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l: a"l^d 10 Sistema límbico JosÉ venÍe DELGADo cencÍe SUMARIO r INTRODUCCIóN r AIIATOMíN TUXCIONAL DEL SISTEñ'IA IíUEICO r I]{TEGRACIóN CENTRAL DE LAS FUIIGIONES HORMONALES Y NEUROVEGETATIVAS r BASES NEURONALES DE LA EMOCIÓU V DE LA MOTruICIóU r FUI{GIOI{ES ESpECínClS DEL STSTETUI rírnelCO ¡ GONSIDERACIONES FISIOPATOIÓCICAS r BlBLlOGmrÍl 172 INTRODUCCIóH La difícil caracterización anatómica y funcional del sistema límbico como el conjunto de eitructuras neu- ronales que genera la conducta emocional, se debe a dos razones principales. Un primer aspecto es el carác- ter personal y subjetivo de las emociones y las motiva- ciones, que hace inverosímil cualquier inténto de gene- ralización. Una segunda compliiación es la falt"a de acuerdo para definir qué regiones cerebrales forman el sistema 1ímbico, y qué características comparten para ag_ruparlas, precisamente, bajo el concepto de sisfema. ,- Un elemental principio evolutivo sugiere que aque- llos comportamientos adaptados al entbrno físico o al ambiente social tienden a perpetuarse, al igual que debe ocurrir con los circuitoi neuronales que iós haóen posibles. Para Macl.earL sobre el cerebro visceral y apetitivo de los reptiles primitivos, se añadió un ceró- bro emocional, cuyas funciones serían asumidas, fi- nalmente, por el sistema límbico de aves y, sobre todo, mamíferos. El sistema límbico determina la aparición de un mundo interno, concepto éste superpuesto en parte, pero no equivalente, al de medio interno. El mundo intemo no se fundamenta en la presencia de interoceptores ni en el desarrollo de meóanismos ho- meostáticos, sino en la elaboración de señales internas de identidad. Por ejemplo, el ser capaz de inhibir de- terminados deseos (rehuir una fuenté de alimento ante la presencia de un depredador) es la expresión con- ducfual de la existencia de circuitos internos capaces de generar estados en los que la información ploce- dente de exteroceptores e interoceptores se somete a un escrutinio frente a memorias o planes no meramen- te contingentes. En este sentido, el sistema límbico se- ría un poderoso inhibidor de deseos y necesidades re- lacionadas con la supervivencia dél individuo, en función de las condiciones del medio interno y del mundo que lo rodea. _ _ El concepto de emoción tiene, por su parte, una do- ble vertiente. En primer lugar se puedeionsiderar un aspecto interno, personalizado/ que en la especie hu- mana toma además un carácter cognitivo; y un aspecto externo, conductual, que sirve de clave o señal a miembros de la misma especie o de especies relaciona- das. La expresión externa de las emociones podía tener Sisferna límbico t 179 un origen epifenoménico. Existen numerosos ejemplos en los que, en caso de conflicto entre informaciónes sensoriales (por ejemplo, entre información visual y vestibular), aparecen manifestaciones vegetativas y eJ_ queletomotoras que funcionan como señales de aviso (mareos, náuseas, etc). Del mismo modo, el conflicto que :9 plantea ante la evolución inesperada de una si- tuación, como la presencia de un dépredador en un lugar imprevisto, se resolvería con h alctivación de de- terminadas manifestaciones vegetativas y esqueleto- motoras coincidentes con una reevaluación, o puesta a cero, de los datos sensoriales disponibles. Dichbs actos motores, mediados por el músculo liso y/o estriado, serían a largo plazo sumamente expresivos, por su coin- cidencia con el estado o situacióndel munáo interior. El extraordinario desarrollo en aves y mamíferos de las estrucfuras que se incluyen en el concepto de siste- ma límbico estaría muy ligado, por otra paite, al cuida- do de la prole, caracteristlca más que peculiar de estas especies. Este hecho singular permité una prolonga- ción de los estadios infantiles y juveniles eÁ contacto directo con el medio externo. És-bien conocido el he- cho de que la persistencia de rasgos infantiles, así como la detección de los mismos, désencadena meca- nismos inhibidores de la agresión, probablemente re- lacionados con la apariciórry el desárrollo del sistema límbico (Fig. 10.1). . lomo se podrá observar en las páginas que siguen, el sistema límbico se caracteriza pór ét elevádo ní-e- ro de circuitos neuronales que én él se inscriben. En este sentido conviene tener en cuenta las consideracio- nes siguientes. En primer lugar,la misma estructura puede formar parte de circuitos distintos, de igual modo que un mismo circuito puede procesar infor'ma- ciones distintas e incluso contrapuestas. En segundo lugar, cada relevo o estación neuronal en un ciJcuito supone una transformación de la información y, al mismo tiempo, se puede constifuir en un punto nodal al que se puede acceder desde orígenes,^funciones o necesidades distintas. Estos circuitos no son necesaria- mente neuronales en exclusiva. Existen sistemas hor- monales que pueden cumplir misiones de distribución de información simultánea y rápida de según qué ór- ganos/ aparatos y sistemas en función de las necesida- des del momento. Ejemplo de esto último es la reac- Figura 10.1. Evolución del dibujo del ratón Mickey en el transcurso de 50 años. La infantilización de sus rasgos (mayortamaño relativo de ojos y cabeza, por ejemplo) coincidió con un carácter más blando e inofensivo de su conducta, amplianáo, probablemente, el número de sus adeptos (Copyright de Wdt Disney Productions). 174 t Neurofisiología I ción de alerta, en la que intervienen mecanismos neu- ronales y hormonales. Otro aspecto a tener en cuenta es el papel del siste- ma límbico como irüibidor selectivo de impulsos y ne- cesidades básicas, inmediatamente relacionadas con la supervivencia. La inhibicién selectiva de determina- doi circuitos de carácter no topográfico, sino relaüvos al archivo de memorias cargadas de significado inter- no, puede impedir la activación de (demasiadas) vías lateiales y permitir así la creación exclusiva de las aso- ciaciones témporoespaciales pertinentes (aprendizaje emocional, vivencias). La dispersión lateral en circui- tos altamente interconectados llevaría a fenómenos de resonancia, superabundancia y/o bloqueo (ideas obse- sivas, fenómeno de kindling, crisis epilépticas, ansie- dad, etc). Desde una persPectiva fisiológica, el sistema límbico está capacitado para llevar a buen término ta- reas de este tipb, ya que en él se repite hasta la sacie- dad el esquema básico, presente en tantas otras estruc- turas ceñbrales, de que fuentes de in-formación distintas, de carácter complementatio y /u oPuesto, se confrontan en la misma estructura o punto nodal, a través de circuitos interconectados. AI{ATOMíA FUNCIONAL DEL SISTEMA LíMBICO En 1878 Broca denominó lóbulo límbico al anillo de tejido cortical que rodea el hilio de cada hemisferio ce- rebral. Dicho anillo o limbo está formado por la cir- cunvolución del cíngulo, la circunvolución subcallo- sa, la circunvolución parahipocampal y la formación del hipocampo, así como por otras estructuras corüca- les relacionadas con la vía olfatoria. Todas estas estruc- turas, agrupadas también bajo el nombre de rinencéfa- 1o, se supusieron relacionadas conla olfacción. En1952 Maclean propuso que el lóbulo límbico, junto con de- terminados núcleos subcorticales, está relacionado más que con la olfacción, con la elaboración y la expre- sión de las emociones. Los componentes subcorticales del sistema límbico, variables de un autor a otro, son la amígdala, el área septal, el núcleo accumbens, el epi- tálamo (habénula), el núcleo anterior del tálamo y parte de los ganglios basales, como la sustancia inno- minada y la región palidal ventral. A esta larga rela- ción se suele incorporar el hipotálamo, como vía final común de salida de todo el sistema, y la corteza orbito- frontal como lo opuesto, es decir, como la porción de neocorteza que interviene más directamente en el sis- tema límbico (Fig. 10.2). Aunque no hay, Pues/ un completo acuerdo acerca de la composición anatómica del sistema límbico, se acePta que un conjunto de es- tructuras localizadas en la porción medial deltelencé- falo, con un alto grado de interconexión entre sí, com- parten proyecciones directas al hipotálamo, y regulan, por tanto, los mecanismos neuroendocrinos, autóno- mos y conductuales asociados con esta porción del diencéfalo (Fig. 10.3). blanca anter¡or Septum Tubérculo ólfatorio Hipocampo- Giro parahipocámPico Figura 10.2. Estructuras corticales y subcorticales que componen el sistema límbico. Bulbo olfatorio Giro dentado Núcleo interpeduncular Comisura blanca anterior Rrea hipotalámica anterior Núcleo preóptico Nervio óptico Ouiasma Sistema límbico I 175 Núcleo paraventricular Hipotálamo dorsal Hipotálamo lateral Haz mamilotalámico Area hipotalámica posterior Núcleo dorsomedial Núcleo ventromedial Cuerpo mamilar Hipotáamo lateral Núcleo supraóptico . Arnígdala B Haz mam¡lotalámico Núcleo periventricular Núcleo arcuato Núcleo tuberal lateral Figura 10.3. Localización de los principales núcleos que componen el hipotálamo. En A se muestra una visión lateral y en B una secciÓn coronal. i Amígdala La amígdala es un complejo de núcleos y áreas cor- ticales especializadas que se localiza en la porción rostromedial del lóbulo temporal. Está formada por los núcleos cortical, medial y central, por el complejo basolateral, y por la corteza periamigdalina. Estos nú- cleos están ampliamente conectados entre sí y, ade- más, presentan conexiones específicas con otras es- tructuras límbicas (Fig. 10.4). Por ejemplo, el núcleo central está muy relacionado anatómica y funcional- mente con el hipotálamo lateral y con diversas estruc- turas del tronco del encéfalo, como el núcleo del tracto solitario y el núcleo parabraquial, los cuales, a srt vezl participan en funciones gustativas, cardiorrespirato- rias y viscerales. Los núcleos cortical y medial y la cor- teza periamigdalina reciben aferencias desde el bulbo olfatorio principal y accesorio, y proyectan a la corteza olfatoria. La porción basolateral, más reciente, recibe aferencias deáreas corticales de asociaciórL sobre todo de la circunvolución temporal inferior (visual), de la circunvolución temporal suPerior (acústica) y del ló- Corteza de asociación Am@dala Táamo Visual .i.i..1:ri::.:::r:r.ir.--'.'..: a.,-.i:-..a.1 f r'i : r:'AgP-itlgi ll¡1 1 ¡..r::,,l,i...:r:.r. Gustatoria Somatosensorial Basolateral Ganglios basales Central Tronco del enéfalo Sustancia gris Centros autonómos Corticomedial Hipotáarno Hipofisis 176 I Neurofisiotogía t Figura 10,4. Diagrama de las principales vías aferentes y eferentes al núcleo amigdalino. bulo de la-ínsula (somatosensorial). Está también muy relacionada con la corteza preftontal orbitomedial y con el núcleo dorsomedial dél tálamo. En conjunto, loi núcleos amigdalinos proyectan, a través de la estría terminal y de lawía ventral, a diversas zonas del hipo- tálamo, aparte de a otras estructuras corticales y rirU- corticales (Fig. 10.4). Formación del hipocampo y corteza límbica La formación del hipocampo es una porción de la corteza cereb¡al que forma una especie de cuerno a lo largo de la curvatura del ventrículó hteral. Se subdivi- de en hipocampo propiamente dicho, o asta de Am- mory circunvolución dentada y complejo subicular. Las aferencias a la formación dei hipoóampo proceden de la corteza entorrinal, del hipocampo contrálateral y de estructuras subcorticales Como ei septum mediaÍ, ciertos núcleos del rafe y el locus caeruléus del tronco del etgéfalo y, por último, del núcleo fastigial del cere- belo. El hipocampo proyecta de vuelta a la"región subi- cular y ésta, a stt vez,lo hace sobre el tálamJanterola- teral, los cuerpos mamilares, los núcleos ventromedial y anterior del hipotálamo y el septum lateral. A través aqt f.9pi1, el hipocampo pioyectá sobre el septum late- ral (Fig. 10.5). El resto de la corteza límbica de asociación se muestra en la Figura 10.2,y sus principales conexiones anatómicas se presentan en la Figurf 10.6. Gircuitos !ímbicos En 7937 Papez describió un circuito neuronal que, por vez primera, ponía en conexión los componentes expresivos de los fenómenos emocionales con los com_ ponentes cognitivos propios del mundo interior, es de_ cir, los sentimientos. Como se muestra en la Figu- ra70.7, A, el circuito de papez relaciona el hipotila_ mo/ es decir, la vía final común de los afectos, con la cotteza límbica, o asiento de la generación de los esta- dos emotivos. Este circuito límbico medial se comple- merrtó por otro basolateral, propuesto por yakolev en 1948. Este último circuito (Fig. 70.7, B) pbne en relación con 9l hipotálamo, a través de la amlgdala, la única porción de la neocorteza directamente rélacionada con el sistema límbico, es decir, la corteza prefrontal orbi- taria. A estos dos circuitos, que se pueden considerar como clásicos, se ha sumado con posterioridad una lis- ta casi interminable de relaciones anatomofuncionales entre estructuras límbicas y paralímbicas. . A finales del siglo xrx, Jaókion propuso que una fun- ción determinada está represeniadá muchas veces a niveles distintos del sistema nervioso. Los niveles más altos, habiendo aparecido más tarde, median la fun- ción de una forma más precisa que los niveles inferio- res. Además, son excitados más fácilmente y suelen te- ner una acción inhibidora sobre los niveleé inferiores. Por ello, la lesión de los niveles superiores libera a los inferiores de dicha inhibición y pérmite su expresión conductual. Con esta idea jerárquica in mente, Nriaclean prop]rs9 en la década de los años cincuenta que el cere- bro de los mamíferos actuales es la suma dé tres cere- bros superpuestos, adquiridos a lo largo de la evolu- ción (Fig. 10.8). Un primer cerebro pótorreptiliano, vegetativo o instintivo, formado por porcioneJ altas de la médula espinal y p-arte del troncodel encéfalo y de los ganglios basales, hizo posible el desarrollo dé los comportamientos instintivos relativos al estableci- miento de territorios, búsqueda de refugios, caza, apa- reamiento, etc.; es decir, de funciones relacionadas óon la supervivencia. El cerebro de los paleomamíferos, Sistema Íímbico ¡ 177 Figura 10.5. Diagrama de las principales vías aferentes y eferentes del hipocampo, así como de su circuito interno. emocional o límbico, sería superior ierárquicamente al anterior, por lo que tendría la opción de suspender o bloquear su activación. El autoconocimiento se origi- naría de la posibilidad de inhibir pautas conductuales heredadas o de suprimir secuencias de conducta aprendidas previamente, generando así un bloqueo o contención de pulsiones primitivas. Esta memoria in- tema que se va elaborando es una mezcla de opciones propias y de información procedente del medio exter- no e intemo. Por último, el cerebro de los neomamífe- ros estaría formado por estructuras neocorticales y se- ría el responsable del análisis frío, no emocional ni contingente, y en detalle, de las características del me- dio externo. Este último cerebro operaría así libre de las señales (o el ruido) generado en el mundo interior. En cualquier caso, el comportamiento es único, y re- sultado del trabajo combinado de los trei sistemas. Aunque esta teoría está lejos de una confirmación ex- perimental plena, no deja de ser atractiva, motivo por el cual se menciona con detalle aquí. ---------I Hipocampo 178 I Neurofisiología I . Corteza entorrinal y perininal Corteza de asociación visual y acúst¡ca . Am'lgdda . Corteza perirrinal Corteza de asociación visual, acústica y somatosensorial Corteza prefrontal y parietal posterior . Amígdala . Cofteza perirrinal o Presubiculum . Am¡gdala . Corteza entoninal y perirrinal . Hipocampo Figura 10'6. Diagrama de las conexiones más importantes de la corteza límbica de asociación. INTEGRACIóN CENTRAL DE tAS FUNCIO]IIES HORMONATES Y NEUROVEGETATIVAS Como se ha señalado, el hipotálamo representa la vía final común de salida del sistema límbico en los aspectos referentes a la regulación de las glándulas de secreción interna y del sistema nervioso vegetativo. Esto es posibleporque, por una parte, el hipótálamo está conectado con la hipófisis, bien a través del siste- ma porta hipofisario (adenohipófisis) o, directamente, a través de proyecciones axónicas (neurohipófisis). por otra parte, diversos núcleos hipotalámicos proyectan a los centros troncoencefálicos encargados di lá regula- ción de funciones vegetativas como el mantenimiento de la temperatura corporal y de la función cardiovas- cular y respiratoria. Además, el hipotálamo desempe- ña un importante papel en la expresión de las emocio- nes a través de la musculafu¡a estriada. De hecho, la estimulación eléctrica de alguno de sus núcleos es ca-'paz de producir comportamlentos integrados de índo- le emocional, como ataque, huida, etc., lo que demues- tra que estas complejas conductas son configuradas en esta estrucfura cerebral. El interés por el hipotálamo como ganglio cerebral que regula y coordina las funciones metabólicas, endo- crinas y vegetativas, y como órgano rector de los as- pectos motores básicos de la conducta emocional nació de los estudios clásicos de estimulación cerebral de Hess, y de lesión y desconexión cortical de Bard. La estimulación eléctrica de porciones aisladas del hipo- tálamo produce modificaciones en los niveles de piác- ticamente cualquier proceso endocrino, metabólico o vegetativo (Fig. 10.9). Por otra parte, se ha demostrado que tras la separación quirúrgica del hipotálamo de las estructuras corticales y de los ganglios basales (animal hipotalámico) el animal es capaz todavía de regular su Figura 10.7. Circuitos de.Papez, A, y de Yakolev, B. Sisfema límbico I 179 A ,t [rl Neomamífero ffi Paleomamifero [,::]l Protoneptiliano B Gato Mono *t kPa ". ];; lo, ]., 2s Figura 10.9. Efectos sobre la amplitud y la frecuencia respi- ratorias (A) y sobre la presión arterial de la estimulación de di- versas estructuras límbicas de la rata. Abreviaturas: APO, área preóptica; CCM, complejo corticomedial de la am(gdala; HL, hi- potálamo lateral; HMA, hipotálamo medial anterior; HV, hipo- campo ventral. Obsérvese que a igual intensidad, la estimula- ción de HV apenas si produce efecto, y que el efecto de la estimulación de CCM puede variar de la activación a la inhibi- ción (resultados obtenidos en colaboración con los Drs. J. Ló- pez-Barneo, D, Mir y J. Ribas). cados en la Tabla 10.1 deberu por tanto, ser considera- dos con la debida reserva. Dado que las funciones del hipotálamo como órga- no endocrino, así como su papel regulador del sistema nervioso vegetativo, de la ingestión de alimentos_ y ag1ta, y de lá regulación de los ritmos biológicos ha sido considerada in extenso en diversos capítulos de ffi@@ Giro del cíngulo B Circunvolución subcallosa C,orteza retoesplénica Corteza piriforme Circunvolución del hipocampoUncus F?l Neocorteza H Aocorteza y Wxtalocorteza Figura 10.8. A. Diagrama de los tres cerebros de Maclean. B. Proporción de corteza límbica en cuatro especies de mamí- feros. metabolismo y producir respuestas conductuales agre- sivas. La conducta agresiva, annque bien elaborada desde el punto de vista motor, recibió el nombre de rabia falsa porque se desencadena por estímulos irrele- vantes, no se dirige a los objetos adecuados /, más im- portante aún, porque sólo se induce su aspecto exter- no, pero no la experiencia interior. En la Tabla 10.L se resumen las diversas funciones controladas por el hipotálamo, así como los núcleos que participan en ellas. Considerando lo intrincado de la anatomía del hipotálamo, el pequeño tamaño de cada núcleo y el alto grado de conexiones y vías de paso (Fig. 10.3) es difícil asignat con certeza una fun- ción definida a un núcleo en concreto. Los datos indi- laO f Neurotisiotogía I Tabla 10.1. PRINCIPALES NúcLEos HtporAlAMtcos y FUNCIoNES euE sE LES ATRIBUyEN- FUNCIONES VEGETATIVAS EFECTOS CONDUCTUALES rNcEsnóN lt&tháfifl REFUERZo Neuro hipó- + - fsis Adeno- tltF mentos AOua nlP9 flsts Vigilia 0 sueño Ritmo cardía- c0 To Ritmo Presión Ritmo Activa- ca¡día- arte- respi- ^'!- Agre- Mledo co riar rator¡o gJ;'Jl¡ siva huida Núcleos HIPOTÁLAMO MEDIAL ANTERIOR n. anterior n. preóptico n. supraquiasmático n. supraóptico n. supraventricular HIPOTÁLAMO MEDIAL TUBERAL n. ventromedial n. dorsomedial n. amato n. periventricular HIPOTÁLAMO MEDIAL MAMILAR n. mamilar n. supramalar n. posterior HPOTÁLAMO LATERAL n. región preoptica lateral n. lateral sueño 1 t vigilia ADN Oxitocina Se indica siempre el efecto de la estimulación o activación del núcleo, no el de su cesión o inactivación. esta obra, a continuación sólo se consideran aquellos aspectos globales de la fisiología del hipotálamo en re_ lación con su estimulación y lesión. Funciones vegetat¡vas La estimulación de las porciones anteriores del hi- potálamo como los núcleos anterior y preóptico dis- minuye el ritmo cardíaco, la presión aitérial y el ritmo respiratorio. La estimulación del núcleo anierior dis- minuye la temperatura corporal mediante la inducción de vasodilatacióry o de conductas como el jadeo. por el contrario, los núcleos posterior y supramamilar pro- drrcen efectos opuestos. El núcleo poite.io. del hipo- tálamo, por ejemplo, activa la induición de conduitas como el escalofrío que contribuyen a aumentar la tem- peraturacorpo¡al. En ambas regiones anterior y poste- rior del hipotálamo existen neuronas que módifican sus patrones de disparo en función de lá temperatura 9orporal,.actua,1d9 por tanto como termorreceptores internos (Fig. 10.10). Efectos conductuales La esfimulación eléctrica de la región lateral del hi- potálamo induce un aumento de ñ actividad motora general del animal y de su conducta agresiva. Este in- cremento de agresividad se acompaña de toda una se- rie defenómenos vegetativos como dilatación pupilar, sacar las gaftas, erizamiento del pelo, aumento he h presión arterial y del ritmo cardíaio, disminución del flujo renal, disminución de la secreción de jugos diges_ tivos, etc. Todo edte correlato vegetativo áe"tipo sYm- pático es el cortejo que acompaña a la reacciónie aler_ ta. Fvidentemente, la lesión del hipotálamo lateral produce el efecto opuesto. La estimulación de la región medial del hipotála_ mo/ por el,contrario, induce placidez y sedacióir de la conducta del animal, mientrás que su lesión produce un aumento de agresividaq qqe no cede con eitiempo. Este. cuadro 1'a ¡nelcionado-de rabia falsa se prodüce también tras la lesión selectiva de poiciones del siste_ ma límbico, como la corfeza orbitofrontal y la circun_ volución del cíngulo. La estimulación de ciertas estructuras hipotalámicas periventriculares como los núcleos perivéntricular y preóptico induce respuestas muy diitintas a las antá riores, del ti-po de temo¡ y miedo, que suelen originar conductas de escape o huida. Las acciones del hipotálamo sobre el sistema nervio- so vegetativo arriba indicadas se complementan con otras de tipo conductual, ya que la estimulación de sus regiones anteriores induce placidez y sueño, mient¡as que la estimulación de las regiones pósteriores aumen_ ta el nivel de alerta y vigilancia del animal. Una-estructura hipotalámica ya estudiada en otra parte de esta obra es el núcleo supraquiasmático, el cual se ha caracterizado en roedoies (rata, hámster) Factores fisiológicos lntegrador (detector de error) Factores hedonísticos sociales, ambientales como el responsable de la generación de los ritmos de tipo circadiano. Se ha demostrado que la actividad de sus neuronas sigue una ritmicidad circadiana incluso aisladas del resto del cerebro, lo que les confiere las características de un verdadero generador del ritmo y no de una mera estructura repetidora. Regulación de la ingestión Los estudios sobre la regulación de la ingestión de alimentos y agua tuvieron una especial incidencia en el debate sobre si las estructuras hipotalámicas son o no específicas en la localización de determinadas fun- ciones. Durante bastante tiempo se ha aceptado que el hipotálamo lateral funciona como un centro del ham- bre, cuya activaciónincita a comer y beber al animal, y cuya destrucción lo convierte en un ser capaz de llegar a la desnutrición por su rechazo de la comida. Por el contrario, la región ventromedial del hipotálamo fun- cionaría como un centlo de la saciedad, generando efectos opuestos a los indicados para la región lateral (Figs. 10.11 y 10.72). Experimentos recientes han mos- trado lo simplista de esta interpretación, pero no la Sistema límbieo E lAl Elementos controladores Variable iontrolada han rebatido por completo, ni existe en la actualidad una teoría que englobe de modo aceptable la organiza- ción de los mecanismos de regulación de la ingestión de alimeptos. Regulación hormonal Las porciones magnocelulares de los núcleos su- praóptico y paraventricular se encargan de la síntesis y liberación de la hormona antidiurética y de la oxito- cina, cuyas acciones fisiológicas se han considerado en otra parte de esta obra. Es de resaltar que colaterales axónicas de las mismas neuronas que proyectan al ló- bulo posterior de la hipófisis, donde se liberan dichas hormonas, se dirigen también a otras estructuras del sistema límbico y del tronco del encéfalo, con una fun- ción desconocida de momento. Por su parte, cúmulos de neuronas de pequeño ta- maño, localizados preferentemente en los núcleos pe- riventriculares, sintetizan las hormonas (o factores de liberación) hipotalámicas: TRH, LHRH, CRH, GHRF, GHIH, PRF, PIH, MRF y MIF. Todas estas hormonas alcanzan los lóbulos anterior y medio de la hipófisis a lF-tiFl l impurso I * (t<(-) Detector del nivel de la vanable Figura 10.10. Sistema regulador de la temperatura corporal en homeotermos. Nótese que el valor deseado no depende en exclusiva de factores fisiológicos, sino que pueden intervenir otras variables endógenas y exógenas. 182 I Neurofisiología t Factores ¡' Mati\,",] I irp,¡* | ü (+)<(-) (1,2,3) Elementos controladores Integrador Factores (detector de error¡ hedonísticos sociales, ambientales Detector del nivel de la variable Figura 10'1 1 ' sistema regulador del nivel de nutrientes. En este caso, la variable controlada no es, desde luego, el peso corporal. Enrealidad, puede que sea más de una variable lo que se controla. través del sistema porta hipofisario. Cada una de ellas, en función de la/s hormona,/s cuya liberación regu_ la,/n, se ha considerado en el capítuio correspondieñte. En diversas estructuras del sistema límbico se han encontrado receptores para estas hormonas y factores, asi co-mo para otras hormonas y sustanciás de tipo peptidérgico que actúan probabllmente como neuro_ transmisores o neuromoduladores. por ello se ha pro- puesto que, en adición a las redes neuronales que con_ forman el sistema límbico, existe una red peptidérgica que participa en la coordinación de los aspectos vége_ tativos y endocrinos que acompañan u t e*pr"rér, conductual de las emociones. Se recuerda una vez más que la conducta emocional no es sólo el resultado de la actividad del sistema límbico, sino que en su génesis participan otras estructuras nerviosai y endociinas. BASES NEURONALES DE tA EMOCIóN Y DE LA MOTIVACIóN .. {r^qy" parece difícil alcanzar un acuerdo para de_finir qué se entiende bajo el término emocién, sí se acepta sin problemas que en situaciones tensas o com_ prometidas para el individuo (por ejemplo, el sobre_ salto que acontece ante la p,resencia ériUitu á" ,rn pr"_ dador) ocurre una activacfun inespecífica del sistéma vegetativo (taquicardia, sudor frío, etc.) y del sistema motor esquelético (expresión de terror, aiaque/huida) lunto con un mayor o menor conocimiento de la causa del sobresalto. De acuerdo con la teoría de James-Lange, el sentir interno que caracteriza a un estado emocioáal se sigue de la percepción de_los fenómenos motores y vegetáti_ vos que se desencadenan ante determinados estíñrulos externos. Por el contrario, para Cannon y Bard, así como para la mayoría de investigadores ácfuales, las sensaciones que desencadenan estímulos emocional_ mente relevantes ponen en marcha un doble mecanis_ mo que origina la emoción por una paúe,y la respues_ ta motora y-vegetativa por otra. Como se ha señaiado, Papez fue el primero en ubicar en estructuras del siste_ ma límbico los dos aspectos de la emoción, es decir, expresión y sentimient-o (Fig. 10,2, A). Así,los elemen_ tos expresivos generados en el hipotálamo se pondrían en contacto con (o podrían ser activados desd-e) la neo_ Elementos controladores Sistema límbico I lA3 Variable controlada f!-.tve 1 I imputso I + lntegrador (detector de eror) Factores hedonístico sociales, ambientales Detector del nivel de la variable Figura 10.12. Sistema regulador de la hidratación de los tejidos orgánicos. Nótese la presencia en el sistema regulador de mensaieros quím¡cos que actúan de modo simultáneo dentro y fuera del sistema nervioso central. corteza, a través de la corteza límbica de asociaciÓn. Aunque el circuito de Papez no tiene hoy día una esPe- cial relevancia funcional, sí es cierto que estructuras como el hipotálamo, la amígdala, el hipocampo y la corteza orbitofrontal son necesarias en la elaboración de las respuestas emocionales. Llama lá atención el frecuente olvido de la filogenia y ontogenia de los fenómenos de tipo emocional. Por ejemplo, sería fácil deterrninar el origen evolutivo de determinados gestos como rascarse la cabeza en señal de perplejidad o taparse los ojos ante una visión ho- rripilante. Por otra parte, las crías aprenden de sus mayores la respuesta emocional que corresPonde ante determinadas situaciones conflictivas. Además, los elementos cognitivos y abstractos de las situaciones emocionales son reelaborados continuamente median- te mecanismos de rememoración. Todos estos factores sugieren que los fenómenos emocionales, al menos en sus aspecios cognitivo-perceptivos, no tienen una loca- lización precisa, sino que se distribuyen por las estruc- turas corticales junto cbn otros fenómenos aprendidos a nivel verbal, manipulativo, abstracto, etc. Por ejem- plo, siempre se ha supuesto que los fenómenos vegeta- tivos que acompañan a la emoción son de carácter adaptativo para la (posible) acción motora. Sin embar- go, hay que tener en cuenta que la respuesta vegetati- va sobreipasa en tiempo a la motora, que a veces, ade- más, es más intensa de lo necesario y que con la repetición del estímulo tiende a desaparecer, mientras hay una mejora de la respuesta motora estriada. Todo esto hace pensar que las respuestas emocionales tienen un componente inespecífico, alertador, cuyo signifi- cado primordial es la puesta en marcha de fenómenos cognitivos que faciliten la búsqueda de soluciones ori- ginales, desechando pautas más primitivas y estereoti- padas.- Del mismo modo que determinados aspectos de las emociones se puedeñ condicionar o aprender, los fe- nómenos emocionales son fuente de impulsos o gene- ran necesidades intemas, es decir, se convierten en motivaciones. El concepto de motivo es de origen psicológico. Tan- to la teoríá psicoanalítica de Freud, como las teorías etológicas y la teoría de los impulsos de los psicólogos experlmeÑales proponen que determinadas tensiones inlernas, como el hambre o la sed, aparecen como con- 1a4 f Neurofisiotogía I secuencia de estados carenciales, en este caso de ali_ T".rt9r oagua. Estas tensiones intemas activan la rea_lización de determinadas conduct"s apetitioar, o áL búsqrreda, y consumatorias, o de sadsLcción. La re_ouccron cle la tensión intema refuerza la aparición dedichas conductas cuando se plantea J".r,rurro la nece_ sidad. Los motivos o impulós_ü"r"., * origen inter_ro, lqln.t",no siempre es fácil localizar el e"stado ca_ ::i.jLf": t.s genera, como ocurre por ejemplo con Iaconducta sexual, o con la curiosidaá, capaz'd,e poneren marcha una conducta.exploratoriá. plr rildnio, enausencia de necesidad objetiva de alimentos y/o áein sensación de hambre, se puede comer si se presenta un Itilj" muy apetitoro qr" u"tiu, "r, urt" caso, comotncentrvo. "^t:f-.1:ble que las motivaciones, al igual queya sena comentadg para las.emociones, no tágan un sus_trato anatómico definido. Su progresiva elaboración con el desarrollo de la especie yi"f"i"ái"ü"" ú;;;;en su génesis, rememoráción i, repeüción inte.venjánruunerosos circuitos, a los que se puede acceder deidediversas entradas o puntó nodáles. por ejemplo, laangiotensina II deseniadena la aparición áe conductasapebitivas de búsqueda de agua fru"," i"v".ción intra_ Il¡illl11l por su acción sobre el órganb yuxtaforni_lil T""T3s que a nivel renal, a t¡aiés de su acciónsoore ra aldosterona. y sobre la hormona antidiuréüca, aumenta la reabsorción de sodio y agualfig. f O.fZ¡. Eieste sentido, numerosas sustancias á" oij"r, peptídi_ co . (hormonas, neu_rotransmisores, neur'omodulado_ res) tuncionan p_oniendo "r, -u..ná d;*;;;'Ji;ü_neo renomenos localizados en circuitos y estrucfuras orgánicas muy diversas con un mismo fin adaptativo. ry!_qr^o!"Es ESpEcíFtcAs DEL S|STEMALIMBICO . En este apartado se éxplican las características fun_cronales más relevantes de estrucfuras límbicas comola amígdata, ta formación d"j htp;;;;;"f ,"pt"* yla corteza límbica de asociació". aa"rn?, ,á presentanalgunas consideraciones acerca de la lateralización defunciones emocionales en la cortezi."."U*f del hom_bre y sobre la localización en el ,irt"*u ii_Uico deáreas o zonas de recompensa o castigo. Amígdala , .En 1939, Klüver y Bucy describieron que la lesiónbilateral del núcleo árnlgaár*o y J" pári""j"l polo an_terior del lóbulo tempoial "r, ríonor'p;;;;;" un sín_<rrome conductual caracterizado po., 1) ceguera psí_quica; 2) conducta exploratori'a -oá - "t ugerada;3) temeridad o pérdida ¿é -i"áá, yu q;;d; ejemplo, ,T"^g:_",::: serpientes. a Ias q ue nor-alrnente' temen;+/ conducta alimentaria excesiva (hiperbulimia) e in_ f:yl"qa;5) aumento a" lu "o"iíü,1.""r (auto_,lll| y heterosexual); y 6) hipermetamorfosis,'o ten-clencra a reaccionar ante cualqüier estímulo visual (Fi-gura 10.13). Este cuadro clíniéo permite suponer que, en condiciones normales, la amígdala funciona comoun centro inhibid.or, evitando q"ue se desencadenen conductas temerariás o inapropiadas en relación con laalimentación, el sexo y fá "ipf"r".iOr,'a"t entomo.Dado el etevado númeó y h di";;;á;; de hs aferen_ ::::::: ta amísdala-reciúe de rr."iüui¡_ui." y á"rresro de Ia corteza. de asociacióry así como su densaproyección sobre los núcleos del hipotalamo 6i^frrlra'10.4), es fácil pensar en el papel;"¿;;-q"" h ;#;_ *! ."lpt" pa'ra la "o..".iu'"rt u"turu.ión de loscomportamientos más adecuados en función de la in_formación sensorial disponiUf". asi p""r, "f estudiopionero de Klüver u^?y"i'mosrro la pírti.ip*io" J" iáamígdala en numeiosos procesos ae inaote emocional, "l l9g qy" se realiza uná compleja ehbáración y aso_ciación de esfmulos pro."a"rit"J ¿" ai""r"u" fuentessensoriales. La estimulación eléctrica.de la amígdala produceefectos sobre el sistema nervioso vegetJlwo parecidosa.los que induce la estimulaciO" ¿"f'rup"ialamo. prin_ c-ipalmente, la estimulación de la ur-igáui;."r,t¡al nro_duce un aumento o disminució;A'iü;r;ilft#i y de la frecuencia carcriaca, un aumento o disminución 1:.1i,T?^,tr'9,11 -y du.?"".r".io"", lulñointestinules, ATy"p, piloerección, etc. La esámulación de láarrugcfala corficomedial produce un aumento de la se_creción de ACTH u-a¡ So1.,¡a9t offi, _ienrras quela estimulación de"la porciOn ¡urólut"rui parece inhi_birla. La esrimulación^d" h ilG;;i;f'üJuien inducefenómenos motores como giro.o-"r,t ulut"*i de la cabe_za, movimientos rnasticatoiios y de degtuc-ion, o movi_mientos de tipo clónicoyrítmtó G;?;; romar uncarácter convulsivo si só prolongá "f'"rtá"fo.,^ T.t,"T-?t despierto, lu usti"rn"tuciái-"t¿"t ¡"u a"ra amrgdala a baja intensidad produce una reacción dealerta moderadá, mirar a tos' la¿os, "t":;;"" débilesalteraciones de tipo vegetativo. Si se incrementa la in_tensidad del estírirulo, se producen los fenómenos ve_getativos antes mencio¡ruáos más una .""""i0_, g"rru_ralizada de ataquelhuida. _ Resulta característico el hecho de que los efectos dela estimulación de la amígcr¡la d+;j; en gradosumo del estado funcional áel animi, J" r, ".,to_.,.,de los niveles de variables ""d;;;il;;ffi#ü# ivegetativas. Asi un mismo estímulo ;; "ü;;;1_malpuede aumentar los niveles J" AóTFi "i éstos es_tán bajos, pero disminuirlos si prüu*""i" estabanaumentados. El papel homeostáüc" v ". pi"a"i"ñt_na do_ desde. e, ¡:",i, d. ;i;i; fili;ár 1"" í., diversosnucleos amrgdalinos queda así de manifiesto. _ ":r, nucleos amigdalinos están altamente interco_n-ectados entre síy con el resto de las estrucfuras límbi_ cas. )e pueden, sin embargo, dividir en tres grupos di_ferentes desde el ou nto -d? ;ist; fililui f.rig. r o.¿1.La amígdala corti'comedi"t t;;.'ürá'#" loao "r, ruolfacción y e' firnciones directaÁ"rrt" ,utu.ior,uau, con el hipotálamo. En esta región existen.r*uroro" receptores para las hormonas i=orticoadrenales y gona_ 3:11!:fl por lo que, probabremeni",i"l*iia"la cor_ncomedrat rnterviene e¡ las funciones endócrinas yconductuales relacionadas con el corte¡á vlu ucti_ridu¿reproductora. La amígdala central prJy"iáp.incipal_ €ti6!!:i,.. Sistema límbico ¡ tgs *.31X.----+n mente a núcleos troncoencefálicos, como la sustancia gris periacueductal, el núcleo parabraquial, el núcleo del tracto solitario y el núcleo motor dorsal del vago, con funciones de carácter vegetativo. Esta comunica- ción se rcaltzamediante neurokansmisores y newomo- duladores de tipo peptídico (somatostatina, colecisto- cinina, CRF, encefalinas, neurotensina, etc.) formando parte de la red peptidérgica ya mencionada. Por últi- mo, la amígdala basolateral recibe sus aferencias de la corteza de asociación frontal, temporal y parietal, par- ticipando más, al parecer/ en procesos de asociación sensorial y conductual. Las neuronas de la amígdala responden preferente- mente a estímulos sensoriales cargados de una tonali- dad afectiva, es decir, relaci.onados con situaciones de recompensa o castigo. En pacientes epilépticos, la esti- mulación de la amígdala produce auras con un conte- nido al mismo tiempo emocional y polisensorial, como sensaciones de ya aisto o ya afuido, alucinaciones, etc. La lesión selectiva del núcleo amigdalino disminu- ye el rendimiento en las pruebas de evitación de tipo pasivo, probablemente por la pérdida de miedo. Con- viene recordar que en la amígdala basolateral existen numerosos receptores de tipo opiáceo y gabaérg¡co, cuya destrucción produce un cambio en los umbrales del dolor físico y en las reacciones de tipo afectivo. De hecho, los animales amigdalectomizados presentan una conducta afectiva muy pobre, perdiendo su rango jerárquico en su grupo y siendo finalmente rechazados por éste. Formación del hipocampo El estudio de la formación del hipocampo ha des- pertado la atención de los neurocienfficos por diver- sas razones. Entre ellas, su peculiar estrucfura, alta- mente organizada, la facilidad que presenta para su estudio electrofisiológico tanto in aiao corno in ztitro, y su ya conocida implicación en los procesos mnésicos, como se deduce de los estudios realizados en el hom- bre tras su lesión por procesos degenerativos, vascula- res o quirúrgicos. El hipocampo presenta una estructura laminar con un circuito básico de anteroalimentación que se origi- na en la corteza entorrinal (Fig. 10.1a). A través de la vía perforante, las aferencias entorrinales activan a las células granulares de la circunvolución dentada. Éstas, a sTtvez, mediante fibras musgosas, activan a las célu- las piramidales de la capa CA3. Las células de la capa CA3 proyectan a través del fórnix al septum lateral y, mediante ramas colaterales, sobre las neuronas pira- ojo tapado Quiasma óptico seccionado \1,,üt Quiasma óptico seccronaoo I<- lesio-nada * f Cuerpo . calloso seccionado Figura 10.13. Participación de la am(gdala en la conducta agresiva del mono. Tras la sección del quiasma óptico y del cuerpo calloso, se lesiona electrolíticamente la amígdala del lado izquierdo(l). Si se muestra una serpiente al lado derecho, el animal reacciona en este caso con una conducta agresiva normal. Si se muestra al lado izquierdo, el animal no parece sentir miedo de la serpiente y tiende incluso a jugar con ella. Cuerpo calloso seccionado l.*r*l I agrsiúa - l I habrtu¿il | laG I Neurofisiotogía t Medial+- Colateral de Schaffer Lateral --f Fisura rinal 1* CA3 Capa granular (circunvoluc¡on dentada) Vra perforante Figura 10'14- Diagrama de la organizac¡ón ¡nterna de la formación del hipocampo. Los números del 1 al 4 indican la secuencia deactivación del circuito. Los números romanos indican las capas de la corteza entonlnal. midales de la capa CA1. Las neuronas de ta capa CA1 proyectan también al fórnix y, de vuelta, sobre Ia corte- za entorrinal, cerrándose así el circuito. . Al esquema básico que se muestra en la Figura 10.14 hay que añadir las aferencias moduladoras silbcortica- les, procedentes del septum medial, del núcleo de la banda diagonal de Broca, de los núcleos del rafe, del locus caeruleus y del núcleo fastigial del cerebelo. Se sabe además que diversas áreas de asociación senso- rial secundarias proyectan sobre la porción ventral del lóbulo temporal, corteza prepiriforme y porción cau- doventral del lóbulo fronial. Estas a su-véz proyectan sobre la corteza entorrinal. Por tanto, el hipocampo re- cibe señales sensoriales de diversa índoló, pero muy alejadas sinápticamente de sus fuentes primarias. Dél mismo modo, por sus proyecciones efeientes también se encuentra muy alejado de los centros moto¡es. De esta-forma el hipocampo ocupa un lugar ideal para el análisis no coñtingente de la información señsorio- motriz, puesto además en contacto con la información interna y subjetiva que recibe a través de sus aferen- cias subcorticales. IJna característica de la actividad eléctrica extracelu- lar que se registra en el hipocampo es el ritmo theta aeJ np! (4-70H{, muy evidente en roedores, y que coincide con la desincronización de la actividad- el-éc- trica cortical registrada mediante electrodos de super- ficie o electroencefalograma. Este ritmo theta aparece durante situaciones de alerta o cuando el animal anda, glj?tggt gxplo¡a, así como durante el sueño de tipo REM (del rnglés rapid eye mlaeffienfs). La aparición áel ritmo theta está relacionada con la proyecóión al hipo- campo que procede del septum medial y del núcleo de la banda diagonal de Broca. El ritmo es coincidente con una baja actividad en las capas CA3 v CA1 del hipocampo. Cuando desaparece él ritmo tÉeta se ob- serva la aparición de ondas irregulares agudas en CA3 yCA1, que se corresponden con un aumdnto de la acti- vidad de las células piramidales, liberadas de la i¡hi- bición causada por las aferencias subcorticales. Esta actividad de ondas irregulares agudas coincide con conductas consumatorias como beber, comer, despio- jar, etc., estados de inmovilidad pero despierto, así como durante el sueño de ondas léntas. La estimulación eléctrica del hipocampo produce menos efectos vegetativos que la estimulac-ión-de otras estructuras límbicas. Sin embargo, si el estímulo es de alta intensidad puede producii fenómenos vegetati- vos, ilusiones y alucinaciones en seres humanós, así como la inducción de actividad eléctrica de tipo epi- leptogénico que, característicamente, sobrepasa en va- rios segundos la duración del estímulo. Afparecer, el hipocampo, como la amígdala, posee num-erosos re- ceptores para una larga lista de hormonas esteroideas y de neuropéptidos que actúan como mensajeros quí- micos. De hecho, la estimulación del hipocampo, al igual que la de la amígdala, aumenta o dilminuye los niveles circulantes de hormonas esteroideas en fun- ción de la situación previa, algo que no ocurre por la estimulación del hipotálamo. La actividad eléctrica de las células piramidales de CA3 se incrementa en función de la novedad del estí- mulo, desactivándose con la repeüción del mismo. Las células piramidales de CA1 parecen activarse de for- ma selectiva por la localización del animal en un lugar específico y conocido de su entorno espacial. E':.:::' La lesión quirurgica del hipocampo en seres huma- nos produce un déficit de memoria retrógrada, es de- cir, de hechos acaecidos hasta tres años antes de la le- sióry así como una mayor dificultad para retener nuevos conocimientos. La falta de memoria es más evidente para algunos aspectos mnésicos que para otros. Por ejemplo, el déficit es mayor para la rememo- ración que para el reconocimiento. Además, está más ligado a los aspectos declarativos de la memoria que a los aspectos de procedimiento o de práctica manual. En cualquier caso, ha sido difícil reproducir experi- mentalmente el mismo tipo de déficit en modelos ani- males. En éstos se ha observado tras la lesión selectiva del hipocampo una falta de reconocimiento del entor- no espacial, o la pérdida selectiva de la memoria de .tipo operativo o de procedimiento. Es posible que el hipocampo no se organice como una estructura de tipo tópico, similar a las áreas senso- riales primarias, sino que funcione como un todo de forma secuencial o sucesiva a lo largo del tiempo. Al estar muy alejado de las fuentes sensoriales y de las salidas motoras, el hipocampo puede que se ocupe de las relaciones entre la información sensoriomotriz dis- ponible en cada momento y las elecciones y decisiones de origen intemo. De ahí que las memorias que proce- sa el hipocampo estén probablemente muy ligadas a las caracterísücas personales y selectivas del indivi- duo. Es sabido, por ejemplo, que las auras que prece- den a las crisis epilépticas psicomotoras, íntimamente ligadas a las estructuras del lóbulo temporal, están car- gadas de alucinaciones de muy diverso contenido emocional. Desde el punto de vista evolutivo, el hipocampo es un tip.o de corteza primitiva que en vertebrados i¡fe- riores recibe un alto grado de entradas de origen olfati- vo. Está inicialmente relacionado con la toma de deci- siones conducfuales ante la presencia de determinados estímulos olfatorios, campo que se ha ampliado en vertebrados superiores a otros aspectos de la percep- ción visual, acústica y somestésica para el análisis y almacenamiento de información relevante para el in- dividuo. La posible participación del hipocampo en los procesos de aprendizaje y memoria se ha relaciona- do con el mecanismo de la potenciación a largo plazo, que se ha descrito como una propiedad de algunos de los elementos neuronales de su circuito intemo. La potenciación a largo plazo consiste en el cambio de eficacia de sinapsis en la circunvolución dentada o en la capa CA1 en función de su actividad previa. La potenciación se induce de forma fácil y repetible me- diante la estimulación breve pero a alta frecuencia de la vía perforante (entrada al hipocampo) tanto in aioo como lr¿ aitro. El proceso se pone de manifiesto en cuestión de segundos y su efecto se mantiene durante semanas en el animal en condiciones fisiológicas. La potenciación a largo plazo presenta como característi- ca la posibilidad de asociar estímulos de fuentes di- versas. Esta propiedad permite potenciar el efecto de un estímulo débil sólo en el caso de que su presencia vaya asociada a la de un estímulo más intenso. Esta situacióry si se piensa, es muy similar a la del condicio- namiento de tipo clásico o pavloviano. Sistema límbíco I 1A7 Como se puede observar en la Figura 10.15, la poten- ciación a largo plazo ocurre en las espinas dendiíticas de las células del hipocampo y tiene lugar cuando o Terminal presináptico TOmV @ Na' \,, Mg-' Figura 10.15. Mecanismo propuesto para explicar el fenó- meno de la potenciación a largo plazo. En 1 y 2 no ocurre la potenciación porque falta la despolarización de la neurona postsináptica o la liberación de glutamato, respectivamente. Cuando ambos fenómenos coinciden en el tiempo se produce la potenciación (3). La intenogación en 3 hace referencia al to- davía no bien conocido papel del calcio sobre el receptor meta- botrópico para el glutámicoy sobre diversos sistemas enzimáti- cos intracelulares (fosfolipasas C y M, adenilciclasá, sintetasa de óxido nÍtrico, etc.). En cualquier caso, la señal de inducción inicia- da por el ion calcio alcanza a los receptores AMPA y NMDA por medio de diversas proteincinasas y también al terminal presi- náptico por la acción, al parecer, del óxido nÍtrico y/o del ácido araquidónico liberados en la espina dendrÍtica postsináptica. $ lAA ! Neurofisiotogía I coinciden en el tiempo una activación de la sinapsis qL:r11ll*g:c3 t uni _despolarización de ra eqitnadendriÍca. Esta situación permite la ent¡ada de cálcio a través del receptor de tipo NMDA,que se denomina así por su alta afinidad pór el N_metii_D_aspartato. El calcio intracelular, por medio de una cascadl de fenó_ menos aún no bien conocida, produce un aumento en la.liberación de glutámico a ia llegada de un nuevo ",trt¡n,"lg l/o un aumento en la eficacia o disponibili_dud,9:_l?r receptores glutamatérgicos de tipo NMDAy AMPA (alphn-amino-3-hidroxi"-5-metil_4_isoxazole_ propionato). La señal retrógrada que permite el aumento en la liberación de glutámicé purtce depen_ der de la liberación de óxido i-rítrico y / ó de ácido ara_ quidónico en la espina dendrítica. Área septal " El área septal se localiza -por delante del hipocampo formando la pared medial del ventrículo úteral tl s-ep-tum recibe aferencias de la amígdala, hipotálamo y de la formación del hipocampo (ca[a CA3 y subículoj. Neuronas colinérgicas localizadaé sobre'todo en él septum medial proyectan al hipocampo, v son las res- ponsables del ritmo theta que se registrá en el hipo_ campo de los roedores. Esta proyeición colinérg'ica IotTS.pu*:., aJ parecer, de un sisteára de proyeccio-nestambién colinérgicas procedentes del tronéo d-el encéfa_ 19, q,r" se dirige a distintas estructuras del sistema Iím_ brco..Por ejemglg, _desde la sustancia innominada y laporción ventral del globo-pálido a la corteza frontál, y desde el núcleo de la bandl diagonal de Broca hasta lá circunvolución del cíngulo y h fórmación del hipocam_ po. La actividad y funáón áe estas proyecciones no son conocidas en la actualidad, aunqué eltircuito septohi_ pocámpic_o participa, que se sepa con certeza hastá aho- ra, en el flujo {9 informaciórneuronal a lo largo dellazo de anteroalimentación que supone el hipocampo. La lesión de los núcleos éeptalés en ratai prodrlce hiperemotividad e hiperreaiiividad, así como un aumento- de las respuestas agresivas, sobre todo frente a estímulos poco familiares para el animal. Este efecto no se aprecia con tanta claridad en otras especies y, en cualquier caso, desaparece en tma o dos seriranas. Tras este tiempo, el animal aparece de hecho más pacífico y pierde rango social en iu grupo. Este fenómeno con_ trasta con el aumento de agrésividad que se observa tras la lesión del núcleo ven'iromedial dLl hipotálamo, g"g "-o disminuye con el tiempo. Otro efecto'más sutil de la lesión del área septal es ñ tendencia del animal a la repetición de pautai innatas o aprendidas previa_ mente. Al parecer, la lesión del septum támbién aumenta la ingestión de agua en relación con el cam_ bio de sabor de las comidal y no con la regulación del metabolismo de la misma. La lesión del septum produce en las ratas una facili_ tación del aprendizaje de pruebas de evitación activa, asi como un déficit en el aprendizaie de pruebas de evitación pasiva. Estos fenóm".ro" ,ór, parécidos a los que se observan tras lesiones del hipocámpo, y opues_ tos a los que se obse¡van tras lesiones ae ia amigaaU. Estos resultados pueden deberse al aumento de activi_ clad motora_inespecífica que se produce tras la lesión del septum. La estimulacién del septum produce la in_ hibición de determinadas funcione's,o"gétutirru", .o_o el ritmo cardíaco y la respiración. Gorteza temporal medial Como característica básica de la corteza de asocia_ ción se ha propuesto que su análisis de Ia información no es secuencial, como en la corteza sensorial prima_ ria, sino de representaciones múltiples, lo que inclina a pensar en_ un procesamiento en paralelo. - Elpapeldel lóbulo temporal y iobre todo de su cara medial se ha estudiado eh pacientes epilépticos o en pacientes someüdo a una exiirpación total ó parcial de la corteza temporal, po,,aronós de índole médica. La lesión del lóbulo temporal en primates desconecta el hipocampo y la amígdala de d corteza de asociación fro_ntal, parietal y tempolal. Se ha observado una asimetría sintomatológica en pacientes con focos epilépticos localizados en lo"s lóbu_ los.temporales derecño ó izquierdo. Los pacientes con lesiones en el lóbulo derecho son más expresivos de su estado emocional, ya sea eufórico o depresivo. Tam_ bren son más lábiles, con reacciones conducfuales no verbales de carácter impulsivo. por el contrario, los pa_ cientes con lesiones de tipo epiléptico localizadas en el lóbulo temporal izquierdio ror, .rra, introspectivos, con mayores intereses filosóficos, religiosos y morales, y muy preocupados por su propio destino í sentido vi_tal Son también más ideativos y contempiativos, enfa_ !3*9o los aspectos negativos de su personalidad.'lrenden a escribir largos diarios donde exponen sus concepciones religiosas y cosmológicas. La estimulación de la circunvoilución del cíngulo produce numerosos efectos vegetativos, sirnilares á los inducidos por la estimulación áe h amígdala y el hipo_ tálamo, aunque con umbrales más alto!. Gorteza orbitofrontal Como se ha señalado , la corteza orbitofrontal es la porción de la neocorteza más directamente relaciona_ da con el sistema límbico y con el hipotálamo. Esta cor_ teza es otro ejemplo de estructura limbica en la que se ponen en contacto dos mundos sensoriales distinios. A través de la corteza frontal lateral, la corteza orbito_ frontal recibe información sensoriai del mr.rndo exter_ no. Por su patte, a través del núcleo dorsomedial del tálamo, sobre el que proyectan estrucfuras como la amígdala, el septum, el tegmento mesencefálico ven_ tromedial, el núcleo interpeduncular, etc., la corteza frontal orbitaria recibe infbrmaciOr, áei *,rrdo lr,t"._ y, fgalte de sus proyecciones hacia el polo anteriord."t lób"!9 temporal, la corteza orbitofroñtal proyectaal hip-otálamo. Concretamente, la superficié oibltal caudal proyecta al área preóptica, mientras que la cir_ :Ty:!y.iól principat superi,or Io hace sobre il hiporá_lamo lateral y el posterodorsal. Se sabe que la estimu_ =: lación de la corteza orbitofrontal produce efectos vege- tativos similares a los que se inducen durante la reac- ción de alerta y que ya han sido mencionados. Dichos efectos desaparecen tras la lesión del hipotálamo. La le- sión de la corteza orbitofrontal hace desaparecer las res- puestas de rabia y angustia en monos, disminuyendo su agresividad. Su lesión en seres humanos disminuye el dolor aparentemente intratable por otros medios. Lateralidad de los fenómenos emocionales Ya se ha indicado que los pacientes con lesiones en los lóbulos temporales derecho o izquierdo muestran personalidades, tendencias y aficiones muy distintas. En general, la lesión delhemisferio derecho produce déficit en la memoria visual y sensorial, mientras que la del izquierdo produce déficit en la memoria verbal. La percepción de los fenómenos emocionales está afec- tada también en estos pacientes. Así, se observa un dé- ficit en la percepción de la expresión emocional por la voz cuando se lesiona el lóbulo frontal izquierdo. Esta lesión produce también una reducción significativa en el habla espontánea, lo contrario de 1o que ocurre tras la lesión del lóbulo frontal derecho, tras la que el pa- ciente tiende a hablar de forma espontánea y continua, con un lenguaje de características vulgares. Por último, la percepción de estos pacientes del estado emocional de otros sujetos a través de sus expresiones faciales se afecta más por la lesión del hemisferio cerebral dere- cho (frontal, temporal y / o parietal) que del izquierdo. Se ha propuesto que, en condiciones fisiológicas, elhemisferio izquierdo es más de tipo positiao, con ten- dencia ala aproximación y a la activación de Ia conduc- ta. Se ocuparía sob¡e todo del control de las secuencias de actos motores, manteniendo un estado de vigilan- cia. Por el contrario, el hemisferio derecho sería más de tipo negatiao, induciendo conductas de eaitación. Este último induciría mecanismos de alerta frente a estímu- los novedosos del entorno; es decir, mecanismos de tipo orientativo. Zonas de recompensa y castigo En1954Olds y Milner describieron que la estimula- ción eléctrica de determinadas estructuras cerebrales puede actuar como un refuerzo o incentivo para que el animal experimental, la rata, realice conductas tales como presionar una palanca para obtener dicho estí- mulo. Cuando se le ofrecen ambas opciones, el animal prefiere incluso autoestimularse eléctricamente a reci- bir alimento. Aunque se han referido numerosas es- tructuras cerebrales en las que se puede inducir el fe- nómeno de la autoestimulación, actualmente se acepta que los pr-rrrtos de refuerzo positivo se localizan en el hipotálamo lateraly / o en el fascículo telencefálico me- dial, y en el área tegmental ventral, núcleo accumbens y corteza prefrontal. También se han descrito puntos de refuerzo negati- vo, cuya estimulación induce en el animal la rcaliza- ción de conductas destinadas a evitar la repetición del Sistema límbico I lAg estímulo. Estos puntos de refuerzo negativo se locali- 7a\ e! las zonas periventriculares del hipotálamo y del tálamo, en la sustancia gris central meséncefálica y en zonas de la amígdala y del hipocampo y fórnix. Se ha tratado de relacionar de diversas maneras la actividad neuronal de las zonas de refuerzo positivo y negativo con los fenómenos de recompensa y castigo característicos del mundo interior. Por ejemplo, recien- temente se ha propuesto que la recompensa que obtiene la rata por la autoestimulación de carácter positivo de su corteza prefrontal medial sería de algún modo equi- valente en términos fisiológicos a la inhibición de las células piramidales de la capa V. Dicha inhibición ocu- rriría a través de la vía aferente mesocortical dopami- nérgica que procede del área tegmental. En este circuito también intervendrían las proyecciones de la corteza prefrontal medial a la corteza entorrinal y perirrinal y de ésta, como ya se ha comentando, a la formación del hipocampo. Conviene, en cualquier caso, ser cautos antes de establecer relaciones causales entre el fenó- meno de la autoestimulación cerebral y los mecani.s- mos de recompensa y castigo. CONSIDERACIONES FISIOPATOLóGICAS La lesión o afectación de muy diversa índole del sis- tema límbico se ha tratado de asociar con mayor o me- nor fortt¡na con la génesis de numerosos cuadros psico- patológicos en los que los fenómenos de tipo emocional participan claramente. En el apartado anterior se han reseñado algunas de las características psicopatológi- cas que presentan pacientes con lesiones epilépticas o con destrucción total o parcial de los lóbulos frontal o temporal. A continuación se exponen brevemente los conocimientos actuales sobre la participación del siste- ma límbico en algunas enfermedades psiquiátricas. Esquizofrenia La etiología de la esquizofrenia tiene un componen- te hereditario sobre el que se sobreimponen otros componentes de origen sociocultural y familiar. Los síntomas prodrómicos incluyen una tendencia al aisla- miento social, ideas y conductas extrañas, olvido de la higiene corporal, etc. Una vez instaurada, la enferme- dad cursa con ciertos síntomas negativos o carenciales como pobreza de lenguaje, poca expresividad emocio- nal, disminución de la atención y rendimiento defi- ciente en pruebas de tipo cognitivo. Estos síntomas se acompañan de ot¡os de tipo más productivo o positi- vos como ilusiones, alucinaciones, conducta desorga- nizada, etc. Se ha propuesto que la enfermedad se inicia por una alteración de los receptores para la dopamina o por afectación de sus mecanismos de liberación. Se sabe que los fármacos neurolépticos como la clorpromacina o el haloperidol actúan bloqueando los receptores postsinápticos de tipo D2 de la dopamina, así como los autorreceptores presinápticos para el mismo neuro- transmisor. De hecho, los fármacos agonistas de la do- t90 I Neurofisiotogía I pamina como la L-DOPA, las anfetaminas y la apo_ morfina pueden producir síndromes esquizbfréniios en seres humanos que ceden ante la admiñistuación de neurolépticos. El sistema mesolímbico dopaminérgi_ co estaría relacionado con la génesis de h Lsquizofie_ nia. Este sistema se origina enél área ventral te^gmental de Tsai, localizada en una región medial y supáor a la sustancia negra, y proyecta á diversas eitrulruras del sistema límbico rostral, como el núcleo accumbens, el núcleo del lecho de la estría terminal, la amígdala, la corteza frontal medial, la porción rostral de li circun- volución del cíngulo y h óorteza entorrinal. Sin embargo, desdá el comienzo de la administra- ción de neurolépticos se observó que si bien son muy eficaces en la desaparición de los^síntomas positivoé, lo son menos en lo que respecta a los negaitivos, los cuales tienden a mantenersé a 1o largo de'ia vida del paciente, interfiriendo con diversa ñrtensidad en su comportamiento social. Recientemente se ha propuesto que el proceso co_ mienza por una alteración áe tipo iognitivo-emocio- nal que q largo plazo produce h áparic-íón de los sínto_ mas positivos más directamente-relacionados con la acción de los neurolépticos. De hecho, los síntomas ne_ gativos se asocian mejor a t¡na disminución que a un aumento de los niveles de dopamina presenies en el líquido cefalorraquídeo. por irr, .u.ult"rísticas con_ ductuales-y cognitivas, los síntomas negativos sugie_ ren una afectación del lóbulo frontal. Mediante el-uso de técnicas de imagen cerebral se ha descrito que los pacientes esquizofrénicos presentan un fluio cérebral disminuido y_un hipometabolismo de la glúcosa en la cortezafrontal orbitaria y, sobre todo, en lá región dor_ solateral del lóbulo frontal. Sin embargo, ,ro í" ha po_ dido confirmar hasta el momento.rr.,uát ofiu evidente de estas estructuras. En cLralquier caso, los síntomas principales de la esquizofrenia parecen ligados a la ilteración de los procesos mentales relativos a la coordinación del pen_ samiento con el afecto. Mediante tomografía poi or_ denador y, más recientemente, medianíe resonancia magnética, se ha comprobado Ia relación que existe en- tre el aumento de tamaño de los ventrículbs cerebrales y los déficit intelectuales que acompañan a la esquizo- frenia. El aumento de tam-año de loi ventrículos ie co- rresponde con una reducción de hasta un20o/o del ta_ maño de la formación del hipocampo, de la amígdala y de la circunvolución parahipocampal. El déficít en él desarrollo de estas estructurás ocuire al parecer en los primeros meses de vida embrionaria. Corno dichas es_ tructuras proyectan ampliamente sobre diversas regio_ nes.d-e la corteza prefrbntal medial y dorsolateral es posible que la afectación de ésta sea *ás bien una con- secuencia a largo plazo del déficit en el desarrollo de la corfeza temporal medial. Psicosis depresivas Determinadas psicosis endógenas cursan con sínto- mas,de carácter depresivo cómo infelicidad, pesa- dumbre, tristeza, tendencias suicidas, etc., los..ruies "e acompañan de pérdida de.apetito y del deseo sexual, insomnio-y agitación psicomotriz. "Este complejo sín_ drome se ha asociado á una disminución de lós niveles de noradrenaltna y / o de serotonina en los tejidos cere_ brales, sobre todo, en las estructuras límbicas. Ya se ha señalado que el locus caeruleus, cuyas neu_ ronas utilüan noradrenalina como neurotransmisor, proyecta a diversas regio,nes del sistema límbico y que los núcleos del rafe, que liberan serotonina, proyectan de.forma parecida. Ádemás, los psicofármacos que mejoran la sintomatología depresiia parecen favo-re_ cer la liberaeión y/o aisponibifaad 'de ambos neu_ rotransmisores. Asi los fármacos inhibidoresde la monoaminooxidasa impiden la destrucción de la nora_ drenalina y de la serotbnina por dicha enzima, y los denominados antidepresivos tricíclicos actúan .me_ diante el bloqueo dela recaptación de ambos neuro_ transmisores, por lo que se p?olonga su período de ac_ ción sobre los receptores póstsináiticos. A pesar de estos avances terapéuticos se sabe poco acerca de cuál puede ser el meca-nismo fisiopatolégico de estos c 'adros de_presivos. Un posible lugar de"ac_ tuación sería, bien directamente o bien a tralés de las proyecciones. septales, la región CA3 del hipocampo, donde las evidentes alteraciones de los procesos circa_ dianos y ultradianos que sufren estos pácientes incidi_ rían sobre los fenóménos cognitivo-e'mocionales que tienen lugar en dicha estructira. Otra posible vía'de actuación del déficit de noradrenalina y serotonina se_ ría a través -del hipotálamo. Aquí só produciría unaumento de liberación de CRF,.ó so*e^tido al control circadiano, el cual incrementaría los niveles de ACTH y,ésta, a sttvez,los de cortisol en sangre, rasgo que se observa comúnmente en los enfermoé depr"éi ros. Oe hecho, una prueba característica de los placientes de_ presivos es la falta de descenso de los niüeles de corti_ so1 sanguíneo tras la inyección de dexametasona. Aún falta por establecer uná rehción entre los altos niveles de cortisol y su falta de ritmicidad circadiana con los síntomas característicos de la depresión endógena. Síndromes neuróticos La neurosis de angustia es con toda probabilidad el tipo más común de enfermedad mental. La angustia se caracteriza por-la presencia de un sentirnientoáe apre_ hensión, incertidumbre y miedo indefinido. La presen_ cia de este sentimiento se considera patológica iuando surge sin causa aparente o ante estímulos iirelevantes. La angustia se suele acompañar de fenómenos vegeta_ üvos como palidez facial, laquicardia, sudor frío,Tem_ blor, etc. Estructuras como ia circunvolución parahi_ pocampal, la formación del hipocampo, la amígdala y la porción límbica del lóbulo frontal pure.err estar rela_ cionadas con el síndrome de ansiedád. Determinados neurotransmisores como la dopamina y la noradrena_ lina aumentan su liberación en estadós de ansiedad. Por ello, se ha relacionado el sistema dopaminérgico mesolímbico y la proyección noradrenérgica desd'e el rocus coeruleus a las estrucfuras antes mencionadas con la generación de los estados neuróticos. El sistema ¿t ! : 't't' 1 F septo-hipocampal es una de las estructuras que se piensa generan ansiedad por un exceso de actividad. Su lesión produce un efecto tranquilizante parecido al producido por el alcohol, los barbitúricos y los fárma- cos ansiolíticos como las benzodiacepinas. El mecanis- mo de acción de los ansiolíticos se produciría por una inhibición de las vías monoaminérgicas (dopámina y noradrenalina), junto con la activación de las vías sero- toninérgicas procedentes de los núcleos dorsales del rafe. La confirmación de una posible participación de es- tructuras límbicas en la génesis de los estados de an- siedad se ha obtenido recientemente mediante la to- mografía por emisión de positrones. En pacientes con crisis de angustia se ha descrito una disminución del riego cerebral en la circunvolución parahipocampal, la corteza entorrinal y el subículo. También se ha obser- vado un aumento del consumo de glucosa en la región posteromedial de la corteza prefrontal, sobre todo en el hemisferio derecho. Es fácil entender que la florida sintomatología ve- getativa, presente en numerosos procesos de índole psicosomática, se debe en gran parte a la acción del sistema límbico sobre el órgano rector de las funciones endocrinas, vegetativas y metabólicas, es decir sobre el hipotálamo y éste, a su. vez, sobre el sistema nervioso vegetativo autónomo. Por ejemplo, la taquicardia, el aumento de presión arterial, el estreñimiento o el aumento de la tasa metabólica son síntomas que ocu- rren por un incremento no deseado de la actividad del sistema nervioso vegetativo simpático. Otros sínto- mas/ como la bradicardia o la diarrea, se deben al incremento de la actividad local del sistema parasim- pático. Mediante la activación de la liberación de hor- monas hipotalámicas se produce también el aumento de los niveles de determinadas hormonas como la ACTH o la TSH, con las consiguientes alteraciones en- docrinas. Los síndromes que incluyen síntomas de ansiedad o manía afectan también al sistema motor esquelético. Inicialmente se produce un incremento generalizado e inespecífico de la actividad motora que se acompaña de un incremento en la actiüdad del sistema nervioso vegetativo simpático y de los niveles circulantes de adrenalina y noradrenalina. La activación de los pro- pioceptores activa a su vez a la formación reticular troncoencefálica, lo que contribuye a incrementar el tono muscular y la sensación subjetiva de tensión. El mantenimiento prolongado de los estados de tensión incide sobre el curso normal del ciclo nictameral con la aparición de síntomas como fatiga, insomnio, etc., que conducen a estados generalizados de agotamiento y a la aparición de alteraciones en los procesos cognitivo- emocionales. Enfermedad de Alzheimer LaS estructuras límbicas se ven afectadas en los pro- cesos de envejecimiento cerebral. En particular, la en- fermedad de Alzheimer, que representa casi un70"/" de los síndromes demenciales seniles y preseniles, se Sistema límbico I l9l acompaña de lesiones específicas en el sistema límbi- co. Los pacientes con enfermedad de Alzheimer sufren pérdida de memoria, cambios de personalidad y di- versos síntomas de desconexión cortical como apra- xias, afasias y-agnosias. Los signos histopatológicoi ca- racterísticos del proceso, como placas seniles, ovillos neurofibrilares y degeneración granulovacuolar ocu- rren (además de en diversas regiones corticales) en la amígdala, el hipocampo y el tubérculo olfatorio. Concretamente, los cambios en el citoesqueleto de las neuronas en el subículo y en la capa CA1 producen una desconexión corücocortical que aísla el hipocam- po del sistema límbico y de la corteza de asoiiación. Los agentes etiológicos propuestos para esta enferme- dad son muy diferentes: niveles altos de albúmina en sangre, agentes virales, falta de factores tróficos, facto- res genéticos o, por último, una vulnerabilidad selecti- va de sistemas de neurotransmisores, como la aceülco- lina, la somatostatina, la noradrenalina, la serotonina o el glutámico. En cualquiei caso, no existe todavía acuerdo sobre los agentes causales del proceso. Se ha propuesto, por ejemplo, que la enfermedad se inicia por la pérdida selectiva de aferentes colinérgicos pro- cedentes del núcleo basal de Meynert, localiiado en la sustancia innominada, por debajo del globo pálido. La lesión de estos núcleos basales colinérgicos no explica, sin embargo, todos los síntomas de la enfermédad. También se ha descrito recientemente que el proceso se inicia por la pérdida selecüva de receptores gluta- matérgicos (de tipo quiscualato y NMDA) en las regio- nes CA1 y CM del hipocampo y en el subículo. - BIBLIOGRAFíA Brns, T. V.P., y Cormqcnrocr, G. L.: <A s1'naptic model of memory: long-term potentiation in the hipoccampus". Na- ture, 361:31-39,7993. BuzsÁxl, G.: .Two-stage model of memory trace formation: a role for "noisy" brain states>. Neuroscience, 31: 55L-570, 7989. DsrcepoGencf*I.M., y Monr, F.: <Emoción y motivación. Sistema límbico", págs.891-9L1, en J. M. Dslceoo G,qncÍe, A. Fennús, F. Mon¿. y F. 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