Cervell: manual de l'usuari

2.3.1. Cèl·lules de micròglia

Són petites, però mengen molt. És per això que les de micròglia entren en la categoria de les cèl·lules macròfagues. El cervell està substancialment aïllat de la resta del món gràcies a la barrera hematoencefàlica [▸38], que no deixa passar els agents infectius de grans dimensions. Però si alguna cosa estranya aconsegueix travessar-la, les micròglies —distribuïdes per tot l’encèfal, però també per la medul·la espinal— es llancen a l’atac per destruir els invasors i atenuar la inflamació que han provocat.

Més petites que totes les altres cèl·lules glials, s’ocupen constantment de mantenir controlat l’ambient que envolta les neurones i la seva salut, així com la de les altres cèl·lules glials i dels vasos sanguinis.

2.3.2. Astròcits

Les estrelles del cel, és sabut, són només enormes pilotes rodones compostes de gas. I, tanmateix, en moltíssimes cultures, són dibuixades amb cinc, sis o set punxes, a causa de la difracció òptica produïda per l’atmosfera o —més simplement— de l’astigmatisme de l’observador. Per la vaga semblança que tenen amb les estrelles de punxes reben el seu nom els astròcits, les cèl·lules glials més difuses.

En el microcosmos encefàlic, on el nombre de neurones no és gaire allunyat del de les estrelles de la galàxia, els astròcits són com un univers paral·lel. I, malgrat que fins fa 25 anys només eren considerats una estructura de suport, avui és impossible subestimar-ne la importància.

Les cèl·lules (almenys la majoria) amb forma d’estrella mantenen lligat el cervell i contribueixen a la complexa estructura de la massa cerebral. S’ocupen després de mantenir l’homeòstasi. Emmagatzemen i distribueixen l’energia. Defensen l’encèfal d’atacs moleculars externs. Reciclen els neurotransmissors. Embolcallen les sinapsis i controlen que el sistema de transmissions funcioni regularment. I la llista podria continuar.

2.3.3. Oligodendròcits

Tots els apassionats de la hi-fi, com antigament s’anomenava la música reproduïda en “alta fidelitat”, saben que els cables que connecten el plat amb l’amplificador i l’amplificador amb els altaveus han d’estar ben aïllats: per transmetre fidelment les freqüències i per no rebre interferències. Sembla que ho sàpiguen bé, també, els oligodendròcits (del grec, ‘cèl·lules amb poques branques’), la feina dels quals és justament aquesta: aïllar els axons de manera que el sistema de transmissió dels impulsos elèctrics funcioni correctament.

No és pas poca cosa. Cada oligodendròcit es pot connectar tranquil·lament amb una cinquantena de neurones diferents i revesteix els axons amb una beina feta de molts estrats de mielina —una barreja de greixos i proteïnes que va canviar el curs de l’evolució—, embolicats l’un damunt de l’altre. Si avui dia vostè pot apreciar una velocitat de transmissió dels impulsos elèctrics neuronals de fins a 200 metres per segon és perquè la beina mielínica produïda pels oligodendròcits permet als axons tenir unes prestacions autènticament d’alta fidelitat.

2.4. ALTRES COMPONENTS

A més de les neurones, de les cèl·lules de neuròglia i del complicadíssim microcosmos molecular que les fa funcionar, el seu cervell està moblat físicament amb uns altres dos aparells fonamentals per a la seva supervivència, els quals, no pas per atzar, tenen a veure amb la sang, amb l’aigua i amb els respectius sistemes hidràulics.

2.4.1. Barrera hematoencefàlica

Molt abans que els éssers humans inventessin els filtres per als aquaris, els filtres per a l’aire condicionat i fins i tot els cigarrets amb filtre, l’Evolució ja havia dotat el cervell de vostès amb un enginyós sistema de filtratge anomenat barrera hematoencefàlica.

Les cèl·lules endotelials del sistema nerviós central tenen unes juntures més estretes que només permeten a certes molècules travessar-les i arribar al cervell transportades pel corrent hemàtic. Hi tenen accés lliure l’aigua, que hidrata el cervell; la glucosa, que el nodreix; els aminoàcids, que l’aprovisionen de matèries primeres, i poca cosa més. El pas, en canvi, està barrat a totes les molècules indesitjables, en particular toxines i bacteris.

Gràcies al filtre que vostè porta de fàbrica, les infeccions del cervell són un cas infreqüent. Però la pega és que, en cas d’infecció, la barrera hematoencefàlica tampoc permet el pas dels fàrmacs fets de grans molècules ni de la immensa majoria d’aquells que estan fets de molècules petites. La recerca està provant de desenvolupar fàrmacs nanomoleculars (de l’ordre de les milmilionèsimes de metre) capaços de travessar el filtre cerebral.

2.4.2. Líquid cerebroespinal

El cervell flota. Un líquid especialitzat, transparent i incolor, compost en bona part d’aigua, li fa de coixí per tal que no resulti esclafat pel seu propi pes.

S’ha calculat que l’encèfal, amb els seus gairebé 1.350 grams, quan flota en el líquid cerebroespinal té una massa corresponent a 25 grams. En compensació, aquest fluid serveix per a unes altres quatre funcions, més que vitals.

Protegeix, però només parcialment, el cervell en cas de topades (cap futbolista hauria rematat de cap les velles pilotes de cuir si hagués sabut què hi havia realment dins la caixa craniana). Fa la neteja de la casa en qualitat de principal component del sistema glimfàtic, anomenat així perquè s’assembla al limfàtic, però és regulat per les cèl·lules glials.

A més, gràcies als seus mecanismes de regulació, tot i que el cervell produeix cada dia si fa no fa mig litre de líquid cerebroespinal (anomenat així perquè també es troba a l’espina dorsal), un recanvi constant fa que només entre 120 i 160 mil·lilitres es trobin circulant alhora entre el cervell i la medul·la. Sense aquesta funcionalitat de sèrie, la pressió cranial seria insostenible per a la circulació sanguínia, que faria una isquèmia.

El líquid —contingut per les meninges, les membranes que embolcallen l’encèfal— és produït en el sistema ventricular, un complex de quatre cavitats cerebrals interconnectades, i descarregat a la sang. En virtut d’aquest circuit d’intercanvi, manté també l’estabilitat química de la màquina cerebral flotant.

³ Molts llibres fan constar la xifra de cent mil milions de neurones com a nombre aproximat. Segons un estudi del 2009 (Federico Azevedo, Suzana Herculan-Houzel i altres, Equal numbers of neuronal and nonneuronal cells make the human brain an isometrically scaled-up primate brain), són un 14% menys.

⁴ Observades al microscopi electrònic, les espines realment s’assemblen a les fulles, cosa que no passava amb els microscopis òptics usats pels pioners de la neurociència.

3.0 TOPOGRAFIA

No arriba a fer 525 milions d’anys, però poc n’hi falta, van aparèixer en aquest planeta els primers animals vertebrats. És a dir, aquelles formes de vida que exhibeixen una espina dorsal que s’estén per tot el cos i que, sobretot, desenvolupen un procés d’encefalització que concentrarà —en els milions d’anys que seguiran— les funcions cerebrals a la regió anterior, al cap.

El cervell, que al llarg de la interminable línia del temps de la prehistòria es va fent cada vegada més gran, complex i eficient, es presenta dividit en dos hemisferis quasi simètrics —lligats pel centre pel cos callós, un feix de fibres nervioses—, però el funcionament del qual, en realitat, és asimètric: les àrees cerebrals vinculades amb el llenguatge, per exemple, es troben gairebé sempre a l’hemisferi esquerre d’aquells que són dretans (95%), però una mica més rarament a l’hemisferi esquerre d’aquells que són esquerrans.

La topografia cerebral té molt a veure amb l’Evolució. L’encèfal humà ha heretat, en el curs d’aquesta història infinita i meravellosa, l’estructura dels cervells que l’han precedit.

La teoria del triune brain (el cervell triun), proposada pel neurocientífic nord-americà Paul MacLean als anys seixanta, presenta aspectes que han quedat obsolets, però té l’avantatge de fer fàcilment comprensibles els orígens ancestrals de la màquina més complicada del món. Per la resta, està demostrat que l’Evolució ha trobat preferible afegir extensions i milloraments a l’estructura cerebral en lloc de refer-ho tot de cap i de nou. Encara que hagi trigat centenars de milions d’anys.

Bé, al soterrani del seu cervell hi ha la part d’origen rèptil, la més antiga i petita de totes tres, que controla les funcions vitals: de la respiració al batec cardíac, de la temperatura corporal a allò que generalment anomenem instint, incloent-hi comportaments ancestrals lligats a la territorialitat. Són les operacions de base d’un cervell, actives sense necessitat del pensament o de la voluntat.

A la planta hi ha el cervell que es va desenvolupar sobretot amb l’adveniment dels mamífers, anomenat sistema límbic. Té un paper clau en les emocions, en la motivació, en el comportament i en la memòria a llarg termini, sovint de manera inconscient. Són les estructures cerebrals que han afavorit la sociabilitat típicament mamífera, així com la reciprocitat o la capacitat de sentir afecte.

A les golfes, finalment, hi ha el còrtex cerebral: sis estrats de matèria grisa —particularment desenvolupats en els primats, en els homínids i molt espectacularment en l’home— que embolcallen l’encèfal i que gestionen la consciència, el pensament, el llenguatge i totes aquelles coses que diferencien un ésser humà, com la predicció i la programació d’esdeveniments futurs. [▸63]

Òbviament, totes tres regions del cervell han continuat evolucionant durant milions d’anys, seguint les branques genealògiques del món animal. No estan segellades i separades les unes de les altres, com si fossin tres nines d’una matrioixca, sinó estretament relacionades per una xarxa intricada d’autopistes neuronals.

Vostè no té un cervell reptilià, sinó, més aviat, algunes estructures cerebrals que tenen origen en un llunyaníssim avantpassat comú amb els rèptils. Els cervells no són tres en un sentit literal, sinó un de sol.

3.1. CERVELL “RÈPTIL”

L’avantpassat més llunyà del seu cervell es remunta a fa uns cinc-cents milions d’anys, i va aparèixer sota l’aigua. Un cervell primordial compost per uns quants centenars de neurones primitives. Amb el pas dels anys —milions d’anys—, la complexitat d’aquest encèfal va créixer, paral·lelament a la complexitat dels animals submarins que l’hostatjaven. Quan algunes espècies van sortir de l’aigua per colonitzar la terra, on per sobreviure calia respondre a una complexitat encara més gran, ara fa uns 250 milions d’anys, va evolucionar allò que podríem anomenar el cervell rèptil. Instal·lat a bord d’espècies amfíbies cada vegada més sofisticades, es va convertir en una dotació de tots els cervells venidors: el seu disseny de base es troba tant en els moderns rèptils com en els moderns mamífers, incloent-hi l’Homo sapiens. Òbviament, amb les enormes diferències acumulades en milions d’anys d’evolució.

La part més antiga i interna del seu cervell està formada pel cerebel i el tronc de l’encèfal, i controla les funcions vitals com el batec cardíac, l’equilibri, la respiració o la temperatura corporal.

És un component d’altíssima confiança de la màquina cerebral, capaç de funcionar 24 hores al dia en modalitat completament automàtica i sense demanar cap implicació per part de l’usuari. De fet, ningú no s’oblida mai de respirar. És veritat que el remot origen genètic fa del cervell “rèptil” la part més primitiva, rebel i indisciplinada del seu cervell. En compensació, la interminable progressió evolutiva ha involucrat radicalment tots els components de la màquina cerebral humana i l’ha transformat en un altre engranatge fonamental de la seva mateixa intel·ligència.

3.1.1. Tronc de l’encèfal

Observat des de la base, el cervell comença amb una espècie de cable, de conducte —un “nervoducte”, com si diguéssim—, que el connecta amb la resta del cos. El tronc de l’encèfal, anomenat en anglès, amb més gràcia, brainstem (‘tija cerebral’), és tan bàsic per a les funcions cerebrals i la seva sorprenent història evolutiva que, entre altres coses, contribueix a regular la respiració, el batec cardíac, el son i la gana.

Totes les informacions que circulen del cos al cervell, i viceversa, passen pel tronc de l’encèfal. En el primer cas ho fan a través de les rutes sensorials per on viatgen les informacions del dolor, la temperatura, el tacte i l’autopercepció, és a dir, de la percepció del propi cos. [▸98] En el segon cas, seguint els feixos d’axons que s’originen a les neurones motrius del tronc encefàlic i s’acaben en sinapsis a la medul·la espinal, on es propaguen les informacions que regulen el moviment.

Però la cosa no s’acaba aquí. Dels tres components principals del tronc de l’encèfal (bulb raquidi, pont i mesencèfal), n’emergeixen deu de les dotze parelles de nervis cranials, és a dir, els nervis que neixen directament al cervell, i a tots dos hemisferis, dedicats al control motor i sensorial de la cara, els ulls i les vísceres.

El tronc està travessat tot ell per la formació reticular, una col·lecció d’un centenar de xarxes neuronals que manté l’estat de vigília enviant al còrtex una seqüència de senyals a intervals regulars. Quan la seqüència es frena, s’indueix la somnolència. La formació reticular desenvolupa un paper cabdal en els mecanismes de l’atenció. [▸153] Així, si hi afegim que, a més de ser responsable del funcionament del sistema cardiocirculatori i del respiratori, contribueix al desenvolupament del coneixement i de l’autoconeixement —i, per tant, de la consciència—, s’entén que el tronc encefàlic sigui a la base de tot. En tots els sentits.

Bulb raquidi o medul·la oblonga

Sense no es pot viure. De manera involuntària —és a dir, sense ni la més mínima determinació per part del propietari legítim—, el bulb raquidi orquestra els fonaments basilars de l’existència, com la respiració, el batec cardíac i la pressió sanguínia. És l’oficial de connexió entre l’espina dorsal i el cervell pròpiament dit.

Com a part del tronc encefàlic, serveix per transmetre els missatges neuronals entre el sistema nerviós central i el perifèric. En aquest últim té un paper crucial en el sistema nerviós autònom, en el qual regula les funcions respiratòries, cardíaques i vasomotores, així com nombrosos reflexos automàtics, respostes involuntàries a un nombre variable d’estímuls (se n’han comptat 45). Entre aquests, la tos, l’esternut, el vòmit i el badall.

Pont

Pujant pel tronc encefàlic, entre la medul·la i el mesencèfal, hi ha el pont. Anomenat també protuberància, o pons (en llatí), o pont de Varolio (en memòria de Constanzo Varolio, l’anatomista italià del segle XVI que va ser el primer que el va descriure), té una forma lleugerament inflada.

El pont relliga diverses àrees del cervell i gestiona el flux vital de comunicació entre el còrtex cerebral i el cerebel. Travessat per quatre parelles de nervis cranials, sosté funcions sensorials com l’oïda, el gust, el tacte i l’equilibri, però també desenvolupa funcions motrius com la masticació o el moviment dels ulls. Atès que el son REM s’origina aquí, el pont té un paper cabdal fins i tot en els somnis.

Mesencèfal

Amb una llargada de tot just 2 centímetres, el mesencèfal és el tram final del tronc de l’encèfal, però també el més petit. I, tanmateix, té un pedigrí embrional de molt de respecte.

Si fa no fa, el vint-i-vuitè dia de desenvolupament, el tub neural es diferencia en tres vesícules que es preparen per convertir-se en un cervell. S’anomenen romboencèfal, mesencèfal i proencèfal. Al cap de poques setmanes, el primer es diferenciarà en metencèfal (que esdevindrà més tard el pont i el cerebel) i mielencèfal (el bulb raquidi). L’últim, en canvi, es dividirà en telencèfal (còrtex cerebral) i diencèfal (hipotàlem, tàlem i més coses). El mesencèfal, que és al mig, continua sent el mesencèfal. En anglès, les tres divisions embrionàries són anomenades de manera eloqüent hindbrain (cervell posterior), midbrain (cervell mitjà) i forebrain (cervell de davant).

A causa d’aquesta seva posició estratègica, el mesencèfal és travessat per segments de matèria blanca que connecten el pont amb el tàlem —tant com dir el cervell “rèptil” amb el sistema límbic— en totes dues direccions. A més a més, allotja en el seu interior diversos nuclis de matèria grisa, tant sensorials com motors, que gestionen la regulació de la vigília i del dolor, l’oïda i el moviment del cap i els ulls.

Per simplificar, es pot dividir en tres parts: el tecte o làmina quadrigeminada, el tegment i els peduncles. Els dos primers estan separats de l’aqüeducte central (per on transita el líquid cerebroespinal [▸38]), mentre que els peduncles estan dividits per la doble substància negra, una de les principals fonts de dopamina.

Substància negra

S’anomena d’aquesta manera perquè està densament poblada per neurones enfosquides per la melanina, el mateix pigment que produeix el bronzejat. En aquest cas, de substàncies negres, n’hi ha dues. Cadascuna d’elles es divideix al seu torn en dues parts, amb funcions del tot diferents: la pars compacta està poblada de neurones dopaminèrgiques que es projecten en l’estriat, mentre que la pars reticulata està composta sobretot per neurones GABA-èrgiques [▸29] connectades amb nombroses estructures diverses.

Àrea tegmental ventral

Sense allunyar-nos gaire, allà on s’acaba el mesencèfal hi ha una petitíssima estructura neuronal estratègicament connectada a molts angles diversos del cervell, des del tronc de l’encèfal fins al còrtex prefrontal. Part fonamental del sistema dopaminèrgic i, per tant, del sistema de la recompensa, [▸138] l’àrea tegmental ventral (coneguda també amb les sigles VTA) té a veure funcionalment amb la motivació, [▸150] l’aprenentatge [▸157] i, en una categoria ben diferent, amb l’orgasme. [▸128] Però també està lligada a la toxicodependència i a algunes patologies mentals greus.

3.1.2. Cerebel

El nom és un diminutiu, el cerebel, o cervellet, s’anomena així a causa de les seves dimensions i del seu aspecte. No gaire més gros que una pilota de golf, sembla gairebé un encèfal a petita escala —també amb dos hemisferis, però sense les circumvolucions de l’escorça— allotjat al soterrani posterior del seu cervell, sota els lòbuls temporals, connectat directament amb la medul·la espinal, i que transmet les ordres del cervell (encara que siguin involuntàries) a la resta del cos.

El cerebel és part de l’equipament cerebral de tots els vertebrats, de rèptils, peixos, ocells i mamífers. Des de fa algun segle sabem que serveix per al control motor, l’equilibri i la coordinació dels moviments, perquè hem vist què passa quan és físicament malmès. Però en la versió Homo sapiens, l’Evolució sembla haver-hi afegit funcions, i d’importància. És més, segons alguns estudis recents, aquesta antiga part del cervell té un paper de cap manera diminutiu.

En primer lloc, serveix per a l’aprenentatge motor, sobretot quan es tracta d’aprendre a realitzar moviments sofisticats, com una mitja volea de revés en un camp de tennis, o l’execució de les fugues de Bach sobre el teclat d’un piano. Amb això n’hi hauria prou per classificar el cerebel com a patrimoni de la humanitat. És cert que, si el comparem amb el còrtex cerebral —la part exterior, dominant, gairebé hipertròfica de l’encèfal humà—, gairebé semblaria un accessori o bé, justament, el vestigi d’un remot passat evolutiu. Al capdavall, representa tot just un 10% del volum cerebral total. Fins que no descobrim que està poblat per gairebé 69.000 milions de neurones, contra els poc més de 20.000 del còrtex. El secret rau en el fet que gairebé 46.000 milions d’aquestes són cèl·lules granulars, de les neurones més petites que hi ha.

El paper del cerebel no es pot menystenir. El seu intercanvi informatiu constant amb el còrtex cerebral, gairebé com si treballessin en tàndem, sembla assignar-li un paper en les funcions cognitives, a més de les motrius per a les quals originalment havia evolucionat.