Cervell, el

És la víscera de forma ovoidal situada a l'interior del crani que regeix el funcionament i la vida de relació dels éssers vivents. Compost per neurones (cèl·lules que formen el teixit nerviós), amb destacades prolongacions que es disposen de forma intricada i la disposició de la qual i morfologia el fan diferent de la resta de les estructures nervioses, és, sens dubte, l'estructura més complexa de l'organisme. Juntament amb el cerebel i el tronc cerebral forma l'encèfal, que es perllonga en la medul·la espinal.

Les seves cèl·lules estan especialitzades i es comuniquen per senyals elèctriques i químiques, encara que moltes de les seves propietats encara són poc compreses i, malgrat grans i notables avanços, s'està encara lluny de poder establir clares correlacions entre les seves diferents estructures, els mediadors químics que actuen en les seves connexions i les funcions cerebrals.

Estructura general del cervell

Les cèl·lules nervioses es diuen neurones i estan sostingudes i alimentades per una altra varietat de cèl·lules anomenades neuroglies que existeixen també en un elevat nombre. El cervell pesa aproximadament 1350 grs. en l'home i una mica menys en la dona, i les cèl·lules nervioses s'eleven a la quantitat de cent mil milions (10 elevat a l'onzena potència). El nombre total de neurones i neuroglia ascendeix a 3 bilions. No obstant això, el més sorprenent de l'estructura cel·lular del cervell és el gran nombre de sinapsi que estableixen les seves neurones que podria arribar a 100 bilions, del que es dedueix la importància d'aquestes comunicacions. D'altra banda, el cèlebre neurobiòleg Santiago Ramón y Cajal va demostrar la independència de les neurones i va assenyalar que la seva complexa interconnexió no es produïa a l'atzar, sinó que és harmònica i s'agrupa en circuits complexos interconnectats.

Les neurones són totes diferents unes d'unes altres encara que comparteixen certes característiques estructurals, raó per la qual es poden distingir en elles tres regions:

- el cos cel·lular o soma,

- les dendrites i

- l'axó.

La forma més freqüent d'aquestes cèl·lules nervioses és esfèrica o piramidal. El cos cel·lular té entre 5 i 100 micròmetres (mil·lèsimes de mil·límetre) de diàmetre i d'ell parteix una prolongació anomenada axó que es ramifica amb freqüència extensament prop del seu extrem. Del cos cel·lular parteixen altres prolongacions que solen ser més curtes i primes que l'axó, anomenades dendrites. Tant les dendrites com l'axó són orgànuls de comunicació amb altres cèl·lules. En termes generals les dendrites són receptores i els axons emissors de senyals.

Química del cervell

Una neurona es comunica amb unes altres i, al seu torn, és part de la comunicació de centenars de milers d'altres neurones. Per això, la major complexitat del teixit nerviós ve donada per les seves comunicacions. El contacte d'una cèl·lula amb una altra s'estableix a través de la comunicació entre les seves mútues prolongacions, denominades sinapsis o botó terminal, que contenen diminutes vesícules esfèriques cadascuna de les quals, al seu torn, contenen múltiples molècules de transmissors químics.

El funcionament neuronal és mixt: elèctric i químic. El potencial interior d'una neurona és de 70 mil·livolts negatius respecte a l'exterior. La membrana de la neurona, que té un gruix de 5 nanòmetres i està composta per dues capes lipídiques, juga un paper fonamental en la transmissió de l'impuls nerviós des de la sinapsi. Al costat de les parts lipídiques de la membrana neuronal, que són pràcticament les mateixes per a totes les cèl·lules, es disposen unes determinades proteïnes. D'elles, unes se situen entre ambdues capes lipídiques i es denominen intrínseques i unes altres formen part de la membrana. Les proteïnes de la membrana són fonamentals per a la funció neuronal. La membrana cel·lular transporta ions de forma activa amb concentracions diferents entre el seu exterior i interior, expulsa ions sodi carregats positivament i absorbeix potassi també positiu. D'altra banda, a l'interior de la neurona s'allotja una complicada maquinària que produeix l'energia necessària mitjançant l'oxidació dels nutrients, per a mantenir-se i autoreparar-se, i en el nucli s'efectua la síntesi d'enzims i molècules necessàries per a la vida de la neurona.

La missió especifica i distintiva de la neurona és la de transmetre impulsos nerviosos, acció que realitza mantenint un gradient iònic entre la membrana i l'interior de la cèl·lula amb un gran consum d'energia. L'estímul descarregat des del cos de la neurona camina per l'axó i, en la sinapsi, allibera substàncies químiques neurotransmissores existents en petites vesícules. Aquests neurotransmisores es difonen per la membrana de la neurona postsinàptica i estimulen els receptors específics de la neurona receptora.

Els múltiples senyals que incideixen sobre una neurona, vehiculades per les sinapsis porten estímuls activadores i inhibidors, que la seva summa condicionarà que l'estimulació sigui activadora o inhibidora i que el potencial elèctric de la membrana cel·lular es descarregui o no, produint un senyal que es transmet de dues formes: o bé en cascada, des de la membrana cel·lular; o bé, sobtadament, fins a distàncies majors. Aquest mecanisme es fa des de la polarització de la membrana amb 70 microvolts a la seva descàrrega o despolarització en 50 microvolts, repetint-se pel transport iònic la repolarització. Aquest procés es realitza en un temps d'un mil·lisegon, temps enorme si el comparem amb la transmissió dels ordinadors construïts per l'home que es comuniquen a la velocitat de la llum. Quan l'impuls elèctric des de la membrana cel·lular arriba pel cilindreix a una sinapsi, allibera una substància química transmissora que es difon per l'estret espai que separa la sinapsi del cos de la propera neurona, i estimula aquesta neurona a descarregar-se o, per contra, frena la seva descàrrega. Aquesta activació o inhibició postsinàptica depèn del tipus de mediador químic.

Sovint s'ha comparat el cervell amb les computadores o ordinadors, ja que entre ells es manifesten similituds, ja que tots dos codifiquen els senyals externs i integren una resposta, però són marcadament diferents quant al seu funcionament. Els ordinadors o computadores han estat creats per l'home, que les comprèn perfectament, mentre que el cervell és producte de l'evolució i roman, en bona mesura, encara sense comprendre, si bé tots dos processen la informació. En altres articles d'aquest diccionari es fa referència a aquestes similituds i diferències. (Veg. al final (termes relacionats).

La longitud del cilindreix varia àmpliament i pot aconseguir fins a centímetres de longitud i, atès que la dotació de neurones de l'adult no pot ser reemplaçada, és necessari que siguin reparats contínuament, raó per la qual s'estableix en el nucli de les neurones la síntesi d'enzims i altres complexes proteïnes reparadoras que circulen per l'interior de la neurona i el seu axó, i constitueixen el que primitivament es va anomenar l'axoplasma que ,en síntesi, és un mitjà de conducció en tots dos sentits: del soma a les terminacions i d'aquestes al soma de molècules complexes. En aquest sistema de transport interior del cilindreix, existeixen dues velocitats. La més lenta correspon al transport de substàncies reparadoras i del creixement del cilindreix i la més ràpida és la que es relaciona amb la síntesi de transmissors.

Els nutrients cerebrals (oxigen i glucosa) són subministrats al cervell per una àmplia i complexa xarxa de vasos sanguinis contínuament regulats i adaptats a les seves necessitats.

Els neurotransmissors

Es coneixen unes 30 substàncies que tenen propietat neurotransmissora, i cadascuna d'elles actua de forma característica, sent excitadora o inhibidora sobre la neurona en la qual incideix. Les substàncies neurotransmissores es reparteixen per tot el cervell en grups de neurones que funcionen específicament amb aquest neurotransmissor determinat, i que el seu cilindreix es projecta específicament sobre una regió precisa, que la neurologia ha aconseguit cartografiar i localitzar.

Els transmissors solen ser diversos i pertànyer fonamentalment a dues famílies monoamines, per a contenir totes elles un grup amino i els aminoàcids. Les neurones que contenen norepinefrina, dopamina i serotonina es distingeixen per a posseir una fluorescència verda. Per part seva, les neurones que funcionen amb epinefrina es troben en la tija cerebral, en un nucli anomenat locus coeruleus, i envien els seus axons a diverses regions del cervell com ara l'hipotàlem, cerebel i encèfal anterior i, pel que sembla, el seu funcionament està en relació amb la vigília i el somni, amb el sistema de recompensa i amb la regulació de l'estat d'ànim o humor.

En l'encèfal mitjà, concretament en la substància negra i tegument ventral, s'agrupen les neurones que transmeten mitjançant dopamina. Els seus clindreixos són enviats al cervell anterior on regulen les respostes emotives, mentre que les fibres que són enviades a una regió del centre del cervell, anomenada cos estriat, regulen els moviments complexos. La lesió de les neurones dopaminèrgiques produeix lesions extrapiramidales, la malaltia més significativa de les quals és la de Parkinson.

En una sèrie de nuclis situats en un envà mitjà del tronc de l'encèfal anomenat nuclis del rafe, se situen les neurones que funcionen amb serotonina, que es projecten a àmplies zones, fonamentalment sobre tàlem i hipotàlem. Es creu que estan relacionades amb l'inici del somni, la regulació de la temperatura i percepció sensorial.

Els aminoàcids més abundants (àcid aspàrtic i glutàmic) són potents excitadores, mentre que el GABA és un aminoàcid que no s'incorpora a les proteïnes i és l'únic que es fabrica gairebé exclusivament en el cervell i en la medul·la espinal. Un terç aproximat de les sinapsis del cervell empren el GABA com a neurotransmissor

Tots els clindreixos estan embolicats i aïllats per una substància anomenada mielina que està fabricada per les anomenades cèl·lules de Schwann. En la mielina que embolica al cilindreix apareixen estrangulacions, anomenades nòduls de Ranvier, que permeten al cilindreix estar en contacte amb els líquids extracel·lulars que asseguren l'energia metabòlica de la neurona. Des d'un receptor perifèric fins a l'efector, existeix una xarxa de neurones especialitzades a transformar els senyals elèctrics en altres comprensibles pel cervell, que poden codificar-se, emmagatzemar-se i repetir-se. L'efector és gairebé sempre una estructura glandular o un múscul. Existeix, doncs, una entrada amb la qual l'home s'informa del món exterior, un estat intermedi que l'home modula i fa comprensible el senyal mitjançant la percepció, l'emoció i la memòria i una sortida amb la qual es posa en contacte amb el món que li envolta.

Sensibilitats (funcions sensorials)

La propietat fonamental del sistema nerviós (SN) és processar la informació, captar-la, elaborar-la i transmetre-la a través de les seves vies de comunicació. Part d'aquesta informació la pren de l'exterior a través dels òrgans dels sentits, i part les pren dels òrgans corporals. Sherrington va classificar les sensibilitats en extereoceptives, propioceptives i interoceptives.

Vegeu els tipus de Receptors sensorials segons Sherrington

Veure gràfic 1 i gràfic 2

Perquè qualsevol estimulo extern o intern sigui percebut pel cervell ha d'incidir sobre un receptor que, encara que això és molt discutit, en l'actualitat es creu que són específics per a cada modalitat sensorial. Si la veritat és que els receptors solen respondre a diversos estímuls, existeix un estímul al qual són més sensibles. En la pell, concretament, i possiblement el mateix en la resta dels òrgans dels sentits, existeix un camp receptiu, que és la zona de la superfície cutània que en ser estimulada desencadena una resposta en aquest receptor, al que despolaritza. D'aquesta manera, un estímul és o no efectiu –llei de tot o res– i genera un potencial d'acció. Existeix una adaptabilitat i un llindar de l'estímul que depenen de les característiques intrínseques del receptor. En línies generals, existeixen dos tipus de receptors en la pell: les terminacions lliures que són receptores del fred, la calor i el dolor, vehiculades per terminacions primes mielinitzades o desmielinitzades (fibres tipus A delta i C) que les connecten amb les neurones del gangli raquidi, i les terminacions encapsulades que responen als estímuls mecànics de baix llindar. Aquests últims receptors es comuniquen amb les neurones del gangli raquidi a través d'una fibra gruixuda i mielinitzada (fibres A beta).

Una part de la informació és percebuda per la consciència i es diu sensació, mentre que una part important i no determinada és inconscient i té missions de control. La part de la consciència que selecciona la informació es diu atenció.

Les fibres procedents dels receptors fan una estada en el gangli raquidi des d'on entren en la medul·la i, dins d'aquesta, es bifurquen en forma de T. La fibra superior arriba fins al cervell i l'informa, mentre que la inferior és responsable dels reflexos espinals intrasegmentaris i intersegmentaris. Una vegada en la medul·la, prenen dos trajectes, unes travessen immediatament al costat oposat i es denominen fascicle arç talàmic i, unes altres, les fibres més internes procedents del gangli raquidi, s'agrupen en la línia mitjana posterior i formen els cordons posteriors anomenats de Goll i Burdach, que ascendeixen vehiculant els senyals dels receptors del tacte, la pressió, la vibració, la posició i el moviment, després de passar pel gangli del seu mateix nom situat en la porció posteroinferior del bulb raquidi. Les fibres que arriben a aquests ganglis tenen una disposició somatotòpica, és a dir, cada zona procedeix d'un determinat territori d'aferència. Una vegada en aquesta zona, es descusen al costat oposat i formen el que es diu Lemnisc i desemboquen en la meitat posterior i caudal del tàlem òptic contralateral en un nucli conegut amb les lletres VPLc (ventral posterior lateral), on es troben les neurones de tercer ordre.

Especial esment mereix la sensibilitat de la cara, recollida principalment pel gruixut nervi Trigèmin, que és la confluència de les tres branques facials: maxil·lar inferior, maxil·lar superior i oftàlmica, que recullen els impulsos exteroceptius del front, membranes mucoses del nas i de la boca, de les dents i de gran part de la membrana externa que cobreix el cervell denominada duramàter. Aquest nervi també transporta senyals de moviment i de pressió profunda de les dents, periodonci, paladar ossi i articulació temporomandibular. Transmet també els impulsos de l'articulació mastegadora i dels músculs que mouen l'ull. Altres nervis recullen també aferències sensitives de la cara i crani. El nervi facial i el vague o neumogàstric recullen sensacions del conducte auditiu extern i de la regió retroauricular. El nervi glosofaringi recull les sensacions tàctils, tèrmiques i doloroses de les mucoses situades en el terç posterior de la llengua, les amígdales, la paret posterior de la faringe superior i la trompa d'Eustaqui. La sensibilitat de la boca, concretament de les mucoses orals, faríngia i laríngia, són vehiculades pels nervis cranials, facial, glosofaringi i neumogàstric i, en entrar en el bulb raquidi, formen un fascicle que, en acabar en el nucli solitari, rep el mateix nom. A aquest nucli arriben també les fibres que transporten estímuls gustatius. Les restants fibres sensitives dels esmentats nervis arriben al tracte descendent del trigemin que descendeix a la medul·la cervical.

El tàlem òptic és una formació bilateral i simètrica en forma d'ou situada en el gruix del cervell i que formen les parets del III ventricle, on fan estada obligatòria totes les fibres sensitives abans d'arribar a l'escorça cerebral. La seva funció és fonamentalment d'integració dels estímuls sensorials d'una manera molt elaborada i és on, per primera vegada, els missatges sensitius tenen qualitat o to afectiu. Això vol dir que algunes sensibilitats es fan conscients en l'àmbit de tàlem. Les lesions d'aquesta estructura produeixen alteracions no només de la discriminació sensorial, sinó que s'acompanyen d'una sensació de malestar i desgrat. Les sensibilitats que més s'afecten en les lesions talàmiques són: la tàctil, la discriminativa de dos punts i les de la posició i el moviment. En cas de lesió, el simple fet de palpar alguna cosa s'acompanyarà de sensació desagradable.

Totes les sensibilitats, en estar situades en el tàlem, tenen una disposició constant. L'anomenat complex talàmic posterior rep les fibres del feix creuat arç-talàmic que vehicula les sensacions tèrmiques, tàctils i doloroses de la meitat corporal contralateral. El nucli més medial es diu VPM i rep les sensibilitats del cos i el més extern, denominat VPL, les de la cara. A més, la meitat interna d'aquest complex talàmic rep aferències de l'escorça cerebral relacionades amb les sensibilitats, anomenades escorça somatosensorial (SI Primària, SII secundària) i de l'escorça auditiva. Les neurones d'aquest complex nuclear talàmic es connecten amb l'anomenada àrea somatosensorial secundària SII i amb el lòbul temporal.

El tàlem està dividit verticalment per una làmina i, per això, els nuclis per dins d'aquesta làmina es diuen intralaminars, que s'uneixen als del tàlem oposat i formen el nucli centre lateral que rep fibres arç-talàmiques bilaterals. Si bé el més abundant de la seva aferència és homolateral, no es coneix bé el seu paper fisiològic.

En l'escorça cerebral existeixen àmplies zones relacionades amb la sensibilitat somàtica. L'àrea somestèsica primària (SI) està localitzada en la circumvolució parietal anomenada postcentral, darrere de la circumvolució motora de Roland, i rep les projeccions del complex talàmic posterior nuclis VPM i VPL. Les àrees d'aquesta zona només responen, en la seva majoria, als estímuls tàctils de la superfície cutània contralateral del cos. Les sensibilitats adopten una disposició somatotòpica, de manera que cada àrea representa una part del cos. És un hemenet cap per avall, amb àmplia extensió de cara i menor de la resta dels membres. La major riquesa en sensibilitat se segueix de major àrea de representació. Es diu Homúncul Sensitiu. L'àrea somestèsica secundària (SII), està situada en el llavi superior de la cissura de Silvi i rep vies dels nuclis talàmics ventrals posteriors i intralaminars i de l'àrea somestèsica primària. Possiblement aquí les fibres de la sensibilitat no tenen una disposició somatotòpica. La majoria de les neurones de SII responen de manera similar a com ho fan les de SI quan s'estimulen les terminacions cutànies.

(Vegeu termes relacionats).