CogniFit - El Cervell Humà

Què és el cervell?

El cervell es pot definir com un òrgan complex, situat dins del crani, que gestiona la activitat del sistema nerviós. Forma part del Sistema Nerviós Central (SNC) i constitueix la part més voluminosa i coneguda de l'encèfal. Està situat en la part anterior i superior de la cavitat cranial i està present en tots els vertebrats. Dins del crani, el cervell sura en un líquid transparent, anomenat líquid cefalorraquidi, que compleix funcions de protecció, tant físiques com immunològiques.

El cervell és un múscul? A pesar que col·loquialment es digui que el cervell ha de ser entrenat i exercitar-lo com un múscul per a evitar que s'atrofiï, en realitat hem de tenir clar que no és un múscul. No està compost per miòcits, les cèl·lules musculars, sinó que està format per milions de neurones que, interconnectades mitjançant axons i dendrites, permeten regular totes i cadascuna de les funcions del cervell, cos i la ment: Des de respirar, passant per menjar o dormir, fins a la capacitat per a raonar, per a enamorar-nos o per a discutir amb algú. Tot això passa pel control cerebral, sent només una part de totes les funcions d'aquest òrgan.

Per a què serveix el cervell? Funcions del cervell

Com a part fonamental de l'encèfal i del SNC, les funcions del cervell podrien resumir-se a controlar i regular la majoria de funcions del cos i de la ment. Aquest s'encarrega de funcions vitals, com respirar o regular el pols cardíac, passant pel somni, la fam o la set, fins a funcions superiors com el raonament, la memòria, l'atenció (Corbetta & Shulman, 2002), el control de les emocions i la conducta…

Tot el que succeeix en la nostra vida, en la vigília i en el somni, ja sigui respirar o empassar, mirar, escoltar, tocar o degustar alguna cosa, llegir o escriure, cantar o ballar, pensar en silenci o parlar dels nostres pensaments, estimar o odiar, caminar o córrer, planificar o actuar espontàniament, imaginar o crear, etc., és regulat pel nostre encèfal. Algunes de les més importants funcions del cervell són:

• Control de funcions vitals: Com la regulació de la temperatura, de la pressió sanguínia, de la taxa cardíaca, la respiració, dormir, menjar…
• Rep, processa, integra i interpreta tota la informació que rep dels sentits: La vista, l'oïda, el gust, el tacte i l'olfacte.
• Controla els moviments que fem i la posició postural: Caminar, córrer, parlar, estar dempeus.
• És responsable de les nostres emocions i conductes.
• Ens permet pensar, raonar, sentir, ser…
• Controla les funcions cognitives superiors: La memòria, l'aprenentatge, la percepció, les funcions executives… (Miller, 2000; Miller & Cohen, 2001).

“Els homes han de saber que el cervell és el responsable exclusiu de les alegries, plaers, riure i diversió, i la pena, desànim i les lamentacions. I gràcies al cervell, de manera especial, adquirim saviesa i coneixements, i veiem, sentim i sabem el que és repugnant i el que és bell, la qual cosa és dolent i el que és bo, la qual cosa és dolç i el que és insípid… I gràcies a aquest òrgan ens tornem bojos i delirem, i les pors i terrors ens assalten… Hem de suportar tot això quan el cervell no està sa…I en aquest sentit sóc de l'opinió que la víscera exerceix en l'ésser humà el poder més gran”. Hipòcrates (S.iv a. de C.) Sobre les malalties sagrades.

Encara que encara no tenia clar què és el cervell realment, Hipòcrates ja intuïa en aquells dies que el cervell humà és una de les creacions més complexes, enigmàtiques i, alhora, perfectes de l'univers. En la seva època, Hipòcrates i els seus contemporanis no podien imaginar-se tot el que arribaríem a conèixer sobre aquesta part del nostre cos. Gràcies als avanços tecnològics en neuroimatge i en medicina, biologia, psicologia i neurociències en general hem pogut desxifrar grans misteris quant a la seva anatomia i funcionament. No obstant això, encara existeixen moltes incògnites i dubtes per resoldre sobre aquest òrgan.

Parts del cervell

Tots els animals vertebrats tenen cervell, encara que la seva grandària, forma i certes característiques poden variar molt d'una espècie a una altra. Més amunt es mostra un encèfal humà, que està compost principalment per les següents parts:

• El cervell, format per estructures corticals i subcorticals (que queden ocultes sota l'escorça cerebral). Les estructures corticals o escorça cerebral es divideixen en diferents àrees: el lòbul frontal (A), el lòbul parietal (B), l'escorça cinglada (C), el lòbul occipital (D), el lòbul temporal i l'escorça insular (aquests dos queden ocults en la imatge). A més, aquests lòbuls estan dividits per la meitat en dos hemisferis: el dret i l'esquerre. Les estructures subcorticals fan referència a aquelles que queden sota l'escorça cerebral, com el cos callós (1) que uneix els dos hemisferis, el tàlem (2), els ganglis basals, amígdala, hipocamp i cossos mamil·lars (6). El cervell és l'encarregat d'integrar tota la informació rebuda pels òrgans sensorials i organitzar una resposta. Controla les funcions motores, emocionals i totes les funcions cognitives superiors: raonament, expressió emocional, memòria (Squire, 1992), aprenentatge…
• Cerebel (10): És el segon òrgan més gran de l'encèfal. Està involucrat en el control postural i del moviment principalment, encara que també realitza algunes funcions cognitives.
• Hipotàlem (4), glàndula pituïtària o hipòfisi (5) i glàndula pineal (11): L'hipotàlem es comunica amb la glàndula pituïtària i amb la glàndula pineal a través de l'alliberament d'hormones per a regular les funcions viscerals, com la regulació de la temperatura corporal i comportaments bàsics com l'alimentació, la resposta sexual, la cerca de plaer, la resposta agressiva… La glàndula pineal té un important paper en la sincronització de l'alliberament de l'hormona de la melatonina, implicada en la regulació dels cicles de somni/vigília, per això es coordina amb el quiasma òptic (3)
• El tronc cerebral: comença en l'extrem superior de la medul·la espinal (9). Està format pel bulb raquidi (8), el pont de Veroli o protuberància (7) i el mesencèfal. El tronc o tija encefàlica controla les funcions automàtiques com la pressió sanguínia o els batecs del cor, els moviments límbics i funcions viscerals com la digestió o la micció.

Característiques del cervell humà

Quant pesa el cervell humà?, quina grandària té?, quantes neurones té el cervell?

• En el cervell humà, el còrtex cerebral és un dels més evolucionats i complexos que existeixen. No només té una grandària més gran que altres espècies, sinó que també es doblega i es plega sobre sí mateix més vegades (conegut com a índex de gir), formant circumvolucions i solcs que li donen aquesta aparença arrugada tan característica.
• L'encèfal humà té un pes aproximat d'1.4-1.5 quilos, i un volum entorn de 1130 cm³ en dones i 1260 cm³ en homes.
• El cervell (i la medul·la espinal) estan recobertes per unes membranes, dites meninges, que el protegeixen dels cops contra el crani.
• Per a més protecció, el cervell “sura” en el líquid cefaloraquidi.
• S'estima que el cervell humà està compost per més de 100 bilions de cèl·lules nervioses, majoritàriament cèl·lules glials i neurones.

LES NEURONES: Són cèl·lules especialitzades a rebre, processar i transmetre informació, a escala intercel·lular com a intracel·lular. Ho fan mitjançant senyals electroquímics (impulsos nerviosos) anomenats potencial d'acció. Estructuralment, les neurones tenen els mateixos elements citoplasmàtics i la mateixa informació genètica que la resta de cèl·lules de l'organisme. Així i tot, són unes cèl·lules amb unes característiques molt especials. Les neurones estan formades per tres parts:

• Cos o soma (6): és la part principal de la cèl·lula, la que conté el nucli (amb l'ADN), el reticle endoplasmàtic i els ribosomes (produeixen proteïnes) i els mitocondris (generen energia). En el soma es realitzen la majoria de funcions metabòliques de la cèl·lula. Per tant, el soma és imprescindible per a la supervivència de la cèl·lula neuronal.
• Axons (3): és una prolongació que surt del soma cel·lular. Seria una cosa semblant a un “cable”, en el final del qual existeixen uns botons terminals (2) que són els punts on es produeix la sinapsi (5), és a dir, la transmissió d'informació d'una neurona (element pre-sinàptic) a una altra (element post-sinàptic). La longitud dels axons pot variar molt d'una neurona a una altra: n'hi ha des de molt curts (de menys de 1mm), fins als més llargs (de més d'un metre, que solen ser de nervis perifèrics, com els de les motoneurones). Alguns axons, sobretot els de les neurones motores i sensorials, estan recoberts per una capa de mielina (4) que agilita, i facilita, la transmissió d'informació. Quanta més mielina contingui l'axó, més eficient serà la transmissió de l'impuls nerviós. Les neurones que més mielina tenen són les perifèriques (neurones sensorials i motores) que són en les quals la informació ha de recórrer camins més llargs.
• Dendrites (1): són unes terminacions nervioses que surten del soma cel·lular que es ramifiquen en forma d'arbre. Les dendrites constitueixen el component principal de recepció d'informació (element post-sinàptic) i són les que possibiliten la comunicació entre dues neurones.

També és habitual sentir parlar de la substància grisa i la substància blanca del cervell, que fa referència a dues parts diferents de les neurones:

• La substància grisa del cervell correspon principalment als somes i dendrites de les neurones.
• La substància blanca és la zona on predominen els axons de les neurones. Es veu d'aquest color més blanquinós pel recobriment que la majoria d'ells porten de mielina.

LES CÈL·LULES GLIALS: Són el tipus de cèl·lula més abundant del SNC. Tenen la capacitat de dividir-se en l'encèfal adult (neurogènesi) i la seva presència és necessària per al bon funcionament cerebral. Constitueixen el principal suport estructural de les neurones: recobreixen els seus axons amb mielina per a una millor transmissió sinàptica, exerceixen un rol en l'aportació nutricional de la cèl·lula, participen en els mecanismes de regeneració i reparació nerviosa, en els mecanismes d'immunització, manteniment de la barrera hematoencefàlica, etc. Com s'ha esmentat ja, existeixen diversos tipus de cèl·lules glials en el Sistema Nerviós Central, com els astròcits, els oligodendròcits i la micròglia. En el Sistema Nerviós Perifèric les cèl·lules de Schwann, les cèl·lules satèl·lit i els macròfags.

Com funciona el cervell?

El cervell funciona gràcies a la transmissió d'informació entre les neurones (o altres cèl·lules receptores o efectors) mitjançant impulsos electró-químics. Aquesta transmissió d'informació es produeix durant les sinapsis. A les sinapsis, les neurones i cèl·lules es posin en contacti i mitjançant descàrregues químiques i impulsos elèctrics s'intercanvien neurotransmissors que són els encarregats d'excitar o inhibir l'acció de l'altra cèl·lula. Els botons terminals dels axons són els elements presinàptics de la comunicació neuronal, mitjançant els quals la neurona estableix comunicació amb les dendrites, el soma o fins i tot un altre axó.

Tota aquesta transmissió d'informació mitjançant la neurona es fa en qüestió de mil·lisegons. De manera paral·lela i coordinada es produeixen centenars de connexions que ens permeten percebre, entendre i respondre al món de forma adequada. Rebem milers d'inputs i generem milers d'outputs en qüestió de segons i tot funciona amb la precisió d'un rellotge suís. Ens podem imaginar el cervell com un gran cablejat que connecta amb tot el cos i dins el mateix cervell.

Desenvolupament del cervell humà

Com es desenvolupa el cervell? Per a entendre bé què és el cervell, és important saber com es forma. El desenvolupament comença en l'etapa embrionària i acaba en la joventut. Després de tan sols 4 setmanes després de la concepció es comença a formar el tub neural. Aquest tub neural és clau en el desenvolupament del cervell i del sistema nerviós en general, ja que a partir d'aquí es formarà l'encèfal i la medul·la espinal. A partir d'aquí, comença un procés vertiginós on es donen els processos de proliferació, migració i diferenciació cel·lular que donaran lloc a la formació i desenvolupament d'aquest òrgan. Les neurones es generen en la part ventricular del tub neural i després migren a la seva zona de destinació en el cervell. Després d'això, les neurones de l'encèfal es diferencien i especialitzen segons la funció que vagin a exercir en el cervell.

Es calcula que en l'etapa pre-natal poden arribar a produir-se fins a 250.000 cèl·lules cerebrals per minut. De fet, en el moment de néixer, el cervell del bebè ja conté totes les cèl·lules nervioses que necessitarà. No obstant això, aquestes cèl·lules nervioses no estan adequadament connectades encara. Durant els dos primers anys de vida, les nostres cèl·lules nervioses comencen a establir connexions segons els factors que senyalitza el nostre ADN. No obstant això, la interacció amb l'entorn serà decisiva en la supervivència de les connexions ja establertes, i en la creació de noves connexions. Els processos de mielinització (procés en el qual es recobreix les fibres neurals amb una capa aïllant de greix que facilita la transferència d'informació) ajuden al fet que això succeeixi més ràpidament, i són els responsables de l'augment de grandària de l'encèfal. El desenvolupament d'aquest òrgan varia segons el rang d'edat en el qual ens fixem:

Dels 0-12 mesos: En termes generals, es pot dir que els nounats només tenen ben desenvolupats la medul·la espinal i el tronc encefàlic, per això només responen a estímuls reflexos i a funcions bàsiques de la supervivència, com dormir, menjar o plorar. A mesura que es relacionen amb el seu entorn, van establint noves connexions i aprenen ràpidament coses com dirigir la mirada, realitzar moviments més complexos, repetir consonants, comprendre el llenguatge…

Hacía los 3 años: Su cerebro ya ocupa casi el 80% del tamaño que tendrá de adulto. El sistema límbic y el córtex cerebral ya se encuentran considerablemente desarrollados. Esto permite a los niños expresar y reconocer emociones, jugar, empezar a contar y hablar. Hasta esta edad, la plasticidad cerebral era máxima, hasta el punto que si un área de la corteza cerebral se dañara, probablemente otra podría asumir sus funciones (ya que todavía no está especializada del todo).

El cervell no s'acaba de desenvolupar fins a passada la joventut: L'àrea de l'encèfal que triga més a madurar és l'escorça prefrontal, situada en els lòbuls frontals. Aquesta part de l'escorça està molt relacionada amb el control de la conducta, el raonament, la resolució de problemes, etc.

No obstant això, encara que la maduració cerebral finalitza en la joventut, en determinades àrees continua produint-se neurogènesis (generació de noves neurones). A més, la plasticitat cerebral es manté, encara que en un menor grau que en la infància, i encara es poden establir noves connexions cerebrals a través de l'entrenament i el reforçament de les connexions neuronals. Això és la base de la plasticitat cerebral.

Es pot entrenar i millorar el cervell? Com t'ajuda CogniFit

Gràcies a la plasticitat cerebral, i a la capacitat del nostre encèfal d'establir noves connexions i reforçar les antigues, podem millorar la nostra capacitat cognitiva.

Referències

Corbetta, M. y Shulman, G. L. (2002). Control of goal-directed and stimulus-driven attention in the brain. Nat Rev Neurosci, 3 (3), 201-215.

Miller, E. K. (2000). The prefrontal cortex and cognitive control. Nat Rev Neurosci, 1 (1), 59-65.

Miller, E. K. y Cohen, J. D. (2001). An integrative theory of prefrontal cortex function. Annu Rev Neurosci, 24, 167-202.

Squire, L.R. (1992) Memory and the hippocampus: a synthesis from findings with rats, monkeys and humans. Psychol Rev, 99, pp.195-231.