Datos, funciones y anatomía del cerebro
El cerebro humano es el centro de mando del sistema nervioso humano. Recibe señales de los órganos sensoriales del cuerpo y envía información a los músculos. El cerebro humano tiene la misma estructura básica que los cerebros de otros mamíferos, pero es más grande en relación con el tamaño del cuerpo que los cerebros de muchos otros mamíferos, como los delfines, las ballenas y los elefantes.
¿Cuánto pesa un cerebro humano?
Datos sobre el órgano más grande del cuerpo y sus funciones
Datos, funciones y enfermedades
El cerebro humano pesa alrededor de 1,4 kg. (1,4 kilogramos) y constituye aproximadamente el 2% del peso corporal de un ser humano. Por término medio, los cerebros masculinos son un 10% más grandes que los femeninos, según la Northwestern Medicine de Illinois. El cerebro masculino medio tiene un volumen de casi 78 pulgadas cúbicas (1.274 centímetros cúbicos), mientras que el cerebro femenino medio tiene un volumen de 69 pulgadas cúbicas (1.131 centímetros cúbicos). El cerebro, que es la parte principal del cerebro situada en la zona frontal del cráneo, constituye el 85% del peso del cerebro.
¿Cuántas células cerebrales tiene un ser humano?
El cerebro humano contiene unos 86.000 millones de células nerviosas (neuronas), denominadas "materia gris", según un estudio de 2012 publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences. El cerebro también tiene aproximadamente el mismo número de células no neuronales, como los oligodendrocitos que aíslan los axones neuronales con una vaina de mielina. Esto da a los axones (finos hilos por los que se transmiten los impulsos eléctricos entre las neuronas) un aspecto blanco, por lo que estos axones se denominan la "materia blanca" del cerebro.
Otros datos interesantes sobre el cerebro
- El cerebro no puede realizar varias tareas a la vez, según el Instituto Neurológico Dent. En su lugar, cambia de tarea, lo que aumenta los errores y hace que las cosas tarden más.
- El cerebro humano triplica su tamaño durante el primer año de vida y alcanza su plena madurez alrededor de los 25 años.
- Los humanos utilizan todo el cerebro todo el tiempo, no sólo el 10%.
- El cerebro tiene un 60% de grasa, según Northwestern Medicine.
- El cerebro humano puede generar 23 vatios de energía eléctrica, suficiente para alimentar una pequeña bombilla.
Anatomía del cerebro humano
La parte más grande del cerebro humano es el cerebro, que se divide en dos hemisferios, según la Clínica Mayfield. Cada hemisferio consta de cuatro lóbulos: el frontal, el parietal, el temporal y el occipital. La superficie ondulada del cerebro se llama corteza. Debajo del cerebro se encuentra el tronco encefálico, y detrás de éste se encuentra el cerebelo.
El lóbulo frontal es importante para las funciones cognitivas, como el pensamiento y la planificación previa, y para el control del movimiento voluntario. El lóbulo temporal genera recuerdos y emociones. El lóbulo parietal integra la información de los diferentes sentidos y es importante para la orientación espacial y la navegación. El procesamiento visual tiene lugar en el lóbulo occipital, cerca de la parte posterior del cráneo.
El tronco encefálico está conectado a la médula espinal y está formado por el bulbo raquídeo, el puente de Varolio y el mesencéfalo. Las principales funciones del tronco encefálico son transmitir información entre el cerebro y el cuerpo, suministrar la mayor parte de los nervios craneales a la cara y la cabeza y realizar funciones críticas para controlar el corazón, la respiración y los niveles de conciencia (participa en el control de los ciclos de vigilia y sueño).
Anatomía del cerebro humano. (Crédito de la imagen: Mark Garlick/Getty Images)
Entre el cerebro y el tronco cerebral se encuentran el tálamo y el hipotálamo. El tálamo transmite las señales sensoriales y motoras al córtex. A excepción del olfato, todos los sistemas sensoriales envían información a la corteza a través del tálamo, según el libro de texto en línea "Neuroanatomía, Tálamo" (StatPublishing, 2020). El hipotálamo conecta el sistema nervioso con el sistema endocrino -donde se producen las hormonas- a través de la glándula pituitaria.
El cerebelo se encuentra debajo del cerebro y tiene importantes funciones en el control motor. Interviene en la coordinación y el equilibrio y también puede tener algunas funciones cognitivas.
El cerebro también tiene cuatro cavidades interconectadas, llamadas ventrículos, que producen lo que se llama líquido cefalorraquídeo (LCR). Este líquido circula por el cerebro y la médula espinal, amortiguando las lesiones, y acaba siendo absorbido por el torrente sanguíneo.
Además de amortiguar el sistema nervioso central, el LCR elimina los residuos del cerebro. En lo que se denomina sistema glinfático, los productos de desecho del líquido intersticial que rodea las células cerebrales pasan al LCR y se alejan del cerebro, según la Sociedad de Neurociencia. Los estudios sugieren que este proceso de eliminación de residuos se produce principalmente durante el sueño. En un artículo de Science de 2013, los investigadores informaron de que cuando los ratones estaban dormidos, sus espacios intersticiales se expandían en un 60% y el sistema glinfático del cerebro eliminaba el beta-amiloide (la proteína que forma las placas distintivas de la enfermedad de Alzheimer) más rápidamente que cuando los roedores estaban despiertos. Los autores sugieren que la eliminación de residuos potencialmente neurotóxicos del cerebro, o "sacar la basura" a través del sistema glinfático, podría ser una de las razones por las que el sueño es tan importante.
¿Está el tamaño del cerebro relacionado con la inteligencia?
El tamaño total del cerebro no está relacionado con el nivel de inteligencia de los animales no humanos. Por ejemplo, el cerebro de un cachalote es más de cinco veces más pesado que el cerebro humano, pero se considera que los humanos son más inteligentes que los cachalotes. Una medida más precisa de la inteligencia probable de un animal es la relación entre el tamaño del cerebro y el del cuerpo, aunque ni siquiera esa medida sitúa a los humanos en primer lugar: La musaraña arborícola es el mamífero con la mayor proporción entre su cerebro y su cuerpo, según BrainFacts.org, un sitio web producido por la Sociedad de Neurociencia.
Entre los humanos, el tamaño del cerebro no indica el nivel de inteligencia de una persona. Algunos genios en su campo tienen cerebros más pequeños que la media, mientras que otros tienen cerebros más grandes que la media, según Christof Koch, neurocientífico y presidente del Allen Institute for Brain Science de Seattle. Por ejemplo, comparemos los cerebros de dos escritores muy aclamados. El cerebro del novelista ruso Ivan Turgenev pesaba 71 onzas (2.021 gramos), mientras que el del escritor francés Anatole France sólo pesaba 36 onzas (1.017 g).
El tamaño del cerebro no indica la inteligencia de una persona. (Crédito de la imagen: Shutterstock)
La razón de la inteligencia humana, en parte, son las neuronas y los pliegues. Los humanos tienen más neuronas por unidad de volumen que otros animales, y la única forma de que todas quepan en la estructura de capas del cerebro es hacer pliegues en la capa exterior, o córtex, dijo el Dr. Eric Holland, neurocirujano y biólogo del cáncer en el Centro de Investigación del Cáncer Fred Hutchinson y la Universidad de Washington.
"Cuanto más complicado es un cerebro, más giros y surcos, o colinas y valles ondulados, tiene", dijo Holland a Live Science. Otros animales inteligentes, como los monos y los delfines, también tienen estos pliegues en su corteza, mientras que los ratones tienen cerebros lisos, dijo.
La forma en que se integra el cerebro también parece importar cuando se trata de la inteligencia. Albert Einstein, un genio entre los genios, tenía un cerebro de tamaño medio; los investigadores sospechan que sus alucinantes capacidades cognitivas pueden deberse a su alta conectividad, con varias vías que conectan regiones distantes de su cerebro, informó anteriormente Live Science.
Los humanos también tienen los lóbulos frontales más grandes de todos los animales, dijo Holland. Los lóbulos frontales están asociados a funciones de alto nivel, como el autocontrol, la planificación, la lógica y el pensamiento abstracto; básicamente, "las cosas que nos hacen especialmente humanos", dijo.
¿Cuál es la diferencia entre el cerebro izquierdo y el derecho?
El cerebro humano está dividido en dos hemisferios, el izquierdo y el derecho, conectados por un haz de fibras nerviosas llamado cuerpo calloso. Los hemisferios son fuertemente simétricos, aunque no del todo. Por lo general, el cerebro izquierdo controla los músculos del lado derecho del cuerpo, y el derecho controla el lado izquierdo. Un hemisferio puede ser ligeramente dominante, como en el caso de los zurdos o los diestros.
¿Cuál es la diferencia entre el cerebro derecho y el izquierdo?
Las nociones populares sobre las cualidades del "cerebro izquierdo" y del "cerebro derecho" son generalizaciones que no están bien respaldadas por las pruebas. Sin embargo, existen algunas diferencias importantes entre estas áreas. El cerebro izquierdo contiene regiones que intervienen en la producción y la comprensión del lenguaje (denominadas área de Broca y área de Wernicke, respectivamente) y también está asociado al cálculo matemático y la recuperación de hechos, explica Holland. El cerebro derecho desempeña un papel en el procesamiento visual y auditivo, las habilidades espaciales y la capacidad artística -cosas más instintivas o creativas, dijo Holland- aunque estas funciones implican a ambos hemisferios. "Todo el mundo utiliza ambas mitades todo el tiempo", dijo.
En abril de 2013, el presidente Barack Obama anunció un gran reto científico conocido como Iniciativa BRAIN, siglas de Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (Investigación del Cerebro a través de Neurotecnologías Innovadoras). La iniciativa, dotada con más de 100 millones de dólares, pretendía desarrollar nuevas tecnologías para obtener una imagen dinámica del cerebro humano, desde el nivel de las células individuales hasta el de los circuitos complejos.
Al igual que otros grandes esfuerzos científicos, como el Proyecto Genoma Humano, el importante gasto suele merecer la pena, dijo Holland. Los científicos esperan que este mayor conocimiento permita encontrar nuevas formas de tratar, curar y prevenir los trastornos cerebrales.
El proyecto cuenta con miembros de varias agencias gubernamentales, como los Institutos Nacionales de la Salud (NIH), la Fundación Nacional de la Ciencia (NSF) y la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa (DARPA), así como de organizaciones de investigación privadas, como el Instituto Allen para la Ciencia del Cerebro y el Instituto Médico Howard Hughes.
En mayo de 2013, los promotores del proyecto expusieron sus objetivos en la revista Science. En septiembre de 2014, los NIH anunciaron 46 millones de dólares en subvenciones de la Iniciativa BRAIN. Los miembros de la industria prometieron otros 30 millones de dólares para apoyar el esfuerzo, y las principales fundaciones y universidades también acordaron aplicar más de 240 millones de dólares de su propia investigación a los objetivos de la Iniciativa BRAIN.
Cuando se anunció el proyecto, el presidente Obama convocó una comisión para evaluar las cuestiones éticas de la investigación sobre el cerebro. En mayo de 2014, la comisión publicó la primera mitad de su informe, en el que se pedía que la ética se integrara de forma temprana y explícita en la investigación neurocientífica, según informó anteriormente Live Science. En marzo de 2015, la comisión publicó la segunda parte del informe, que se centraba en cuestiones de mejora cognitiva, consentimiento informado y uso de la neurociencia en el sistema legal, informó Live Science.
La Iniciativa del Cerebro ha logrado varios de sus objetivos. En 2018, los NIH han "invertido más de 559 millones de dólares en la investigación de más de 500 científicos", y el Congreso asignó "cerca de 400 millones de dólares en fondos de los NIH para el año fiscal 2018", según el sitio web de la iniciativa. La financiación de la investigación facilitó el desarrollo de nuevas herramientas de imagen cerebral y de mapeo del cerebro, y ayudó a crear la Red de Censos Celulares de la Iniciativa BRAIN (BICCN) - un esfuerzo para catalogar la "lista de partes" del cerebro. La BICCN publicó sus primeros resultados en noviembre de 2018.
Más allá de una lista de piezas, la Iniciativa BRAIN está trabajando para desarrollar una imagen detallada de los circuitos del cerebro. Por ejemplo, en 2020, los investigadores de la Iniciativa BRAIN publicaron un estudio en la revista Neuron en el que informaban de que habían desarrollado un sistema, probado en ratones, para controlar y supervisar la actividad de los circuitos a cualquier profundidad del cerebro. Los esfuerzos anteriores sólo podían examinar los circuitos cercanos a la superficie del cerebro. También en 2020, el programa de Inteligencia Artificial de Redes Corticales (MICrONS), un esfuerzo por cartografiar los circuitos de la corteza cerebral, puso en marcha un sitio web en el que los investigadores pueden compartir sus datos, incluidas las imágenes de microscopía electrónica de los circuitos.
Desde 2019, la iniciativa ha patrocinado un concurso de fotografía y vídeo en el que se invita a los investigadores de la iniciativa a presentar representaciones llamativas del cerebro. Consulta los ganadores de 2020 en el sitio web de la Iniciativa sobre el Cerebro.
¿El cerebro sigue vivo después de la muerte de una persona?
Abril de 2019 marcó un hito tanto para la iniciativa como para la investigación neurocientífica en general: El investigador de la Iniciativa BRAIN Nenad Sestan, de la Facultad de Medicina de Yale, publicó un informe en la revista Nature, en el que revelaba que su equipo de investigación había restaurado la circulación y algunas funciones celulares en cerebros de cerdos cuatro horas después de la muerte de los animales, según informó previamente Live Science. Los resultados desafiaron la opinión predominante de que las células cerebrales se dañan repentina e irreversiblemente poco después de que el corazón deje de latir. Los investigadores no observaron ningún signo de conciencia en los cerebros, ni lo intentaron; por el contrario, los investigadores inyectaron en los cerebros de los cerdos sustancias químicas que imitaban el flujo sanguíneo y también bloqueaban el disparo de las neuronas. Los investigadores subrayaron que no devolvieron la vida a los cerebros de los cerdos. Sin embargo, restauraron parte de su actividad celular.
Recursos adicionales
- "Evolution of the brain and intelligence", por Gerhard Roth y Ursula Dicke, en Trends in Cognitive Sciences (mayo de 2005)
- NIH: La iniciativa BRAIN
- NSF: Entender el cerebro
