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Henry Gray (1821–1865). Anatomy of the Human Body. 1918


6. The Spinal Nerves


6c. The Thoracic Nerves

(NN. Thoracales)

The anterior divisions of the thoracic nerves (rami anteriores; ventral divisions) are twelve in number on either side. Eleven of them are situated between the ribs, and are therefore termed intercostal; the twelfth lies below the last rib. Each nerve is connected with the adjoining ganglion of the sympathetic trunk by a gray and a white ramus communicans. The intercostal nerves are distributed chiefly to the parietes of the thorax and abdomen, and differ from the anterior divisions of the other spinal nerves, in that each pursues an independent course, i. e., there is no plexus formation. The first two nerves supply fibers to the upper limb in addition to their thoracic branches; the next four are limited in their distribution to the parietes of the thorax; the lower five supply the parietes of the thorax and abdomen. The twelfth thoracic is distributed to the abdominal wall and the skin of the buttock.

FIG. 819




Diagram of the course and branches of a typica intercostal nerve.

FIG. 820




Cutaneous distribution of thoracic nerves. (Testut.)

FIG. 821




Intercostal nerves, the superficial muscles having been removed. (Testut).

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Henry Gray (1821–1865). Anatomy of the Human Body. 1918


6. The Spinal Nerves



6d. The Lumbosacral Plexus

(Plexus Lumbosacralis)

The anterior divisions of the lumbar, sacral, and coccygeal nerves form the lumbosacral plexus, the first lumbar nerve being frequently joined by a branch from the twelfth thoracic. For descriptive purposes this plexus is usually divided into three parts—the lumbar, sacral, and pudendal plexuses.

The Lumbar Plexus (plexus lumbalis) (Figs. 822, 823, 824).—The lumbar plexus is formed by the loops of communication between the anterior divisions of the first three and the greater part of the fourth lumbar nerves; the first lumbar often receives a branch from the last thoracic nerve. It is situated in the posterior part of the Psoas major, in front of the transverse processes of the lumbar vertebræ.

FIG. 822




Plan of lumbar plexus.

FIG. 823




The lumbar plexus and its branches.

FIG. 824




Deep and superficial dissection of the lumbar plexus. (Testut.)

FIG. 825




Cutaneous nerves of right lower extremity. Front view.

FIG. 826




Diagram of segmental distribution of the cutaneous nerves of the right lower extremity.
Front view.

FIG. 827




Nerves of the right lower extremity. Front view.

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6. The Spinal Nerves


6e. The Sacral and Coccygeal Nerves

(NN. Sacrales et Coccygeus)

The anterior divisions of the sacral and coccygeal nerves (rami anteriores) form the sacral and pudendal plexuses. The anterior divisions of the upper four sacral nerves enter the pelvis through the anterior sacral foramina, that of the fifth between the sacrum and coccyx, while that of the coccygeal nerve curves forward below the rudimentary transverse process of the first piece of the coccyx. The first and second sacral nerves are large; the third, fourth, and fifth diminish progressively from above downward. Each receives a gray ramus communicans from the corresponding ganglion of the sympathetic trunk, while from the third and frequently from the second and the fourth sacral nerves, a white ramus communicans is given to the pelvic plexuses of the sympathetic.



The Sacral Plexus (plexus sacralis) (Fig. 828).—

The sacral plexus is formed by the lumbosacral trunk, the anterior division of the first, and portions of the anterior divisions of the second and third sacral nerves.

The Pudendal Plexus (plexus pudendus) (Fig. 828).—

The pudendal plexus is not sharply marked off from the sacral plexus, and as a consequence some of the branches which spring from it may arise in conjunction with those of the sacral plexus. It lies on the posterior wall of the pelvis, and is usually formed by branches from the anterior divisions of the second and third sacral nerves, the whole of the anterior divisions of the fourth and fifth sacral nerves, and the coccygeal nerve.

FIG. 828




Plan of sacral and pudendal plexuses.

Relation.—The sacral plexus lies on the back of the pelvis between the Piriformis and the pelvic fascia (Fig. 829); in front of it are the hypogastric vessels, the ureter and the sigmoid colon. The superior gluteal vessels run between the lumbosacral trunk and the first sacral nerve, and the inferior gluteal vessels between the second and third sacral nerves.

FIG. 829




Dissection of side wall of pelvis showing sacral and pudendal plexuses. (Testut.)

FIG. 830




Cutaneous nerves of right lower extremity. Posterior view.

FIG. 831




Diagram of the segmental distribution of the cutaneous nerves of the right lower extremity. Posterior view.

FIG. 832





Nerves of the right lower extremity Posterior view.

FIG. 833




The plantar nerves.

FIG. 834





Diagram of the segmental distribution of the cutaneous nerves of the sole of the foot.

FIG. 835





Deep nerves of the front of the leg. (Testut.)

FIG. 836





Nerves of the dorsum of the foot. (Testut.)

FIG. 837




Sacral plexus of the right side. (Testut).

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Henry Gray (1821–1865). Anatomy of the Human Body. 1918



7. The Sympathetic Nerves

The sympathetic nervous system (Fig. 838) innervates all the smooth muscles and the various glands of the body, and the striated muscle of the heart. The efferent sympathetic fibers which leave the central nervous system in connection with certain of the cranial and spinal nerves all end in sympathetic ganglia and are known as preganglionic fibers. From these ganglia postganglionic fibers arise and conduct impulses to the different organs. In addition, afferent or sensory fibers connect many of these structures with the central nervous system.

FIG. 838





The right sympathetic chain and its connections with the thoracic, abdominal, and pelvic plexuses. (After Schwalbe.)

The peripheral portion of the sympathetic nervous system is characterized by the presence of numerous ganglia and complicated plexuses. These ganglia are connected with the central nervous system by three groups of sympathetic efferent or preganglionic fibers, i. e., the cranial, the thoracolumbar, and the sacral.

FIG. 839




Diagram of efferent sympathetic nervous system. Blue, cranial and sacral outflow.

Red, thoracohumeral outflow. ———, Postganglionic fibers to spinal and cranial nerves to supply vasomotors to head, trunk and limbs, motor fibers to smooth muscles of skin and fibers to sweat glands. (Modified after Meyer and Gottlieb.)

FIG. 840




Sympathetic connections of the ciliary and superior cervical ganglia.

FIG. 841





Sympathetic connections of the sphenopalatine and superior cervical ganglia.

FIG. 842





Sympathetic connections of the submaxillary and superior cervical ganglia.

The Thoracolumbar Sympathetics—

The thoracolumbar sympathetic fibers arise from the dorso-lateral region of the anterior column of the gray matter of the spinal cord and pass with the anterior roots of all the thoracic and the upper two or three lumbar spinal nerves.

FIG. 843





Sympathetic connections of the otic and superior cervical ganglia.

Connections with the Spinal Nerves.—

Communications are established between the sympathetic and spinal nerves through what are known as the gray and white rami communicantes (Fig. 799); the gray rami convey sympathetic fibers into the spinal nerves and the white rami transmit spinal fibers into the sympathetic. Each spinal nerve receives a gray ramus communicans from the sympathetic trunk, but white rami are not supplied by all the spinal nerves.

FIG. 799




Scheme showing structure of a typical spinal nerve.

1. Somatic efferent.
2. Somatic afferent.
3,4,5. Sympathetic efferent.
6,7. Sympathetic afferent.

7a. The Cephalic Portion of the Sympathetic System

(Pars Cephalica S. Sympathici)

The cephalic portion of the sympathetic system begins as the internal carotid nerve, which appears to be a direct prolongation of the superior cervical ganglion. It is soft in texture, and of a reddish color. It ascends by the side of the internal carotid artery, and, entering the carotid canal in the temporal bone, divides into two branches, which lie one on the lateral and the other on the medial side of that vessel.

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7. The Sympathetic Nerves

7b. The Cervical Portion of the Sympathetic System


(Pars Cervicalis S. Sympathici)

The cervical portion of the sympathetic trunk consists of three ganglia, distinguished, according to their positions, as the superior, middle, and inferior ganglia, connected by intervening cords. This portion receives no white rami communicantes from the cervical spinal nerves; its spinal fibers are derived from the white rami of the upper thoracic nerves, and enter the corresponding thoracic ganglia of the sympathetic trunk, through which they ascend into the neck.

FIG. 844




Diagram of the cervical sympathetic. (Testut.)

FIG. 845





Plan of right sympathetic cord and splanchnic nerves. (Testut.)

7c. The Thoracic Portion of the Sympathetic System


(Pars Thoracalis S. Smypathici)

The thoracic portion of the sympathetic trunk (Fig. 846). consists of a series of ganglia, which usually correspond in number to that of the vertebræ.

FIG. 846





Thoracic portion of the sympathetic trunk.

7d. The Abdominal Portion of the Sympathetic System


(Pars Abdominalis S. Sympathici; Lumbar Portion of Gangliated Cord)

The abdominal portion of the sympathetic trunk (Fig. 847). is situated in front of the vertebral column, along the medial margin of the Psoas major. It consists usually of four lumbar ganglia, connected together by interganglionic cords. It is continuous above with the thoracic portion beneath the medial lumbocostal arch, and below with the pelvic portion behind the common iliac artery. The ganglia are of small size, and placed much nearer the median line than are the thoracic ganglia.

FIG. 847




Abdominal portion of the sympathetic trunk, with the celiac and hypogastric plexuses. (Henle.)

7e. The Pelvic Portion of the Sympathetic System


(Pars Pelvina S. Sympathici)

The pelvic portion of each sympathetic trunk is situated in front of the sacrum, medial to the anterior sacral foramina. It consists of four or five small sacral ganglia, connected together by interganglionic cords, and continuous above with the abdominal portion. Below, the two pelvic sympathetic trunks converge, and end on the front of the coccyx in a small ganglion, the ganglion impar.

1F. The Great Plexuses of the Sympathetic System

The great plexuses of the sympathetic are aggregations of nerves and ganglia, situated in the thoracic, abdominal, and pelvic cavities, and named the cardiac, celiac, and hypogastric plexuses. They consist not only of sympathetic fibers derived from the ganglia, but of fibers from the medulla spinalis, which are conveyed through the white rami communicantes. From the plexuses branches are given to the thoracic, abdominal, and pelvic viscera.

The Cardiac Plexus (Plexus Cardiacus)(Fig. 838).—The cardiac plexus is situated at the base of the heart, and is divided into a superficial part, which lies in the concavity of the aortic arch, and a deep part, between the aortic arch and the trachea. The two parts are, however, closely connected.

FIG. 838




The right sympathetic chain and its connections with the thoracic, abdominal, and pelvic plexuses. (After Schwalbe.)

The Celiac Plexus (Plexus Cœliacus; Solar Plexus) (Figs. 838, 848)—

The celiac plexus, the largest of the three sympathetic plexuses, is situated at the level of the upper part of the first lumbar vertebra and is composed of two large ganglia, the celiac ganglia, and a dense net-work of nerve fibers uniting them together. It surrounds the celiac artery and the root of the superior mesenteric artery. It lies behind the stomach and the omental bursa, in front of the crura of the diaphragm and the commencement of the abdominal aorta, and between the suprarenal glands. The plexus and the ganglia receive the greater and lesser splanchnic nerves of both sides and some filaments from the right vagus, and give off numerous secondary plexuses along the neighboring arteries.

FIG. 848




The celiac ganglia with the sympathetic plexuses of the abdominal viscera radiating from the ganglia. (Toldt.)

FIG. 849




Lower half of right sympathetic cord. (Testut after Hirschfeld.)

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Cerebros de vertebrados

Aunque casi todos los vertebrados comparten el mismo tipo básico de estructura cerebral o encéfalo formada por tres partes, el desarrollo de sus elementos constituyentes varía a través de la escala evolutiva. En peces, el telencéfalo (una de las partes, que más tarde originará el cerebro) es pequeño con respecto al resto del encéfalo (cerebro, cerebelo y tronco cerebral) y se encarga de recibir información procedente de los sentidos. En reptiles y anfibios, el telencéfalo es más grande en proporción y comienza a enlazar las informaciones recibidas y a procesarlas. Las aves tienen unos lóbulos ópticos que están bien desarrollados; por ello el telencéfalo es más grande. En los mamíferos, el telencéfalo predomina en la estructura cerebral. El más desarrollado es el de los primates, en los cuales las capacidades cognitivas son las más evolucionadas.

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BIOLOGÍA Y FISIOLOGÍA

Biología Humana


Por José Antonio Lozano Teruel

Catedrático de Bioquímica y Biología Molecular.
Facultad de Medicina.
Universidad de Murcia.

GASES EN EL CEREBRO
04-09-1994

Hasta hace pocos años, el concepto de un gas de vida corta funcionando como un potente regulador endocrino hubiese sido considerado con escepticismo e incredulidad, pero actualmente está ampliamente admitido que el óxido nítrico (NO), gas altamente reactivo, de vida corta, constituye una molécula mensajera no habitual que utilizan muchas células.

El óxido nítrico es un gas incoloro, tóxico, que se prepara químicamente en el laboratorio a partir de oxígeno y nitrógeno haciendo saltar una chispa eléctrica o, de un modo más sencillo, por acción del ácido nítrico diluido sobre el cobre o el mercurio.

Fue obtenido por vez primera en 1620 por el científico belga van Helmont, pero el estudio de sus propiedades lo inició otro gran científico, el químico inglés Joseph Priestley, que lo denominó aire nitroso. Desde el punto de vista químico presenta el gran interés de que es uno de los pocos compuestos estables que contienen un número impar de electrones, lo que le confiere una alta reactividad, ya que puede ganar o perder un electrón para convertirse en un anión o catión.

FISIOLOGÍA.

En los últimos años se han podido ir descubriendo algunos de los intrigantes y variados papeles fisiológicos del óxido nítrico, siendo los más importantes los que se ejercen sobre tres grandes sistemas, el cardiovascular, el inmunitario y el neurológico, que vamos a intentar resumir a continuación.

En el sistema cardiovascular participa notablemente en la relajación de la musculatura lisa muscular, regulando automáticamente el flujo sanguíneo en distintos tejidos como cerebro, corazón, pulmón, riñón y tracto gastrointestinal. Esta relación con el flujo sanguíneo y la presión arterial hace que los defectos de su producción biológica, a la que nos referiremos más adelante, ocasionen vasoespasmos e hipertensión, así como diabetes y arterioesclerosis. También se ha demostrado que ejerce un efecto inhibidor sobre la agregación plaquetaria, es decir, sobre el sistema de coagulación de la sangre. Entre los no demasiados abundantes grupos investigadores españoles sobre los diversos aspectos de la fisiopatología del óxido nítrico se encuentra el del Departamento de Fisiología de la Facultad de Medicina de Murcia que precisamente, de un modo competitivo internacional, estudia su relación con diversos aspectos renales y de hipertensión.

Respecto al sistema inmunitario ha sido sorprendente comprobar la eficacia que tiene el que se puedan producir, como respuesta inmunitaria, relativas altas cantidades de óxido nítrico. Ellas son responsables de la muerte o de la inhibición del crecimiento de muchos agentes patógenos: bacterias, hongos, virus y parásitos, así como de las células que los albergan (lo que se denomina efecto citotóxico) y también de las células tumorales (efectos citostático).

NEUROTRANSMISOR.

En cuanto a su acción en el sistema neurológico, el óxido nítrico está mostrando ser una especie de molécula maravillosa. Por si mismo es un importante neurotransmisor, es decir, que actúa de mensajero químico entre las células neuronales, tanto del sistema nervioso central, en las neuronas cerebrales, como en el sistema nervioso periférico. En concreto, el óxido nítrico de las neuronas de la corteza cerebral y del hipocampo representa un papel importante en el proceso molecular de la consolidación de la memoria a largo plazo; en las neuronas del cerebelo parece participar en las funciones de coordinación y de equilibrio; en las del bulbo olfatorio está implicado en el procesamiento de señales olfatorias y, en otros casos, regula notables aspectos del flujo sanguíneo cerebral y del infarto isquémico. Dejando el sistema nervioso central y pasando al periférico, las actuaciones del óxido nítrico son muy diversas, pudiendo ir desde el tracto digestivo, mediando en la relajación gástrica, hasta participar en las neuronas del plexo pélvico, siendo su concurso necesario para la erección del pene. Por ultimo, respecto a sus efectos, también los ejerce sobre la médula suprarrenal, situada sobre los riñones, un tejido de origen nervioso cuyas células están especializadas en la síntesis de las hormonas catecolaminas, tales como adrenalina y noradrenalina, controlando con ello otra importante faceta endocrina humana.

METABOLISMO.

¿Cómo sintetizan las células de nuestro organismo esta especie de gas maravilloso?. Aunque no todo está totalmente aclarado al respecto, los hechos básicos sí lo están. Existe una enzima responsable de catalizar su síntesis utilizando oxígeno molecular y el aminoácido arginina, para transformarlos en el óxido nítrico y en otro aminoácido, la citrulina.

La Biología Molecular también ha tomado cartas en el asunto y recientemente se han podido clonar los genes de la enzima, más concretamente los correspondientes hasta a tres isoenzimas diferentes de la misma. Todo parece indicar que una de esas isoenzimas es la que se relaciona con el sistema endotelial; la segunda lo hace con el sistema neuronal central y en cuanto a la tercera forma parece estar ausente en la mayoría de las células en condiciones normales, pero es inducida por diversas señales de alarma conectadas con el sistema inmunológico o inflamatorio.

Un dato que los investigadores ponen de relieve es que en este tema las implicaciones de los hallazgos básicos podrán ser aprovechadas rápidamente en aplicaciones clínicas. Por ejemplo, el bloqueo de la producción de óxido nítrico conduce a un incremento en la presión sanguínea media vascular periférica. Ello podría tener un gran interés para contrarrestar la hipotensión severa asociada a ciertos tipos de shocks clínicos, como el shock endotóxico que es una causa importante de mortalidad, concretamente la número 13 en EE.UU. ocasionando más de 100.000 muertes anuales.

En cualquier caso este nuevo campo de Investigación ha abierto numerosas perspectivas para la comprensión fisiopatológica de muchos fenómenos biológicos y, desde luego, ha servido para romper con los moldes preestablecidos de cómo debían ser las moléculas para poder actuar de mediadora entre las células. El óxido nítrico ni siquiera presenta receptores específicos y recientemente se ha conocido que no se trata de la única molécula gaseosa con propiedades de este tipo. Se ha descubierto, también en neuronas cerebrales, que el monóxido de carbono, CO, puede actuar de modo semejante, produciéndose por un enzima catabólico de la hemoglobina. Por ello es posible que el término de mensajeros gaseosos pueda convertirse en algo familiar para todos aquellos ocupados en estos fenómenos y su repercusión fisiopatológica.

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Neuromedicina y enfermedades genéticas


Por José Antonio Lozano Teruel

Catedrático de Bioquímica y Biología Molecular.
Facultad de Medicina.
Universidad de Murcia.




REGENERACIÓN DE LAS NEURONAS

04-07-99

Durante gran parte del siglo que está a punto de finalizar ha sido un dogma no cuestionado de la neurobiología la creencia de que el cerebro humano adulto no podía crear nuevas neuronas sino que, indefectiblemente se iban perdiendo neuronas a lo largo de la vida y que, en todo caso, lo único posible sería el establecimiento de nuevas conexiones neuronales entre las neuronas ya existentes.

Este dogma, en otras palabras, significa que el número de neuronas alcanza su máximo al nacer y que, a partir de ese momento, con mayor o menor velocidad, solo es posible la pérdida de neuronas. Concretamente, se suele señalar que el número de neuronas en el cerebro humano adulto normal permanece casi constante aproximadamente hasta los 35 años, época en la que comienza la neurodegeneración. Por otra parte se considera que muy diversas enfermedades neurodegenerativas pueden reducir de un modo muy importante la población neuronal en todo el cerebro o en porciones concretas del mismo.

DOGMA.

La realidad es que, en los últimos años han comenzado a aparecer serias dudas sobre la universalidad del dogma biológico de la imposibilidad de la regeneración neuronal, al menos en casos concretos, sobre todo en la región cerebral del hipocampo, una zona que está relacionada con la llamada memoria cercana o de corta duración.

Fue hace ya bastantes años, en 1965, cuando dos investigadores, Altman y Das, señalaron la existencia de neurogénesis o formación de nuevas neuronas en ratas, en la subregión del hipocampo conocida como dentate girus. En otros estudios publicados en 1980 también se indicó la presencia del fenómeno de neurogeneración en pájaros, concretamente en el cerebro de canarios adultos, en los centros cerebrales responsables del aprendizaje del canto. Hace unos cuatro años se iniciaron las dudas sobre la idea, hasta entonces existente, de que en mamíferos, poco después del nacimiento, las neuronas pierden la capacidad de dividirse. La Dra. Naomi Kleitman del Proyecto Miami para la Cura de la Parálisis, lo hizo público, al comentar unas investigaciones en las que a unas ratas de algo más de una semana de edad se les eliminaba una parte del cerebro comprobándose que al cabo de un cierto tiempo se producía crecimiento de nuevas células nerviosas y la casi completa recuperación de los roedores.

Más sorprendente fue otra publicación aparecida en 1997 en la revista Nature realizada por investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos de la Jolla, California, dirigidos por la Dra. Gould. Trabajando con ratones, los investigadores encontraron que si los animales se sometían a intensos procesos de aprendizaje en poco tiempo, su población de neuronas en el hipocampo se incrementaba en 40.000 neuronas lo que significaba un aumento del 15%. Sin embargo, no fue posible distinguir si ello se debía a la formación de nuevas neuronas o a una menor muerte de las ya existentes.

PRIMATES.

En todo caso, los datos existentes no demostraban definitivamente que el fenómeno de la regeneración neuronal pudiese darse en primates o humanos. Pero, en 1997 comenzaron a aparecer algunos resultados indicadores de ello en primates como las musarañas de árbol o algunos monos. La Dra. Gould y sus colegas pudieron demostrar, en 1998, en un artículo aparecido en la prestigiosa revista Proceedings of the National Academy of Sciences, que los monos sometidos a situaciones de estrés producían un menor número de nuevas neuronas en la región del girus dentate del hipocampo que los monos no estresados.

Aún faltaba la evidencia humana. La obtuvo, en 1998, Peter S. Eriksson, un científico de la Universidad de Göteborg, en Suecia. Eriksson se puso en contacto con un médico clínico que utilizaba el fármaco bromodesoxiuridina (BrdU) en pacientes con cánceres de lengua y laringe. Con el correspondiente consentimiento familiar, tras la muerte de cinco afectados, pudo obtener muestras procedentes de su hipocampo cerebral e investigar la BrdU como sustancia marcadora de la formación de nuevas células ya que la BrdU es un marcador que solo se integra en el ADN de las células que se preparan para dividirse, es decir, originar dos células a partir de una célula precursora. Utilizando otras técnicas especializadas Eriksson pudo concretar a las neuronas y concluir que en los cinco pacientes fallecidos, con un rango de edad de 57-72 años, aparecían más de 200 nuevas células neuronales sanas en cada milímetro cúbico de girus dentate, lo que significaba que cada día se sintetizaron de 500 a 1000 nuevas neuronas en tal región, en la que, desde luego, preexisten muchos millones de ellas.

PERSPECTIVAS.

Las posibilidades que estos hallazgos (y otros similares confirmatorios) han dado lugar son muy grandes. Quedan muchas incógnitas por despejar. ¿Es un caso aislado el de la región del girus dentate del hipocampo? ¿Es un fenómeno más general?. ¿Hasta qué punto las células cerebrales dañadas por accidentes cerebrales, enfermedades o lesiones son reemplazables?. Lo cierto es que los científicos, cada vez más, hacen hincapié en la plasticidad cerebral, en la capacidad del cerebro durante la vida para remodelar sus circuitos neuronales.

El conocimiento detallado del fenómeno de la regeneración neuronal permitirá conocer los factores que lo regulan, con la perspectiva final de poder inducir la correspondiente proliferación celular capaz de reemplazar en los pacientes las neuronas perdidas accidentalmente o como consecuencia de enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer o la enfermedad de Huntington.

Otro factor de esperanza hacia el futuro se basa en interesantísimas investigaciones que se están realizando con las células progenitoras o precursoras, no diferenciadas, cuyo proceso de diferenciación comienza a ser conocido y cuyo destino final puede ser muy diverso, contándose entre tales posibilidades las de convertirse en el punto de partida de la generación de neuronas. Ya se han realizado algunas investigaciones, con resultados muy esperanzadores, sobre la posibilidad de realizar trasplantes de estas células a cerebros deficitarios, habiéndose comprobado, muy recientemente, la viabilidad de esta aproximación.

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Por José Antonio Lozano Teruel

Catedrático de Bioquímica y Biología Molecular.
Facultad de Medicina.
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8. BIOLOGÍA Y FISIOLOGÍA

8.3. Biología Humana




MOLÉCULAS, CEREBRO Y PERSONALIDAD

09-05-1997

"La intuición nos dice que el cerebro es complicado. Hacemos una inmensidad variedad de cosas complicadas. Respiramos, tosemos, estornudamos, vomitamos, tragamos y orinamos; sumamos y restamos, e incluso discutimos; escribimos, cantamos y componemos cuartetos, poemas, novelas, y obras de teatro; ¿Cómo podría no ser complejo un órgano responsable de hacer todo esto?".

Esta descriptiva frase ha sido escrita por el Premio Nobel de Medicina, en 1981, David Hunter Hubel. Con ella inicia su excelente libro sobre el Sistema Visual. Su traducción española, la está realizando el neurobiólogo y catedrático Manuel Vidal, de la Universidad de Murcia. El Dr. Hubel, nacido en Canadá, estudió en la excelente UNIVERSIDAD MCGILL, de Montreal. Ha desarrollado su labor investigadora en centros de gran prestigio, sobre todo en la HARVARD MEDICAL SCHOOL. Allí, en 1965, fue nombrado catedrático de Fisiología y, en 1968, de Neurobiología. Uno de sus grandes descubrimientos fue el del flujo de impulsos nerviosos desde la retina a los centros sensoriales y motores del cerebro. Próximamente, el profesor Hubel vendrá a España, a Murcia, donde impartirá unos seminarios para los neurobiólogos y oftalmólogos españoles interesados en el tema.

CEREBRO Y NEURONAS.

Realmente, un órgano tan peculiar como el cerebro es de pensar que sea muy complejo y dotado de un gran número de elementos. El cerebro contiene aproximadamente un billón de células, un número astronómico. Pero, posiblemente, el número de células de otros órganos más simples, como el hígado, no sea inferior al anterior. Porque lo que realmente evidencia la complejidad del cerebro es que gran parte de sus células son neuronas, células nerviosas informativas, cuya información se transmite a través de interconexiones específicas. Una neurona recibe información desde otros cientos o miles de células nerviosas y la transmite a otros cientos o miles de neuronas. Ello supone la posibilidad de miles de billones de diferentes interconexiones nerviosas. Estas conexiones se establecen, frecuentemente, a través de sustancias químicas, neurotransmisores, que son reconocidos específicamente por otras moléculas, los receptores.

Sin embargo, el sistema nervioso no es tan solo un inmenso número de conexiones al azar. Un siglo atrás, nuestro gran Nobel Santiago Ramón y Cajal, en su libro HISTOLOGÍA DEL SISTEMA NERVIOSO, aclaraba que la enorme complejidad del sistema nervioso está casi siempre acompañada de un convincente grado de ordenación.

Hace unos años el Congreso americano, para apoyar la Investigación cerebral, declaró a la actual como la década del cerebro. Y, efectivamente, estos últimos años se van acumulando, a gran velocidad, informaciones que van aclarando algunos aspectos organizativos y funcionales de nuestro cerebro. De modo similar a lo acaecido, con anterioridad, con otros órganos y funciones corporales, la moderna biología molecular nos va descubriendo la compleja situación del cerebro. Como ejemplo de ello, hoy comentaremos algunos de estos recientes hallazgos genético-moleculares que afectan a la personalidad, la enfermedad mental o la drogodependencia. Se publican en el número del presente mes de una importante revista, cuyo nombre, significativamente, es el de MOLECULAR PSYCHIATRY, es decir, Psiquiatría Molecular.

SEROTONINA Y AUTISMO.

La serotonina, que químicamente es la 5-hidroxitriptamina, es un metabolito del aminoácido triptófano. Se trata de uno de los neurotransmisores cerebrales más importantes conocidos. La serotonina está ligada a numerosas funciones y patologías cerebrales: obesidad, trastornos del apetito, fibromialgia, migraña, efectos de drogas, etcétera. Hoy hemos de referirnos a su relación con el autismo. Con anterioridad, se sabía que muchas personas autistas presentaban elevados niveles de serotonina en sangre. También conocíamos que el transporte de la serotonina precisa de una molécula, una proteína, que coopera con el proceso: el transportador de la serotonina. Se sospechaba que el alto nivel de serotonina podría tener una importante participación en el desencadenamiento del autismo. Incluso se han desarrollado medicamentos que bloquean selectivamente al transportador de la serotonina en algunas células nerviosas cerebrales. Tales medicamentos reducen la gravedad del comportamiento autista.

Lo que los científicos acaban de aclarar son otros aspectos importantes sobre esas relaciones. Para ello, estudiaron genéticamente a 86 personas autistas. Tras una compleja Investigación han encontrado que, realmente, existe una dependencia directa entre autismo y el gen que codifica la síntesis de la proteína transportadora de serotonina. Posiblemente, éste no será el único gen que se encuentre, relacionado con el desarrollo de un fenómeno tan complejo como el autismo. Pero sí tiene la importancia de ser el primer gen conocido que se relaciona con esta enfermedad.

DROGADICCIÓN.

En este caso, los investigadores protagonistas proceden de diversos centros hospitalarios y países. La dopamina es otro neurotransmisor, obtenido metabólicamente a partir del aminoácido precursor tirosina. La dopamina, como la serotonina, está ligada a muchas funciones normales y patológicas cerebrales. Entre las últimas, quizá la más conocida sea la enfermedad de Parkinson. Al igual que la serotonina, la dopamina cuenta con proteínas específicas, que actúan, bien como transportadoras, o bien como receptoras. El gen DAT1, precisamente, codifica a una proteína transportadora, mientras que el gen DRD2 lo hace con una receptora. Previamente, ya se había sugerido la asociación de ciertas variantes normales de estos genes con algunos comportamientos adictivos (alcoholismo, nicotina, drogas de abuso).

Ahora, investigando genéticamente a 119 pacientes, se ha comprobado la relación entre una de esas variantes, el llamado alelo DRD2 A1, del gen de la proteína receptora, con la tendencia al comportamiento esquizoide entre esos pacientes. Se ha encontrado que, efectivamente, existe una relación directa entre la severidad de la condición esquizoide y la frecuencia de ese alelo genético particular.

Otra Investigación diferente aborda la conexión entre los condicionamientos genéticos y la dependencia de opiáceos, concretamente de la heroína, en los humanos. En este caso, se trata de ciertas características del gen del receptor D4 de la dopamina. Cuando mayor es esa característica genética, mayor es la intensidad de la dependencia. En concreto, la variante genética o polimorfismo se localiza en el exón III, consistente en la repetición múltiple de ciertas pequeñas porciones del gen. Precisamente, la presencia moderada de esa particularidad, también se asocia a otro rasgo de la personalidad humana, el de la búsqueda de novedad. Este es un comportamiento que se caracteriza por la tendencia impulsiva de lograr nuevas sensaciones. Todo ello nos lleva a que reflexionemos sobre la importancia de la base genético-molecular de nuestra personalidad, normal o patológica. Su conocimiento ayudará, en el futuro, a la búsqueda de soluciones adecuadas a sus posibles desviaciones patológicas.

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[Ge. Pe.]

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[Ge. Pe.]

Revista Mente y cerebro: 32 -Neuroética






Glía reactiva


Nieto Sampedro, M. y Gómez Nicola, Diego


Las células gliales o glía del sistema nervioso son células nodriza que exceden en unas 10 veces el número de neuronas. En respuesta a una perturbación, la glía cambia de su estado normal, o "en reposo", a glía "reactiva", una de las reacciones al daño.



Inicio artículo

El sistema inmunitario está implicado en diversas patologías del sistema nervioso central (SNC), como las enfermedades de Alzheimer y Parkinson, el trauma cerebral y espinal, y las enfermedades desmielinizantes, como la esclerosis múltiple. Por eso, el interés en la relación entre los sistemas inmunitario y nervioso ha crecido mucho en los últimos años. El SNC, en condiciones normales, es un órgano inmunoprivilegiado, en el cual las células inmunocompetentes circulan sólo ocasionalmente y sin subsiguiente patología.

Tanto el sistema inmunitario como las células gliales residentes colaboran en el mantenimiento de la homeostasis del SNC y, en ocasiones, una respuesta inmunitaria moderada favorece los mecanismos de neuroprotección en algunos modelos de daño al SNC.

El daño primario al SNC, independientemente de su origen (degenerativo, metabólico, isquémico o traumático) tiene efectos deletéreos sobre las poblaciones neurales afectadas, alterando, por tanto, la fisiología y funciones nerviosas normales del individuo. Esta alteración de la homeostasis tisular provoca una respuesta en las poblaciones gliales (astrocitos y microglía) conocida como reactividad glial.

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Revista Mente y cerebro: 32 -Neuroética






Glía reactiva


Nieto Sampedro, M. y Gómez Nicola, Diego

Las células gliales o glía del sistema nervioso son células nodriza que exceden en unas 10 veces el número de neuronas. En respuesta a una perturbación, la glía cambia de su estado normal, o "en reposo", a glía "reactiva", una de las reacciones al daño.



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El sistema inmunitario está implicado en diversas patologías del sistema nervioso central (SNC), como las enfermedades de Alzheimer y Parkinson, el trauma cerebral y espinal, y las enfermedades desmielinizantes, como la esclerosis múltiple. Por eso, el interés en la relación entre los sistemas inmunitario y nervioso ha crecido mucho en los últimos años. El SNC, en condiciones normales, es un órgano inmunoprivilegiado, en el cual las células inmunocompetentes circulan sólo ocasionalmente y sin subsiguiente patología.

Tanto el sistema inmunitario como las células gliales residentes colaboran en el mantenimiento de la homeostasis del SNC y, en ocasiones, una respuesta inmunitaria moderada favorece los mecanismos de neuroprotección en algunos modelos de daño al SNC.

El daño primario al SNC, independientemente de su origen (degenerativo, metabólico, isquémico o traumático) tiene efectos deletéreos sobre las poblaciones neurales afectadas, alterando, por tanto, la fisiología y funciones nerviosas normales del individuo. Esta alteración de la homeostasis tisular provoca una respuesta en las poblaciones gliales (astrocitos y microglía) conocida como reactividad glial.

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El sistema nervioso, junto con el sistema endocrino, integra y controla las numerosas funciones que capacitan a un animal para regular su ambiente interno y reaccionar y enfrentar al ambiente externo.

Dentro del reino animal se puede constatar una complejidad sensorial creciente, una mayor capacidad de procesamiento de la información y una tendencia a la centralización de grupos neuronales en ganglios. La evolución ha favorecido una especialización en los sistemas nerviosos en recibir información, codificarla y transmitirla de neurona en neurona.

El sistema nervioso central consta del cerebro y la médula espinal, que en los vertebrados, están contenidos en el cráneo y la columna vertebral. La porción del sistema nervioso que se encuentra fuera del sistema nervioso central constituye el llamado sistema nervioso periférico.

En los vertebrados, las neuronas de salida del sistema nervioso periférico están organizadas en dos divisiones principales: el sistema nervioso somático y el sistema nervioso autónomo. El sistema autónomo tienen a su vez dos ramas- el sistema simpático y el parasimpático- que son anatómica, fisiológica y funcionalmente distintas. La unidad funcional del sistema nervioso es la neurona o célula nerviosa. Una neurona está formada por dendritas que reciben estímulos; un cuerpo celular que contiene el núcleo y la maquinaria metabólica que también recibe estímulos y un axón o fibra nerviosa, que envía estímulos a otras células.

La información recibida de los ambientes interno y externo, y las instrucciones llevadas hacia los efectores son transmitidas en el sistema nervioso en forma de señales electroquímicas. En el estado de reposo, hay una diferencia en carga eléctrica entre el interior y el exterior de la membrana celular del axón -el potencial de reposo-. Luego de la estimulación apropiada ocurre un potencial de acción, que es una inversión transitoria en la polaridad de la membrana. El potencial de acción que se transmite a lo largo de la membrana axónica es el impulso nervioso. Como todos los potenciales de acción tienen la misma amplitud, el mensaje llevado por un cierto axón puede variar sólo con un cambio en la frecuencia o en el patrón de los potenciales de acción. En las fibras mielínicas, el impulso nervioso salta de un nodo a otro de la vaina de mielina, acelerándose así la conducción.

Las neuronas transmiten señales a otras neuronas a través de uniones llamadas sinapsis. En la mayoría de las sinapsis, la señal cruza la hendidura sináptica en forma de una sustancia química, un neurotransmisor, que se une a un receptor específico en la membrana de la célula postsináptica.También intervienen neuromoduladores. La unión de un neurotransmisor o de un neuromodulador a su receptor puede abrir o cerrar un canal iónico de membrana o poner en movimiento un segundo mensajero. El efecto final es un cambio en el voltaje de la membrana de la célula postsináptica.

Una sola neurona puede recibir señales de muchas sinapsis y, según la suma de las señales excitadoras e inhibidoras, se iniciará o no un potencial de acción en su axón. Así, las neuronas individuales funcionan como importantes centros de transmisión y control en la integración de la información por el sistema nervioso.

Evolución de los sistemas nerviosos

Al comparar los sistemas nerviosos de los invertebrados, desde los más simples hasta los complejos, se evidencia una tendencia a la concentración de tejido nervioso en zonas especializadas y protegidas.

En los vertebrados, el sistema nervioso es dorsal, y se encuentra notablemente desarrollado. Sus centros principales de procesamiento -la médula espinal y el cerebro- están encerrados y protegidos por los huesos de la columna vertebral y del cráneo. En la evolución de los vertebrados se observa una tendencia hacia la cefalización. La integración precisa que acompaña a esta centralización posibilita comportamientos complejos.

a) Hydra, un cnidario; b) una planaria; c) una la lombriz de tierra. d) un cangrejo de río.

En Hydra a), un cnidario, el impulso nervioso se propaga de modo difuso a lo largo de la red nerviosa desde el área de estimulación. En la planaria, b), hay dos cordones nerviosos longitudinales y cierta agregación de ganglios y órganos sensoriales en el extremo anterior. En los anélidos, como la lombriz de tierra c), los cordones nerviosos longitudinales están fusionados en un doble cordón nervioso ventral. En el cangrejo de río d), un artrópodo, el cordón nervioso también es doble y ventral, con una serie de ganglios, casi tan grandes como el cerebro, que controlan segmentos particulares del cuerpo.

Organización del sistema nervioso de los vertebrados

El sistema nervioso de los vertebrados tiene subdivisiones que pueden ser distinguidas por criterios anatómicos, fisiológicos y funcionales. La principal es la subdivisión en sistema nervioso central -el cerebro y la médula espinal- y sistema nervioso periférico -las vías sensoriales y motoras que llevan información hacia y desde el sistema nervioso central-. Las vías motoras se dividen a su vez en el sistema nervioso somático, con control voluntario sobre el músculo esquelético y en el sistema nervioso autónomo, que controla en forma inconsciente al músculo liso, al cardíaco y a las glándulas. El sistema autónomo, a su vez, se subdivide en sistema simpático y sistema parasimpático.

La unidad funcional del sistema nervioso es la neurona, que tiene un cuerpo celular, un axón y frecuentemente muchas dendritas. Hay cuatro clases de neuronas: neuronas sensoriales; interneuronas; neuronas de proyección y neuronas motoras. Muchas están rodeadas y aisladas por células de la glia, llamadas neuroglia en el sistema nervioso central y células de Schwann en el sistema nervioso periférico.

Las células de la glia, si bien no participan directamente en la producción del impulso nervioso, proveen la vaina de mielina que acelera la transmisión de las señales a través de las neuronas, actúan como tejido de sostén, facilitan la nutrición de las neuronas y la remoción de sus desechos metabólicos y sirven como guías para el desarrollo neuronal.

En vertebrados e invertebrados, los cuerpos de las células nerviosas frecuentemente se encuentran agrupados en ganglios si se encuentran a nivel del sistema nervioso periférico y núcleos si están en el sistema nervioso central. Los axones, que constituyen las fibras nerviosas, también se agrupan formando haces: se llaman tractos cuando están en el sistema nervioso central y nervios cuando están en el sistema nervioso periférico.

Subdivisiones del sistema nervioso de un vertebrado como el Homo sapiens.

El sistema nervioso de los vertebrados consiste en un sistema nervioso central -el cerebro y la médula espinal- y un sistema nervioso periférico -una vasta red de nervios que conectan el sistema nervioso central con todas las otras partes del cuerpo-. Las neuronas sensoriales llevan información al sistema nervioso central y las neuronas motoras la llevan desde ese sistema. Las neuronas motoras están organizadas en los sistemas somático y autónomo, y el sistema autónomo contiene dos divisiones: la simpática y la parasimpática.Dentro del sistema nervioso central, la médula espinal constituye el enlace entre el cerebro y el resto del cuerpo. Es un cilindro delgado que en un corte transversal se ve dividido en un área central de materia gris y un área externa de materia blanca. La materia gris de la médula consiste fundamentalmente en interneuronas, cuerpos celulares de neuronas motoras y neuroglia. La materia blanca consiste en tractos de fibras que corren a lo largo de la médula espinal, formados principalmente por axones.

La médula se continúa con el tallo cerebral, en la base del cerebro; éste contiene tractos de fibras que conducen señales hacia y desde la médula espinal y también los cuerpos celulares de las neuronas cuyos axones inervan los músculos y las glándulas de la cabeza. Además, dentro del tallo cerebral hay núcleos que controlan algunas de las funciones reguladoras automáticas importantes, como el control de la respiración y de la presión sanguínea.

El sistema nervioso central se encuentra protegido además por capas de membranas -las meninges- que regulan el pasaje de sustancias desde la circulación general hacia el tejido nervioso -la barrera hematoencefálica- y hacia el líquido cefalorraquídeo -la barrera hematocefalorraquídea-. Las células gliales que rodean a esos capilares también contribuyen a establecer una barrera.

Sólo atraviesan las barreras las sustancias liposolubles y de bajo peso molecular. Existen zonas del sistema nervioso central que se encuentran por fuera de estas barreras, y que funcionan como sensores del estado del organismo.

El sistema nervioso periférico está constituida por neuronas cuyos axones se extienden desde el sistema nervioso central a los tejidos y órganos del cuerpo. Incluyen tanto a neuronas motoras eferentes como a neuronas sensoriales, aferentes. Las fibras de las neuronas motoras y de las neuronas sensoriales están unidas formando nervios: los nervios craneales y los nervios espinales. Pares de nervios espinales entran y salen de la médula a través de espacios entre las vértebras.

Los cuerpos celulares de las neuronas sensoriales están en los ganglios de la raíz dorsal por fuera de la médula espinal, y las fibras sensoriales llegan al lado dorsal de la médula espinal -en donde pueden establecer sinapsis con neuronas de proyección, interneuronas o neuronas motoras- o bien ascender hacia el cerebro. Las fibras de las neuronas motoras emergen de la zona ventral de la médula espinal. Los cuerpos celulares de las neuronas motoras localizados en la médula espinal pueden recibir señales de neuronas de proyección, de interneuronas y de neuronas sensoriales. Los cuatro tipos de neuronas frecuentemente están interconectadas en los arcos reflejos.

Un arco reflejo polisináptico.

Las terminales nerviosas libres de la piel, cuando se estimulan de manera apropiada, transmiten señales a lo largo de la neurona sensorial a una interneurona en la médula espinal. La interneurona transmite la señal a una neurona motora. En consecuencia, las fibras musculares se contraen.Las neuronas de proyección, que no se muestran aquí, también son estimuladas por la neurona sensorial y llevan la información sensorial al cerebro.

El sistema nervioso somático se divide en "voluntario" -controla los músculos esqueléticos que pueden moverse a voluntad- e "involuntario" -incluye los nervios motores que controlan al músculo cardíaco, las glándulas y el músculo liso-.

Anatómicamente, las neuronas motoras del sistema somático son distintas y están separadas de las del sistema nervioso autónomo, aunque los axones de ambos tipos pueden ser llevados dentro del mismo nervio.

Las divisiones del sistema nervioso autónomo -simpática y parasimpática- son anatómica, fisiológica y funcionalmente distintas. Funcionalmente, los sistemas simpático y parasimpático son generalmente antagónicos. La mayoría de los órganos internos están inervados por axones de ambos sistemas y la regulación homeostática del cuerpo depende de la cooperación de estas divisiones del sistema autónomo y de la actividad de las glándulas endocrinas. El sistema parasimpático está involucrado primariamente en las actividades restauradoras del cuerpo.

La estimulación parasimpática hace más lenta la frecuencia cardíaca, incrementa los movimientos del músculo liso de la pared intestinal, y estimula la secreción de las glándulas salivales y de las glándulas digestivas del estómago. El sistema simpático, por el contrario, prepara el cuerpo para la acción. Los rasgos físicos del miedo, como el aumento de las frecuencias cardíaca y respiratoria, entre otros, resultan de la descarga aumentada de neuronas del sistema simpático.

El impulso nervioso

La conducción nerviosa está asociada con fenómenos eléctricos. La diferencia en la cantidad de carga eléctrica entre una región de carga positiva y una región de carga negativa se llama potencial eléctrico. Casi todas las membranas plasmáticas tienen una diferencia de potencial eléctrico -el potencial de membrana- en el que el lado interno de la membrana es negativo respecto al lado externo.

La transmisión del impulso nervioso es diferente de una corriente eléctrica: el impulso nervioso no experimenta disminución entre los extremos del axón; es mucho más lento que una corriente eléctrica y, a diferencia de ésta, la intensidad del impulso siempre es la misma: o bien no hay impulso nervioso en respuesta a un estímulo de una fibra nerviosa, o hay una respuesta máxima.

El potencial eléctrico a través de la membrana del axón se mide con microelectrodos conectados a un osciloscopio.

a) Cuando ambos electrodos están fuera de la membrana, no se registra ninguna diferencia de potencial.

b) Cuando un electrodo se coloca dentro de la membrana, el interior de la neurona es negativo con respecto al exterior y la diferencia entre los dos es de aproximadamente 70 milivoltios. Este es el potencial de reposo.

c) Al estimular un axón, el impulso nervioso se propaga a lo largo de él; cuando alcanza la región en donde se encuentran los microelectrodos, el osciloscopio muestra una breve inversión de la polaridad: el interior se hace positivo en relación con el exterior. Esta breve inversión en la polaridad es el potencial de acción.

El interior de la membrana está cargado negativamente con respecto al exterior. Esta diferencia de voltaje - la diferencia de potencial- constituye el llamado potencial de reposo de la membrana. Cuando el axón es estimulado, el interior se carga positivamente con relación al exterior. Esta inversión de la polaridad se denomina potencial de acción. El potencial de acción que viaja a lo largo de la membrana constituye el impulso nervioso.

Los potenciales de acción registrados para una misma neurona casi siempre son iguales. La única variación -aunque crítica- es la frecuencia, es decir, el número de impulsos nerviosos que se producen en un tiempo determinado; la frecuencia es directamente proporcional a la intensidad del estímulo.

Además de la medición de la actividad de las neuronas, actualmente es posible registrar, en forma macroscópica, la actividad cerebral por métodos no invasivos, por medio de técnicas como la tomografía por emisión de positrones o la resonancia magnética funcional que permiten determinar qué zonas del cerebro están más o menos activas en base a cambios en distintos parámetros fisiológicos cuando se realizan tareas específicas (sensoriales, motoras o cognitivas). Esta actividad general se correlaciona con la de las neuronas individuales, la cual es determinada con microelectrodos colocados a ambos lados de la membrana neuronal.

El potencial de acción depende del potencial eléctrico neuronal, que, a su vez, es posible por las diferencias en la concentración iónica a cada lado de la membrana. En los axones, las diferencias críticas de concentración involucran iones potasio (K+) e iones sodio (Na+).

La distribución de los iones a ambos lados de la membrana es característica y es gobernada por tres factores: 1) la difusión de partículas a favor de un gradiente de concentración, 2) la atracción de partículas con cargas opuestas y la repulsión de partículas con cargas iguales y 3) las propiedades de la propia membrana.

La bicapa lipídica de la membrana del axón es impermeable a los iones y a la mayoría de las moléculas polares, por lo que el movimiento de partículas a través de la membrana depende de proteínas que proporcionan canales que las partículas pueden atravesar por difusión facilitada o por transporte activo. Los iones son específicos, particularmente Na+ y K+. Otro rasgo significativo de la membrana del axón es la presencia de una proteína integral de membrana -la bomba de sodio-potasio- que bombea iones Na+ hacia afuera del axón e iones K+ hacia adentro.

Axón en estado de reposo.

En la bicapa lipídica del axón hay proteínas integrales de membrana que actúan como canales, por los que los iones K+ y Na+ se pueden desplazar entre el citosol de los axones y el líquido intersticial externo. Los distintos tipos de canales son el canal de escape de Na+ y el canal de escape de K+ permanecen siempre abiertos, y durante el estado de reposo permiten la difusión de los iones hacia adentro y hacia fuera del axón siguiendo su gradiente de concentración. Los canales de Na+ y los canales de K+ regulados por voltaje permanecen cerrados durante el estado de reposo. La bomba Na+/ K+ bombea 3 iones Na+ hacia fuera del axón por cada 2 iones K+ bombeados hacia adentro. La concentración de iones K+ es mucho mayor en el citosol que en el líquido intersticial. Por lo tanto, los iones K+ difunden hacia fuera del axón a través de los canales de escape de K+, a favor de su gradiente de concentración. Los iones más grandes, cargados negativamente, no pueden acompañar a los iones K+ en su camino hacia fuera del axón. En consecuencia, el interior del axón se carga negativamente en relación al exterior. La bomba Na+/ K+ extrae rápidamente iones Na+ del axón, a la vez que aumenta la concentración de iones K+ por el bombeo de esos iones hacia el interior. Con ello se mantienen las diferencias de concentración de las que depende el potencial de la célula en reposo.

La membrana axónica está polarizada, el interior es más negativo que el exterior, lo que determina el potencial de reposo. Esto es lo que hace posible la generación de un potencial de acción. La carga negativa en el interior del axón atrae un cierto número de iones K+ y Na+ que se dirigen hacia el interior del axón por sus respectivos canales de escape. Los iones Na+ se extraen rápidamente del axón gracias a la bomba Na+/ K+, a la vez que aumenta la concentración de iones K+ por el bombeo de esos iones. Con ello se mantienen las diferencias de concentración de las que depende el potencial de la célula en reposo.

El potencial de acción.

Una porción de la membrana se vuelve momentáneamente muy permeable a los iones Na+ mediante la apertura de canales dependientes de voltaje. Cuando se abren los canales de Na+, los iones pasan precipitadamente al interior y la polaridad de la membrana se invierte. A continuación, aunque no se observa en esta figura, se abren los canales de potasio regulados por voltaje y se inactivan los de sodio regulados por voltaje, lo que lleva a una repolarización de la membrana y al eventual reestablecimiento del estado de reposo. b) Gráfico de un potencial de acción y los movimientos iónicos asociados.

Un aspecto importante del impulso nervioso es que, una vez iniciado, la inversión transitoria de la polaridad continúa moviéndose a lo largo del axón, renovándose continuamente.

El potencial de acción se autopropaga porque en su pico, cuando el interior de la membrana en la región activa es comparativamente positivo, los iones cargados positivamente se mueven desde esta región al área adyacente dentro del axón, que todavía es comparativamente negativa. Como resultado, el área adyacente se despolariza o, sea, se hace menos negativa. Esta despolarización abre los canales de Na+ activos y regulados por voltaje, que permiten que los iones Na+ entren precipitadamente. El incremento resultante en la concentración interna de iones Na+ despolariza la siguiente área contigua de la membrana, haciendo que sus canales iónicos de Na+ se abran y permitiendo que el proceso se repita. Como consecuencia de este proceso de renovación, que se repite a lo largo de toda la membrana, el axón -un conductor muy pobre de la corriente eléctrica- es capaz de conducir un impulso nervioso a una distancia considerable sin que cambie en absoluto la intensidad. El impulso nervioso se mueve en una sola dirección porque el segmento del axón situado "detrás" del sitio donde se produjo el potencial de acción tiene un período refractario breve durante el cual sus canales iónicos de Na+ no se abrirán; así, el potencial de acción no puede retroceder.

Los axones largos de los vertebrados generalmente están envueltos en vainas de mielina, formadas par células de la glia especializadas. La vaina de mielina hace que la propagación del impulso nervioso sea mucho más rápida en los vertebrados que en los invertebrados.

Fibras con y sin vaina de mielina.

a) En una fibra sin vaina de mielina, toda la membrana del axón está en contacto con el líquido intersticial. Todas las partes de la membrana contienen canales y bombas de sodio-potasio.

b) En una fibra mielinizada, en cambio, solo están en contacto con el líquido intersticial las zonas de la membrana axónica correspondientes a los nodos de Ranvier. Prácticamente todos los canales iónicos y bombas de sodio-potasio se concentran en estas zonas. Así, los potenciales de acción se pueden generar solo en los nodos y el impulso nervioso salta de nodo en nodo, acelerándose la conducción.

Las sinapsis

Las señales viajan de una neurona a otra a lo largo de la unión especializada -la sinapsis- que puede ser de naturaleza química o eléctrica.

La llegada de un potencial de acción a la terminal axónica de la célula presináptica está acompañada por cambios en la concentración iónica. Estos cambios son transmitidos a través de las uniones nexus a la célula postsináptica, donde despolarizan la membrana celular e inician un nuevo potencial de acción.

Una sinapsis química. La llegada de un potencial de acción en la terminal axónica inicia la fusión de vesículas sinápticas con la membrana del axón, liberando neurotransmisores en el espacio sináptico. Éstos difunden a la célula postsináptica, donde se combinan con receptores específicos de la membrana celular. Una red proteica en el espacio sináptico ancla a las membranas presinápticas y postsinápticas y, en ocasiones, contiene enzimas que degradan las moléculas de neurotransmisor.

Algunos neurotransmisores son sintetizados en el cuerpo celular de la neurona y transportados a los terminales axónicos, donde son "empaquetados" y almacenados en vesículas sinápticas. Otros son sintetizados y se empaquetan dentro de las terminales axónicas. La liberación de las moléculas neurotransmisoras es disparada por la llegada de un potencial de acción al terminal axónico. Después de su liberación, los neurotransmisores son removidos o destruidos rápidamente, interrumpiéndose su efecto; ésta es una característica esencial del control de las actividades del sistema nervioso.

Una variedad de sustancias químicas funcionan como neurotransmisores. En el sistema nervioso periférico, los principales son la acetilcolina y la noradrenalina.

En el sistema nervioso central se han encontrado muchos otros neurotransmisores, incluyendo a las llamadas aminas biógenas (como la noradrenalina) entre ellas la dopamina y la serotonina, ambas derivadas de aminoácidos.

Casi todas las drogas que actúan en el cerebro alterando el humor o el comportamiento, lo hacen intensificando o inhibiendo la actividad de los sistemas neurotransmisores. La cafeína, la nicotina y las anfetaminas, estimulan la actividad cerebral en forma análoga a los neurotransmisores excitatorios en las sinapsis. La cloropromazina y los tranquilizantes relacionados bloquean los receptores de dopamina en muchos sitios, mientras que el ácido lisérgico -LSD- (un alucinógeno) inhibe la acción de la serotonina cerebral.

Debe mencionarse que muchos neuropéptidos, junto con otras sustancias neuroactivas, pueden desempeñar otro papel en la transmisión sináptica; no generar la señal transmisora sino regularla. Estas moléculas, que pueden ser liberadas de las mismas terminales axónicas que los neurotransmisores principales o de otras células, se conocen como neuromoduladores.

Aunque éstos pueden moverse directamente a través de la hendidura sináptica, también pueden difundir a una distancia mayor, afectando a numerosas células dentro de una región local del sistema nervioso central. Al igual que los neurotransmisores, se unen a receptores específicos de membrana y alteran los canales iónicos o ponen en movimiento segundos mensajeros; sus efectos frecuentemente consisten en modular la respuesta de la célula a un neurotransmisor principal. Se han identificado hasta el momento más de 200 sustancias diferentes que funcionan como neuromoduladores. Estas incluyen las endorfinas, los interferones y las interleucinas, las hormonas liberadoras hipotalámicas, las hormonas hipofisarias, las hormonas de páncreas como la insulina, y hasta las hormonas digestivas gastrina y colecistocinina.

Las dendritas y el cuerpo celular de una sola neurona pueden recibir señales -en forma de moléculas de neurotransmisor o neuromodulador- enviadas por centenares o hasta por miles de sinapsis. La unión de cada molécula a su receptor tiene cierto efecto en el grado de polarización de la célula postsináptica. Si el efecto es que el interior de la célula se vuelve menos negativo (despolarización) se dice que es excitatorio. Por el contrario, si el efecto es que se mantiene al potencial de membrana en valores cercanos al potencial de reposo, o aun, el interior se hace más negativo (hiperpolarización), se dice que es inhibitorio.

Los cambios en la polaridad inducidos por los neurotransmisores y los neuromoduladores se extienden desde las sinapsis a través de la célula postsináptica al cono axónico, que es la región del axón en la cual puede originarse un impulso nervios. Si el efecto colectivo es una despolarización suficiente como para permitir un flujo de iones Na+ tal que constituya el inicio de un potencial de acción, entonces comienza un impulso nervioso en el axón de la célula postsináptica y un nuevo mensaje es enviado velozmente a una multitud de otras neuronas con las cuales hace sinapsis el axón.

El procesamiento de la información que ocurre dentro del cuerpo celular de cada neurona individual desempeña un papel central en la integración y en el control ejercidos de manera conjunta por los sistemas nervioso y endocrino. Es afectado no sólo por los neurotransmisores y neuromoduladores específícos recibidos por la célula, sino también por su cantidad, el tiempo preciso de su llegada y las localizaciones en la neurona de las varias sinapsis y receptores.

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Gracias a:

El Cuarto Blanco - Biblioteca Web

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[Ge. Pe.]

Repasando con el Cuarto Blanco. La Biblioteca de la Web


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Una de las principales tendencias evolutivas que se observa en la organización del sistema nervioso de los vertebrados es la creciente centralización del control en un centro de procesamiento dominante, el cerebro, que alcanza su mayor complejidad en Homo sapiens.


El cerebro de los vertebrados se desarrolla a partir de tres protuberancias del extremo anterior del tubo neural dorsal hueco. Éstas dan lugar al prosencéfalo, el mesencéfalo y el romboencéfalo. El primero incluye al bulbo raquídeo , la protuberancia, y el cerebelo, asociado con la coordinación de los movimientos de ajuste fino.El bulbo, la protuberancia y el mesencéfalo constituyen el tallo cerebral , que controla funciones vitales y sirve como estación de relevo entre la médula espinal y el resto del cerebro.

La parte posterior del prosencéfalo, el diencéfalo , comprende el tálamo -principal centro de comunicación entre el tallo cerebral y los centros cerebrales superiores- y el hipotálamo , que contiene núcleos asociados con los impulsos y emociones básicas, y es el centro de la integración de los sistemas nervioso y endocrino. La parte anterior del prosencéfalo, el telencéfalo, está formado en los seres humanos por los dos hemisferios cerebrales, conectados por el cuerpo calloso y cubiertos por la corteza cerebral , que posee muchas circunvoluciones.

La coordinación de las actividades que ocurren en diferentes partes del cerebro depende del intercambio de información entre redes locales de neuronas. Dos circuitos cerebrales importantes relacionados con estos intercambios son el sistema activador reticular y el sistema límbico.

La corteza cerebral es una capa delgada de materia gris que cubre la superficie de los hemisferios cerebrales. La corteza cerebral incluye la corteza motora, la corteza sensorial y partes de la corteza vinculadas con la visión, la audición y el habla.

La memoria y el aprendizaje implican el procesamiento de información a través de circuitos anatómicos específicos así como modificaciones de la actividad sináptica. Uno de los tipos básicos de aprendizaje es el condicionamiento clásico o pavloviano, en el que se asocian dos estímulos para producir una respuesta condicionada.

La memoria se puede clasificar por su duración (corto o largo plazo), por su dirección temporal (retrógrada o anterógrada) y por su contenido (declarativa o de procedimiento).

Estudios con sistemas modelos de invertebrados y vertebrados indican que, a nivel celular, la memoria y el aprendizaje implican cambios de las sinapsis, incluyendo alteraciones en la liberación de neurotransmisores por las células presinápticas y la respuesta subsiguiente por las células postsinápticas.

La organización estructural del cerebro: una perspectiva evolutiva

El cerebro de los vertebrados tuvo su comienzo evolutivo como una serie de tres protuberancias en el extremo anterior del tubo neural dorsal hueco. Esta historia se repite en el desarrollo embrionario humano cuando, en la superficie dorsal del embrión joven, se cierra un surco que origina una estructura tubular. A partir de esa estructura se desarrolla el sistema nervioso central: el cerebro y la médula espinal. Las cavidades, conocidas como ventrículos, persisten en el cerebro maduro y están llenas con el mismo fluido cerebroespinal que se encuentra dentro de la médula espinal.

En los vertebrados inferiores, las tres protuberancias anteriores conservan su disposición lineal, formando el rombencéfalo, el mesencéfalo y el prosencéfalo, o bien, cerebro posterior, medio y anterior, respectivamente.

El cerebro de la figura siguiente se ha cortado horizontalmente para mostrar los ventrículos (cavidades cerebrales) que se continúan con el interior de la médula espinal. Al igual que el canal central de la médula espinal, los ventrículos están llenos de fluido. La localización del cerebelo, una proyección dorsal del prosencéfalo, se indica con línea punteada. El bulbo otra estructura principal del prosencéfalo, se localiza ventralmente y no es visible desde esta perspectiva.

Diseño general del cerebro de los vertebrados, con su organización primariamente lineal.

En aves y mamíferos, estos "cerebros" se pliegan uno sobre otro en el curso del desarrollo, pero pueden aún ser identificados como regiones distintas. Así, los términos rombencéfalo, mesencéfalo y prosencéfalo se utilizan para describir las principales regiones del cerebro de todos los vertebrados, incluyendo el del ser humano.

Los cerebros de cinco grupos de vertebrados.

Los tallos cerebrales (en anaranjado) incluyen a la protuberancia, al bulbo y al mesencéfalo, que son similares en los diferentes grupos.

Sin embargo, el cerebro se ha vuelto más grande en el curso de la evolución, y sus dos segmentos se han plegado hacia arriba, formando los dos hemisferios cerebrales. La corteza cerebral, la superficie externa de los hemisferios, alcanza su mayor desarrollo en los primates, particularmente en Homo sapiens. El lóbulo olafatorio se encuentra oculto en el cerebro humano por los hemisferios cerebrales, que están mucho más desarrollados.

El rombencéfalo y el mesencéfalo, en aves y mamíferos forman el tallo cerebral y el cerebelo. El tallo cerebral es el "cerebro viejo". Al igual que la médula espinal, contiene núcleos involucrados en los reflejos. Los centros de la protuberancia y el bulbo -porciones del tallo cerebral- controlan el latido cardíaco y la respiración, entre otras funciones. El tallo cerebral contiene también neuronas sensoriales y motoras que inervan a la piel, los músculos y otras estructuras de la cabeza, así como contiene todas las fibras nerviosas que pasan entre la médula espinal y los centros superiores del cerebro. Muchos de estos tractos de fibras se cruzan en el tallo cerebral.

El cerebelo está relacionado con la ejecución y el ajuste fino de patrones complejos del movimiento muscular. Un agrandamiento ventral del rombencéfalo, el pons ("puente"), contiene fibras que permiten una comunicación entre las porciones izquierda y derecha del cerebelo, así como tractos fibrosos ascendentes y descendentes. La información auditiva también pasa a través del puente.

En los vertebrados inferiores, una parte central del mesencéfalo está constituida por los lóbulos ópticos, que reciben fibras de los nervios ópticos.En los mamíferos, el análisis de la información visual es una función del prosencéfalo, y el mesencéfalo actúa principalmente como un centro de relevo y de reflejos.

El prosencéfalo primitivo se divide en dos partes principales: el diencéfalo y telencéfalo.

El diencéfalo, que contiene el tálamo y el hipotálamo, es un centro coordinador principal del cerebro.

El tálamo constituye el principal centro de comunicación entre el tallo cerebral y los centros superiores del cerebro. Sus núcleos procesan y clasifican la información sensorial. El hipotálamo, que se encuentra exactamente debajo del tálamo, coordina las actividades asociadas con el sexo, el hambre, la sed, el placer, el dolor y la ira, entre otras. Contiene el termostato de los mamíferos y es la fuente de las hormonas ADH y oxitocina, que se almacenan en las hipófisis y se liberan desde su lóbulo posterior. El hipotálamo es también el centro principal para la integración de los sistemas nervioso y endocrino, y actúa mediante la liberación de hormonas peptídicas que regulan la secreción de hormonas tróficas por la hipófisis anterior.


El telencéfalo ha experimentado más cambios en el curso de la evolución de los vertebrados.

En los vertebrados más primitivos, los peces, está relacionado casi exclusivamente con la información olfatoria y se lo llama rinencéfalo.

En los reptiles y, especialmente en las aves, la estructura más prominente del telencéfalo es el cuerpo estriado, que está relacionado con el control de comportamientos estereotipados complejos.

En los mamíferos, el cerebro, la porción central del telencéfalo, está desdoblado en los dos hemisferios cerebrales y su tamaño es muy grande con respecto a otras partes del encéfalo.

Este incremento alcanza su máxima extensión (hasta el momento) en el cerebro humano, en el cual los muchos pliegues y circunvoluciones de su superficie, la corteza cerebral, aumentan notablemente su área superficial. Los hemisferios cerebrales se conectan entre sí por una masa de fibras muy compacta y relativamente grande, llamada cuerpo calloso.

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[Ge. Pe.]

Completando, repitiendo conceptos...


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La corteza cerebral

La corteza cerebral es una capa delgada de materia gris de que cubre la superficie de los hemisferios cerebrales. Es el desarrollo "más reciente" en la evolución del cerebro de los vertebrados. Los peces y los anfibios no tienen corteza cerebral, y los reptiles y las aves sólo tienen un rudimento. Los mamíferos más primitivos, como las ratas, tienen una corteza relativamente lisa. Sin embargo, entre los primates, la corteza se hace crecientemente compleja. En Homo sapiens y otros primates, cada uno de los hemisferios cerebrales está dividido en lóbulos por dos cisuras o surcos profundos en la superficie.

La corteza cerebral incluye la corteza motora, la corteza sensorial y partes de la corteza vinculadas con la visión, la audición y el habla. En las cortezas motora y sensorial, los dos hemisferios cerebrales son imágenes especulares uno del otro: el hemisferio derecho controla y recibe información del lado izquierdo del cuerpo, y viceversa. Sin embargo, los centros del habla se encuentran sólo en un hemisferio, casi siempre el izquierdo, y otras facultades, tales como la orientación espacial y la capacidad musical, parecen estar asociadas con el hemisferio derecho. Habitualmente, las funciones de los dos hemisferios se integran, pero los estudios de pacientes cuyo cuerpo calloso ha sido seccionado, indican que los dos hemisferios pueden funcionar independientemente y confirman que difieren en sus capacidades.

Los surcos principales y los lóbulos de la corteza cerebral humana.

La mayor parte de la corteza humana no tiene una función sensorial o motora directa y consiste en áreas que reciben señales desde -y transmiten señales hacia- las neuronas de otras áreas del cerebro. Parte de estas áreas, llamadas de asociación, participan en el procesamiento ulterior de la información transmitida desde las cortezas visual, auditiva y sensorial primarias.

Se han construido mapas de ciertas áreas de la corteza cerebral en lo que concierne a las funciones que desempeñan. Parte de la información proviene de pacientes en los que áreas particulares fueron destruidas por una enfermedad o un accidente, y parte de ella deriva de procedimientos quirúrgicos llevados a cabo en animales de experimentación. Otros estudios se relacionan con la estimulación de áreas particulares de la corteza y la observación de lo que ocurre en varias partes del cuerpo, o en la estimulación de varios receptores sensoriales y el registro de descargas eléctricas en ciertas partes de la corteza.

Actualmente, es posible construir mapas de la corteza cerebral basados en metodologías no invasivas. El área del lóbulo frontal inmediatamente anterior al surco central contiene las neuronas relacionadas con la integración de actividades llevadas a cabo por los músculos estriados esqueléticos: la corteza motora.

Representación funcional de la corteza motora (a)

y la corteza sensorial (b) de un hemisferio cerebral humano.

Inmediatamente detrás del surco central, en el lóbulo parietal, se encuentra la denominada corteza sensorial. Está relacionada con la recepción de estímulos táctiles (tacto), así como de estímulos vinculados al gusto, la temperatura y el dolor.

En el lóbulo temporal, parcialmente enterrado en el surco lateral, se encuentra la corteza auditiva que constituye el centro de procesamiento de las señales enviadas por las neuronas sensoriales del oído.

La corteza cerebral humana.

En la figura de la corteza cerebral humana, se muestra la localización de las áreas motora y sensorial a ambos lados del surco central, y las zonas auditiva y visual. Las cortezas motora y sensorial rodean al cerebro como auriculares.

Funcionalmente, las cortezas izquierda y derecha motora y sensorial son imágenes especulares: la corteza izquierda recibe y envía señales del y al lado derecho del cuerpo, y viceversa.

La corteza visual ocupa el lóbulo occipital. Cada región de la retina está representada por varias regiones correspondientes, pero de mayor tamaño, en la corteza visual. La fóvea, que representa aproximadamente el 1% del área de la retina humana, se proyecta en casi el 50% de la corteza visual. Este enorme exceso de representación, combinado con las porciones muy sustanciales de las cortezas motora y sensorial dedicadas a las manos, suministra una evidencia de la importancia de la coordinación ojo-mano en la evolución de los primates.

Desde hace más de l00 años se sabe que una lesión en la parte izquierda del cerebro suele resultar en una disminución o pérdida del habla (afasia), mientras que una lesión correspondiente en el lado derecho habitualmente no provoca este daño.

Existen dos áreas del hemisferio cerebral izquierdo vinculadas con el habla: el área de Broca y el área de Wernicke.

La lesión del área de Broca, que está localizada justo por delante de la región de la corteza motora que controla los movimientos de los músculos de los labios, la lengua, el maxilar y las cuerdas vocales, da como resultado un habla lenta y laboriosa -en el caso de que el habla sea posible-, pero no afecta a la comprensión. La lesión del área de Wernicke da como resultado un habla fluida pero frecuentemente carente de sentido, y una disminución de la comprensión de las palabras.

Como mencionamos previamente, los dos hemisferios cerebrales están conectados por el cuerpo calloso. En algunos casos de epilepsia, la sección del cuerpo calloso disminuye la gravedad de los ataques. Esto se debe a que, siendo el cuerpo calloso la única comunicación entre ambos hemisferios cerebrales, su sección impide que se propague el foco epiléptico.

El estudio de la conciencia y sus correlatos cerebrales sólo ha comenzado a ser considerado digno de investigaciones "científicas" en años recientes. Las diferentes escuelas de neurociencias y ciencias cognitivas están tratando de definir un tema de estudio que posee numerosas facetas, no sólo neurológicas sino también psicológicas y filosóficas.

Aprendizaje y memoria

Una de las formas más sencillas de aprendizaje es el llamado "aprendizaje asociativo" o "condicionamiento clásico", estudiado por primera vez por el científico ruso Iván Pavlov a principios de este siglo. En sus estudios, Pavlov observó que un perro, luego de la presentación casi conjunta y repetida diariamente de un sonido de campanas anunciando el trozo de carne para el almuerzo (que produce salivación), podía asociar ambos estímulos y responder, salivando, sólo a la campana, un estímulo que normalmente no produce respuesta por sí solo.

Otro tipo de aprendizaje es el llamado "condicionamiento operante", según el cual se exige al animal que realice alguna acción para establecer el circuito de aprendizaje.

Todos estos aprendizajes traen aparejados el establecimiento de memorias, cuya posible localización ha sido objeto de numerosas investigaciones.

En cuanto a su duración, hay dos tipos diferentes de memoria: la memoria de largo plazo y la memoria de corto plazo.

La memoria también puede ser clasificada de acuerdo a si los recuerdos corresponden a hechos ya ocurridos (memoria retrógrada) o bien a la capacidad de establecer nuevas memorias a partir de un momento dado (memoria anterógrada).

Estructuras del cerebro humano relacionadas con la consolidación y el almacenamiento de la memoria, mostradas en un corte longitudinal.

El daño infligido a cualquiera de las estructuras de la figura da como resultado la pérdida de la memoria, y los detalles varían de acuerdo con la estructura afectada.

Existen varias regiones involucradas en la memoria. Éstas incluyen al hipocampo y a la amígdala, ambos localizados en la superficie interna del lóbulo temporal; al tálamo y otra estructura del diencéfalo -el cuerpo mamilar-; al prosencéfalo basal -una de las partes antiguas del telencéfalo-, y a una porción del lóbulo frontal conocida como corteza prefrontal.

De acuerdo con las hipótesis actuales, la información se transmite a lo largo de vías independientes desde las distintas áreas corticales sensoriales al hipocampo y a la amígdala, y desde aquí, vías independientes llevan la información al tálamo y al cuerpo mamilar. A su vez, las neuronas del tálamo y del cuerpo mamilar conducen la información al prosencéfalo basal y a la corteza prefrontal. Circuitos paralelos transmiten la información procesada en la dirección opuesta, al parecer, en un proceso de retroalimentación positiva.

Existen también estudios que indican algunas de las bases neuroquímicas de la memoria. El prosencéfalo basal es la fuente principal de acetilcolina en el cerebro, un neurotransmisor que es aparentemente vital para los procesos que ocurren en otras partes del circuito, particularmente en la amígdala y el hipocampo.

La evidencia actual indica que, para consolidar la memoria a largo plazo, es necesario atravesar todas estas vías, incluyendo las vías de retroalimentación. Aunque las memorias sensoriales específicas parecen estar almacenadas en las cortezas sensoriales, las memorias más complejas pueden almacenarse en cualquier otro lugar.

Aunque el trabajo con pacientes humanos y animales de experimentación está dilucidando lentamente las vías a través de las cuales viaja la información para establecer la memoria, deja sin respuesta la cuestión acerca de los cambios que se producen a nivel molecular y celular, los cuales constituyen la "sustancia de la memoria".

Los indicios existentes proponen que el establecimiento de memorias se debe a cambios en los circuitos sinápticos y en las respuestas de las neuronas a la estimulación.

Numerosos estudios apoyan la hipótesis de que las alteraciones en la transmisión sináptica son críticas en la memoria y en el aprendizaje. Se piensa que estas alteraciones dependen de cambios en las células presinápticas y postsinápticas. Un elemento importante puede ser la apertura o el bloqueo de los canales iónicos que influyen en la liberación del neurotransmisor por la célula presináptica y el grado de despolarización o hiperpolarización de la célula postsináptica en su estado de reposo.

a) La babosa de mar Aplysia.

a) La babosa de mar Aplysia está arrojando nueva luz sobre el proceso de aprendizaje. Las neuronas de Aplysia son muy grandes y sus axones son amielínicos y su cantidad es mucho menor que el sistema nervioso de los vertebrados. Esto hace que puedan identificarse neuronas individuales, trazarse un mapa de su patrón de organización e insertarse en ellas microelectrodos. Así, se puede rastrear los caminos seguidos por los impulsos nerviosos en respuesta a estímulos particulares y registrar las modificaciones en la transmisión asociadas con el aprendizaje.

b) Botones sinápticos de Aplysia.

b) Botones sinápticos de Aplysia. Estos botones, que son terminales axónicas de varias neuronas presinápticas diferentes, convergen sobre el cuerpo celular de una sola neurona postsináptica. La investigación con Aplysia ha demostrado que los cambios en la transmisión sináptica desempeñan un papel central en el aprendizaje

Aunque los problemas de la memoria y del aprendizaje son aún tan intrincados (y fascinantes) como lo eran los de la herencia humana hace 50 años, los neurobiólogos parecen encontrarse en el umbral de nuevos niveles de comprensión.


Algunos científicos creen que las respuestas vendrán a través de un modelo simple, el equivalente de la Drosophila o del bacteriófago T4. Otros replican que la enorme complejidad del cerebro de los vertebrados nunca se entenderán en términos de modelos simples como los invertebrados y las células aisladas, sino que los secretos residen en la propia extensa red de comunicaciones. Permanezca atento.

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Se agradece...

El Cuarto Blanco - Biblioteca Web


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[Ge. Pe.]

Los aporte anónimos de la red... muy buen material y muy didáctico.


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NEUROBIOLOGIA DE LA DROGADICCION

1. Contenido

1. Contenido
2. Sistema de recompensa
3. Opiáceos
4. Psicoestimulantes
5. Alucinógenos clásicos, anfetaminas metiladas y cannabis
6. Tranquilizantes
7. Otras drogas de adicción
8. Cafeína y nicotina
9. Alcohol

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2. - Sistema de recompensa


Introducción

Las drogas de abuso ejercen sus efectos reforzadores al actuar sobre un conjunto de regiones cerebrales que están interconexionadas entre sí por diversos sistemas de neurotransmisores y que recibe el nombre de «vía o sistema de recompensa.

El efecto de los reforzadores sobre el cerebro se asocia en el sistema de recompensa a un fenómeno afectivo positivo, como puede ser el de placer.

Se conoce la existencia de diversas sustancias naturales que al incidir sobre las vías de recompensa muestran propiedades reforzadoras. Estas vías contribuyen a la supervivencia de las especies al estar relacionadas con diversas actividades implicadas en el mantenimiento de la vida.

Entre ellas se pueden incluir aquellas que, como comer y beber, permiten el mantenimiento diario de las especies, y otras que, como el comportamiento sexual y el de la maternidad, están más relacionadas con la supervivencia a largo plazo. Todas estas actividades han debido dejar algún tipo de “marca» en el cerebro que sirve para que permanezca en el individuo el deseo de tomar de nuevo esa sustancia o de repetir una determinada acción. Esto ha evitado que diversas actividades vitales llegaran a convertirse en aburridas.

El que hoy día comamos unos alimentos y no otros se basa probablemente en una «investigación de campo», en la que el animal de una especie cualquiera, y en nuestro caso de la especie humana, que recibía sus efectos placenteros o nocivos adquiría una «experiencia» sobre el tema, que le Serviría posteriormente para continuar con el uso o abuso de la correspondiente sustancia.

Algo parecido ha ocurrido con diversos fármacos, cuyo uso se basó inicialmente en su eficacia terapéutica a corto plazo, pese a no disponer de un conocimiento exhaustivo de su mecanismo de actuación en el cuerpo ni saber nada sobre los efectos secundarios que a largo plazo podrían producir sobre el organismo. Algunos de estos fármacos, además de un efecto beneficioso, tienen propiedades reforzadoras que contribuyen a la continuación de su uso, con lo que se convierten en sustancias de abuso para algunos de sus consumidores.

Distribución anatómica del sistema de recompensa

Para tratar de conocer cómo funciona el sistema de recompensa, y de qué manera inciden sobre él las diferentes sustancias con las que interacciona, es necesario conocer cuál es su distribución en el cerebro.

El estudio de su localización se ha realizado en animales utilizando inicialmente técnicas de autoestimulación intracraneal. Para ello, se usaron electrodos implantados en ciertas regiones cerebrales. El animal aprende a autoadministrarse descargas eléctricas cuando estas le proporcionan un estímulo positivo. Los resultados obtenidos indicaron que las zonas donde la autoestimulación se repetía más frecuentemente eran: El haz prosencefálico medial, el área tegmental ventral, el hipotálamo lateral y algunas áreas de la corteza prefrontal. Todas ellas configuran el sistema de recompensa, como puede verse en la figura 2.

Estas regiones están relacionadas con otras zonas cerebrales, lo que permite un amplio intercambio de información entre ellas. Así, el haz prosencefalico medial está formado por largas fibras mielinizadas que conectan el tubérculo olfatorio, la banda diagonal de Broca, el septo y el núcleo accumbens con el hipotálamo y el area tegmental ventral.

El área tegmental ventral tiene una elevada conectividad con otras regiones del cerebro. Recibe proyecciones entorrinales, corticales prefrontales y otras procedentes de regiones límbicas implicadas en funciones motivacionales emocionales como la amígdala y el hipotálamo lateral. También las recibe de áreas que, como el locus cerúleo y los núcleos de Rafe, conectan a la vez con multiples regiones cerebrales.

Sobre los otros dos núcleos de reforzamiento es interesante destacar que tanto el hipotálamo lateral como la corteza prefrontal están conectados mediante aferentes y eferentes con la vía area tegmental ventral núcleo accumbens.

En este sistema de recompensa merece una mención especial el núcleo accumbens, que ha sido considerado como un transformador de informacion entre regiones cerebrales. Convierte senales recibidas del limbico en acciones motivacionales a través de sus conexiones con el sistema motor extrapiramidal.

La actuación sobre el sistema de recompensa de algunas estructuras limbicas, como la amígdala, la cortera prefrontal y el hipocampo, puede serlo mediante su conexión con este núcleo. Además, la proyección al area hipotalámica lateral permite al núcleo accumbens influir sobre las secrecciones neuroendocrinas. Este núcleo puede estar también relacionado con la actividad autónoma, dado que interacciona con los núcleos simpático y parasimpáticos del tronco cerebral y de la médula espinal. Esta interaccion, junto con la que el núcleo accumbens realiza con el pálido ventral y con el globo pálido subconmisural, indican que el núcleo accumbens e capaz de integrar ambos tipos de funciones: la motor-visceral y la motor-somática.

1. Bulbo raquideo.
2. Protuberancia.
3. Mesencefalo.
4. Tálamo.
5. Conera cerebral.
6. Nucleos hipotalamicos.
7. Cerebelo.
8. Corteza prefrontal.
9. Corteza olfatoria.
10. Corteza temporal.
11. Amigdala e hipocampo.
12. Area tegmental ventral -dopamina-.
13. Nucleos de Rafe -serotonina-.
14. Corteza limbica -cingulo-.


Figura 2. Localización cerebral de las áreas relacionadas con el sistema de recompensa.

Mecanismo de actuación del sistema de recompensa

Se ha postulado que el sistema de recompensa se activa por un mecanismo de reforzamiento que es común para todos los tipos de reforzadores conocidos. Para ello, señales procedentes del córtex, hipotálamo lateral y otras zonas convergen en las neuronas dopaminérgicas del area tegmental ventral. De entre ellas, las que proyectan al núcleo accumbens forman el núcleo central del sistema de recompensa, y es la vía de la que mas datos sí dispone en relación con la actuación de las drogas adictivas sobre el sistema de recompensa.

Estas neuronas dopaminérgicas están contenidas en el haz prosencefálico medial, que conecta ambas regiones cerebrales. Dicho haz parece jugar un papel fundamental en este circuito. Las lesiones en él producidas alteran se veramente la funcionalidad del sistema de recompensa.

Se ha sugerido que una alteración específica en algún punto de este sistema dopaminérgico podría estar relacionado con la gran variedad interindividual que presentan los efectos de la droga sobre el sistema de reforzamiento. Esta heterogeneidad en la predisposicion a su consumo es una característica de todas las drogas de adiccion. Esto podría tener una base genética basada en polimoriismos dentro de los elementos estructurales o funcionales de la vía de la recompensa.

El neurotransmisor implicado en el fenómeno del reiorzamiento sería por tanto la dopamina a través de su actuación sobre las células con las que interacciona. La dopamina es un neurotransmisor ampliamente conocido, dado que desde hace tiempo se sabe el papel que juega en diversas enfermedades mentales. En la esquizofrenia se ha hipotetizado una hiperactividad de las neuronas dopaminérgicas mientras que en la enfermedad de Parkinson hay una pérdida de neuronas dopaminérgicas.

El sistema dopaminérgico mesocorticolímbico parece jugar un papel modulador de la actividad del estriado ventral, una región cerebral que pare ce estar implicada en la conversión de emociones en acciones motivadas que pueden implicar actos motores. Esto podría ser una explicación de la relación existente entre deseo y movimiento compulsivo que aparece en el drogadicto.

Se ha propuesto que las drogas adictivas producen liberación de dopamina en el núcleo accumbens. En relación con las acciones de reforzamiento producido por la administración de cocaína y anfetamina, todos los datos disponibles apuntan a que ambas aumentan la actividad dopaminérgica del sistema mesocorticolímbico. La primera, bloqueando la recaptación de dopamina, lo que prolonga los efectos de la dopamina liberada. Las anietaminas producen un efecto molecular similar, dado que in hiben la recaptación de dopamina y noradrenalina pero, además, aumentan su liberación de la terminal presináptica.

También los péptidos opioides han sido implicados en el sistema de re compensa. Estos péptidos están relacionados con varias funciones cerebrales como la modulación de la respuesta nociceptiva a los estímulos dolorosos y a los estresores, así como con funciones homeostáticas adaptativas como la regulación de la temperatura y de la toma de alimentos y de agua.

Las acciones reforzadoras de los opioides pueden implicar un mecanismo dependiente de dopamina, como el que se produce en el área tegmental ventral, que ha sido anteriormente comentado, y además otro independiente de dopamina, que se produciría en el núcleo accumbens.

Estas acciones reforzadoras también podrían ejercerse sobre el hipocampo y el hipotálamo.

Las neuronas opioides que actúan sobre el área tegmental ventral procederían principalmente del hipotálamo lateral y del núcleo arcuato, aunque también habría algunas que llegarían de los núcleos de Rafe, de la sustancia negra o del núcleo accumbens. Las proyecciones procedentes del hipotálamo lateral proporcionarían al área tegmental ventral una información sobre el estado de los sistemas autónomo y endocrino, lo que estaría de acuerdo con la iunción Iímbico-visceromotora de los opioides en los circuitos de reforzamiento.

La inervación procedente de los núcleos de Rafe sugiere la participación de los opioides en un sistema de distribución difuso y menos especializado, que suministraría información a numerosas estructuras cerebrales sobre la actividad neuronal en curso. Las procedentes del núcleo accumbens podrían participar en un bucle de retrorregulación de la vía area tegmental ventralnúcleo accumbens.

Participación de otras drogas de adicción en el sistema de recompensa

No se conoce con exactitud los sitios del cerebro en los que actúan otras drogas de abuso, pero existen evidencias de que la nicotina, cafeína, cannabis, fenciclidina y etanol también activan el sistema dopaminérgico mesolimbico, y que estas sustancias y los barbituratos y las benzodiacepinas tienen actuaciones psicomotoras estimulantes. Dado que este mismo tipo de actividad de los opiáceos y no la analgésica ni la sedativa parece ser la que esta asociada con el sistema de recompensa para opiáceos, se ha sugerido que las acciones estimulantes psicomotoras son comunes a todas las drogas de abuso que aparecen asociadas con los reforzamientos positivos.

Cuando se toma el alcohol en grandes cantidades, su perfil de acción depresora cerebral corre en paralelo a la de otros depresores del sistema nervioso central, como los barbituricos y las benzodiacepinas. Estudios comportamentales sobre el consumo de alcohol, utilizando tratamientos farmacológicos, implican a diversos neurotransmisores, como norepinefrina, serotonina, GABA y opioides en las acciones reforzadoras del etanol.

Los estudios de autoadministración indican que el etanol actúa sobre los sistemas de recompensa a través de los receptores GABA-A. El GABA actúa sobre estos receptores incrementando el flujo del ion cloruro. Dicho incremento es potenciado por los barbitúricos, las benzodiacepinas y el etanol.

Todas estas drogas ayudan al individuo a superar las situaciones conílictivas que aparecen en respuesta al castigo, lo que está relacionado con su habilidad para actuar como ansiolíticos en la clínica. Esta ultima propiedad puede ser el principal componente de sus acciones reforzadoras.

Los receptores GABA-A presentes en regiones como amígdala, telencéfalo ventral, tubérculo olfatorio y globo pálido, podrían por tanto participar en el fenómeno de la recompensa a la droga.

Las neuronas GABA érgicas que inervan el area tegmental ventral y la sustancia negra podrían activar las neuronas dopaminérgicas presentes en ambas regiones, lo que originaría la desinhibición de estas neuronas, con la consecuente activación del sistema de recompensa.

Otro dato sobre la participación de las neuronas GABAérgicas en el sistema de recompensa está relacionado con una conexión GABAérgica que conecta el núcleo accumbens con la sustancia innominada y con el pálido ventral. Esta vía implicaría una eferencia funcional relacionada con la expresión de una estimulación comportamental. Por otro lado, se ha visto en estudios de autoadministración que la sustancia innominada y el pálido ventral pueden ser zonas de procesamiento de los efectos reforzadores tanto de la heroína como de la cocaína.

Conclusiones

Los datos expuestos en este capitulo indican que ya se dispone de un sustrato anatómico en el que localizar los efectos reforzadores de las drogas de adicción.

Aunque no esta plenamente establecida la participación de los neurotransmisores en este sistema, se dispone de algunos datos, que permiten ir aportando hipótesis parciales sobre cómo actúan sobre esta vía de recompensa. La ampliación de estos datos irá permitiendo posteriormente obtener un mejor conocimiento de los mecanismos que conducen al drogadicto a la conducta de búsqueda y a la autoadministración de la droga, y nos acercará a la contestación de por qué se produce la adicción.

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NEUROBIOLOGIA DE LA DROGADICCION


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3. Opiáceos


¿Qué son los opiáceos?

Los opiáceos son sustancias utilizadas para eliminar el dolor. Los que posen los efectos analgésicos más débiles como la codeína se distribuyen en las farmacias. Los de efectos más fuertes como la morfina tienen un uso mucho más restringido, reservándose para pacientes con dolores muy intensos y siendo administrados bajo un estricto control médico. Su actuación produce una sensación de bienestar y euforia que estan muy relacionados con su poder adictivo.

En mujeres gestantes atraviesan la placenta y pueden producir anomalías en el feto. Su consumo en periodos de lactancia puede producir una adicción en el niño.

Entre sus efectos secundarios se encuentran la depresión respiratoria, la constipación, el estreñimiento y la aparición de vómitos y náuseas. La principal droga de abuso de este grupo es la heroína. Cuando se administra por inyección intravenosa y dado que se suelen compartir las jeringuillas existe el riesgo de contagio de la hepatitis o del SIDA. Entre los opiáceos más conocidos se encuentran la heroína, morfina, etorfina, meperidina, meta dona, opio y codeína.


La historia de estos compuestos como drogas de adicción es muy curiosa. Inicialmente las plantas que los contenían fueron utilizadas con una finalidad medicinal. Posteriormente, una vez aislados y conocida su es tructura, se procedió a la síntesis de derivados, para su utilización en clínica. Su uso no controlado condujo a la adicción de parte de los pacientes que lo utilizaban. Además, su libre circulación permitió la incorporación a su consumo del público en general, lo que aumentó su uso como droga de abuso.


El opio, que se extrae de la adormidera, era utilizado hace unos cuatro mil años antes de Cristo en Sumeria. Los métodos de recolección y uso fueron descritos por los asirios hace mas de tres mil años, siendo posteriormente utilizado en diversas culturas y civilizaciones a lo largo de la historia.

Los griegos lo usaron con fines recreativos, puesto que proporcionaba sensaciones de placer seguidas de somnolencia.

Galeno lo utilizó con fines medicos en el siglo II. En el siglo XIX se extendió el uso por Europa y Estados Unidos de diversas preparaciones que lo contenían. El motivo principal de la denominada «guerra del opio» entre China e Inglaterra fue el lucrativo comercio de dicho producto que ejercía la marina inglesa y que incrementó la adicción a dicha sustancia en China.


En 1803, F.W.A. Serturner aisló la morfina a partir del opio y le puso ese nombre en honor de Morfeo, dios griego del sueno. Su uso con fines analgésicos se generalizó durante la guerra de Secesión norteamericana y en la guerra franco-prusiana.

En 1874 se sintetizó la heroína, que desde un punto de vista químico es la diacetilmorfina, y se pensó en su utilización para curar la adicción a la morfina. Al disponer la heroína de dos grupos acetilo en su estructura, aumenta su polaridad, por lo que al ser más soluble en sangre que la morCina penetra en el cerebro más rápidamente que esta última.


Dado el carácter analgésico de los opiáceos, se ha realizado una investigacion exhaustiva, a la búsqueda de fármacos que mantuvieran esa propiedad, pero que eliminaran el poder adictógeno que suele acompañar a su actuación.

Esta última propiedad es la responsable de la síntesis en laboratorios clandestinos de diversos derivados de los opiáceos ilegales, que reciben el nombre de «drogas de diseño,. Una de estas drogas es el derivado metilado del opiáceo anestésico Fentanil, que es varias veces más potente que la heroína.

La producción de unos efectos más intensos viene acompañada por un aumento en la tendencia a producir muertes por sobredosis.


Un ejemplo trágico de toxicidad debida a la síntesis ilegal de estos derivados, y que alcanzó en su momento una triste publicidad, fue el producido por un opiáceo sintético, denominado l-metil4-fenil-l ,2,5,6-tetrahidropiridina (MPTP). Este compuesto se oxida rápidamente al ion l-metil-4-fenilpiridinium(MPP+), que es extremadamente tóxico al destruir de una manera selectiva las células de la sustancia Negra. El resultado de su actuación fue la aparición entre sus consumidores de un coniunto de síntomas clínicos idénticos a los que se producen en la enfermedad de Parkinson.

Opioides cerebrales y su relación con los opiáceos

El conocimiento de la forma de actuación de los opiáceos ha sido enormemente facilitado por el descubrimiento de la existencia en el cerebro de péptidos opioides. Este hallazgo se produjo al observar el alto grado de estereoespecificidad que acompañaba a muchos de los efectos de los opiáceos sintetizados en el laboratorio. Se pensó que podrían actuar sobre receptores cerebrales específicos. Estos receptores fueron identificados en 1973, describiéndose posteriormente su distribución en el cerebro. El que aparecieran en areas implicadas en la integración de la información sobre el dolor, fue una confirmación del papel analgésico atribuido históricamente a los opiáceos (ver figura 3).


La presencia de estos receptores en el cerebro hizo pensar en la posible existencia de sustancias capaces de interaccionar con dichos receptores. Estas sospechas fueron corroboradas por el descubrimiento de la leu y la met-encefalinas, o endorfinas. Se trata de dos pentapéptidos que se diferencian unicamente en el aminoácido carboxilo terminal, que es el que da nombre a la correspondiente encefalina.


El posterior hallazgo de otras sustancias que cumplían las mismas propiedades hizo ampliar a todos ellos el calificativo de “endorfinas”. Se aplica por tanto el nombre de endorfina a algunas sustancias producidas por nuestro cuerpo, que dan lugar a efectos similares a los de los opiáceos.

Posteriormente se describió la localización de estos péptidos en diversas regiones cerebrales así como que podían considerarse como neurotransmisores, dado que cumplían las condiciones exigidas para definir un neurotransmisor.


Los opioides endógenos pertenecen a tres familias procedentes de tres proteínas precursoras distintas:

1) la proopiomelanocortina, de la que derivan la hormona adrenocorticotropa (ACTH) y la hormona estimulante de los melanoforos  (-MSH), que es el precursor de la ß-endorfina;

2) la proencefalina es el precursor de met-encefalina y ieu-encefalina;

3) la prodinorfina/neoendorfina es el precursor de las dinorfinas A y B y de las neoendorfinas A y B.

Estas tres familias de péptidos opioides están ampliamente distribuidos a lo largo del cerebro, teniendo cada una de ellas una localización específica dentro del sistema nervioso central.

Se han descrito cuatro tipos de receptores para la actuación de los péptidos opioides, que se han denominado mu, kappa, sigma y delta.


La ß-endorfina presenta una alta afinidad por los receptores mu y delta, la dinorfina por los kappa y las encefalinas por los delta. El papel más conocido de los opioides es la modulación del dolor.

Diversos estudios muestran que durante situaciones de estrés o cuando el organismo trata de eliminar el dolor corporal se produce un aumento de la liberación de encefalinas o de endorfinas.

Figura 3. Distribución de los receptores para opiáceos en el cerebro.

1. Corteza cerebral
2. Corteza cingulada -sistema limbico-
3. Nucleo caudado
4. Núcleo accumbens,
5. Nucleo pálido
6. Nucleo putamen
7. Nucleos del septo
8. Hipotalamo
9. Quiasma óptico.
10. Sustancia negra mesencefálica.
11. Area tegmental ventral.
12. Corteza hipocampal.
13. Sustancia gris periacueductal.
14. Amigdala
15. Raiz nerviosa sensitiva dorsal.
16. Asta posterior de la médula.



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NEUROBIOLOGIA DE LA DROGADICCION


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3. Opiáceos



Acción de los opiáceos sobre el organismo

Una hipótesis de trabajo para conocer cómo actúan los opiáceos sobre e organismo es la que supone que utilizan los receptores propios de los sistemas de opioides endógenos.

La investigacion de estos últimos compuestos y de sus receptores podría aumentar el conocimiento de los mecanismos de actuación de los opiáceos y mejorar los métodos de tratamiento no sólo del dolor, los desordenes de memoria, las anormalidades del estado de ánimo y del apetito, sino también de aquellos otros relacionados con el fenómeno de la adicción a estas sustancias.

Los consumidores de opiáceos suelen indicar que la principal razón por la que utilizan estas drogas es la euforia que producen.

Se describe esta euforia como una sensación intensa, orgásmica, que es seguida por un aislamiento del medio físico y psicológico que rodea al individuo y que le conduce a un estado de felicidad relajada. Pero al cabo de cierto tiempo se desarrolla tolerancia, y los consumidores necesitan cantidades crecientes para prevenir las reacciones de abstinencia y poder mantener su actividad diaria.

Esta variación en los efectos de los opiáceos a lo largo de su consumo tiene una base biológica que está siendo elucidada en la actualidad.

La exposicion a opiáceos produce importantes cambios biológicos que modificar la funcionalidad de los organismos afectados.

Estos cambios empiezan a producirse poco después del inicio de su administración.

Las alteraciones producidas en la funcionalidad normal del organismo son las que originan la de pendencia física que caracteriza a los opiáceos, y al muchas veces dramático síndrome de abstinencia que acompana a la retirada de la droga.


Los síntomas de la abstinencia son generalmente de naturaleza opuesta a los efectos agudos de la droga.

Así, si se interrumpe bruscamente la ingestión crónica de morfina, los efectos que esta produce, como euforia, somnolencia y alivio del dolor, son sustituidos por otros que hacen que el adicto se vuelva hiperexcitable, emocionalmente deprimido e hipersensible a los estímulos dolorosos.


La adicción a los opiáceos parece ser el resultado de una serie de procesos tanto adaptativos como de aprendizaje, en los que aparecen implicados diversos neurotransmisores como la dopamina y la noradrenalina.

Estos procesos están relacionados con los mecanismos de reforzamiento positivo, que son facilitados por las propiedades de recompensa de los opiáceos, y con los mecanismos de reforzamiento negativo, que podrían ser la consecuencia de las propiedades aversivas de la abstinencia que aparecen en los sujetos dependientes.

Actuación de los opiáceos a nivel molecular

Desde un punto de vista molecular se sabe que la heroína se metaboliza a morfina en el organismo, mediante la hidrólisis de los dos acetilos que las diferencian entre sí.

Esta última es responsable del mecanismo de adicción. La morfina es un agonista relativamente específico para los receptores mu, aunque también actué sobre los delta y kappa.

Estos receptores pueden considerarse como los sitios inicialmente implicados en la adquisición y mantenimiento de la adicción a opiáceos, así como en las posteriores recaídas en su consumo.



La activación de estos receptores produce un aumento de la conductancía de potasio en la célula, lo que inhibe la liberación de los neurotransmisores y puede ser responsable de la mayor parte de los efectos producidos por la administración de los opiáceos.

Además, hay receptores para otros neurotransmisores que están también acoplados a la apertura de canales para potasio (GABA-B, 2-adrenérgicos, M2 muscarínicos, receptores para somatostatina). El que varios neurotransmisores compartan un mismo sistema de canales de potasio podría justificar las acciones analgésicas de los agonistas para los receptores adrenérgicos 2 y de los análogos de somatostatina, así como su uso en el tratamiento de la abstinencia a opiáceos, de la que hablaremos posteriormente.


Como podemos ver en la figura 4, la actuación de los opiáceos, sobre los receptores mu produce una inhibición de la adenilato ciclasa.

Esto conduce a la disminución de la concentración del AMPc y a la alteración de la actividad de diversas proteínas o de la capacidad de transcripción de algunos genes. Por ejemplo, tras la administración crónica de opiáceos disminuye la transcripción de varios de los genes que codifican los péptidos opioides, lo que disminuye la disponibilidad de dichos péptidos en las neuronas opioides, por lo que se altera la funcionalidad de estas neuronas.


Sin embargo, tras la prolongada administración de morfina, ya no se observa la disminución de los niveles de AMPc que ocurria en las primeras etapas de su consumo.

Por ejemplo, en el locus cerúleo, tras la administración crónica de la droga, se produce un aumento en los niveles de la adenilato ciclasa, así como de las proteínas G a las que se acopla la anterior para la producción del AMPc. Sin embargo, este incremento no viene acompañado por el esperado aumento de los niveles de AMPc. Esta es una de las consecuencias de la aparición de tolerancia para los efectos de la droga y se debe a que los receptores mu están peor acoplados a las proteínas G tras el tratamiento crónico con morfina.


Cuando se provoca la abstinencia, administrando el antagonista opiáceo naloxona, se produce un extraordinario incremento en los niveles de AMPc. Se puede hipotetizar que la abstinencia eliminaría el desacoplamiento entre la adenilato ciclasa y la proteína G, con lo que al estar incrementada toda la maquinaria de transducción de senales se amplificaría mucho la respuesta, como indican los elevados niveles de AMPc que acompañan a la abstinencia.


Esto sería un ejemplo de la alteración molecular que se produce como respuesta homeostática ante la disminución de los niveles de AMPc producidos por la administración inicial de la droga, y que de un modo general habíamos considerado en el primer capítulo. Para conseguirlo se alteraría el acoplamiento entre los componentes de la respuesta, de modo que esta sería la misma que en condiciones normales, pero sin que el sistema de actuación se encontrara en las condiciones iniciales.

La retirada de la droga dejaría al descubierto una maquinaria celular con una capacidad de respuesta mucho mayor que en condiciones normales y sin el freno que para su actuación representa la propia droga.

En el caso de los opiáceos, la alteración de la actividad de la adenilato ciclasa da lugar a una respuesta magnificada, que puede estar relacionada con los dramáticos efectos asociados al síndrome de abstinencia.

Figura 4. Efectos de la exposicion a opiaceos sobre la actividad de la adelinato ciclasa.





Acción de los opiáceos sobre el sistema nervioso central

A pesar de su clasificación farmacológica como narcóticos, los opiáceos tienen propiedades psicoestimulantes.

La euforia que produce su consumo es independiente de sus efectos analgésicos.

En animales ejerce un efecto bifásico, inhibidor-estimulador, sobre el comportamiento motor espontáneo que depende de la dosis, especie animal, entorno y tiempo de exposición previa a la droga. La dopamina a través de la vía dopaminérgica al núcleo accumbens juega un papel destacado en relación con las propiedades estimulantes motoras de los opiaceos.


Al igual que otras drogas de abuso, los opiáceos actúan sobre el sistema de recompensa. Como se indicó en el capitulo anterior, el sistema opioide endógeno también forma parte de dicho sistema, por lo que los opiáceos pueden mimetizar los mecanismos naturales de la recompensa.

Los opiáceos actuan sobre la vía dopaminérgica mesolímbica en el área tegmental ventral, produciéndose una liberación de dopamina en el núcleo accumbens. En este área hay neuronas GABAérgicas con receptores mu cuya hiperpolarización disminuye la liberación de GABA sobre las neuronas dopaminérgicas, lo que contribuye a aumentar aún más la actividad de las células dopaminérgicas.


La dopamina podría estar implicada en los aspectos incentivos de la recompensa y, por tanto, en el mecanismo de reíorzamiento a la autoadministración de opiaceos.

Una vez adquirido este hábito, su mantenimiento estaría relacionado no sólo con los aspectos incentivos, sino también con las propiedades consumatorias del estímulo opiaceo, que pueden ser independientes de dopamina. El comportamiento de búsqueda de droga es mantenido tanto por las propiedades reiorzadoras positivas, que producen una recompensa, como por las propiedades reforzadoras negativas, que son una consecuencia de la dependencia y que producen efectos aversivos.

Estos últimos eiectos podrían estar relacionados con la reducción de la actividad dopaminérgica que se produce en el sistema mesolímbico en la abstinencia. Esto indica un estado de dependencia a nivel de la respuesta de estas neuronas. La búsyueda de los opiáceos se le hace entonces necesaria al drogadicto para recuperar una neurotransmisión dopaminérgica normal y eliminar la disioria que acompaña a la abstinencia.


Se conoce la existencia de claves ambientales que pueden influir en la adquisición del habito de autoadministración de opiáceos y en las posteriores recaídas en su consumo. Así, en estudios con animales se ha visto que un entorno determinado puede potenciar efectos locomotores estimulantes, incluso en ausencia de los opiáceos que normalmente producen estos efectos. Esta situación también se produce en humanos, y está asociada a una determinada habitación o lugar al igual que ocurre con otras drogas.


Por otro lado, es interesante resaltar el que otras drogas relacionadas o no con los opiáceos pueden proporcionar poderosos incentivos para el mantenimiento de la adicción a la heroína. Por ejemplo, la administración de morfina o de anfetaminas reestablece en las ratas la necesidad del consumo de heroína.


La repetida administración de los opiaceos puede conducir a tolerancia o a sensibilización, tanto de sus propiedades depresoras como de diversos efectos específicos como los analgésicos y los motores. La sensibilización comportamental parece estar relacionada con la activación en el area tegmental ventral de las neuronas dopaminérgicas.


Siempre se ha pensado que la adicción a los opiáceos, pasada una primera etapa de obtención de placer, era una consecuencia de la necesidad de reducir los aspectos adversos de la abstinencia (hiperalgesia, calambres gastrointestinales, dolor de musculos y de articulaciones, etc.). Sin embargo, se ha indicado recientemente que esta adicción podría estar relacionada con una dependencia psicológica, caracterizada por un estado de animo depresivo y disfórico, que sería contrarrestado por la administración de la droga.

Tratamientos farmacológicos

Entre los objetivos de este libro no se encuentra ver cuáles son los tratamientos farmacológicos de la drogadiccion.

Sin embargo, hemos creído oportuno indicar en este capitulo algunos detalles de las estrategias seguidas en el caso de los opiáceos. Se trata de ilustrar la idea ya indicada anteriormente de que el adecuado conocimiento de las estructuras de las drogas y de sus mecanismos de actuación en el cerebro pueden darnos, la base teórica necesaria para preparar las estrategias de tratamiento mas idóneas.

Si el receptor mu parece ser el sitio primario de actuación de los opiáceos, el uso de determinados agonistas o antagonistas de dicho receptor podría contribuir a la desaparición de los efectos de la droga. En el tratamiento farmacológico de la adicción a opiáceos se han utilizado generalmente dos tipos de estrategias. La primera usa antagonistas como la naloxona. Esta sustancia, se utiliza normalmente en el tratamiento de la intoxicación aguda con opiáceos, dado que se une al receptor impidiendo la unión de estos, lo que evita los posteriores efectos tóxicos de su actuación. Cuando se usa durante el periodo de retirada de la droga, acelera la aparición de los síntomas de abstinencia, lo que resulta bastante desagradable para el paciente.

La segunda estrategia consiste en el uso de una terapia de mantenimiento con metadona.

La metadona es un agonista opiáceo con menor grado de adicción y con una abstinencia menos severa.

Una droga opiácea es sustituida por otra que, aunque no previene la adicción, mantiene al drogadicto en una situación socialmente más aceptable en la que, además, la droga no necesita ser inyectada, lo que elimina los problemas asociados a esta forma de administración.

Otra estrategia mas reciente utiliza la buprenorfina. Este compuesto, administrado inicialmente a dosis bajas, actúa como agonista, ejerciendo una accion semejante a la de la metadona. Posteriormente, al usarse a dosis altas, actúa como antagonista, bloqueando la actuación de los opiáceos. Los efectos desagradables que acompañan al tratamiento con antagonistas son parcialmente mitigados por su actuación inicial como agonista.

Dado que el compuesto específico para el tratamiento de cada una de las drogas de abuso es difícil de encontrar, las investigaciones se encaminana la búsqueda de fármacos que contribuyan a paliar al menos los efectos desagradables que acompañan a la abstinencia a la droga. Por ejemplo, en el caso de los opiáceos se utiliza clonidina, que es un agonista adrenérgico 2. La figura 5 muestra el posible efecto de la clonidina en este tipo de tratamiento.

Figura 5. Papel de la clonidina en el Locus ceruleo sobre la abstinencia a opiaceos.

La posible explicación al uso de este compuesto está relacionada con el papel jugado por el locus cerúleo en la abstinencia a opiáceos.

La liberación de noradrenalina por las neuronas procedentes de este núcleo es modulada por los opioides endogenos, que actúan sobre receptores situados en las neuronas noradrenérgicas. Los opiáceos actúan a través de esos receptores inhibiendo la liberación de noradrenalina. Esto aumenta la sensibilidad de los receptores postsinápticos para tratar de mantener el mismo nivel de actividad neuronal noradrenérgica.

La interrupción en la administración de estos opiáceos debería recuperar la capacidad normal de liberación de noradrenalina.

Pero como los opiaceos inhiben la síntesis de los opioides endógenos, estos últimos presentan una concentración disminuida, lo que impide la reducción de actividad noradrenérgica que tendría lugar en condiciones fisiológicas normales.

La noradrenalina aparecera en cantidacles mas elevadas y actúa sobre un receptor que esta hipersensibilizado. Esto origina una elevación pronunciada de la actividad noradrenérgica, que podría ser la responsable de parte de los efectos producidos por la abstinencia. Al ser la clonidina un agonista de los receptores adrenérgicos presinapticos 2, su actuación inhibe la liberación de noradrenalina.

El resultado es una disminución de la actividad noradrenérgica en las regiones donde proyectan las terminales procedentes del locus cerúleo, lo que disminuye las manifestaciones de la abstinencia relacionadas con este neurotransmisor. Sin embargo, la utilización de la clonidina en el síndrome de abstinencia a opiáceos en pacientes con dependencia a varias drogas debe hacersecon precaución.

En estos pacientes la clonidina puede enmascarar algunas de las senales iniciales comunes a los de la abstinencia de los hipnóticos sedativos, como taquicardia, hipertensión, sudor y temblores, lo que podría producir la manifestación de síndromes psicóticos más graves. También la acción hipotensiva de la clonidina hace desaconsejable su uso en algunos casos.

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4.- Psicoestimulantes

I.-




Introducción

Se conoce con el nombre de psicoestimulantes un conjunto de sustancias que actúan modificando el estado de alerta del individuo.

Su ingestión aviva el tono general del organismo y agiliza la capacidad de comprensión. En esta propiedad se basa el uso de los estimulantes para aumentar el rendimiento intelectual y mantener activo el sentido de alerta en circunstancias en las que es necesario un intenso y/o prolongado esfuerzo mental o físico.

Estos compuestos son usados por quienes aprovechan sus propiedades estimulantes para prevenir el sueño o la fatiga en periodos que requieren de una actividad sostenida, o por aquellos otros que quieren mejorar su capacidad atlética o mental.

También son utilizadas para elevar el estado de ánimo en circunstancias asociadas al aburrimiento o la depresión. Al finalizar los efectos de la droga, el adicto puede dormir largos periodos de tiempo y despertar deprimido y hambriento. Para curar esta depresión suele recurrir de nuevo a los estimulantes. Esto puede conducir a ciclos de administración-retirada acompanada de depresión, que van aumentando la necesidad de administración de la droga.


Se consideran dentro de este grupo la cocaína, anfetamina, dextroanfetamina, metanietamina, metilfenidato, fenmetrazina, caieína, dietilpropion, fenfluramina, fentermina y clorfentermina.


Los efectos producidos por estos compuestos varían en función del estimulante utilizado, lo que indica la existencia de diferentes mecanismos de actuación en el cerebro para cada uno de ellos.

Por ejemplo, la euforia producida por la cafeína es mucho menor que la debida a las anfetaminas o a la cocaína. Estas diferencias aparecen incluso entre sustancias que como la cocaína o las antetaminas ejercen efectos sobre el cerebro difícilmente discernibles entre sí. Aunque ambas elevan el estado de ánimo y quitan el apetito, se sabe que no tienen los mismos receptores cerebrales.

Uso y abuso de la cocaína

En este capitulo vamos a considerar la cocaína y las anfetaminas, mientras que la cafeína y las demás xantinas serán estudiadas en el capitulo dedicado a las drogas legales. La cocaína ha sido ampliamente consumida debido en parte a la idea de que no producía ninguno de los efectos adversos atribuidos a otras drogas de abuso. Se esta demostrando que esta idea es falsa, dados los problemas que van apareciendo entre sus consumidores y a que su gran poder adictógeno dificulta el abandono de su consumo;

Fue usada por los indios de América Central y de los Andes mucho antes de la creación del Imperio Inca.

Los incas restringieron su consumo a la nobleza y al clero. Su uso facilita la realización del trabajo en las penosas condiciones inherentes a las grandes altitudes. Las hojas producen los mismos efectos mentales que la sustancia pura, pero su masticación da lugar a un paso enlentecido desde el estómago a la sangre, por lo que su entrada y actuación sobre el cerebro es mas paulatino y menos intenso que el producido por la inyección o inhalación de la cocaína extraída de las hojas y vendida en forma de polvo.

Los españoles, que la suministraban a los indios para incrementar su rendimiento en las minas, la trajeron a Europa en el siglo XV - XVI.

El neurólogo italiano Pedro Mantegazza publicó a mediados del siglo XlX un ensayo sobre la hoja de coca en el que indicaba alguna de las sensaciones que su consumo le habían producido, entre las que se encontraban la euforia general, el aumento de la fuerza muscular, un sentimiento de creciente agilidad, un suave fluir de las ideas, placidez y un delicioso estado de alerta.

Albert Nieman aisló la cocaína a mediados del siglo diecinueve. A fi-nales de dicho siglo se hizo famoso el denominado vino-Mariani, en el que la droga aparecía mezclada con vino, del que era destacable su delicioso sabor. La sustitución del vino por agua de soda dio lugar a la apari ción de la coca-cola. Descubiertos los efectos adictógenos de la coca, esta fue sustituida por cafeína. Es curioso señalar que al inspirarse su creador en las propiedades psicológico-medicinales atribuidas al vino-Mariani, la coca-cola fue inicialmente vendida (al igual que ocurría con dicho vino) no sólo como estimulante sino como un producto medicinal.

Dentro del campo de la medicina, Sigmund Freud recomendo el uso de la cocaína para el tratamiento de la histeria, la depresión, la hipocondría y los desórdenes digestivos. Al final del siglo pasado, Karl Koller descubrió sus propiedades de anestésico local y describió su uso en operaciones oftalmológicas, siendo el primer anestésico local utilizado eficazmente en diversas areas de la cirugía menor como la ocular y la dental.

El éxito en el uso de la cocaína como anestésico dio lugar a una investigacion exhaustiva a la búsqueda de derivados o compuestos parecidos que mimetizaran o incluso mejoraran los efectos anestésicos evitando los adictivos. La procaína y sus derivados, que fueron introducidos en 1905, siguen siendo básicos para la anestesia local.


La combinación de heroína y cocaína («speedball») fue popular entre las fuerzas americanas durante la guerra de Corea.

Esta combinación de un psicoestimulante con un opiáceo y en la que se mezclaban los efectos de ambas drogas ha seguido siendo popular posteriormente. También se toma la cocaína en forma de «base libre» («crack»).

Este producto se obtiene por disolución en agua, cuyo pH se alcaliniza, extrayéndose con éter o cloroformo, que es evaporado posteriormente. El resultado es la base libre, que es más volátil. Su absorción por los pulmones es lo suficientemente rápida para conseguir una elevación de sus niveles en plasma similar a los obtenidos por su aplicación intravenosa.


Tanto la administración intravenosa de cocaína, como el uso del crack en cigarros son mas peligrosos para la salud que la inhalación nasal de la droga. La concentración máxima de cocaína en sangre aparece mucho antes que con los otros métodos de administración. El acortamiento del tiempo de comienzo de su actuación puede estar relacionado con el aumento de sus efectos nocivos.

Efectos producidos por la cocaína

Ahora se sabe que la cocaína es un fuerte adictógeno y que desarrolla dependencia.

Sus síntomas más importantes se manifiestan en forma de alteraciones del estado de ánimo, por lo que se considera que su abstinencia es más psicológica que fisiológica. las manifestaciones asociadas a la abstinencia (hipersomnolencia, disforia, anergia y depresión) son me nos dramáticas que las asociadas a otras drogas como los opiáceos o el etanol, por lo que sus consumidores no se dan cuenta inicialmente de su dependencia a la droga.

A dosis bajas aumenta la actividad locomotora, mientras que a otras más elevadas da lugar a comportamientos estereotipados. El uso de concentraciones aún más altas produce convulsiones y pueden conducir a la muerte.


La cocaína altera tanto los comportamientos condicionados como los no condicionados, y es un fuerte reforzador de su propio uso. Su acción sobre la neurotransmisión dopaminérgica es el determinante primario de sus efectos reforzadores.

Esta acción se produce sobre las neuronas dopaminérgicas procedentes del area tegmental ventral, que median las propiedades reforzadoras de las drogas de abuso.

Se ha demostrado que la cocaína es una de las drogas con mayor capacidad de reforzamiento.

Los primates y las ratas tienden a autoadministrarse la droga hasta quedar totalmente agotados.

En humanos, se ha descrito que un adicto a la cocaína puede ilegar a inyectarse hasta veinticinco veces en un día.

Los efectos secundarios que acompañan a su uso son psicosis, taquicardia, fallos cardiacos y el riesgo del SIDA, cuando se comparten las jeringuillas utilizadas para su inyección. La repetida administración de cocaína desarrolla tolerancia y sensibilización. La sensibilizacion puede jugar un importante papel en los ataques de pánico, en la paranoia y en la letalidad inducidos por la administración de cocaína.

La sensibilización puede depender de un entorno determinado, como se observa en experimentos realizados con ratas, en las que el aumento de actividad motora debida a la droga es más bajo cuando se les cambia el lugar donde se realiza la inyección. El desarrollo de tolerancia pue de jugar un importante papel en el progresivo aumento de las dosis que necesitan los adictos.


Junto con los opiáceos y el alcohol, la cocaína es la droga de abuso de la que más datos moleculares disponemos.

Tras su inyección aguda parece inhibir la recaptación de catecolaminas y de serotonina.

Su unión al trans-portador de dopamina produce un cambio conformacional en éste, que disminuye su afinidad por dopamina, con lo que disminuye su recaptación.

El aumento de dopamina en el espacio intersináptico produce diversos efectos como pueden ser la inhibición de la síntesis de dopamina o la inhibición de la liberación de neurotransmisores por parte de las células postsipnápticas en caudado, núcleo accumbens y corteza prefrontal medial.

La inhibición de la recaptación de serotonina en el rafe dorsal y de norepinefrina en el locus cerúleo pueden ser los responsables de la inhibición de la actividad neuronal que se produce en dichas áreas. El efecto de la cocaína sobre el transportador de norepinerrina puede contribuir a algunas de SUS acciones nocivas sobre el sistema cardiovascular, que incluso pueden Ilegar a ser letales.


El bloqueo del receptor de serotonina puede tener un efecto sobre las células dopaminérgicas del area tegmental ventral, dado que este area recibe neuronas serotoninérgicas procedentes de los núcleos de Rafe. El que estas acciones de la cocaína se realicen sobre varios transportadores de monoaminas puede explicar por qué los bloqueantes específicos del transporte de dopamina son incapaces de mimetizar todos los efectos producidos por esta droga.


Los cambios producidos en la dinámica de la neurotransmisión dopaminérgica tras la administración de cocaína se producen tanto en la vía mesolímbica como en la negro-estriatal.

La alteración de esta segunda vía estaría relacionada con los efectos motores observados tras su administración, mientras que la de la primera lo estaría con sus efectos reíorzadores. El resultado parece ser una disminución en la neurotransmisión dopaminérgica, cuyo origen podría radicar en la pérdida de sensibilidad que se produce en los autorreceptores que regulan la actividad presináptica. La alteración de la funcionalidad de estos receptores dopaminérgicos podría estar relacionada con el desarrollo de tolerancia.


Los efectos tóxicos producidos por la administración crónica de cocaína, pueden involucrar la participación de aminoácidos excitatorios como el glutámico.

Se ha visto que un subtipo de receptor para glutamato, de-nominado N-metil-D-aspartato (NMDA), puede modular la actuación de la dopamina, así como estar implicado en el desarrollo de tolerancia.

Otros estudios apuntan a que la serotonina pueda contribuir a un efecto aversivo de la cocaína, que limite su autoadministración, con lo que diversos agonistas o antagonistas serotoninérgicos podrían participar en la eliminación de la adicción a cocaína.

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4.- Psicoestimulantes

II.-


Anfetaminas

Las anfetaminas pertenecen al grupo de las denominadas «drogas de diseño», dado que se sintetizan en el laboratorio.

Fueron obtenidas durante la búsqueda de compuestos parecidos a la adrenalina.

Esta hormona, que es secretada por las glandulas suprarrenales en situaciones de estres o de tensión, actúa como un dilatador bronquial, lo que permite una respiración más rapida y profunda.


Sin embargo, su uso como remedio contra el asma no tuvo éxito, dada su rápida degradación en el estómago e intestino, así como su baja absorción en sangre.

Por este motivo la investigacion se reorientó a la búsqueda de derivados más estables y fácilmente absorbibles. Un compuesto con estas características, la efedrina, fue aislado de la planta china del desierto Ma Huang (Ephedra vulgaris) durante la búsqueda de sustancias que sirvieran para el tratamiento del asma. Posteriormente se sintetizó un análogo de la efedrina, el d,l-fenil-isopropilamina, al que se denominó anfetamina o benzadrina. Su isómero dextrógiro, dextroanfetamina, fue probado en clínica en 1930.

La anfetamina preparada en for-ma volátil fue muy vendida para los asmáticos a finales de los treinta y durante los cuarenta. Al poder comprarse sin receta, fue muy utilizada como droga recreacional. A finales de los años treinta se popularizó entre los es tudiantes americanos para la preparación de sus exámenes. Fue muy usada en la segunda guerra mundial tanto por los alemanes y japoneses como por los aliados.


Es muy conocida la adicción anfetamínica que se produjo en Japón durante la posguerra, debido al anuncio y venta masiva de los excedentes de anfetaminas producidas durante la segunda guerra mundial.

También lo es la erradicación de su consumo tras las medidas tanto penales como de concienciación llevadas a cabo entre la población japonesa. A finales de los sesenta se extendió su uso en la ciudad de San Francisco entre grupos hippies, siendo a veces combinado con LSD para aumentar los efectos placenteros conseguidos con este último. En lugar de ingerirlo oralmente se lo inyectaron intravenosamente, lo que aunque proporcionaba un inicio más rápido de la euforia, daba lugar a una rápida y profunda caída en la depresión.

La tolerancia se alcanzaba mucho más rápidamente, lo que les llevaba a ingerir dosis cada vez mayores, con lo que se agravaba aun más el cuadro clínico.


El «hielo» (“Ice”) se ha considerado como la droga de los noventa. Es una forma pura de clorhidrato de (+) metanfetamina, y es muy peligroso debido a su pureza y a que puede ser inhalado. Por vía nasal, la droga causa un efecto similar al de una dosis intravenosa y los efectos son mucho más intensos que cuando es ingerida por vía oral. Esta ruta de autoadministración permite una rápida absorción en sangre, desde donde pasa rápidamente al cerebro, evitando su paso por órganos que como el hígado reducirían la proporción enviada al cerebro. El mecanismo de actuación difiere del de la cocaína, pero el efecto estimulante es muy parecido.

Efectos de las anfetaminas

Los síntomas clínicos producidos por la administración de las anfetaminas son bastante similares a los asociados a la cocaína. Sin embargo, la duración de su acción es más larga, aunque produce rápidamente tolerancia. Los principales efectos mentales que ambas provocan son el estado de alerta y la euforia, la supresión del apetito y spicosis. Inmunizan temporalmente contra la fatiga y dotan al sujeto de una resistencia física y mental muy superior a la normal.

Cuando su uso es crónico, y debido a la tolerancia, el progresivo aumento en las dosis de anfetaminas puede dar lugar a una psicosis anfetamínica con síntomas muy parecidos a los de una esquizofrenia paranoide aguda.

Se caracteriza por alucinaciones auditivas, a diferencia de los pacientes que presentan psicosis por intoxicación organica (p.e., el alcoho-lismo) que tienen alucinaciones visuales. Los que padecen delirium tremens ven vívidas y espantosas imágenes, extranos y fugaces animales o absurdas formas geométricas.

Las concentraciones muy elevadas tanto de anfetaminas como de cocaína causan la muerte por supresión de la íunción cardiaca o de la función respiratoria.

La acción de las anfetaminas sobre el sistema de recompensa cerebral se ha asociado a su capacidad de actuación sobre el sistema dopaminérgico mesolímbico. Se produce una liberación de dopamina en el núcleo accumbens, que contribuye a la propiedad de reforzamiento asociado al consumo de estas drogas.

Las anfetaminas exhiben un amplio rango de actividades farmacológicas, la más importante de las cuales está relacionada con las catecolaminas.

Anfetamina y metanfetamina son sustratos para los transportadores de catecolaminas, que las introducen al interior de la neurona. Una vez allí, inhiben el almacenamiento en vesículas de las catecolaminas y su degradación por la MAO, aumentando los niveles citoplásmicos del neurotransmisor.

Este es liberado al espacio intersináptico, donde activa el receptor postsináptico. El efecto neto de estas acciones es aumentar la actividad de las neuronas catecolaminérgicas.


La actuación de las anfetaminas es estereoespecífica; el enantiómero (+) es entre dos y cinco veces más potente que el enantiómero (-). La deplección de las catecolaminas de su terminal o la disminución de los receptores postsinápticos pueden ser el origen de la depresión que a veces aparece en los consumidores tras el uso repetido de la droga.


Las anfetaminas también alteran la actividad neuronal serotoninérgica.

La acción de estas drogas sobre cada una de estas vías neuronales parece modular diferentes aspectos comportamentales. Así, la deplección de las catecolaminas o la destrucción de las rutas catecolaminérgicas bloquea tanto los comportamientos estereotipados como la hiperactividad en el animal. Sin embargo, cuando la deplección se realiza selectivamente sobre la norepinefrina, se reduce la actividad motora, pero no se previene la aparición de comportamientos estereotipados.


Su actuación sobre la liberación de catecolaminas va a incidir tanto sobre el sistema nervioso central como sobre el periférico.

En este último, la noradrenalina es el neurotransmisor del sistema nervioso simpatico, cuya estimulación inicia una serie de sucesos de preparación para una emergencia, como por ejemplo la denominada «respuesta de lucha o de escape». Esta respuesta incluye procesos como la broncodilatación o el incremento de la función cardiaca y de la presión sanguínea. En el sistema nervioso central la dopamina está asociada con el humor, excitación, movimientos motores y regulación del apetito.


La repetida exposición a altas dosis de anfetaminas puede producir neurotoxicidad.

La toxicidad se asocia con la masiva liberación de dopaminal pero no se conoce bien el mecanismo. Una hipótesis es que la dopamina liberada se oxida a un metabolito tóxico como la ó-hidroxi-dopamina, que destruiría la terminal sináptica.

El mecanismo de toxicidad puede ser más complejo e implicar la participación de aminoácidos excitatorios como el glutamato.

Cuando hablemos de las drogas alucinógenas trataremos de explicar con más detalle este mecanismo de degradación neuronal.

Dada su alta lipofilicidad, las anfetaminas penetran rápidamente en el cerebro, actuando en un plazo de segundos cuando la administración es intravenosa. Su mecanismo de degradación difiere marcadamente del de la cocaína.

La cocaína es un diéster que es rápidamente hidrolizado en el plasma, por lo que su vida media es corta. Por el contrario, una importante proporción de las anfetaminas es eliminada sin modificarse. El resto es metabolizado por enzimas cuya distribución y actividad son mucho más limitadas, por lo que su vida media es más larga que la de la cocaína.

Dada su alta vida media, la repetida administración de dosis altas produce una sustancial acumulacion de la droga. Entre los metabolitos activos de anfetamina y metanfetamina se incluyen los derivados de eiedrina. El me tabolismo de la metanfetamina genera p-hidroximetabolitos que son farmacológicamente activos y se acumulan después de varias tomas sucesivas de altas dosis.

La larga duración de la presencia de las anfetaminas en el cuerpo aumenta los problemas médicos asociados a estas drogas.

Por ejemplo, a causa de los elevados periodos de exposicion los ninos nacidos de adictos a la metanfetamina presentan importantes problemas de desarrollo. Además de los problemas que aparecen en el nacimiento, muestran posteriormente problemas de tipo neurológico y social.

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