La estructura del cerebro humano

El adulto cerebro humano pesa en promedio alrededor de 3 libras (1,5 kg) con un tamaño de alrededor de 1.130 centímetros cúbicos (cm ³ ) en mujeres y 1260 cm ³ en los hombres, aunque hay variación individual considerable. Los cerebros de los hombres son en promedio 100 gramos más pesado que el de una mujer, incluso cuando se corrige por las diferencias de tamaño del cuerpo El cerebro es muy suave, con una consistencia similar a la gelatina de tofu suave o firme. A pesar de ser conocido como " materia gris ", la corteza viva es de color rosado-de color beige y casi blanco en el interior. La foto de la derecha muestra un corte horizontal de la cabeza de un hombre adulto, de la Biblioteca Nacional de Visible Human Project de Medicina. En este proyecto, dos cadáveres humanos (de un hombre y una mujer) se congelaron y luego cortados en láminas delgadas, que fueron fotografiados y digitalizados individualmente. La rebanada aquí se toma de una pequeña distancia por debajo de la parte superior del cerebro, y muestra la corteza cerebral (la capa celular complicado en el exterior) y la sustancia blanca subyacente, que consiste en tractos de fibras mielinizadas viajan hacia y desde la corteza cerebral. A la edad de 20, un hombre tiene alrededor de 176,000 kilometros y una mujer, a unos 149 mil kilometros de axones mielinizados en sus cerebros.


Los hemisferios cerebrales forman la mayor parte del cerebro humano y están situados por encima de la mayoría de las otras estructuras cerebrales. Están cubiertos con una capa cortical con una topografía complicada. Debajo del cerebro se encuentra el tronco cerebral, se asemeja a un tallo sobre el que se une el cerebro. En la parte posterior del cerebro, debajo del cerebro y detrás del tronco cerebral, es el cerebelo, una estructura con una superficie surcada horizontalmente que hace que parezca diferente de cualquier otro cerebro área. Las mismas estructuras están presentes en otros mamíferos, aunque el cerebelo no es tan grande en relación con el resto del cerebro. Como regla general, cuanto menor es el cerebro, la menos complicada la corteza. La corteza de una rata o un ratón es casi completamente lisa. La corteza de un delfín o ballena, por el contrario, es más complicado que la corteza de un ser humano.
La característica dominante del cerebro humano es'' corticalización''. La corteza cerebral en los seres humanos es tan grande que eclipsa a todas las demás partes del cerebro.Algunas estructuras subcorticales muestran alteraciones que reflejan esta tendencia. El cerebelo, por ejemplo, tiene una zona medial conectada principalmente a las áreas motoras subcorticales, y una zona lateral conectada principalmente a la corteza. En los seres humanos la zona lateral ocupa una fracción mucho más grande del cerebelo que en la mayoría de las otras especies de mamíferos. Corticalización se refleja en la función, así como la estructura. En una rata, la extirpación quirúrgica de toda la corteza cerebral deja un animal que todavía es capaz de caminar alrededor de y la interacción con el medio ambiente. En una, el daño corteza cerebral comparable humana produce un permanente estado de coma.
La corteza cerebral es casi simétrica en forma externa, con hemisferios izquierdo y derecho. Anatomistas dividen convencionalmente cada hemisferio en cuatro "lóbulos", el lóbulo frontal, lóbulo parietal, lóbulo temporal y lóbulo occipital. Es importante darse cuenta de que esta categorización en realidad no se derivan de la propia estructura de la corteza cerebral: los lóbulos llevan el nombre de los huesos del cráneo que se superponen a ellos. Hay una excepción: la frontera entre los lóbulos frontal y parietal se desplaza hacia atrás con el surco central, un pliegue profundo que marca la línea en la corteza somatosensorial primaria y la corteza motora primaria se unen.
Los investigadores que estudian las funciones de la corteza se dividen en tres categorías funcionales de las regiones o zonas. Uno consiste en las áreas sensoriales primarias, que reciben señales de los nervios sensoriales y las vías por medio de núcleos de relevo en el tálamo . Las áreas sensoriales primarias incluyen el área visual del lóbulo occipital, el área auditiva en el lóbulo temporal, y la zona somatosensorial en el lóbulo parietal. Una segunda categoría es el área motora primaria, que envía axones a las neuronas motoras en la médula espinal y el tronco cerebral. Esta zona ocupa la parte trasera del lóbulo frontal, directamente en frente de la zona somatosensorial. La tercera categoría está formada por las partes restantes de la corteza, que se llaman las áreas de asociación. Estas áreas reciben aportes de las áreas sensoriales y partes inferiores del cerebro y están implicados en el complejo proceso que llamamos percepción, el pensamiento y la toma de decisiones. La cantidad de la corteza de asociación, con respecto a las otras dos categorías, aumenta dramáticamente a medida que se pasa de mamíferos más simples, tales como la rata y el gato, a los más complejos, tales como el chimpancé y el humano.
La corteza cerebral es esencialmente una hoja de tejido neural, doblado en una forma que permite que un área superficial grande para caber dentro de los confines del cráneo.Cada hemisferio cerebral, de hecho, tiene un área de superficie total de alrededor de 1,3 pies cuadrados. Anatomistas llaman cada pliegue cortical un surco, y la zona lisa entre los pliegues una circunvolución. La mayoría de los cerebros humanos muestran un patrón similar de plegado, pero no son suficientes variaciones en la forma y la colocación de los pliegues para hacer que cada cerebro único. Sin embargo, el patrón es lo suficientemente consistente para cada pliegue importante tener un nombre, por ejemplo, la "circunvolución frontal superior", "postcentral surco" o "surco trans-occipital".Características plegables profundos en el cerebro, tales como la fisura interhemisférica y lateral, y la corteza insular están presentes en casi todos los sujetos normales.
Diferentes partes de la corteza cerebral están involucrados en diferentes funciones cognitivas y conductuales. Las diferencias aparecen en un número de maneras: los efectos del daño cerebral localizado, los patrones de actividad regionales expuestos cuando el cerebro se examina el uso de las técnicas de imagen funcional, conectividad con las áreas subcorticales, y las diferencias regionales en la arquitectura celular de la corteza. Anatomistas describen la mayoría de la corteza, la parte que llaman'''' isocortex-como tener seis capas, pero no todas las capas son evidentes en todas las áreas, e incluso cuando una capa está presente, su espesor y la organización celular pueden variar. Varios anatomistas han construido mapas de las áreas corticales sobre la base de las variaciones en la apariencia de las capas como se ha visto con un microscopio. Uno de los esquemas más utilizados provenían de Brodmann, que se separó de la corteza en 51 áreas diferentes y se asigna a cada uno un número (desde anatomistas han dividido muchas de las áreas de Brodmann). Por ejemplo, el área de Brodmann 1 es la corteza somatosensorial primaria, área de Brodmann 17 es la corteza visual primaria, y el área de Brodmann 25 es la corteza cingulada anterior.

Topografía

Muchas de las áreas del cerebro Brodmann definidos tienen sus propias estructuras internas complejas. En un número de casos, cerebrales áreas se organizan en "mapas topográficos", donde los bits adyacentes de la corteza corresponden a partes adyacentes del cuerpo, o de alguna entidad más abstracta. Un ejemplo sencillo de este tipo de correspondencia es la corteza motora primaria, una tira de tejido a lo largo del borde anterior del surco central, que se muestran en la imagen a la derecha. Áreas motoras que inervan cada parte del cuerpo se derivan de una zona distinta, con vecinos partes del cuerpo representadas por las zonas vecinas. La estimulación eléctrica de la corteza en cualquier punto provoca una contracción muscular en la parte del cuerpo representada. Esta representación "somatotópico" no se distribuye de manera uniforme, sin embargo. La cabeza, por ejemplo, está representado por una región alrededor de tres veces más grande que la zona de toda la espalda y el tronco. El tamaño de una zona se correlaciona con la precisión de control del motor y la discriminación sensorial posible. Las áreas de los labios, los dedos y la lengua son particularmente grandes, teniendo en cuenta el tamaño proporcional de sus partes del cuerpo representadas.
En las áreas visuales, los mapas son es retinotopic-que reflejan la topografía de la retina, la capa de neuronas activadas por la luz que recubren la parte posterior del ojo.También en este caso la representación es desigual: la fóvea, la zona en el centro del campo visual, se ve muy sobrerrepresentadas en comparación con la periferia. Los circuitos visuales en la corteza cerebral humana contiene varias docenas de distintos mapas retinotópicos, cada uno dedicado a analizar el flujo de la información visual de una manera particular. La corteza visual primaria (área de Brodmann 17), que es el principal receptor de entrada directa desde la parte visual del tálamo, contiene muchas neuronas que se activan más fácilmente por los bordes con una orientación particular, moviéndose a través de un punto particular en el campo visual. Áreas visuales más abajo extraer las características tales como el color, el movimiento y la forma.
En las áreas auditivas, el mapa principal es tonotópica. Los sonidos son analizados de acuerdo a la frecuencia (es decir, de tono alto vs bajo tono) por áreas auditivas subcorticales, y este análisis se refleja en la zona auditiva primaria de la corteza. Al igual que con el sistema visual, hay una serie de mapas corticales tonotópicos, cada uno dedicado a análisis de sonido de una manera particular.
Dentro de un mapa topográfico a veces puede haber niveles más finos de la estructura espacial. En la corteza visual primaria, por ejemplo, donde la organización principal es retinotópico y las principales son las respuestas a los bordes en movimiento, las células que responden a diferentes orientaciones de borde están espacialmente separados el uno del otro.

Lateralización

Cada hemisferio del cerebro interactúa principalmente con uno de la mitad del cuerpo, pero por razones que no están claras, las conexiones se cruzan: el lado izquierdo del cerebro interactúa con el lado derecho del cuerpo, y viceversa. Conexiones del motor desde el cerebro hasta la médula espinal y las conexiones sensoriales de la médula espinal hasta el cerebro, tanto en cruzar la línea media a nivel del tronco cerebral.Entrada visual sigue una regla más compleja: los nervios ópticos de los dos ojos se unen en un punto llamado el quiasma óptico, y la mitad de las fibras de cada nervio se separaron para unirse a la otra. El resultado es que las conexiones de la mitad izquierda de la retina, en ambos ojos, van hacia el lado izquierdo del cerebro , mientras que las conexiones de la mitad derecha de la retina van hacia el lado derecho del cerebro.Debido a que cada mitad de la retina recibe la luz procedente de la mitad opuesta del campo visual, la consecuencia funcional es que la información visual desde el lado izquierdo del mundo va hacia el lado derecho del cerebro, y viceversa. Por lo tanto, el lado derecho del cerebro recibe la entrada somatosensorial desde el lado izquierdo del cuerpo, y la información visual desde el lado izquierdo del campo visual-una disposición que, presumiblemente, es útil para la coordinación visual motora.
Los dos hemisferios cerebrales están conectados por un conjunto de nervios muy grande llamado cuerpo calloso, que cruza la línea media por encima del nivel del tálamo.También hay dos conexiones mucho más pequeño, la comisura anterior y la comisura del hipocampo, así como muchas conexiones subcorticales que cruzan la línea media. El cuerpo calloso es la vía principal de comunicación entre los dos hemisferios, sin embargo. Se conecta cada punto de la corteza hasta el punto de imagen especular en el hemisferio opuesto, y también se conecta a los puntos relacionados funcionalmente en diferentes áreas corticales.
En la mayoría de los aspectos, los lados izquierdo y derecho del cerebro son simétricos en términos de función. Por ejemplo, la contraparte del área motora del hemisferio izquierdo controla el lado derecho es el área del hemisferio derecho controla el lado izquierdo. Hay, sin embargo, varias excepciones muy importantes, que incluyan el lenguaje y la cognición espacial. En la mayoría de las personas, el hemisferio izquierdo es "dominante" del lenguaje: un golpe que daña un área de lenguaje clave en el hemisferio izquierdo se puede dejar a la víctima sin poder hablar o entender, mientras que el daño equivalente al hemisferio derecho sólo causaría deterioro menor al lenguaje habilidades.
Una parte sustancial de nuestra comprensión actual de las interacciones entre los dos hemisferios ha llegado desde el estudio de la "fracción de cerebro pacientes "-personas que se sometieron a resección quirúrgica del cuerpo calloso en un intento de reducir la gravedad de las crisis epilépticas . Estos pacientes no presentan un comportamiento inusual que es obvio, pero en algunos casos pueden comportarse casi como dos personas diferentes en un mismo cuerpo, con la mano derecha toma una acción y luego deshacer la mano izquierda. La mayoría de estos pacientes, cuando se muestra brevemente un cuadro a la derecha del punto de fijación visual, son capaces de describir verbalmente, pero cuando la imagen se muestra a la izquierda, no son capaces de describirlo, pero puede ser capaz de dar una indicación con la mano izquierda de la naturaleza del objeto mostrado.
Cabe señalar que las diferencias entre los hemisferios izquierdo y derecho son enormemente exagerados en gran parte de la literatura popular sobre este tema. La existencia de diferencias ha sido firmemente establecido, pero muchos libros populares van más allá de la evidencia en la atribución de rasgos de la personalidad o la inteligencia al predominio del hemisferio izquierdo o derecho.