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Los ganglios basales

os ganglios básales son un conjunto de áreas directamente interconectadas y situadas por debajo de la corteza cerebral en las profundidades de los hemisferios cerebrales. Son cruciales para la iniciación de los movimientos, aunque la manera en la que lo hacen no está clara todavía. Los ganglios básales funcionan más o menos como un filtro, seleccionando la información de entre todos los impulsos que reciben de la parte anterior media de la corteza (las regiones sensorial, motora, porefrontal y límbica). Los impulsos de salida de los ganglios básales a su vez alimentan de vuelta (feed-back) a las diferentes áreas de la corteza motora.

Una enfermedad motora relativamente común en humanos es la enfermedad de Parkinson, y se caracteriza por la presencia de temblores y dificultad a la hora de iniciar los movimientos. Es como si el filtro selectivo que existe en los ganglios básales se bloqueara. El problema que ocurre es la degeneración de las neuronas situadas en un área del cerebro que se llama sustancia negra (se llama así porque tiene una apariencia negra), cuyos largos axones proyectan y liberan el neurotransmisor dopamina en los ganglios básales (ver la ventana de investigación fronteriza siguiente).

La organización de los axones con dopamina en sus neuronas dianas en los ganglios básales es muy complicada e intrincada, lo que sugiere una importante interacción entre los diferentes neurotransmisores. El tratamiento con la droga L-Dopa, que una vez en el cerebro se transforma en dopamina, recupera los niveles normales de dopamina y permite recuperar el movimiento (véase el apartado: Redes neuronales y cerebros artificiales). Se cree que los ganglios básales son también importantes para el aprendizaje, permitiendo la selección de acciones que conducen a la recompensa.

El cerebelo

El cerebelo es fundamental para los movimientos precisos y coordinados. Es una maravillosa máquina neuronal cuya compleja arquitectura celular está organizada en gran detalle. Al igual que los ganglios básales, está conectado extensivamente con las áreas implicadas en el control motor, así como con estructuras del tronco cerebral. El daño en el cerebelo induce movimientos pobremente coordinados, pérdidas de equilibrio, ralentización del habla y ciertas dificultades cognitivas. ¿Os suena familiar? El alcohol tiene un efecto muy poderoso sobre el cerebelo.

El cerebelo es también fundamental para el aprendizaje y la adaptación motora. Casi la totalidad de las acciones voluntarias dependen del control preciso de los circuitos motores, y el cerebelo es fundamental para un ajuste óptimo, por ejemplo, la sincronización.

Tiene una organización cortical muy regular y parece haber evolucionado de manera que combina conjuntamente una gran cantidad de información proveniente de los sistemas sensoriales, áreas corticales motoras, médula espinal y tronco cerebral. La adquisición de movimientos precisos depende de un proceso de aprendizaje celular llamado depresión a largo termino (DLT), el cual reduce la fuerza de algunas de las conexiones sinápticas (ver el capitulo sobre Plasticidad).

Existen numerosas teorías sobre la función del cerebelo; muchas implican la idea de que genera un “modelo” de cómo funciona el sistema motor (un tipo de simulador de realidad virtual de vuestro propio cuerpo pero dentro de vuestra cabeza). Construye este modelo usando la plasticidad sináptica incluida dentro de esta red tan compleja. Así que ahora volved a lanzar el bacón de nuevo y daros cuenta que casi todos los niveles de la jerarquía motora se encuentran implicados, desde la planificación de la acción con respecto al objetivo visual en movimiento, la programación de los movimientos de vuestras extremidades y el ajuste de los reflejos de la postura de vuestro brazo. En todas las etapas, vosotros necesitáis integrar toda la información sensorial en la corriente de señales que se dirigen a vuestros músculos.

Una célula de Purkinje del cerebelo mostrando la extensa arborización de su árbol dendrítico. Este árbol les sirve para recibir la miríada de impulsos que se requieren para la sincronización de los movimientos precisos que aprendemos.

INVESTIGACIÓN FRONTERIZA

Una historia inesperada sobre la dopamina

La química que se encuentra en las acciones y en las costumbres implica al neurotransmisor dopamina, la cual se libera sobre las neuronas de los ganglios básales donde actúa sobre receptores metabotrópicos (véase el apartado sobre los mensajeros químicos). Ahí funciona de dos formas, como un incentivo para actuar y como una señal de recompensa para actuar apropiadamente. Un descubrimiento intrigante es que los niveles de dopamina son incluso más elevados cuando la recompensa es inesperada. Esto significa que las neuronas dopaminérgicas se activan y disparan mucho más en una etapa del aprendizaje en donde realmente ayuda la administración de un refuerzo al sistema motor por haber producido la respuesta adecuada. Los movimientos pueden entonces ser agrupados en una secuencia por medio de la liberación de sucesivas descargas de dopamina. Mas tarde, sobre todo si los movimientos complejos devienen habituales, el sistema funciona de manera libre sin necesidad de la recompensa de dopamina. En este preciso momento, si los movimientos tienen que se sincronizados de manera precisa, es entonces donde el cerebelo empieza a intervenir.

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