La Sustancia negra y los Ganglios Basales

Qué es la sustancia negra y dónde se encuentra

La sustancia negra es una zona del cerebro que contiene las neuronas que producen el neurotransmisor llamado dopamina. Se trata de una estructura del cerebro se encuentra en el cerebro medio que juega un papel importante en la recompensa, la adicción y también el movimiento. La sustancia negra aparece más oscura que las áreas vecinas debido a los altos niveles de neuromelanina, que es una de las neuronas dopaminérgicas.

Qué son los Ganglios Basales

La sustancia negra es parte de los ganglios basales, también llamados núcleos basales, son un grupo de núcleos en el centro del cerebro y justo encima del tálamo, que se dividen en el cuerpo estriado (que a su vez se divide en núcleo caudado, putamen), el globo pálido, el núcleo Accumbens, el núcleo subtalámico y la sustancia roja.

Los seres humanos tenemos dos partes de sustancia negra, una a cada lado de la línea media. Se trata de dos partes muy diferentes en cuanto a conexiones y funciones: la pars compacta y pars reticulata.

  • La pars compacta sirve principalmente como entrada al circuito de los ganglios basales, suministrando dopamina al cuerpo estriado.
  • La pars reticulata, por otro lado, sirve principalmente como una salida, transmitiendo señales desde el ganglio basal a numerosas otras estructuras cerebrales.

Función de la sustancia negra

La sustancia negra juega un papel importante en la función cerebral, en particular, en el movimiento de los ojos, el control motor, la búsqueda de recompensa, el aprendizaje y la adicción. Muchos de los efectos de la sustancia negra están mediados a través del cuerpo estriado. La entrada dopaminérgica dela sustancia negra al cuerpo estriado a través de la vía nigroestriatal está íntimamente ligada a la función del cuerpo estriado.

Las neuronas de la sustancia negra son fundamentales para los procesos de los lóbulos frontales, que a su vez son importantes para la atención y la función ejecutiva. La enfermedad de Parkinson es un trastorno que se caracteriza por la muerte progresiva de las neuronas dopaminérgicas de la sustancia negra en la pars compacta, y que conduce a trastornos motores y cognitivos.

Modificación química de la sustancia negra

La manipulación química y la modificación de la sustancia negra es importante en los campos de la neurofarmacología y toxicología. Varios compuestos tales como levodopa y MPTP (explicadas más abajo) se utilizan en el tratamiento y estudio de la enfermedad de Parkinson.

Pars reticulata

La pars reticulata tiene un gran parecido estructural y funcional con la parte interna del globo pálido. Los dos a veces se consideran partes de la misma estructura, separadas por la sustancia blanca de la cápsula interna. La pars reticulata de la sustancia negra es un importante centro de procesamiento en los ganglios basales. Las neuronas GABAérgicas que se encuentran en la pars reticulata, transmiten las señales procesadas finales de los ganglios basales en el tálamo y el colículo superior. Además, la pars reticulata también inhibe la actividad dopaminérgica en la pars compacta a través de los axones colaterales, aunque la organización funcional de estas conexiones no está claro.

Pars compacta

La función más importante de los pars compacta es de control motor, aunque el papel de la sustancia negra en el control motor es indirecta. Sin embargo, la falta de neuronas pars compacta tiene una gran influencia en el movimiento, como se evidencia por los síntomas de Parkinson. El papel de motor de la pars compacta puede implicar el control de la motricidad fina, como ha sido confirmado en modelos animales con lesiones en esa región.

Los pars compacta se encuentra involucrada en las respuestas aprendidas por estímulos. En los primates, la actividad de la neurona dopaminérgica aumenta en la vía nigroestriatal cuando se presenta un nuevo estímulo. Y esta actividad disminuye con la repetición del estímulo.

La presentación de un estímulo para un comportamiento significativo (como ocurre en el condicionamiento clásico, donde se ofrece una recompensa) activa las neuronas dopaminérgicas, algo que se ha utilizado para explicar la adicción de drogas. La pars compacta también es importante en el aprendizaje espacial, las observaciones sobre el entorno y la ubicación en el espacio.

Las lesiones en la pars compacta conducen a déficits de aprendizaje en la repetición de movimientos, y algunos estudios apuntan a su participación en un sistema de memoria dependiente del núcleo estriado dorsal, basado en un tipo de respuesta que funciona relativamente independiente del hipocampo, que se cree que ayuda en la memoria espacial y las funciones episódicas de la memoria.

Los pars compacta también juega un papel en el procesamiento temporal y se activa durante la reproducción tiempo. Las lesiones en los pars compacta conducen a déficits temporales. Se sospecha que la pars compacta ayuda a regular el ciclo de sueño-vigilia, lo cual se relaciona con trastornos de insomnio y trastornos del sueño REM, que son reportados por los pacientes con enfermedad de Parkinson.

Anfetamina y aminas

Los estudios han demostrado que, en ciertas regiones del cerebro, las anfetaminas y algunas aminas pueden aumentar las concentraciones de dopamina en la hendidura sináptica, lo que hace aumentar la respuesta de la neurona postsináptica.

La estructura de la anfetamina es similar a la dopamina y las aminas; como consecuencia, pueden entrar en la neurona presináptica  e inducir la de salida de la dopamina.

La Levodopa

La sustancia negra es el objetivo terapéutico para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson. La Levodopa (comúnmente conocido como L-DOPA), el precursor de la dopamina, es el medicamento más comúnmente prescrito para la enfermedad de Parkinson.

Este tipo de medicamento es especialmente eficaz en el tratamiento de pacientes en las primeras etapas de Parkinson, aunque no pierde su eficacia con el tiempo. La Levodopa puede cruzar la barrera de sangre en el cerebro y aumenta los niveles de dopamina en la sustancia negra, aliviando así los síntomas de la enfermedad de Parkinson. El inconveniente del tratamiento con Levodopa es que trata los síntomas del Párkinson (niveles bajos de dopamina), en lugar de la causa (la muerte de las neuronas dopaminérgicas en la sustancia negra).

MPTP

La MPTP, es una neurotoxina específica para las células dopaminérgicas en el cerebro, específicamente de la sustancia negra. La MPTP se deswcurió en 1982, cuando los consumidores de heroína en California mostraron síntomas similares al Parkinson después de usar la droga contaminada con MPTP. Los pacientes, que presentaban rigidez e inmovilidad casi completa, pero respondieron bien al tratamiento con Levodopa. De todas formas no se lograron remitir todos los síntomas similares al Parkinson, lo que sugiere que provocaba la muerte irreversible de las neuronas dopaminérgicas.

Poco después, la MPTP fue probada en animales para observar su implicación en la enfermedad de Parkinson (con éxito).al parecer la  MPTP inducida acinesia, rigidez y temblor en primates, y se encontró que su neurotoxicidad es específica para la sustancia negra en la pars compacta. En otros animales, tales como roedores, la inducción de Parkinson por MPTP es incompleta o requiere dosis mucho más altas y frecuentes que en los primates. Hoy en día, la MPTP sigue siendo la neurotoxina conocida más importante en la degeneración nigroestriatal y el agotamiento de la dopamina en los animales en el estudio de la enfermedad de Parkinson.

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