Neurociencia para dummies

El sistema nervioso está formado por el sistema nervioso central (el cerebro y la médula espinal), el sistema nervioso periférico (las neuronas sensoriales y motoras), y el sistema nervioso autónomo (que regula los procesos corporales tales como la digestión y el ritmo cardíaco).

Todas las divisiones del sistema nervioso se basan universalmente sobre las funciones de las neuronas. Las neuronas son células especializadas que procesan la información. Como todas las células, son increíblemente complicado en su propio derecho. Todos los sistemas nerviosos en todas las especies animales tienen cuatro tipos básicos de células funcionales:

• Las neuronas sensoriales: Estas neuronas dicen al resto del cerebro sobre el entorno externo e interno.

• Motor (y otros), las neuronas de salida: Las neuronas motoras músculos contrato y mediar en el comportamiento, y otras neuronas de salida estimulan las glándulas y órganos.

• Neuronas de comunicación: Neuronas de comunicación transmiten señales de un área del cerebro a otra.

• Neuronas Computación: La gran mayoría de las neuronas en los vertebrados son neuronas de cálculo. Neuronas Computación extraer y procesar la información que viene de los sentidos, comparar esa información a lo que está en la memoria, y utilizan la información para planificar y ejecutar la conducta. Cada uno de los varios cientos de regiones cerebrales contienen muy aproximadamente varias docenas de tipos distintos de neuronas computacionales que median la función de esa área del cerebro.

Hay diferencias estructurales obvias entre las neuronas y la mayoría de las otras células. Aunque la mayoría de las células no neuronales se asemejan esferoides aplastadas, las neuronas tienen típicamente una " dendríticas árbol " de ramas (o procesos) que surgen del cuerpo celular (o soma), además de un único proceso llamado axón que también emana desde el cuerpo celular, pero se ejecuta para grandes distancias (a veces incluso hasta varios pies) antes de ramas. Mientras que las dendritas reciben entradas de otras células, el axón envía la salida de la célula a otras células.

Muchos axones están enfundados por procesos de células gliales que proporcionan un aislamiento adicional. Estos se llaman axones mielinizados. Los espacios entre las envolturas de mielina se llaman nodos de Ranvier. Este es donde el potencial de acción, los pulsos eléctricos, se repiten permitiendo así la señal para mantener su fuerza a través de largas distancias. Axones mielinizados tienen velocidades de conducción rápido en el que los potenciales de acción viajan a varios cientos de metros por segundo. Muchos axones más pequeñas en el sistema nervioso son amielínicas y conducen los potenciales de acción más lentamente.

Lo que realmente distingue el sistema nervioso de cualquier otro grupo que funciona es la complejidad de las interconexiones neuronales. El cerebro humano tiene del orden de 100 mil millones de neuronas, cada una con un conjunto único de alrededor de 10.000 entradas, produciendo alrededor de un cuatrillón sinapsis - un número aún mayor de la deuda nacional de EE.UU. en monedas de un centavo! El número de posibles estados distintos de este sistema es virtualmente incontables.

El neocórtex se divide en cuatro grandes lóbulos: frontal, parietal, temporal y occipital:

• El lóbulo frontal incluye toda la neocorteza desde la parte delantera, la mayoría parte anterior del cerebro a un surco mayor, llamado el surco central, que se extiende desde un lado a otro aproximadamente a la mitad del cerebro.

• El lóbulo parietal va directamente detrás del surco central de la frontera con el lóbulo occipital.

• El lóbulo occipital es el lóbulo en el extremo más posterior. No hay frontera continua clara entre los lóbulos parietal y occipital en la mayoría de los cerebros.

• El lóbulo temporal es la extensión de lengüeta de la frontera entre las occipital y parietal lóbulos que se extiende en la dirección anterior.

Una gran neocórtex distingue mamíferos de todos los demás animales. Las especies que existían antes de los mamíferos podían moverse claramente, percibir su entorno, y muestran muchas conductas complejas como las que se ven ahora en las aves y lagartos. Estas habilidades fueron posibles gracias a las estructuras cerebrales mayores de, y jerárquicamente abajo, el neocórtex. Lo que el neocórtex permitió fue un nuevo nivel de comportamiento avanzado - en particular el comportamiento social - que culmina en los seres humanos con la fabricación de herramientas y, en definitiva, el lenguaje y la conciencia de alto nivel.

El lóbulo frontal del cerebro

El lóbulo frontal se refiere a la ejecución de comportamiento. Esto va desde el control de los músculos individuales en la corteza motora primaria a la planificación abstracta de alto nivel acerca de qué hacer. Los lóbulos frontales se dividen en diferentes áreas:

• La corteza prefrontal: En los seres humanos, la corteza prefrontal ocupa la mayor parte del lóbulo frontal. La corteza prefrontal es crucial para el funcionamiento de casi todas las habilidades que requieren inteligencia. La corteza prefrontal tiende a ser mayor en los primates que otros mamíferos, y es más grande en los seres humanos que en otros primates. Esto se correlaciona con la cantidad de la planificación de alto nivel realizado por los miembros de diferentes especies.

  La mayoría de los mamíferos operan sobre todo en el instinto y no viven en grupos sociales diferenciados complejamente. Primates, por otro lado, tienen macho complejo y jerarquías femeninos y pueden salir del cascarón parcelas uno contra el otro que abarcan años de planificación. Los humanos construir herramientas, modificar su entorno para sus propios fines, y tienen relaciones específicas con hasta cientos de otras personas (y esto fue incluso antes de Facebook).

• La corteza orbitofrontal: Esta área es la parte anterior y medial de la corteza prefrontal. La corteza orbitofrontal es esencial para la evaluación del riesgo y la recompensa y de lo que podría llamarse el juicio moral. Los pacientes con daños en esta área pueden tener una inteligencia normal o superior, según la evaluación de las pruebas de CI pero falta aún un concepto rudimentario de las costumbres o acciones apropiadas en contextos- social que también pierden casi toda la aversión al riesgo a pesar de un conocimiento claro de las malas consecuencias.

• Corteza motora primaria: La corteza motora primaria es la tira del área del cerebro justo anterior al surco central, la parte más posterior del lóbulo frontal. El cerebro puede tomar el control directo de los músculos de la médula espinal. Lo hace a través de las proyecciones de la corteza motora primaria. Las neuronas en la corteza motora primaria viajan por la médula espinal y sinapsis en las mismas neuronas motoras que median los reflejos. En teoría, este control directo permite mucha más flexibilidad y capacidad de adaptación.

• Corteza premotora: El trabajo de la corteza premotora es controlar conscientemente secuencias de movimiento, usando la retroalimentación sensorial. Después de los ganglios basales y la corteza prefrontal seleccionar el objetivo, la corteza premotora coordina las medidas para alcanzar ese objetivo. La actividad en la corteza premotora ayuda a aprender qué prestar atención a mientras realiza una secuencia de motor complicado y lo que hay que hacer cuando te quedas atascado en algún punto en particular.

Piense en la corteza frontal como " polarizada " del anterior (frontal) para posterior (espalda). Más atrás, en el surco central, son cables neuronales que van casi directamente a los músculos. Delante de que son áreas que organizan y movimientos de secuencia. Delante de que son los niveles de planificación abstractos. En estos niveles abstractos, por ejemplo, seleccionar entre una variedad de diferentes estrategias que pueden implicar completamente diferentes músculos, músculos secuencias, o, como en el disparo de tenis, la decisión de no moverse en absoluto.

Lóbulo parietal del cerebro

El lóbulo parietal contiene neuronas que reciben información sensorial de la piel y la lengua, y procesa la información sensorial de los oídos y los ojos que se reciben en otros lóbulos. Los principales insumos sensoriales de la piel (tacto, temperatura, y los receptores del dolor) transmiten a través del tálamo al lóbulo parietal.

El lóbulo occipital

El lóbulo occipital procesa la información visual que se envía al cerebro desde las retinas. El proyecto retinas en el polo posterior del lóbulo occipital, llamada V1 (por área visual uno), por lo que la actividad en diferentes áreas de V1 está relacionada con lo que está en la imagen alrededor de su punto actual de la mirada.

Subáreas más allá de V1 se especializan en tareas visuales tales como detección de color, la percepción de profundidad, y la detección de movimiento. El sentido de la vista es procesada por las proyecciones de estas áreas del lóbulo occipital superiores a otras áreas en los lóbulos parietales y temporales, pero este tratamiento depende de tramitación anticipada por el lóbulo occipital. (Los investigadores saben esto porque el daño a V1 causa ceguera en esa parte del campo visual que los proyectos allí.)

El hecho de que el sistema visual se pone un lóbulo completo para el procesamiento enfatiza la importancia de la alta agudeza visual y el procesamiento entre nuestros sentidos.

El lóbulo temporal

Lóbulo temporal del cerebro combina la información auditiva y visual. El (superior) y medial cara superior (central) del lóbulo temporal recibe la entrada auditiva de la parte del tálamo que transmite información de las orejas. La parte inferior (inferior) del lóbulo temporal que hace el procesamiento visual de objetos y reconocimiento de patrones. Las partes medial y anterior del lóbulo temporal están involucrados en muy alto orden de reconocimiento visual (ser capaz de reconocer las caras, por ejemplo), así como el reconocimiento dependiendo de la memoria.

Piense en el tálamo como puerta de entrada a la corteza. Prácticamente todas las señales de los sentidos se retransmiten a través del tálamo, así como las señales de otras áreas subcorticales. Muchas áreas del neocortex también se comunican entre sí a través del tálamo.

Por debajo de la corteza cerebral y el tálamo varias áreas importantes del cerebro subcortical. Uno de los más importantes es una red de distintos, llamados núcleos viejos filogenéticamente la sistema límbico. (Decir que estos núcleos del sistema límbico son medios viejos filogenéticamente que existían en las especies mucho mayor que los mamíferos, como los lagartos, pájaros, y probablemente los dinosaurios). Varias estructuras importantes se encuentran dentro del sistema límbico:

• El hipocampo: El hipocampo tiene una función crucial en la creación de la memoria. El hipocampo recibe entradas desde prácticamente todo el neocórtex. A través de receptores sinápticos ajustables especializados llamados receptores de NMDA, se puede asociar juntos prácticamente cualquier constelación de propiedades que definen un objeto y su contexto.

• La amígdala: La amígdala es principalmente involucrado en el procesamiento emocional. La amígdala interactúa con la corteza prefrontal para generar y procesar las grandes emociones de ira, felicidad, asco, sorpresa, tristeza y, sobre todo, el miedo. Las personas que hayan sufrido daños en sus amígdalas han reducido la capacidad para reaccionar y evitar situaciones que inducen miedo.

• Corteza orbitofrontal: La corteza orbitofrontal es donde la amígdala y otras estructuras del sistema límbico interactúan con la parte de la corteza prefrontal. Supongamos que, en algún particular, viernes por la noche mientras conducía a casa, que está casi golpeado por otro vehículo en una intersección particular. Es muy probable que, durante mucho tiempo después de eso, cuando se acerque a esa intersección, sobre todo los viernes, obtendrá una pequeña punzada de miedo o malestar. Su corteza orbitofrontal ha almacenado las circunstancias, y la amígdala ha almacenado el miedo.

• La corteza cingulada anterior: La corteza cingulada anterior parece vigilar el progreso hacia cualquier meta que usted está persiguiendo y genera una señal de "uh-oh" cuando las cosas no están funcionando para indicar un cambio de estrategia puede estar en orden.

• Los ganglios basales: Los ganglios basales consisten en cinco grandes núcleos: el núcleo caudado, putamen, palladus globo, sustancia negra y núcleo subtalámico. Estos núcleos comprenden un sistema altamente interconectada que interactúa con el tálamo y el neocórtex para controlar el comportamiento.