Sistema Nervioso Central: Organización y Funciones
Niveles de Organización del Sistema Nervioso Central
1. Nivel Encefálico Superior/Cortical (Corteza Cerebral)
- Almacén de memoria.
- Precisión a las funciones inferiores.
- Actúa en asociación con los centros inferiores (necesita del subcortical, no es independiente).
2. Nivel Encefálico Inferior/Subcortical
Formado por el Bulbo Raquídeo, Protuberancia, Mesencéfalo, Hipotálamo, Tálamo, Cerebelo y Ganglios Basales.
- Control de la respiración.
- Presión arterial en equilibrio.
- Reflejos de alimentación.
- Patrones emocionales (ira, respuesta sexual, reacción al dolor y al placer).
3. Nivel Medular (Parte Inferior)
- Movimiento de la marcha.
- Reflejos de retirada ante estímulos dolorosos.
- Reflejos antigravitatorios (rigidez de las piernas para sostener el tronco).
- Reflejos para controlar los vasos sanguíneos, movimientos digestivos y excreción urinaria.
Codificación de la Información
1. Línea Marcada
Cada fibra nerviosa está especializada en transmitir una modalidad de sensación, independiente del estímulo. Ej. Fibras del dolor.
2. Mapas Espaciales
Relaciona determinadas zonas de la corteza cerebral con la sensibilidad de determinada zona del cuerpo y con determinada actividad muscular.
3. Patrones de Impulsos
La frecuencia de descarga se relaciona con la intensidad (para codificarla se realiza mediante la frecuencia de descarga, a mayor frecuencia, mayor intensidad).
Propiedades Emergentes de las Redes Neuronales
1. Plasticidad
Capacidad de modificar las conexiones de los circuitos y funcionar en respuesta a las aferencias sensitivas y la experiencia pasada.
2. Potenciación a Largo Plazo
Cada vez que dos neuronas se disparan juntas se fortalece su enlace y con el tiempo quedan permanentemente unidas y se forma determinada memoria.
3. Regeneración Neuronal
Las neuronas son células post-mitóticas (no se multiplican). Los astrocitos sí se pueden multiplicar. No hay tumores de neuronas, solo de células gliales.
1. Flujo Sanguíneo Cerebral
El aporte de sangre al cerebro proviene de las carótidas internas y arterias vertebrales. Tiene que ser muy constante y elevado, de tal forma que se dan unas cifras de flujo sanguíneo entre 50-65 ml/100 g/min en el cerebro. El encéfalo, a pesar de suponer solamente el 2% del peso corporal, es un órgano metabólicamente muy activo, supone el 25% del consumo de oxígeno y un 20% del gasto cardíaco en reposo. Es un órgano metabólicamente muy activo, por eso necesita un flujo bastante elevado, además las neuronas son un tipo de células que son muy sensibles al déficit de oxígeno y glucosa.
Es importante que se mantenga el flujo constante ya que unos 5 o 10 segundos de pérdida de ese flujo, provocan pérdida de conocimiento, y en cuanto sobrepasa el minuto ya puede haber una lesión cerebral.
- Por debajo de 20 ml/100 g/min: isquemia (no hay suficiente flujo de sangre).
- Por debajo de 10 ml/100 g/min: lesión cerebral.
Los capilares del encéfalo son mucho menos permeables que otros capilares, no tienen poros como otros capilares, son uniones estrechas que están reforzadas por células de la neuroglia que tienen una especie de prolongaciones o podocitos.
Este flujo sanguíneo no se distribuye de manera uniforme en el encéfalo, depende del metabolismo, cuanto mayor metabolismo más flujo tendrá.
Está más localizado en la parte occipital (donde mayor flujo), en la sustancia gris habrá mayor flujo sanguíneo que en la blanca (hasta 4 veces mayor).
Autorregulación del Flujo Sanguíneo Cerebral
El flujo sanguíneo cerebral, aparte de ser elevado, tiene la capacidad de autorregularse, se mantiene constante aunque la presión arterial varíe.
El rango en el que se mantiene estable es entre 50-150 mmHg, por debajo de 50 ya se ve comprometido y por encima de 150 se produce una rotura de algún vaso y alguna hemorragia.
Regulación del Flujo Sanguíneo Cerebral
Existen tres mecanismos principales que regulan el flujo sanguíneo cerebral:
- Factores Miogénicos: Asociados al vaso, y es debido a los receptores que captan la distensión. Cuando aumenta la presión arterial se produce una vasoconstricción y al contrario, cuando disminuye la presión arterial y llega poco flujo sanguíneo se produce vasodilatación.
- Factores Metabólicos (los más importantes): Niveles de presión de CO2, los niveles de pH y los niveles de presión de O2. Cuando en el encéfalo se detecta que hay un nivel de CO2 muy alto, aumenta el flujo sanguíneo por un efecto indirecto, el CO2 se combina con agua para formar ácido, el ácido es muy nocivo para las neuronas, si en el tejido cerebral aumenta CO2, se aumenta el flujo sanguíneo para que arrastre estos hidrogeniones.
Un aumento de hidrogeniones o disminución de pH, provoca un aumento del flujo sanguíneo, vasodilatación para que arrastre estos hidrogeniones que son nocivos para el funcionamiento de las neuronas.
Si disminuye la presión parcial de oxígeno, aumenta el flujo para contrarrestar. - Factores Nerviosos: Solo actúan en situaciones límite sobre todo en ejercicio, se activa el simpático para producir una vasoconstricción, al hacer ejercicio va aumentar la presión arterial, para evitar que llegue un excesivo flujo y rompa el vaso.
2. Líquido Cefalorraquídeo (LCR)
Es una solución salina isosmótica con el plasma, protege mecánicamente y químicamente al encéfalo. Si suponemos que todo el volumen del encéfalo es 1.5 L, el LCR ocupa 150 ml, se encuentra en los ventrículos del cerebro, en las cisternas que rodean todo el cerebro y en el espacio subaracnoideo (piamadre y aracnoides). Este líquido no está estático y se encuentra a una presión constante, se encuentra circulando de forma continua en estas cavidades.
Funciones del LCR
- Protección mecánica o amortiguadora: Como si el encéfalo estuviera flotando, protegido frente al cráneo. Cuando recibimos un golpe, amortigua este daño.
- Protección química: Es un líquido que lleva sustancias de desecho y tóxicas y ayuda a mantener los niveles de neurotransmisores. Para que no se altere el medio que rodea a las neuronas que es muy sensible.
- Circulación: Intercambio de sustancias de desecho y nutrientes entre la sangre y tejido nervioso.
Formación del Líquido Cefalorraquídeo
Se forma en una especie de penacho con cavidades que es el plexo coroideo (2/3): situado en las paredes de los ventrículos.
Esta estructura vascular se ha comparado con el epitelio renal, porque es como un sistema de vasos y capilares recubierto por células epiteliales, los vasos son permeables, donde se controla el paso de iones y agua es a través de células epiteliales.
2/3 del líquido cefalorraquídeo se forman en estos plexos. También se produce en la aracnoides, superficie ependimaria y el propio encéfalo.
Composición del LCR
Solución isosmótica con el plasma (transparente), no tiene apenas proteínas o células sanguíneas.
A veces este LCR, se puede analizar para el diagnóstico de enfermedades. Punción lumbar: extracción del LCR con fines diagnósticos, aparecen linfocitos, podemos ver si es una meningitis vírica o bacteriana, o si hay alguna hemorragia.
Circulación del Líquido Cefalorraquídeo
No está estático, está continuamente circulando, se forma sobre todo en los plexos coroideos de los ventrículos laterales luego pasaría hasta el III ventrículo por el acueducto de Silvio al IV ventrículo, cisterna magna, todo el espacio subaracnoideo que rodea la médula que subiría y ascendería a través de las vellosidades desembocaría en los senos venosos.
Al día se producen unos 500 ml de LCR, continuamente se están formando y reabsorbiendo por estas vellosidades para pasar a sangre venosa.
Está a más presión que la sangre venosa, esto es lo que le hace fluir y circular.
Reabsorción del Líquido Cefalorraquídeo
Este líquido cefalorraquídeo está comunicado con la sangre venosa a través de unas vellosidades aracnoideas, estas actuarían con unas válvulas que permiten que pase el líquido hacia la sangre venosa, pero no permite que vaya el flujo en sentido contrario.
Hay una mayor presión dentro del LCR que en la sangre venosa y esto es lo que empuja el líquido a desplazarse.
La presión normal del líquido cefalorraquídeo en una persona acostada es de 130 ml de agua: 10 mmHg. Regulación de la presión del LCR por las vellosidades aracnoideas.
Patología: cuando no se reabsorbe bien el líquido en la sangre.
Alteraciones de la Presión Intracraneana
La hidrocefalia: Aumento del volumen de los ventrículos. Por obstrucción en cualquier sitio situado entre los lugares de producción del LCR y los de su absorción.
Puede producirse porque las vellosidades estén obstruidas, o porque haya una obstrucción en el acueducto de Silvio (hidrocefalia no comunicante) se acumula el líquido por un problema de conductos.
3. Barrera Hematoencefálica (BHE)
Hay una serie de barreras a nivel encefálico, para conseguir que haya un medio estable, no hay un paso libre entre la sangre arterial y el líquido intersticial y entre la sangre y LCR, barrera hematoencefálica (separa la sangre del líquido), barrera hematocefalorraquídea (barrera entre la sangre y LCR).
Esta barrera está formada porque los capilares tienen una estructura especial, que forma uniones estrechas, esta, impide el movimiento de solutos entre las células endoteliales. Las células de la glía o astrocitos tienen una serie de prolongaciones que secretan sustancias paracrinas que promueven la formación de uniones.
Hay zonas donde no existe esta barrera, por ejemplo en el hipotálamo y glándula pineal, en estas zonas no hay una barrera tan estricta ya que es necesario que difunda algunos de los nutrientes y sean detectados en el hipotálamo para que detecte los niveles de glucosa y osmorreceptores.
Funciones de la Barrera Hematoencefálica
- Mantener el medio estable para las neuronas.
- Protege de fluctuaciones de neurotransmisores (no varíe el número).
- Evita sustancias tóxicas.
La BHE es Selectiva:
1. Difusión de sustancias liposolubles:
- Gases: O2, CO2
- Sustancias exógenas: Alcohol
- Fármacos liposolubles
Ligeramente permeable: Sodio, cloruro, potasio.
Impermeable: A las proteínas plasmáticas y a la mayoría de las grandes moléculas orgánicas no liposolubles.
4. Función de la Neuroglia
- Oligodendrocitos: Actúan en la formación de la vaina de mielina.
- Astrocitos: Funciones muy diversas que tienen que ver con la barrera hematoencefálica y la secreción de neurotransmisores.
Temas 16, 18 y 19