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Los sistemas receptores 02: Los primeros talleres en el procesamiento cerebral de las señales somatosensoriales




A lo largo de todas las entradas de esta serie, “Los sistemas receptores“, van a ir apareciendo con una cierta regularidad un trío de actores: el tálamo, la corteza somatosensorial y la médula espinal. Quizás sea interesante hablar sobre ellos de antemano en vez de sortear las nebulosas de unos fantasmas recurrentes a lo largo de lo que queda de serie.

Decíamos en la entrada anterior que el complejo talámico es una parte muy peculiar del encéfalo. Es el punto de transición entre estructuras casi exclusivamente del sistema nervioso autónomo -con gran presencia en la médula espinal- hacia estructuras de procesamiento emocional y racional que habitan en las “plantas nobles” del encéfalo. En tal posición nos es fácil imaginar cuál pueda ser su cometido general: receptor de las señales sensoriales de entrada y administrador de las mismas, en el sentido de que realiza una criba inicial y un redireccionamiento según necesidades. Y lo mismo que envía datos hacia la corteza los recibe elaborados desde ella para hacer una nueva distribución. Como veis el complejo talámico es un poco la Oficina de Registro del cerebro.

Tiene una forma como de huevo, uno en cada hemisferio, y se encuentra en lo más íntimo de la masa encefálica, rodeado de otros complejos ganglionares. Internamente está dividido en una serie de núcleos, cada uno de ellos especializado en el manejo de cierta información específica. En líneas generales, los más caudales están conectados con las estructuras corticales somatosensoriales, con las de la visión y con las de la audición, mientras que los núcleos más frontales lo están con otras zonas de la corteza, entre las que se encuentran las más frontales, que creemos dedicadas a procesos cerebrales “superiores”.

Situación del tálamo en el interior de la masa encefálica (Imagen a partir de wikimedia, CC BY-SA 2.1 jp)

Una de las habilidades más curiosas del tálamo, resultado de los procesos evolutivos, es la forma como maneja la información sensorial que le llega. Podemos imaginar cómo esta información, por ejemplo la que viene de la retina, tras pasar por los canales del tronco encefálico, “aterriza” por primera vez justo en el tálamo. Si ha llegado esta información hasta el encéfalo es porque, de alguna manera, ha sido útil a lo largo de los tiempos para la supervivencia. Está claro que sirve para detectar la comida, o detectar a una posible pareja u orientarnos por el medio ambiente… pero también ha sido vital para evitar el peligro. Todos los animales que vivimos hoy en día somos descendientes de aquellos que así lo supieron hacer. Y ante el peligro hay que obrar con rapidez, aunque a veces realicemos una acción preventiva innecesaria. ¿Quién no se pone tenso, dispuesto para la huida, simplemente por oír un ruido inesperado? Quizás sea una tontería inocua, pero más vale prepararse para una falsa alarma que acabar nuestros días antes de tiempo. Pues bien, iniciar ese proceso es uno de los trucos del tálamo.

Al recibir la información sensorial este amasijo ganglionar talámico, de forma absolutamente inconsciente –no es un tejido neuronal cortical- la reenvía a la corteza sensorial correspondiente que es la que sí tiene capacidad de análisis y computación. Como explicamos más abajo, podríamos decir que la corteza es la parte más externa del cerebro. Las señales del nervio óptico van a la corteza visual en el lóbulo occipital, las señales auditivas, a la corteza auditiva en el lóbulo temporal o las somatosensoriales –tacto, propiocepción, temperatura, dolor…- a la corteza somatosensorial del lóbulo parietal. A partir de ahí el encéfalo empieza a “rumiar” para decidir, por comparación con su historial de experiencias y emociones, si estamos ante una situación de peligro o no. Esta computación, aunque sea rápida, lleva su tiempo… tiempo que puede no ser lo suficiente corto como para que un depredador te arranque la yugular antes de que reacciones. Los animales, y sobre todo los que tienen menos capacidad de razonamiento consciente, los que se mueven por instintos básicos, no se podían permitir estos lujos. Una lagartija no se puede permitir el lujo de “pensar” si el ruido aquel es el batir de alas de un búho, o qué. Por fuerza tiene que reaccionar espontáneamente de forma mucho más rápida. Si no, hoy no veríamos lagartijas a nuestro lado.

De eso se encarga el tálamo, que además de enviar la información a las cortezas lo envía a la amígdala, gestora de  emociones como puede ser la del miedo. Se trata de otro complejo neuronal que se encuentra muy próximo al tálamo y que, por tanto, recibe su eco a toda velocidad. De una forma mucho más rápida que la directa del tálamo a la corteza. La amígdala se pone en marcha y ordena, de forma absolutamente inapreciable para el animal, un determinado tipo de acciones que lo sitúan inmediatamente en posición de alerta y preparado para la acción. Sudores, taquicardias, inmovilidad, hormonas de estrés, inhibición del dolor… que ponen a punto el cuerpo para cualquiera que sea la estrategia defensiva más adecuada, sea ésta huir, ocultarse o luchar. Mientras pasa esto la corteza sigue “rumiando” su decisión, para llegar con posterioridad a la conclusión, quizás, de que “no pasa nada”, tras la que se relajaría la amígdala, o “aquí pasa algo brutal”, dando las órdenes motoras necesarias. En el fondo nos está diciendo que los pasos que oímos a nuestras espaldas no son los de un posible asesino… o sí.

¿Cómo consigue discernir el tálamo ambas vías, la lenta y la rápida? Muy fácil, lo lleva de diseño –lo veremos también en otras partes del cerebro como, por ejemplo, en las vías auditivas- materializado en dos tipos de neuronas: unas pequeñas -parvocelulares- pero con una sensibilidad brutal, que al estimularse son capaces de llevar mucho detalle en la información, y otras más grandes -las magnocelulares- que se excitan mucho más rápidamente a cambio de llevar “poca carga”, la información justa. Las primeras abren la puerta de la información hacia los procesos complejos del córtex, que precisan saber cuanto más de lo que pasa mejor; mientras que las segundas son las que llevan la información rápida, justa pero suficiente, a la amígdala que nos va a acelerar el ritmo cardíaco dispuestos a lo que venga.

Demos unos cuantos pasos adelante en el caudal cerebral de la información. Como ya hemos comentado en la entrada anterior, más allá del tálamo determinadas señales características –tacto, propiocepción, temperatura, dolor…- alcanzan la corteza somatosensorial primaria. Mirando un cerebro desde el exterior es la franja del lóbulo parietal más próxima a una fisura central vertical, que separa ese lóbulo del frontal, y que es conocida como surco de Rolando o surco central. Eso quiere decir que la corteza primaria somatosensorial se encuentra en una posición trasera con relación a este surco. Por delante se quedan las áreas primarias de gestión motora, en el lóbulo frontal, mientras que quedarían más atrás las zonas del lóbulo parietal que manejan aspectos de detalle de los objetos observados –formas, orientaciones, aceleraciones…-.

Esquema donde se puede apreciar la situación del córtex somatosensorial, parte del lóbulo parietal (imagen a partir de wikimedia, CC BY-SA 3.0)

Vamos a dar un poco más detalle sobre esas áreas primarias que interesan a efectos de las percepciones sensoriales, que es el objeto de esta serie[ENLAZAR]. Básicamente, nos estamos refiriendo a la somatosensorial, tras el surco de Rolando. Es curioso el reseñar que tanto el área primaria motora como la sensorial tienen anatómicamente una disposición neuronal funcional que podríamos calificar de “topográfica”, más o menos equivalente a la propia disposición anatómica del organismo. Aunque, bien es verdad, no homotéticamente equivalentes, lo cual nos parece lógico ya que, por decir algo, los labios se nos hacen mucho más sensibles que la espalda. Los labios deben tener unas áreas de procesamiento proporcionalmente mayores que las de la espalda.

Así, se habla de un homúnculo -un pequeño hombrecito- sensorial imaginariamente situado en la corteza primaria sensorial, cabeza abajo, y del que “reside” en el área motora. La localización del proceso de percepción de la sensibilidad en las manos es vecino al de los brazos, por ejemplo; al igual que la localización del proceso de órdenes motoras de las manos en su homúnculo del lóbulo frontal, en cierto sentido es vecina -aunque no tan específicamente como en la corteza somatosensotrial- al que realiza el mismo cometido para los brazos. No aporto más información ya que una imagen, la siguiente, vale más que cien palabras.

Corte transversal de un hemisferio cerebro a la altura de la corteza somatosensorial, en donde se ha dibujado el homúnculo de Penfield (Wikimedia, CC SY 3.0)

La corteza primaria somatosensorial no sólo está estructurada de arriba abajo según el eje longitudinal del cuerpo, sino que se segmenta en áreas, de adelante a atrás, que realizan funciones cada vez más complejas. En esta dirección la podemos imaginar como una bandera formada por la unión de franjas verticales de colores. Hasta cuatro, cada una implicada en un cometido diferente que tiene bastante que ver con el que desarrollan las neuronas de las zonas colindantes.

Las más frontales [3a en la figura] gestionan las señales propioceptoras, las que dan información sobre la posición estructural y movimiento del cuerpo. La siguiente hacia detrás [3b] se dedica a la información táctil general que resultará más discriminada en las dos franjas siguientes: la primera [1] interpretando particulares patrones de movimientos en las experiencias táctiles –rozamientos, torsiones, dirección del rozamiento…-, mientras que la segunda [2] parece relacionada con la información de la forma de los objetos que tocamos. Todo lo cual tiene una continuidad en el área vecina del lóbulo parietal [S2] que  maneja aspectos de detalle de los objetos observados –formas, orientaciones, aceleraciones…-. Y lo mismo sucede si volvemos a la primera franja propioceptora [3a], cuya área vecina, anterior, en el lóbulo frontal se dedica a la gestión motora del cuerpo, que a su vez se habla con esa área parietal de la vecindad [S2] que decíamos se relaciona con la información de aspectos de detalle de los objetos observados.

Distribución de funciones según regiones de la corteza somatosensorial (imagen del libro Neuroscience, D. Purves et al., 2012, fair use)

A la vista de lo anterior, es decir, las intercomunicaciones entre las distintas zonas de los córtex motor y sensorial, parece como si en la corteza primaria somatosensorial [S1] se produjera algún tipo de manejo de la información de bajo nivel –más simple-, que la transforma, por adición o realimentación con otros datos, en información de un orden más elevado –más compleja-. Con ello se comienza a construir un sentido de estructura orgánica que está presente en nuestras interacciones con el mundo exterior. Pero, ¿cómo pasamos de aquí –de la información muy específica sensorial- a la percepción subjetiva de las cualidades de lo que observamos -calor, dolor, color…-? En algún punto de los procesos que generan nuestras percepciones estos canales tan específicos de información sensorial no sólo deben unir sus mensajes -del conjunto de sentidos- sino que, en algún momento y lugar, también se reprocesarán añadiéndoles el aroma de otras experiencias, en un juego de sumas o restas neurológicas cuyo funcionamiento aún desconocemos.

Completaremos la información al añadir a tálamo y corteza somatosensorial una tercera estructura del sistema nervioso, ésta situada fuera del cráneo. Evidentemente se trata de la médula espinal. No diremos mucho de ella más allá de presentar su dibujo anatómico, ya que a lo largo de las entradas que vienen va a salir a escena muchas veces y nos será útil tener en la mente la imagen de su disposición espacial. La médula no deja de ser más que un amasijo ordenado de materia gris, cuerpos neuronales con sus dendritas, y materia blanca, las autopistas longitudinales y transversales de axones. Casi podríamos decir de ella que es un mazo de cables un tanto especial, ya que está segmentada de arriba a abajo, atendiendo así de manera más específica a las diversas partes del cuerpo a través de los nervios espinales que entran o salen por estos segmentos. El corte radial de esta médula asemeja a las alas de una mariposa -ver figura- en donde físicamente se llevan a cabo diversas interconexiones neuronales tanto en sentido longitudinales como transversal. Toda la médula está situada dentro de la caja ósea que conforman las vértebras de la columna. Por fuera de ella acompañan longitudinalmente una especie de escala de nódulos formados también por neuronas. Se trata de la cadena de ganglios espinales en donde se encuentran cuerpos de neuronas, básicamente las que ocupan los escalones funcionales más próximos a los sensores corporales o a los músculos.

Tramo de la columna vertebral y de la médula espinal en donde se observa el detalle de su disposición anatómica (Imagen de la red, fair use)

Tras todo esto, ya sabemos lo suficiente acerca de los grandes bloques del sistema nervioso por donde se mueve la información sensorial. Evidentemente no son los únicos, ya que dentro del cráneo se quedan muchos que hacen de interconexión funcional entre los tres comentados. Ya sabemos del tronco encefálico que une médula y tálamo, además del conjunto amigdalino, sin olvidarnos de los ganglios basales que tanto trabajan en la gestión de los patrones del movimiento… ¡y del resto del extenso tejido cortical, que no sólo de lo somatosensorial se vive! Aunque, como veremos caso por caso, sentido por sentido, todos forman un equipo en donde cada jugador es necesario e imprescindible.

En la siguiente entrada completaremos esta información general, ya que la dedicaremos a las vías específicas de comunicación, lo que podemos agrupar como “los nervios” y su operativa.


Sobre el autor:

jreguart ( )

 

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