Cerebro humano

Cerebro humano Cráneo y cerebro humano. Descripción de esta imagen, también comentada a continuación Lóbulos cerebrales  : lóbulo frontal (rosa), lóbulo parietal (verde) y lóbulo occipital (azul). Datos
Nombre latino Cerebro ( TA  +/- )
Sistema Sistema nervioso central
Artería Arteria carótida interna , arterias vertebrales
Vena Venas yugulares internas , venas cerebrales , venas externas , venas coroideas
Precursor Tubo neural

El cerebro humano tiene la misma estructura general que el cerebro de otros mamíferos , pero es aquel cuyo tamaño relativo en comparación con el resto del cuerpo ha crecido en el transcurso de la evolución . Si la ballena azul tiene el cerebro más pesado con 6,92 kilogramos contra aproximadamente 1,5  kg para el de los humanos, el coeficiente de encefalización humana es el más alto y es siete veces mayor que el del mamífero promedio. El aumento del volumen cerebral humano proviene en gran parte del desarrollo de la corteza cerebral que es muy distinta a la de otros primates, en particular los lóbulos frontales que representan más del 30% de la superficie cerebral y están involucrados principalmente en la planificación , el lenguaje y el voluntariado. movimiento . Casi la mitad de la corteza cerebral está dedicada al análisis sensorial, principalmente la visión.

Aunque está protegido por la barrera hematoencefálica y los huesos gruesos del cráneo y se baña en líquido cefalorraquídeo , el cerebro humano permanece sujeto a lesiones y enfermedades, las más frecuentes de las cuales son traumatismos craneoencefálicos , enfermedades neurotóxicas , neurológicas y neurodegenerativas. . Se cree que varios trastornos psiquiátricos , como la esquizofrenia y la depresión , están asociados con la disfunción cerebral, aunque no se comprende bien la naturaleza de estas anomalías cerebrales.

Historia del conocimiento del cerebro humano

Históricamente, las opiniones han chocado a menudo en cuanto a qué cerebro o corazón era la sede del alma . En cierto sentido, era imposible negar que la conciencia parece estar localizada en la cabeza , que un golpe en la cabeza provoca la inconsciencia con mucha más facilidad que un golpe en el pecho y que mover la cabeza te marea . En otro sentido, el cerebro bajo un examen superficial parece inerte, mientras que el corazón late constantemente. Detener los latidos del corazón causa la muerte, mientras que las emociones provocan cambios en los latidos del corazón y el dolor a menudo produce una sensación de dolor en el corazón ("corazón roto"). Para Aristóteles , el asiento del alma era el corazón. El cerebro, un órgano de enfriamiento, se utilizó simplemente para asegurar la circulación de la sangre (teoría médica y filosófica del cardiocentrismo). Demócrito divide el alma en tres partes: el intelecto en la cabeza, la emoción en el corazón, el deseo alrededor del hígado . Hipócrates estaba seguro de que el alma estaba en el cerebro (teoría filosófica y médica del cerebrocentrismo o cefalocentrismo). Para Herophilus , el cerebro era el centro de la inteligencia.

Galen también defendió la importancia del cerebro y desarrolló teorías bastante avanzadas sobre cómo funciona. Incluso después del reconocimiento de la primacía del cerebro por parte de la sociedad científica , la idea del corazón como sede de la inteligencia continuó sobreviviendo en los modismos populares. Galen ha realizado un largo trabajo para describir las relaciones anatómicas entre el cerebro, los nervios y los músculos , mostrando que todos los músculos del cuerpo están conectados al cerebro por una red de nervios. Postuló que los nervios activan los músculos mecánicamente, llevando una sustancia misteriosa que él llama pneuma psíquico (o "espíritu animal"). Sus ideas gozaron de relativo renombre durante la Edad Media , pero no progresaron hasta el Renacimiento . Durante el Renacimiento, estudios anatómicos detallados resumieron y combinaron las ideas de Galeno con las de Descartes y sus sucesores. Como Galeno, Descartes pensó en el sistema nervioso en términos hidráulicos . Está convencido de que las funciones cognitivas más elevadas, especialmente el lenguaje , se llevan a cabo mediante una “cosa pensante” no física ( res cogitans ), pero que la mayor parte del comportamiento humano y animal puede explicarse mecánicamente. El primer gran paso hacia la medicina moderna proviene de la investigación de Luigi Galvani , quien descubre que una descarga de electricidad estática aplicada al nervio de una rana muerta hace que su pata se contraiga .

Cada gran avance en la comprensión del cerebro ha seguido más o menos directamente el desarrollo de un nuevo método de análisis.

En el XVII °  siglo, Thomas Willis , padre de la neurociencia moderna, hace lo contrario de la teoría dualista de Descartes, lo que favorece el enfoque materialista con su descripción del funcionamiento de los nervios. Preocupado por la búsqueda del vínculo entre cerebro y espíritu , Willis amplía los conceptos propuestos por Galeno , según los cuales el cerebro es el órgano responsable de la excreción de los "espíritus animales" (teoría ventricular del cerebro), y ubica el pensamiento en el cerebro. . corteza cerebral .

En el XVIII °  siglo, Vincenzo Malacarne  (es) , fundador de la anatomía topográfica y la neuropsicología , establece los principios de la existencia de signos clínicos de pacientes relacionados con la observación post-mortem de lesiones del cerebro. Paul Broca demuestra esta correlación anatomoclínica .

En el XIX °  siglo, Franz Gall desarrolló a través de técnicas organológicas, la teoría de que localisationiste funciones cognitivas están en las circunvoluciones de la corteza cerebral . Los cirujanos Charles Scott Sherrington y CS Roy observan el cerebro en la sala de operaciones y notan que un área de la corteza se enrojece cuando el paciente mueve una parte específica de su cuerpo, mostrando consumo de oxígeno cerebral.

Hasta principios del XX °  siglo , los principales avances se han dado como resultado el descubrimiento de nuevas tinciones histológicas . Sin tinción, el tejido cerebral aparece bajo el microscopio como una maraña impenetrable de fibras protoplásmicas en las que era imposible determinar ninguna estructura. Una de las tinciones más importantes es la tinción de Golgi, que tiñe solo una pequeña fracción de neuronas. La tinción de las neuronas aparentemente se produce al azar, pero tiñe neuronas enteras, tanto del cuerpo celular como de las dendritas y el axón . Gracias en particular al trabajo de Camillo Golgi y Santiago Ramón y Cajal , la nueva tinción ha podido revelar cientos de tipos distintos de neuronas, cada una con su propia estructura dendrítica y su propio patrón de conectividad.

La medición de la relación de las propiedades de los organismos según su tamaño y su masa fue iniciada en la década de 1920 por el biólogo Julian Huxley , quien la llamó alometría .

En el XX XX  siglo, en curso de la electrónica han abierto el camino a la investigación de las propiedades eléctricas de las células nerviosas, incluyendo el trabajo tales como Louis Sokoloff en autorradiografía (flujo sanguíneo cerebral por el método trazador radioactivo permite un mapeo funcional), Alan Hodgkin o Andrew Huxley sobre la biofísica del potencial de acción, y sobre la electroquímica de la sinapsis como la de Bernard Katz . Los primeros estudios utilizaron preparaciones especiales, como el estudio de la respuesta de vuelo rápido del calamar que involucra un axón y sinapsis gigantes. La mejora constante de los electrodos y la electrónica ha permitido afinar el nivel de resolución de la investigación. Estos estudios complementaron las tablas anatómicas al concebir el cerebro como una entidad dinámica.

En los Estados Unidos , la década de 1990 se declara "  Década del Cerebro  (en)  " para conmemorar los avances en la investigación del cerebro y promover el fondo para investigaciones futuras.

Estructura

El cerebro de un varón adulto pesa casi 1,5  kg en promedio (normalmente de 1,3 a 1,4  kg , que es aproximadamente el 2% del peso corporal de una persona de 60  kg ). Tiene un volumen de aproximadamente 1130  cm 3 en mujeres y 1290  cm 3 en hombres, aunque existen importantes variaciones individuales. En relación con el mismo tamaño y área de superficie corporal, los hombres tienen un cerebro promedio 100 gramos más pesado que el de las mujeres, pero estas diferencias no se correlacionan con el coeficiente intelectual u otras medidas de rendimiento cognitivo.

El cerebro humano está compuesto por alrededor de 170 mil millones de células, incluidas 86 mil millones de neuronas en promedio, cada una de las cuales puede formar de 5 a 60,000 sinapsis . La fuerte mielinización de los axones permite acelerar la velocidad del impulso nervioso que se propaga desde 1  m / s en un axón no elinado a 100  m / s en un axón mielinizado.

El cerebro humano (la parte más prominente del cerebro ) se encuentra por encima del cerebelo y el tronco encefálico . Consta de dos hemisferios cerebrales (formando con estructuras asociadas el telencéfalo ) y el diencéfalo formado por el tálamo , hipotálamo , epitálamo y subtálamo .

El cerebro humano tiene la misma estructura que el de los vertebrados. La neuroanatomía se divide en seis regiones principales definidas en función del desarrollo del sistema nervioso a partir del tubo neural  : el prosencéfalo , el mesencéfalo , el mesencéfalo , el cerebelo , el puente y la médula . Cada una de estas regiones tiene una estructura interna compleja. Ciertas regiones del cerebro, como la corteza cerebral o el cerebelo, están formadas por capas que forman pliegues sinuosos , las circunvoluciones cerebrales , que permiten aumentar la superficie cortical acomodándose en la caja craneal. Las otras regiones del cerebro representan grupos de muchos núcleos . Si se pueden establecer distinciones claras a partir de la estructura neuronal, la química y la conectividad, se pueden identificar miles de regiones distintas en el cerebro.

Estructura y organización de la corteza cerebral.

El grosor de la corteza cerebral está entre 1 y 4,5 milímetros, y su área es de aproximadamente dos mil centímetros cuadrados.

Habría una dificultad obvia para acomodar toda esta superficie en la caja craneal. De hecho la corteza está plegada por surcos ( sulcus en latín científico) o fisuras , sinuosas y de profundidad variable, delimitando crestas llamadas circunvoluciones o circunvoluciones cerebrales . Las fisuras más profundas dividen la corteza en lóbulos . Según su situación, hablamos de los lóbulos frontal , parietal , occipital y temporal .

Debajo de la corteza se encuentra la materia blanca formada por axones que hacen conexiones entre los cuerpos celulares de la corteza y otras partes del cerebro.

La corteza cerebral se divide en áreas funcionales, llamadas áreas (los tres tipos principales de áreas son áreas sensoriales , áreas motoras y áreas de asociación), cada una de las cuales proporciona una función cognitiva específica. Fueron los estudios de Paul Broca en 1861 los que sugirieron por primera vez la existencia de tal organización del neocórtex. Estas áreas son aproximadamente las mismas para todos los individuos de la misma especie, pero tienen pequeñas diferencias. Esta especialización no está clara en los mamíferos primitivos y se vuelve más clara a medida que nos acercamos a los humanos. La investigación, cuyos resultados se publicaron en 2016, llevó a los investigadores a delinear 180 áreas por hemisferio cerebral delimitadas por cambios abruptos en la arquitectura, función, conectividad e incluso topografía cortical. Las imágenes se obtuvieron mediante resonancia magnética multimodal derivada del proyecto conectoma humano  (en) .

Diferencias entre cerebros femeninos y masculinos

La mayor diferencia estructural entre los cerebros masculinos y femeninos es el tamaño. El cerebro de los hombres es mayor (en promedio 1.290  cm 3 en los hombres frente a 1.130  cm 3 en mujeres) y más pesado que el de las mujeres de entre 10 y 15  % , este hecho científico haber "llevado a varios científicos del XIX °  siglo para establecer una vínculo entre el tamaño y el peso del cerebro, por un lado, y la inteligencia, por otro " .

Pero esta diferencia en el tamaño del cerebro no va acompañada de diferencias en la inteligencia medida por la medida general del cociente intelectual .

La literatura científica sugiere "diferencias estructurales y también de función  " , Que "hay muchos patrones diferentes de activación por género para diversas tareas como la rotación mental, procesamiento verbal, comprensión de modismos, etc. Sin embargo, estos resultados son variables o incluso divergentes de un estudio a otro y no existe un paralelismo estricto entre las diferencias de activación y las diferencias de rendimiento ” . Si bien las diferencias anatómicas (particularmente a nivel de la amígdala , el hipocampo , el planum temporale y la ínsula ) y las diferencias a nivel celular y molecular están bien atestiguadas, la complejidad de las interacciones funcionales dificulta su identificación. Correlación de diferencias anatómicas con diferencias cognitivas.

Según un estudio de 2014, los cerebros masculinos tienen más conexiones internas con los hemisferios, mientras que los cerebros femeninos tienen una mejor conectividad entre los dos hemisferios. Los autores deducen una mejor predisposición estadística de los hombres en términos de coordinación entre percepción y acción y, por el contrario, en las mujeres una mejor predisposición a combinar el razonamiento analítico y analógico . Sin embargo, este estudio ha sido criticado por resaltar diferencias que permanecen relativas sin cuantificarlas y, por lo tanto, encierran a hombres y mujeres en estereotipos sexistas, oponiendo a la mujer multitarea al hombre monotarea. Estos estereotipos tienen un amplio eco en publicaciones como Los hombres son de Marte, las mujeres son de Venus (clichés de que los hombres son más agresivos y más aptos para moverse o leer mapas de carreteras, las mujeres son más empáticas o más inclinadas a las habilidades lingüísticas).

Un estudio longitudinal basado en imágenes médicas destaca un retraso en el desarrollo del cerebro entre hombres y mujeres.

La neurobióloga Catherine Vidal denuncia el “neurosexismo” de estos estereotipos a través de numerosos estudios que quisieran mostrar las diferencias intrínsecas entre cerebros masculinos y femeninos. Ella privilegia los factores ambientales sobre los innatos, considerando que estas diferencias se deben principalmente a la educación y a la capacidad del cerebro para cambiar en función de lo que se nos enseña ( plasticidad cerebral ).

El hombre tiene más líquido cefalorraquídeo y materia blanca (axones) y la mujer tiene más materia gris (tejido neural y dendritas).

Desarrollo

El desarrollo del cerebro tiene lugar en varias fases que pueden superponerse:

Funciones

Dominación y lateralización cerebral

Evolución

Durante la evolución de Hominina , el volumen del cerebro humano aumentó de unos 600  cm 3 en Homo habilis a unos 1.500  cm 3 en Homo neanderthalensis . Luego observamos una disminución en los últimos 28.000 años, con el cerebro masculino cayendo de 1.500  cm 3 a 1.350  cm 3 , y el cerebro femenino encogiéndose en la misma proporción. A modo de comparación, el Homo erectus , un pariente de los humanos modernos, tenía un cerebro de 1.100  cm 3 . Sin embargo, el pequeño Homo floresiensis , dotado de un cerebro de sólo 380  cm 3 , por tanto tres veces menos voluminoso que el del Homo erectus, conocía el uso del fuego, cazaba y fabricaba herramientas de piedra al menos tan elaboradas como las del Homo erectus. Si la diferencia de tamaño entre los cerebros de Homo sapiens y Homo Neanerthalis fue pequeña, la asignación de capacidades fue diferente, con un mayor lugar para la visión y el movimiento en el hombre de Neandertal, mientras que en el Homo sapiens , las actividades cognitivas vinculadas a las redes sociales fueron más desarrollado.

Este cambio de tamaño fue precedido por la reorganización de las regiones corticales.

Los principales factores que habrían favorecido este aumento de volumen son objeto de debate entre los investigadores. En particular, proponen la incorporación de la carne en la ingesta alimentaria de los homínidos y la generalización de la cocción, lo que conduce a una reducción del mismo orden del intestino, que es costoso en energía; la flexibilidad cognitiva y el aprendizaje que habrían permitido a los homínidos explotar recursos efímeros (plantas, árboles frutales) y relaciones más complejas en sociedades de fisión-fusión  ; el desarrollo de las capacidades cognitivas de los homínidos en el momento en que eran presa (necesidad de organizarse, hacer guardia por la noche, aprender a comunicarse, escapar de los depredadores); el papel de las estrategias de caza complejas y colectivas y los rituales altamente jerárquicos que habrían favorecido el surgimiento del hombre social y el aumento de volumen.

Metabolismo

El cerebro representa solo el 2% de la masa del cuerpo humano, pero del 20 al 25% de su consumo de energía.

Un estudio de 2016 muestra una correlación en ratones, monos y humanos entre el nivel en sangre de una enzima , la mioquina catepsina B (CTSB) con la aptitud física y la memoria . En ratones, se ha demostrado que el aumento de la producción de catepsina B mejora los niveles de neurotrofina en las células madre del hipocampo adultas para mejorar el rendimiento de la memoria. Esta proteína es producida por los músculos durante la actividad física. Si el gen CTSB está desactivado en ratones, la actividad física ya no produce ninguna mejora en la memoria. Este estudio sugiere que CTSB puede estimular la formación de nuevas neuronas en el hipocampo del cerebro humano.

Patologias

Trastorno del espectro alcohólico fetal

La construcción del cerebro durante el período embrionario o fetal puede verse afectada si la madre consume alcohol. Las secuelas son permanentes y pueden causar un trastorno del espectro alcohólico fetal .

Sordera central

También llamada sordera cognitiva o agnosia auditiva, la sordera central es causada por trastornos que se originan en las áreas auditivas del cerebro y no en el sistema nervioso periférico (en el oído interno o en el nervio auditivo ).

Notas y referencias

Notas

  1. El estudio involucró a 210 adultos jóvenes sanos.
  2. En la mayoría de los mamíferos herbívoros de la misma masa corporal que los humanos, el cerebro es aproximadamente cinco veces el tamaño del cerebro humano, mientras que el intestino es dos veces más grande porque está adaptado a una dieta parcialmente malsana. Digestible (fibras vegetales) gracias a la microbiota intestinal (bacteria equipada con enzimas que pueden digerir la celulosa).

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Ver también

Bibliografía

Artículos relacionados

enlaces externos