Cerebelo: circuitos neuronales. Enfermedades del cerebelo

• 5 Circuitos neuronales
  

  

  • 5.1 Circuitos neuronales de los núcleos profundos: arco principal
  • 5.2 Circuitos neuronales de la corteza cerebelosa: arco secundario
    • 5.2.1 Circuitos excitadores
    • 5.2.2 Circuitos inhibidores
  • 5.3 Señales de salida
  • 5.4 Depresión a largo plazo de las células de Purkinje: aprendizaje motor
• 6 Patología
  • 6.1 Síndrome cerebeloso
    • 6.1.1 Síndrome cerebeloso de vermis
    • 6.1.2 Síndrome cerebeloso hemisférico
    • 6.1.3 Etiología del síndrome cerebeloso

Circuitos neuronales

En conjunto, las conexiones neuronales del cerebelo se pueden dividir en: axones aferentes, que transmiten la información de otras partes del SNC al cerebelo; circuitos cerebelosos intrínsecos -corticales y nucleares-, que integran y procesan la información; y axones eferentes, que transmiten la información procesada a otras partes del SNC.

Los axones o fibras aferentes alcanzan la corteza cerebelosa tras dar colaterales para los núcleos cerebelosos profundos o para los núcleos vestibulares. A su vez, la información es procesada en los circuitos intrínsecos de la corteza cerebelosa, y el resultado, en forma de impulsos nerviosos, es enviado por los axones de las células de Purkinje a los núcleos profundos. En estos núcleos la información también se procesa y de ellos parten las fibras eferentes del cerebelo tanto en dirección ascendente, hacia el tálamo y corteza, como descendente, hacia la médula espinal.

De esta forma el circuito funcional básico del cerebelo que constituido por dos arcos: uno principal o excitador, que pasa por los núcleos profundos, y otro secundario o inhibidor, que pasa por la corteza y regula al anterior. Este circuito se repite unas 30 millones de veces en todo el cerebelo y está formado por una sola célula de Purkinje y la neurona nuclear de proyección correspondiente más las interneuronas relacionadas con ellas.

El circuito funcional básico y los elementos celulares que lo conforman son idénticos en todas las partes del cerebelo, por este motivo se considera que la información se procesa de forma similar en todo el cerebelo.

Circuitos neuronales de los núcleos profundos: arco principal

El arco principal está constituido por las ramas colaterales de las fibras musgosas y trepadoras, que terminan en las neuronas de los núcleos profundos. Los axones de las neuronas de proyección de los núcleos profundos salen del cerebelo a través de los pedúnculos para terminar en diferentes núcleos del tronco del encéfalo y en el tálamo.

En los núcleos profundos se encuentran principalmente sinapsis axodendríticas y algunas axosomáticas, aunque también existen disposiciones más complejas como sinapsis en serie y tríadas. La sinapsis más frecuente es la sinapsis axodendrítica excitadora que se establece entre un terminal de las colaterales axónicas de las fibras musgosas o trepadoras -como elemento presináptico- y una dendrita de una neurona de proyección o una interneurona de los núcleos profundos -elemetopostsináptico-. Las colaterales de las fibras musgosas y las fibras trepadoras usan como neurotransmisor principal el glutamato, aunque también pueden utilizar otros neurotransmisores (en espacial las fibras musgosas). Los circuitos sinápticos que se realizan entre las propias neuronas de los núcleos profundos son poco conocidos.

Desde el punto de vista funcional, los núcleos profundos del cerebelo poseen dos tipos básicos de neurona de proyección: unas neuronas gabaérgicas (inhibidoras) y pequeñas que mandan su axón hacia el núcleo olivar inferior, y otras neuronas glutaminérgicas (excitadoras) que mandan sus axones a otros centros nerviosos.

Las neuronas de proyección de los núcleos profundos en condiciones normales disparan permanentemente potenciales de acción a una frecuencia de más de 100 por segundo. Esta frecuencia puede modularse al alza o a la baja dependiendo de las señales excitadoras e inhibidoras que le lleguen a la neurona. Las señales excitadoras provienen principalmente de las colaterales axónicas de las fibras musgosas y trepadoras, mientras que las señales inhibidoras provienen de los axones de las células de Purkinje, que forman parte del arco secundario. El equilibrio entre estos dos efectos es ligeramente favorable a la excitación, lo que explica por qué la frecuencia de descargas de las neuronas de proyección se mantiene relativamente constante a un nivel moderado de estimulación continúa.

Circuitos neuronales de la corteza cerebelosa: arco secundario

El arco secundario pasa a través de la corteza cerebelosa y está constituido en torno a una pieza neural fundamental: la célula de Purkinje. En la célula de Purkinje terminan dos tipos de circuitos: los circuitos excitadores o principales, que son los que la estimulan, y los circuitos inhibidores, formados por interneuronas inhibidoras. Finalmente, los axones de las células de Purkinje se proyectan sobre las neuronas de los núcleos cerebelosos y vestibulares, ejerciendo sobre ellos una acción inhibitoria mediante sinapsis gabaérgicas. De esta forma se modula y regula el arco principal excitador.

A todo esto hay que añadir que las terminaciones noradrenérgicas que llegan al cerebelo liberan un neurotransmisor de forma difusa que produce una hiperpolarización de las células de Purkinje.

Circuitos excitadores

Las células de Purkinje pueden ser estimuladas por dos vías distintas: mediante las fibras trepadoras (vía directa) o mediante la fibras musgosas (vía indirecta).

Las fibras trepadoras, al terminar sobre el soma y el árbol dendrítico de las células de Purkinje, producen una estimulación directa y muy específica mediante sinapsis tipo I de Gray que utilizan como neurotransmisor el glutamato. Al formar múltiples contactos con cada célula de Purkinje, una sola fibra trepadora produce una acción excitadora mucho más eficaz que las fibras musgosas.

Las fibras musgosas no actúan de forma directa sobre las células de Purkinje sino que lo hacen a través de unas interneuronasexcitatorias, las células granulares. La presencia de interneuronasexcitatorias es muy infrecuente en el sistema nervioso y es característica de la corteza cerebelosa. A nivel del glomérulo cerebeloso, las fibras musgosas hacen sinapsis tipo I de Gray (excitadoras) sobre las dendritas de las células granulares y los impulsos son vehiculados por las fibras paralelas hasta alcanzar las dendritas de las células de Purkinje. Las fibras paralelas presentan sinapsis que contienen vesículas esféricas con glutamato y conformación tipo I de Gray, lo que concuerda con su carácter excitador. En conjunto, las fibras musgosas actúan sobre las células de Purkinje con mucha convergencia y divergencia, estableciendo conexiones más inespecíficas que las fibras trepadoras.

Las células de Purkinje no cumplen el principio que dice que todos los potenciales de acción producidos por una neurona son iguales porque presenta dos tipos de potenciales de acción distintos dependiendo de la vía por la cual sean estimuladas. Si se estimulan de manera directa a través de las fibras trepadoras, generan una despolarización prolongada y un potencial de acción de pico complejo con una frecuencia de descarga de 3 o 4 herzios. Al ser estimuladas por la vía indirecta a través de las fibras musgosas generan un potencial de acción breve denominado pico sencillo, con una frecuencia de descarga de 100 a 200 herzios. Para generar un pico sencillo es necesaria la suma temporal y espacial de la estimulación producida por varias fibras paralelas. Todo esto demuestra que la información aportada por los dos tipos de fibras extrínsecas que llegan al cerebelo es diferente y es procesada de manera distinta.

Circuitos inhibidores

Los circuitos inhibidores están constituidos por los tres tipos fundamentales de interneuronas inhibitorias: las células de Golgi, las células estrelladas y las células en cesta. Pueden actuar directamente sobre las células de Purkinje -como lo hacen las células estrelladas y las células en cesta- o indirectamente a través de las células granulares -como lo hacen las células de Golgi-. Todas estas interneuronas utilizan º como neurotransmisor inhibidor.

Las células estrelladas y las células en cesta son estimuladas por las fibras paralelas de los granos, que previamente han sido estimuladas por las fibras musgosas, y son las encargadas de modular la activación de las células de Purkinje por las fibras trepadoras produciendo un fenómeno de inhibición lateral. Esta inhibición lateral hace más precisa la señal que llega a las células de Purkinje de la misma manera que otros mecanismos de inhibición lateral acentúan el contraste de las señales en otros muchos circuitos neuronales de sistema nervioso.

Las células de Golgi reciben estimulosexcitatorios de las fibras paralelas y, en menor cantidad, de las fibras trepadoras y musgosas. Actúan a nivel de los glomérulos cerebelosos haciendo sinápsis tipo II de Gray (inhibitaria) sobre las dendritas de los granos. Mediante estas sinapsis modulan la activación de las células granulares por las fibras musgosas y, por consiguiente, regulan la actividad de las células de Purkinje. De esta forma, las células de Golgi crean un circuito de retroalimentación negativa para las células granulares.

Señales de salida

Depresión a largo plazo de las células de Purkinje: aprendizaje motor

Patología del cerebelo

Clásicamente las lesiones del cerebelo se manifiestan clínicamente por:

• Hipotonía: Se caracteriza por una resistencia disminuida a la palpación o manipulación pasiva de los músculos; por lo general, se acompaña de reflejos osteotendinosos disminuidos y de tipo pendular, junto a un llamativo fenómeno de rebote en la prueba de Stewart-Holmes.

• Ataxia o descoordinación de los movimientos voluntarios: La alteración de la coordinación de los movimientos voluntarios da lugar a la aparición de hipermetría, asinergia, discronometría y adiadococinesia. En las pruebas cerebelosas (dedo-nariz o talón-rodilla), la velocidad y el inicio del movimiento no se encuentran afectos, pero cuando el dedo o el talón se aproximan a la nariz o la rodilla, sobrepasan su destino o corrigen la maniobra excesivamente (hipermetría). La asinergia consiste en una descomposición del movimiento en sus partes constituyentes.

Todos estos trastornos se observan mejor cuanto más rápidamente se ejecutan las maniobras. La adiadococinesia indica una dificultad o la imposibilidad para ejecutar movimientos alternativos rápidos (prueba de las marionetas).

• Alteración del equilibrio y de la marcha: La alteración de la estática provoca inestabilidad en ortostatismo, por lo que el paciente debe ampliar su base de sustentación (separa los pies); al permanecer de pie y al andar su cuerpo presenta frecuentes oscilaciones. A diferencia de los trastornos vestibulares, estas alteraciones no se modifican al cerrar los ojos. La marcha es característica y semeja la de un borracho (marcha de ebrio), titubeante, con los pies separados y desviándose hacia el lado de la lesión.

• Temblor intencional: Grueso y evidente al intentar un movimiento (temblor intencional o de acción).

• Otros: Palabra escandida, explosiva, nistagmus, fatigabilidad,

etc.

Síndrome cerebeloso

La enfermedad o lesión de la totalidad o de una gran parte del cerebelo es lo que se conoce como síndrome cerebeloso. Las lesiones selectivas del cerebelo son extremadamente raras.

Síndrome cerebeloso de vermis

La causa más frecuente es el meduloblastoma del vermis en los niños. El compromiso del lóbulo floculonodular produce signos y síntomas relacionados con el sistema vestibular. Dado que el vermis es único e influye sobre las estructuras de la línea media, la descoordinación muscular afecta a la cabeza y el tronco, y no a las extremidades. Se produce una tendencia a la caída hacia delante o hacia atrás, así como dificultad para mantener la cabeza quieta y en posición erecta. También puede haber dificultad para mantener el tronco erecto.

Síndrome cerebeloso hemisférico

La causa de este síndrome puede ser un tumor o una isquemia en un hemisferio cerebeloso. En general, los síntomas y signos son unilaterales y afectan a los músculosipsilaterales al hemisferio cerebeloso enfermo. Están alterados los movimientos de las extremidades, especialmente de los brazos y piernas, donde la hipermetría y la descomposición del movimiento son muy evidentes A menudo, se produce oscilación y caída hacia el lado de la lesión. También son hallazgos frecuentes la disartria y el nistagmo.

Etiología del síndrome cerebeloso

Las etiologías más frecuentes de síndromes cerebelosos son:

• Vasculares:
  • Insuficiencia vertebro-basilar
  • Infartos
  • Hemorragias
  • Trombosis
• Tumorales:
  • Meduloblastoma (vermis del cerebelo)
  • Astrocitoma quístico (hemisferios cerebelosos)
  • Hemangioblastoma (hemisferios cerebelosos)
  • Neurinoma del acústico (ángulo pontocerebeloso)
  • Metástasis
  • Paraneoplasico (cáncerde pulmón)
• Traumáticas:
  • Contusión
  • Laceración
  • Hematomas
• Toxicas:
  • Alcohol
  • Drogas
  • Hidantoinatos
• Infecciosas:
  • Cerebelitisvirosicas
  • Cerebelitis supuradas
  • Absceso
  • Tuberculomas
• Degenerativas:
  • Enfermedad de Friedrich
  • Enfermedad de Pierre-Marie
  • Esclerosis múltiple
• Malformaciones:
  • ArnoldChiari
  • Malformación de Dandy Walker
  • Malformaciones vasculares