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Como funcionan los Ganglios Basales

Los ganglios basales son un grupo de núcleos cerebrales interconectados que afectan al control motor, selección de acciones y algunas formas de aprendizaje. Desde un punto de vista anatómico, el término ganglios basales (GB) se refiere a los núcleos de sustancia gris situados en la base de los hemisferios cerebrales, pero se aplica preferentemente a un grupo de núcleos subcorticales interconectados que comprenden:

Como funcionan los Ganglios Basales

El estriado (caudado y putamen), el núcleo subtalámico, el globo pálido (segmento interno, segmento externo y pálido ventral) y la sustancia negra (pars compacta y pars reticulada) (Tolosa).

Estructuras Elementales de los Ganglios Basales

El estriado recibe, junto con el núcleo subtalámico, la mayor parte de las aferencias extrínsecas a los ganglios basales, la mayor parte provenientes de la corteza cerebral. El 95% de las neuronas del estriado proyectan sobre otros núcleos de los ganglios de la base mediante el neurotransmisor inhibidor ácido gamma-aminobutírico (GABA). También contiene interneuronas, no proyectadoras, que contienen otros neurotransmisores como la acetilcolina. Su afectación es la principal responsable de los síntomas de la Enfermedad de Huntington.

El núcleo subtalámico (NST) es el único de los ganglios basales cuyas proyecciones son excitadoras y glutamatérgicas. Está altamente interconectado con el segmento externo del globo pálido. Es la diana terapéutica para la estimulación cerebral profunda en el tratamiento de los pacientes con enfermedad de Parkinson. Su lesión puede producir hemibalismo.

El globo pálido tiene una porción ventral y otra dorsal. La porción dorsal se divide en los primates en los segmentos interno (GPi) y externo (GPe). El GPi es junto con la sustancia negra reticulada una de las principales fuentes de eferencias de los ganglios basales.

La sustancia negra se divide en dos estructuras: la pars reticulada (SNr) y la pars compacta(SNc). La pars compacta contiene neuronas dopaminérgicas implicadas en la fisiopatología de conductas adictivas. La enfermedad de Parkinson se caracteriza por la muerte prematura de neuronas dopaminérgicas en la pars compacta. La pars reticulada es una de las principales fuentes de eferencias de los ganglios basales hacia el tálamo y el tronco cerebral. Desempeña fundamentalmente su papel mediante el neurotransmisor inhibidor GABA.

Circuito motor clásico de los Ganglios Basales

El modelo clásico de la estructura funcional de los ganglios de la base se ha fundamentado en los siguientes principios (Rodríguez-Oroz 2007):

  • El estriado dorsolateral es la puerta de entrada del circuito motor recibiendo aferencias glutamatérgicas desde áreas motoras corticales. El origen del circuito motor tiene lugar en áreas motoras precentrales y áreas sensitivas postcentrales que proyectan de manera somatotópicamente organizada al putamen dorsolateral y al NST.
  • La modulación dopaminérgica tiene lugar en el estriado. Mediante poblaciones neuronales diferentes del estriado el circuito se subdivide en una “vía directa” que expresa sustancia P, dinorfina y receptores dopaminérgicos de la familia D1 que proyectan directamente al GPi y SNr. Las neuronas de la “vía indirecta” coexpresan encefalina y receptores dopaminérgicos de la familia D2 y proyectan al GPe, que a su vez actúa directamente sobre el GPi mediante acción inhibitoria e indirectamente a través de una sinapsis interpuesta con el NST que excita al GPi.
  • Estas vías son funcionalmente opuestas en los núcleos de salida de los GB (inhibición a través de la vía directa y excitación a través de la vía indirecta). La dopamina modula la acción glutamatérgica de las proyecciones corticoestriatales de forma dual, excitando las neuronas D1 de la vía directa e inhibiendo las neuronas D2 de la vía indirecta.
  • Los núcleos de salida inhiben tónicamente los núcleos ventral anterior y lateral del tálamo, reduciendo la acción excitadora de las proyecciones talamocorticales y espinales.
  • La reducción de la actividad de los núcleos de salida de los GB conduce a la facilitación del movimiento, mientras que el aumento en la misma produce inhibición del movimiento.

Nuevos Conceptos

La visión clásica de la estructura funcional de los GB sirve para explicar determinados trastornos del movimiento con distintas causas tales como el parkinsonismo inducido por denervación dopaminérgica del estriado, que mejora al eliminar el exceso de actividad del NST o el GPi (mediante estimulación cerebral profunda).

 

También sirve para comprender el corea inducido por levodopa en la enferemedad de Parkinson, el corea presente en la enfermedad de Huntington o el hemicorea secundario a lesiones en el NST producidos por un output inhibitorio deficiente del GPi al tálamo motor resultando en una excesiva facilitación talamocortical.

No obstante existen numerosas inconsistencias entre el modelo clásico y la evidencia clínica tales como la mejoría de las discinesias con la lesión del GPi (palidotomía) en la EP que, según el modelo debería empeorar el corea.

La visión actual comprende una mayor complejidad del modelo con cambios en el patrón de descarga espacial y temporal dependiendo de circunstancias y funciones específicas, conexiones recíprocas entre núcleos, proyecciones directas de la corteza motora al estriado y al NST, inervación dopaminérgica de todos los núcleos de los GB y el tálamo, circuitos moduladores y un sistema funcional de sincronización de las descargas neuronales en el NST y el GPi. Además, la importancia de los GB en otras áreas diferentes al control motor tales como el aprendizaje, la planificación, la memoria de trabajo y la modulación de las emociones explicaría parte de las alteraciones de estas funciones que sobrevienen en enfermedades como la enfermedad de Parkinson, la enfermedad de Huntington y otras.

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