Page 3 of 226

Debido a la compleja integración de imágenes y texto, este eBook de DK se ha formateado para que conserve el diseño de la edición impresa. En consecuencia, todos los elementos están ﬁjos, pero se pueden ampliar fácilmente pellizcando con dos dedos. Para visualizar bien las páginas giradas, bloquee antes la rotación de la pantalla en su dispositivo.Si visualiza este eBook en un teléfono móvil, se recomienda el modo vertical. Si lo hace en una tableta o en una pantalla más grande, el modo horizontal le permitirá ver juntas las páginas enfrentadas (vista de dos páginas).

Sobre este eBook

CÓMO

FUNCIONA

EL CEREBRO

CONTENIDOS

Publicado originalmente en Gran Bretaña en 2020 por Dorling Kindersley Limited DK, One Embassy Gardens, 8 Viaduct Gardens, Londres, SW11 7BW Parte de Penguin Random HouseEl representante autorizado en el EEE es Dorling Kindersley Verlag GmbH. Arnulfstr. 124, 80636 Múnich, AlemaniaCopyright © 2020 Dorling Kindersley Limited © Traducción española: 2024 Dorling Kindersley LimitedTítulo original: How the Brain Works Primera edición: 2024Reservados todos los derechos. Queda prohibida, salvo excepción prevista en la ley, cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública y transformación de esta obra sin la autorización escrita de los titulares de la propiedad intelectual.ISBN: 978-0-2416-9890-7La información de este libro debe entenderse como una orientación general sobre los temas tratados. No sustituye al consejo de un profesional médico, sanitario o farmacéutico, y no debe usarse como tal. Consulta a tu médico de cabecera antes de cambiar, interrumpir o iniciar cualquier tratamiento médico. Hasta donde los autores saben, toda la información es correcta y está actualizada a octubre de 2019. La práctica médica, la legislación y la normativa pueden cambiar, y por ello los lectores deben obtener asesoramiento profesional actualizado sobre cualquiera de estas cuestiones. El autor y los editores declinan, en la medida en que lo permite la ley, cualquier responsabilidad derivada directa o indirectamente del uso o el mal uso de la información de este libro.Impreso y encuadernado en Chinawww.dkespañol.comAsesoramiento editorial Rita CarterDiseño sénior Duncan TurnerEdición del proyecto de arte Amy Child, Mik Gates, Steve Woosnam-SavageIlustración Mark Clifton, Phil Gamble, Gus ScottEdición ejecutiva de arte Michael DuffyDiseño de cubierta Tanya Mehrotra Dirección de desarrollo de diseño de cubierta Sophia MTTPreproducción sénior Andy Hilliard Dirección de arte Karen SelfDe la edición en español:Servicios editorialesTraducciónCoordinación de proyectoDirección editorial Colaboradores Catherine Collin, Tamara Collin, Liam Drew, Wendy Horobin, Tom Jackson, Katie John, Steve Parker, Emma Yhnell, Ginny Smith, Nicola Temple, Susan Watt Edición jefe sénior Peter FrancesEdición sénior Rob HoustonEdición del proyecto Ruth O’Rourke-JonesEdición Kate Taylor, Hannah Westlake, Jamie Ambrose, Camilla Hallinan, Nathan JoyceEdición ejecutiva Angeles Gavira GuerreroProducción sénior Meskerem BerhaneDirección editorial Liz WheelerDirección de publicaciones Jonathan MetcalfTintaSimpàticaIsmael BeldaSanchisCristina Sánchez BustamanteElsa VicenteEste libro se ha impreso con papel certificado por el Forest Stewardship Council™ como parte del compromiso de DK por un futuro sostenible. Más información: www.dk.com/uk/information/sustainability

14EL CEREBRO FÍSICOCerebro humano y cerebro animal1515El cerebro de todos los mamíferos tiene los mismos componentes, aunque en distinta proporción. Un tercio del volumen del sistema nervioso central (SNC) de una rata está formado por la médula espinal, lo que indica su dependencia de los movimientos reﬂejos. En el hombre ocupa solo el 10 por ciento, y las tres cuartas partes son de telencéfalo, que se utiliza para la percepción y la cognición.PROPORCIONES VARIABLESCEREBRO DE RATACEREBRO HUMANOCODORNIZGATO DOMÉSTICOSER HUMANODelfínLos centros de audición y visión son más grandes y están más cerca que en un cerebro humano. Se cree que esto ayuda al delfín a crear una imagen mental mediante su sonar.TiburónTiene forma de Y por los grandes bulbos olfatorios que se extienden a ambos lados. El sentido del olfato es el principal medio de los tiburones para rastrear a sus presas.TelencéfaloTelencéfaloLos bulbos olfativos se encuentran detrás de las fosas nasales, que huelen en el agua¿TODOS LOS ANIMALES TIENEN CEREBRO?Las esponjas no tienen ninguna célula nerviosa, y las medusas y los corales tienen un sistema nervioso sin centro de control. 0001350 g30 g0,9 g1 g50 g0002 %0,9 %2221400 g0,9 %La corteza cerebral tiene más pliegues que un cerebro humano

Proteger el cerebro

En el interior del cuerpo, los órganos vitales están protegidos, pero el cerebro está en la cabeza, en la parte superior, por lo que necesitasu propio sistema de protección.Líquido cefalorraquídeoEl cerebro no toca el cráneo, sino que está suspendido en líquido cefalorraquídeo (LCR). Este ﬂuido transparente, que circula en el interior del cráneo, crea un colchón alrededor del cerebro y lo protege de cualquier impacto en la cabeza. Además, el cerebro, al ﬂotar, no se deforma por su propio peso, lo que limitaría el ﬂujo sanguíneo a las regiones internas inferiores. La cantidad exacta de LCR también varía para mantener una presión óptima dentro del cráneo. La reducción del volumen de LCR disminuye la presión, lo que a su vez aumenta la facilidad con que la sangre circula en el cerebro.El cráneoLos huesos de la cabeza se dividen en cráneo y mandíbula. La cabeza está sostenida por las vértebras cervicales y por la musculatura del cuello. El cráneo forma una caja ósea que rodea el cerebro por completo. Está formado por 22 huesos que se fusionan poco a poco durante los primeros años de vida y que ﬁnalmente constituyen una única estructura rígida. Sin embargo, el cráneo tiene unos 64 agujeros, llamados forámenes, a través de los cuales pasan nervios y vasos sanguíneos, y 8 huecos llenos de aire, o senos, que reducen su peso. Huesos paresEl cerebro está envuelto por 8 grandes huesos, con dos pares de huesos parietales y temporales formando cada lado del cráneo. Los 14 huesos craneales restantes forman el esqueleto facial.Meninges y ventrículosEl cerebro está rodeado por tres membranas o meninges: la piamadre, la aracnoides y la duramadre. El LCR llena cavidades llamadasventrículos y circula por el exterior del cerebro en el espacio subaracnoideo, que se encuentra entre la piamadre y laaracnoides.EL LCRSE PRODUCE DE FORMA CONTINUA Y SE RENUEVA CADA 6-8 HORASDirección delﬂujoEl LCR ﬂuye desde los ventrículoshacia el espacio subaracnoideo,donde despuésasciende por la parte frontal del cerebro.2¿QUÉ OCURRE SI HAY AGUA EN EL CEREBRO?Esta enfermedad, llamada hidrocefalia, surge si hay demasiado LCR en el cráneo, que ejerce presión sobre el cerebro y afecta a su función.Los senosduralesalmacenan sangre libre de oxígenoPARIETAL (2)FRONTAL (1)TEMPORAL (2)OCCIPITAL (1)ESPACIO SUBARACNOIDEOETMOIDES (1)ESFENOIDES (1)

1617Barrera hematoencefálicaLas infecciones del resto del cuerpo no suelen llegar al cerebro debido a la barrera hematoencefálica. En general, los capilares sanguíneos del resto del cuerpo pierden líquido fácilmente a los tejidos circundantes a través de espacios entre las células que forman la pared del vaso sanguíneo, por los que también se ﬁltran virus y gérmenes. En el cerebro, las células de los vasos están mucho más juntas y el ﬂujo de sustancias dentro del cerebro está controlado por los astrocitos que rodean los vasos sanguíneos.Permeables de forma selectivaLos vasos sanguíneos normales permiten que los ﬂuidos pasen fácilmente. Sin embargo, en la barrera hematoencefálica (que el oxígeno, las hormonas grasas y los materiales no solubles en agua atraviesan), los elementos solubles en agua quedan bloqueados para que no lleguen al LCR.Lugar de producción del LCREl LCR se elabora a partir de plasma, la parte líquida de la sangre. La mayor parte es producida por los plexos coroideos, una red de vasos sanguíneos que atraviesa todo el sistema ventricular.Circulación en torno a la médula espinalAdemás de envolver el cerebro, el LCR rodea la médula espinal y ﬂuye hacia abajo por esta, sigue hacia el canal espinal y luego hacia arriba a lo largo de la parte frontal.13CRÁNEOCEREBELOTERCER VENTRÍCULOPLEXOS COROIDEOSCUARTO VENTRÍCULOMÉDULA ESPINALCENTRAL CANALVASO SANGUÍNEO NORMALVASO SANGUÍNEO DEL CEREBROPiamadreDuramadreAracnoidesEl LCR desciende por la parte posterior de la médula espinalEl LCR ﬂuye hacia los ventrículosLas sustancias solubles en agua entran por los poros entre las célulasLas sustancias liposolubles atraviesan las membranasLas sustancias liposolubles se mueven librementeLas sustancias salen a través de los porosUnión estrecha entre célulasLos astrocitos rodean los vasos sanguíneosAlgunassustancias solubles en agua entran enel cerebroVENTRÍCULO LATERALCLAVEFlujo sanguíneoFlujo de líquido cefalorraquídeoReabsorciónEl LCR es reabsorbido por el sistema circulatorio, donde se vuelve a mezclar con la sangre. El LCR se renueva entre tres y cuatro veces al día.4

Alimentar

el cerebro

El cerebro es un órgano hambriento de energía. A diferencia de otros órganos del cuerpo, se alimenta únicamente de glucosa, un azúcar simple que es rápido y fácil de metabolizar.Suministro sanguíneoEl corazón suministra sangre a todo el cuerpo, pero alrededor de una sexta parte de su esfuerzo total se dedica a enviar sangre al cerebro. La sangre llega al cerebro por dos rutas arteriales principales. Las dos arterias carótidas, una a cada lado del cuello, llevan sangre a la parte frontal del cerebro (así como a los ojos, la cara y el cuero cabelludo). La parte posterior del cerebro es alimentada por las arterias vertebrales, que ascienden a través de la columna vertebral. Luego, la sangre desoxigenada se acumula en los senos cerebrales, que son espacios creados por las venas agrandadas que recorren el cerebro. La sangre sale del cerebro y baja por el cuello a través de las venas yugulares internas.El sistema vascular lleva 750 ml de sangre al cerebro cada minuto, lo que equivale a 50 ml por cada 100 g de tejido cerebral. Si ese volumen cae por debajo de los 20 ml, el tejido cerebral deja de funcionar.Cruzar la barrera hematoencefálicaLa barrera hematoencefálica es una barrera física y metabólica entre el cerebro y su suministro de sangre. Ofrece protección adicional contra las infecciones, que son difíciles de combatir con el sistema inmunitario normal y que podrían hacer que el cerebro funcione mal. Hay seis formas en que las sustancias pueden cruzar la barrera. Aparte de eso, no entra ni sale nada.¿CONSUMIMOS MÁS ENERGÍA SI NOS CONCENTRAMOS?El cerebro nunca deja de funcionar, y el consumo total de energía se mantiene más o menos igual las 24 horas del día.Pared celularLa barrera hematoencefálica la crean las células de los capilares del cerebro. En otras partes del cuerpo, son más laxas y dejan espacios. En el cerebro, las células están muy apretadas.VASO SANGUÍNEOCEREBROBARRERA HEMATO- ENCEFÁLICATransporte paracelularEl agua y los materiales solubles en agua, como sales e iones (átomos o moléculas con carga eléctrica), pueden atravesar pequeños espacios entre las células de la pared del capilar.DifusiónLas células están rodeadas por una membrana de grasa, por lo que las sustancias liposolubles, como el oxígeno y el alcohol, se difunden a través de la célula.Sustancia liposolubleArteria vertebralSustancia soluble en aguaLa molécula pasa a través de la célulaJuntura apretadaArteria carótidaDESDE EL CORAZÓNLos astrocitos recogen material dela sangre y lo pasan a las neuronasASTROCITO

18EL CEREBRO FÍSICOAlimentar el cerebro19El cerebro es solo el 2 por ciento del peso del cuerpo, pero consume el 20 por ciento de su energía. El cerebro es caro de mantener, pero los beneﬁcios de que sea grande e inteligente hacen que sea una buena inversión.COMBUSTIBLE DE GLUCOSATAMAÑO DELCEREBRO: 2 %NECESIDADESENERGÉTICAS DEL CEREBRO: 20 %Transporte de proteínasLa glucosa y el resto de las moléculas esenciales pasan activamente a través de la barrera por canales y entradas en la membrana.ReceptoresHormonas y sustancias similares son captadas por los receptores. Estos están en una vesícula (bolsa) de membrana para pasar a través de la célula.TranscitosisLas proteínas, demasiado grandes para pasar a través de los canales, son absorbidas por la membrana y encerradasen una vesícula para viajar por la célula.Eﬂujo activoCuando las sustancias no deseadas se difunden a través de la barrera hematoencefálica, son eliminadasmediante un sistema de bombeo bioquímico llamado bombas de eﬂujo.La vesícula se fusiona con la membrana para liberarel contenidoLa hormona llega al receptor y entra en la vesículaMolécula de proteína encerrada en una vesículaGlucosaArteria carótida internaTODA LASANGRE DEL CUERPO PASA A TRAVÉS DEL CEREBRO CADA 7MINUTOSCÍRCULO DE WILLISPARTE INFERIOR DEL CEREBROArteria basilarLa arteria cerebelosairriga el cerebeloArteria vertebralEl círculo de WillisLos suministros carotídeos y vertebrales se conectan en la base del cerebro a travésde arterias comunicantes y forman un circuito vascular llamado círculo de Willis. Esto garantiza que el ﬂujo sanguíneo cerebral se mantenga aunque una de las arterias esté bloqueada.La arteria cerebral posterior irriga la parte posterior del cerebroDirección del ﬂujo sanguíneoLa arteria cerebral anterior irriga la parte frontal del cerebroLa arteria cerebral media irriga un lado del cerebroLas arterias rodean el tallo de la hipóﬁsis, los tractos ópticosy el hipotálamo basalLos desechos se bombean a los vasos sanguíneosProductos de desecho indeseadosEntrada hecha de proteína

Células

El cerebro y todo el sistema nervioso contienen una red de células llamadas neuronas, cuya función es transportar señales nerviosas por el cerebro y el cuerpo en forma de pulsos eléctricos.NeuronasLa mayoría de las neuronas tienen una forma ramiﬁcada en docenas de ﬁlamentos (de millonésimas de metro de espesor) que se van desde el cuerpo de la célula hasta las células vecinas. Unas ramiﬁcaciones llamadas dendritas traen señales a la célula, mientras que una única ramiﬁcación, llamada axón, pasa la señal a la siguiente neurona. En la mayoría de los casos no hay conexión física entre las neuronas, sino una sinapsis, una separación donde se detienen las señales eléctricas. Las células se comunican intercambiando unas sustancias químicas llamadas neurotransmisores (ver pp. 22-23), si bien algunas neuronas sí están conectadas físicamente y no necesitan un neurotransmisor.Neurona multipolarLa mayoría de las células cerebrales son multipolares:tienen múltiples dendritas conectadas a cientos, o miles, de células.Neurona bipolarEste tipo de neurona tiene una dendrita y un axón, y transmite información especializada desde los principalesórganos sensoriales del cuerpo.Tipos de neuronasExisten varios tipos de neuronas con combinacionesdiversas de axones y dendritas. Dos tipos comunes son las neuronas bipolares y las multipolares, que se adaptan a ciertas tareas. Otro tipo de neurona, la neurona unipolar,solo está en los embriones.AXÓNEl axón puede medir varios centímetrosLas dendritas, más cortas que los axones, miden 50 millonésimasde metroEl pulso eléctrico salta de un segmento de mielina al siguiente, acelerando así la señal nerviosaEl axón transmite la señal desde la célula adyacenteLas dendritas actúan como antenas que captan señales de las células nerviosas cercanasEL CEREBRO HUMANO CONTIENE UNOS 86 000 MILLONES DE NEURONASEl cerebro se divide en materia gris y materia blanca. La materia gris está formada por cuerpos de neuronas, abundantes en la superﬁcie cerebral. La materia blanca está formada por los axones mielinizados de esas neuronas, agrupados en tractos. Atraviesan la mitad del cerebro y descienden por la médulaespinal.MATERIA GRISMATERIA BLANCAMATERIA GRISDendritaConexión a las células del cerebroAxónCuerpo de la célulaSinapsis conotra célulaCuerpo de la célulaLa dendritarecibeuna señal del órgano sensorialAxón

2021EL CEREBRO FÍSICOCélulasGlíasEl sistema nervioso depende de unas células llamadas glías. Los astrocitos controlan las sustancias de la sangre que entran al cerebro. Los oligodendrocitos crean mielina para las células cerebrales y forman la materia blanca. Las células ependimarias segregan líquido cefalorraquídeo, y las microglías son células inmunitarias. Las células gliales radiales son las progenitoras de las neuronas.Células deayudaHay ocho tipos principales de glías, pero solo cuatro son comunes en el cerebro. Protegen la salud general del sistema nervioso.AislamientoUn axón puede estar cubierto por una vaina degrasa llamada mielina.Funciona comoaislamiento y evitaque se escapen cargas eléctricas, acelerando así la señal.Dentro de unaneuronaUna neurona contiene, en términos generales, el mismo conjunto de orgánulos o estructuras internas que cualquier otra célula para liberar energía, producir proteínas y gestionar el material genético.ASTROCITOSADNOLIGODENDROCITOSCÉLULAS EPENDIMARIASMICROGLÍANÚCLEOCUERPO DE LA NEURONAAXÓNMIELINALas mitocondrias procesan la glucosaLa membrana celular transmite los impulsos nerviososLos lisosomas destruyen los productos de desechoEl aparato de Golgi guarda sustancias químicasLas sustancias químicasque atraviesan desde las células adyacentescrean un pulso eléctrico en las dendritasSe envía a la célula siguiente una sola señal eléctrica combinadaNeuroﬁlamentosAXOLEMAVAINA DE MIELINAAlgunas neuronas del sistema nervioso periféricotienencélulasde Schwann, que producen mielinaLa vaina de mielina se enrolla alrededor del axónSe apoya en un vaso sanguíneoLa vaina de mielina se produce aquíLos cilios ayudan a moverse a los neurotransmisoresLas neuronas dañadas se detectan aquí

FLUIDO DENTRO DEL AXÓNDirección del impulso nervioso

Señales nerviosas

El cerebro y el sistema nervioso funcionan enviando señales a través de las células en forma de pulsos de carga eléctrica, y entre las células con mensajeros químicos llamados neurotransmisores o mediante carga eléctrica.Potencial de acciónLas neuronas envían señales mediante la creación de un potencial de acción: una oleada de electricidad formada por iones de sodio y potasio que cruzan la membrana celular. Esta viaja por el axón y estimula los receptores de las dendritas de las células vecinas. La unión entre células se llama sinapsis. En muchas neuronas, la carga se transporta, a través de un hueco diminuto entre el axón y la dendrita, mediante sustancias químicas llamadas neurotransmisores y liberadas desde el botón o terminal del axón. Estas uniones se conocen como sinapsis químicas. La señal puede hacer que la neurona vecina envíe una señal eléctrica o bien impedirlo.Los canales de la membrana se abren para permitir la entrada de iones¿CÓMO LOS NERVIOS COMUNICAN DIFERENTE INFORMACIÓN? Las células receptoras tienen distintos tipos de receptores que responden a neurotransmisores diversos. El «mensaje» diﬁere según qué neurotransmisores se envían y se reciben, y en qué cantidades.DepolarizaciónLos cambios químicos del cuerpo celular permiten que los iones positivos inunden la célula a través de la membrana. Esto invierte la polarización del axón, haciendo que la diferencia de potencial sea de +30 milivoltios.Potencial de reposoCuando la neurona está en reposo, hay más iones positivos fuera de la membrana que dentro. Esto provoca una diferencia de polarización o potencial eléctrico a uno y otro lado de la membrana llamada potencialde reposo. Ladiferencia es de aproximadamente -70 milivoltios, lo que signiﬁca que el exterior es positivo.ALGUNOS IMPULSOS NERVIOSOSVIAJAN A MÁS DE 100 M/SMEMBRANA DEL AXÓNEl exceso de iones dentro produce una carga positivaExceso de iones positivos en el exteriorde la membrana celularCLAVEDirección del impulso nerviosoFlujo de ionesEntran iones positivos12

22EL CEREBRO FÍSICOSeñales nerviosas23SinapsisAlgunas neuronas no tienen entre sí una conexión física, sino que se enlazan mediante una estructura celular llamada sinapsis, donde hay un hueco de 40 000 millonésimas de metro, llamado hendidura sináptica, entre el axón de una neurona (la célula presináptica) y la dendrita de otra (la célula postsináptica). Cualquier señal codiﬁcada transportada por pulsos eléctricos se convierte en un mensaje químico en el botón o terminal del axón. Los mensajes entonces asumen la forma de una entre varias moléculas llamadas neurotransmisores (ver p. 24), que pasan a través de la hendidura sináptica y son recibidas por la dendrita. Otras neuronas tienen sinapsis eléctricas en lugar de sinapsis químicas, están conectadas físicamente y no necesitan un neurotransmisor para pasar carga eléctrica entre ellas.Las armas químicas, como el gas sarín o el novichok, interﬁeren con los neurotransmisores en las sinapsis. Los gases nerviosos pueden inhalarse o actuar al contacto con la piel. Impiden que las sinapsis eliminenla acetilcolina,que interviene en el control muscular. Como resultado, los músculos, incluidos los del corazón y los pulmones, quedan paralizados.GASES NERVIOSOSRepolarizaciónLa despolarización de una sección del axón hace que la sección vecina experimente el mismo proceso. Mientras tanto, la célula bombea iones positivos para repolarizar la membrana nuevamente al potencial de reposo. 3Iones positivos bombeados hacia el exteriorNeurotransmisorEntran iones de calcioLa entrada de calcio hace que las vesículas sinápticas liberen neurotransmisoresTERMINAL DEL AXÓNCÉLULA POSTSINÁPTICALos canales se abren y hacen que los iones positivos entren en la célula y la polaricenLa despolarización hace que se abran canales activados por voltajeVesícula sinápticaReceptor de neurotransmisoresHENDIDURA SINÁPTICAEl neurotransmisor se inserta en el receptorAlmacén químicoLos neurotransmisores se fabrican en el cuerpo de la neurona. Viajan a lo largo del axón hasta el terminal, donde se agrupan en bolsas membranosasllamadas vesículas. En esta etapa, la membrana del terminal tiene el mismo potencial eléctrico que el resto del axón.Señal recibidaCuando un potencial de acción desciende por el axón, su destino ﬁnal es el terminal, donde despolarizatemporalmente la membrana. Este cambio eléctrico tiene el efecto de abrir canales de proteínas en la membrana, que permiten que los iones de calcio con carga positiva inunden la célula.Enviar mensajesLa presencia de calcio en la célula inicia un proceso que lleva las vesículas a la membrana celular. Allí, las vesículas liberan neurotransmisores en la hendidura.Algunos se difunden a través de este hueco para ser captados por los receptores de la dendrita. Los neurotransmisores pueden estimular la formación de un potencial de acción en esa dendrita, o inhibirla.123El potencial de acción llega y despolariza la membrana

Química

cerebral

Si bien la comunicación en el cerebro se basa en los pulsos eléctricos entre las células nerviosas, la actividad de estas y los estados mentales y físicos que inducen están fuertemente inﬂuenciados por sustancias químicas llamadas neurotransmisores. NeurotransmisoresLos neurotransmisores actúan en la sinapsis, el pequeño espacio entre el axón de una célula y la dendrita de otra (ver p. 23). Algunos neurotransmisores son excitadores,es decir, ayudan a continuar la transmisión de un impulso nervioso eléctrico a la dendrita receptora. Los neurotransmisores inhibidores tienen el efecto contrario: crean una carga eléctrica negativa elevada que detiene la transmisión del impulso nervioso, impidiendo que se produzcala despolarización. Otros neurotransmisores, llamados neuromoduladores, modulan la actividad de otras neuronas en el cerebro. Los neuromoduladores pasan más tiempo en las sinapsis, por lo que tienen más tiempo para afectar a las neuronas.DrogasLas sustancias químicas que cambian los estados físicos y mentales –tanto legales como ilegales– generalmente afectan a un neurotransmisor. Así, la cafeína bloquea los receptores de adenosina, lo que tiene el efecto de despertarnos. El alcohol estimula los receptores GABA e inhibe el glutamato, y ambas cosas entorpecen la actividad neuronal en general. La nicotina activa los receptores de acetilcolina, que tiene varios efectos, como un aumento de la atención, de la frecuencia cardíaca y de la presión arterial. Tanto el alcohol como la nicotina se han relacionado con un aumento de la dopamina en el cerebro, lo que hace que sean altamente adictivos.LA ADICCIÓN A LA TECNOLOGÍA ¿ES COMO LA ADICCIÓN A LAS DROGAS? No, se parece más a comer en exceso. La dopamina liberada puede aumentar en un 75 por ciento al jugar a un videojuego, pero llega a aumentar un 350 por ciento al consumir cocaína.Existen al menos 100 neurotransmisores, algunos de los cuales se enumeran a continuación. El que un neurotransmisor sea excitador o inhibidor está determinado por la neurona presinápticaque loliberó. NOMBRE QUÍMICO DEL NEUROTRANSMISORAcetilcolinaÁcido gamma-aminobutírico (GABA)GlutamatoDopaminaNoradrenalinaSerotoninaHistaminaTIPOS DE NEUROTRANSMISORESEFECTO POSTSINÁPTICOHABITUALPrincipalmente excitadorInhibidorExcitadorExcitador e inhibidorPrincipalmente excitadorInhibidorExcitadorEL VENENO DE LA VIUDA NEGRA AUMENTA LOS NIVELES DEL NEUROTRANSMISOR ACETILCOLINAY CAUSAESPASMOS MUSCULARESTIPO DE DROGAAgonistaAntagonista Inhibidor de la recaptaciónUna sustancia química cerebral que estimula el receptor asociado con un neurotransmisor en particular, aumentando sus efectos.Molécula que hace lo contrario de un agonista: inhibe la acción de los receptores asociados con un neurotransmisor.Sustancia química que impide que un neurotransmisor sea reabsorbido por la neurona emisora, provocando así una respuesta agonística.EFECTOS

24EL CEREBRO FÍSICOQuímica cerebral25Niveles normales de dopaminaLa dopamina es un neurotransmisor asociado al placer. Crea un impulso pararepetircomportamientos que desencadenan sentimientos de recompensa, lo que puede conducir a la adicción. Mientras que algunas moléculas de dopamina se unen a los receptores de la neurona receptora, las que no se han usado se reciclan de vuelta a la neurona emisora y se empaquetan de nuevo.Dopamina y cocaínaLos efectos de la cocaína son producto de sus efectos sobre el neurotransmisor dopamina enlas sinapsis del cerebro.Beber alcohol durante un periodo largo altera el estado de ánimo, la excitación, el comportamiento y el funcionamiento neuropsicológico. Su efecto depresor excita el GABA e inhibe el glutamato, lo que disminuye la actividad cerebral, y activa los centros de recompensa del cerebro al liberar dopamina, lo que puede conducir a la adicción.EFECTOS A LARGO PLAZODEL ALCOHOLAl haber consumido cocaínaLas moléculasde cocaína son inhibidores de la recaptación de dopamina. Al liberarse dopamina, esta suele pasar a las sinapsis y se une a los receptores de la neurona receptora. La cocaína, en cambio, bloquea las bombas de recaptación que reciclan dopamina, por lo que se acumula una mayor concentración de neurotransmisor, aumentando sus efectos sobre la neurona receptora.NEURONA EMISORANEURONA RECEPTORARECEPTORRECEPTORDopaminaCocaínaCLAVEVESÍCULAVESÍCULASINAPSISSINAPSISLa cocaína bloquea el camino de regreso de la dopamina a la neurona emisoraDopamina no utilizada absorbida nuevamente por la neurona emisoraDopamina contenida en vesículas en la neurona emisoraNEURONA RECEPTORAUna vez liberada, una parte de la dopamina seune a los receptores de la neurona receptoraAumenta la concentración de dopamina en la sinapsisDopamina liberadaNEURONA EMISORA

Redes

cerebrales

Las estructuras de las conexiones entre las células nerviosas en el cerebro inﬂuyen en cómo procesa las percepciones, realiza las tareas cognitivas y almacena los recuerdos.Conectando el cerebroLa teoría dominante sobre cómo el cerebro recuerda y aprende se puede resumir en la siguiente frase: «Las células que se activan juntas quedan conectadas». Esto quiere decir que la comunicación repetida entre células crea conexiones más fuertes entre ellas, por lo que se produce una red de células asociada con un proceso mental especíﬁco, como un movimiento, un pensamiento o incluso un recuerdo (ver pp. 136-137).Sinapsis débilesCLAVENeurotransmisor glutamatoIon de magnesioIon de calcioCanalReceptor de glutamatoCanal bloqueadoEn una conexión débil, los iones de magnesio bloquean el paso de los ionesde calcio a ladendrita de una neurona receptora. Unneurotransmisor glutamato recibido a través del axón abre el canal.1NeuroplasticidadLas redes del cerebro no son ﬁjas, sino que cambian y se adaptan a los procesos físicos y mentales. Esto signiﬁca que viejos circuitos asociados con un recuerdo o una habilidad que ya no se utiliza pierden fuerza a medida que el cerebro dedica atención a nuevas cosas y forma una nueva red con otras células. Los neurólogos dicen que el cerebro es plástico, que sus células y las conexiones entre ellas pueden reformarse tantas veces como sea necesario. Esto permite al cerebro recuperar capacidades perdidas debido al daño cerebral.Peso sinápticoLas conexiones poco usadas tienen canales bloqueados por iones de magnesio. A medida que aumenta la fuerza de una conexión entre dos neuronas en una red, el canal se desbloquea y aumenta el número de receptores en la sinapsis.VÍAS CEREBRALESSinapsis fuertesIon de magnesio bloquea el canalEl calcio no puede entrar al canalDENDRITAHENDIDURA SINÁPTICAAXÓNEl neurotransmisor glutamato se une al receptor y hace que el canal se desbloqueeEl axón libera el neurotransmisor glutamatoLos iones de calcio facilitan la señalización entre neuronas¿QUÉ ES LA RED NEURONAL POR DEFECTO?Es un grupo de regiones del cerebro que tienen niveles bajos de actividad cuando realizan una tarea como prestar atención, pero niveles altos cuando estamos despiertos y no realizamos una tarea mental especíﬁca.

26EL CEREBRO FÍSICORedes cerebrales27Redes de mundo pequeñoLas células cerebrales no están conectadas en una estructura regular ni en una red aleatoria, sino que se organizan en redes de mundo pequeño, con células conectadas con otras cercanas, pero rara vez con las vecinas inmediatas. Así, en promedio, cada célula se conecta a cualquier otra con el menor número de pasos.Canal abiertoCon el canal abierto, los iones de calcio pueden ahora pasar de la hendidura sináptica a la dendrita. Como respuesta, la dendritaagrega másreceptores de glutamato a la superﬁcie de la dendrita.Más receptoresCon más receptores activos, la dendrita puede captar más neurotransmisores, por lo que cualquier señal enviada desde el axón vecino se recibe con mucha más fuerza.23AleatoriaUna red aleatoria es buena para realizar conexiones de larga distancia pero poco eﬁciente para vincular célulascercanas. Mundo pequeñoLas redes de mundo pequeño tienen buenas conexiones locales y a distancia. Cada célula está más estrechamente vinculada que en los otros dos sistemas.RetículoAl conectar cada célula con sus vecinas, esta red reduce el alcance a la hora de realizar conexiones de larga distancia.Los iones de calcio pasan librementeIon de magnesio eliminado del canalSe reciben más neurotransmisoresSe introducen receptores adicionales de glutamatoEL CEREBRO HUMANO TIENE 100 BILLONES DE CONEXIONESENTRE SUS 86 000 MILLONES DE NEURONAS