Sistema Límbico: Emoción, Memoria y Aprendizaje

Funciones del Sistema Límbico

• Establecimiento de la unidad del soma y de la psiquis.
• Condiciona la actividad social del individuo, permitiéndole la adecuación a la realidad y al momento que vive.
• Regula el carácter.
• Interviene en la conducta instintiva de conservación individual y de la especie (huida, búsqueda de alimentos).
• Modula las funciones viscerales y endócrinas del organismo.
• Participa en el control de la vigilia y el sueño.
• Forma parte del proceso de excitación y atención.
• Regula emociones como la ira o la docilidad.

Componentes del Sistema Límbico

• Hipocampo: cumple una función muy importante en el aprendizaje y la memoria.
• Amígdala: cumple una función importante en las emociones, especialmente el temor.
• Hipotálamo: regula la ingesta de alimentos y agua, la temperatura corporal, el ciclo del sueño y de la vigilia, mantiene el equilibrio interno del cuerpo (homeostasis) y regula el sistema endocrino.
• Córtex: El córtex o cerebro pensante, también llamado neocórtex, es la sede del pensamiento y de las funciones cognitivas más elevadas, como el razonamiento abstracto y el lenguaje. Está dividido en los dos hemisferios cerebrales, conectados por el cuerpo calloso, una gran estructura de aproximadamente 300 millones de fibras nerviosas.

Contiene los centros que interpretan y comprenden lo que percibimos a través de los sentidos. La neocorteza desempeña el papel fundamental en las actividades que requieren: generación o resolución de problemas, análisis y síntesis de información, uso del razonamiento analógico, pensamiento crítico y creativo.

Otras Estructuras del Sistema Límbico

• Hipocampo: determina si una experiencia es suficientemente importante para ser almacenada en la memoria.
• Cuerpos mamilares: participan en el control de la vigilia y en la sensación de bienestar del individuo.
• Núcleos del Septum Pellucidum: se relacionan con las emociones (ira).
• Corteza Límbica (paleocortex): conecta áreas profundas del cerebro con el neocortex.
• Hipotálamo: es la principal vía de salida del sistema límbico.

El Sueño: Fases y Funciones

Fases del Sueño

El sueño se subdivide en dos grandes etapas:

• MOR (REM, rapid eye movement): etapa caracterizada por movimientos oculares rápidos. Es la fase donde soñamos y captamos gran cantidad de información de nuestro entorno debido a la alta actividad cerebral.
• NMOR (sin movimientos oculares rápidos): se subdivide según la profundidad del sueño (de menor a mayor) en fase I, fase II, fase III y fase IV. A medida que se profundiza el estadio de sueño, el cuerpo se va relajando cada vez más, permitiendo un descanso mejor.

Sueño MOR

El cerebro está muy activo, el tronco cerebral bloquea las neuronas motrices de manera que no nos podemos mover. Existe un característico movimiento de los globos oculares bajo los párpados.

Sueño NMOR

• Fase 1 (Adormecimiento): estado de somnolencia que dura unos minutos. Es la transición entre la vigilia y el sueño. Se pueden dar alucinaciones tanto en la entrada como en la salida de esta fase. (5% del sueño).
• Fase 2 (Sueño ligero): Disminuyen tanto el ritmo cardíaco como el respiratorio. Variaciones en el tráfico cerebral, períodos de calma y súbita actividad. Es más difícil despertarse que en la fase 1. (50% del sueño).
• Fase 3: Fase de transición hacia el sueño profundo. Dura 2 – 3 minutos aproximadamente.
• Fase 4 (Sueño Delta): Fase de sueño lento, las ondas cerebrales en esta fase son amplias y lentas así como el ritmo respiratorio. Cuesta mucho despertarnos estando en esta fase. Dura 20 minutos aproximadamente. No suelen producirse sueños (20% del sueño).

Alrededor del 90% de las personas que se despiertan durante la fase REM afirman que estaban soñando. Los periodos REM se alargan a medida que avanza la noche.

Función del Sueño MOR – Teorías

La memoria se consolida durante el REM, en particular la memoria espacial y la memoria motora o de procedimiento, más que la memoria episódica, aunque esta última posee mayor significado interpretativo.

La supresión total de secreción de monoaminas durante el REM es requerida por el cerebro, con el objeto de desensibilizar o de reactivar los receptores monoaminérgicos cerebrales. A favor de esta teoría existe el hecho de que la deprivación de sueño tiene efectos antidepresivos, y de que las drogas antidepresivas suprimen -al menos a corto plazo- el sueño REM. En contraste, la concentración de acetil colina -neurotransmisor esencial de la memoria- se encuentra aumentada en el REM. Los ancianos con menos REM tienen por consiguiente menos acetil colina. Como resultado, su memoria es sub-óptima.

Anatomía del Sueño

• Región anterior del hipotálamo, área del prosencéfalo basal (sueño).
• Región posterior del hipotálamo, área del mesencéfalo (vigilia).

La regulación neuronal del ciclo vigilia – sueño se efectúa a través de dos sistemas antagónicos:

• Un sistema que activa el estado de vigilia por medio de la formación reticulada ascendente y los núcleos del hipotálamo posterior ventral.
• Un sistema que favorece el sueño al inactivar el sistema de vigilia: medula oblonga, núcleo del haz solitario, núcleo del rafé, hipotálamo ventromediano y núcleos preóptico del hipotálamo.

La evolución cíclica de la secreción de los neurotransmisores a nivel de los distintos núcleos de los dos sistemas antagonistas conduce, alternativamente, al estado de vigilia y al estado de sueño.

El control neural de los ritmos circadianos se encuentran en la región ventral-anterior del hipotálamo, en los núcleos supraquiasmaticos. Las lesiones en estos núcleos producen una desorganización de los ciclos de vigilia -sueño así como de los ritmos de reposo-actividad, temperatura, y alimentación.

Las neuronas monoaminérgicas están en:

• locus coeruleus (LC, con actividad noradrenérgica)
• núcleos del Rafe (NR, con actividad serotonérgica)
• núcleo tuberomamilar (TMN, con actividad histaminérgica)

Estas neuronas descargan más rápido durante el alerta, más lento durante el estadío NREM y dejan de descargar durante el estadío REM.

Neurotransmisores y Moduladores del Ciclo Vigilia Sueño

• Serotonina (5-HT): la destrucción de células ricas en 5-HT a nivel de los núcleos del rafé dorsal, provoca inicialmente insomnio que va, sin embargo, seguido de una recuperación lenta del sueño.
• Catecolaminas: la noradrenalina y la dopamina juegan un papel importante en el estado de vigilia y en el sueño MOR. La concentración de noradrenalina, por ejemplo, es alta a nivel del locus cerúleos, que controla el sueño MOR.
• La acetilcolina, cuya acción se opone a la de las catecolaminas, es importante para el desencadenamiento y mantenimiento del sueño MOR y al parecer ejerce un papel modulador.
• El ácido gamma – aminobutírico (GABA) es un neurotransmisor inhibidor, presente en aproximadamente el 30 – 40% de las células cerebrales.

En el estadío REM, al estar inhibidas las neuronas monoaminérgicas, las neuronas del núcleo pedúnculo pontino y el tegmental laterosdorsal (PPT-LDT) se liberan de la inhibición que éstas ejercen y son las responsables de generar el sueño REM.

La descarga de las neuronas monoaminérgicas durante el alerta inhibe al área preóptica ventrolateral (VLPO), el cual al no descargar GABA sobre dichos grupos, desinhibe la descarga de las primeras.

Trastornos del Sueño

Sonambulismo

El sonambulismo es un trastorno del sueño que suele producirse durante la etapa IV del sueño no REM, en el que éste suele acompañarse de determinados movimientos físicos.

Insomnio

El insomnio es una de las enfermedades del sueño más comunes. Aunque generalmente se concibe el insomnio únicamente como la dificultad para iniciar el sueño, lo cierto es que la dificultad para dormir puede tomar varias formas:

• Dificultad para conciliar el sueño al acostarse (insomnio inicial, el más común de los tres).
• Despertarse frecuentemente durante la noche (insomnio intermedio).
• Despertarse muy temprano por la mañana, antes de lo planeado (insomnio terminal).

Esto impide la recuperación que el cuerpo necesita durante el descanso nocturno, pudiendo ocasionar somnolencia diurna, baja concentración e incapacidad para sentirse activo durante el día.

Funciones Psicológicas del Sueño

La función psicológica que más consenso ha despertado ha sido que el sueño REM consolida nuestra memoria y que la recuperación de nuestros recuerdos es más efectiva después de un buen sueño.

Resumiendo podemos afirmar que el sueño actúa sobre nuestra memoria emocional activando los circuitos cerebrales asociados a la emoción, como la amígdala y el sistema límbico y desactivando el control consciente de la corteza frontal y la entrada y salida de estímulos desactivando partes del tronco cerebral.

Se plantea la hipótesis de que lo que consolida el sueño es la actitud, entendida como preparación a actuar (Bull, 1951), en la que se inhibe la acción, y al inhibirse la acción aparece el componente emocional, en el mismo sentido que da Frijda (1989) a las emociones como preparaciones a actuar.

Hormonas y Sueño

El papel de las hormonas en la regulación del ciclo vigilia – sueño cada vez se conoce mejor. Los ritmos circadianos de sustancias hormonales como la hormona del crecimiento (GH), el Cortisol, la Melatonina (MLT) y la prolactina (PRL) inducidos en gran parte por los»zeitgeber» (relojes internos o endógenos) acompañan el proceso del ciclo vigilia – sueño.

El nivel sérico de varias hormonas presenta variaciones diurnas en función del ciclo vigilia – sueño. Los niveles en porcentajes del Cortisol y la hormona adrenocorticotrópica (ACTH) son mas bajos hacia la media noche y los mas altos hacia las 6 de la mañana.

La GH alcanza su máximo nivel poco después de que el sujeto se queda dormido.

Hormona del Crecimiento

El pico máximo de la GH coincide con la presencia de sueño delta profundo, es decir, estadios 3 y 4 del sueño NoMOR. Se conoce la existencia de un pulso de secreción en las dos primeras horas de sueño que se asocia al sueño lento profundo y alcanza niveles hasta de 60 ng/ml. La secreción de GH depende de la edad, por encima de los 50 años no existe liberación de GH durante el sueño y esto coincide con disminución fisiológica progresiva con la edad de los estadios 3 y 4.

Existe una relación entre la arquitectura del sueño y la secreción de la GH. Si el sueño y algunas fases pueden ser»modulado» por la temperatura, el sueño puede ser por si, mismo»factor desencadenant» de otros ritmos como los de determinadas hormonas.

La Melatonina

La MLT se empieza a segregar de acuerdo con el ciclo luz oscuridad e induce la aparición del sueño. Se produce a partir de la serotonina principalmente en la glándula pineal y su síntesis depende de las condiciones de luz ambiental. Los niveles durante la noche son más altos entre los 1 y 5 años de edad, luego disminuye constantemente hasta la pubertad a un 75%.

La Prolactina

La PRL aumenta su secreción en forma continua durante la noche y alcanza la concentración más alta antes de terminar el período de sueño entre las 5 y 7 a.m. La concentración cae rápidamente una vez se despierta el individuo y mantiene niveles estables durante el día.

La Hormona Adrenocorticotrópica y el Cortisol

La ACTH no se produce en la primera mitad del período de sueño, se secreta por medio de una serie de episodios cuya acumulación produce los niveles más altos al despertar y la secreción de cortisol sigue un patrón similar. Existe una relación entre el ritmo biológico de la temperatura y el del sueño. Por un lado, la hora de acostarse sobreviene cuando la temperatura comienza a bajar. Por otra parte, parece que existe una relación entre el máximo de sueño paradójico, en la segunda parte de la noche y el mínimo térmico.

Las Adenosinas

Durante el proceso de inducción del sueño, la concentración de ATP, de ADP y AMP aumenta en las células cerebrales promoviendo el estado de reposo.

El GABA: Neurotransmisor Inhibitorio

Gabaérgica

• En el cerebro adulto, las sinapsis gabaérgicas son las principales fuentes de inhibición y las sinapsis que usan glutamato de exitación.
• Ambas operan a través de canales receptores ionotrópicos que son permeables a aniones y cationes, respectivamente.
• Las interneuronas gabaérgicas son un tipo representativo de las células inhibitorias, las cuales son ampliamente diversas y operan con una diversidad de subtipos de receptores para GABA.

Los agentes que bloquean la transmisión gabaérgica generan convulsiones mientras que agentes que aumentan la inhibición tienen efectos sedativos, anticonvulsivantes y ansiolíticos.

Es claro que los aminoácidos están entre los neurotransmisores mas abundantes en el Sistema Nervioso Central, y que la mayoría de las neuronas utilizan ácido g-amino butírico (GABA) y glutamato como neurotransmisores.

GABA y glutamato regulan la excitabilidad de muchas neuronas en el cerebro (GABA es un inhibidor, mientras que Glutamato es un excitador) y por tanto están implicados en importantes procesos fisiológicos así como en eventos patofisiológicos.

Los fármacos que aumentan los eventos inhibitorios de GABA disminuyen los eventos excitatorios regulados por Glutamato.

Usualmente se percibe al sistema nervioso central como un conjunto de células excitadas. Las células nerviosas no solamente excitan a sus vecinas, sino también las inhiben. La inhibición está mediada por el GABA, que fue identificado como constituyente químico único del encéfalo y considerado como transmisor inhibidor desde 1950, y aunque su potencia como depresor del sistema nervioso central no fue reconocida de inmediato, es uno de los mayores transmisores inhibitorios: inhibe el encendido neuronal.

Anatomía Gabaérgica

• El GABA se encuentra en todo el cerebro, pero su mayor concentración está en el cerebelo. Posiblemente todas las neuronas inhibitorias cerebelosas transmitan con GABA, ellas son las Purkinje, las celulas en canasta, las estrelladas y las de Golgi.
• Las neuronas GABAérgicas están localizadas en:
  • Corteza
  • Hipocampo
  • Estructuras límbicas
• Son neuronas de circuito local en cada una de las estructuras o sea que su cuerpo celular y sus axones están contenidos dentro de cada una de las estructuras.

Farmacología Gabaérgica

• Recientemente su estudio ha adquirido importancia creciente por su rol en la génesis de la ansiedad y otras alteraciones psiquiátricas.
• La acción de las neuronas GABAérgicas es importante en neuropsiquiatría porque un buen número de ansiolíticos, sedantes y anticonvulsivantes ejercen su acción farmacológica al actuar sobre sus receptores.

Síntesis y Degradación de GABA

• El GABA es sintetizado a partir del Glutamato.
• Una vez sintetizado, el GABA es introducido en vesículas y está listo para salir de la neurona presináptica.
• Cuando se produce el estímulo nervioso, GABA es liberado de la neurona presináptica y llega hasta la neurona postsináptica donde es reconocido por los receptores GABAA y GABAB.
• El GABA que no interacciona con los receptores es recaptado bien sea por la célula presináptica o por las células gliales.
• Una vez allí, es degradado a semialdehído succínico que lo convierte a Succinato.

Receptores de GABA

• Los receptores para GABA son de varios tipos:
  • Ionotrópicos (GABA-A)
  • metabotrópicos (GABA-B y GABA-C).
• El receptor GABA-A situado en la membrana plasmática del terminal post sináptico es el que se relaciona con los receptores de las BZD.
• Por su parte los receptores GABA-B y GABA-C ubicados en la membrana plasmática de los terminales pre y post sinápticos no tienen relación con los receptores benzodiazepínicos.
• Los receptores GABA-A abren canales de cloro y son por lo tanto inhibidores de la conducción del impulso nervioso.
• Los receptores GABA-B es la permeabilidad al K+ la que aumenta, transmiten la señal por medio de segundos mensajeros. Están asociados a proteínas G.
• En ambas instancias el efecto es el mismo: la diferencia del potencial entre el lado interno y externo de la neurona postsináptica se incrementa, y así la célula se vuelve menos propensa a»dispara».

Alteraciones de la Memoria

Las experiencias de aprendizaje se acompañan de varios niveles de alerta, ansiedad o estrés, según el tipo de tarea que se ejecuta. En modelos animales, la amígdala, el septo medio y el hipocampo responden a estos estímulos con la activación de varios sistemas neurotransmisores, que modulan los procesos de consolidación de la memoria.

Según el esquema de los grupos de Izquierdo y Medina, el sistema regulador o ejecutor de la consolidación de la memoria existente en estas estructuras es excitado por receptores N-metil-Daspartato (NMDA) y colinérgicos muscarínicos, y regulado negativamente por los GABAA, que a su vez son inhibidos por los betaadrenérgicos, que por sí mismos son excitadores.

La amígdala, septo medio e hipocampo están conectados entre sí y con la corteza entorrinal, que a través de la corteza perirrinal conecta con áreas sensoriales y asociativas de la corteza cerebral.

Alteraciones de la Conciencia

Ciclo Sueño-Vigilia

Las benzodiacepinas clásicas son los fármacos más utilizados para inducir el sueño. El flunitrazepam, una de las que posee una acción hipnótico más potente, modifica marcadamente el balance sueño-vigilia, tanto en personas insomnes como normales, acortando la latencia de inicio del sueño y reduciendo el número de despertares, estando aumentada la duración total del sueño.

El sueño de movimientos oculares rápidos (REM) está inhibido al principio, pero es normal en los últimos dos tercios del período de sueño. Existen profundas modificaciones de las características electroencefalográficas normales en todas las fases del sueño.

El agonista BZC zolpidem aumenta el estadio 4 del sueño y causa pocos cambios en los otros períodos, efecto que es parecido al de la zopiclona y el clonazepam.

El tronco del encéfalo es la fuente del arousal. Contiene los núcleos que producen los neurotransmisores implicados en el proceso de vigilia: los núcleos del Rafe (Serotonina), el Locus Coeruleus (Noradrenalina) y el Tegmentum Pontino (Acetilcolina). Estos núcleos envían impulsos a la corteza mediante dos vías. La vía dorsal hace relieve en las neuronas glutamatérgicas del tálamo y genera Glutamato. La vía ventral hace relieve en las neuronas colinérgicas del prosencéfalo basal y genera Acetilcolina. La acción combinada de las dos vías produce la desincronización cortical de la vigilia. La acetilcolina cumple un importante papel en los procesos atencionales y en la fijación de memorias. De hecho, el prosencéfalo basal es la primera zona que degenera en una enfermedad de alzheimer. El papel de la noradrenalina en la atención se centra en la percepción de estímulos nuevos que requieren atención.

A su vez, el hipotálamo actúa como regulador del ciclo sueño-vigilia. El hipotálamo lateral genera hipocretinas, responsables del sistema de activación de la vigilia, mientras que el núcleo tuberomamilar genera histamina, encargada de modular la activación durante la vigilia.

Explicación Neurofisiológica del Desempeño en Psicofisiología

Al no gustarnos el ramo de psicofisiología, en el núcleo acumbens se libera poca dopamina. Estas bajas concentraciones de dopamina hacen que los receptores de dopamina D2/D4 (inhibitorios) de la interneurona no la exciten, lo cual produce baja liberación de dopamina. Esta excitación hace que se libere glutamato (exitatorio) a la corteza, por lo tanto no se consolida la memoria y por ende no aprendemos.

Poca estimulación del hipocampo, consolidación de la memoria.

Depresión a largo plazo: menos receptores presinápticos (ando poco motivada).

D1 y D5 excitatorios, más estimulados, más probabilidades de estimular el hipocampo.

No se libera dopamina en el hipocampo, la atención es difusa, la interneurona libera GABA que es inhibitoria.

El Síndrome del Miembro Fantasma

El síndrome del miembro fantasma es la percepción de sensaciones de que un miembro amputado todavía está conectado al cuerpo y está funcionando con el resto de éste; se solía creer que esto se debía a que el cerebro seguía recibiendo mensajes de los nervios que originalmente llevaban los impulsos desde el miembro perdido. Sin embargo, la explicación más plausible hoy en día consiste en que el cerebro sigue teniendo un área dedicada al miembro amputado por lo que el paciente sigue sintiéndolo: ante la ausencia de estímulos de entrada que corrijan el estado del miembro, el área genera por su cuenta las sensaciones que considera coherentes. Esta área sin función tras la amputación puede ser invadida por áreas vecinas con lo que utiliza sensaciones de otras partes del cuerpo para disparar las sensaciones del miembro amputado.