Sustancia negra: qué es, funciones y trastornos relacionados
La enfermedad de Parkinson y otros trastornos cerebrales se relacionan con alteraciones en la transmisión de dopamina, que depende de la región del encéfalo que conocemos como sustancia negra.
Pero, ¿qué es exactamente la sustancia negra? En este artículo repasaremos las funciones de esta estructura cerebral, sus características anatómicas y las enfermedades en las que está implicada.
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¿Qué es la sustancia negra?
La sustancia negra forma parte de los ganglios basales, un sistema cerebral compuesto por el neoestriado, el globo pálido y el núcleo subtalámico, además de por la sustancia negra.
Se localiza en la parte del cerebro conocida como “mesencéfalo”. Esta región se considera parte del tronco cerebral y se relaciona con el movimiento, la consciencia, la alerta, la visión y la audición.
En el cerebro humano encontramos sustancia negra a ambos lados de la línea media. Es decir, que hay una sustancia negra en cada hemisferio del encéfalo.
La neuromelanina, un pigmento de las neuronas dopaminérgicas (abundantes en esta región), confiere su nombre a la sustancia negra ya que la dota de su característico tono oscuro.
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Parte compacta y parte reticulada
La sustancia negra se divide en dos secciones: la parte compacta y la parte reticulada. Cada una de ellas tiene sus propias funciones y conecta el mesencéfalo con distintas regiones del sistema nervioso.
La parte compacta transmite señales al resto de ganglios basales. Proyecta neuronas dopaminérgicas al neoestriado, por lo cual tiene un papel fundamental en el inicio y en la regulación de la motricidad fina.
La parte reticulada envía eferencias de los ganglios basales a otras zonas del encéfalo, como el tálamo, un núcleo clave para el intercambio de información entre las estructuras subcorticales y la corteza cerebral.
Esta sección se relaciona íntimamente con el globo pálido y sus neuronas utilizan el neurotransmisor GABA, que tiene una función inhibitoria en el sistema nervioso, incluyendo en la actividad dopaminérgica de la sustancia negra compacta.
La parte compacta es más oscura que la reticulada, puesto que como hemos dicho la neuromelanina se encuentra en las neuronas dopaminérgicas, más numerosas en la parte compacta que en la reticulada.
¿Cuáles son sus funciones?
La mayoría de las funciones en que está implicada la sustancia negra tienen que ver con su parte compacta y con la dopamina. No obstante, la parte reticulada también influye en otros procesos, especialmente en la inhibición neuronal (a través del GABA) y en los movimientos oculares.
1. Recompensa
La dopamina, que tiene una presencia muy notable en la parte compacta de la sustancia negra, es secretada por el organismo cuando obtenemos una recompensa y provoca sensaciones placenteras, de forma que nos ayuda a predecir qué conductas conllevarán un refuerzo.
De este modo, gracias a la sustancia negra se lleva a cabo una integración entre los estímulos y las reacciones, haciendo que ciertos datos del exterior hagan más posible que se repita un cierto patrón de comportamiento.
Los efectos de la dopamina y del sistema cerebral de recompensa explican en parte la motivación para buscar refuerzos, el placer sexual o el desarrollo de adicciones. Dicho de otro modo, afecta tanto al uso adaptativo del aprendizaje como a su degeneración por culpa de adicciones.
2. Motricidad fina
Las neuronas de la parte compacta de la sustancia negra regulan la acción del neoestriado, implicado directamente en la realización de movimientos. De este modo los ganglios basales como conjunto influyen en la motricidad en general, mientras que la sustancia negra se relaciona más específicamente con el control y la iniciación de los movimientos finos.
El tracto nigroestriado, formado por neuronas cuyos somas se sitúan en la sustancia negra, depende de la dopamina. Los daños en esta vía dopaminérgica son la causa de la enfermedad de Parkinson.
3. Aprendizaje
La parte compacta de la sustancia negra tiene un papel clave en el aprendizaje de la respuesta cerebral a estímulos. Esta región del encéfalo es especialmente importante para el aprendizaje espacial.
La función facilitadora del aprendizaje que tiene la sustancia negra también se relaciona con la dopamina y sus efectos reforzantes; en concreto, las neuronas dopaminérgicas parecen dispararse en mayor medida ante la aparición de estímulos nuevos o sorpresivos.
4. Procesamiento temporal
Se ha demostrado que las lesiones en la parte compacta de la sustancia negra provocan déficits en la percepción del tiempo, particularmente en la detección de intervalos entre estímulos. De este modo, se crea una noción de la distribución temporal en la que se van sucediendo tanto los estímulos como las acciones emprendidas.
5. Movimientos oculares
Las conexiones de la parte reticulada de la sustancia negra con el tálamo están implicadas en el control de los movimientos sacádicos de los ojos, necesarios para el procesamiento visual. Asimismo contribuyen a la estabilización de la mirada, independientemente de los cambios de posición de la cabeza o de la cara.
6. Regulación del sueño
Estudios con ratas sugieren que las neuronas dopaminérgicas de la parte compacta de la sustancia negra son fundamentales para regular el ciclo sueño-vigilia. Su papel es especialmente importante en el sueño REM o MOR (de movimientos oculares rápidos).
Esta función podría explicar los problemas de sueño que se producen frecuentemente en la enfermedad de Parkinson, relacionada con lesiones en la sustancia negra.
Trastornos relacionados
La enfermedad de Parkinson se debe a la degeneración de las neuronas dopaminérgicas de la parte compacta de la sustancia negra. De hecho, la decoloración de la sustancia negra que se produce en este trastorno se debe a la reducción en la densidad de este tipo de neuronas, que contienen la neuromelanina.
Muchos de los síntomas característicos del Parkinson se relacionan con un déficit en las funciones de la sustancia negra: temblores de reposo, lentitud de movimientos, rigidez, bajo estado de ánimo, alteraciones del sueño, etc.
La activación anormal de las neuronas de la sustancia negra se ha relacionado tanto con los síntomas de la enfermedad de Parkinson como con la aparición de crisis epilépticas.
La dopamina y la sustancia negra también están implicadas en la esquizofrenia. Las vías dopaminérgicas se alteran en este trastorno, y los niveles de dopamina suelen ser muy elevados. Asimismo, en la esquizofrenia se producen cambios estructurales en la sustancia negra.
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Referencias bibliográficas:
- Deransart, C., Hellwig, B., Heupel-Reuter, M., Léger, J. F., Heck, D. & Lücking, C. H. (2003). Single-unit analysis of substantia nigra pars reticulata neurons in freely behaving rats with genetic absence epilepsy. Epilepsia, 44(12), 1513-20.
- Lima, M. M. S., Andersen, M. L., Reksidler, A. B., Vital, M. A. B. F. & Tufik, S. (2007). The role of the substantia nigra pars compacta in regulating sleep patterns in rats. Public Library of Science, 2(6), e513.
- Matell, M. S. & Heck, W. H. (2000). Neuropsychological mechanisms of interval timing behavior. BioEssays, 22(1), 94-103.