Capítulo 13: Sistema límbico

La difícil caracterización anatómica y funcional del sistema límbico como el conjunto de estructuras neuronales que genera la conducta emocional se debe a dos razones principales. La primera es el carácter personal y subjetivo de emociones y motivaciones que hace inverosímil cualquier intento de generalización. Una segunda complicación es la falta de acuerdo para definir qué regiones cerebrales forman el sistema límbico y qué características funcionales comparten para agruparlas, precisamente, bajo la denominación de sistema.

Un elemental principio evolutivo sugiere que aquellos comportamientos adaptados al entorno físico o al ambiente social tienden a perpetuarse, al igual que debe ocurrir con los circuitos neuronales que los hacen posibles. Para MacLean, sobre el cerebro visceral y apetitivo de los reptiles primitivos, se añadió un cerebro emocional, cuyas funciones serían asumidas, finalmente, por el sistema límbico de aves y, sobre todo, mamíferos. El sistema límbico determina la aparición de un mundo interno pero no equivalente al de medio interno. El mundo interno no se fundamenta en la presencia de interoceptores o en el desarrollo de mecanismos homeostáticos, sino en la elaboración de señales internas de identidad. Por ejemplo, ser capaz de inhibir determinados deseos (rehuir una fuente de alimento ante la presencia de un predador) es la expresión conductual de la existencia de circuitos internos capaces de generar estados en los que la información procedente de extero e interoceptores se somete a un escrutinio frente a memorias o planes no meramente contingentes o inmediatos. En este sentido, el sistema límbico sería un poderoso inhibidor de deseos y necesidades relacionadas con la supervivencia del individuo, en función de las condiciones del medio interno y del medio externo (físico y social).

El concepto de emoción tiene una doble vertiente. En primer lugar, se puede considerar un aspecto interno, personal, que en la especie humana toma además un carácter cognitivo, y un aspecto externo, conductual, que sirve de clave o señal a miembros de la misma especie, o de especies relacionadas.

El extraordinario desarrollo en aves y mamíferos de las estructuras que se incluyen en el concepto de sistema límbico estaría muy ligado, por otra parte, al cuidado de la prole, característica más que peculiar de estas especies. Este hecho singular permite una prolongación de los estadios infantiles y juveniles en contacto directo con el medio externo. Es bien conocido que la persistencia de rasgos infantiles, así como la detección de los mismos, desencadena mecanismos inhibidores de la agresión, tal vez relacionados con la aparición y desarrollo del sistema límbico (figura 13-1).

Como se podrá observar en las páginas que siguen, el sistema límbico se caracteriza por el elevado número de circuitos neuronales que en él se inscriben. En este sentido conviene tener en cuenta las consideraciones siguientes. En primer lugar, la misma estructura puede formar parte de circuitos distintos, de igual modo que un mismo circuito puede procesar informaciones distintas e, incluso, contrapuestas. En segundo lugar, cada relevo o estación neuronal en un circuito supone una transformación de la información y, al mismo tiempo, se puede constituir en un punto nodal al que se puede acceder desde orígenes, funciones o necesidades distintas. Estos circuitos no son necesariamente neuronales en exclusiva. Existen sistemas hormonales que pueden cumplir misiones de distribución de información simultánea y rápida a órganos, aparatos y sistemas en función de las necesidades del momento. Ejemplo de esto último es la reacción de alerta en la que intervienen mecanismos neuronales y hormonales.

Otro aspecto que se debe tener en cuenta es el papel del sistema límbico como inhibidor selectivo de impulsos y necesidades básicas, relacionadas con la supervivencia. La inhibición selectiva de determinados circuitos de carácter no topográfico, sino relativos al archivo de memorias cargadas de significado interno puede impedir la activación de (demasiadas) vías laterales y permitir así la creación exclusiva de las asociaciones temporoespaciales pertinentes (aprendizaje emocional, vivencias, etc.). La dispersión lateral en circuitos altamente interconectados llevaría a fenómenos de resonancia, superabundancia y/o bloqueo (ideas obsesivas, crisis epilépticas, ansiedad, etc.). Desde una perspectiva fisiológica, el sistema límbico está capacitado para llevar a buen término tareas de este tipo, ya que en él se repite hasta la saciedad el esquema básico, presente en tantas otras estructuras cerebrales, de que fuentes de información distintas de carácter complementario y/u opuesto se confrontan en la misma estructura o punto nodal a través de circuitos entremezclados.

En 1878, Broca denominó lóbulo límbico al anillo de tejido cortical que rodea el hilio de cada hemisferio cerebral. Dicho anillo o limbo está formado por el giro del cíngulo, el giro subcalloso, el giro parahipocámpico y la formación del hipocampo, así como por otras estructuras corticales relacionadas con la vía olfatoria. Todas estas estructuras, agrupadas también bajo el nombre de rinencéfalo, se supusieron relacionadas con la olfacción. En 1952 MacLean propuso que el lóbulo límbico junto a determinados núcleos subcorticales está relacionado más bien con la elaboración y expresión de las emociones. Los componentes subcorticales del sistema límbico son la amígdala, el área septal, el núcleo accumbens, el epitálamo (habénula), el núcleo anterior del tálamo y parte de los ganglios basales, como la sustancia innominada y la región palidal ventral. A esta larga relación se suele incorporar el hipotálamo, como vía final común de salida de todo el sistema, y la corteza orbitofrontal como lo opuesto, es decir, como la porción de neocorteza que interviene más directamente en el sistema límbico (figura 13-2). Aunque no hay un completo acuerdo acerca de la composición anatómica del sistema límbico, se acepta que un conjunto de estructuras localizadas en la porción medial del telencéfalo, altamente interconectadas entre sí, comparten proyecciones directas al hipotálamo, regulando, por tanto, los mecanismos neuroendocrinos, autonómicos y conductuales asociados con esta porción del diencéfalo (figura 13-3).

Amígdala

La amígdala es un complejo de núcleos y áreas corticales especializadas que se localiza en la porción rostromedial del lóbulo temporal. Está formada por los núcleos cortical, medial y central, por el complejo basolateral y por la corteza periamigdalina. Estos núcleos están ampliamente conectados entre sí y, además, presentan conexiones específicas con otras estructuras límbicas (figura 13-4). Por ejemplo, el núcleo central está muy relacionado anatómica y funcionalmente con el hipotálamo lateral y con diversas estructuras del tronco del encéfalo, como el núcleo del tracto solitario y el núcleo parabraquial, los cuales, a su vez, participan en funciones gustativas, cardiorrespiratorias y viscerales. Los núcleos cortical y medial así como la corteza periamigdalina reciben aferencias desde el bulbo olfatorio principal y accesorio y proyectan a la corteza olfatoria. La porción basolateral, más moderna desde el punto de vista filogenético, recibe aferencias de áreas corticales de asociación, sobre todo del giro temporal inferior (visual), del giro temporal superior (acústico) y del lóbulo de la ínsula (somatosensorial). Está también muy relacionada con la corteza prefrontal orbitomedial y con el núcleo dorsomedial del tálamo. En conjunto, los núcleos amigdalinos proyectan a través de la stria terminalis y de la vía ventral, a diversas zonas del hipotálamo, aparte de a otras estructuras corticales y subcorticales (figura 13-4).

Formación del hipocampo y corteza límbica

La formación del hipocampo es una porción de la corteza cerebral que forma una especie de cuerno a lo largo de la curvatura del ventrículo lateral. Se subdivide en hipocampo propiamente dicho, o asta de Ammon, giro dentado y complejo subicular. Las aferencias a la formación del hipocampo proceden de la corteza entorrinal, del hipocampo contralateral y de estructuras subcorticales como el septum medial, ciertos núcleos del rafe y el locus coeruleus del tronco del encéfalo. El hipocampo proyecta de vuelta a la región subicular y ésta, a su vez, lo hace sobre otras áreas corticales, el tálamo anterolateral, los cuerpos mamilares, los núcleos ventromedial y anterior del hipotálamo y el septum lateral. A través del fórnix, el hipocampo proyecta sobre el septum lateral (figura 13-5).

El resto de la corteza límbica de asociación se muestra en la figura 13-2 y sus principales conexiones anatómicas se presentan en la figura 13-6.

Circuitos límbicos

En 1937 Papez describió un circuito neuronal que, por vez primera, ponía en conexión los componentes expresivos de los fenómenos emocionales con los componentes cognitivos propios del mundo interior, es decir, los sentimientos. Como se muestra en la figura 13-7A, el circuito de Papez relaciona el hipotálamo, es decir la (supuesta) vía final común de los afectos, con la corteza límbica o asiento de la generación de los estados emotivos. Este circuito límbico medial se complementó por otro basolateral, propuesto por Yakolev en 1948. Este último circuito (figura 13-7B) pone en relación el hipotálamo, a través de la amígdala, con la única porción de la neocorteza relacionada de manera directa con el sistema límbico, es decir, la corteza prefrontal orbitaria. A estos dos circuitos, que se pueden considerar como clásicos, se ha sumado con posterioridad una lista casi interminable de relaciones anatomofuncionales entre estructuras límbicas y paralímbicas.

A finales del siglo xix, Jackson propuso que una función determinada está representada muchas veces a niveles distintos del sistema nervioso. Los niveles más altos, habiendo aparecido más tarde, median la función en una forma más precisa que los niveles inferiores. Además, son excitados más fácilmente y suelen tener una acción inhibidora sobre los niveles inferiores. Por ello, la lesión de los niveles superiores libera a los inferiores de dicha inhibición y permite su expresión conductual. Con esta idea jerárquica in mente, MacLean propuso en el decenio de 1950-1959, que el cerebro de los mamíferos actuales es la suma de tres cerebros superpuestos, adquiridos a lo largo de la evolución (figura 13-8). Un primer cerebro protorreptiliano, vegetativo o instintivo, formado por porciones altas de la médula espinal y parte del tronco del encéfalo además de los ganglios basales, hizo posible el desarrollo de los comportamientos instintivos relativos al establecimiento de territorios, busca de refugios, caza, apareamiento, etc.; es decir, de funciones relacionadas con la supervivencia. El cerebro de los paleomamíferos, emocional o límbico, sería superior jerárquicamente al anterior, por lo que tendría la opción de suspender o bloquear su activación. El conocimiento de uno mismo se originaría de la posibilidad de inhibir pautas conductuales heredadas o de suprimir secuencias de conducta aprendidas con anticipación, generando así un bloqueo o contención de pulsiones primitivas. Esta memoria interna que se va elaborando es mezcla de opciones propias y de información procedente del medio externo e interno. Por último, el cerebro de los neomamíferos estaría formado por estructuras neocorticales y sería el responsable del análisis frío (no emocional ni contingente) y en detalle de las características del medio externo. Este último cerebro operaría así libre de las señales (o el ruido) generado en el mundo interior. En cualquier caso, el comportamiento es único, y resultado del trabajo combinado de los tres sistemas. Aunque esta teoría está lejos de una confirmación experimental plena no deja de ser sugestiva y por eso se menciona aquí.

Como se ha señalado, el hipotálamo representa la vía final común de salida del sistema límbico en los aspectos referentes a la regulación de las glándulas de secreción interna y del sistema nervioso vegetativo. Esto es posible porque, por una parte, el hipotálamo está conectado con la hipófisis, bien a través del sistema porta hipofisario (adenohipófisis) o, de modo directo, a través de proyecciones axónicas (neurohipófisis). Por otra parte, diversos núcleos hipotalámicos proyectan a los centros troncoencefálicos encargados de la regulación de funciones vegetativas como el mantenimiento de la temperatura corporal y de la función cardiovascular y respiratoria. Además, el hipotálamo juega un importante papel en la expresión de las emociones a través de la musculatura estriada. De hecho, la estimulación eléctrica de alguno de sus núcleos es capaz de producir comportamientos integrados de índole emocional, como ataque, huida, etc., lo que demuestra que estas complejas conductas son configuradas en esta estructura cerebral.

El interés por el hipotálamo como ganglio cerebral que regula y coordina las funciones metabólicas, endocrinas y vegetativas y como órgano rector de los aspectos motores básicos de la conducta emocional nació de los estudios clásicos de estimulación cerebral de Hess y de lesión así como de desconexión cortical de Bard. La estimulación eléctrica de porciones discretas del hipotálamo produce modificaciones en los niveles de, prácticamente, cualquier proceso endocrino, metabólico o vegetativo (figura 13-9). Por otra parte, se ha demostrado que tras la separación quirúrgica del hipotálamo de las estructuras corticales y de los ganglios basales (animal hipotalámico) el animal es capaz todavía de regular su metabolismo y de producir respuestas conductuales agresivas. La conducta agresiva, aunque bien elaborada desde el punto de vista motor, recibió el nombre de rabia falsa porque se desencadena por estímulos irrelevantes, no se dirige a los objetos adecuados y, más importante aún, porque sólo se induce su aspecto externo, pero no la experiencia interior.

En el cuadro 13-1 se resumen las diversas funciones controladas por el hipotálamo, así como los núcleos que participan en ellas. Considerando lo intrincado de la anatomía del hipotálamo, el pequeño tamaño de cada núcleo y el alto grado de conexiones y vías de paso (figura 13-3) es difícil asignar con certeza una función definida a un núcleo en concreto. Los datos indicados en el cuadro 13-1 deben, por tanto, ser considerados con la debida reserva.

Dado que las funciones del hipotálamo como órgano endocrino, así como su papel regulador del sistema nervioso vegetativo, además de la ingesta de alimentos y de agua como también de la regulación de los ritmos biológicos ha sido considerada in extenso en diversos capítulos de esta obra, a continuación sólo se consideran aquellos aspectos globales de la fisiología del hipotálamo relacionados sobre todo con los efectos de su estimulación y lesión.

Funciones vegetativas

La estimulación de las porciones anteriores del hipotálamo como los núcleos anterior y preóptico disminuye el ritmo cardíaco, la presión arterial y el ritmo respiratorio. La estimulación del núcleo anterior disminuye la temperatura corporal mediante la inducción de vasodilatación o de conductas como el jadeo. Por el contrario, los núcleos posterior y supramamilar producen efectos opuestos. El núcleo posterior del hipotálamo activa la inducción de conductas como el escalofrío que contribuyen a aumentar la temperatura corporal. En ambas regiones anterior y posterior del hipotálamo existen neuronas que modifican sus patrones de disparo en función de la temperatura corporal actuando como termorreceptores internos (figura 13-10).

Efectos conductuales

La estimulación eléctrica de la región lateral del hipotálamo induce un aumento de la actividad motora general del animal y de su conducta agresiva. Este incremento de agresividad se acompaña de fenómenos vegetativos como dilatación pupilar, sacar las garras, erizamiento del pelo, aumento de la presión arterial y del ritmo cardíaco, disminución del flujo renal, disminución de la secreción de jugos digestivos, etc. Todo este correlato vegetativo de tipo simpático es el cortejo que acompaña a la reacción de alerta. Naturalmente, la lesión del hipotálamo lateral produce el efecto opuesto.

La estimulación de la región medial del hipotálamo, por el contrario, induce placidez y sedación de la conducta del animal mientras que su lesión produce un aumento de agresividad que no cede con el tiempo. Este cuadro ya mencionado de rabia falsa se produce también tras la lesión selectiva de porciones del sistema límbico, como la corteza orbitofrontal y el giro del cíngulo.

La estimulación de ciertas estructuras hipotalámicas periventriculares como los núcleos periventricular y preóptico induce respuestas muy distintas a las anteriores, del tipo de temor y miedo, que suelen originar conductas de escape o huida.

Las acciones del hipotálamo sobre el sistema nervioso vegetativo antes indicadas se complementan con otras de tipo conductual, ya que la estimulación de sus regiones anteriores induce placidez y sueño, mientras que la estimulación de las regiones posteriores aumenta el nivel de alerta y vigilancia del animal.

Una estructura hipotalámica ya estudiada en otra sección de esta obra es el núcleo supraquiasmático, el cual se ha caracterizado en roedores (rata, hámster) como el responsable de la generación de los ritmos de tipo circadiano. Se ha demostrado que la actividad de sus neuronas sigue una ritmicidad circadiana incluso aisladas del resto del cerebro, lo que les confiere las características de un verdadero generador del ritmo y no de una mera estructura repetidora.

Regulación de la ingesta

Los estudios sobre la regulación de la ingesta de alimentos y agua tuvieron una especial incidencia en el debate sobre si las estructuras hipotalámicas son o no específicas en la localización de determinadas funciones. Durante mucho tiempo se ha aceptado que el hipotálamo lateral funciona como un centro del hambre, cuya activación incita a comer y beber al animal, y cuya destrucción lo convierte en un ser capaz de llegar a la desnutrición por su rechazo de la comida. Por el contrario, la región ventromedial del hipotálamo funcionaría como un centro de la saciedad, generando efectos opuestos a los indicados para la región lateral (figuras 13-11 y 13-12). Experimentos recientes han mostrado lo simplista de esta interpretación, pero no la han rebatido por completo ni existe en la actualidad una teoría que englobe de modo aceptable la organización de los mecanismos de regulación de la ingesta de alimentos.

Regulación hormonal

Las porciones magnocelulares de los núcleos supraóptico y paraventricular se encargan de la síntesis y liberación de la hormona antidiurética y de la oxitocina, cuyas acciones fisiológicas se han considerado en otra sección de esta obra. Es de resaltar que colaterales axónicas de las mismas neuronas que proyectan al lóbulo posterior de la hipófisis, donde se liberan dichas hormonas, se dirigen también a otras estructuras del sistema límbico y del tronco del encéfalo con una función desconocida de momento.

Por su parte, acúmulos de neuronas de pequeño tamaño localizadas preferentemente en los núcleos periventriculares sintetizan las hormonas (o factores de liberación) hipotalámicas: TRH, LHRH, CRH, GHRF, GHIH, PRF, PIH, MRF y MIF. Todas estas hormonas alcanzan los lóbulos anterior y medio de la hipófisis a través del sistema porta hipofisario. Cada una de ellas en función de la(s) hormona(s) cuya liberación regula(n), se ha considerado en el capítulo correspondiente.

En diversas estructuras del sistema límbico se han encontrado receptores para estas hormonas y factores, así como para otras hormonas y sustancias de tipo peptidérgico que actúan probablemente como neurotransmisores o neuromoduladores. Por ello se ha propuesto que en adición a las redes neuronales que conforman el sistema límbico existe una red peptidérgica que participa en la coordinación de los aspectos vegetativos y endocrinos que acompañan a la expresión conductual de las emociones. Se recuerda una vez más que la conducta emocional no es sólo el resultado de la actividad del sistema límbico, sino que en su génesis participan otras estructuras nerviosas y endocrinas.

Aunque parece difícil alcanzar un acuerdo para definir qué se entiende bajo el término emoción, se acepta de modo unánime que en situaciones tensas o comprometidas para el individuo (por ejemplo, el sobresalto que acontece ante la presencia súbita de un predador) ocurre una activación inespecífica del sistema vegetativo (taquicardia, sudor frío, etc.) y del sistema motor esquelético (expresión de terror, ataque/huida) junto con un mayor o menor conocimiento de la causa del sobresalto.

De acuerdo con la teoría de James-Lange, el sentir interno que caracteriza a un estado emocional se sigue de la percepción de los fenómenos motores y vegetativos que se desencadenan ante determinados estímulos externos. Por el contrario, para Cannon y Bard, así como para la mayoría de investigadores actuales, las sensaciones que desencadenan estímulos emocionalmente relevantes ponen en marcha un doble mecanismo que origina la emoción por una parte, y la respuesta motora y vegetativa por otra. Como se ha señalado, Papez fue el primero en ubicar en estructuras del sistema límbico los dos aspectos de la emoción, es decir, expresión y sentimiento (figura 13-7A). Así, los elementos expresivos generados en el hipotálamo se pondrían en contacto con (o podrían ser activados desde) la neocorteza, a través de la corteza límbica de asociación. Aunque el circuito de Papez no tiene hoy día una especial relevancia funcional, sí es cierto que estructuras como el hipotálamo, la amígdala, el hipocampo y la corteza orbitofrontal son necesarias en la elaboración de las respuestas emocionales.

Llama la atención el frecuente olvido de la filogenia y ontogenia de los fenómenos de tipo emocional. Por ejemplo, sería fácil determinar el origen evolutivo de determinados gestos como rascarse la cabeza en señal de perplejidad o taparse los ojos ante una visión horripilante. Por otra parte, las crías aprenden de sus mayores la respuesta emocional que corresponde ante determinadas situaciones conflictivas. Además, los elementos cognitivos y abstractos de las situaciones emocionales son reelaborados de manera continua mediante mecanismos de rememoración. Todos estos factores sugieren que los fenómenos emocionales, al menos en sus aspectos cognitivo-perceptivos, no tienen una localización precisa sino que se distribuyen por las estructuras corticales junto con otros fenómenos aprendidos de forma verbal, manipulativa, abstracta, etc. Por ejemplo, siempre se ha supuesto que los fenómenos vegetativos que acompañan a la emoción son de carácter adaptativo para la (posible) acción motora. Sin embargo, hay que tener en cuenta que la respuesta vegetativa sobrepasa en tiempo a la motora, que a veces, además, es más intensa de lo necesario y que con la repetición del estímulo tiende a desaparecer mientras hay una mejora de la respuesta motora estriada. Todo esto hace pensar que las respuestas emocionales tienen un componente inespecífico, alertador, cuyo significado primordial es la puesta en marcha de fenómenos cognitivos que faciliten la búsqueda de soluciones originales, desechando pautas más primitivas y estereotipadas.

Del mismo modo que determinados aspectos de las emociones se pueden condicionar o bien aprender, los fenómenos emocionales son fuente de impulsos o generan necesidades internas, es decir, se convierten en motivaciones.

El concepto de motivo es de origen psicológico. Tanto la teoría psicoanalítica de Freud, como las teorías etológicas y la teoría de los impulsos de los psicólogos experimentales proponen que determinadas tensiones internas, como el hambre o la sed aparecen como consecuencia de estados carenciales, en este caso de alimentos o agua. Estas tensiones internas activan la realización de determinadas conductas apetitivas, o de búsqueda, y consumatorias o de satisfacción. La reducción de la tensión interna refuerza la aparición de dichas conductas cuando se plantea, de nuevo, la necesidad. Los motivos o impulsos tienen un origen interno, aunque no siempre es fácil localizar el estado carencial que los genera, como ocurre por ejemplo con la conducta sexual o con la curiosidad, capaz de poner en marcha una conducta exploratoria. Por último, en ausencia de necesidad objetiva de alimentos y/o de la sensación de hambre se puede comer si se presenta un alimento muy apetitoso que actúa, en este caso, como incentivo.

Es probable que las motivaciones, al igual que ya se ha comentado para las emociones, no tengan un sustrato anatómico definido. Su progresiva elaboración con el desarrollo de la especie y del individuo hace que en su génesis, rememoración y repetición intervengan numerosos circuitos, a los que se puede acceder desde diversas entradas o puntos nodales. Por ejemplo, la angiotensina II desencadena la aparición de conductas apetitivas de búsqueda de agua tras su inyección intraventricular, por su acción sobre el órgano yuxtafornical, mientras que a nivel renal, a través de su acción sobre la aldosterona y sobre la hormona antidiurética, aumenta la reabsorción de sodio y agua (figura 13-12). En este sentido, numerosas sustancias de origen peptídico (hormonas, neurotransmisores, neuromoduladores) funcionan poniendo en marcha de modo simultáneo fenómenos localizados en circuitos y estructuras orgánicas muy diversas con un mismo fin adaptativo.

En este apartado se explican las características funcionales más relevantes de estructuras límbicas como la amígdala, la formación del hipocampo, el septum y la corteza límbica de asociación. Además se presentan algunas consideraciones acerca de la lateralización de funciones emocionales en la corteza cerebral del ser humano y sobre la localización en el sistema límbico de áreas o zonas de recompensa o castigo.

Amígdala

En 1939, Klüver y Bucy describieron que la lesión bilateral del núcleo amigdalino y de parte del polo anterior del lóbulo temporal en monos produce un síndrome conductual caracterizado por: ceguera psíquica; conducta exploratoria oral exagerada; temeridad o pérdida de miedo, ya que, por ejemplo, juegan con serpientes a las que, normalmente, temen; conducta alimentaria excesiva (hiperbulimia) e indiscriminada; aumento de la conducta sexual (auto-, homo- y heterosexual); e hipermetamorfosis o tendencia a reaccionar ante cualquier estímulo visual (figura 13-13). Este cuadro clínico permite suponer que en condiciones normales la amígdala funciona como un centro inhibidor, evitando que se desencadenen conductas temerarias o inapropiadas en relación con la alimentación, el sexo y la exploración del entorno. Dada la diversidad de las aferencias que la amígdala recibe de la corteza límbica y del resto de la corteza de asociación, así como su densa proyección sobre los núcleos del hipotálamo (figura 13-4) es fácil aceptar el papel rector de la amígdala para la correcta estructuración de los comportamientos más adecuados en función de la información sensorial disponible. Así pues, el estudio pionero de Klüver y Bucy mostró la participación de la amígdala en numerosos procesos de índole emocional en los que se realiza una compleja elaboración y asociación de estímulos procedentes de diversas fuentes sensoriales.

La estimulación eléctrica de la amígdala produce efectos sobre el sistema nervioso vegetativo parecidos a los que induce la estimulación del hipotálamo. Principalmente, la estimulación de la amígdala central produce aumento o disminución de la presión arterial y de la frecuencia cardíaca, aumento o disminución de la motilidad y de las secreciones gastrointestinales, midriasis, piloerección, etc. La estimulación de la amígdala corticomedial produce un aumento de la secreción de ACTH y de gonadotrofinas, mientras que la estimulación de la porción basolateral parece inhibirla. La estimulación de la amígdala también induce fenómenos motores como giro contralateral de la cabeza, movimientos masticatorios y de deglución, o movimientos de tipo clónico y rítmico que pueden tomar un carácter convulsivo si se prolonga el estímulo.

En el animal despierto, la estimulación eléctrica de la amígdala a baja intensidad produce reacción de alerta moderada, como mirar a los lados, etc., con débiles alteraciones de tipo vegetativo. Si se incrementa la intensidad del estímulo se producen los fenómenos vegetativos antes indicados más una reacción generalizada de ataque-huida.

Es característico que los efectos de la estimulación de la amígdala dependen en grado sumo del estado funcional del animal, de su entorno y de los niveles de variables endocrinas, metabólicas y vegetativas. Así, un mismo estímulo en un mismo animal puede aumentar los niveles de ACTH si éstos están bajos, pero disminuirlos si previamente estaban aumentados. El papel homeostático y no predeterminado desde el punto de vista funcional de los diversos núcleos amigdalinos queda así de manifiesto.

Los núcleos amigdalinos están altamente interconectados entre sí y con el resto de las estructuras límbicas. Se pueden, sin embargo, dividir en tres grupos diferentes desde el punto de vista funcional (figura 13-4). La amígdala corticomedial participa sobre todo en la olfacción y en funciones directamente relacionadas con el hipotálamo. En esta región existen numerosos receptores para las hormonas corticoadrenales y gonadotróficas por lo que, es probable que, la amígdala corticomedial intervenga en las funciones endocrinas y conductuales relacionadas con el cortejo y la actividad reproductora. La amígdala central proyecta sobre todo a núcleos troncoencefálicos como la sustancia gris periacueductal, el núcleo parabraquial, el núcleo del tracto solitario y el núcleo motor dorsal del vago, con funciones de carácter vegetativo. Esta comunicación se realiza mediante neurotransmisores y neuromoduladores de tipo peptídico (somatostatina, colecistocinina, CRF, encefalinas, neurotensina, etc.) formando parte de la red peptidérgica ya mencionada. Por último, la amígdala basolateral recibe sus aferencias de la corteza de asociación frontal, temporal y parietal, participando más, al parecer, en procesos de asociación sensorial y conductual, sobre todo en aprendizajes de tipo aversivo como la generación de conductas de evitación.

Las neuronas de la amígdala responden preferentemente a estímulos sensoriales cargados de una tonalidad afectiva, es decir, relacionados con situaciones de recompensa o castigo. En pacientes epilépticos, la estimulación de la amígdala produce auras con un contenido al mismo tiempo emocional y polisensorial como sensaciones de ya visto o ya vivido, alucinaciones, etcétera.

La lesión selectiva del núcleo amigdalino disminuye el rendimiento en las pruebas de evitación de tipo pasivo, probablemente por la pérdida de miedo. Conviene recordar que en la amígdala basolateral existen numerosos receptores de tipo opiáceo y gabaérgico, cuya destrucción produce un cambio en los umbrales para el dolor físico y en las reacciones de tipo afectivo. De hecho, animales amigdalectomizados presentan una conducta afectiva muy pobre, perdiendo su rango jerárquico en su grupo y siendo finalmente rechazados por éste.

Formación del hipocampo

El estudio de la formación del hipocampo ha despertado la atención de los neurocientíficos por diversas razones. Entre ellas, su peculiar estructura, altamente organizada, la facilidad que presenta para su estudio electrofisiológico tanto in vivo como in vitro, y su ya conocida implicación en los procesos mnésicos, como se deduce de los estudios realizados en el ser humano tras su lesión por procesos degenerativos, vasculares o quirúrgicos.

El hipocampo presenta una estructura laminar con un circuito básico de anteroalimentación que se origina en la corteza entorrinal (figura 13-14). A través de la vía perforante, las aferencias entorrinales activan a las células de los granos del giro dentado. Éstas, a su vez, mediante fibras musgosas activan a las células piramidales de la capa CA3. Las células de la capa CA3 proyectan a través del fórnix al septum lateral y, mediante ramas colaterales, sobre las neuronas piramidales de la capa CA1. Las neuronas de la capa CA1 proyectan también al fórnix y, de vuelta, sobre la corteza entorrinal, cerrándose así el circuito.

Al esquema básico que se muestra en la figura 13-14 hay que añadir las aferencias moduladoras subcorticales, procedentes del septum medial, del núcleo de la banda diagonal de Broca, de los núcleos del rafe, del locus coeruleus y del núcleo fastigial del cerebelo. Se sabe además que diversas áreas de asociación sensorial secundarias proyectan sobre la porción ventral del lóbulo temporal, la corteza prepiriforme y la porción caudoventral del lóbulo frontal. Éstas a su vez proyectan sobre la corteza entorrinal. Por tanto, el hipocampo recibe señales sensoriales de diversa índole, pero muy alejadas sinápticamente de sus fuentes primarias. Del mismo modo, por sus proyecciones eferentes también se encuentra muy alejado de los centros motores. Así que el hipocampo ocupa un lugar ideal para el análisis no contingente de la información sensoriomotriz, puesto además en contacto con la información interna y subjetiva que recibe a través de sus aferencias subcorticales.

Una característica de la actividad eléctrica extracelular que se registra en el hipocampo es el ritmo theta (4 a 10 Hz), muy evidente en roedores, y que coincide con la desincronización de la actividad eléctrica cortical registrada mediante electrodos de superficie o electroencefalograma. Este ritmo theta (θ) aparece durante situaciones de alerta o cuando el animal anda, olfatea, explora, así como durante el sueño de tipo REM (siglas en inglés de rapid eye movement). La aparición del ritmo θ está relacionada con la proyección al hipocampo que procede del septum medial y del núcleo de la banda diagonal de Broca. El ritmo es coincidente con una baja actividad en las capas CA3 y CA1 del hipocampo. Cuando desaparece el ritmo θ se observa la aparición de ondas irregulares y de mayor frecuencia en CA3 y CA1, que se corresponden con un aumento de la actividad de las células piramidales, liberadas de la inhibición causada por las aferencias subcorticales. Esta actividad de ondas irregulares agudas coincide con conductas consumatorias como beber, comer, despiojar, etc., estados de inmovilidad pero despierto, así como durante el sueño de ondas lentas.

La estimulación eléctrica del hipocampo produce menos efectos vegetativos que la estimulación de otras estructuras límbicas. Sin embargo, si el estímulo es de alta intensidad puede producir fenómenos vegetativos, ilusiones y alucinaciones en humanos, así como la inducción de actividad eléctrica de tipo epileptogénico que, de manera característica, sobrepasa en varios segundos la duración del estímulo. Al parecer, el hipocampo como la amígdala, posee numerosos receptores para una larga lista de hormonas esteroideas y de neuropéptidos que actúan como mensajeros químicos. De hecho, la estimulación del hipocampo como la de la amígdala, aumenta o disminuye los niveles circulantes de hormonas esteroideas en función de la situación previa, algo que no ocurre por la estimulación del hipotálamo.

La actividad eléctrica de las células piramidales de CA3 se incrementa en función de la novedad del estímulo, desactivándose con la repetición del mismo. Las células piramidales de CA1 parecen activarse de forma selectiva por la localización del animal en un lugar específico y conocido de su entorno espacial.

La lesión quirúrgica del hipocampo en humanos produce un déficit de memoria retrógrada, es decir, de hechos acaecidos hasta tres años antes de la lesión, así como una mayor dificultad para retener nuevos conocimientos. La falta de memoria es más evidente para algunos aspectos mnésicos que para otros. Por ejemplo, el déficit es mayor para la rememoración que para el reconocimiento. Además, está más ligado a los aspectos declarativos de la memoria que a los aspectos de procedimiento o de práctica manual. En cualquier caso, ha sido difícil reproducir experimentalmente el mismo tipo de déficit en modelos animales. En éstos se ha observado tras la lesión selectiva del hipocampo una falta de reconocimiento del entorno espacial, o la pérdida selectiva de la memoria de tipo operativa o de procedimiento.

Es posible que el hipocampo no se organice como una estructura de tipo tópico, similar a las áreas sensoriales primarias, sino que funcione como un todo de forma secuencial o sucesiva a lo largo del tiempo. Al estar muy alejado de las fuentes sensoriales y de las salidas motoras el hipocampo puede que se ocupe de las relaciones entre la información sensoriomotriz disponible en cada momento y las elecciones y decisiones de origen interno. De ahí que las memorias que procesa el hipocampo estén tal vez muy ligadas a las características personales y selectivas del individuo. Es sabido que las auras que preceden a las crisis epilépticas psicomotoras, íntimamente ligadas a las estructuras del lóbulo temporal, están cargadas de alucinaciones de muy diverso contenido emocional.

Desde el punto de vista evolutivo, el hipocampo es un tipo de corteza primitiva que en vertebrados inferiores recibe un alto grado de entradas de origen olfativo. Está inicialmente relacionado con la toma de decisiones conductuales ante la presencia de determinados estímulos olfatorios, campo que se ha ampliado en vertebrados superiores a otros aspectos de la percepción visual, acústica y somestésica para el análisis y almacenamiento de información relevante para el individuo. La posible participación del hipocampo en los procesos de aprendizaje y memoria se ha relacionado con el mecanismo de la potenciación a largo plazo, que se ha descrito como una propiedad de algunos de los elementos neuronales de su circuito interno.

La potenciación a largo plazo consiste en el cambio de eficacia de determinadas sinapsis (como ya se ha descrito para sinapsis en el giro dentado o en la capa CA1) en función de su actividad previa. La potenciación se induce de forma fácil y repetible mediante la estimulación breve pero a alta frecuencia de la vía perforante (entrada al hipocampo) tanto in vivo como in vitro. El proceso se pone de manifiesto en cuestión de segundos y su efecto se mantiene durante semanas en el animal en condiciones fisiológicas. La potenciación a largo plazo presenta como característica la posibilidad de asociar estímulos de fuentes diversas. Esta propiedad permite potenciar el efecto de un estímulo débil sólo en el caso de que su presencia vaya asociada a la de un estímulo más intenso. Esta situación si se piensa es muy similar a la del condicionamiento de tipo clásico o pavloviano.

Como se puede observar en la figura 13-15, la potenciación a largo plazo ocurre en las espinas dendríticas de las células del hipocampo y tiene lugar cuando coinciden en el tiempo una activación de la sinapsis glutamatérgica y una despolarización de la espina dendrítica. Esta situación permite la entrada de calcio a través del receptor de tipo NMDA, que se denomina así por su alta afinidad por el N-metil-d-aspartato. El calcio intracelular, por medio de una cascada de fenómenos aún no bien conocida, produce un aumento en la liberación de ácido glutámico a la llegada de un nuevo estímulo y/o un aumento en la eficacia o disponibilidad de los receptores glutamatérgicos de tipo NMDA y AMPA (α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isoxazole propionato). La señal retrógrada que permite el aumento en la liberación de ácido glutámico parece depender de la liberación de óxido nítrico o de ácido araquidónico en la espina dendrítica.

Área septal

El área septal se localiza por delante del hipocampo formando la pared medial del ventrículo lateral. El septum recibe aferencias de la amígdala, hipotálamo y de la formación del hipocampo (capa CA3 y subículo). Neuronas colinérgicas localizadas sobre todo en el septum medial proyectan al hipocampo siendo las responsables del ritmo θ que se registra en el hipocampo de los roedores. Esta proyección colinérgica forma parte, al parecer, de un sistema de proyecciones también colinérgicas procedentes del tronco del encéfalo, que se dirige a distintas estructuras del sistema límbico. Por ejemplo, desde la sustancia innominada y el pallidum ventral a la corteza frontal y desde el núcleo de la banda diagonal de Broca hasta el giro del cíngulo y la formación del hipocampo. La actividad y función de estas proyecciones no son conocidas en la actualidad, aunque el circuito septohipocámpico participa, que se sepa con certeza hasta ahora, en el flujo de información neuronal a lo largo del lazo de anteroalimentación que supone el hipocampo.

La lesión de los núcleos septales en ratas produce hiperemotividad e hiperreactividad, así como un aumento de las respuestas agresivas, sobre todo frente a estímulos poco familiares para el animal. Este efecto no se aprecia con tanta claridad en otras especies y, en cualquier caso, desaparece en una o dos semanas. Tras este tiempo, el animal aparece de hecho más pacífico y pierde rango social en su grupo. Este fenómeno contrasta con el aumento de agresividad que se observa tras la lesión del núcleo ventromedial del hipotálamo, que no disminuye con el tiempo. Otro efecto más sutil de la lesión del área septal es la tendencia del animal a la repetición de pautas innatas o aprendidas con anticipación. Al parecer, la lesión del septum también aumenta la ingesta de agua en relación con el cambio de sabor de las comidas y no con la regulación del metabolismo de la misma.

La lesión del septum produce en ratas una facilitación del aprendizaje de pruebas de evitación activa así como un déficit en el aprendizaje de pruebas de evitación pasiva. Estos fenómenos son parecidos a los que se observan tras lesiones del hipocampo y opuestos a los que se observan tras lesiones de la amígdala. Estos resultados pueden deberse al aumento de actividad motora inespecífica que se produce tras la lesión del septum. La estimulación del septum produce la inhibición de determinadas funciones vegetativas como el ritmo cardíaco y la respiración.

Corteza temporal medial

Como característica básica de la corteza de asociación se ha propuesto que su análisis de la información no es secuencial, como en la corteza sensorial primaria, sino de representaciones múltiples, lo que inclina a pensar en un procesamiento en paralelo.

El papel del lóbulo temporal y sobre todo de su cara medial se ha estudiado en pacientes epilépticos o en pacientes a los que se les ha extirpado total o parcialmente la corteza temporal, por razones de índole médica. La lesión del lóbulo temporal en primates desconecta el hipocampo y la amígdala de la corteza de asociación frontal, parietal y temporal.

Se ha observado una asimetría sintomatológica en pacientes con focos epilépticos localizados en el lóbulo temporal derecho o izquierdo. Los pacientes con lesiones en el lóbulo derecho son más expresivos de su estado emocional, ya sea eufórico o depresivo. También son más lábiles, con reacciones conductuales no verbales de carácter impulsivo. Por el contrario, los pacientes con lesiones de tipo epiléptico localizadas en el lóbulo temporal izquierdo son más introspectivos, con mayores intereses filosóficos, religiosos y morales, y muy preocupados por su propio destino y sentido vital. Son también más ideativos y contemplativos, enfatizando los aspectos negativos de su personalidad. Tienden a escribir largos diarios donde exponen sus concepciones religiosas y cosmológicas.

La estimulación del giro del cíngulo produce numerosos efectos vegetativos, similares a los inducidos por la estimulación de la amígdala y el hipotálamo, aunque con umbrales más altos.

Corteza orbitofrontal

Como se ha señalado, la corteza orbitofrontal es la porción de la neocorteza más directamente relacionada con el sistema límbico y con el hipotálamo. Esta corteza es otro ejemplo de estructura límbica en la que se ponen en contacto dos mundos sensoriales distintos. A través de la corteza frontal lateral, la corteza orbitofrontal recibe información sensorial del mundo externo. Por su parte, a través del núcleo dorsomedial del tálamo, sobre el que proyectan estructuras como la amígdala, el septum, el tegmento mesencefálico ventromedial, el núcleo interpeduncular, etc., la corteza frontal orbitaria recibe información del mundo interno. Aparte de sus proyecciones hacia el polo anterior del lóbulo temporal, la corteza orbitofrontal proyecta al hipotálamo. Concretamente, la superficie orbital caudal proyecta al área preóptica, mientras que el giro principal superior lo hace sobre el hipotálamo lateral y el posterodorsal. Se sabe que la estimulación de la corteza orbitofrontal produce efectos vegetativos similares a los que se inducen durante la reacción de alerta y que ya han sido mencionados. Dichos efectos desaparecen tras la lesión del hipotálamo. La lesión de la corteza orbitofrontal hace desaparecer las respuestas de rabia y angustia en monos, disminuyendo su agresividad. Su lesión en humanos disminuye el dolor aparentemente intratable por otros medios.

Lateralidad de los fenómenos emocionales

Ya se ha indicado que los pacientes con lesiones en el lóbulo temporal derecho o izquierdo muestran personalidades, tendencias y aficiones muy distintas.

En general, la lesión del hemisferio derecho produce déficit en la memoria visual y sensorial, mientras que la del izquierdo produce déficit en la memoria verbal. La percepción de los fenómenos emocionales está afectada también en estos pacientes. Así, se observa un déficit en la percepción de la expresión emocional por la voz cuando se lesiona el lóbulo frontal izquierdo. Esta lesión produce también una reducción significativa en el habla espontánea, lo contrario de lo que ocurre tras la lesión del lóbulo frontal derecho, tras la que el paciente tiende a hablar de forma espontánea y continua, con un lenguaje de características vulgares. Por último, la percepción de estos pacientes del estado emocional de otros sujetos a través de sus expresiones faciales se afecta más por la lesión del hemisferio cerebral derecho (frontal, temporal y/o parietal) que del izquierdo.

Se ha propuesto que, en condiciones fisiológicas, el hemisferio izquierdo es más de tipo positivo, con tendencia a la aproximación y a la activación de la conducta. Se ocuparía sobre todo del control de las secuencias de actos motores, manteniendo un estado de atención de vigilancia. Por el contrario, el hemisferio derecho sería más de tipo negativo, induciendo conductas de evitación. Este último induciría mecanismos de alerta frente a estímulos novedosos del entorno; es decir, mecanismos de tipo orientativo.

Zonas de recompensa y castigo

En 1954, Olds y Milner describieron que la estimulación eléctrica de determinadas estructuras cerebrales puede actuar como un refuerzo o incentivo para que el animal experimental, la rata, realice conductas tales como presionar una palanca para obtener dicho estímulo. Puesto en la alternativa, el animal prefiere incluso autoestimularse eléctricamente a recibir alimento. Aunque se han referido numerosas estructuras cerebrales en las que se puede inducir el fenómeno de la autoestimulación, hoy en día se acepta que los puntos de refuerzo positivo se localizan en el hipotálamo lateral y/o en el fascículo telencefálico medial, y en el área tegmental ventral, núcleo accumbens y la corteza prefrontal.

También se han descrito puntos de refuerzo negativo, cuya estimulación induce en el animal la realización de conductas destinadas a evitar la repetición del estímulo. Estos puntos de refuerzo negativo se localizan en las zonas periventriculares del hipotálamo y del tálamo, en la sustancia gris central mesencefálica y en zonas de la amígdala y del hipocampo y fórnix.

Se ha tratado de relacionar de diversas maneras la actividad neuronal de las zonas de refuerzo positivo y negativo con los fenómenos de recompensa y castigo característicos del mundo interior. Por ejemplo, en fechas recientes se ha propuesto que la recompensa que obtiene la rata por la autoestimulación de carácter positivo de su corteza prefrontal medial sería de algún modo equivalente en términos fisiológicos a la inhibición de las células piramidales de la capa V. Dicha inhibición ocurriría a través de la vía aferente mesocortical dopaminérgica que procede del área tegmental. En este circuito también intervendrían las proyecciones de la corteza prefrontal medial a la corteza entorrinal y perirrinal y de ésta, como ya se ha comentado, a la formación del hipocampo. Conviene, en cualquier caso, ser cautos antes de establecer relaciones causales entre el fenómeno de la autoestimulación cerebral y los mecanismos de recompensa y castigo.