CogniFit - El Cerebro Humano

¿Qué es el cerebro?

El cerebro se puede definir como un órgano complejo, ubicado dentro del cráneo, que gestiona la actividdad del sistema nervioso. Forma parte del Sistema Nervioso Central (SNC) y constituye la parte más voluminosa y conocida del encéfalo. Está situado en la parte anterior y superior de la cavidad craneal y está presente en todos los vertebrados. Dentro del cráneo, el cerebro flota en un líquido transparente, llamado líquido cefalorraquídeo, que cumple funciones de protección, tanto físicas como inmunológicas.

¿El cerebro es un músculo? A pesar de que coloquialmente se diga que el cerebro debe ser entrenado y ejercitarlo como un músculo para evitar que se atrofie, en realidad debemos tener claro que no es un músculo. No está compuesto por miocitos, las células musculares, sino que está formado por millones de neuronas que, interconectadas mediante axones y dendritas, permiten regular todas y cada una de las funciones del cerebro, cuerpo y la mente: Desde respirar, pasando por comer o dormir, hasta la capacidad para razonar, para enamorarnos o para discutir con alguien. Todo esto pasa por el control cerebral, siendo sólo una parte de todas las funciones de este organo.

¿Para qué sirve el cerebro? Funciones del cerebro

Como parte fundamental del encéfalo y del SNC, las funciones del cerebro podrían resumirse en controlar y regular la mayoría de funciones del cuerpo y de la mente. Este se encarga de funciones vitales, como respirar o regular el pulso cardíaco, pasando por el sueño, el hambre o la sed, hasta funciones superiores como el razonamiento, la memoria, la atención (Corbetta & Shulman, 2002), el control de las emociones y la conducta…

Todo lo que sucede en nuestra vida, en la vigilia y en el sueño, ya sea respirar o tragar, mirar, escuchar, tocar o degustar algo, leer o escribir, cantar o bailar, pensar en silencio o hablar de nuestros pensamientos, amar u odiar, caminar o correr, planificar o actuar espontáneamente, imaginar o crear, etc., es regulado por nuestro encéfalo. Algunas de las más importantes funciones del cerebro son:

• Control de funciones vitales: Como la regulación de la temperatura, de la presión sanguínea, de la tasa cardíaca, la respiración, dormir, comer…
• Recibe, procesa, integra e interpreta toda la información que recibe de los sentidos: La vista, el oído, el gusto, el tacto y el olfato.
• Controla los movimientos que hacemos y la posición postural: Caminar, correr, hablar, estar de pie.
• Es responsable de nuestras emociones y conductas.
• Nos permite pensar, razonar, sentir, ser…
• Controla las funciones cognitivas superiores: La memoria, el aprendizaje, la percepción, las funciones ejecutivas… (Miller, 2000; Miller & Cohen, 2001).

“Los hombres deben saber que el cerebro es el responsable exclusivo de las alegrías, placeres, risa y diversión, y la pena, desaliento y las lamentaciones. Y gracias al cerebro, de manera especial, adquirimos sabiduría y conocimientos, y vemos, oímos y sabemos lo que es repugnante y lo que es bello, lo que es malo y lo que es bueno, lo que es dulce y lo que es insípido… Y gracias a este órgano nos volvemos locos y deliramos, y los miedos y terrores nos asaltan… Debemos soportar todo esto cuando el cerebro no está sano…Y en este sentido soy de la opinión de que la víscera ejerce en el ser humano el mayor poder”. Hipócrates (S.IV a.C.) Sobre las enfermedades sagradas.

Aunque aún no tenía claro qué es el cerebro realmente, Hipócrates ya intuía por aquel entonces que el cerebro humano es una de las creaciones más complejas, enigmáticas y, a la vez, perfectas del universo. En su época, Hipócrates y sus contemporáneos no podían imaginarse todo lo que llegaríamos a conocer sobre esta parte de nuestro cuerpo. Gracias a los avances tecnológicos en neuroimagen y en medicina, biología, psicología y neurociencias en general hemos podido descifrar grandes misterios en cuanto a su anatomía y funcionamiento. Sin embargo, todavía existen muchas incógnitas y dudas por resolver acerca de este órgano.

Partes del cerebro

Todos los animales vertebrados tienen cerebro, aunque su tamaño, forma y ciertas características pueden variar mucho de una especie a otra. Más arriba se muestra un encéfalo humano, que está compuesto principalmente por las siguientes partes:

• El cerebro, formado por estructuras corticales y subcorticales (que quedan ocultas bajo la corteza cerebral). Las estructuras corticales o corteza cerebral se dividen en distintas áreas: el lóbulo frontal (A), el lóbulo parietal (B), la corteza cingulada (C), el lóbulo occipital (D), el lóbulo temporal y la corteza insular (estos dos quedan ocultos en la imagen). Además, estos lóbulos están divididos por la mitad en dos hemisferios: el derecho y el izquierdo. Las estructuras subcorticales hacen referencia a aquellas que quedan bajo la corteza cerebral, como el cuerpo calloso (1) que une los dos hemisferios, el tálamo (2), los ganglios basales, amígdala, hipocampo y cuerpos mamilares (6). El cerebro es el encargado de integrar toda la información recibida por los órganos sensoriales y organizar una respuesta. Controla las funciones motoras, emocionales y todas las funciones cognitivas superiores: razonamiento, expresión emocional, memoria (Squire, 1992), aprendizaje…
• Cerebelo (10): Es el segundo órgano más grande del encéfalo. Está involucrado en el control postural y del movimiento principalmente, aunque también realiza algunas funciones cognitivas.
• Hipotálamo (4), glándula pituitaria o hipófisis (5) y glándula pineal (11): El hipotálamo se comunica con la glándula pituitaria y con la glándula pineal a través de la liberación de hormonas para regular las funciones viscerales, como la regulación de la temperatura corporal y comportamientos básicos como la alimentación, la respuesta sexual, la búsqueda de placer, la respuesta agresiva… La glándula pineal tiene un importante papel en la sincronización de la liberación de la hormona de la melatonina, implicada en la regulación de los ciclos de sueño/vigilia, para lo cual se coordina con el quiasma óptico (3)
• El tronco cerebral: comienza en el extremo superior de la médula espinal (9). Está formado por el bulbo raquídeo (8), el puente de Varolio o protuberancia (7) y el mesencéfalo. El tronco o tallo encefálico controla las funciones automáticas como la presión sanguínea o los latidos del corazón, los movimientos límbicos y funciones viscerales como la digestión o la micción.

Características del cerebro humano

¿Cuánto pesa el cerebro humano?, ¿qué tamaño tiene?, ¿cuántas neuronas tiene el cerebro?

• En el cerebro humano, el córtex cerebral es uno de los más evolucionados y complejos que existen. No sólo tiene un tamaño más grande que otras especies, sino que también se dobla y se pliega sobre sí mismo más veces (conocido como índice de girificación), formando circunvoluciones y surcos que le dan esa apariencia arrugada tan característica.
• El encéfalo humano tiene un peso aproximado de 1.4-1.5 kilos, y un volumen en torno a 1130 cm³ en mujeres y 1260 cm³ en hombres.
• El cerebro (y la médula espinal) están recubiertas por unas membranas, llamadas meninges, que lo protegen de los golpes contra el cráneo.
• Para más protección, el cerebro “flota” en el líquido cefalorraquídeo.
• Se estima que el cerebro humano está compuesto por más de 100 billones de células nerviosas, mayoritariamente células gliales y neuronas.

LAS NEURONAS: Son células especializadas en recibir, procesar y transmitir información, a nivel intercelular como intracelular. Lo hacen mediante señales electroquímicas (impulsos nerviosos) llamados potencial de acción. Estructuralmente, las neuronas tienen los mismos elementos citoplasmáticos y la misma información genética que el resto de células del organismo. Aun así, son unas células con unas características muy especiales. Las neuronas están formadas por tres partes:

• Cuerpo o soma (6): es la parte principal de la célula, la que contiene el núcleo (con el ADN), el retículo endoplasmático y los ribosomas (producen proteínas) y las mitocondrias (generan energía). En el soma se realizan la mayoría de funciones metabólicas de la célula. Por tanto, el soma es imprescindible para la supervivencia de la célula neuronal.
• Axones (3): es una prolongación que sale del soma celular. Sería algo semejante a un “cable”, en cuyo final existen unos botones terminales (2) que son los puntos donde se produce la sinapsis (5), es decir, la transmisión de información de una neurona (elemento pre-sináptico) a otra (elemento post-sináptico). La longitud de los axones puede variar mucho de una neurona a otra: los hay desde muy cortos (de menos de 1mm), hasta los más largos (de más de un metro, que suelen ser de nervios periféricos, como los de las motoneuronas). Algunos axones, sobre todo los de las neuronas motoras y sensoriales, están recubiertos por una capa de mielina (4) que agiliza, y facilita, la transmisión de información. Cuanta más mielina contenga el axón, más eficiente será la transmisión del impulso nervioso. Las neuronas que más mielina tienen son las periféricas (neuronas sensoriales y motoras) que son en las que la información tiene que recorrer caminos más largos.
• Dendritas (1): son unas terminaciones nerviosas que salen del soma celular que se ramifican en forma de árbol. Las dendritas constituyen el componente principal de recepción de información (elemento post-sináptico) y son las que posibilitan la comunicación entre dos neuronas.

También es habitual oír hablar de la sustancia gris y la sustancia blanca del cerebro, que hace referencia a dos partes distintas de las neuronas:

• La sustancia gris del cerebro corresponde principalmente a los somas y dendritas de las neuronas.
• La sustancia blanca es la zona donde predominan los axones de las neuronas. Se ve de este color más blanquecino por el recubrimiento que la mayoría de ellos llevan de mielina.

LAS CÉLULAS GLIALES: Son el tipo de célula más abundante del SNC. Tienen la capacidad de dividirse en el encéfalo adulto (neurogénesis) y su presencia es necesaria para el buen funcionamiento cerebral. Constituyen el principal soporte estructural de las neuronas: recubren sus axones con mielina para una mejor transmisión sináptica, desempeñan un rol en el aporte nutricional de la célula, participan en los mecanismos de regeneración y reparación nerviosa, en los mecanismos de inmunización, mantenimiento de la barrera hematoencefálica, etc. Como se ha mencionado ya, existen varios tipos de células gliales en el Sistema Nervioso Central, como los astrocitos, los oligodendrocitos y la microglía. En el Sistema Nervioso Periférico las células de Schwann, las células satélite y los macrófagos.

¿Cómo funciona el cerebro?

El cerebro funciona gracias a la transmisión de información entre las neuronas (u otras células receptoras o efectoras) mediante impulsos eléctrico-químicos. Está transmisión de información se produce durante la sinapsis. En la sinapsis neuronas y células se ponen en contacto y mediante descargas químicas e impulsos eléctricos se intercambian neurotransmisores que son los encargados de excitar o inhibir la acción de otra célula. A través de los botones terminales de los axones, una primera neurona establece comunicación con las dendritas, el soma o incluso otro axón de una segunda neurona.

Toda esta transmisión de información mediante las neuronas se hace en cuestión de milisegundos. De manera paralela y coordinada se producen cientos de conexiones que nos permiten percibir, entender y responder al mundo de forma adecuada. Recibimos miles de "inputs" (o entradas de información) y generamos miles de "outputs" (o envío de información) en cuestión de segundos. A pesar de la gran velocidad a la que se suceden todos estos procesos, las neuronas los llevan a cabo con una gran precisión.

Desarrollo del cerebro humano

¿Cómo se desarrolla el cerebro? Para entender bien qué es el cerebro, es importante saber cómo se forma. El desarrollo empieza en la etapa embrionaria y termina en la juventud. Tras tan solo 4 semanas después de la concepción se empieza a formar el tubo neural. Este tubo neural es clave en el desarrollo del cerebro y del sistema nervioso en general, ya que a partir de aquí se formará el encéfalo y la médula espinal. A partir de ahí, empieza un proceso vertiginoso donde se dan los procesos de proliferación, migración y diferenciación celular que darán lugar a la formación y desarrollo de este órgano. Las neuronas se generan en la parte ventricular del tubo neural y luego migran a su zona de destino en el cerebro. Tras esto, las neuronas del encéfalo se diferencian y especializan según la función que vayan a desempeñar en el cerebro.

Se calcula que en la etapa pre-natal pueden llegar a producirse hasta 250.000 células cerebrales por minuto. De hecho, en el momento de nacer, el cerebro del bebé ya contiene todas las células nerviosas que va a necesitar. Sin embargo, estas células nerviosas no están adecuadamente conectadas todavía. Durante los dos primeros años de vida, nuestras células nerviosas comienzan a establecer conexiones según los factores que señaliza nuestro ADN. No obstante, la interacción con el entorno va a ser decisiva en la supervivencia de las conexiones ya establecidas, y en la creación de nuevas conexiones. Los procesos de mielinización (proceso en el que se recubre las fibras neurales con una capa aislante de grasa que facilita la transferencia de información) ayudan a que esto suceda más rápido, y son los responsables del aumento de tamaño del encéfalo. El desarrollo de este órgano varía según el rango de edad en el que nos fijemos:

De los 0-12 meses: En términos generales, se puede decir que los recién nacidos solo tienen bien desarrollados la médula espinal y el tronco encefálico, por eso solo responden a estímulos reflejos y a funciones básicas de la supervivencia, como dormir, comer o llorar. A medida que se relacionan con su entorno, van estableciendo nuevas conexiones y aprenden rápidamente cosas como dirigir la mirada, realizar movimientos más complejos, repetir consonantes, comprender el lenguaje…

Hacía los 3 años: Su cerebro ya ocupa casi el 80% del tamaño que tendrá de adulto. El sistema límbico y el córtex cerebral ya se encuentran considerablemente desarrollados. Esto permite a los niños expresar y reconocer emociones, jugar, empezar a contar y hablar.Hasta esta edad, la plasticidad cerebral era máxima, hasta el punto que si un área de la corteza cerebral se dañara, probablemente otra podría asumir sus funciones (ya que todavía no está especializada del todo).

El cerebro no se termina de desarrollar hasta pasada la juventud: El área del encéfalo que tarda más en madurar es la corteza prefrontal, situada en los lóbulos frontales. Esta parte de la corteza está muy relacionada con el control de la conducta, el razonamiento, la resolución de problemas, etc.

Sin embargo, aunque la maduración cerebral finaliza en la juventud, en determinadas áreas sigue produciéndose neurogénesis (generación de nuevas neuronas). Además, la plasticidad cerebral se mantiene, aunque en un menor grado que en la infancia, y aún se pueden establecer nuevas conexiones cerebrales a través del entrenamiento y el reforzamiento de las conexiones neuronales. Esto es la base de la plasticidad cerebral.

¿Se puede entrenar y mejorar el cerebro? Cómo te ayuda CogniFit

Gracias a la plasticidad cerebral, y a la capacidad de nuestro encéfalo de establecer nuevas conexiones y reforzar las antiguas, podemos mejorar nuestra capacidad cognitiva.

Referencias

Corbetta, M. y Shulman, G. L. (2002). Control of goal-directed and stimulus-driven attention in the brain. Nat Rev Neurosci, 3 (3), 201-215.

Miller, E. K. (2000). The prefrontal cortex and cognitive control. Nat Rev Neurosci, 1 (1), 59-65.

Miller, E. K. y Cohen, J. D. (2001). An integrative theory of prefrontal cortex function. Annu Rev Neurosci, 24, 167-202.

Squire, L.R. (1992) Memory and the hippocampus: a synthesis from findings with rats, monkeys and humans. Psychol Rev, 99, pp.195-231.