La sustancia negra (Substantia nigra en Latín) a la que se le conoce también con el nombre de Locus Niger) es un fragmento heterogéneo del mesencéfalo y un componente esencial del sistema de ganglios basales, a pesar de que no es considerada como un núcleo basal como tal. (Ver Sustancia gris)
Definición
La sustancia negra es un área del cerebro que abarca las neuronas que crean el neurotransmisor llamado dopamina. Hablamos de un sistema del cerebro que se ubica en el cerebro medio cuya participación es primordial en la recompensa, la adicción e incluso el movimiento. La sustancia negra presenta una apariencia más oscura que las zonas que la rodean, debido a los elevados niveles de neuromelanina, que es una de las neuronas dopaminérgicas.
Como se menciona al principio, la sustancia negra es uno de los componentes de los ganglios basales, un sistema cerebral formado por el neoestriado, el globo pálido y el núcleo subtalámico, además de por la sustancia negra.
Se encuentra en la zona del cerebro que se le conoce como “mesencéfalo”. Esta zona se estima como una porción del tronco cerebral y se asocia con el desplazamiento, el discernimiento, la señal, la percepción y la audición.
En el cerebro humano se encuentra sustancia negra en los dos lados de la línea media. Lo que significa, que existe una sustancia negra en cada hemisferio del encéfalo.
La neuromelanina, es un tinte de las neuronas dopaminérgicas, que cabe destacar, son cuantiosas en esta parte del cerebro, atribuye su nombre a la sustancia negra ya que le proporciona su peculiar color oscuro.
La sustancia negra está dividida en dos partes: la parte compacta y la parte reticulada. Las cuales son independientes en cuanto a las funciones y a las conexiones del mesencéfalo con las diferentes áreas del sistema nervioso. (Ver Ganglios basales)
Parte compacta
Es la encargada de transmitir señales, a los otros ganglios basales. Dispara neuronas dopaminérgicas al neoestriado, por lo que se le adjudica un rol esencial en el origen y en la coordinación de la motricidad fina.
Parte reticulada
Es la que se encarga de enviar eferencias de los ganglios basales a otras áreas del encéfalo, como el tálamo, un núcleo importante para el canje de información entre las estructuras subcorticales y la corteza cerebral.
Esta parte se vincula de manera muy íntima con el globo pálido y sus neuronas usan el neurotransmisor ácido gamma-aminobutírico (GABA), que presenta una función inhibitoria en el sistema nervioso y se incorpora en la actividad dopaminérgica de la sustancia negra compacta.
La parte compacta presenta un tono más oscuro que la reticulada, debido a que, como se menciona anteriormente, la neuromelanina se localiza en las neuronas dopaminérgicas, las cuales resultan ser más numerosas en la parte compacta que en la reticulada. (Ver Sustancia Blanca)
Función de la sustancia negra
La sustancia negra participa, de manera esencial, en la función cerebral, muy especialmente, en el movimiento de los ojos, el control motor, la búsqueda de recompensa, el aprendizaje y la adicción. La mayoría de las consecuencias de la sustancia negra están mediados a través del cuerpo estriado. La llegada dopaminérgica de la sustancia negra al cuerpo estriado atravesando la vía nigroestriatal está estrechamente relacionada a la función del cuerpo estriado.
La mayoría de las funciones en las que la sustancia negra participa, lo hace con su parte compacta y con la dopamina. Sin embargo, la parte reticulada también actúa en otros procesos, específicamente en la inhibición neuronal, a través del ácido gamma-aminobutírico y en los movimientos oculares.
Algunos de los procesos en los que la sustancia negra interviene son:
Recompensa
La dopamina, que se encuentra presente de manera muy destacada, en la parte compacta de la sustancia negra, es segregada por el organismo cuando alcanzamos una recompensa y produce sensaciones de placer, de manera tal, que nos ayuda a adivinar qué conductas serán retribuidas con un refuerzo.
De esta forma y debido a la sustancia negra se realiza una incorporación entre los estímulos y las reacciones, generándose la situación, que cierta información procedente del exterior permitan que sea más factible, que reincida un determinado modelo de conducta.
Las consecuencias de la acción de la dopamina y del sistema cerebral de recompensa demuestran, de alguna manera, la motivación para encontrar refuerzos, el placer sexual o el desarrollo de adicciones. Lo que es lo mismo decir, que afecta de igual forma a la utilización adaptativo del aprendizaje como a su decadencia por culpa de adicciones.
Motricidad fina
Las neuronas de la parte compacta de la sustancia negra, son la que regularizan la acción del neoestriado, vinculado abiertamente, en la ejecución de movimientos. De tal manera que los ganglios basales como un todo, tienen gran influencia en la motricidad en general, mientras que la sustancia negra está asociada, más específicamente con el control y la iniciación de los movimientos finos.
El tracto nigroestriado, está compuesto por neuronas cuyos somas se ubican en la sustancia negra, y están subordinadas a la dopamina. El deterioro en esta vía dopaminérgica es el principal motivo que ocasiona la enfermedad de Parkinson.
Aprendizaje
La parte compacta de la sustancia negra juega un rol primordial en el aprendizaje de la respuesta cerebral a estímulos. Esta parte del encéfalo es específicamente importante para el aprendizaje espacial.
La función colaboradora del aprendizaje que presenta la sustancia negra se relaciona además, con la dopamina y sus efectos de refuerzo; en concreto, las neuronas dopaminérgicas se descargan en mayor medida ante la aparición de estímulos nuevos o sorpresivos.
Procesamiento temporal
Está comprobado que las heridas en la parte compacta de la sustancia negra ocasionan carencias en la percepción del tiempo, específicamente, en lo que se refiere a detectar pausas entre estímulos. De esta manera, se elabora una idea de la distribución temporal en la que se van pasando tanto los estímulos como las acciones emprendidas.
Movimientos oculares
Las conexiones de la parte reticulada de la sustancia negra con el tálamo están vinculadas en el registro de los movimientos sacádicos de los ojos, que consiste en un movimiento rápido del ojo, indispensables, para el procesamiento visual. De igual manera, ayudan a la estabilización de la mirada, independientemente de los cambios de posición de la cabeza o de la cara.
Regulación del sueño
Experimentos realizados con ratas, concluyen, que las neuronas dopaminérgicas de la parte compacta de la sustancia negra son esenciales para regularizar el ciclo sueño-vigilia. Su rol es específicamente importante en el sueño REM (Rapid eye movement) o MOR (movimientos oculares rápidos).
Esta función podría aclarar el motivo de los los problemas de sueño que se sufren con regularidad los pacientes que sufren la enfermedad de Parkinson, vinculada con heridas en la sustancia negra. (Ver Núcleo Accumbens)
Relación de la sustancia negra con el mal de Parkinson
Como es sabido, la enfermedad de Parkinson es causada por la degradación de las neuronas dopaminérgicas que se encuentran en la parte compacta de la sustancia negra.
Es más, el descoloramientode la sustancia negra que es producido por causa de esa patología se debe, a la disminución en la concentración de este tipo de neuronas, que contienen la neuromelanina.
La mayoría de los síntomas específicos del trastorno del Parkinson se asocian con una carencia en el funcionamiento de la sustancia negra: estremecimientos de reposo, dilación de movimientos, agarrotamiento, depresión, variaciones del sueño, etc.
La estimulación anómala de las neuronas de la sustancia negra se ha asociado, de igual manera, con los síntomas de la enfermedad de Parkinson y con la aparición de crisis epilépticas.
La dopamina y la sustancia negra también están vinculadas en la esquizofrenia. Las vías dopaminérgicas se excitan en este trastorno, y los niveles de dopamina suelen ser muy elevados. De igual manera, en la esquizofrenia se originan modificaciones estructurales en la sustancia negra.
La sustancia negra es la parte importante terapéutica para la medicación de la enfermedad de Parkinson. La Levodopa, a la que se le conoce también con el nombre de L-DOPA, que además es el precursor de la dopamina, es la medicina que es más prescrita para la enfermedad de Parkinson.
Esta clase de medicina es específicamente eficaz, en lo que se refiere al tratamiento de pacientes que aún se encuentran en las primeras etapas de la enfermedad de Parkinson, aunque su eficacia, sigue vigente con el tiempo.
Dado que la enfermedad de Parkinson es relacionada con niveles bajos de una substancia química llamada dopamina (do PA mi na) en el cerebro la Levodopa se vuelve dopamina en el cuerpo razón por la cual incrementa los niveles de esta substancia química (do PA mi na).
El problema de la utilización de este medicamento con Levodopa es que, sólo se ocupa de tratar los síntomas del Párkinson es decir, la disminución de los niveles bajos de dopamina), en vez de tratar la causa, que consiste en la muerte de las neuronas dopaminérgicas en la sustancia negra.
La MPTP, es una neurotoxina determinada para las células dopaminérgicas en el cerebro, particularmente de la sustancia negra. La MPTP fue descubierta en 1982, cuando los consumidores de heroína en California presentaron síntomas parecidos al Parkinson después de usar la droga contaminada con MPTP.
Los pacientes, que presentaban contracciones e inmovilidad casi completa, presentaron una respuesta aceptable al tratamiento con Levodopa. Sin embargo, no se llegó a remitir todos los síntomas similares al Parkinson, lo que indica que producía la muerte irreversible de las neuronas dopaminérgicas.
Al poco tiempo, la MPTP fue utilizada en estudios realizados con animales para observar su vinculación en la enfermedad de Parkinson con éxito.
Parece ser que la MPTP inducida acinesia, rigidez y temblor en primates y se encontró que su neurotoxicidad es específica para la sustancia negra en la pars compacta. En otros animales, tales como ratones, la inducción de Parkinson por MPTP no es completa o requiere una dosificación mucho más elevada y frecuente que en los primates.
En la actualidad, la MPTP sigue siendo la neurotoxina más conocida e importante en la degeneración nigroestriatal y el debiltamiento de la dopamina en los animales en el estudio de la enfermedad de Parkinson.
Sustancia negra y Pars compacta
El pars compacta es una porción de la sustancia negra, ubicada en el mesencéfalo. Está formado por neuronas dopaminérgicas y se localiza medial a pars reticulata. La enfermedad de Parkinson se caracteriza por la muerte de neuronas dopaminérgicas en esta región
La primordial función del pars compacta es de control motor, sin embargo, el rol de la sustancia negra en el control motor es indirecto. No obstante, la ausencia de neuronas pars compacta tiene una gran influencia en el movimiento, como se hace evidente, en la aparición de los síntomas de Parkinson. El papel de motor de la pars compacta puede vincular el control de la motricidad fina, como ha sido comprobado en modelos animales con lesiones en esa región.
La pars compacta está implicada en las respuestas aprendidas por estímulos. En los primates, la actividad de la neurona dopaminérgica se incrementa en la vía nigroestriatal cuando se aparece un nuevo estímulo. Y esta actividad decrece cuando el estímulo es repetido.
Cuando se presenta un estímulo para un comportamiento característico, como suele ocurrir en la clásica limitación, donde se ofrece una recompensa, se activan las neuronas dopaminérgicas, algo que se ha utilizado para explicar la adicción de drogas.
La pars compacta también tiene relevancia en cuanto al aprendizaje espacial, las observaciones sobre el entorno y la ubicación en el espacio, se refiere.
Las heridas sufridas en la pars compacta conducen a deficiencias de aprendizaje en la repetición de movimientos y algunas investigaciones apuntan a su participación en un sistema de memoria que depende del núcleo estriado dorsal, que se basa en un tipo de respuesta que funciona relativamente independiente del hipocampo, que se cree que ayuda en la memoria espacial y las funciones episódicas de la memoria.
Los pars compacta también tiene participación, en el proceso temporal y se activa durante la reproducción tiempo. Las heridas en los pars compacta conducen a deficiencias por tiempo determinado. Se piensa que la pars compacta contribuye con la regulación del ciclo de sueño-vigilia, lo que está asociado con trastornos de insomnio y trastornos del sueño REM, que, generalmente, son reportados por los pacientes con enfermedad de Parkinson. (Ver Mesencéfalo)
Relación de la sustancia negra con la esquizofrenia
La esquizofrenia es una serie de trastornos psiquiátricos graves que, más allá de lo que la mayoría de las personas piensan, dichos trastornos no tienen por qué parecerse entre sí.
La dopamina y la sustancia negra también están vinculadas en la esquizofrenia. Las vías dopaminérgicas se modifican en los pacientes que sufren este trastorno y los niveles de dopamina suelen ser muy elevados. De igual manera, en la esquizofrenia se producen cambios estructurales en la sustancia negra.
Los diferentes tipos de esquizofrenia sirven para determinar la salud mental de los pacientes que presentan los síntomas, aunque no es fácil reconocerlos y distinguirlos.
Existen aproximadamente 6 tipos de esquizofrenia, aunque el manual diagnóstico DSM-V ha dejado de diferenciar tipos de esquizofrenia y los ha excluído del manual. Esos tipos de esquizofrenia son:
Esquizofrenia catatónica
Este tipo de esquizofrenia consiste, en que el paciente presenta síntomas con graves alteraciones psicomotoras. Estas cambios patológicos no se manifiestan de igual manera todo el tiempo, pero en general, las principales son la inmovilidad y la rigidez cérea, que se trata de que la persona permanece con los músculos estirados de tal manera, que parece una figura de cera (de ahí el nombre del síntoma), no puede hablar y adopta posturas extrañas estando de pie o en el suelo.
Esquizofrenia paranoide
Es uno de los tipos de esquizofrenia más conocidos, este caso se caracteriza, porque los síntomas tienen la tendencia de ser más psíquicos que motores; de hecho, los pacientes que presentan este tipo de esquizofrenia, no presentan problemas en la capacidad motora o del habla.
Una de las maneras de distinguir este tipo de esquizofrenia es, porque el paciente demuestra los cambios en las funciones psíquicas porque presenta una acentuada manía persecutoria, es decir, cree que otras personas tienen la intención de hacerle daño en el presente o en un futuro.
También es común que en los pacientes que presentan este tipo de esquizofrenia tengan alucinaciones auditivas y delirios. Los delirios consisten en que no se observan elementos extraños por medio de los sentidos, pero la mente está tan alterada, que se fabrican historias que nada tienen que ver con la realidad. Los delirios de grandeza, clásicos de las personas megalómanas, es decir, personas narcisistas que se creen muy sobresalientes e importantes, podrían catalogarse en este tipo de esquizofrenia.
Esquizofrenia simple
Se ha determinado esquizofrenia simple, porque no presenta muchos síntomas positivos, lo que significa, que los pacientes tienden a ser proactivos, es decir que tienen iniciativa y capacidad para anticiparse a problemas o necesidades futuras y sí síntomas negativos es decir, que se caracterizan por la falta de procesos psicológicos básicos y con la falta de voluntad y motivación.
Lo que es lo mismo decir, este tipo de esquizofrenia tiene la característica de presentar procesos mentales que se ven reducidos y no tanto por los excesos que no son usuales de actividad mental.
Los pacientes que sufren este tipo de esquizofrenia, muestra muchas formas de inhibición, aplanamiento afectivo, poca comunicación verbal y no verbal, etc.
Esquizofrenia residual
En esta categoría colocaban los casos, como un tipo de esquizofrenia que se presenta cuando en el pasado ha habido un brote de esquizofrenia, pero en el presente los síntomas positivos son muy moderados y de baja intensidad, mientras que lo que más se destaca, son los “restos” de síntomas negativos que han quedado.
Por lo que se reafirma, que para entender este tipo de esquizofrenia es muy imprescindible tomar en cuenta el factor tiempo y realizar comparaciones entre el antes y el después.
Esquizofrenia desorganizada o hebefrénica
En este tipo de esquizofrenia, más allá de presentar conductas que en sí mismas son signo de patología, como por ejemplo la adopción de una postura totalmente rígida, la enfermedad se pone de manifiesto, a través de la forma en el que se organizan y se suceden las acciones de la persona. Lo que significa, que su particularidad principal es la forma sin orden alguno, en el que van apareciendo las acciones, en comparación con el resto.
La conducta del paciente es caótica y no está estructurada entorno a temas que se mantienen en el tiempo, es decir que no se elabora una narración que sea razonable que dé lugar a la manía persecutoria o las alucinaciones que se tienen, por ejemplo. El paciente presenta poca organización en sus estados emocionales, en lo que dice y/o en su forma de moverse.
Esquizofrenia indiferenciada
En este tipo de esquizofrenia, se incluyen los casos no concuerdan con los criterios diagnósticos del resto de tipos de esquizofrenia. Por tal razón, no es un tipo de esquizofrenia congruente, para ser clasificado como un tipo determinado de esquizofrenia.
Estudios sobre esquizofrenia en la actualidad
Estudios recientes han llegado a la conclusión, que la esquizofrenia es la manifestación de ocho mutaciones genéticas, dicha investigación aportó nuevos hallazgos sobre las variables genéticas que causan esquizofrenia.
Los científicos llegaron a registrar un total de 42 tipos de variaciones genéticas que elevan el riesgo de padecer cuadros de esquizofrenia. Esto ciertamente contradice, lo que oficialmente se pensaba hasta ayer, la esquizofrenia parece que no es la una única enfermedad, sino que se trata de un grupo de ocho trastornos de distinta índole genética, cada uno con su cuadro sintomatológico diferenciado.
En estudios recientes de la Escuela Universitaria de Medicina de Washington en St Louis, se examinaro los influjos genéticos de más de cuatro mil pacientes con esquizofrenia y se descubrieron grupos de genes diferenciados que causan hasta ocho cuadros distintos de esquizofrenia.
“En anteriores investigaciones, los científicos han tratato de hallar asociaciones entre genes individuales y la esquizofrenia”, informa Dragan Svrakic, quien es coautor del estudio y profesor de psiquiatría en la Universidad de Washington. “Varios estudios identificaron una asociación y era difícilmente rebatible. El siguiente paso lógico en la investigación sobre la esquizofrenia consistía en comprobar que los genes no actúan de forma aislada, sino que operan conjuntamente alterando la estructura y funciones cerebrales, lo que ocasiona la enfermedad”, concluye.
Los investigadores clasificaron a los pacientes según el tipo y la intensidad de sus síntomas, como sus problemas para organizar ideas y pensamientos, la falta de iniciativa, o la desconexión entre emoción y pensamiento.
Las conclusiones sobre lo que los perfiles sintomatológicos arrojaron, dieron como resultado ocho trastornos cualitativamente diferenciados, que a su vez son fruto de unas condiciones genéticas particulares. Los científicos expresaron que con estos nuevos hallazgos podrían cambiar la perspectiva para la comprensión de las causas, genéticas o adquiridas, de otros trastornos complejos de índole no psiquiátrica.
Los científicos involucrados en este estudio, tienen muchas esperanzas de que los resultados obtenidos en esta investigación, puedan marcar el camino hacia un perfeccionamiento del diagnóstico y el tratamiento de la esquizofrenia.
¿Qué es el núcleo rojo?
El núcleo rojo, es una estructura que se encuentra en la parte rostral, es decir superior del mesencéfalo y está en relación con la coordinación motriz. Tiene dos porciones, una inferior magnocelular (Bastón; necesario para la percepción del movimiento, profundidad, y pequeñas diferencias en brillo) y otra superior parvocelular. (Conos; larga- y media-longitud de onda (conos “rojo” y “verde”); necesarias para la percepción del color y forma (detalles finos))
Se localiza al dorso de la sustancia negra, las dos porciones que conforman el núcleo rojo, forman parte de los núcleos de la base.
Las neuronas que conforman el núcleo rojo provienen de neuroblastos en el mesencéfalo primitivo. Estos neuroblastos inicialmente componen la placa alar, para después partir hacia la anterior para configurar el núcleo rojo y la sustancia negra.
En animales que no tienen un tracto corticoespinal, la manera de desplazarse viene determinado por el núcleo rojo.
El núcleo rojo participa en el control del tono muscular y refrena la contracción muscular encargado del tono. Una lesión a este nivel producirá una hipertonicidad muscular, responsable de una rigidez corporal. El núcleo rojo también tiene participación en el control de la motricidad de los músculos distales del brazo y proximales de las piernas.
El núcleo rojo domina principalmente los músculos del hombro y del brazo, pero también tiene cierto control sobre el antebrazo y la mano. Sus funciones motoras no son tan significativas en humanos que en otros mamíferos, porque en los sereshumanos, el tracto corticoespinal es principal. No obstante, cuando un bebé gatea, está controlado por el núcleo rojo, al igual que el movimiento que hacemos con los brazos al caminar.
A pesar que el núcleo rojo tiene cierto control sobre las manos, el tracto rubroespinal está más comprometido en la actividad de grandes músculos como los de los brazos. No obstante, el control fino de los dedos no es alterado por la función del núcleo rojo, si no que se apoya sobre el tracto corticoespinal. La mayoría de los axones del núcleo rojo no tienen trascendencia a la médula espinal, pero pasan datos que provienen de la corteza motora al cerebelo.
El núcleo rojo obtiene, generalmente, la información del cerebelo contralateral (del núcleo interpuesto y de los núcleos cerebelosos laterales) y también de la corteza motora ipsilateral.
La prolongación rubroespinal envía axones eferentes a la mitad contralateral de la formación reticular romboencefálica y a la médula espinal. Estos axones eferentes atraviesan ventralmente al núcleo y bajan por el mesencéfalo a la médula espinal, donde el tracto rubroespinal que componen, va ventralmente al tracto corticoespinal lateral en el funículo lateral. El segundo haz de fibras sigue ipsilateralmente a través del campo tegmental medio hacia la oliva inferior. (Ver Núcleo Caudado)