El Sistema Nervioso Central: Estructura, Función y Trastornos

Introducción al Sistema Nervioso Central

El sistema nervioso central (SNC) constituye el centro de control y procesamiento de información más complejo del organismo humano, integrado por el encéfalo y la médula espinal que trabajan coordinadamente para recibir, procesar y responder a estímulos internos y externos. Este sistema altamente especializado pesa aproximadamente 1.4 kg en adultos (representando solo el 2% del peso corporal) pero consume el 20% del oxígeno y el 25% de la glucosa disponibles, reflejando su intensa actividad metabólica. El SNC está protegido por estructuras óseas (cráneo y columna vertebral), membranas meníngeas (duramadre, aracnoides y piamadre) y líquido cefalorraquídeo (LCR) que actúa como amortiguador mecánico y medio de intercambio químico. Microscópicamente, el tejido nervioso central está compuesto por dos tipos principales de células: neuronas (células excitables especializadas en la transmisión de señales electroquímicas) y neuroglía (células de soporte que incluyen astrocitos, oligodendrocitos, microglía y células ependimarias). Las neuronas se organizan en redes complejas con billones de sinapsis (conexiones neuronales) que permiten procesar información en paralelo mediante neurotransmisores como glutamato (principal excitador), GABA (principal inhibidor), dopamina, serotonina y acetilcolina.

El encéfalo humano puede dividirse en tres regiones principales: el cerebro anterior (prosencéfalo) que incluye los hemisferios cerebrales (telencéfalo) y estructuras diencefálicas (tálamo, hipotálamo, epitálamo y subtálamo), el tronco encefálico (mesencéfalo, protuberancia y bulbo raquídeo) que conecta el cerebro con la médula espinal, y el cerebelo (responsable de la coordinación motora y el equilibrio). La corteza cerebral, una capa de 2-4 mm de espesor que cubre los hemisferios cerebrales, contiene aproximadamente 16 mil millones de neuronas organizadas en seis capas horizontales con columnas verticales funcionales, siendo responsable de funciones superiores como la conciencia, el lenguaje, la memoria y el razonamiento abstracto. Los trastornos del SNC incluyen enfermedades neurodegenerativas (Alzheimer, Parkinson, esclerosis múltiple), accidentes cerebrovasculares, epilepsia, trastornos psiquiátricos (esquizofrenia, depresión mayor) y tumores cerebrales, que representan desafíos significativos para la salud pública global. En las siguientes secciones, exploraremos en profundidad la anatomía macroscópica y microscópica del SNC, los principios de la neurotransmisión, las funciones de las principales estructuras cerebrales y las patologías más relevantes que afectan este sistema vital.

Anatomía Macroscópica del Encéfalo

El cerebro humano, la estructura más desarrollada del encéfalo, está formado por dos hemisferios cerebrales (derecho e izquierdo) conectados por el cuerpo calloso (el mayor haz de fibras comisurales con 200-250 millones de axones) y divididos en cuatro lóbulos principales por cisuras prominentes. El lóbulo frontal (separado del parietal por la cisura de Rolando o central) contiene la corteza motora primaria (giro precentral), áreas premotoras y prefrontal (responsable de funciones ejecutivas como planificación, juicio y control de impulsos), así como el área de Broca (en el hemisferio dominante, esencial para la producción del lenguaje). El lóbulo parietal (separado del occipital por la cisura parietooccipital) procesa información somatosensorial (giro postcentral), integra señales visuales y espaciales, y participa en la atención. El lóbulo temporal (delimitado inferiormente por la cisura de Silvio o lateral) contiene la corteza auditiva primaria (giros transversos de Heschl), áreas de asociación auditiva y el área de Wernicke (comprensión del lenguaje), además de estructuras límbicas como el hipocampo (memoria) y la amígdala (procesamiento emocional). El lóbulo occipital, en el polo posterior, alberga la corteza visual primaria (área 17 de Brodmann) y áreas de asociación visual.

El diencéfalo, situado entre los hemisferios cerebrales y el tronco encefálico, incluye cuatro estructuras principales: el tálamo (estación de relevo sensorial que filtra y dirige información hacia la corteza, excepto el olfato), el hipotálamo (regulador homeostático del sistema endocrino, autonómico y conductas básicas como hambre/sed), el epitálamo (que contiene la glándula pineal productora de melatonina) y el subtálamo (involucrado en el control motor). El tronco encefálico, formado por mesencéfalo, protuberancia y bulbo raquídeo, contiene núcleos de pares craneales, centros vitales (como el control cardiorrespiratorio en el bulbo) y sistemas de activación reticular (responsables del estado de vigilia). El cerebelo, ubicado posterior al tronco encefálico bajo los lóbulos occipitales, consta de dos hemisferios cerebelosos y un vermis central, con una corteza de tres capas (molecular, de Purkinje y granular) que recibe información sobre movimiento planeado y ejecutado para coordinar la precisión motora y el equilibrio.

Los ventrículos cerebrales (dos laterales en los hemisferios, tercero en el diencéfalo y cuarto entre tronco y cerebelo) producen aproximadamente 500 ml diarios de LCR que circula por el espacio subaracnoideo y protege al SNC. La barrera hematoencefálica, formada por uniones estrechas entre células endoteliales capilares, astrocitos y membrana basal, restringe selectivamente el paso de sustancias desde la sangre al tejido nervioso, manteniendo un microambiente estable. La irrigación cerebral depende de dos sistemas arteriales principales: las arterias carótidas internas (que forman las arterias cerebrales anterior y media) y las vertebrales (que se unen para formar la arteria basilar y luego las cerebrales posteriores), conectadas por el círculo arterial de Willis que permite circulación colateral en caso de obstrucción. Esta compleja organización anatómica permite la especialización regional del cerebro mientras mantiene la integración funcional necesaria para conductas complejas.

Neurotransmisión y Comunicación Neuronal

La comunicación neuronal en el SNC ocurre principalmente a través de sinapsis químicas, donde un potencial de acción en la neurona presináptica induce la liberación de neurotransmisores que se unen a receptores específicos en la neurona postsináptica, generando respuestas excitatorias o inhibitorias. Los neurotransmisores se clasifican químicamente en aminoácidos (glutamato, GABA, glicina), monoaminas (dopamina, noradrenalina, serotonina, histamina), péptidos (sustancia P, endorfinas) y otros (acetilcolina, adenosina, óxido nítrico). El glutamato, el principal neurotransmisor excitador del SNC, actúa sobre receptores ionotrópicos (AMPA, NMDA, kainato) y metabotrópicos (mGluR), siendo esencial para la plasticidad sináptica subyacente al aprendizaje y memoria. El GABA, el principal inhibitorio, media sus efectos a través de receptores GABA-A (canales de Cl- que hiperpolarizan la membrana) y GABA-B (acoplados a proteínas G que inhiben canales de Ca2+ o activan K+), siendo el objetivo de fármacos ansiolíticos como las benzodiazepinas.

La liberación sináptica es un proceso altamente regulado donde los potenciales de acción que llegan al terminal presináptico despolarizan la membrana, abriendo canales de Ca2+ voltaje-dependientes cuyo influjo induce la fusión de vesículas sinápticas con la membrana presináptica (exocitosis), liberando neurotransmisor a la hendidura sináptica. Los neurotransmisores se unen entonces a receptores postsinápticos, que pueden ser ionotrópicos (canales iónicos que producen respuestas rápidas, en milisegundos) o metabotrópicos (receptores acoplados a proteínas G que activan cascadas de segundos mensajeros con efectos más lentos pero prolongados). La terminación de la señal ocurre por recaptación activa del neurotransmisor (mediante transportadores específicos como SERT para serotonina o DAT para dopamina), difusión o degradación enzimática (como la acetilcolinesterasa que hidroliza acetilcolina).

La plasticidad sináptica, capacidad de las sinapsis para fortalecerse (potenciación a largo plazo – LTP) o debilitarse (depresión a largo plazo – LTD) con el uso, es el fundamento celular del aprendizaje y la memoria. La LTP en las vías glutamatérgicas del hipocampo implica activación de receptores NMDA, entrada de Ca2+ y cambios estructurales como inserción de más receptores AMPA en la membrana postsináptica. Los sistemas neuromodulatorios difusos (como el dopaminérgico mesolímbico/mesocortical, el noradrenérgico del locus coeruleus y el serotoninérgico de los núcleos del rafe) regulan globalmente el estado cerebral, influyendo en la atención, motivación, estado de ánimo y ciclo sueño-vigilia. Las alteraciones en estos sistemas se asocian a trastornos neurológicos y psiquiátricos: déficit dopaminérgico en la sustancia nigra causa Parkinson, mientras la hipótesis dopaminérgica de la esquizofrenia sugiere hiperactividad en vías mesolímbicas. Los psicofármacos actúan modulando estos sistemas: los ISRS (inhibidores selectivos de recaptación de serotonina) aumentan la disponibilidad sináptica de serotonina en depresión, y los antipsicóticos bloquean receptores D2 de dopamina.

Funciones Cognitivas y Trastornos del SNC

Las funciones cognitivas superiores emergen de la actividad coordinada de redes neuronales distribuidas que integran múltiples regiones cerebrales. La memoria, por ejemplo, implica diferentes sistemas: la memoria declarativa (hechos y eventos) depende del lóbulo temporal medial (especialmente el hipocampo y corteza entorrinal), mientras la memoria procedimental (habilidades motoras) involucra ganglios basales y cerebelo. El proceso de consolidación de memoria a largo plazo requiere síntesis proteica y cambios estructurales en las sinapsis, siendo particularmente activo durante el sueño de ondas lentas. El lenguaje, función lateralizada principalmente al hemisferio izquierdo en el 95% de diestros, implica el área de Broca (producción) conectada al área de Wernicke (comprensión) por el fascículo arqueado, con contribuciones del lóbulo temporal superior y corteza prefrontal para procesamiento semántico. Las funciones ejecutivas (planificación, flexibilidad mental, control inhibitorio) son dominio de la corteza prefrontal dorsolateral, mientras la corteza orbitofrontal media la toma de decisiones sociales y emocionales.

Las enfermedades neurodegenerativas representan un grupo de trastornos caracterizados por pérdida progresiva de neuronas en regiones específicas, a menudo con acumulación de proteínas anormales. La enfermedad de Alzheimer, la causa más común de demencia, se caracteriza por placas de β-amiloide (derivadas de procesamiento anormal de APP) y ovillos neurofibrilares de tau hiperfosforilada, con atrofia inicial en hipocampo y corteza entorrinal que progresa a áreas de asociación cortical. La enfermedad de Parkinson resulta de la degeneración de neuronas dopaminérgicas en la sustancia nigra pars compacta, con cuerpos de Lewy contiendo α-sinucleína agregada, manifestándose con temblor en reposo, rigidez, bradicinesia e inestabilidad postural. La esclerosis múltiple, una enfermedad desmielinizante autoinmune, causa placas de desmielinización en sustancia blanca del SNC con síntomas neurológicos variables según localización (visión borrosa, debilidad, parestesias, disfunción vesical).

Los accidentes cerebrovasculares (ACV), tercera causa de muerte mundial, pueden ser isquémicos (80%, por oclusión trombótica o embólica de arterias cerebrales) o hemorrágicos (20%, por ruptura vascular), causando déficits neurológicos focales de inicio súbito. La ventana terapéutica para ACV isquémico es crítica (4.5 horas para trombólisis intravenosa con rtPA, hasta 24 horas para trombectomía mecánica en ciertos casos), destacando la importancia del reconocimiento precoz mediante escalas como FAST (Face, Arm, Speech, Time). Los trastornos psiquiátricos mayores (esquizofrenia, trastorno bipolar, depresión mayor) tienen sustratos neurobiológicos en desequilibrios de neurotransmisores, alteraciones de conectividad cerebral y factores neuroinflamatorios, siendo tratados con psicofármacos y terapias conductuales. La investigación actual en neurociencias explora desde terapias génicas para enfermedades neurodegenerativas hasta interfaces cerebro-computadora para rehabilitación neurológica, abriendo nuevas fronteras en el entendimiento y tratamiento de los trastornos del SNC.