miniatura|cerebro humano miniatura|Sección saxital media do encéfalo (continuada coa 9: medula espiñal). Un contorno azul sinala o sistema ventricular. 1. Cerebro: 2. Telencéfalo, 3. Diencéfalo. 4. Tronco do encéfalo: 5. Mesencéfalo, 6. Protuberancia, 7. Bulbo raquídeo. 8. Cerebelo.
O cerebro (do latín cerebrum, coa súa raíz indoeuropea «ker» 'cabeza, no alto da cabeza' e «brum» 'levar'; tendo o significado arcaico de 'o que se leva na cabeza') é o centro de supervisión, de centralización e de cefalización do sistema nervioso, o de maior complexidade do reino animal.
O cerebro encóntrase situado na cabeza, protexido polo cranio. Polo xeral, preto dos principais órganos dos sentidos como a visión, a audición, o equilibrio, o gusto e o olfacto. Corresponde, polo tanto, á parte antesuperior do encéfalo dos humanos e outros vertebrados e se subdivide en cerebro anterior, cerebro medio e cerebro posterior. Noutros animais, como os invertebrados bilaterais, enténdese por cerebro unha serie de ganglios arredor do esófago na parte anterior do corpo, comprendidos polo protocerebro, deutocerebro e tritocerebro nos artrópodos; ganglios cerebral, pleural e pedial nos moluscos gasterópodos; e masas supraesofágica e subesofágica en moluscos cefalópodos. Tamén posúen cerebros moi arcaicos ou simples bilaterais, os platihelmintos, os nematodos e os hemicordados. Porén, hai bilaterais que mostran moi poucos aspectos distintivos de cefalización como os bivalvos ou os briozoos. Nalgunhas especies de invertebrados non existe un cerebro por carecer completamente de sistema nervioso, como nos poríferos, nos placozoos ou nos mesozoos. Outros posúen un sistema nervioso, pero carecen de trazos definidos de centralización ou cefalización ao mostrar simetrías non bilaterais como os cnidarios, os ctenóforos ou os equinodermos.
Desde un punto de vista evolutivo e biolóxico, a función do cerebro como órgano, é exercer un control centralizado sobre os demais órganos do corpo. O cerebro actúa sobre o resto do organismo pola xeración de patróns de actividade muscular ou pola produción e secreción de substancias químicas chamadas hormonas. Este control centralizado permite respostas rápidas e coordinadas ante os cambios que se presentan no ambiente. Algúns tipos básicos de resposta tales como os reflexos poden estar mediados pola medula espiñal ou os ganglios periféricos, pero un sofisticado control intencional da conduta sobre a base da información sensorial complexa require a capacidade de integrar a información dun cerebro centralizado. Controla e coordina o comportamento, a homeostase (funcións corporais coma o latexo do corazón, a presión do sangue, o balance de fluídos e a temperatura do corpo) e as funcións mentais (a emoción, a memoria, a aprendizaxe etc.).
O cerebro dos vertebrados é o órgano máis complexo do corpo. Nun humano típico, a córtex cerebral (a parte máis grande) estímase que contén entre 15 e 33 mil millóns de neuronas, transmitindo as súas mensaxes a outras neuronas mediante a sinapse. Estas neuronas comunícanse con outras a través de fibras largas de protoplasma chamadas axóns, as cales levan trens de impulsos eléctricos denominados potenciais de acción a partes distantes do cerebro ou do corpo, tendo como branco receptores específicos.
Desde unha perspectiva filosófica, o que fai ao cerebro especial en comparación cos outros órganos, é que forma a estrutura física que xera a mente. Como Hipócrates argumentaba: «Os homes deberían saber que do cerebro e nada máis que do cerebro veñen as alegrías, o placer, a risa, o ocio, as penas, a dor, o abatemento e as lamentacións». Porén, do corazón figurado e das súas emocións proceden certas sensacións concretas como o gozo, o amor e o contentamento.
Durante as primeiras etapas da psicoloxía, creuse que a mente debía separarse do cerebro. Pero posteriormente os científicos realizaron experimentos que chegaron a determinar que a mente era un compoñente no funcionamento cerebral pola expresión de certos comportamentos baseados no seu ambiente externo e o desenvolvemento do seu organismo. Os mecanismos polos cales a actividade cerebral dá lugar á conciencia e ao pensamento son moi díficiles de comprender: a pesar dos múltiples e rápidos avances científicos, segue habendo moitos misterios acerca de como funciona o cerebro. Na actualidade, as operacións das células cerebrais individuais son comprendidas con máis detalle, pero a forma en que cooperan entre os conxuntos de millóns foi moi difícil de descifrar. Así mesmo, os enfoques máis prometedores tratan ao cerebro coma unha «computadora biolóxica», totalmente diferente do mecanismo das computadoras electrónicas, pero similar no sentido que adquiren a información do mundo circundante, almacenándoa e procesándoa de múltiples formas.
Así a todo, pese a ser un dos órganos máis estudados, desenvolvéronse unha serie de conceptos erróneos que chegaron a ser asimilados pola sociedade como correctos, como é o caso da lenda que di que os humanos só utilizamos un 10 % do cerebro.
Características físicas básicas O cerebro humano pesa aproximadamente 1.300-1.600 gramos. A súa superficie (o chamado córtex cerebral), se estivese estendida, cubriría unha superficie de 1.800-2.300 centímetros cadrados. Estímase que no interior do córtex cerebral hai uns 22.000 millóns de neuronas, aínda que hai estudos que chegan a reducir esa cifra aos 10.000 millóns e outros a ampliala ata os 100.000 millóns. O número de neuronas tende a diminuír coa idade. Ademais, en recentes estudos antropolóxicos concluiuse que máis que o número de neuronas, importa o número de conexións entre elas. Por outra banda, o cerebro é o único órgano completamente protexido por unha bóveda ósea e aloxado na cavidade cranial.
Funcionamento xeral miniatura|Esquema dunha neurona O cerebro usa a enerxía bioquímica procedente do metabolismo celular como desencadeamento das reaccións neuronais. Os 'paquetes' de enerxía recíbense nas dendritas e emítense nos axóns en forma de moléculas de substancias químicas (substancias que, por esa mesma razón, denomínanse neurotransmisores).
Rexións metabólicas miniatura|Partes do cerebro (en inglés). Cada neurona pertence a unha rexión metabólica encargada de compensar a deficiencia ou exceso de cargas noutras neuronas. Pódese dicir que o proceso se completou cando a rexión afectada deixa de ser activa. Cando a activación dunha rexión ten como consecuencia a activación doutra diferente, pódese dicir que entre ambas as rexións houbo un intercambio biomolecular. Todos os resultados e reaccións son transmitidos por neurotransmisores, e o alcance de devandita reacción pode ser inmediata (afecta directamente a outras neuronas pertencentes á mesma rexión de proceso), local (afecta a outra rexión de proceso allea á inicial) e/ou global (afecta a todo o sistema nervioso).
Electricidade e bioelectricidade Dada a natureza da electricidade no cerebro, acordouse chamala bioelectricidade. O comportamento da electricidade é esencialmente igual tanto nun condutor de cobre como nos axóns neuronais, aínda que o que porta a carga dentro do sistema nervioso é o que fai diferente o funcionamento entre ambos os sistemas de condución eléctrica. No caso do sistema nervioso, pórtao o neurotransmisor.
Interacción neurotransmisora miniatura|Localización do cerebro Un neurotransmisor é unha molécula en estado de transición, con déficit ou superávit de cargas. Este estado de transición dálle un tempo máximo de estabilidade dunhas cantas vibracións moleculares. Durante ese tempo, a molécula ha de axustarse ao receptor postsináptico adecuado, caso contrario degrada e queda como residuo no líquido cefalorraquídeo. Os astrocitos encárganse de limpar o devandito fluído destes refugallos, permitindo que as futuras neurotransmisións non se vexan interferidas.
Axón neuronal O axón neuronal está rodeado dunha capa de mielina. Dentro do axón hai unha circulación de mitocondrias que metabolizan os neurotransmisores que o núcleo celular solicita como necesidade. Estas producións da mitocondria son almacenadas en vesículas e depositadas nos terminais axónicos. As vesículas presinápticas son estimuladas a través de impulsos eléctricos de acción e transmitidos pola mielina, responsable da acción sináptica neuronal, que conecta co grupo de receptores dendríticos, estimulando a vesícula e descargando no receptor postsináptico ou dendrita específica, que conta cos receptores postsinápticos especializados en admitir o neurotransmisor. Este informará á seguinte neurona do que ten que codificar. O paso da corrente eléctrica polos axóns estimula a creación de mielina, polo que, a maior cantidade de mielina, menor resistencia á transmisión e menor uso de recursos. Cabe dicir que a mielina é un derivado lipídico formado polos oligodendrocitos no sistema nervioso central. Hai que ter en conta que no sistema nervioso periférico é a célula de Schwann a mielinizadora dos axóns.
Esgotamento somático O esgotamento somático da neurona acontece no momento en que as producións de vesículas con neurotransmisores é inferior ás vesículas presinápticas usadas, chegando a existir impulsos de acción pero sen haber vesículas dispoñibles para continuar co proceso. Estes casos danse moi frecuentemente nos procesos de aprendizaxe, onde a neurona debe investir un alto custo en neurotransmisores para que poida existir unha recepción óptima por algunha dendrita próxima e especializada en procesar esa información. Os potenciais de acción non transmitidos producen ións de calcio no medio, saturándoo deste ión que é capaz de facilitar a condución eléctrica. Elevada a concentración deste ión, o potencial eléctrico ten maior probabilidade de dar o salto a unha dendrita próxima, e mediante as forzas electrostáticas, mellorar a proximidade entre axón-dendrita, diminuíndo a resistencia e os ións de calcio necesarios no medio cefalorraquídeo.
Esquema de funcionamento O esquema de funcionamento sería o seguinte: a neurona A demanda un paquete de enerxía, a neurona B recibe o estímulo. A neurona B procesa o paquete de enerxía, a neurona B emite o paquete de enerxía con carga eléctrica. O paquete é transmitido polo corpo do axón grazas ao recubrimento lipídico, e é levado ata a dendrita da neurona A que ten por costume recibir ese tipo de paquetes. O triaxón da neurona B libera o paquete e a neurona A descompono, e así sucesivamente.
Transmisión eléctrica e neurotransmisión Entendido isto (en trazos moi xerais), establécese que, así como un sistema de transmisión de cobre ten resistencia ao paso das cargas eléctricas, de forma equivalente, o sistema nervioso ten unha resistencia ao paso das cargas bioeléctricas, establecido (principalmente) pola cantidade de mielina nos axóns. Outros aspectos a ter en conta en devandita 'resistencia', serían os seguintes:
Metabolismo Tipo de molécula que porta a carga Tempo no que esa molécula conserva as súas propiedades Variación da entalpía Outros factores
Exemplo de neurotransmisores: noradrenalina, acetilcolina etc.
Tarefas cerebrais O cerebro procesa a información sensorial, controla e coordina o movemento voluntario, o comportamento e pode chegar a dar prioridade ás funcións corporais homeostáticas, como os latexos do corazón, a presión sanguínea, o balance de fluídos e a temperatura corporal. O encargado de levar o proceso automático é o bulbo raquídeo. O cerebro é responsable da cognición, as emocións, a memoria e a aprendizaxe.
Sistemas que se desenvolven no noso cerebro O cerebro presenta unha serie de áreas destinadas ás diversas funcións que este órgano realiza: Función auditiva: córtex temporal Función visual: córtex occipital, a ambos lados da cisura Calcarina. Función motora: córtex frontal Función emocional: hipocampo Sensibilidade gustativa: amígdala e hipocampo