Cómo funciona la médula espinal

¿qué es el sistema nervioso central?

el sistema nervioso central (SNC) controla la mayoría de las funciones del cuerpo y la mente. Consta de dos partes: el cerebro y la médula espinal.

el cerebro es el Centro de nuestros pensamientos, el intérprete de nuestro entorno externo y el origen del control sobre el movimiento del cuerpo. Al igual que una computadora central, interpreta información de nuestros ojos (vista), oídos (sonido), nariz (olfato), lengua (gusto) y piel (tacto), así como de órganos internos como el estómago.,

la médula espinal es la vía de comunicación entre el cuerpo y el cerebro. Cuando se lesiona la médula espinal, se interrumpe el intercambio de información entre el cerebro y otras partes del cuerpo.

¿en qué se diferencia el sistema nervioso central de otros sistemas del cuerpo?

La mayoría de los sistemas y órganos del cuerpo controlan solo una función, pero el sistema nervioso central realiza muchos trabajos al mismo tiempo. Controla todos los movimientos voluntarios, como hablar y caminar, y los movimientos involuntarios, como parpadear y respirar., También es el núcleo de nuestros pensamientos, percepciones y emociones.

¿cómo se protege el sistema nervioso central de las lesiones?

el sistema nervioso central está mejor protegido que cualquier otro sistema u órgano del cuerpo. Su principal línea de defensa son los huesos del cráneo y la columna vertebral, que crean una dura barrera física a las lesiones. Un espacio lleno de líquido debajo de los huesos, llamado syrnix, proporciona absorción de impactos.

Desafortunadamente, esta protección puede ser una espada de doble filo., Cuando se produce una lesión en el sistema nervioso central, el tejido blando del cerebro y la médula espinal se hincha, causando presión debido al espacio confinado. La hinchazón empeora la lesión a menos que se alivie rápidamente. Los huesos fracturados pueden provocar daños adicionales y la posibilidad de infección.

¿por qué el sistema nervioso central no puede repararse a sí mismo después de una lesión?

muchos órganos y tejidos del cuerpo pueden recuperarse después de una lesión sin intervención. Desafortunadamente, algunas células del sistema nervioso central están tan especializadas que no pueden dividirse y crear nuevas células., Como resultado, la recuperación de una lesión cerebral o de la médula espinal es mucho más difícil.

la complejidad del sistema nervioso central hace que la formación de las conexiones correctas entre el cerebro y las células de la médula espinal sea muy difícil. Es un gran desafío para los científicos recrear el sistema nervioso central que existía antes de la lesión.

las células del sistema nervioso central

Las neuronas se conectan entre sí para enviar y recibir mensajes en el cerebro y la médula espinal., Muchas neuronas que trabajan juntas son responsables de cada decisión tomada, cada emoción o sensación sentida, y cada acción tomada.

la complejidad del sistema nervioso central es sorprendente: hay aproximadamente 100 mil millones de neuronas en el cerebro y la médula espinal combinadas. Se han identificado hasta 10.000 subtipos diferentes de neuronas, cada una especializada para enviar y recibir ciertos tipos de información. Cada neurona está formada por un cuerpo celular, que alberga el núcleo. Los axones y las dendritas forman extensiones del cuerpo celular.,

los astrocitos, un tipo de célula glial, son las principales células de soporte del cerebro y la médula espinal. Producen y secretan proteínas llamadas factores neurotróficos. También descomponen y eliminan proteínas o sustancias químicas que podrían ser perjudiciales para las neuronas (por ejemplo, el glutamato, un neurotransmisor que en exceso hace que las células se sobreexciten y mueran por un proceso llamado excitotoxicidad).

los astrocitos no siempre son beneficiosos: después de una lesión, se dividen para formar nuevas células que rodean el sitio de la lesión, formando una cicatriz glial que es una barrera para la regeneración de axones.,

la microglía son células inmunitarias para el cerebro. Después de la lesión, migran al sitio de la lesión para ayudar a eliminar las células muertas y moribundas. También pueden producir pequeñas moléculas llamadas citoquinas que activan las células del sistema inmunitario para que respondan al sitio de la lesión. Es probable que este proceso de limpieza desempeñe un papel importante en la recuperación de la función después de una lesión espinal.

los oligodendrocitos son células gliales que producen una sustancia grasa llamada mielina que envuelve los axones en capas., Las fibras de axón aisladas por mielina pueden transportar mensajes eléctricos (también llamados potenciales de acción) a una velocidad de 100 metros por segundo, mientras que las fibras sin mielina solo pueden transportar mensajes a una velocidad de un metro por segundo.

sinapsis y neurotransmisión

Los mensajes se transmiten de neurona a neurona a través de sinapsis, pequeños espacios entre las células, con la ayuda de sustancias químicas llamadas neurotransmisores., Para transmitir un mensaje de potencial de acción a través de una sinapsis, las moléculas de neurotransmisores se liberan desde una neurona (la neurona «pre-sináptica») a través del espacio hasta la siguiente neurona (la neurona «post-sináptica»). El proceso continúa hasta que el mensaje llega a su destino.

Hay millones y millones de conexiones entre neuronas solo dentro de la médula espinal. Estas conexiones se realizan durante el desarrollo, utilizando señales positivas (factores neurotróficos) y negativas (proteínas inhibidoras) para afinarlas. Sorprendentemente, un solo axón puede formar sinapsis con hasta 1,000 otras neuronas.,

¿qué causa la parálisis?

existe una organización topográfica lógica y física para la anatomía del sistema nervioso central, que es una elaborada red de vías neuronales estrechamente conectadas. Esta relación ordenada significa que diferentes niveles segmentarios del cordón controlan diferentes cosas, y las lesiones en una parte particular del cordón tendrán un impacto en las partes vecinas del cuerpo.

La parálisis ocurre cuando falla la comunicación entre el cerebro y la médula espinal. Esto puede ser el resultado de una lesión en las neuronas del cerebro (un accidente cerebrovascular) o en la médula espinal., El Trauma en la médula espinal afecta solo las áreas por debajo del nivel de lesión. Sin embargo, la poliomielitis (una infección viral) o la enfermedad de Lou Gehrig (Esclerosis lateral Amiotrófica, o ela) pueden afectar a las neuronas de toda la médula espinal.

las vías de información

las neuronas especializadas transportan mensajes de la piel, los músculos, las articulaciones y los órganos internos a la médula espinal sobre el dolor, la temperatura, el tacto, la vibración y la propiocepción. Estos mensajes se transmiten al cerebro a lo largo de una de dos vías: el tracto espinotálmico y la vía lemniscal., Estas vías se encuentran en diferentes lugares de la médula espinal, por lo que una lesión podría no afectarlas de la misma manera o en el mismo grado.

Cada segmento de la médula espinal recibe información sensorial de una región particular del cuerpo. Los científicos han mapeado estas áreas y determinado los campos «receptivos» para cada nivel de la médula espinal. Los campos vecinos se superponen entre sí, por lo que las líneas en el diagrama son aproximadas.

movimiento voluntario e involuntario

Más de un millón de axones viajan a través de la médula espinal, incluidos los axones Más largos del sistema nervioso central.,

Las neuronas de la corteza motora, la región del cerebro que controla el movimiento voluntario, envían sus axones a través del tracto corticoespinal para conectarse con las neuronas motoras de la médula espinal. Las neuronas motoras espinales se proyectan desde la médula hasta los músculos correctos a través de la raíz ventral. Estas conexiones controlan los movimientos conscientes, como escribir y correr.

la información también fluye en la dirección opuesta resultando en movimiento involuntario. Las neuronas sensoriales proporcionan retroalimentación al cerebro a través de la raíz dorsal., Parte de esta información sensorial se transmite directamente a las neuronas motoras inferiores antes de que llegue al cerebro, lo que resulta en movimientos involuntarios o reflejos. La información sensorial restante viaja de regreso a la corteza.

cómo trabajan juntos la médula espinal y los músculos

la médula espinal se divide en cinco secciones: las regiones cervical, torácica, lumbar, sacra y coccygeal. El nivel de lesión determina el grado de parálisis y/o pérdida de sensibilidad. No hay dos heridas iguales.,

Este diagrama ilustra las conexiones entre los principales grupos de músculo esquelético y cada nivel de la médula espinal. Existe una organización similar para el control espinal de los órganos internos.

cómo la médula espinal y los órganos internos trabajan juntos

Además del control del movimiento voluntario, el sistema nervioso central contiene las vías simpáticas y parasimpáticas que controlan la respuesta de «lucha o huida» al peligro y la regulación de las funciones corporales., Estos incluyen la liberación de hormonas, el movimiento de los alimentos a través del estómago y los intestinos, y las sensaciones desde y el control muscular a todos los órganos internos.

Este diagrama ilustra estas vías y el nivel de la médula espinal que se proyecta a cada órgano.

¿qué sucede después de una lesión de la médula espinal?

Un conjunto común de eventos biológicos tienen lugar después de la lesión de la médula espinal:

1. Las células del sistema inmune migran al sitio de la lesión, causando daño adicional a algunas neuronas y la muerte a otras que sobrevivieron al trauma inicial.,
2. La muerte de los oligodendrocitos hace que los axones pierdan su mielinización, lo que afecta en gran medida la conducción del potencial de acción, los mensajes o hace que las conexiones restantes sean inútiles. La autopista de la información neuronal se ve aún más interrumpida porque muchos axones se cortan, cortando las líneas de comunicación entre el cerebro y los músculos y entre los sistemas sensoriales del cuerpo y el cerebro.
3. dentro de varias semanas de la lesión inicial, el área de daño tisular ha sido eliminada por la microglia, y una cavidad llena de líquido rodeada por una cicatriz glial se deja atrás., Las moléculas que inhiben el rebrote de axones cortados ahora se expresan en este sitio. La cavitación se llama siringe, que actúa como una barrera para la reconexión de los dos lados de la médula espinal dañada.

aunque la lesión de la médula espinal causa daños complejos, una cantidad sorprendente de los circuitos básicos para controlar el movimiento y procesar la información puede permanecer intacta. Esto se debe a que la médula espinal está dispuesta en capas de circuitos. Muchas de las conexiones y cuerpos celulares neuronales que forman este circuito por encima y por debajo del sitio de la lesión sobreviven al trauma., Una pregunta importante para los científicos de investigación es, ¿cuánto saben estas neuronas sobrevivientes ?»¿Pueden regenerarse y hacer nuevas conexiones correctas?

estrategias de intervención

La investigación apunta a una multiplicidad de posibles intervenciones para promover la recuperación de una lesión espinal. Algunos se entregarían inmediatamente después de la lesión; otros son menos específicos en el tiempo e implican reconstruir y volver a conectar el cordón lesionado., Claramente, ambos enfoques son importantes: limitar la degeneración aumentará la probabilidad de una mayor recuperación, mientras que estimular la regeneración se basará en el sistema restante para restaurar la conectividad perdida y tal vez para prevenir una mayor degeneración.

las siguientes son algunas de las estrategias de intervención Financiadas por la Fundación Christopher & Dana Reeve. Esta no es una lista exhaustiva de todas las posibles intervenciones.,

tratamientos inmediatamente después de un accidente:

1. limitando la degeneración inicial
   investigaciones recientes han demostrado que hay al menos tres mecanismos diferentes de muerte celular en juego en la pérdida neuronal y oligodendrocitos después de la lesión: necrosis, excitotoxicidad y apoptosis.
2. tratar la inflamación
   poco después de la lesión, la médula espinal se hincha y las proteínas del sistema inmunitario invaden la zona lesionada. Esta hinchazón e inflamación pueden fomentar el daño secundario a la médula después de la lesión inicial., Por lo tanto, es importante tratar la respuesta inflamatoria lo más rápido posible. Los laboratorios que persiguen este enfoque incluyen el laboratorio Schwab.

tratamientos a largo plazo:

1. estimular el crecimiento axonal
   Los fertilizantes nerviosos llamados neurotrofinas pueden promover la supervivencia celular al bloquear la apoptosis y estimular el crecimiento axonal. Cada neurotrofina tiene una función celular diana muy específica. Algunos previenen selectivamente la muerte de la célula del oligodendrocito, otros promueven el nuevo crecimiento del axón o la supervivencia de la neurona, y todavía otros sirven funciones múltiples., Los laboratorios que siguen este enfoque incluyen el laboratorio negro y el laboratorio Parada.
2. Promover un nuevo crecimiento a través de moléculas de sustrato o guía
   Las moléculas de sustrato y guía pueden mejorar el objetivo una vez que se ha alentado a los axones a regenerarse más allá del sitio de la lesión. Estas proteínas actúan como hojas de ruta, dirigiendo los axones a sus objetivos correctos. Esta es una función crítica porque incluso si los axones sobreviven, deben reconectarse con los objetivos correctos. Los laboratorios que persiguen este enfoque incluyen el laboratorio negro, el laboratorio Mendell y el laboratorio Parada.,
3. moléculas de bloqueo que inhiben la regeneración
   hay moléculas dentro del cerebro y la médula espinal que impiden que las neuronas se dividan y que los axones crezcan. La superación de la inhibición puede estimular el rebrote axonal y la regeneración y es probable que sea un componente importante de las terapias regenerativas. El laboratorio Schwab está siguiendo este enfoque.
4. El suministro de nuevas células para reemplazar las células madre perdidas, que están aisladas del SNC y pueden dividirse para formar nuevas células, puede reemplazar las neuronas perdidas y gila., Estas células madre deben ser cosechadas, tratadas para estimular el crecimiento, y luego inyectadas en el cordón lesionado. Los laboratorios que persiguen este enfoque incluyen el laboratorio Bunge y el laboratorio Gage.
5. construir puentes para atravesar la cavidad de la lesión
   Los puentes pueden ser necesarios para reconectar las secciones cortadas de la médula espinal lesionada. Los científicos deben determinar la mejor manera de construir estos puentes y qué moléculas usar para fomentar un nuevo crecimiento y mejorar la supervivencia de nuevas conexiones. El laboratorio Bunge está siguiendo este enfoque.