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Ciencias Naturales, Estructura y función de los seres vivos

8° Básico

Sistema nervioso

El sistema nervioso regula y conduce el funcionamiento de todos los órganos del cuerpo. Está formado por el sistema nervioso central y el sistema nervioso periférico.

Dr. Fernando Mönckeberg
Premio Nacional de Ciencias Aplicadas y Tecnológicas
Asesor científico ciclo Cuerpo Humano

Todas las piezas del cuerpo humano funcionan a la perfección gracias a la información que comanda uno de los más complejos mecanismos conocidos: el sistema nervioso. En esta maravillosa estructura recae la intrincada misión de recoger cada uno de los estímulos provenientes tanto del entorno como del propio organismo, y transformarlos en respuestas adecuadas.

El sistema nervioso comprende el cerebro, la médula espinal y el conjunto de todos los nervios del organismo. Desde el punto de vista anatómico se divide en sistema nervioso central (SNC), compuesto por el cerebro y la médula espinal; y en sistema nervioso periférico (SNP), formado por una red de nervios, ganglios y receptores especializados que enlazan el cerebro, la médula espinal y el resto del organismo.

Ya dijimos que el sistema nervioso central comprende el cerebro, también llamado encéfalo, y la médula espinal.

El cerebro es la masa nerviosa contenida dentro del cráneo, envuelta por unas membranas llamadas meninges. Consta de tres partes: el cerebro propiamente dicho, el tronco encefálico y el cerebelo.

El cerebro

Este órgano no deja de asombrarnos con su funcionamiento, ya que a pesar de toda la investigación que se ha hecho sobre él, todavía esconde innumerables secretos.

Es la parte más importante del SNC, pues en él residen innumerables funciones, entre las que se cuentan el pensamiento, las creencias, el comportamiento, los recuerdos y el estado de ánimo. Es, además, el centro de la inteligencia y del control del organismo. Puede planificar con anticipación, crear y revisar todos los estímulos tanto internos como externos. Está formado por masas de tejido lleno de circunvoluciones y surcos, divididas en dos mitades llamadas hemisferios derecho e izquierdo, cuya conexión se realiza por medio del cuerpo calloso, una agrupación de fibras nerviosas.

Los dos hemisferios del cerebro se dividen a su vez en cuatro lóbulos: frontal, parietal, occipital y temporal.

El lóbulo frontal controla la actividad motora aprendida, como la articulación del lenguaje, el estado de ánimo, el pensamiento y la planificación del futuro.

El lóbulo parietal interpreta las sensaciones que recibe del resto del cuerpo y controla el movimiento corporal.

El lóbulo occipital interpreta la visión, y el lóbulo temporal, finalmente, es el encargado de la memoria y las emociones.

En la base del cerebro se encuentra el diencéfalo, donde existe una serie de células nerviosas estructuradas que se denominan ganglios basales, tálamo e hipotálamo. Los ganglios basales colaboran en la coordinación de los movimientos; el tálamo organiza la transmisión y recepción de la información sensorial a las capas superiores del cerebro, y el hipotálamo coordina las actividades más automáticas del organismo, controla los estados de sueño-vigilia y regula el equilibrio del agua y la temperatura corporal.

La segunda parte del cerebro o encéfalo es el tronco encefálico, que conecta el cerebro y el diencéfalo con la médula espinal. Regula automáticamente otras actividades del organismo, como son el mantenimiento de la postura, el control de la deglución y de las frecuencias cardíaca y respiratoria. También interviene en la velocidad con que el organismo consume los alimentos y aumenta el estado de alerta cuando es necesario.

Finalmente, la tercera parte es el cerebelo, que se encuentra situado debajo del cerebro y encima del tronco encefálico. Su función es la coordinación de los movimientos corporales según la información que recibe del cerebro respecto de la posición de brazos, piernas y tono muscular.

La médula espinal

La médula espinal constituye el segundo gran segmento del sistema nervioso central, siendo la principal vía de comunicación entre el cerebro y el resto del organismo. Se trata de una masa cilíndrica de tejido nervioso ubicada dentro del canal vertebral, con una longitud cercana a los 45 centímetros. Está dividida en 31 segmentos: 8 cervicales, 12 torácicos o dorsales, 5 lumbares, 5 sacros y uno coccígeo. Su función es transmitir y coordinar los impulsos sensitivos y motores.

La parte más externa de la médula espinal, compuesta por sustancia blanca, contiene fibras nerviosas. Las de la porción delantera son fibras motoras que transmiten los impulsos desde el encéfalo hacia los nervios periféricos. Las de la porción trasera son sensitivas y el estímulo nervioso lo distribuyen en sentido inverso, o sea, desde los nervios periféricos hacia el encéfalo.

La parte central de la médula, que al cortarse transversalmente tiene forma parecida a una mariposa, se constituye de sustancia gris y contiene los cuerpos neuronales.

Desde la médula espinal, específicamente desde sus lados y a través de los espacios intervertebrales, arrancan los nervios raquídeos.

La neurona y la transmisión nerviosa

El sistema nervioso se compone de una unidad primordial llamada neurona, un tipo de célula altamente especializada cuya principal característica es su incapacidad para reproducirse. Esto significa que el ser humano nace con una cantidad determinada de neuronas, las que, si bien no pueden duplicarse, han demostrado ser unidades muy plásticas y capaces de generar reacciones en situaciones bastante desfavorables.

Las neuronas miden menos de 0.1 milímetro; no obstante, como en el sistema nervioso periférico cada fibra nerviosa en toda su longitud es una prolongación de una sola célula nerviosa, ellas pueden llegar a medir más de un metro.

Las neuronas son las células más características y estudiadas del sistema nervioso. Se componen de tres partes: las dendritas, situadas en torno al citoplasma; el cuerpo celular o soma, y el axón. El axón tiene una doble misión: por una parte, une a las neuronas entre sí (proceso denominado sinapsis) y, por otra, al reunirse con cientos o miles de otros axones, da origen a los nervios que conectan al sistema nervioso con el resto del cuerpo.

Las neuronas poseen una estructura llamada vaina de mielina, formada por células de apoyo -células de Schwann- ubicadas en el axón. Contiene una sustancia blanca y grasa que ayuda a aislar y proteger a los axones y que aumenta la transmisión de los impulsos nerviosos.

El sistema nervioso posee otro tipo de células nerviosas de apoyo, llamadas células gliales, que desempeñan funciones como el mantenimiento del ambiente neuronal, eliminando el exceso de neurotransmisores; la destrucción de microorganismos; el aislamiento de los axones neuronales, y la circulación del líquido cefalorraquídeo que recubre los principales órganos de este sistema.

La transmisión nerviosa

La sinapsis es el proceso que permite la comunicación entre los aproximadamente 28 mil millones de neuronas de nuestro sistema nervioso. Se produce mediante señales químicas y eléctricas y se lleva a cabo en los botones sinápticos, situados en cada extremo de las ramificaciones del axón.

En el interior de cada botón sináptico existen pequeños depósitos llenos de una sustancia química llamada neurotransmisores, que ayudan a traspasar la información de una célula a otra.

Para que el impulso eléctrico se transmita, los iones positivos de sodio que están presentes fuera de la neurona en estado de descanso, traspasan la membrana celular. Al interior de la neurona, la carga eléctrica es negativa. Cuando los iones positivos de sodio ingresan a la neurona, cambian la carga interna de negativa a positiva. En la medida que el impulso avanza por la membrana, su interior recobra la carga negativa. De esta forma, el impulso va pasando desde una neurona a otra.

Sistema nervioso central

El sistema nervioso está conformado por miles de millones de neuronas, capaces de detectar y procesar información proveniente del interior y exterior del cuerpo. Este se divide en dos partes: sistema nervioso central (SNC) y sistema nervioso periférico (SNP). 

Sistema nervioso central

Está formado por el encéfalo y la médula espinal.

En él residen todas las funciones llamadas superiores (cognitivas y emocionales) del ser humano, como son: la sensibilidad, el pensamiento, el razonamiento, las emociones, la memoria, entre otras. 

Encéfalo

Es una masa nerviosa que se conoce como el centro de control del cuerpo. Dentro de él existen más de 100 mil millones de neuronas, que organizan y examinan la información entrante y guían el cuerpo en una infinita variedad de acciones. 

Este consta de tres partes: cerebro, cerebelo y tallo cerebral o tronco encefálico. En el cerebro existen otras zonas más pequeñas, como: el tálamo e hipotálamo, mientras que en el tronco encefálico se distinguen el mesencéfalo, el puente de Varolio y el bulbo raquídeo. La médula espinal actúa como el sistema de conexión entre el cerebro y el resto del organismo.

  • Cerebro: se encuentra ubicado dentro del cráneo y constituye la masa principal del encéfalo. Está formado por una superficie que se pliega formando las llamadas circunvoluciones; estas están separadas por surcos, de los cuales los más profundos y constantes se denominan cisuras. Una de estas cisuras atraviesa el centro del cerebro, dividiéndolo en los hemisferios cerebrales izquierdo y derecho. Otros surcos y cisuras delimitan las cinco áreas funcionales o lóbulos (parietal, occipital, frontal, temporal e insular), en cada lado del cerebro. En el centro del cerebro se encuentra el diencéfalo, que está constituido por el tálamo (masa ovoidea), que procesa y transmite información sensorial a la corteza cerebral. Está rodeada por un grupo de estructuras, conocidas como sistema límbico (ver recuadro), que interviene en el comportamiento de supervivencia y en las emociones. Por debajo del tálamo, se encuentra el hipotálamo, que regula los procesos fisiológicos, como las necesidades de alimento, bebida y sexo, controlando también el sistema endocrino, constituido por una serie de glándulas que segregan hormonas y que están distribuidas por distintas partes del organismo.
  • Cerebelo: es otra parte del encéfalo que se encuentra detrás del cerebro, por debajo de los hemisferios cerebrales y pesa cerca de 120 gramos. Tiene forma ovoide, ligeramente aplanado y con una hendidura central. Coordina los movimientos de los músculos al caminar, ayuda a mantener el equilibrio, entre otras actividades motoras. Consta de tres partes: en la línea media se encuentra una elevación larga llamada vermis o cuerpo vermiforme, y a cada lado de esta existen dos elevaciones voluminosas llamadas hemisferios cerebelosos. Estos están recubiertos por una fina capa de sustancia gris y en su interior hay una sustancia blanca que lo comunica con otras partes del sistema nervioso, en una forma que recuerda las ramas de un árbol, por ello recibe el nombre de árbol de la vida. El cerebelo se comunica con el cerebro a través de unos cordones de fibras llamadas pedúnculos cerebelosos superiores. Además, a través de los pedúnculos medios el cerebelo se conecta con la protuberancia anular (o puente de Varolio), y por los pedúnculos inferiores, con el bulbo raquídeo.
  • Tallo cerebral: está localizado por debajo del tálamo y conecta a este con la médula espinal. En la parte más alta del tallo cerebral se encuentra el mesencéfalo, que hace de conexión con el cerebro y contiene la formación reticular (estructura responsable de los estados de insomnio y sueño). También por el tallo cerebral pasan los tractos o haces que provienen de las porciones más altas del SNC y que conectan el cerebro con la médula espinal. Además, se encuentran el puente de Varolio (el ensanchamiento central) y el bulbo raquídeo o médula oblonga. Este último es la continuación de la médula espinal, que se hace más gruesa al entrar al cráneo y contiene los centros que regulan la respiración, la temperatura y la frecuencia cardíaca. Aunque dentro del conjunto de los centros nerviosos, es relativamente pequeño, sus funciones son un elemento indispensable para la vida y alguna lesión en el bulbo raquídeo causa la muerte inmediata por paro cardiorrespiratario.

Datos Icarito

¿Cuánto porcentaje de peso representa el cerebro en el encéfalo?
Representa el 85% del peso del encéfalo.

¿Cuánto representa el cerebro en el peso total Dato al del cuerpo?
Representa solo el 2%.

¿Cuánto tiempo necesita para recuperarse una fibra que transmite un impulso nervioso? 
Se demora entre 0,001 y 0,005 de segundo.

¿De qué son responsables los hemisferios cerebrales?
Son responsables de la inteligencia y del razonamiento.

¿Cuánto mide el tallo cerebral?
Mide, aproximadamente, 7,5 centímetros.

¿A cuánta velocidad se propaga un impulso nervioso?
Se calcula que a 90 metros por segundo.

Suministro sanguíneo al cerebro

Aunque el cerebro representa solo el 2% del peso total del cuerpo, necesita el 20% de la sangre, que transporta oxígeno y glucosa, elementos fundamentales porque sin ellos el cerebro se deterioraría rápidamente. La falta de estos elementos produce mareo, confusión y pérdida de conciencia. Y si el cerebro deja de recibir oxígeno, después de unos cuatro minutos se produce daño cerebral o la muerte.

Líquido cefalorraquídeo

Es un líquido transparente, incoloro y muy denso, que recorre el cerebro y la médula espinal y sus principales funciones son: servir como medio de intercambio de determinadas sustancias; como sistema de eliminación de residuos, y como amortiguador en caso de golpes.

Sistema límbico

Es una unidad funcional que se encuentra en el cerebro y está constituido por un conjunto de estructuras cuya función está relacionada con las respuestas emocionales, el aprendizaje, la atención y la memoria. Está formada por partes del tálamo, hipotálamo, hipocampo (memoria), amígdala (alimentación, rabia), mesencéfalo, corteza cingulada, entre otros.

Sustancias gris y blanca

El cerebro se compone de dos sustancias, la gris y la blanca. La primera es conocida también como corteza cerebral, y está hecha de grupos de neuronas, que corresponden a núcleos nerviosos, en los que se genera y se procesa información relacionada con el control muscular, las percepciones sensoriales (visión y audición), la memoria, las emociones y el lenguaje.

La sustancia blanca está compuesta por axones cubiertos de mielina o fibras nerviosas, que se extienden desde los cuerpos neuronales. Se encarga de transmitir la información sensorial del resto de cuerpo a la corteza cerebral y de la regulación de las funciones autónomas (involuntarias), como son la temperatura y la frecuencia cardíaca.

El sistema Neuro-vegetativo

Este sistema, llamado también Nervioso Periférico o Autónomo, está constituido por los nervios vegetativos, que son los que nos permiten realizar funciones automáticas; es decir, aquellas que no están sujetas a nuestra voluntad y que controlan nuestros órganos y sistemas vitales.

El sistema nervioso vegetativo actúa por dos grandes vías: la simpática y la parasimpática, que tienen acciones antagónicas u opuestas:

-Sistema Nervioso Simpático, Ortosimpático o del Gran Simpático
Está constituido por una doble cadena de ganglios nerviosos que se encuentran a ambos lados de la columna vertebral y que son cúmulos neuronales distribuidos de la siguiente forma: tres cervicales, diez o doce dorsales, cuatro lumbares y cuatro sacros. De estos ganglios simpáticos parten fibras que llegan a los distintos órganos, sobre los que ejercen su función, que consiste en estimular.

Este sistema no es independiente, ya que desde el bulbo y la médula espinal parten las fibras que lo controlan.

– Sistema Nervioso Parasimpático
Sus centros están ubicados a nivel encefálico y en el plexo sacro en la médula espinal; sus fibras se reparten aprovechando el trayecto de algunos nervios craneales (los de origen encefálico) y el del nervio pélvico (las de origen sacro). De esta manera, las fibras que inervan las glándulas salivales (regulando su secreción) circulan con el nervio facial; numerosas fibras parasimpáticas se unen al neumogástrico, separándose del mismo en la medida que van llegando a los órganos que inervan: corazón, bronquios, estómago, hígado, etcétera.

Los sistemas nerviosos del gran simpático y del parasimpático son antagónicos. La distinción entre ambos no es solamente anatómica, sino también funcional, puesto que los dos están presentes en cada uno de los órganos, ejerciendo una función estimuladora (vía simpática) o inhibidora (vía parasimpática).

Este procedimiento de trabajo a dúo es químico, y se realiza por medio de neurotransmisores, que son los que llevan los estímulos desde y hacia los músculos..

La acción parasimpática depende de la acetilcolina y las fibras nerviosas involucradas reciben el nombre de colinérgicas. En el sistema simpático interviene la adrenalina y las fibras son las adrenérgicas.

Para que quede más claro este trabajo en equipo, un ejemplo: en el corazón, la vía simpática estimula el impulso cardíaco y la parasimpática lo frena, controlando el ritmo de los latidos. En una persona de salud normal existe un perfecto equilibrio entre ambos sistemas.

Funciones

Los nervios mayores o principales, que son 43, se originan en el sistema nervioso central; estas son sus funciones:

– 12 pares emergen desde la parte inferior del cerebro (nervios craneales) e inervan la cabeza y el cuello.
– 31 pares nacen de la médula espinal (nervios espinales), y se conectan con el resto del cuerpo.

Las meninges

Son tres membranas, conocidas como piamadre, aracnoides y duramadre, que protegen al encéfalo y a la médula espinal. En la parte interna se encuentra la piamadre, que está pegada al encéfalo y a la médula espinal. Luego tenemos la aracnoides, que encierra el espacio subaracnoídeo, que sirve para contener el líquido cefalorraquídeo. La duramadre es la capa más externa y resistente y recubre la cara interna de la columna vertebral y del cráneo, hallándose en contacto directo con la aracnoides.

Los nervios

Considerados como las autopistas de información del sistema nervioso periférico, contienen millones de axones que se extienden desde el tallo cerebral y la médula espinal a todo el cuerpo. Las distintas fibras que componen un nervio se mantienen unidas por tejido conjuntivo. Los nervios pueden clasificarse de diversas maneras:

– Por su origen: en espinales o raquídeos y craneales.

– Por su función: en sensitivos o aferentes, motores o eferentes y mixtos.

– Por la ubicación de los receptores: exteroceptivos, propioceptivos e interoceptivos.

¿Quieres engañar a tu cerebro?

Primero

Junta tus dedos índice y mayor. Luego con la punta de ellos frota tu nariz. De seguro comprobarás que sientes tu nariz.

Segundo

Ahora cruza el dedo mayor sobre el índice, tratando que las yemas de ambos dedos queden al mismo nivel.

Tercero

Vuelve a frotar tus dedos, que esta vez están cruzados, sobre tu nariz.
¿Qué sientes?…¡sí, parece como si tuvieras dos narices!; pero no te asustes, ahora te explicaremos por qué sucede esa percepción.

Explicación

Cada vez que tocas tu nariz con los dedos sin cruzar, estos simplemente le informan al cerebro de la presencia de tu nariz. Sin embargo, cuando cruzas los dedos la posición de las caras laterales de los dedos se invierte, es decir, los costados de los dedos que normalmente están hacia el exterior, ahora están ubicados en posiciones contrarias. Por eso cuando tocas tu nariz con los dedos cruzados, cada cara envía su propia información y tu cerebro “cree” que se trata de dos narices distintas.

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