Anatomía del cerebro humano

La forma poco impresionante del cerebro no da una idea de su extraordinaria capacidad, mas bien parecen dos puños (hemisferios) unidos, de tejido tembloroso gris-rosáceo, y aunque ha sido comparado a lo largo de la historia con elementos creados por el hombre, como las centrales telefónicas o las supercomputadoras, en realidad no existe hasta la actualidad algo que tenga la fantástica complejidad del cerebro humano. Este órgano biológico, una impresionante computadora, o simplemente un milagro, es sin duda uno de las más asombrosas cosas conocidas. El cerebro de un hombre pesa como promedio unos 1600 g y el de una mujer sobre los 1450 g.

Organización del sistema nervioso central

El cerebro forma parte del sistema nervioso central al cual pertenece también la médula espinal, ambos son órganos continuos como se muestra en la figura 1.

La organización estructural básica del sistema nervioso central sigue un patrón general que puede verse mejor en una sección de la médula espinal. Consiste en una cavidad central hueca rodeada de un núcleo de materia gris, la que a su vez presenta externamente materia blanca. La materia blanca está formada por las extensiones fibrosas mielinizadas (lea el artículo Tejido nervioso para comprender). El cerebro presenta este mismo patrón, pero con una diferencia, tiene exteriormente una "cascara" de materia gris que no está presente en la médula espinal. Esta cáscara está formada por cuerpos de neuronas y se conoce como corteza cerebral.

A medida que se desciende desde el cerebro a la médula espinal el patrón de la estructura va cambiando, la corteza desaparece, pero ciertos cuerpos escasos de materia gris pueden aparecer dentro de la materia blanca. La figura 2 muestra la diferencia estructural simplificada entre una sección del cerebelo (que pertenece al cerebro), la parte baja del tronco cerebral (que también pertenece al cerebro) y la médula espinal. Observe como la corteza cerebral va desapareciendo pero se presentan algunos núcleos de materia gris dentro de la materia blanca.

Regiones del cerebro

En la literatura anatómica existen dos formas de describir las regiones del cerebro; la primera se basa en la diferenciación de estas regiones durante la formación del cerebro en el desarrollo embrionario; y la segunda, utiliza las regiones del esquema médico del cerebro adulto, las que, dicho sea de paso, se desarrollan partiendo de aquellas del cerebro primitivo. En este artículo utilizaremos la segunda forma, es decir usando el esquema médico del cerebro adulto.

De todas maneras, aunque se usen las regiones médicas del cerebro adulto durante la descripción, en ocasiones se necesita hacer referencia a las zonas primitivas cerebrales que le dieron lugar por lo que a continuación trataremos brevemente el tema.

Desarrollo embrionario del cerebroEn fases tempranas del desarrollo del embrión se produce un engrosamiento de una de las capas de células (el ectodermo) para formar lo que se conoce como la placa neural. La placa neural más adelante se comba gradualmente para formar una suerte de "U", la que con el tiempo continua doblándose para terminar cerrándose en forma de "O" y con ello da lugar al tubo neural. Del tubo neural se forma rápidamente el sistema nervioso (figura 3 abajo).

Inmediatamente después de formado el tubo neural su extremo anterior comienza a expandirse y estrecharse por zonas para formar las tres vesículas cerebrales primarias:

1.- El prosencéfalo o cerebro anterior.

2.- El mesenecéfalo o cerebro medio.

3.- El rombencéfalo o cerebro posterior.

El resto del tubo neural producirá la médula espinal.

A las cinco semanas de gestación las vesículas primarias dan lugar a las vesículas cerebrales secundarias: el prosencéfalo se divide en el telencéfalo y el diencéfalo; de la misma forma, el rombencéfalo se constriñe y forma el metencéfalo y el mielencéfalo. El mesencéfalo se mantiene sin divisiones. En resumen se han formado cinco vesículas secundarias que son:

1.- Telencéfalo.

2.- Diencéfalo.

3.- Metencéfalo.

4.- Mielencéfalo.

5.- Mesencéfalo.

Cada una de las cinco vesículas primitivas secundarias se desarrolla rápidamente para formar las estructuras principales del cerebro adulto de la forma siguiente:

*.- El telencéfalo sufre cambios dramáticos, de él surgen dos protuberancias que se convierten en los hemisferios cerebrales.

*.- El diencéfalo sufre también fuertes modificaciones y se especializa para dar lugar el hipotálamo, el tálamo y el epitálamo.

*.- El metencéfalo y el mesencéfalo se transforman menos y dan lugar al propio mesencéfalo, el puente troncoencefálico, y el cerebelo.

*.- El mielencéfalo produce el bulbo raquídeo o médula oblonga.

Todas estas últimas formaciones, excepto el cerebelo, constituyen lo que se conoce como tronco cerebral.

Durante todo este proceso, la cavidad central hueca del tubo neural se mantiene continua y se ensancha en cuatro zonas para generar los cuatro ventrículos cerebrales llenos de fluido que están en el interior del cerebro adulto.

Divisiones cerebralesEl cerebro se puede dividir en distintas regiones principales que lo constituyen (vea la figura 4), las que se nombran:

1.- Hemisferios cerebrales.

2.- Diencéfalo.

3.- Tronco cerebral (mesencéfalo, puente troncoencefálico y bulbo raquídeo).

4.- Cerebelo.

Pero antes de entrar en detalles de las regiones cerebrales vamos a echar un vistazo a las cavidades internas o ventrículos cerebrales, que son cámaras ventriculares internas huecas continuas unas con otras y con el canal central de la medula espinal.

Todas las cámaras están llenas de un líquido que se conoce como fluido cerebroespinal y recubiertas por células ependimarias, un tipo de neuroglia o célula de soporte.

Cada hemisferio del cerebro tiene en su interior una cámara grande en forma de "C" que se conocen como ventrículos laterales. Anteriormente, los ventrículos laterales yacen muy próximos y solo separados por una fina membrana llamada tabique pelúcido. Ambos ventrículos laterales se comunican con el estrecho tercer ventrículo en el diencéfalo a través del orificio de Monro o foramen interventricular.

El tercer ventrículo se comunica con el cuarto ventrículo usando el acueducto cerebral un canal que corre a través del mesencéfalo. Este último ventrículo yace en la parte inmediatamente superior de la médula espinal en el rombencéfalo y es continuo con el canal central de la médula espinal.

En las paredes del cuarto ventrículo hay tres agujeros: dos aberturas laterales y una abertura media en el techo, estas aberturas comunican el cuarto ventrículo con un espacio que rodea el

cerebro lleno de fluido cerebroespinal llamado espacio subaracnoideo que será tratado mas abajo.

Hemisferios cerebralesEn la parte alta del cerebro están los hemisferios cerebrales que yacen cómodamente dentro de la cavidad craneal constituyendo el 83 % de la masa total cerebral y lucen como las partes mas visibles o sobresalientes del cerebro.

Cuando se mira el cerebro intacto aparenta como si fuera un hongo, tiene su "sombrero" y su "tronco" como puede apreciarse en el esquema de la figura 4, en la que se han diferenciado con colores distintos sus partes visibles.

Casi toda la superficie de los hemisferios cerebrales está marcada por crestas de tejido denominadas circunvoluciones, separadas por ranuras llamadas surcos. Los surcos más profundos, llamados cisuras, separan grandes regiones del cerebro.

La cisura interhemisférica longitudinal separa ambos hemisferios (vea la figura 4) y otro gran surco, la cisura transversal separa el cerebro del cerebelo colocado abajo.

Algunos otros surcos profundos dividen cada hemisferio en cinco lóbulos: frontal, parietal, temporal, occipital y la ínsula, todos menos la ínsula nombrados según el hueso que lo cubre. La figura 5 muestra esquemáticamente una vista lateral del cerebro donde pueden apreciarse los lóbulos hemisféricos visibles exteriormente.

El surco central divide el lóbulo frontal del parietal, más posteriormente está el lóbulo occipital separado del parietal por el surco parieto-occipital (no representado en la figura 4). El profundo surco lateral delimita el lóbulo temporal casi plano y lo separa de los lóbulos parietal y frontal. El quinto lóbulo, la ínsula, esta sepultado en el interior del surco lateral y está recubierto parcialmente por secciones de los lóbulos frontal, parietal y temporal.

Cada hemisferio tienen seccionalmente tres zonas básicas (figura 6 abajo):

1.- La corteza de materia gris.

2.- La materia blanca interna.

3.- Los núcleos basales.

Corteza cerebralEsta parte del cerebro resulta ser la "sala ejecutiva" del sistema nervioso central, allí es donde radica nuestro entendimiento y nos permite estar conscientes de nosotros mismos, comunicarnos, recordar y entender, así como es aquí, donde se inician los movimientos voluntarios.

La naturaleza gris del tejido nos dice que está compuesta de cuerpos de neuronas, dendritas,

axones sin mielización y las neuroglias asociadas así como vasos sanguíneos.

Modernamente se ha detectado con técnicas especiales que funciones motoras específicas están localizadas en zonas puntuales de la corteza cerebral llamadas dominios, sin embargo, las funciones más complejas como la memoria y el lenguaje parecen utilizar dominios superpuestos que abarcan una gran área de la corteza cerebral.

De forma generalizada se puede establecer que:

1.- Cada hemisferio está principalmente vinculado a las funciones motoras y sensoriales del lado opuesto del cuerpo, es decir el hemisferio izquierdo controla comúnmente el lado derecho del cuerpo y vice versa.

2.- Los hemisferios contienen tres tipos de áreas funcionales: áreas motoras que controlan las funciones motoras voluntarias; áreas sensoriales, que proveen la percepción consciente; áreas asociadas, que básicamente integran información diversa con propósitos de acción .

3.- Aun con una estructura muy similar simétricamente, los dos hemisferios no tienen exactamente la misma funcionalidad; existe en general una especialización de las funciones que se conoce como lateralización.

Es importante aclarar que la división de funciones dada en el punto 1 es una generalización basta de la realidad, ninguna de las áreas actúa sola, y el comportamiento consciente involucra toda la corteza cerebral de una forma u otra.

Materia blanca.La materia cerebral blanca que está debajo de la corteza es la responsable de la comunicación entre las diferentes zonas del cerebro, y entre la corteza cerebral y los centros mas bajos del sistema nervioso central.

Consiste principalmente de fibras mielinizadas agrupadas en amplios tractos. Estas fibras, y los tractos que forman, se clasifican en dependencia de la dirección que tienen; de esta forma las que corren horizontalmente son de dos tipos: las fibras comisurales y las fibras de asociación, mientras que las que corren verticalmente se conocen como fibras de proyección.

Las fibras comisurales conectan áreas correspondientes de los dos hemisferios permitiendo a ambos trabajar como un todo, la más grande de estas comisuras es el cuerpo calloso que corre profundo en la cisura longitudinal (vea las figuras 4 y 6).

Las fibras de asociación conectan zonas del mismo hemisferio; las más cortas conectan circunvoluciones adyacentes, y las más largas, agrupadas en tractos, conectan la corteza de diferentes lóbulos.

Las fibras de proyección, por su parte, contienen fibras que entran a los hemisferios procedentes

de zonas bajas del cerebro o de centros en la médula espinal, también hay fibras que abandonan la corteza cerebral para viajar a áreas mas bajas ligando la corteza con el resto del sistema nervioso y los receptores y efectores del cuerpo.

Núcleos basalesProfundo dentro de la materia blanca de cada hemisferio está un grupo de núcleos subcorticales llamados núcleos basales, la estructura y funciones de los núcleos basales son motivo de controversia y aun no se han establecido con la certeza suficiente para ser aceptados por todos.

El diencéfaloForma el núcleo central del prosencéfalo, está rodeado por los hemisferios cerebrales y consiste principalmente de tres estructuras de materia gris vinculadas: el tálamo, el hipotálamo y el epitálamo, las que colectivamente rodean el tercer ventrículo.

TálamoEsta estructura con forma ovoide y bien escondida en las profundidades del cerebro cuenta como el 80% de la masa del diencéfalo y forma la pared superior-lateral del tercer ventrículo. Tiene alrededor de una docena de núcleos con fibras que van a, y vienen desde, lugares específicos de la corteza cerebral. Cada uno de esos núcleos tiene una funcionalidad especial y todos los impulsos aferentes (que traen señales) de todos los sensores de todas las partes del cuerpo se conectan al menos con uno de esos núcleos. Además de las entradas sensoriales, virtualmente todas las otras entradas que ascienden a la corteza cerebral lo hacen usando los núcleos del tálamo como una suerte de embudo colector. Esta situación, por lo tanto, involucra el tálamo de manera clave en la mediación de las sensaciones, las actividades motoras, la exitación cortical, en el aprendizaje y en la memoria convirtiéndolo en la compuerta hacia la corteza cerebral.

El hipotálamoEl hipotálamo está colocada debajo del tálamo en la cima del tronco cerebral y forma la pared inferior-lateral del tercer ventrículo. Lo mismo que el tálamo, el hipotálamo contiene núcleos con importante funcionalidad y a pesar de su pequeño tamaño es el centro principal del control visceral y vitalmente importante en el mantenimiento de la homeostasis del cuerpo. Muy pocos tejidos del cuerpo escapan a su influencia .

Resumidamente el hipotálamo participa en las acciones siguientes:

1.- Control de sistema nervioso autónomo.

2.- Control de las respuestas emocionales.

3.- Regulación de la temperatura del cuerpo.

4.- Regulación de la ingestión de alimentos.

5.- Regulación del balance de agua y la sed.

6.- Regulación de los ciclos de los estados despierto-durmiendo.

7.- Control del funcionamiento del sistema endocrino.

El epitálamo.Es la parte mas dorsal del diencéfalo y forma el piso del tercer ventrículo. Como una extensión de su borde posterior está el cuerpo pineal o glándula pineal. La glándula pineal segrega la hormona melatonina involucrada en el sueño, y en conjunto con los núcleos del hipotálamo ayuda a regular los ciclos de dormir y estar despierto y algunos aspectos del estado de ánimo.

El tronco cerebralContando desde la parte superior a la inferior el tronco cerebral tiene

1.- El mesencéfalo.

2.- El puente troncoencefálico.

3.- El bulbo raquídeo.

Cada uno de los cuales tiene una longitud de unos 2 a 2.5 cm. La organización de los tejidos en el tronco cerebral es muy parecida, pero no idéntica, a los de la médula espinal, esto es, materia gris interior rodeada de materia blanca (tractos de fibras). Como diferencia, en el tronco cerebral hay cuerpos o núcleos de materia gris dentro de la materia blanca.

En esta zona del cerebro se produce el rígido comportamiento programado automático que nos permite sobrevivir. Esta colocado entre el cerebro y la médula espinal, y tiene la función además, de ser la vía por la que corren los tractos de fibras que comunican los centros neurales altos y bajos.

El mesencéfaloEsta ubicado entre el diencéfalo superiormente y el puente troncoencefálico más inferior. Longitudinalmente presenta dos abultamientos conocidos como pedúnculos cerebrales que dan la impresión de ser dos pilares que soportan el cerebro y que contienen los grandes tractos corticoespinales que descienden hacia la médula espinal. El canal hueco conocido como acueducto cerebral y que une el tercer y cuarto ventrículos corre por el interior del mesencéfalo y está rodeado por materia gris involucrada en la supresión del dolor. El mesencéfalo también tiene que ver con la percepción del miedo y la respuesta ante él (o se huye o se pelea); el seguimiento visual de objetos en movimiento aunque no estemos mirándolos de forma consciente; releva las señales sensoriales entre los sensores del oído y la corteza cerebral y actúa en las respuestas reflejas auditivas tales como el reflejo del sobresalto al escuchar un ruido sorpresivo.

Por otro lado en el mesencéfalo, embebida en la materia blanca, está la sustancia negra cuyo color

indica la abundancia de melamina, un pigmento precursor del neurotransmisor dopamina liberado por esas neuronas.

El puente troncoencefálicoEl puente troncoencefálico se ubica como continuación del mesencefalo, entre éste y el bulbo raquídeo más inferior. Dorsalmente forma parte de la pared anterior del cuarto ventrículo y como su nombre lo indica es principalmente un puente por donde pasan los tractos conductores. Si le damos carácter de túnel al puente troncoencefálico, profundo corren los tractos de fibras que van desde la parte alta en la corteza cerebral a la médula espinal y superficialmente están las fibras conductoras que salen transversales de numerosos núcleos y que actúan como relevadores de las "conversaciones" entre la corteza motora y el cerebelo. Estos tractos transversales se conocen como pedúnculos mediales cerebelares.

Bulbo raquídeoTambién conocido como médula oblonga es la parte más inferior del tronco cerebral y converge de forma imperceptible con la médula espinal, cuyo canal central se ensancha y continua a lo largo del bulbo raquídeo para formar el cuarto ventrículo.

Por el bulbo raquídeo continúan hacia abajo los grandes tractos de fibras procedentes de los centros motores de la corteza cerebral que son visibles y protuberantes exteriormente y se conocen como pirámides, pero con una particularidad; justo encima de la médula espinal la mayoría de las fibras se cruzan al lado opuesto antes de continuar su camino descendente y este punto de cruce se llama decusación de las pirámides (vea la figura 6), lo que explica el hecho mencionado arriba de que cada hemisferio cerebral controla los movimientos del lado contrario del cuerpo.

Aunque de pequeño tamaño el bulbo raquídeo posee centros que juegan un papel crucial en los reflejos autónomos involucrados en el mantenimiento de la homeostasis corporal, estos centros son:

1.- Centro cardiovascular: este centro ajusta la fuerza y el ritmo con el que debe latir el corazón para cumplir con los requerimientos del cuerpo (centro cardíaco) y también manipula los músculos lisos de las paredes de los vasos sanguíneos a fin de cambiar su diámetro interno y con ello regular la presión sanguínea (centro vasomotor).

2.- Centro respiratorio: controla el ritmo y la profundidad de la respiración en conjunto con otros centros localizados en el puente troncoencefálico.

3.- Otros centros: ciertos centros controlan adicionalmente acciones tales como: vomitar, el hipo, tragar, toser y estornudar.

El cerebeloEs el más grande entre las partes del cerebro después de los hemisferios cerebrales en conjunto y cuenta acerca del 11% de la masa cerebral total.

El cerebelo tiene simetría bilateral y sus dos hemisferios cerebelares se conectan medialmente a través de la vermis que recuerda un gusano. Por la superficie de los hemisferios serpentean finos pliegues conocidos como folia orientados transversalmente.

Cisuras profundas dividen el cerebelo en tres lóbulos: anterior, posterior y floculonodular, de los cuales solo el anterior es visible superficialmente.

Lo mismo que el cerebro, el cerebelo tiene una corteza de materia gris, materia blanca en el interior y situados dentro de la materia blanca unas masas vinculadas de materia gris, siendo las más familiares de ellas los núcleos dentados. Diferentes tipos de neuronas pueblan la corteza cereberal y las más grande de ellas las células de Purkinje dotadas de dendritas altamente ramificadas son las únicas neuronas corticales que envían sus axones a través de la materia blanca para conectar la corteza con los núcleos centrales del cerebelo.

Básicamente el cerebelo participa en la coordinación de los movimientos suaves de los músculos del esqueleto y en el mantenimiento de la postura y el balance corporal.

Como ya se ha mencionado en parte, existen tractos de fibras conocidos como pedúnculos que conectan el cerebelo con el tronco cerebral, y a diferencia con el cerebro las fibras de cada hemisferio del cerebelo tienen influencia sobre el mismo lado del cuerpo. Los pedúnculos son tres:

1.- Pedúnculo cerebelar superior: conecta el cerebelo con el mesenséfalo y transporta instrucciones desde los núcleos de neuronas profundos del cerebelo a la parte motora de la corteza cerebral usando el tálamo como relevador.

2.- Pedúnculo cerebelar medio: conecta el puente troncoencefálico y el cerebelo, y produce la comunicación unidireccional desde el puente troncoencefálico hacia el cerebelo avisando a este último de los movimientos motores voluntarios comenzados en la corteza cerebral.

3.- Pedúnculo cerebelar inferior: conecta el bulbo raquídeo y el cerebelo y lleva información a éste último relacionada con el balance y la postura corporales.

Estudios más recientes han hecho pensar que el cerebelo está vinculado también al pensamiento y el aprendizaje.

Protección del cerebro.

El tejido nervioso es blando, delicado y no está preparado para resistir acciones mecánicas externas aun de baja intensidad, por lo que puede resultar dañado incluso por pequeñas

presiones. Si sumamos a esto que las neuronas son irreemplazables, insustituibles por otras células y absolutamente vitales, podremos darnos cuenta del porqué la evolución se extremó en precauciones de protección al sistema nervioso. El cerebro está "cuidado" por tres cosas:

1.- Una cubierta ósea dura y resistente (el cráneo) el que a su vez tiene un colchón exterior de pelo de protección (el cabello).

2.- Membranas (las meninges).

3.- Un colchón fluido donde "flota" (líquido cerebroespinal).

Veamos a continuación algunas particularidades de las dos últimas.

MeningesLas meninges son tres membranas de tejido conectivo que cubren y protegen los órganos del sistema nervioso central y además protegen sus vasos sanguíneos, ellas contienen fluido cerebroespinal y forman tabiques dentro del cráneo. Sus nombres son:

1.- Duramadre.

2.- Aracnoides.

3.- Piamadre.

DuramadreEs la más resistente de las meninges y cuando rodea el cerebro está formada por dos láminas de tejido conectivo fibroso. La más superficial de las dos capas, la capa perióstica, está adherida al periostio (la membrana que recubre exteriormente los huesos) del cráneo, la mas interna, la capa meníngea, es la que forma el verdadero recubrimiento externo del cerebro, y es continua por el canal vertebral como la capa dural de la médula espinal. Ambas láminas del cerebro están fundidas juntas, excepto en ciertas áreas conocidas como senos durales donde se separan para dar cabida a los vasos venosos que provienen del cerebro y conducirlos directamente a la vena yugular interna del cuello.

En varios lugares la capa meníngea de la duramadre se extiende interiormente para formar tabiques planos que limitan el movimiento del cerebro dentro del cráneo. Uno de estos tabiques llamado falx cerebri u hoz cerebral es un gran pliegue que se sumerge dentro de la cisura longitudinal que separa los hemisferios.

AracnoideLa meninge central o aracnoide forma una cobertura del cerebro suelta y nunca se introduce dentro de los surcos de la superficie cerebral. Se separa de la duramadre superpuesta a través de

una estrecha cavidad serosa que contiene una lámina de fluido conocida como espacio subdural. Debajo de la aracnoide existe un espacio ancho conocido como espacio subaracnoide.

El espacio subaracnoide está atravesado por una "telaraña" (de ahí el nombre de la meninge) de extensiones que aseguran la aracnoide a la piamadre inferior y este espacio además está lleno de líquido cerebroespinal y contiene los vasos sanguíneos mayores que sirven al cerebro.

PiamadreEs la única meninge que está firmemente anclada a la superficie del cerebro siguiendo todas sus circunvoluciones y está compuesta por tejido conectivo delicado.

Fluido cerebroespinalEl fluido cerebroespinal es un fluido acuoso de composición similar al plasma sanguíneo, del cual proviene con ciertas diferencias en cuanto a la composición de proteínas e iones.

Este líquido está adentro (en los ventrículos) y rodea el cerebro y la médula espinal formando un colchón fluido que proporciona flotación a la masa gelatinosa cerebral reduciendo su peso en un 97% para evitar que el cerebro se aplaste por su propio peso. Además ayuda a evitar daños por golpes u otros traumas. Adicionalmente contribuye a la nutrición cerebral y se le atribuyen algunas funciones de transporte de señales químicas de unas partes del cerebro a otras.