebelo coordina la actividad muscular, mantiene la postura y el equilibrio.
La corteza cerebral forma una serie de pliegues o folículos profundamente convolucionados sostenidos por la ramificación de la médula central de la sustancia blanca.
La corteza cerebral consiste en tres capas distintas:
La capa molecular: que contiene dos tipos principales de neuronas, células estrelladas y células en cesta, que están dispersas entre ramificaciones dendríticas y numerosos axones delgados que corren paralelos al eje largo de la folia.
Capa ganglionar o capa de células de Purkinje: la capa está formada por una sola fila de células grandes de Purkinje.
En las micrografías de rutina solo se ven cuerpos celulares en forma de pera, el vasto patrón de ramificación de las dendritas en la capa molecular puede hacerse visible solo mediante métodos especiales de tinción.
Los axones de las células de Purkinje proporcionan la única vía eferente a los núcleos cerebelosos profundos, y así las células de Purkinje constituyen la única salida de toda coordinación motora en la corteza cerebelosa.
Capa granular: la capa está densamente poblada por pequeñas células granulares con núcleos de tinción oscura y escaso citoplasma.
Cada célula emite de cuatro a cinco dendritas, que hacen contacto sináptico con las fibras musgosas aferentes.
Los axones de las células granulares se elevan verticalmente hacia la capa molecular, donde se bifurcan en una unión en T, las ramificaciones corren paralelas al eje largo del folio cerebeloso y hacen sinapsis con las dendritas de las células de Purkinje.
Dispersas a lo largo de las células granulares están las células de Golgi, sus dendritas se ramifican en la capa molecular y sus axones hacen sinapsis con las dendritas de las células granulares.
La vía de entrada a la corteza cerebelosa incluye fibras musgosas y fibras climáticas.
Las fibras musgosas entran en la capa granular y forman sinapsis con las células granulares.
Los contactos entre las fibras musgosas y las dendritas de células granulares tienen lugar dentro de estructuras llamadas glomérulos.
Los terminales de las células de Golgi también se infiltran en estas estructuras.
Las fibras que se escalan alcanzan la capa molecular, donde una fibra «trepa» a las dendritas de la célula de Purkinje, rodeándolas.
La barrera sangre-cerebro
La barrera hematoencefálica es una estructura protectora, que proporciona un control estricto sobre el paso de sustancias que se mueven desde la sangre a los tejidos del sistema nervioso central.
La barrera es esencial para garantizar la naturaleza específica del microambiente neuronal.
El componente estructural principal de la barrera es el endotelio capilar, donde las células endoteliales se sellan entre sí mediante uniones estrechas y así se forman capilares de tipo continuo.
Además, la membrana basal de los capilares está rodeada por los pies perivasculares de los astrocitos y, por lo tanto, el funcionamiento normal de los astrocitos es importante para la integridad de la barrera hematoencefálica.
La barrera hematoencefálica es ineficaz o está ausente en algunas partes específicas del cerebro, como el complejo coroideo (donde se produce el líquido cefalorraquídeo), la hipófisis posterior y la neurohipófisis (donde se liberan las hormonas).
Las meninges
Las meninges, las membranas cerebroespinales, invierten el cerebro y la médula espinal, el nervio óptico y también las primeras porciones de las raíces nerviosas craneales y espinales.
Hay tres membranas cerebroespinales: la piamadre, el aracnoides, el intermedial y la duramadre, el más externo.
Las tres membranas cerebroespinales consisten en tejido conjuntivo.
En su mayoría son de origen mesodérmico, la duramadre y el aracnoides que cubren el telencéfalo y el diencéfalo probablemente se derivan de la cresta neural.
La duramadre
Consiste en tejido conectivo fibroso y contiene una gran cantidad de nervios sensoriales y vasos sanguíneos.
La superficie profunda está separada del aracnoide por el espacio subdural, que contiene fluido.
La duramadre que rodea el cerebro y la médula espinal es continua a través del foramen magnum.
La duramadre que rodea la médula espinal, está separada por un espacio epidural de la superficie interna de las vértebras revestidas de periostio.
El espacio epidural contiene vasos sanguíneos (venas) y grasa.
La duramadre que rodea el cerebro, se adhiere al recubrimiento periostal interno de los huesos del cráneo.
Entonces, no hay normalmente espacio epidural, pero ese espacio puede surgir en caso de hemorragia epidural.
El aracnoide
La capa delgada de tejido conectivo, en la superficie interna y externa, está revestida con una capa simple de células aplanadas.
La apariencia de telaraña es causada por numerosas trabéculas que conectan aracnoides y piamadre.
Las trabéculas están formadas por tejido conjuntivo laxo y el espacio cubierto por estas trabéculas (el espacio entre la piamadre y el aracnoides se denomina espacio subaracnoideo).
El espacio subaracnoideo contiene líquido cefalorraquídeo que se filtra lentamente a través de las trabéculas.
Cuando la piamadre sigue de cerca la superficie del cerebro y la médula espinal, la aracnoides no se sumerge en los surcos de la superficie del cerebro y, por lo tanto, el tamaño del espacio subaracnoideo varía considerablemente.
Las grandes expansiones del espacio subaracnoideo se denominan cisternas.
La piamadre
Capa delgada de tejido conectivo que cubre completamente la superficie del cerebro y la médula espinal.
La piamadre está revestida con una capa epitelial hacia el espacio subaracnoideo.
Está firmemente unido al tejido nervioso por numerosos procesos de pies de astrocitos.
La piamadre está ricamente vascularizada, las arterias y las venas entran al cerebro y a la médula espinal de la piamadre.
Contiene numerosas fibras nerviosas.
El líquido cefalorraquídeo, producido en las cuatro cavidades ventriculares del cerebro, fluye entre la piamadre y la aracnoide, proporcionando protección contra los patógenos y soporte mecánico a todo el sistema nervioso central.
Las células gliales especiales llamadas células ependimales producen fluido cerebro espinal.
Trastornos del sistema nervioso central
El sistema nervioso central puede ser atacado por patógenos: bacterias (meningitis bacteriana), virus (encefalitis viral), hongos (meningitis fúngica, abscesos) o parásitos (toxoplasmosis, cisticercosis).
Alternativamente, el sistema nervioso central podría ser un sitio secundario para la infección en etapas avanzadas de una enfermedad de un órgano diferente, como en la tuberculosis o la sífilis.
Las meninges que cubren el sistema nervioso central son particularmente susceptibles a la infección, especialmente cuando el traumatismo craneal permite que los patógenos de otros órganos accedan a estos delicados tejidos a través del líquido cefalorraquídeo.
El sistema nervioso central también es particularmente susceptible a los cambios en las redes vasculares que suministran nutrientes críticos, glucosa y oxígeno.
Los bloqueos en los vasos sanguíneos o los capilares de estallido pueden provocar accidentes cerebrovasculares debido a la muerte de las células neuronales.
Dependiendo de la ubicación de la lesión y del tipo de atención médica recibida, el individuo podría sufrir la pérdida de las funciones sensoriales, motoras, cognitivas o asociativas.
Algunas personas pierden habilidades del lenguaje (afasia), otras pierden la memoria, mientras que otras pueden perder toda la gama de movimientos voluntarios (parálisis).
Las neuronas tienen una capacidad limitada de regeneración y plasticidad.
Por lo tanto, las dolencias que conducen a la acumulación de desechos o proteínas desplegadas dentro de las células del cuerpo son particularmente debilitantes para el sistema nervioso.
Las dolencias como el Alzheimer y la enfermedad de Parkinson son trastornos neurodegenerativos progresivos.
Los síntomas se vuelven más debilitantes con la edad, y si bien hay un claro factor genético involucrado en algunas de estas dolencias (la enfermedad de Huntington) en la mayoría de las otras enfermedades neurodegenerativas, los factores genéticos y ambientales parecen estar involucrados.
La causa de la enfermedad de Alzheimer aún no se conoce, aunque las autopsias de pacientes que han sufrido de la enfermedad a menudo revelan placas de proteínas en el cerebro.
Podría existir la implicación de deficiencia de neurotransmisores, agregados de proteínas específicas, cambios en la estructura vascular del cerebro, aumento de tamaño de los ventrículos cerebrales y una reducción del tejido activo en la corteza cerebral.
La enfermedad de Parkinson implica una pérdida progresiva de la capacidad motora, comenzando con las habilidades motrices finas y cambios en la postura y el equilibrio.
Con el tiempo, todos los movimientos deliberados se vuelven difíciles. La región primaria del cerebro afectada por la enfermedad es la sustancia negra, una región en el cerebro medio.
Como en el Alzheimer, la causa definitiva de la enfermedad de Parkinson no se conoce.
El sistema nervioso central también podría verse afectado por tumores y crecimientos cancerosos.
Los síntomas dependerán de la ubicación del crecimiento, el tamaño, la malignidad y el sitio de origen.
Por lo tanto, podrían provocar dolores de cabeza, pérdida de la capacidad cognitiva, pérdida de la audición, cambios en el control motor y funciones autónomas.
Los crecimientos tumorales pueden deberse a diferentes factores: exposición a radiaciones ionizantes, contaminantes medioambientales cancerígenos, infecciones retro virales, mutaciones genéticas hereditarias, o pueden ser de origen idiopático, sin agentes causales obvios.
