Cerebro de los vertebrados

El cerebro de los vertebrados es la parte principal del sistema nervioso central. En los vertebrados (y en la mayoría de los animales) el cerebro está en la parte delantera, en la cabeza. Está protegido por el cráneo y cerca de los principales sentidos de la vista, el oído, el equilibrio, el gusto y el olfato. A medida que un animal avanza, sus sentidos recogen datos sobre el entorno, y esos datos van directamente al cerebro.

El cerebro es extremadamente complejo. El cerebro controla los demás órganos del cuerpo, ya sea activando los músculos o provocando la secreción de sustancias químicas como las hormonas y los neurotransmisores. La acción muscular permite respuestas rápidas y coordinadas a los cambios del entorno; las hormonas y el sistema nervioso autónomo realizan cambios más lentos en el cuerpo. También forma parte del cuerpo humano y animal. El cerebro de un humano adulto pesa unos 1300-1400 gramos

En los vertebrados, la médula espinal puede provocar por sí misma respuestas reflejas y movimientos simples como nadar o caminar. Sin embargo, el control sofisticado del comportamiento requiere un cerebro centralizado.

La estructura de todos los cerebros de los vertebrados es básicamente la misma. Al mismo tiempo, en el curso de la evolución, el cerebro de los vertebrados ha sufrido cambios y se ha vuelto más eficaz. En los animales denominados "inferiores", la mayor parte o la totalidad de la estructura cerebral se hereda, por lo que su comportamiento es mayoritariamente instintivo. En los mamíferos, y especialmente en el hombre, el cerebro se desarrolla aún más durante la vida mediante el aprendizaje. Esto tiene la ventaja de ayudarles a adaptarse mejor a su entorno. La capacidad de aprendizaje se aprecia mejor en la corteza cerebral.

Tres principios

El cerebro y el sistema nervioso son esencialmente un sistema que establece conexiones. Recibe información de los órganos sensoriales y la envía a los músculos.
Está conectado de varias maneras con el sistema endocrino, que produce hormonas, y con el sistema digestivo y el sistema sexual. Las hormonas actúan lentamente, por lo que los cambios son graduales.
El cerebro es una especie de grandes almacenes. Tiene, todos interconectados, departamentos que hacen diferentes cosas. Todos ellos se ayudan mutuamente para reunir los sentidos.
Gran parte de lo que hace el cuerpo no es consciente. Una persona respira, el corazón late, los intestinos digieren, el pelo crece, los pensamientos aparecen en su mente... La persona puede darse cuenta de algunas de estas cosas, y otras (como la respiración) pueden ser influenciadas hasta cierto punto. Pero, básicamente, gran parte del cuerpo funciona en automático, ajustado por el sistema nervioso autónomo.
El cerebro también hace gran parte de su trabajo sin que la persona se dé cuenta. La mente inconsciente se refiere a las actividades cerebrales que rara vez se notan.

Regiones del cerebro de los vertebrados

Varias áreas cerebrales han conservado su identidad en toda la gama de vertebrados, desde los hagfishes hasta los humanos. A continuación se enumeran algunas de las áreas más importantes, con una breve descripción de sus funciones tal y como se conocen actualmente. Estas funciones pueden ser aún discutidas en cierta medida. Empezando por la espalda (o, en los humanos, la parte inferior) las regiones son:

La médula (y la médula espinal) tiene muchos núcleos pequeños que se ocupan de varias funciones autónomas. Entre ellas se encuentran los latidos del corazón y la presión arterial, la respiración y los vómitos. ^{ch 44, 45}
La protuberancia es una estación de relevo que transporta mensajes entre el cerebro y la médula y el cerebelo.
El hipotálamo es una pequeña región situada en la base del cerebro anterior. Es la estación central de control de los ciclos de sueño y vigilia, el control de la alimentación y la bebida, el control de la liberación de hormonas y muchas otras funciones. Se sitúa inmediatamente por encima de la hipófisis y segrega hormonas en la glándula. Estas hormonas inhiben o estimulan la hipófisis. Esta glándula, a su vez, produce hormonas que afectan al resto del cuerpo.
El tálamo se sitúa por encima del hipotálamo y por debajo de la corteza cerebral. Es un conjunto de núcleos con diversas funciones. Actúa como estación de relevo, recogiendo información sensorial de todo tipo (excepto la olfativa) y la transmite a la corteza cerebral. Además, interviene en la conciencia y el sueño.
Hay sistemas de acción para varios tipos de comportamiento, como comer, beber, defecar y copular.
El cerebelo ajusta la salida de otros sistemas cerebrales para hacerlos más precisos. La extirpación del cerebelo no impide que un animal haga nada en particular, pero hace que las acciones sean vacilantes y torpes. Esta precisión no está incorporada, sino que se aprende por ensayo y error. Aprender a montar en bicicleta es un ejemplo de un tipo de plasticidad neuronal que puede tener lugar en gran medida dentro del cerebelo. ^{ch 42}
El tectum, a menudo llamado "tectum óptico", dirige las acciones a puntos del espacio. Su función más estudiada es la de dirigir los movimientos oculares. También dirige los movimientos de alcance. Recibe fuertes estímulos visuales y de otros sentidos que son útiles para dirigir las acciones, como los estímulos auditivos en los búhos, los estímulos de los órganos termosensibles de las serpientes, etc. En algunos peces, como las lampreas, es la parte más grande del cerebro.
El hipocampo es, en sentido estricto, sólo de los mamíferos, pero tiene homólogos en todos los vertebrados. Participa en la memoria espacial y la navegación en peces, aves, reptiles y mamíferos.
Los ganglios basales son un grupo de estructuras del cerebro anterior que están fuertemente conectadas con la corteza cerebral y el tálamo. La función principal de los ganglios basales parece ser la selección de acciones. Envían señales inhibitorias a todas las partes del cerebro que pueden generar acciones. En las circunstancias adecuadas, liberan la inhibición para que los sistemas generadores de acciones puedan ejecutarlas. Las recompensas y los castigos ejercen los efectos neuronales más importantes en los ganglios basales.
La corteza cerebral es una capa de células grises que se encuentra en la superficie del cerebro anterior. Interviene en múltiples funciones, como el olfato y la memoria espacial. En los mamíferos, donde domina el cerebro, controla funciones de muchas áreas subcorticales.
El bulbo olfativo es una estructura especial que procesa las señales sensoriales olfativas (olores) y envía su resultado a la parte olfativa de la corteza cerebral. Es un componente cerebral importante en muchos vertebrados, pero muy reducido en los primates.

Se muestran las regiones correspondientes del cerebro humano y del tiburón. Lo que está en la parte posterior del cerebro de tiburón (la médula) está en la parte inferior del cerebro humano. El cerebro de tiburón (telencéfalo) está en la parte delantera, el de un humano está en la parte superior

Tamaño del cerebro

La relación entre el tamaño del cerebro, el tamaño del cuerpo y otras variables se ha estudiado en una amplia gama de especies de vertebrados. El tamaño del cerebro aumenta con el tamaño del cuerpo, pero no de forma proporcional.

Mamíferos

Si se hace la media de todos los mamíferos, sigue una ley de potencia, con un exponente de aproximadamente 0,75. Esta fórmula se aplica al cerebro medio de los mamíferos, pero cada familia se aparta de ella, lo que refleja la sofisticación de su comportamiento. Por ejemplo, los primates tienen cerebros entre 5 y 10 veces más grandes de lo que predice la fórmula. Los depredadores suelen tener cerebros más grandes. Cuando el cerebro de los mamíferos aumenta de tamaño, no todas las partes aumentan al mismo ritmo. Cuanto mayor es el cerebro de una especie, mayor es la fracción que ocupa el neocórtex.

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es el cerebro de los vertebrados?

R: El cerebro vertebrado es la parte principal del sistema nervioso central de los vertebrados (y de la mayoría de los demás animales). Está situado en la cabeza y protegido por el cráneo, y procesa los datos procedentes de los sentidos para controlar otros órganos del cuerpo.

P: ¿Cuánto pesa un cerebro humano adulto?

R: Un cerebro humano adulto suele pesar entre 1300 y 1400 gramos.

P: ¿Qué papel desempeña la médula espinal en el movimiento?

R: La médula espinal puede provocar respuestas reflejas, así como movimientos sencillos como nadar o caminar. Sin embargo, los comportamientos más complejos requieren un cerebro centralizado.

P: ¿Cómo aprenden los mamíferos?

R: Los mamíferos, en particular los humanos, son capaces de desarrollar más su cerebro mediante el aprendizaje durante la vida. Esto les ayuda a adaptarse mejor a su entorno.

P: ¿Qué estructura permite el aprendizaje en los mamíferos?

R: La capacidad de aprendizaje se observa mejor en la corteza cerebral de los mamíferos.

P: ¿En qué difiere el comportamiento entre los animales inferiores y los mamíferos?

R: En los animales denominados "inferiores", la mayor parte o la totalidad de su estructura cerebral es hereditaria, lo que provoca un comportamiento instintivo. En cambio, los mamíferos son capaces de desarrollar más su cerebro mediante el aprendizaje durante la vida, lo que les proporciona una mayor flexibilidad en el comportamiento.

P: ¿Qué cambios evolutivos se han producido en los cerebros de los vertebrados?

R: A lo largo de la evolución, los cerebros de los vertebrados se han hecho más eficaces debido a los cambios que han tenido lugar con el paso del tiempo.