Introducción a las Neurociencias

Introducción a las Neurociencias

• Las neurociencias son un campo multidisciplinario que estudia el sistema nervioso en todos sus niveles.
• El estudio va desde las moléculas, las células, hasta las redes neuronales complejas que influyen en el comportamiento y la cognición.
• El objetivo de las neurociencias es entender cómo el cerebro y el sistema nervioso generan pensamientos, emociones, acciones y la conciencia.
• Se busca explicar la individualidad de la experiencia humana a través del encéfalo y su actividad electroquímica.
• La neurociencia cognitiva investiga los mecanismos neuronales que sustentan procesos mentales superiores como la memoria, el lenguaje, la atención y la toma de decisiones.
• En la actualidad, se vive en la "Edad Neurocéntrica," donde el cerebro es considerado el órgano más complejo y prioritario para estudio.

Ramas Principales de la Neurociencia

• La neurociencia estructural (neuroanatomía) describe la organización anatómica del sistema nervioso y la conexión entre sus componentes.
• La neurociencia funcional o fisiológica investiga el funcionamiento de las partes del sistema nervioso, la comunicación neuronal y la generación de actividad que da lugar a capacidades mentales y conductuales.

Organización del Sistema Nervioso

• El Sistema Nervioso Central (SNC) es el centro de procesamiento y control del organismo.
• El encéfalo es la parte más voluminosa del SNC, ubicada en el cráneo.

Componentes del Encéfalo

• El cerebro (telencéfalo) es responsable de funciones cognitivas superiores, procesamiento sensorial y motor, lenguaje y emociones.
• El cerebro está dividido en dos hemisferios, con una superficie plegada en circunvoluciones y surcos para aumentar la superficie cortical.
• El cerebelo (metencéfalo) coordina el movimiento, el equilibrio y el aprendizaje motor.
• El cerebelo recibe información sensorial de músculos y articulaciones, ajustando los movimientos para suavidad y precisión.
• El tronco encefálico conecta el cerebro superior con la médula espinal y controla funciones vitales como la respiración y el ritmo cardíaco.
• El tronco encefálico se compone de el bulbo raquídeo (mielencéfalo), la protuberancia o puente de Varolio (metencéfalo) y el mesencéfalo

Medula Espinal

• La médula espinal es un cordón nervioso que se extiende desde el tronco encefálico hasta la parte inferior de la columna vertebral.
• La médula espinal transmite información sensorial y motora entre el cuerpo y el encéfalo.
• La médula espinal controla los reflejos espinales.

Sistema Nervioso Periférico (SNP)

• Está compuesto por la red de nervios que se extiende desde el SNC hacia el resto del cuerpo.
• El sistema nervioso somático interviene en acciones voluntarias y controla los movimientos de los músculos esqueléticos.
• Este sistema transmite información sensorial desde la piel, los músculos y las articulaciones al SNC, permitiendo la percepción del entorno y el control consciente del movimiento.
• El sistema nervioso autónomo regula las funciones involuntarias de órganos internos y glándulas, manteniendo la homeostasis.

Sistemas Nerviosos Simpático y Parasimpático

• El sistema nervioso simpático prepara al cuerpo para la acción en situaciones de estrés ("lucha o huida"), aumentando la frecuencia cardíaca, la presión arterial, la respiración, dilatando las pupilas y liberando glucosa.
• El sistema nervioso parasimpático predomina en situaciones de calma ("descanso y digestión"), disminuyendo la frecuencia cardíaca y la presión arterial, estimulando la digestión y conservando energía.

Sistema Nervioso Entérico

• Es una red compleja de neuronas ubicada en las paredes del tracto gastrointestinal.
• El sistema nervioso entérico puede funcionar independientemente del SNC controlando la motilidad intestinal, la secreción y el flujo sanguíneo local.

Hemisferios Cerebrales

• El hemisferio derecho está especializado en el procesamiento visoespacial, reconocimiento de caras, comprensión de emociones y creatividad.
• El hemisferio izquierdo está especializado en el lenguaje, la lógica, el razonamiento analítico y el procesamiento secuencial.
• La mayoría de las funciones cognitivas complejas involucran la colaboración de ambos hemisferios a través del cuerpo calloso.

Cuerpo Calloso

• Es un haz de fibras nerviosas que conecta los dos hemisferios cerebrales, permitiendo una comunicación rápida y eficiente entre ellos.
• El cuerpo calloso se encuentra anatómicamente cerca de las estructuras límbicas y participa en la integración de la información emocional.

Lóbulos Cerebrales

• El lóbulo frontal es crucial para las funciones ejecutivas, la memoria de trabajo y el control de los impulsos.
• El lóbulo frontal alberga la corteza motora primaria y el área de Broca (producción del lenguaje).
• El lóbulo parietal procesa información sensorial (tacto, temperatura, dolor, presión) y juega un papel en la conciencia espacial y el procesamiento numérico.
• El lóbulo temporal está involucrado en el procesamiento auditivo (área de Wernicke), la memoria a largo plazo (hipocampo) y el procesamiento de emociones (amígdala).
• El lóbulo occipital es el centro principal para el procesamiento de la información visual.

Lóbulo Límbico

• Es un conjunto de estructuras interconectadas (amígdala, hipocampo, hipotálamo, tálamo, circunvolución del cíngulo).
• El lóbulo límbico regula emociones, memoria, motivación y respuestas fisiológicas asociadas.

Estructuras Clave del Sistema Límbico

• La amígdala está involucrada en el procesamiento de emociones, especialmente el miedo y la agresión.
• El hipotálamo regula funciones fisiológicas básicas y la liberación de hormonas.
• El tálamo actúa como estación de relevo la información sensorial a la corteza cerebral.
• El hipocampo es fundamental para la formación de nuevos recuerdos a largo plazo y la memoria espacial.

Neuroplasticidad

• Es la capacidad inherente del sistema nervioso para cambiar su estructura y función en respuesta a la experiencia, el aprendizaje, lesiones o cambios en el entorno.
• La neuroplasticidad permite la adaptación, el aprendizaje continuo y la recuperación de daños.
• La neuroplasticidad reactiva implica ajustes metabólicos a corto plazo en la función neuronal en respuesta a cambios inmediatos en el entorno.
• La neuroplasticidad adaptativa implica cambios más permanentes en la fuerza y la estructura de las sinapsis que subyacen al aprendizaje y formación de la memoria.
• La neuroplasticidad reconstructiva describe la capacidad del cerebro para reorganizar sus circuitos neuronales y asumir funciones perdidas después de una lesión cerebral.
• La neuroplasticidad evolutiva se refiere a los cambios en la organización y conectividad neuronal que ocurren durante el desarrollo del sistema nervioso, influenciados por la genética y el entorno.

Estudio de las Funciones Cerebrales

• Las funciones cerebrales se estudian mediante la observación de la actividad cerebral y la evaluación de las capacidades cognitivas y conductuales.
• Las técnicas neurocientíficas miden la actividad eléctrica y metabólica del cerebro, proporcionando información sobre las áreas involucradas en diferentes funciones.
• Las pruebas psicométricas evalúan las capacidades cognitivas y conductuales, proporcionando información indirecta sobre el funcionamiento cerebral.

Técnicas Neurocientíficas

• La electroencefalografía (EEG) registra la actividad eléctrica del cerebro a través de electrodos en el cuero cabelludo, proporcionando excelente resolución temporal y detectando fluctuaciones en el voltaje resultantes de la actividad sincrónica de grandes poblaciones neuronales.
• La tomografía computarizada (TC) utiliza rayos X para crear imágenes transversales detalladas de la estructura cerebral, útil para identificar anomalías estructurales.
• La resonancia magnética nuclear (RMN) emplea campos magnéticos y ondas de radio para obtener imágenes de alta resolución de la anatomía cerebral.
• La resonancia magnética funcional (RMf) detecta cambios en el flujo sanguíneo cerebral asociados con la actividad neuronal, permitiendo mapear las áreas del cerebro que se activan durante diferentes tareas.
• La tomografía de emisión de positrones (PET) utiliza trazadores radiactivos para medir la actividad metabólica en diferentes regiones del cerebro.

Etiología del Daño Cerebral

• El daño cerebral puede ser causado por varios factores, y las consecuencias dependen de la ubicación, extensión y naturaleza del daño.
• Las lesiones en la misma área pueden tener efectos diferentes en distintas personas debido a la plasticidad cerebral.

Causas Comunes del Daño Cerebral

• Los accidentes cerebrovasculares (ACV) son causados por la interrupción del flujo sanguíneo al cerebro debido a un bloqueo (isquémico) o una hemorragia (hemorrágico).
• Los traumatismos craneoencefálicos (TCE) son lesiones en la cabeza resultantes de fuerzas externas y pueden variar con conmociones cerebrales leves has lesiones cerebrales graves con daño estructural.
• Los tumores son crecimientos anormales de tejido en el cerebro que pueden ejercer presión o dañar el tejido circundante.
• Las infecciones son invasiones del cerebro o las meninges por microorganismos patógenos.
• Las enfermedades degenerativas causan el deterioro gradual de las células cerebrales.
• Las enfermedades metabólicas afectan los procesos químicos del cuerpo y pueden tener efectos tóxicos en el cerebro.

Neurotransmisores

• Los neurotransmisores son sustancias químicas liberadas por las neuronas presinápticas en las sinapsis para transmitir señales a las neuronas postsinápticas y pueden tener efectos excitatorios o inhibitorios.
• Los neurotransmisores son moléculas que facilitan la comunicación entre las neuronas en el sistema nervioso.
• Acetilcolina interviene en la contracción muscular, la memoria y la atención.
• Serotonina regula el estado de ánimo, el sueño, el apetito y la sensación de bienestar.
• Dopamina desempeña un papel clave en el movimiento, la motivación, la recompensa y el placer.
• Noradrenalina participa en la respuesta al estrés, la atención, la vigilancia y la regulación del estado de ánimo.
• Glutamato es el principal neurotransmisor excitatorio en el SNC, fundamental para el aprendizaje y la memoria.
• GABA (ácido gamma-aminobutírico) es el principal neurotransmisor inhibitorio en el SNC, reduciendo la excitabilidad neuronal y la ansiedad.
• Las endorfinas actúan como analgésicos naturales y producen sensaciones de placer.
• La oxitocina interviene en el comportamiento social, el apego y la formación de vínculos.

Neuronas

• La neurona es la unidad funcional básica del sistema nervioso.
• La neurona consta de un soma, dendritas, un axón cubierto por una vaina de mielina y botones terminales.
• El potencial de acción es una onda de descarga eléctrica que viaja a lo largo de la membrana de una célula excitable, como una neurona, generada por un rápido aumento y posterior disminución del voltaje a través de la membrana celular.
• La vaina de mielina actúa como aislante eléctrico alrededor del axón, facilitando y acelerando el tránsito del impulso nervioso.

Tipos De Neuronas

• Las neuronas sensitivas (aferentes) transmiten información sensorial desde los receptores sensoriales hacia el SNC.
• Las neuronas motoras (eferentes) transmiten órdenes motoras desde el SNC hacia los músculos y las glándulas.
• Las interneuronas conectan neuronas dentro del SNC, facilitando la comunicación entre las neuronas sensitivas y motoras.

Células Gliales

• Son células no neuronales que desempeñan funciones de soporte en el sistema nervioso.

Tipos Principales Células Gliales

• Los astrocitos proporcionan soporte estructural y metabólico a las neuronas, regulan la concentración de iones y neurotransmisores en el espacio extracelular y forman parte de la barrera hematoencefálica.
• Los oligodendrocitos (en el SNC) y las células de Schwann (en el SNP) producen la vaina de mielina que aísla los axones y acelera la transmisión del impulso nervioso.
• La microglía actúa como las células inmunitarias del cerebro.
• Las células ependimarias revisten los ventrículos cerebrales y el canal central de la médula espinal.

Sinapsis

• La sinapsis es la región especializada donde una neurona se comunica con otra neurona o con una célula efectora.
• La sinapsis eléctrica permite la comunicación directa y muy rápida a través de uniones gap que permiten el paso de iones entre las células.
• La sinapsis química se realiza a través de la liberación de neurotransmisores desde la neurona presináptica hacia la hendidura sináptica.
• La plasticidad sináptica permite fortalecer o debilitar con el tiempo en respuesta a la actividad neuronal.
• La liberación de neurotransmisores es un proceso regulado que depende de la llegada del potencial de acción y la entrada de iones de calcio.