Tallo cerebral

Tallo cerebral

Definición

El tallo cerebral (o tronco cerebral) contiene tres estructuras -el mesencéfalo, el puente de Varolio y la médula oblonga- que conectan el cerebro con la médula espinal. Tiene varias funciones en el sistema nervioso autónomo, con vías ascendentes para recibir información sensorial para el procesamiento cerebral y vías descendentes para enviar información motora de vuelta al cuerpo. También alberga diez de los doce nervios craneales. Teniendo en cuenta estas funciones, el tronco encefálico destaca por el control cardiovascular y respiratorio, la regulación térmica y del dolor, los ciclos del sueño, el movimiento muscular y el control sensorial en las regiones craneales.

Antecedentes

Antes de ver cada una de las subestructuras y sus respectivas funciones dentro del tallo cerebral, veamos primero la relación del tallo cerebral con el sistema nervioso.

El sistema nervioso, las neuronas y el cerebro

El sistema nervioso es un sistema importante que abarca todo el cuerpo y que desempeña un papel clave en la supervivencia y la regulación. Se encarga de transmitir la información sensorial del cuerpo al cerebro, donde éste envía las respuestas adecuadas al cuerpo. Estas respuestas pueden variar, desde motoras hasta fisiológicas y de almacenamiento.

El sistema nervioso está formado por células nerviosas individuales (o neuronas), que reconocen las señales del cuerpo y su entorno. Las neuronas transmiten estas señales a sus respectivos destinos en el cerebro casi instantáneamente a través de señales eléctricas. Cuando un nervio pasa la señal al siguiente, se produce una sinapsis. Aquí es donde las señales eléctricas se convierten en químicas en los espacios entre dos neuronas, antes de volver a ser eléctricas en la siguiente neurona.

Las neuronas constituyen la totalidad del sistema nervioso, que se divide en dos subsistemas físicos: el sistema nervioso central y el sistema nervioso periférico. El sistema nervioso central incluye el cerebro y la médula espinal, mientras que el sistema nervioso periférico incluye todas las demás neuronas de todo el cuerpo. El cerebro se compone de cuatro regiones: el cerebro, el cerebelo, el diencéfalo y el tronco cerebral. Aunque cada región tiene diferencias y funciones distintas en relación con el resto del cuerpo, hay muchas vías interconectadas y conexiones neuronales que pueden pasar por múltiples estructuras.

El tallo cerebral

El tallo cerebral es una región del sistema nervioso central que conecta directamente el cerebro con la médula espinal. Al igual que todas las demás estructuras del cerebro y del sistema nervioso, el tronco cerebral está totalmente comprometido con las neuronas. Estas neuronas a veces se denominan y desglosan como fibras, axones o núcleos, dependiendo de la parte de la neurona que se destaque.

El tronco encefálico en su conjunto no es una estructura única. En cambio, contiene tres estructuras principales: el mesencéfalo, el puente de Varolio y la médula oblonga. Cada una de estas regiones contiene subestructuras y funciones prominentes que están centralizadas en cada región, así como superpuestas entre regiones. Estas regiones también son responsables de contener los orígenes de varios nervios craneales.

El tronco encefálico -con todas sus subestructuras- tiene muchas funciones importantes en el sistema nervioso autónomo (que se describirán en detalle en la siguiente sección). En concreto, el tronco cerebral desempeña papeles clave en los sistemas cardiovascular, respiratorio y digestivo, así como en otras funciones involuntarias de todo el cuerpo.

El tronco cerebral es extremadamente vital para la supervivencia, donde la pérdida de las conexiones neuronales es altamente mortal. Médicamente, la muerte del tronco encefálico es una «pérdida irreversible» para recuperar la conciencia y la capacidad de respirar. Durante la muerte del tronco cerebral, el tronco cerebral deja de funcionar, pero todavía puede haber proyecciones presentes en la corteza. Sin embargo, una vez que se pierden tanto las proyecciones corticales como las del tronco cerebral, el organismo sufre una «muerte biológica». La verdadera muerte se produce cuando también cesa la actividad cardiopulmonar. Se pueden utilizar ventiladores para prolongar los latidos del corazón y la circulación de oxígeno tras la muerte del tronco encefálico, pero no existe una verdadera cura.

El sistema nervioso autónomo

Hay dos sistemas nerviosos funcionales principales en el cuerpo: el sistema nervioso somático y el sistema nervioso autónomo. El sistema nervioso somático se encarga de regular y llevar a cabo las respuestas voluntarias en todo el cuerpo. En concreto, se trata de las respuestas de las que el consciente es consciente (como levantar el brazo para coger una bebida o patear las piernas para realizar una rutina de baile). Como resultado, el sistema nervioso somático suele dirigirse a los músculos esqueléticos.

Sin embargo, el movimiento voluntario no es la única acción que ocurre en el cuerpo. El cuerpo también experimenta muchos movimientos involuntarios, que son movimientos que no son conscientes. Entre estos movimientos se encuentran los latidos del corazón -controlados por el músculo cardíaco- y la digestión -controlada por el músculo liso-. Esta categoría también incluye las funciones glandulares. Todas estas acciones están bajo el control del sistema nervioso autónomo.

El sistema nervioso autónomo se divide a su vez en dos subcategorías: los sistemas nerviosos simpático y parasimpático. Como parte del sistema nervioso autónomo, estos dos subsistemas también controlan partes del cuerpo para el movimiento involuntario. El sistema simpático (apodado «respuesta de lucha o huida») permite al cuerpo prepararse para situaciones de estrés. Esto puede incluir un aumento de la frecuencia cardíaca, una mayor liberación de glucosa en la sangre y la inhibición de la digestión. Por el contrario, el sistema parasimpático (apodado «respuesta de descanso y digestión») permite al cuerpo aumentar y almacenar energía. Esto puede lograrse disminuyendo el ritmo cardíaco y aumentando la digestión.

El tronco cerebral desempeña un papel importante en el control del sistema nervioso autónomo, incluyendo tanto el sistema nervioso simpático como el parasimpático.

Estructuras y funciones del tronco cerebral

El tronco cerebral contiene vías ascendentes y vías descendentes. Las vías ascendentes procesan la información sensorial mientras que las vías descendentes crean respuestas motoras a la información sensorial recibida.

Como se ha mencionado anteriormente, las tres estructuras principales que componen el tronco cerebral son el mesencéfalo, el puente de Varolio y la médula oblonga. Estas tres estructuras están separadas en tres regiones: el tectum, el tegmentum y la base (de posterior a anterior). En general, el tectum contiene funciones especializadas para los sentidos y el movimiento. Por su parte, el tegmentum contiene los núcleos craneales, la formación reticular y las vías que interconectan el tronco encefálico y otras estructuras de todo el cerebro. Por último, la base contiene fibras de las vías descendentes de la corteza cerebral. Las siguientes secciones de este artículo entrarán en detalle de las estructuras específicas que se encuentran en cada una de estas tres regiones.

Resumen del mesencéfalo

El mesencéfalo es la estructura más pequeña y la porción más alta del tronco cerebral. Está situado entre el cerebelo, el cerebro, el diencéfalo y el puente de Varolio. Como parte del tronco cerebral, la función general del mesencéfalo es controlar las vías sensoriales y motoras. En general, es importante para transmitir los impulsos nerviosos desde la médula espinal al resto del cerebro, y viceversa. Aunque hay muchas funciones corporales específicas que el cerebro medio controla o asiste, sus funciones más destacadas son el procesamiento visual y auditivo, el sistema de recompensa interno y algunos movimientos musculares. Además, el mesencéfalo contiene los orígenes de los nervios craneales III y VI.

En el centro del mesencéfalo se encuentra el acueducto cerebral, que forma un canal entre el tercer y el cuarto ventrículo por el que sale el líquido cefalorraquídeo. Las porciones posterior y anterior del mesencéfalo se dividen en los sectores del tectum y el tegmentum, respectivamente, a través del acueducto cerebral.

Regiones y funciones del mesencéfalo

La parte posterior del mesencéfalo (el tectum) contiene los cuerpos cuadrigémicos, que son un par de protuberancias en el mesencéfalo. Este par incluye el colículo superior, que es el centro de reflejo visual, y el colículo inferior, que es el centro de relevo auditivo.

El anterior del mesencéfalo (es decir, el tegmentum) es responsable de muchas partes y funciones, incluyendo las siguientes:

La formación reticular: El papel más importante de la formación reticular es filtrar la información sensorial transmitida al cerebro, permitiendo que el consciente preste atención a los sentidos más importantes presentes. Como resultado, esta región es importante para mantener la atención y el estado de alerta general. Además, la formación reticular es importante para el control sistémico cardiovascular, la regulación respiratoria y su relación con la conciencia durante los ciclos de vigilia y sueño. Además, contiene redes para la modulación del estado de ánimo y del dolor. Todas estas redes comienzan en el tronco cerebral del núcleo y se ramifican por todo el cerebro, con vías ascendentes hacia el tálamo y la corteza y vías descendentes hacia la médula espinal.

El núcleo rojo: El núcleo rojo es una subparte de la formación reticular y se encuentra en el cerebro medio. Es importante para el control motor, concretamente para coordinar el movimiento autónomo entre los brazos que se balancean y las piernas que caminan. Esta característica es importante para asegurar el equilibrio.

Las áreas grises periacueducales: Las áreas grises periacueductal (o PAG) es otra estructura en el cerebro medio que trabaja para controlar el dolor. Los neurotransmisores -como la dinorfina y la serotonina- de las neuronas del PAG moderan el control del dolor. Esta región también desempeña un papel importante en el sistema autonómico general para la supervivencia al evitar situaciones dolorosas e inhibir comportamientos peligrosos.

La sustancia negra: La sustancia negra contiene neuronas productoras de dopamina que ayudan al control motor (junto con los ganglios basales, otra estructura cerebral). Algunas secciones de esta zona son responsables de la inhibición de la actividad motora talámica. Esta región se degrada tempranamente en los pacientes con la enfermedad de Parkinson.

El área segmentaria ventral: El área segmentaria ventral también contiene neuronas productoras de dopamina. Sin embargo, a diferencia de la sustancia negra, esta región es responsable del sistema de recompensa del cerebro. Recompensa la saliencia motivacional, el aprendizaje asociativo y las emociones positivas. También es la región que se activa en los orgasmos. Las neuronas del área segmentaria ventral se proyectan a regiones del córtex asociadas con la conciencia y el sueño.

Resumen y funciones del puente de Varolio

El puente de Varolio es la estructura central del tronco cerebral, situada entre el mesencéfalo y la médula oblonga. Contiene fibras longitudinales que conectan con los centros superiores de todo el cerebro y la médula espinal, así como fibras transversales y dorsales que envían información entre las regiones de funcionamiento motor de la corteza y el cerebelo. Además, en el puente de Varolio se originan los nervios craneales V, VI, VII y VIII.

Las funciones más destacadas del puente de Varolio incluyen las relacionadas con los respectivos nervios craneales que se originan en esta estructura. Esto incluye el reconocimiento de las sensaciones de la cabeza y las áreas faciales, así como el movimiento de la cara, los ojos, las orejas y la boca. Además, el puente de Varolio es importante para las funciones autónomas, como la producción de saliva, además de mantener el equilibrio. Al igual que el mesencéfalo, el puente de Varolio contiene parte de la formación reticular y, por lo tanto, acompaña las funciones de control cardiovascular y del ritmo respiratorio.

Los gliomas (o tumores gliales) pueden aparecer en cualquier parte del tronco cerebral y, por lo tanto, se conocen como gliomas del tronco cerebral. Sin embargo, los gliomas que se producen en el mesencéfalo y la médula oblonga tienden a ser de bajo grado. Por razones desconocidas, los gliomas que se producen en el puente de Varolio experimentan un rápido crecimiento y son tumores de alto grado.

Resumen de la médula oblonga

La médula oblonga (también conocida como bulbo raquídeo) es la región más inferior del tronco cerebral. La médula conecta directamente el tronco encefálico con la médula espinal, y no existe una separación clara entre ambas estructuras. Parte de esta estructura forma el fondo del cuarto ventrículo. Al igual que las demás regiones del tronco encefálico, es importante para transmitir el control motor descendente y la información sensorial ascendente. Sin embargo, la médula es más notable por su control de las funciones vitales del cuerpo, incluyendo el control cardiovascular y la respiración. También destaca por estimular muchos reflejos, como el vómito, la tos y el estornudo. Muchas de las funciones de la médula se solapan con las del hipotálamo, ya que la médula suele ser la estructura en la que el hipotálamo transmite las instrucciones. Además, la médula es el origen de los nervios craneales IX, X, XI y XII.

Al igual que con las demás estructuras del tronco cerebral, el tectum, el tegmentum y la base separan la médula en tres secciones. El tectum forma parte del cuarto ventrículo, mientras que el tegmentum contiene el núcleo olivar inferior y alberga los nervios craneales de la médula. La base contiene la decusación piramidal.

Regiones y funciones de la médula oblonga

Al igual que el mesencéfalo y el puente de Varolio, la médula contiene también parte de la formación reticular. El sistema cardiovascular y el respiratorio se conectan como un solo sistema dentro de esta estructura del mesencéfalo. Las señales cardiorrespiratorias aferentes hacen sinapsis en la médula y funcionan para regular la respiración. El columnista respiratorio ventral, que controla el ritmo respiratorio y su patrón oscilante, también está presente en la médula. Además, la médula actúa como centro vasomotor. Esto se debe a que las neuronas presentes pueden estimular los ajustes del diámetro de los vasos sanguíneos mientras controlan la presión arterial basal.

El núcleo del tracto solitario se encuentra en la médula y está organizado por el tipo de información que se transmite, así como por las vías activadas en respuesta a la información. Coordina en gran medida la información aferente. Las funciones más importantes de la médula ocurren en este núcleo, incluyendo la información de los barorreceptores y quimiorreceptores. Los barorreceptores de los vasos sanguíneos envían información al núcleo del tracto solitario para ajustar la frecuencia cardíaca y el flujo sanguíneo. Los quimiorreceptores de los vasos sanguíneos perciben los niveles de oxígeno y dióxido de carbono, lo que permite al núcleo del tracto solitario mantener una respiración adecuada. Además, el gusto hace sinapsis en este núcleo primero, antes de ser enviado al tálamo y a la corteza para su procesamiento sensorial.

El Área Postrema: El área postrema se encuentra en la superficie dorsal de la médula. Al ser el centro del vómito, las células situadas aquí carecen de barrera hematoencefálica. Por lo tanto, las moléculas grandes y polares son capaces de pasar. La inervación aquí puede hacer que una persona sienta náuseas. Las investigaciones han descubierto que esta zona tiene receptores para la hormona gonadotrópica coriónica humana (hCG), que es una hormona del embarazo. Esto podría indicar una posible explicación de la mayor sensibilidad a las náuseas matutinas en las mujeres embarazadas.

El núcleo trigeminal espinal: El núcleo trigeminal espinal es importante para percibir el dolor de la temperatura y los toques profundos de la cara ipsilateral (o del mismo lado). Es el primer lugar donde los nervios del dolor orofacial (el término general para el dolor de cabeza y cuello) hacen sinapsis.

Los núcleos olivares inferiores: Los núcleos olivares inferiores son importantes para recibir información sobre la propiocepción (o conciencia de la posición y el movimiento del cuerpo), la tensión muscular y articular y la intención motora. Como el cerebelo es el principal responsable del movimiento y el equilibrio del esqueleto, los núcleos de esta zona hacen sinapsis directamente con el cerebelo. Además, estos núcleos son responsables de la deglución, la tos y los estornudos.

La Decusación Piramidal: La decusación piramidal contiene una mayoría de fibras motoras procedentes de la corteza motora, formando el tracto corticoespinal lateral en la médula espinal. Aquí es donde los tractos piramidales se cruzan entre sí para hacer conexiones con los lados opuestos del cuerpo. Siendo un rasgo común en los vertebrados, la ventaja de este cruce sigue siendo cuestionada por los biólogos evolutivos.

Los núcleos cuneado y grácil: El núcleo cuneado de la médula recibe información de las extremidades superiores, mientras que el núcleo gracioso recibe información de las extremidades inferiores. Estas fibras forman el lemnisco medial, que es una vía que lleva información de propiocepción, vibración y tacto fino al tálamo.

El tracto espinotalámico: El tracto espinotalámico es una vía ascendente por la que el dolor, la temperatura y el tacto crudo viajan desde la médula espinal a través del cerebro. Finalmente, el tracto termina en el núcleo lateral posterior ventral en el tálamo. El dolor y la temperatura viajan por el tracto anterior, mientras que el tacto crudo viaja por el tracto lateral.

Nervios craneales del tronco cerebral

Como se ha mencionado a lo largo de este artículo, el tronco cerebral contiene los orígenes de diez de los doce nervios craneales. Los nervios III y IV se originan en el mesencéfalo, mientras que los nervios V, VI, VII y VIII se originan en la protuberancia y los nervios IX, X, XI y XII se originan en la médula. Estos nervios pueden tener funciones sensoriales, motoras o ambas. En las siguientes secciones se describe la función general de cada nervio craneal del tronco encefálico con diagramas que marcan su ubicación.

Nota: Los dos nervios que no se originan en el tronco encefálico son los nervios olfativo (I) y óptico (II). Estos nervios se originan en cambio en el cerebro.

Nervios que se originan en el cerebro medio:

Nervio oculomotor (III): El nervio motor oculomotor contiene funciones motoras para controlar los movimientos de la pupila y del ojo.

Nervio troclear (IV): El nervio troclear tiene funciones motoras para controlar el músculo oblicuo superior. Este músculo se localiza en las regiones superior y medial del óbito (que rodea al ojo), permitiendo la abducción, depresión y rotación interna del ojo.

Nervios que se originan en el puente de Varolio:

Nervio trigémino (V): El nervio trigémino contiene funciones sensoriales y motoras para la mandíbula y los músculos de la masticación circundantes. Además, contiene funciones sensoriales para muchas partes de la cara, incluidas las estructuras orbitales, la cavidad nasal, la piel de la frente, las cejas, los párpados, parte de la nariz, los labios, las encías, los dientes, el esqueleto, el paladar y la faringe.

Nervio abducens (VI): El nervio abducens contiene funciones motoras para el músculo recto lateral, que es uno de los seis músculos responsables del movimiento del globo ocular.

Nervio facial (VII): El nervio facial contiene funciones sensoriales relacionadas con el gusto en los dos primeros tercios de la lengua. Además, contiene funciones motoras para los músculos que conducen a las expresiones faciales, las glándulas lagrimales (que contienen fluidos para lubricar el ojo) y las glándulas salivales submandibulares y sublinguales (que son dos de las tres glándulas principales que ayudan a la producción de saliva dentro de la boca).

Nervio vestibulococlear (VIII): El nervio vestibulococlear tiene funciones sensoriales especiales en la cóclea para la audición y en el vestíbulo para el movimiento y el equilibrio.

Nervios que se originan en el bulbo raquídeo:

Nervio glosofaríngeo (IX): El nervio glosofaríngeo contiene funciones sensoriales para el tercio posterior de la lengua, la faringe y el paladar, las recepciones de la presión sanguínea, los niveles de pH, los niveles de oxígeno y las concentraciones de dióxido de carbono. Además, contiene funciones motoras para los músculos faríngeos y la glándula salival parótida (la última glándula importante que queda para la producción de saliva en la boca).

Nervio Vago (X): El nervio vago contiene funciones sensoriales para el pabellón auricular y el canal acústico externo, el diafragma y los órganos viscerales dentro de las cavidades torácicas. También contiene funciones motoras para los músculos palatinos y faríngeos y los órganos viscerales torácicos.

Nervio accesorio (XI): El nervio accesorio contiene funciones motoras para los músculos esqueléticos del paladar, la faringe y la laringe , así como para los músculos esternocleidomastoideo y trapecio del cuello y la columna vertebral.

Nervio Hipogloso (XII): El nervio hipogloso contiene funciones motoras para controlar la musculatura de la lengua.

Conclusión

El tronco cerebral es la estructura de conexión entre el cerebro y la médula espinal del sistema nervioso central. Contiene el mesencéfalo, la protuberancia y la médula oblonga, y tiene múltiples funciones en el sistema nervioso autónomo, incluyendo el control cardiovascular y respiratorio, así como en las funciones sensoriales y motoras. Además, el tronco cerebral es responsable de albergar los orígenes de diez de los doce nervios craneales, incluyendo los nervios III – XII.

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