Enfermería‎ > ‎Fisiología Humana‎ > ‎

17. El encéfalo y los nervios craneales

El encéfalo contribuye a la homeostasis mediante la recepción de estímulos sensitivos, la integración de información nueva con la almacenada, la toma de decisiones y la ejecución de respuestas a través de la generación de actividades motoras.

Resolver una ecuación, sentir hambre, reírse: los procesos nerviosos necesarios para llevar a cabo cada una de estas acciones tiene lugar en diferentes regiones del encéfalo, la estructura del sistema nervioso central que se encuentra dentro del cráneo. Alrededor de 100 mil millones de neuronas y entre 10 y 50 billones de células de la neuroglia forman el encéfalo, que pesa unos 1300 g en el adulto. En promedio, cada neurona presenta 1 000 sinapsis con otras neuronas. De esta forma, el número total de sinapsis, alrededor de mil billones –o 1015– es mayor que el número de estrellas en la galaxia.

El encéfalo es el centro de control donde se registran las sensaciones, se las relaciona entre sí y con la información almacenada, además de ser el lugar en el que se toman las decisiones y desde donde se generan acciones. También es el centro del intelecto, las emociones, el comportamiento y la memoria. Pero el encéfalo abarca un dominio mayor: dirige nuestro comportamiento hacia los demás. Con ideas excitantes, habilidades artísticas que deslumbran o retórica que hipnotiza, los actos y los pensamientos de una persona pueden influir en la vida de otros individuos y modificarla. Diferentes regiones del encéfalo están especializadas en distintas funciones. Diversos sectores del encéfalo actúan en conjunto para lograr ciertas acciones compartidas.

Organización, protección e irrigación del encéfalo

Es necesario conocer el desarrollo embrionario del encéfalo para comprender la terminología que se usa en la designación de sus principales órganos en el adulto. El encéfalo y la médula espinal derivan del tubo neural ectodérmico. La región anterior del tubo neural se expande, junto con el tejido asociado de la cresta neural. Luego, aparecen constricciones en el tubo expandido, que se divide en tres regiones conocidas como vesículas encefálicas primarias: prosencéfalo (cerebro anterior), mesencéfalo (cerebro medio) y rombencéfalo (cerebro posterior). Tanto el prosencéfalo como el rombencéfalo se subdividen y forman las vesículas encefálicas secundarias. El prosencéfalo se diferencia en telencéfalo y diencéfalo, y el rombencéfalo o encéfalo posterior lo hace en metencéfalo y mielencéfalo. Las distintas vesículas encefálicas dan origen a las siguientes estructuras en el adulto:

  • El telencéfalo forma el cerebro y los ventrículos laterales.
  • A partir del diencéfalo, se desarrollan el tálamo, el hipotálamo, el epitálamo y el tercer ventrículo.
  • El metencéfalo se convierte en la protuberancia (puente), el cerebelo y la parte superior del cuarto ventrículo.
  • A partir del mielencéfalo, se desarrollan el bulbo raquídeo y la parte inferior del cuarto ventrículo.
  • El mesencéfalo da origen al mesencéfalo y al acueducto del mesencéfalo (acueducto cerebral).

Las paredes de estas regiones encefálicas se desarrollan en el tejido nervioso del encéfalo, mientras que el interior hueco del tubo se transforma en las distintas vesículas (espacios llenos de líquido) del encéfalo. El tejido expandido de la cresta neural se torna sobresaliente en el desarrollo encefálico. La mayoría de las estructuras protectoras del encéfalo –es decir, la mayoría de los huesos del cráneo, los tejidos conectivos asociados y las membranas meníngeas– se originan en el tejido expandido de la cresta neural.

Partes principales del encéfalo

El encéfalo adulto presenta cuatro porciones principales: el tronco encefálico (o tallo cerebral), el cerebelo, el diencéfalo y el cerebro. El tronco encefálico se continúa con la médula espinal y está constituido por el bulbo raquídeo, la protuberancia y el mesencéfalo. Por detrás del tronco encefálico se halla el cerebelo y por encima, el diencéfalo, formado por el tálamo, el hipotálamo y el epitálamo. Apoyado sobre el diencéfalo y el tronco encefálico, se encuentra el cerebro, la parte más grande del encéfalo.

Cubiertas protectoras del encéfalo

El cráneo y las meninges rodean y protegen al encéfalo. Las meninges craneales se continúan con las meninges espinales; presentan la misma estructura básica y llevan los mismos nombres: duramadre por fuera, aracnoides en el medio y piamadre por dentro. Sin embargo, la duramadre craneal tiene dos capas y la duramadre espinal sólo una. Las dos capas durales se denominan capa perióstica (que es externa) y capa meníngea (que es interna). Las dos capas de la duramadre craneal están fusionadas en toda su extensión, excepto en ciertas regiones en las que se separan para rodear los senos venosos durales (conductos venosos revestidos de endotelio) que drenan la sangre venosa del encéfalo y la llevan a las venas yugulares internas. Además, no hay un espacio epidural en torno del encéfalo. Los vasos sanguíneos transcurren a lo largo de la superficie del encéfalo y, a medida que penetran en su interior, están envueltos por una fina hoja laxa de piamadre. Tres extensiones de la duramadre separan diferentes partes del encéfalo:

  1. La hoz del cerebro separa los dos hemisferios (lados) cerebrales.
  2. La hoz del cerebelo separa los dos hemisferios del cerebelo.
  3. La tienda del cerebelo separa el cerebro del cerebelo.
La siguiente figura muestra las membranas protectoras del encéfalo. Los huesos del cráneo y las meninges protegen al encéfalo.

Flujo sanguíneo encefálico y barrera hematoencefálica

La sangre llega al encéfalo, principalmente, a través de las arterias carótidas internas y las vertebrales; los senos venosos durales drenan en las venas yugulares internas y retorna por estas venas hacia el corazón.

En el adulto, el encéfalo representa sólo el 2% del peso total del cuerpo, pero utiliza alrededor del 20% del oxígeno y de la glucosa que se consumen, incluso en reposo. Las neuronas sintetizan ATP casi exclusivamente a partir de la glucosa, por medio de reacciones que requieren oxígeno. Cuando aumenta la actividad de las neuronas y de la neuroglia en determinada región del encéfalo, el flujo sanguíneo de ese sector también aumenta. Hasta la más leve disminución de la velocidad del flujo sanguíneo encefálico puede producir desorientación o pérdida del conocimiento, como sucede cuando nos ponemos de pie muy rápidamente después de estar sentados durante mucho tiempo.

Generalmente, hasta una breve interrupción de la irrigación de 1 a 2 minutos deteriora la función neuronal, y la privación total de oxígeno por 4 minutos puede generar daño permanente. Como la glucosa casi no se almacena en el encéfalo, su aporte debe ser continuo. Si la sangre que llega al encéfalo tiene bajos niveles de glucosa, pueden sobrevenir: confusión mental, mareos, convulsiones y pérdida de la conciencia. Los individuos diabéticos deben controlar su nivel de glucosa en sangre, ya que este puede disminuir rápidamente y conducir a un shock diabético, que se caracteriza por convulsiones, coma y posiblemente muerte.

La barrera hematoencefálica (BHE) está formada, fundamentalmente, por uniones estrechas que cierran el espacio entre las células endoteliales de los capilares encefálicos y por una membrana basal gruesa que los rodea. Las prolongaciones de muchos astrocitos –constituyen un tipo de neuroglia– rodean los capilares y secretan sustancias químicas que mantienen las características de permeabilidad de las uniones estrechas. Algunas sustancias solubles en agua, como la glucosa, atraviesan la BHE por transporte activo. Otras, como la creatinina, la urea y casi todos los iones atraviesan la BHE muy lentamente. Incluso, otras sustancias –como las proteínas y muchos antibióticos– no pueden pasar de la sangre al tejido nervioso. Sin embargo, las sustancias liposolubles, como el oxígeno, el dióxido de carbono, el alcohol y la mayor parte de los anestésicos atraviesan fácilmente la barrera. Los traumatismos, determinadas toxinas y la inflamación pueden provocar una rotura en la barrera hematoencefálica.

Líquido cefalorraquídeo

El líquido cefalorraquídeo (LCR) es un líquido claro e incoloro compuesto principalmente por agua, que protege el encéfalo y la médula espinal de daños físicos y químicos. Además, transporta oxígeno y glucosa desde la sangre a las neuronas y a la neuroglia. El LCR circula continuamente a través de las cavidades del encéfalo y de la médula, y por el espacio subaracnoideo (entre la aracnoides y la piamadre) que rodea a estos órganos. El volumen total de LCR es de 80 a 150 mL en el adulto. El LCR contiene pequeñas cantidades de glucosa, proteínas, ácido láctico, urea, cationes (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺) y aniones (Cl⁻ y HCO3⁻); también presenta algunos leucocitos.

La siguiente figura muestra las cuatro cavidades llenas de LCR en el encéfalo, que se denominan ventrículos. Los ventrículos laterales se localizan en cada uno de los hemisferios cerebrales y están separados por adelante por una membrana fina, el septum pellucidum. El tercer ventrículo es una cavidad estrecha a lo largo de la línea media superior del hipotálamo y entre las mitades derecha e izquierda del tálamo. El cuarto ventrículo se halla entre el tronco del encéfalo y el cerebelo.

La siguiente figura muestra la localización de los ventrículos en un “encéfalo transparente”. Un foramen interventricular a cada lado comunica el ventrículo lateral con el tercer ventrículo, y el acueducto mesencefálico comunica el tercer ventrículo con el cuarto. Los ventrículos son cavidades intracerebrales que contienen líquido cefalorraquídeo.

Funciones del LCR

El LCR tiene tres funciones básicas:

  1. Protección mecánica. Representa un medio que amortigua los impactos y protege el delicado tejido nervioso del encéfalo y la médula espinal de movimientos que provocarían su roce con las paredes óseas del cráneo y el conducto vertebral. El líquido también sostiene al encéfalo de manera tal que este “flota” en la cavidad craneal.
  2. Función homeostática. El pH del LCR afecta la ventilación pulmonar y el flujo sanguíneo cerebral, algo muy importante para mantener los controles homeostáticos del tejido encefálico. El LCR también sirve como sistema de transporte para las hormonas polipeptídicas secretadas por neuronas hipotalámicas que actúan en sitios remotos del encéfalo.
  3. Circulación. El LCR es un medio para el intercambio menor de nutrientes y productos de desecho entre la sangre y el tejido nervioso adyacente.

Formación del LCR en los ventrículos

La mayor parte del LCR se produce en los plexos coroideos, redes de capilares sanguíneos en las paredes de los ventrículos. Las células ependimarias, mediante uniones estrechas, cubren los capilares de los plexos coroideos. Sustancias seleccionadas (principalmente agua) provenientes del plasma sanguíneo, que son filtradas de los capilares, son secretadas por las células ependimarias para producir el líquido cefalorraquídeo. Esta capacidad secretoria es bidireccional y explica la producción continua de LCR y el transporte de metabolitos desde el tejido nervioso nuevamente hacia la sangre. A causa de las uniones estrechas entre las células ependimarias, las sustancias que ingresan al LCR desde los capilares coroideos no pueden escapar entre estas células; en cambio, deben atravesar las células ependimarias. Esta barrera hematorraquídea permite la entrada de ciertas sustancias en el LCR y la exclusión de otras, lo que protege el encéfalo y la médula espinal de sustancias potencialmente nocivas transportada por la sangre. Al contrario de la barrera hematoencefálica, la barrera hematorraquídea está formada por uniones estrechas de células ependimarias.

Circulación del LCR

El LCR formado en los plexos coroideos de los ventrículos laterales llega al tercer ventrículo a través de dos orificios estrechos y ovalados, los forámenes interventriculares. El plexo coroideo agrega más LCR en el techo del tercer ventrículo. El líquido luego fluye hacia el cuarto ventrículo a través del acueducto del mesencéfalo o acueducto cerebral (Silvio), que atraviesa el mesencéfalo. El plexo coroideo del cuarto ventrículo aporta más líquido. El LCR puede llegar al espacio subaracnoideo por tres aberturas en el techo del cuarto ventrículo: una abertura media y dos aberturas laterales, una en cada lado. El LCR circula luego por el conducto central –o del epéndimo de la médula espinal– y por el espacio subaracnoideo, alrededor del encéfalo y de la médula.

El LCR es reabsorbido en forma gradual hacia la circulación sanguínea por las vellosidades aracnoideas, extensiones digitiformes de la aracnoides que se proyectan dentro de los senos venosos durales, especialmente, en el seno sagital superior. (Un conglomerado de vellosidades aracnoideas se denomina granulación aracnoidea). En condiciones normales, el LCR se reabsorbe tan rápidamente como se forma en los plexos coroideos, a una velocidad cercana a los 20 mL/hora (480 mL/día). Como las velocidades de formación y de reabsorción son las mismas, la presión del LCR suele ser constante. Por la misma razón, el volumen del LCR también se mantiene constante.

La siguiente figura muestra la circulación del líquido cefalorraquídeo. El LCR se forma a partir del plasma sanguíneo, en las células ependimarias que cubren los plexos coroideos de los ventrículos.