8 Funciones del cerebro, aprendizaje y memoria

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FISIOLOGÍA II. Fisiología del sistema nervioso.
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Anatomía fisiológica de la corteza cerebral: Elemento funcional de la corteza cerebral: fina capa de
neuronas que cubre la superficie de todas las circunvoluciones del cerebro, contiene 100.000
millones de neuronas.
Células de la corteza cerebral:
● Célula de granos: tienen axones cortos y funcionan como interneuronas que transmiten
señales nerviosas hasta una distancia corta en el interior de la corteza
● Piramidales: dan lugar a casi todas.
● Fusiformes: las fibras de salida desde la corteza.
Algunas son excitadoras y liberan sobre todo el neurotransmisor excitador glutamato y otras
inhibidoras mientras que liberan GABA (ácido g-aminobutírico).
Relaciones anatómicas y funcionales de la corteza en relación con el tálamo
Cuando el tálamo se lesiona a la vez que la corteza, el deterioro sufrido por las funciones cerebrales
es mucho mayor que cuando se daña solo la corteza ya que la excitación talámica se resulta
necesaria para casi toda la actividad cortical, debido a esta relación tan intensa, se le conoce como
“sistema talamocortical”.
Casi todas las vías procedentes de los receptores y de los órganos sensitivos, dirigidas a la corteza,
atraviesan el tálamo con la excepción fundamental de algunas vías sensitivas del olfato.
Funciones cumplidas por áreas corticales específicas:
● Área motora primaria: poseen conexiones directas con músculos específicos que originan
movimientos musculares concretos.
● Áreas sensitivas primarias: funciones específicas, como sensaciones, la visión, auditiva, etc.
Transmitidas directamente hacia el cerebro desde órganos periféricos.
● Áreas secundarias: interpreten las señales procedentes de las áreas primarias.
Áreas de asociación
Área de asociación parietooccipitotemporal: Analiza las coordenadas espaciales del cuerpo, recibe
información visual, auditiva y corporal de lo que lo rodea. Además, tiene el área de Wernicke la que se
conoce mayormente como el área de “inteligencia”, se le considera la región más importante de todo
el cerebro para las funciones intelectuales superiores.
En el área de circunvolución angular suministra información visual transportada por las palabras
leídas hacia el área de Wernicke, por lo tanto, es una zona necesaria para extraer sentido de las
palabras percibidas por la vista. Luego existe un área para la nominación de los objetos, la cual es
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encargada de nombrar los objetos, la cual es fundamental para la comprensión auditiva y visual del
lenguaje.
Asociación prefrontal: Área es importante para la elaboración de pensamientos, y se almacena la
memoria a corto plazo, además sirve para combinar los meros pensamientos al tiempo que está
llegando al cerebro. Actúa junto con la corteza motora para planificar patrones complejos, como
danza, baile, deporte. Se encuentran estructuras muy importantes, como el área de broca, situada en
la corteza prefrontal en el área premotora, dicha zona, ejecuta los planes y patrones motores para
expresión de las palabras, junto con un proceso de información para enviarlas a los órganos vocales
para transmitir dicho sonido.
Asociación límbica: Esta área se encuentra asociado con distintas zonas del cerebro, como el
hipotálamo, amígdala, debido que se encuentra relacionada con las emociones, comportamiento y
motivación. Existe un área interna muy grande, la cual tiene la capacidad de reconocimiento de las
caras, debido a que está contigua a la corteza visual y su porción temporal está íntimamente
vinculada con el sistema límbico que tiene que ver con las emociones, activación cerebral y el control
de la respuesta conductual al medio. Cuando esta zona sufre una lesión se espera que se tenga una
incapacidad para reconocer caras.
Zona de Wernicke: es un área de asociación somática visual y auditiva, se reúne entre sí en la parte
posterior del lóbulo temporal superior, esta zona se considera un área interpretativa general, mejor
llamada como área de “inteligencia o conocimiento”, se espera que cuando ocurre una lesión en esta
zona, que la persona sería incapaz de organizar palabras en un pensamiento coherente, la persona
podría oír perfectamente e incluso reconocer las palabras, pero sería incapaz de leerlas.
Circunvolución angular: da lugar a la interpretación de la información visual, se espera que, si ocurre
una lesión en esta zona, la persona todavía lograría interpretar las experiencias auditivas como
siempre; pero la corriente de experiencias visuales que llega al área de Wernicke desde la corteza
visual queda básicamente bloqueada, por lo tanto puede ser capaz de ver palabras hasta saber que
son palabras, pero no interpretar su significado, conocido como “dislexia o ceguera para las
palabras”.
Funciones intelectuales superiores a las áreas de asociación prefrontal
Cuando nosotros emitimos una palabra, esta zona retrasa las señales sensitivas recibidas para
analizar la información hasta dar una respuesta mejor elaborada, además de plantearse las
consecuencias de las acciones motoras antes de llevarlos a cabo, resolver problemas matemáticos,
correlacionar todas las vías de información para diagnosticar enfermedades raras, controlar nuestras
actividades en consonancia con las leyes morales y pronosticar y planificar el futuro.
Funciones del cerebro en la comunicación: Primero tiene la faceta sensitiva, donde participan los
oídos, ojos y el aspecto motor (emisión de lenguaje) que abarca la vocalización y su control. La afasia
de Wernicke y afasia global, algunas personas consiguen entender el lenguaje hablado, pero en
cambio son incapaces de interpretar el pensamiento que expresan. Esto sucede cuando se lesiona el
área de Wernicke o mejor conocido como “afasia de Wernicke”.
En ocasiones una persona es capaz de decidir lo que quiere expresar, pero no consigue emitir el
sonido que desea para contestar, este efecto denominado “afasia motora” derivado del área del
lenguaje de Broca.
● La articulación construida por las actividades musculares de la boca, lengua, laringe, cuerdas
vocales, son las responsables de la entonación, ritmo y variaciones de intensidad.
● Las regiones faciales laríngea de la corteza motora activan estos músculos y el cerebelo,
ganglios basales y la corteza.
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La función del cuerpo calloso es proporcionar abundantes conexiones nerviosas en ambos sentidos
que unen la mayor parte de las áreas corticales respectivas de los 2 hemisferios cerebrales, su
función es poner la información almacenada en la corteza de un hemisferio a disposición de las
áreas corticales correspondientes de los hemisferios opuestos, si el cuerpo calloso está interrumpido
del todo poseen 2 porciones cerebrales conscientes completamente independientes.
Pensamiento, conciencia y memoria
● El pensamiento: Deriva de un “patrón” de estimulación en múltiples componentes del sistema
nervioso al mismo tiempo, que quizá implique por encima de todo a la corteza cerebral,
tálamo, el sistema límbico y la parte superior de la información reticular en el tronco del
encéfalo.
● La conciencia: Puede describirse como el flujo continuo de conocimiento que tenemos sobre
nuestro medio o sobre nuestros pensamientos sucesivos.
● La memoria: Son los recuerdos almacenados en el cerebro al variar la sensibilidad básica de
la transmisión sináptica entre neuronas como consecuencia de la actividad nerviosa previa;
las vías nuevas o facilitadas se llaman huellas de memoria.
El cerebro tiene la capacidad de aprender a ignorar aquella información irrelevante, eso sucede por la
inhibiciónde las vías sinápticas de su transmisión, llamado “habituación” y se cataloga como
“memoria negativa”. Frente a la información recibida que genera unas consecuencias importantes
como el dolor y placer, el cerebro posee una capacidad automática diferente para potenciar y
almacenar huellas de memoria, es la memoria positiva que obedece a la facilitación de las vías
sinápticas y este proceso se llama “sensibilización de la memoria.
Clasificación de la memoria
● Corto plazo: recuerdos máximo minutos, solo dura mientras la persona siga pensándolo.
● Memoria a medio plazo: entre días y semanas. Desaparecerán a no ser que se activen
suficientes huellas de memoria como para volverse más permanentes.
● Memoria a largo plazo: una vez almacenada, puede recuperarse años más tarde o incluso
después de toda una vida. Son cambios estructurales reales sucedidos en la sinapsis.
● Memoria operativa: es memoria de corto plazo empleada en el curso del razonamiento
intelectual pero que llega a su fin cuando se resuelve cada etapa del problema.
La memoria también se clasifica en virtud al tipo de información almacenada:
● Declarativa: recuerdo de diversos detalles que forman un pensamiento integrado.
● Procedimental se asocia a menudo con las actividades motoras del cuerpo de una persona
(como golpear una pelota).
Memoria basada en los cambios químicos
● El AMPc activa una proteína cinasa que produce la fosforilación de una proteína integrante
de los canales de potasio.
● La falta de conductancia del potasio suscita un potencial de acción muy prolongado en el
terminal sináptico.
● El potencial de acción prolongada origina una activación duradera de los canales de calcio.
Formación de la memoria a largo plazo se producen cambios estructurales en la sinapsis.
Depende de la reestructuración física de las propias sinapsis según modo que varía su sensibilidad
para transmitir señales nerviosas. Los principales cambios estructurales físicos que acuden son:
● Aumento de los puntos para la liberación de vesículas de secreción de la sustancia
transmisora.
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● Aumento de la cantidad de vesículas transmisoras liberadas.
● Aumento del número de terminales presinápticos.
● Variaciones en la estructura de las espinas dendríticas que permiten la transmisión de
señales más potentes.
La cantidad de neuronas y sus conexiones muchas veces varían considerablemente durante el
aprendizaje. El número de conexiones neuronales queda determinado por factores de crecimiento
nervioso específicos liberados en sentido retrógrado desde las células estimuladas. Hay un principio
de usar o tirar que rige el número final de neuronas y su actividad en las porciones respectivas del
sistema nervioso humano.
Importancia de determinados componentes específicos del cerebro en la memoria
El hipocampo favorece el almacenamiento de recuerdos: amnesia anterógrada después de
elecciones hipocámpicas. Al extraer los hipocampos pierden su capacidad para guardar recuerdos de
tipo verbal y simbólico en la memoria a largo plazo o incluso en la memoria a medio plazo y la
adoración es superior a unos minutos.
● Amnesia anterógrada: Son incapaces de crear nuevos recuerdos a largo plazo con aquellos
tipos de información que constituyen los cimientos para la inteligencia.
● Amnesia retrógrada: incapacidad para recuperar los recuerdos del pasado. Cuando existe
una amnesia retrógrada, es fácil que su grado sea mucho mayor para los acontecimientos
recientes que para los sucesos del pasado remoto. Una posible explicación para esto es que
el tálamo puede adoptar un papel de ayuda a la persona para indagar en los depósitos de la
memoria y leer los recuerdos.
Estado de actividad cerebral
Sueño: Estado de inconsciencia del que puede ser despertado a la persona mediante estímulos
sensitivos o de otro tipo existen
● Sueño de ondas lentas: Las ondas cerebrales son muy potentes y su frecuencia muy lenta.
● Sueño de movimientos oculares rápidos: Los ojos experimentan unos movimientos rápidos
pese al hecho de que la persona todavía está dormida. Éste sueño resulta sumamente
reparador y va asociado a un descanso de tono vascular periférico y de otras muchas
funciones vegetativas del cuerpo.
En el SUEÑO REM a lo largo de una noche de sueño normal suelen aparecer brotes de sueño que
duran de 5 a 30 minutos como promedio cada 90 minutos. Provoca:
● Frecuencia cardiaca y frecuencia respiratoria y regulares.
● Tono muscular deprimido.
● Movimientos musculares irregulares.
● El metabolismo cerebral global puede aumentar hasta 20%.
● Cuesta más despertar a una persona mediante estímulos sensitivos.
Teoría básica del sueño: Sostenía que el sistema reticular activador simplemente acaba cansado
después de que las personas estaban todo el día despierta y con conciencia quedaban inactivas. El
sueño está acusado por un proceso inhibidor activo: se describió que la sección transversal del
tronco del encéfalo a una altura media de la protuberancia da lugar a un encéfalo cuya corteza nunca
se va a dormir.
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Centros nerviosos, sustancias neurohumorales y mecanismos capaces de causar sueño: La
estimulación de diversas zonas específicas del encéfalo puede producir un sueño detonado de unas
características próximas a la del sueño natural. La zona de estimulación para generar un sueño casi
natural más constante son los núcleos del rafé en la mitad inferior de la protuberancia y en el bulbo
raquídeo. El sueño puede promoverse mediante la estimulación de diversas regiones en el diencéfalo
como:
● La porción rostral del hipotálamo sobre todo en el área supraquiasmática.
● En ciertas circunstancias una zona en el núcleo de proyección difusa del tálamo.
Las lesiones en los centros que favorecen el sueño pueden ocasionar un estado de vigilancia intensa
Las lesiones aisladas en los núcleos de Rafe conducen a un grado de vigilancia acusado. Esto
también sucede con las lesiones bilaterales del área supraquiasmática rostro medial en el
hipotálamo anterior.
Se puede proponer un mecanismo de ciclo de VIGILIA-SUEÑO. Cuando los centros del sueño no
estarán activos, los núcleos Reticulares activadores del mesencéfalo y la parte superior de la
protuberancia se encuentran liberados de su inhibición, lo que les permite una actuación espontánea.
Esto a su vez excita a la corteza cerebral y el sistema nervioso periférico los cuales devuelven
nerviosas señales de retroalimentación positiva los mismos núcleos Reticulares activadores para
estimularlos aún más.
Efectos del sueño
Los efectos fisiológicos del sueño todavía no se conocen bien, sin embargo, se ha comprobado que
con una ligera restricción del sueño durante unos días puede deteriorar el rendimiento cognitivo y
físico, la productividad general y la salud de una persona. Los sueños producen dos tipos principales
de acciones fisiológicas efectos sobre el propio sistema nervioso.
La vigilia prolongada suele sociedad se a una disfunción progresiva de los procesos mentales y en
ocasiones da lugar incluso a comportamientos anormales Se ha postulado que el sueño sirve para:
● Madurez nerviosa.
● Facilitación del aprendizaje de la memoria.
● Cognición.
● Conservación de energía metabólica.
Ondas
El carácter de las ondas depende del grado de actividad en las porciones respectivas de la corteza
cerebral, con sensibles variaciones entre los estados de vigilia y de sueño y coma. La descarga de
una sola neurona o de una sola figura nerviosa en el encéfalo nunca puede registrarse desde la
superficie de la cabeza. Por tanto, la intensidad de las ondas cerebrales obtenidas en el cuerpo
cabelludo viene determinada sobre todo por el número de neuronas y fibras que disparan en
sincronía entre sí, no por el nivel deactividad eléctrica total en el encéfalo.
● Ondas α: No aparecen en la corteza cerebral sino existen sus conexiones con el tálamo. La
estimulación de la capa inespecífica formada por el núcleo reticular que rodea el tálamo o de
los núcleos Difusos profundos. En su interior a menudo producen ondas eléctricas en el
sistema tálamo cortical a una frecuencia entre 8 y 13 por segundo.
● Onda delta: La sección transversal de los ases de fibras procedentes del tálamo hacia la
corteza cerebral, que bloquea la activación talámica de esta estructura y elimina si las ondas
alfa no suprimen en ella a las ondas delta. Las ondas delta también aparecen durante el
sueño, pero lentas, esto indica que en ese momento la corteza queda básicamente liberada
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de las influencias activadoras que ejerce el tálamo y otros centros inferiores. Se dan en
circunstancias de aletargamiento, anestesia quirúrgica y sueño profundo.
Fases del sueño:
Etapa de sueño ligero, el voltaje de las ondas en el EEG se vuelve bajo, interrumpida por los husos de
sueño.
En las fases 2, 3 y 4 del sueño de ondas lentas, la frecuencia del EEG va bajando paulatinamente
hasta que llega un valor de sólo uno a tres ondas por segundo durante la fase 4.
Epilepsia
Se caracteriza por actividad excesiva de cualquier parte del sistema nervioso central o de todo él.
Una persona predispuesta a tener epilepsia, los sufre cuando el nivel de excitabilidad aumenta más
de lo normal, pero mientras se encuentre por abajo, no deberían ocurrir. Tipos de epilepsia:
Epilepsia tónico-clónica generalizada: Se le conoce como “el gran mal” caracterizada por descargas
intensas en toda la región del encéfalo, corteza cerebral, regiones profundas del cerebro y todo el
tronco. La transmisión a lo largo de la médula espinal causa contracciones por todo el cuerpo y en
seguida muestra contracciones tónicas. Normalmente la persona a veces provoca la micción y la
defecación; además de que esta actividad dura entre segundos y 3 a 4 minutos, caracterizado por
una depresión post crítica de todo el sistema nervioso.
La persona entra en un estado de estupor que dura 1 minuto a 4 minutos, una vez acabada la crisis
convulsiva, quedando fatigado. Esta crisis surge en personas que se encuentran expuestos a
estímulos emocionales intensos, fármacos, fiebre, ruidos estruendosos o destellos luminosos, pero
se detiene una vez que se alcanza la fatiga neuronal.
Epilepsia de ausencias: Altamente frecuente en niños y considerado bastante grave debido a la gran
cantidad de neuronas que se pierden en dicho proceso, ergo, el daño que puede llevar este. Se le
conoce como “el pequeño mal”, e influye mucho el sistema activador encefálico talamocortical. La
persona experimenta sacudidas musculares, generalmente la cabeza. En algunas circunstancias una
crisis de este tipo puede desatar otros tipos de epilepsia.
Epilepsia focal: Afecta casi cualquier parte del encéfalo, derivado de una lesión orgánica o alteración
funcional, como tejido cicatricial en el encéfalo que tracciona el tejido neural adyacente, un tumor y
una perturbación congénita. Este tipo de crisis son lesiones que favorecen el disparo rápido de las
neuronas locales, llamada epilepsia Jacksoniana.
Dentro de esta epilepsia, se deriva lo que se llama “convulsión psicomotora” que pueden ir de la mano
con ataques, negándole a la persona que pueda realizar actividades durante la crisis, pero en
ocasiones puede ser consciente de todo lo que está haciendo, aunque sea incapaz de controlarlo. La
extirpación quirúrgica de los focos epilépticos a menudo es capaz de prevenir dichas convulsiones, y
este proceso se realiza mediante un EEG donde se puede localizar las ondas anormales de esta.
Comportamiento psicótico y demencia
Los estudios clínicos muestran la psicosis con distintos tipos de demencia han dado a entender que
muchos de estos procesos obedecen aún menos funcionamiento de las neuronas que segregan un
neurotransmisor específico. El empleo de los fármacos adecuados para contrarrestar la pérdida del
retransmisor respectivo ha tenido éxito en el tratamiento de algunos pacientes.
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Enfermedades de parkinson: Deriva de la desaparición de las neuronas de la sustancia negra cuyas
terminaciones nerviosas segregan dopamina en el núcleo caudado y en el putamen.
Enfermedad de Huntington: La pérdida de las neuronas secretoras de GABA y de las que segregan
acetilcolina se asocia a unos patrones motores anormales específicos más demencia en el mismo
paciente.
Depresión: Podría ser causado por un descenso de noradrenalina, serotonina o de ambas en el
encéfalo. Los pacientes deprimidos sienten síntomas de pena, tristeza, desesperación y amargura,
además suelen perder apetito tanto como sexual y padecen insomnio grave.
Una cantidad moderada de neuronas secretoras de noradrenalina están situadas en el tronco del
encéfalo, sobre todo en el locus ceruleus. Estás células envían fibras en sentido ascendente hacia la
mayor de las porciones del sistema límbico, encefálico, tálamo y la corteza cerebral. Existen
fármacos que son capaces de aumentar los efectos (eliminando la destrucción de noradrenalina y
serotonina, como el inhibidor de la monoaminoaxidasa) excitadores de las neuronas necesarias para
contrarrestar dicha condición.
Esquizofrenia: Es un posible funcionamiento excesivo, manifestándose con uno de los tipos más
frecuentes se observa que una persona oye voces, delirios de grandeza, tumor intenso o
sentimientos sin origen real. Muchos esquizofrénicos sufren una gran paranoia, con una sensación
de percusión a cargo de alguna fuente antes, el tratamiento de la depresión se daba con electro
convulsiones o shock, debido a que la corriente eléctrica a través del encéfalo, generando una
conclusión generalizada, potenciando la secreción de noradrenalina. externa; pero resulta que hay
razones para pensar que la esquizofrenia tiene origen al menos de una de estas posibilidades:
● Múltiples áreas de los lóbulos prefrontales de la corteza cerebral cuyas señales nerviosas
hayan quedado bloqueadas debido a muchas sinapsis normalmente excitadas por
glutamato.
● Excitación excesiva de un grupo de neuronas segregando dopamina en centros encefálicos
del comportamiento, incluido lóbulo frontal.
● Funcionamiento anormal de un componente cerebral decisivo perteneciente al sistema
límbico del control del comportamiento centrado en torno al hipocampo.
La dopamina se ve implicada en la esquizofrenia, debido a que esta se ha visto que padecen de
Parkinson, desarrollando tipos de esquizofrenia cuando reciben tratamiento de l-dopa, lo cual lleva a
pensar que la dopamina se encuentra fuertemente relacionada con esto. Finalmente hace poco se
descubrió la posible intervención de otro elemento como el hipocampo suele estar reducido en el
tamaño de esquizofrenia, sobre todo en el hemisferio dominante.
Alzheimer: Es definido como la enfermedad del envejecimiento prematuro del encéfalo, suele
comenzar al llegar a la mitad de su vida adulta y progresa con rapidez hasta una enorme pérdida de
las capacidades mentales, afectando la memoria, el lenguaje y el déficit visoespacial. Las
alteraciones motoras sensitivas, trastornos de la marcha y convulsiones infrecuentes hasta las
últimas fases de la enfermedad. El Alzheimer genera la desaparición neuronal en aquel componente
de la vía límbica que se encarga de la memoria. Esta enfermedad se ha visto relacionada con la
cantidad de péptido-beta-amiloide, la cual se acumula en las placas amiloides, la cual genera una
degeneración metabólica. La acumulación excesiva de este péptido, se puede deber a distintas
razones, como mutaciones, síndrome de Down, alteraciones del gen apolipoproteína E ydegeneración de anticuerpos anti amiloide.
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