Este articulo ha hecho una introducción a la psicobiología, que trata con los procesos biológicos básicos que se encuentran en la raíz de nuestros pensamientos, sentimientos y acciones, y a la neurociencia, el estudio del encéfalo y el sistema nervioso. El cuerpo posee dos sistemas para coordinar e integrar la conducta: el sistema nervioso y el sistema endocrino.
Neuronas: Los mensajeros
Los miles de millones de neuronas o células nerviosas, que subyacen a toda la actividad del sistema nervioso, forman una red de comunicación que coordina todos los sistemas del cuerpo y les permite funcionar.
Las neuronas por lo regular reciben mensajes de otras neuronas a través de fibras cortas, llamadas dendritas, que recogen los mensajes y los llevan al cuerpo celular de la neurona. Las neuronas que llevan mensajes de los órganos sensoriales al encéfalo o médula espinal se denominan neuronas sensoriales (aferentes).
Las neuronas que llevan mensajes del encéfalo o médula espinal a los músculos y glándulas se denominan neuronas motoras (eferentes). Y las neuronas que llevan mensajes de una neurona a otra se conocen como interneuronas (o neuronas asociativas). El axón transporta mensajes que salen de la célula. Un grupo de axones que forman haces componen un nervio. Algunos axones están cubiertos con una vaina de mielina, formada por células gliales. La vaina de mielina incrementa la eficiencia de la neurona y proporciona aislamiento.
El impulso nervioso: Las neuronas se comunican a través de impulsos electroquímicos. Cuando una neurona se encuentra en reposo, o en su potencial de reposo, existe una concentración ligeramente mayor de iones negativos dentro de la membrana que rodea el cuerpo celular que en el exterior, por lo que existe una carga eléctrica negativa en el interior en relación con el exterior. En reposo, la neurona se encuentra en un estado de polarización.
Cuando un mensaje entrante es suficientemente fuerte, la carga eléctrica cambia, se genera un potencial de acción (impulso nervioso) y la neurona se despolariza. Los mensajes entrantes causan potenciales graduados, que, al combinarse, pueden superar el umbral de excitación mínimo y hacer que la neurona descargue. Después de la descarga, la neurona pasa por el periodo refractario absoluto, en el que no descargará de nuevo, y luego entra al periodo refractario relativo, en el que sólo descargará si el mensaje entrante es mucho más fuerte de lo usual. Sin embargo, de acuerdo con la ley de todo o nada, no cambia la fuerza del impulso enviado por una neurona.
La sinapsis : Los axones terminales de una neurona, el espacio sináptico, las dendritas y cuerpo celular de la siguiente neurona forman la sinapsis. Las moléculas de neurotransmisores, liberadas por las vesículas sinápticas, cruzan el diminuto espacio sináptico (o hendidura) entre el botón terminal (o botón sináptico) de la neurona emisora y la dendrita de la neurona receptora, donde se pegan a un sitio receptor de manera muy parecida a como una llave encaja en una cerradura. De esta forma, transmiten sus mensajes excitatorios o inhibitorios.
Algunos de los neurotransmisores mejor conocidos son la acetilcolina (AC), que desempeña un papel importante en la activación y la atención; la dopamina, que afecta las neuronas asociadas con el movimiento voluntario; la serotonina, que establece el tono emocional; y las endorfinas, que reducen el dolor desactivando neuronas que transmiten los impulsos dolorosos. Los desequilibrios en los neurotransmisores contribuyen a muchos tipos de enfermedad mental, y muchas drogas psicoactivas y toxinas actúan afectando la transmisión de los neurotransmisores.
Algunos ejemplos son la toxina del botulismo, que impide la liberación de acetilcolina; la cafeína, que bloquea la liberación de adenosina, un neurotransmisor inhibitorio; y la cocaína, que impide la reabsorción de la dopamina, dando lugar a una mayor activación. Los medicamentos antidepresivos y antipsicóticos se basan en los mismos procesos.
Plasticidad nerviosa y neurogénesis : Las conexiones entre los miles de millones de neuronas en el encéfalo son débiles al nacer, pero el número y complejidad de las conexiones sinápticas se multiplican rápidamente a lo largo de la niñez. La clave para este aumento de la complejidad es la experiencia, la cual puede fortalecer y mejorar la función encefálica. El encéfalo tiene plasticidad nerviosa, es decir, puede ser física y químicamente alterado por la experiencia. También tiene la capacidad de neurogénesis, o producción de nuevas células encefálicas. La investigación con aves, ratones adultos, cerdos de guinea y otros mamíferos muestra evidencia del crecimiento de nuevas células encefálicas cuando los animales son desafiados por ambientes enriquecidos, entrenamiento intenso o lesión. Un estudio de pacientes adultos humanos con cáncer demostró que sus encéfalos producían nuevas neuronas. La neurogénesis permanente tiene implicaciones importantes para el tratamiento de los trastornos neurológicos.
El sistema nervioso central
La organización del sistema nervioso Los miles de millones de neuronas en el encéfalo están conectadas a neuronas de todo el cuerpo por billones de sinapsis. El sistema nervioso está organizado en dos partes: el sistema nervioso central, que consta del encéfalo y la médula espinal, y el sistema nervioso periférico, que conecta al sistema nervioso central con el resto del cuerpo.
El encéfalo Físicamente, el encéfalo tiene tres áreas más o menos distintas: el núcleo central, el sistema límbico y la corteza cerebral. El núcleo central consta del metencéfalo, cerebelo, mesencéfalo, tálamo, hipotálamo y formación reticular.
El metencéfalo se encuentra incluso en los vertebrados más primitivos. Está formado por la médula, una estructura estrecha cercana a la médula espinal que controla la respiración, el ritmo cardiaco y la presión sanguínea, y el puente, que produce sustancias químicas encargadas de mantener el ciclo de sueño-vigilia.
La médula es el punto donde muchos de los nervios de la parte izquierda del cuerpo cruzan hacia el lado derecho del encéfalo y viceversa. El cerebelo controla el sentido del equilibrio y coordina las acciones del cuerpo. El mesencéfalo (o cerebro medio), que se encuentra encima del cerebelo, es importante para la audición y la visión y es uno de los lugares donde se registra e dolor.
El tálamo es una estación de relevo que integra y da forma a las señales sensoriales entrantes antes de transmitirlas a niveles superiores del encéfalo. El hipotálamo es importante para la motivación y la conducta emocional. La formación reticular, que serpentea a través de todas esas estructuras, alerta a las partes superiores del encéfalo de los mensajes entrantes.
El sistema límbico, un anillo de estructuras localizado entre el núcleo central y los hemisferios cerebrales, es un desarrollo evolutivo más reciente que el núcleo central. Incluye al hipocampo, que es esencial para la formación de nuevos recuerdos, y la amígdala, que en conjunto con el hipocampo rige las emociones relacionadas con la autopreservación. Otras partes del sistema límbico intensifican la experiencia de placer. En momentos de estrés, el sistema límbico coordina e integra la respuesta del sistema nervioso.
El cerebro ocupa la mayor parte del espacio dentro del cráneo. La cubierta externa de los hemisferios cerebrales se conoce como corteza cerebral. La mayoría de la gente piensa en los hemisferios cerebrales cuando se refiere al encéfalo. Éstos son la parte del encéfalo de más reciente evolución y regulan la conducta más compleja.
Cada hemisferio cerebral se divide en cuatro lóbulos, delineados por fisuras profundas en la superficie del encéfalo. El lóbulo occipital de la corteza, localizado en la parte posterior de la cabeza, recibe y procesa la información visual. El lóbulo temporal, localizado aproximadamente detrás de la sien, nos ayuda a realizar tareas visuales complejas, como el reconocimiento de rostros. El lóbulo parietal, que se localiza en la parte superior de los lóbulos temporal y occipital, recibe información sensorial de todo el cuerpo y figura en las habilidades espaciales.
Los mensajes de esos receptores son registrados en la corteza somatosensorial primaria. La capacidad para comprender el lenguaje se concentra en dos áreas de los lóbulos parietal y temporal. El lóbulo frontal recibe y coordina mensajes de los otros lóbulos y sigue la huella del movimiento corporal pasado y futuro. Es principalmente responsable de la conducta dirigida a metas y es clave para la capacidad de llevar una vida emocional madura. La corteza motora primaria es responsable de los movimientos voluntarios.
Cada lóbulo contiene áreas para funciones sensoriales motoras específicas, así como áreas de asociación. Las áreas de asociación (áreas que están libres para procesar todo tipo de información) componen la mayor parte de la corteza cerebral y permiten al encéfalo generar la conducta que requiere la coordinación de muchas áreas encefálicas.
Especialización hemisférica
Los dos hemisferios cerebrales están conectados por el cuerpo calloso, a través del cual se comunican y coordinan. No obstante, los dos hemisferios parecen tener algunas funciones separadas. El hemisferio derecho destaca en tareas no verbales y espaciales, mientras que el izquierdo por lo regular es más dominante en tareas verbales como el habla y la escritura.
El hemisferio derecho controla el lado izquierdo del cuerpo, y el hemisferio izquierdo controla el lado derecho. En términos generales, la capacidad para hablar se concentra en el área de Broca, localizada en el lóbulo frontal izquierdo, y la capacidad para escuchar se concentra en el área de Wernicke, localizada en el lóbulo temporal izquierdo.
Además de desempeñar las funciones del lenguaje, el hemisferio izquierdo opera de manera más analítica, lógica y secuenciada que el derecho, mientras que este último destaca en tareas visuales y espaciales, como percibir imágenes visuales y música, así como en la percepción y expresión de las emociones. No todos muestran el mismo patrón de diferencias entre los dos hemisferios, y en la mayoría de la gente los hemisferios derecho e izquierdo trabajan en estrecha cercanía.
Herramientas para el estudio del encéfalo
En décadas recientes, la ciencia ha desarrollado técnicas cada vez más sofisticadas para la investigación del encéfalo y el sistema nervioso. Entre las herramientas más importantes se encuentran las técnicas por microelectrodos, técnicas por macroelectrodos (EEG), imagenología estructural (CAT, MRI) e imagenología funcional (imagenología EEG, MEG, MSI, fMRI y PET). Los científicos a menudo combinan esas técnicas para estudiar la actividad encefálica con un detalle sin precedente.
La médula espinal: La médula espinal es un cable complejo de nervios que conectan al encéfalo con la mayor parte del resto del cuerpo. Está compuesta por haces de fibras nerviosas largas y tiene tres funciones básicas: llevar los impulsos motores a los órganos internos y músculos; llevar información de las extremidades y los órganos internos al encéfalo; y permitir algunos movimientos reflejos.
El sistema nervioso periférico
La segunda división importante del sistema nervioso, el sistema nervioso periférico, lleva mensajes hacia y desde el sistema nervioso central. Comprende dos partes: los sistemas nerviosos somático y autónomo.
El sistema nervioso somático está formado por las neuronas sensoriales (aferentes) que llevan mensajes al sistema nervioso central y las neuronas motoras (eferentes) que llevan mensajes del sistema nervioso central a los músculos esqueléticos del cuerpo.
El sistema nervioso autónomo transmite mensajes entre el sistema nervioso central y los órganos internos. Consta de dos partes: las divisiones simpática y parasimpática. La primera actúa principalmente para activar al cuerpo; la segunda para relajarlo y regresarlo a los niveles normales de activación. El sistema nervioso simpático tiende a actuar como una unidad, movilizando con rapidez al cuerpo entero. En contraste, la división parasimpática tiende a calmar al cuerpo de manera más lenta, reflejando una herencia evolutiva en que la resistencia era un rasgo humano importante. Las dos divisiones del sistema nervioso autónomo tienden a trabajar uno detrás de otro, pero pueden operar de manera independiente o incluso simultánea.
El sistema endocrino
El sistema endocrino —el otro sistema de comunicación del cuerpo está compuesto por glándulas endocrinas que producen hormonas, sustancias químicas liberadas en el torrente sanguíneo que dirigen procesos como el metabolismo, el crecimiento y el desarrollo sexual. Las hormonas también participan en la regulación de la vida emocional.
En la pubertad, las hormonas organizan a todo el sistema nervioso y otros tejidos corporales. A lo largo de la vida, activan conductas afectando factores como el estado de alerta, la excitabilidad, la conducta sexual, la concentración, la agresividad y las reacciones al estrés.
La glándula tiroides secreta tiroxina, una hormona que puede reducir la concentración y producir irritabilidad cuando la tiroides tiene un exceso de actividad, o bien, causar somnolencia y un metabolismo lento cuando la tiroides está poco activa.
Dentro de la tiroides se encuentran cuatro órganos diminutos con forma de guisante, las paratiroides, que secretan parathormona para controlar y equilibrar los niveles de calcio y fosfato en la sangre y los fluidos de los tejidos. A su vez, esto afecta la excitabilidad del sistema nervioso. La glándula pineal secreta melatonina, que ayuda a regular los ciclos de sueño-vigilia. El páncreas controla el nivel de azúcar en la sangre secretando insulina y glucagón.
La hipófisis, que se localiza en la parte inferior del encéfalo, está conectada con el hipotálamo. La hipófisis produce la mayor cantidad de hormonas diferentes, por lo que tiene una diversa gama de efectos sobre las funciones del cuerpo.
La hipófisis influye en la presión sanguínea, la sed, las contracciones del útero durante el parto, la producción de leche, la conducta y el interés sexual. Además, esta compleja glándula juega un papel importante en el crecimiento del cuerpo y en la regulación de la cantidad de agua en las células corporales, entre otras funciones.
A menudo se le llama la “glándula maestra” por su importante papel en la regulación de otras glándulas endocrinas. Las gónadas (los testículos en los varones y los ovarios en las mujeres) secretan andrógenos (incluyendo testosterona) y estrógenos, los cuales regulan el desarrollo sexual y están ligados al interés y la conducta sexual.
Las dos glándulas suprarrenales se localizan sobre los riñones. Cada una tiene dos partes: una cubierta externa, la corteza suprarrenal, y un núcleo interno, la médula suprarrenal. Ambos producen varias hormonas importantes, incluyendo la epinefrina, que activa al sistema nervioso simpático, y norepinefrina (un neurotransmisor), que eleva la presión sanguínea y desencadena la liberación de la hormona HACT en la hipófisis anterior, prolongando la respuesta del cuerpo al estrés.
