Capítulo 9-Sistema Límbico

El sistema límbico es una forma conveniente de describir varios núcleos y estructuras corticales interconectados funcional y anatómicamente que se encuentran en el telencéfalo y el diencéfalo. Estos núcleos cumplen varias funciones, sin embargo, la mayoría tienen que ver con el control de las funciones necesarias para la autopreservación y la preservación de especies. Regulan la función autonómica y endocrina, particularmente en respuesta a estímulos emocionales. Establecen el nivel de excitación y participan en la motivación y los comportamientos de refuerzo. Además, muchas de estas áreas son críticas para determinados tipos de memoria. Algunas de estas regiones están estrechamente conectadas con el sistema olfativo, ya que este sistema es crítico para la supervivencia de muchas especies.

Las áreas que normalmente se incluyen en el sistema límbico se dividen en dos categorías. Algunas de estas son estructuras subcorticales, mientras que muchas son porciones de la corteza cerebral. Las regiones corticales que están involucradas en el sistema límbico incluyen el hipocampo, así como áreas de neocórtex que incluyen la corteza insular, la corteza frontal orbital, el giro subcalosal, el giro cingulado y el giro parahippocampal. Esta corteza se ha denominado el «lóbulo límbico» porque hace un borde que rodea el cuerpo calloso, siguiendo el ventrículo lateral. Las porciones subcorticales del sistema límbico incluyen el bulbo olfativo, el hipotálamo, la amígdala, los núcleos septales y algunos núcleos talámicos, incluido el núcleo anterior y posiblemente el núcleo dorsomedial.

Una forma en la que se ha conceptualizado el sistema límbico es como el «cerebro sensible y reactivo» que se interpone entre el «cerebro pensante» y los mecanismos de salida del sistema nervioso. En esta construcción, el sistema límbico generalmente está bajo el control del» cerebro pensante», pero obviamente puede reaccionar por sí solo. Además, el sistema límbico tiene su lado de entrada y procesamiento (la corteza límbica, la amígdala y el hipocampo) y un lado de salida (los núcleos septales y el hipotálamo). La mayoría de estas regiones están conectadas por vías que se muestran en la figura 31.

Hypothalmus

El hipotálamo, el nodo de salida primario para el sistema límbico, tiene muchas conexiones importantes. Está conectado con los lóbulos frontales, los núcleos septales y la formación reticular del tronco encefálico a través del haz medial del cerebro anterior. También recibe entradas del hipocampo a través del fórnix y de la amígdala a través de dos vías (vía amígdala ventral y estría terminal). El hipotálamo tiene centros involucrados en la función sexual, la función endocrina, la función conductual y el control autónomo.

Para realizar sus funciones esenciales, el hipotálamo requiere varios tipos de entradas. Hay entradas de la mayor parte del cuerpo, así como del olfato, las vísceras y la retina. También dispone de sensores internos de temperatura, osmolaridad, concentración de glucosa y sodio. Además, hay receptores para varias señales internas, particularmente hormonas. Estas incluyen hormonas esteroideas y otras hormonas, así como señales internas (como las hormonas involucradas en el control del apetito, como la leptina y la orexina).

El hipotálamo influye fuertemente en muchas funciones, incluidas la autonomía, las funciones endocrinas y los comportamientos. Las funciones autónomas se controlan a través de proyecciones al tronco encefálico y la médula espinal. Hay áreas localizadas en el hipotálamo que activarán el sistema nervioso simpático y algunas que aumentarán la actividad parasimpática. Las funciones endocrinas se controlan mediante conexiones axonales directas a la glándula pituitaria posterior (control de la vasopresina y la oxitocina) o mediante la liberación de factores liberadores en el sistema portal hipotalámico-hipofisario (para influir en la función de la hipófisis anterior). También hay proyecciones de la formación reticular que están involucradas en ciertos comportamientos, particularmente reacciones emocionales.

Algunas funciones son intrínsecas al hipotálamo. Estas son funciones que requieren una entrada directa al hipotálamo y donde la respuesta se genera directamente a través de salidas hipotalámicas. Se incluyen cosas como la regulación de temperatura y osmolaridad. Hay muchas funciones en las que el hipotálamo monitorea el melieu interno y produce una respuesta reguladora. Estos incluyen la regulación de las funciones endocrinas y el apetito. Por ejemplo, el núcleo ventromedial del hipotálamo se considera un área de saciedad, mientras que el área hipotálamo lateral es un centro de alimentación.

Además, hay muchos comportamientos complejos que están modelados por el hipotálamo, incluidas las respuestas sexuales. El área preóptica es una de las áreas de mayor dimorfismo sexual (es decir,, diferencia de estructura entre los sexos) y, junto con los núcleos septales, es un área de proyecciones de hormonas liberadoras de gonadotropinas en la región de eminencia mediana del hipotálamo. Estas respuestas sexuales implican respuestas autonómicas, endocrinas y conductuales.

Finalmente, el núcleo supraquiasmático recibe entrada retiniana directa. Este núcleo es responsable de arrastrar los ritmos circadianos al ciclo día-noche.

Amígdala

La amígdala es una estructura importante ubicada en el lóbulo temporal anterior dentro de la unscus. La amígdala hace conexiones recíprocas con muchas regiones cerebrales (figura 32), incluidos el tálamo, el hipotálamo, los núcleos septales, la corteza frontal orbital, el giro cingulado, el hipocampo, el giro parahippocampal y el tronco encefálico. El bulbo olfativo es el único área que hace entrada a la amígdala y no recibe proyecciones recíprocas de la amígdala.

La amígdala es un centro crítico para coordinar respuestas conductuales, autonómicas y endocrinas a estímulos ambientales, especialmente aquellos con contenido emocional. Es importante para las respuestas coordinadas al estrés e integra muchas reacciones de comportamiento involucradas en la supervivencia del individuo o de la especie, particularmente al estrés y la ansiedad. Las lesiones de la amígdala reducen las respuestas al estrés, en particular las respuestas emocionales condicionadas. La estimulación de la amígdala produce excitación conductual y puede producir reacciones de rabia dirigidas.

Diversos estímulos producen respuestas mediadas por la amígdala. La convergencia de insumos es importante ya que permite generar respuestas emocionales aprendidas a una variedad de situaciones. La amígdala responde a una variedad de estímulos emocionales, pero principalmente a aquellos relacionados con el miedo y la ansiedad.

Hipocampo

El hipocampo es un área antigua de la corteza cerebral que tiene tres capas. Este se encuentra en el aspecto medial del lóbulo temporal, formando la pared medial del ventrículo lateral en esta área. El hipocampo tiene varias partes. La circunvolución dentada contiene células granulares densamente empaquetadas. Hay un área curvada de la corteza llamada Amoniaco de Cornu (CA) que se divide en cuatro regiones llamadas campos de CA. Estos se designan como CA1 a CA4. Estos contienen células piramidales prominentes. Los campos de CA se mezclan en el subículo adyacente, que, a su vez, está conectado a la corteza entorrinal en el giro parahippocampal del lóbulo temporal.

Hay varias fuentes de aferentes del hipocampo. Estos son principalmente del tabique y el hipotálamo a través del fórnix y de la corteza entorrinal adyacente. Esta región cortical recibe información de áreas difusas del neocórtex, especialmente de la corteza límbica, y de la amígdala. La corteza entorrinal se proyecta al giro dentado del hipocampo a través de la vía perforante, sinaptando en las células granulares. Estas células granulares se conectan a neuronas piramidales en la región CA3, que, a su vez, se proyectan mediante colaterales de gavillas a las células piramidales CA1. Son estas últimas células las que dan lugar principalmente al fórnix. La fisiología de estas vías ha sido ampliamente estudiada, particularmente en términos de cambios fisiológicos a largo plazo asociados con la memoria. Las neuronas del hipocampo se han estudiado ampliamente en términos de potenciación a largo plazo. Esto requiere la activación de los receptores de glutamato y da lugar a cambios a largo plazo en la excitabilidad neuronal por medio de efectos fisiológicos mediados por el calcio.

Las salidas del hipocampo pasan principalmente a través de dos vías. La primera de estas salidas es a través del fórnix. Estas fibras se proyectan a los cuerpos mamilares a través del fórnix post-comisural, al núcleo septal, al núcleo preóptico del hipotálamo, al estriado ventral y a porciones del lóbulo frontal a través del fórnix precomisural. Hay un gran número de proyecciones desde el hipocampo hasta la corteza entorrinal.

La figura 31 muestra muchas de las vías importantes dentro del sistema límbico. Tenga en cuenta que el hipocampo tiene conexiones recíprocas con la corteza, así como salidas a lo largo del fórnix. Históricamente, el bucle que comienza con el hipocampo proyectándose a los cuerpos mamilares, con el relé al núcleo talámico anterior, luego el giro cingulado, la corteza entorrinal y de regreso al hipocampo se creía que era un circuito importante. Este recibió el nombre de «Circuito de Papez». La naturaleza circular de esta conexión, sin embargo, no parece tener importancia funcional.

El hipocampo tiene varias funciones. Ayuda a controlar la producción de corticosteroides. También contribuye significativamente a la comprensión de las relaciones espaciales dentro del entorno. Además, el hipocampo está críticamente involucrado en muchas funciones de memoria declarativa.

Hay varios tipos de memoria. La memoria explícita o declarativa se refiere a la memoria de hechos y eventos. Cualquier recuerdo que se pueda explicar completamente con palabras es de este tipo. Sin embargo, la memoria implícita o no declarativa también es muy importante. El aprendizaje de habilidades, así como el aprendizaje asociativo, como las respuestas condicionadas y emocionales, son ejemplos comunes de memoria no declarativa o implícita. La memoria explícita depende del lóbulo temporal medial y de la relación entre el hipocampo y la región entorrinal del giro parahippocampal.

Hay varias áreas involucradas en la memoria explícita. El hipocampo juega un papel crítico en la memoria a corto plazo, que es absolutamente necesario si se quieren establecer patrones de memoria a largo plazo. Las lesiones del hipocampo no afectan a los recuerdos antiguos y establecidos. Estas lesiones afectan el nuevo aprendizaje declarativo. En última instancia, el almacenamiento de memoria se transfiere a otras áreas de la corteza cerebral, y la ubicación de codificación de estos recuerdos puede ser una función del tipo de memoria. Los recuerdos establecidos involucran áreas de asociación en el lóbulo frontal y la corteza de asociación parieto-temporo-occipital.

El hipocampo no solo está activo en la codificación de recuerdos, sino también en su recuperación. La activación del hipocampo se puede ver en este caso de aprender sobre nuevos entornos y de recuperar direcciones.

Corteza límbica

La corteza prefrontal es anterior a la corteza premotora. La corteza orbital frontal es la porción sobre las órbitas. Esta parte de la corteza está extremadamente bien desarrollada en los seres humanos y es fundamental para el juicio, la comprensión, la motivación y el estado de ánimo. También es importante para las reacciones emocionales condicionadas. La corteza prefrontal recibe entrada de las otras áreas de la corteza límbica, de la amígdala y de los núcleos septales y tiene conexiones recíprocas con cada una de estas áreas y con el núcleo dorsomedial del tálamo.

El daño en el área prefrontal produce dificultades con el razonamiento abstracto, los estados de ánimo de juicio y la resolución de rompecabezas. El efecto del daño del lóbulo frontal en el estado de ánimo depende de la parte específica de la corteza prefrontal dañada. El comportamiento del paciente a menudo se describe como falta de tacto. Además, esta parte de la corteza también puede verse fuertemente afectada por el alcohol.

La función de la corteza prefrontal es anormal en los trastornos del estado de ánimo. La depresión se asocia más a menudo con un aumento de la actividad en porciones del lóbulo frontal, especialmente las regiones mediales, incluida la porción subgenual de la corteza cingulada anterior, y una disminución de la actividad en el giro cingulado posterior.

El olfato hace fuertes conexiones con las porciones anteriores del lóbulo temporal y la amígdala. La corteza olfativa es estructuralmente más simple que otras partes de la corteza cerebral y se denomina alocórtex (ver sección XI). Incluye la corteza prepiriforme y periamigdaloide que comprende la parte anterior del giro parahipocampal que cubre el uncus. En algunas especies, por supuesto, el olfato es más importante que en otras. Los filamentos olfativos atraviesan la placa cribiforme y la sinapsis con células mitrales en los bulbos olfativos. Los axones de estas células forman el tracto olfatorio que se extiende bilateralmente a las estructuras temporales anteriores, así como al cerebro anterior basal.

Las señales olfativas se transmiten a varias otras regiones cerebrales después de su terminación inicial en la corteza olfativa. La corteza olfativa afecta el lóbulo frontal a través de conexiones con el núcleo dorsomedial del tálamo. Las proyecciones de la corteza olfativa a la amígdala pueden influir en las reacciones emocionales y endocrinas, particularmente a través de conexiones con el hipotálamo.

Hay varios síndromes interesantes que dilucidan aspectos de las funciones límbicas. El síndrome de Kluver-Bucy ocurre con lesiones bilaterales de los lóbulos temporales. Bloquea las respuestas emocionales en los animales, que se vuelven bastante dóciles. No tienen miedo de las cosas a las que su especie debería reaccionar, por ejemplo, en el caso de un mono, una longitud de cuerda. Los animales se vuelven hipersexuales y se involucran en un comportamiento de exploración compulsiva, especialmente con la boca.

Como se describió anteriormente, hay vías a través del cerebro anterior que están involucradas en el refuerzo de comportamientos y en la «recompensa». La estimulación eléctrica de estos sitios es muy importante para el comportamiento. Muchas de estas vías involucran dopamina y son comúnmente afectadas por las drogas adictivas. La habituación en estas vías con la administración crónica de drogas adictivas es uno de los objetivos más importantes de la investigación de adicciones. la figura 26 muestra las proyecciones estriatales ventrales hacia el palido ventral que, a su vez, se proyecta a través del núcleo dorsomedial del tálamo hasta las áreas límbicas de la corteza. El cuerpo estriado ventral consiste principalmente en el núcleo accumbens, que es un objetivo importante de las proyecciones dopaminérgicas del área tegmental ventral.

Varios compuestos adictivos afectan la actividad de la transmisión de dopamina en los sistemas de núcleo accumbens (mesolímbico) y cortical frontal (mesocortical). Además, estas vías parecen estar desequilibradas funcionalmente en pacientes con esquizofrenia. Parece que los pacientes con esquizofrenia tienen efectos de dopamina disminuidos a través de los sistemas mesocorticales a la corteza prefrontal. Esto podría producir síntomas como retraimiento social y disminución de la capacidad de respuesta emocional. Al mismo tiempo, hay un aumento relativo de los efectos de la dopamina a través del sistema mesolímbico al sistema estriatal ventral, lo que resulta en síntomas positivos de delirios y alucinaciones.