el cerebro es La parte del sistema nervioso central que está contenida en la cavidad craneal del cráneo. Incluye la corteza cerebral, el sistema límbico, los ganglios basales, el tálamo, el hipotálamo y el cerebelo. Hay tres formas diferentes en las que se puede seccionar un cerebro para ver las estructuras internas: una sección sagital corta el cerebro de izquierda a derecha, como se muestra en la Figura 1b, una sección coronal corta el cerebro de adelante hacia atrás, como se muestra en la Figura 1a, y una sección horizontal corta el cerebro de arriba a abajo.

Corteza cerebral

La parte más externa del cerebro es una pieza gruesa de tejido del sistema nervioso llamada corteza cerebral, que se pliega en colinas llamadas giro (singular: giro) y valles llamados surcos (singular: surco). La corteza está formada por dos hemisferios, derecho e izquierdo, que están separados por un surco grande. Un haz de fibras gruesas llamado cuerpo calloso (latín: «cuerpo resistente») conecta los dos hemisferios y permite que la información se pase de un lado al otro. Aunque hay algunas funciones cerebrales que se localizan más en un hemisferio que en el otro, las funciones de los dos hemisferios son en gran medida redundantes. De hecho, a veces (muy raramente) se extirpa todo un hemisferio para tratar la epilepsia grave. Si bien los pacientes sufren algunos déficits después de la cirugía, pueden tener sorprendentemente pocos problemas, especialmente cuando la cirugía se realiza en niños que tienen sistemas nerviosos muy inmaduros.

Figura 1. Estas ilustraciones muestran las secciones (a) coronales y (b) sagitales del cerebro humano.

En otras cirugías para tratar la epilepsia grave, se corta el cuerpo calloso en lugar de extirpar un hemisferio entero. Esto causa una afección llamada cerebro dividido, que proporciona información sobre las funciones únicas de los dos hemisferios. Por ejemplo, cuando se presenta un objeto al campo visual izquierdo de los pacientes, es posible que no puedan nombrar verbalmente el objeto (y pueden afirmar que no han visto un objeto en absoluto). Esto se debe a que la entrada visual del campo visual izquierdo cruza y entra en el hemisferio derecho y luego no puede hacer una señal al centro del habla, que generalmente se encuentra en el lado izquierdo del cerebro. Sorprendentemente, si a un paciente con cerebro dividido se le pide que tome un objeto específico de un grupo de objetos con la mano izquierda, el paciente podrá hacerlo, pero aún así será incapaz de identificarlo vocalmente.

Figura 2. La corteza cerebral humana incluye los lóbulos frontal, parietal, temporal y occipital.

Cada hemisferio cortical contiene regiones llamadas lóbulos que participan en diferentes funciones. Los científicos utilizan varias técnicas para determinar qué áreas del cerebro están involucradas en diferentes funciones: examinan a pacientes que han tenido lesiones o enfermedades que afectan áreas específicas y ven cómo esas áreas están relacionadas con déficits funcionales. También realizan estudios en animales donde estimulan áreas cerebrales y ven si hay algún cambio de comportamiento. Usan una técnica llamada estimulación transmagnética (TMS) para desactivar temporalmente partes específicas de la corteza usando imanes fuertes colocados fuera de la cabeza; y usan imágenes de resonancia magnética funcional (IRMF) para observar los cambios en el flujo sanguíneo oxigenado en regiones cerebrales particulares que se correlacionan con tareas de comportamiento específicas. Estas técnicas, y otras, han dado una gran visión de las funciones de diferentes regiones cerebrales, pero también han demostrado que cualquier área cerebral puede estar involucrada en más de un comportamiento o proceso, y cualquier comportamiento o proceso dado generalmente involucra neuronas en múltiples áreas cerebrales. Dicho esto, cada hemisferio de la corteza cerebral de los mamíferos se puede dividir en cuatro lóbulos definidos funcional y espacialmente: frontal, parietal, temporal y occipital. La Figura 2 ilustra estos cuatro lóbulos de la corteza cerebral humana.

Figura 3. Diferentes partes de la corteza motora controlan diferentes grupos musculares. Los grupos musculares que son vecinos en el cuerpo generalmente también están controlados por regiones vecinas de la corteza motora. Por ejemplo, las neuronas que controlan el movimiento de los dedos están cerca de las neuronas que controlan el movimiento de las manos.

El lóbulo frontal se encuentra en la parte frontal del cerebro, sobre los ojos. Este lóbulo contiene el bulbo olfativo, que procesa los olores. El lóbulo frontal también contiene la corteza motora, que es importante para planificar e implementar el movimiento. Las áreas dentro de la corteza motora se asignan a diferentes grupos musculares, y hay cierta organización en este mapa, como se muestra en la Figura 3. Por ejemplo, las neuronas que controlan el movimiento de los dedos están al lado de las neuronas que controlan el movimiento de la mano. Las neuronas en el lóbulo frontal también controlan las funciones cognitivas, como mantener la atención, el habla y la toma de decisiones. Los estudios de seres humanos que han dañado sus lóbulos frontales muestran que partes de esta área están involucradas en la personalidad, la socialización y la evaluación del riesgo.

El lóbulo parietal se encuentra en la parte superior del cerebro. Las neuronas del lóbulo parietal participan en el habla y también en la lectura. Dos de las funciones principales del lóbulo parietal son el procesamiento de la somatosensación (sensaciones táctiles como presión, dolor, calor, frío) y el procesamiento de la propiocepción (la sensación de cómo se orientan las partes del cuerpo en el espacio). El lóbulo parietal contiene un mapa somatosensorial del cuerpo similar a la corteza motora.

El lóbulo occipital se encuentra en la parte posterior del cerebro. Se involucra principalmente en la visión: ver, reconocer e identificar el mundo visual.

El lóbulo temporal se encuentra en la base del cerebro, junto a los oídos, y está involucrado principalmente en el procesamiento e interpretación de sonidos. También contiene el hipocampo (en griego, «caballito de mar»), una estructura que procesa la formación de la memoria. El hipocampo se ilustra en la Figura 5. El papel del hipocampo en la memoria se determinó parcialmente mediante el estudio de un famoso paciente epiléptico, HM, a quien se le extirparon ambos lados del hipocampo en un intento de curar su epilepsia. Sus convulsiones desaparecieron, pero ya no podía formar nuevos recuerdos (aunque podía recordar algunos hechos de antes de su cirugía y podía aprender nuevas tareas motoras).

Corteza cerebral

En comparación con otros vertebrados, los mamíferos tienen cerebros excepcionalmente grandes para su tamaño corporal. El cerebro de un caimán entero, por ejemplo, llenaría alrededor de una cucharadita y media. Este aumento en la relación cerebro-cuerpo es especialmente pronunciado en simios, ballenas y delfines. Si bien este aumento en el tamaño total del cerebro sin duda jugó un papel en la evolución de comportamientos complejos exclusivos de los mamíferos, no cuenta toda la historia. Los científicos han encontrado una relación entre el área de superficie relativamente alta de la corteza y la inteligencia y los comportamientos sociales complejos exhibidos por algunos mamíferos. Esta mayor superficie se debe, en parte, al mayor plegado de la lámina cortical (más surcos y giros). Por ejemplo, una corteza de rata es muy lisa con muy pocos surcos y giros. Las cortezas de gato y oveja tienen más surcos y giros. Los chimpancés, los humanos y los delfines tienen aún más.

Figura 4. Los mamíferos tienen proporciones de cerebro a cuerpo más grandes que otros vertebrados. Dentro de los mamíferos, el aumento del plegamiento cortical y del área de superficie se correlaciona con un comportamiento complejo.

Ganglios basales

Las áreas cerebrales interconectadas llamadas ganglios basales (o núcleos basales), que se muestran en la Figura 1b, desempeñan un papel importante en el control del movimiento y la postura. El daño a los ganglios basales, como en la enfermedad de Parkinson, conduce a deficiencias motoras como andar arrastrando los pies al caminar. Los ganglios basales también regulan la motivación. Por ejemplo, cuando una picadura de avispa provocó daños bilaterales en los ganglios basales de un hombre de negocios de 25 años, comenzó a pasar todos sus días en la cama y no mostró interés en nada ni en nadie. Pero cuando fue estimulado externamente, como cuando alguien le pidió jugar un juego de cartas con él, pudo funcionar normalmente. Curiosamente, él y otros pacientes similares no informan sentirse aburridos o frustrados por su estado.

Tálamo

Figura 5. El sistema límbico regula las emociones y otros comportamientos. Incluye partes de la corteza cerebral ubicadas cerca del centro del cerebro, incluidos el giro cingulado y el hipocampo, así como el tálamo, el hipotálamo y la amígdala.

El tálamo (griego para «cámara interior»), ilustrado en la Figura 5, actúa como una puerta de entrada hacia y desde la corteza. Recibe entradas sensoriales y motoras del cuerpo y también recibe retroalimentación de la corteza. Este mecanismo de retroalimentación puede modular la conciencia consciente de las entradas sensoriales y motoras dependiendo del estado de atención y excitación del animal. El tálamo ayuda a regular la conciencia, la excitación y los estados de sueño. Un trastorno genético raro llamado insomnio familiar fatal causa la degeneración de las neuronas talámicas y la glía. Este trastorno impide que los pacientes afectados puedan dormir, entre otros síntomas, y eventualmente es mortal.

Hipotálamo

Debajo del tálamo está el hipotálamo, que se muestra en la Figura 5. El hipotálamo controla el sistema endocrino enviando señales a la glándula pituitaria, una glándula endocrina del tamaño de un guisante que libera varias hormonas diferentes que afectan a otras glándulas y a otras células. Esta relación significa que el hipotálamo regula comportamientos importantes que son controlados por estas hormonas. El hipotálamo es el termostato del cuerpo: se asegura de que las funciones clave, como la ingesta de alimentos y agua, el gasto de energía y la temperatura corporal, se mantengan en los niveles adecuados. Las neuronas del hipotálamo también regulan los ritmos circadianos, a veces llamados ciclos de sueño.

Sistema Límbico

El sistema límbico es un conjunto conectado de estructuras que regula la emoción, así como los comportamientos relacionados con el miedo y la motivación. Desempeña un papel en la formación de la memoria e incluye partes del tálamo y el hipotálamo, así como el hipocampo. Una estructura importante dentro del sistema límbico es una estructura de lóbulo temporal llamada amígdala (en griego, «almendra»), ilustrada en la Figura 5. Las dos amígdalas son importantes tanto para la sensación de miedo como para reconocer rostros temerosos. El giro cingulado ayuda a regular las emociones y el dolor.

Cerebelo

El cerebelo (en latín, «cerebro pequeño»), que se muestra en la Figura 2, se encuentra en la base del cerebro, encima del tronco encefálico. El cerebelo controla el equilibrio y ayuda a coordinar el movimiento y a aprender nuevas tareas motoras.

Tronco encefálico

El tronco encefálico, ilustrado en la Figura 2, conecta el resto del cerebro con la médula espinal. Consiste en el mesencéfalo, la médula oblonga y el puente. Las neuronas motoras y sensoriales se extienden a través del tronco encefálico, lo que permite la transmisión de señales entre el cerebro y la médula espinal. Las vías neurales ascendentes se cruzan en esta sección del cerebro permitiendo que el hemisferio izquierdo del cerebro controle el lado derecho del cuerpo y viceversa. El tronco encefálico coordina las señales de control motor enviadas desde el cerebro al cuerpo. El tronco encefálico controla varias funciones importantes del cuerpo, como la lucidez mental, la excitación, la respiración, la presión arterial, la digestión, la frecuencia cardíaca, la deglución, la marcha y la integración de la información sensorial y motora.

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