La glándula pineal (también conocida como cuerpo pineal [1] o epífisis cerebral ) es una pequeña glándula endocrina en el cerebro de la mayoría de los vertebrados . Produce melatonina , una hormona derivada de la serotonina , que modula los patrones de sueño siguiendo los ciclos diurnos . [2] La forma de la glándula se asemeja a la de una piña , de ahí su nombre. [3] La glándula pineal está ubicada en el epitálamo , cerca del centro del cerebro, entre los dos hemisferios , metida en un surco donde se unen las dos mitades del tálamo . [4] [5] Es uno de los órganos circunventriculares secretores neuroendocrinos en los que los capilares son en su mayoría permeables a los solutos en la sangre. [6]
La glándula pineal está presente en casi todos los vertebrados, pero está ausente en los protocordados en los que hay un homólogo pineal simple. El mixino , considerado como un vertebrado primitivo, tiene una estructura rudimentaria considerada como el "equivalente pineal" en el diencéfalo dorsal . [7] En algunas especies de anfibios y reptiles, la glándula está vinculada a un órgano sensor de luz, llamado ojo parietal , ojo pineal o tercer ojo . [8] La reconstrucción del patrón de evolución biológica sugiere que la glándula pineal era originalmente una especie de fotorreceptor atrofiado que se convirtió en un órgano neuroendocrino.
Los antiguos griegos fueron los primeros en notar la glándula pineal y creían que era una válvula, una guardiana del flujo de pneuma . Galeno en el siglo II d.C. no pudo encontrar ningún papel funcional y consideró la glándula como un soporte estructural para el tejido cerebral. Le dio el nombre de konario, que significa cono o piña, que durante el Renacimiento se tradujo al latín como pinealis. El filósofo del siglo XVII, René Descartes, consideraba que la glándula tenía un propósito místico y la describió como la "sede principal del alma". A mediados del siglo XX se estableció su verdadero papel biológico como órgano neuroendocrino. [9]
La palabra pineal , del latín pinea ( piña ) en referencia a la forma similar de la glándula, se utilizó por primera vez a finales del siglo XVII. [3]
La glándula pineal es una estructura cerebral no apareada en la línea media, con forma de piña (de ahí el nombre). [3] [10] Es de color gris rojizo y aproximadamente del tamaño de un grano de arroz (5 a 8 mm) en humanos. Forma parte del epitálamo . [1] Está unido al resto del cerebro mediante un tallo pineal. [11] La lámina ventral del tallo pineal se continúa con la comisura posterior , y su lámina dorsal con la comisura habenular . [11]
Normalmente se encuentra en una depresión entre los dos colículos superiores . [11] Está situado entre los cuerpos talámicos colocados lateralmente y posterior a la comisura habenular . Se ubica en el aljibe cuadrigeminal . [1] Está ubicado detrás del tercer ventrículo y encierra el pequeño receso pineal del tercer ventrículo, lleno de líquido cefalorraquídeo , que se proyecta hacia el tallo de la glándula. [12]
A diferencia de la mayor parte del cerebro de los mamíferos, la glándula pineal no está aislada del cuerpo por el sistema de barrera hematoencefálica ; [13] tiene un flujo sanguíneo profuso, solo superado por el riñón , [14] suministrado desde las ramas coroideas de la arteria cerebral posterior .
El nervio aferente de la glándula pineal proviene del nervio conario, que recibe aferencias simpáticas posganglionares del ganglio cervical superior , [15] y aferencias parasimpáticas de los ganglios pterigopalatinos y ganglios óticos . [15] [16] Según investigaciones en animales, las neuronas del ganglio trigémino que participan en la señalización del neuropéptido péptido activador de adenilato ciclasa pituitaria proyectan la glándula. [17] [16]
La vía neural canónica que regula la producción de melatonina pineal comienza en el ojo con las células ganglionares intrínsecamente fotosensibles de la retina que proyectan eferentes GABAérgicos inhibidores al núcleo paraventricular del hipotálamo a través del tracto retinohipotalámico . El núcleo paraventricular a su vez se proyecta a los ganglios cervicales superiores, que finalmente se proyectan a la glándula pineal. La oscuridad provoca así la desinhibición del núcleo paraventricular, lo que le lleva a activar la producción de melatonina de la glándula pineal a través de los ganglios cervicales superiores. [18]
El cuerpo pineal en humanos consiste en un parénquima lobulillar de pinealocitos rodeado por espacios de tejido conectivo . La superficie de la glándula está cubierta por una cápsula pial .
La glándula pineal está formada principalmente por pinealocitos , pero se han identificado otros cuatro tipos de células . Al ser bastante celular (en relación con la corteza y la sustancia blanca), puede confundirse con una neoplasia . [19]
La glándula pineal humana aumenta de tamaño hasta aproximadamente 1 o 2 años de edad, permaneciendo estable a partir de entonces, [20] [21] aunque su peso aumenta gradualmente a partir de la pubertad. [22] [23] Se cree que los abundantes niveles de melatonina en los niños inhiben el desarrollo sexual, y los tumores pineales se han relacionado con la pubertad precoz . Cuando llega la pubertad, la producción de melatonina se reduce. [24]
En el pez cebra, la glándula pineal no se extiende a ambos lados de la línea media, sino que muestra una inclinación hacia la izquierda. En los seres humanos , la dominancia cerebral funcional va acompañada de una sutil asimetría anatómica. [25] [26] [27]
Una función de la glándula pineal es producir melatonina . La melatonina tiene diversas funciones en el sistema nervioso central , la más importante de las cuales es ayudar a modular los patrones de sueño. La producción de melatonina es estimulada por la oscuridad e inhibida por la luz. [28] [29] Las células nerviosas sensibles a la luz en la retina detectan la luz y envían esta señal al núcleo supraquiasmático (SCN), sincronizando el SCN con el ciclo día-noche. Luego, las fibras nerviosas transmiten la información diurna desde el SCN a los núcleos paraventriculares (PVN), luego a la médula espinal y, a través del sistema simpático, a los ganglios cervicales superiores (SCG) y desde allí a la glándula pineal.
También se afirma que el compuesto pinolina se produce en la glándula pineal; es una de las betacarbolinas . [30] Esta afirmación está sujeta a cierta controversia. [ cita necesaria ]
Los estudios en roedores sugieren que la glándula pineal influye en la secreción de hormonas sexuales por parte de la glándula pituitaria , la hormona folículo estimulante (FSH) y la hormona luteinizante (LH). La pinealectomía realizada en roedores no produjo cambios en el peso de la pituitaria, pero provocó un aumento en la concentración de FSH y LH dentro de la glándula. [31] La administración de melatonina no devolvió las concentraciones de FSH a niveles normales, lo que sugiere que la glándula pineal influye en la secreción de FSH y LH de la glándula pituitaria a través de una molécula transmisora no descrita. [31]
La glándula pineal contiene receptores para el neuropéptido regulador , endotelina-1 , [32] que, cuando se inyecta en cantidades picomolares en el ventrículo cerebral lateral , provoca un aumento mediado por calcio en el metabolismo de la glucosa pineal . [33]
Los estudios en ratones sugieren que la melatonina derivada de la pineal regula la deposición de hueso nuevo. La melatonina derivada de la pineal media su acción sobre las células óseas a través de los receptores MT2. Esta vía podría ser un nuevo objetivo potencial para el tratamiento de la osteoporosis, ya que el estudio muestra el efecto curativo del tratamiento con melatonina oral en un modelo de ratón con osteoporosis posmenopáusica. [34]
La calcificación de la glándula pineal es típica en adultos jóvenes y se ha observado en niños de tan solo dos años de edad. [35] Se sabe que las secreciones internas de la glándula pineal inhiben el desarrollo de las glándulas reproductivas porque cuando está gravemente dañada en los niños, se acelera el desarrollo de los órganos sexuales y el esqueleto. [36] La calcificación de la glándula pineal es perjudicial para su capacidad de sintetizar melatonina [37] [38] y la literatura científica presenta hallazgos no concluyentes sobre si causa problemas de sueño. [39] [40]
La glándula calcificada se ve a menudo en las radiografías del cráneo . [35] Las tasas de calcificación varían ampliamente según el país y se correlacionan con un aumento en la edad; se estima que la calcificación ocurre en un 40% de los estadounidenses a los diecisiete años. [35] La calcificación de la glándula pineal está asociada con los cuerpos arenáceos , también conocidos como "arena cerebral".
Los tumores de la glándula pineal se llaman pinealomas . Estos tumores son raros y del 50% al 70% son germinomas que surgen de células germinales embrionarias secuestradas . Histológicamente son similares a los seminomas testiculares y los disgerminomas ováricos . [41]
Un tumor pineal puede comprimir los colículos superiores y el área pretectal del mesencéfalo dorsal , produciendo el síndrome de Parinaud . Los tumores pineales también pueden causar compresión del acueducto cerebral , lo que resulta en una hidrocefalia no comunicante . Otras manifestaciones son consecuencia de sus efectos de presión y consisten en alteraciones visuales, dolor de cabeza , deterioro mental y, en ocasiones, comportamientos similares a la demencia. [42]
Estas neoplasias se dividen en tres categorías: pineoblastomas, pineocitomas y tumores mixtos, según su nivel de diferenciación, que, a su vez, se correlaciona con su agresividad neoplásica. [43] El curso clínico de los pacientes con pineocitomas es prolongado, con un promedio de hasta varios años. [44] La posición de estos tumores hace que sea difícil extirparlos quirúrgicamente.
La morfología de la glándula pineal difiere notablemente en diferentes condiciones patológicas. Por ejemplo, se sabe que su volumen se reduce tanto en pacientes obesos como en aquellos con insomnio primario . [45]
Casi todas las especies de vertebrados poseen una glándula pineal. La excepción más importante es un vertebrado primitivo, el mixino . Sin embargo, incluso en el mixino puede haber una estructura "equivalente a la pineal" en el diencéfalo dorsal . [7] Algunos vertebrados más complejos han perdido glándulas pineales a lo largo de su evolución. [46] La lamprea (otro vertebrado primitivo), sin embargo, posee uno. [47] La lanceta Branchiostoma lanceolatum , un cordado temprano que es un pariente cercano de los vertebrados, también carece de una glándula pineal reconocible. [47] Los protocordados en general no tienen una estructura distinta como órgano, pero tienen una masa de células fotorreceptoras llamada cuerpo lamelar , que se considera un homólogo pineal. [48] [49]
Los resultados de diversas investigaciones científicas en biología evolutiva, neuroanatomía comparada y neurofisiología han explicado la historia evolutiva ( filogenia ) de la glándula pineal en diferentes especies de vertebrados. Desde el punto de vista de la evolución biológica, la glándula pineal es una especie de fotorreceptor atrofiado . En el epitálamo de algunas especies de anfibios y reptiles, está vinculado a un órgano sensor de luz, conocido como ojo parietal , que también recibe el nombre de ojo pineal o tercer ojo. [8] Es probable que el ancestro común de todos los vertebrados tuviera un par de órganos fotosensoriales en la parte superior de la cabeza, similar a la disposición de las lampreas modernas . [50] En muchos vertebrados inferiores (como especies de peces, anfibios y lagartos), la glándula pineal está asociada con el ojo parietal o pineal . En estos animales, el ojo parietal actúa como fotorreceptor y, por lo tanto, también se lo conoce como tercer ojo, y en algunas especies se puede ver en la parte superior de la cabeza. [51] Algunos peces del Devónico extintos tienen dos agujeros parietales en el cráneo, [52] [53] lo que sugiere una bilateralidad ancestral de los ojos parietales. El ojo parietal y la glándula pineal de los tetrápodos vivos son probablemente descendientes de las partes izquierda y derecha de este órgano, respectivamente. [54]
Durante el desarrollo embrionario , el ojo parietal y el órgano pineal de los lagartos [55] y tuátaras [56] modernos se forman juntos a partir de una bolsa formada en el ectodermo del cerebro . La pérdida de los ojos parietales en muchos tetrápodos vivos está respaldada por la formación del desarrollo de una estructura emparejada que posteriormente se fusiona en una sola glándula pineal en embriones en desarrollo de tortugas, serpientes, aves y mamíferos. [57]
Los órganos pineales de los mamíferos se clasifican en una de tres categorías según su forma. Los roedores tienen glándulas pineales estructuralmente más complejas que otros mamíferos. [58]
Los cocodrílidos y algunos linajes tropicales de mamíferos (algunos xenartros ( perezosos ), pangolines , sirenios ( manatíes y dugongos ) y algunos marsupiales ( planeadores del azúcar )) han perdido tanto su ojo parietal como su órgano pineal. [59] [60] [58] Los mamíferos polares, como las morsas y algunas focas, poseen glándulas pineales inusualmente grandes. [59]
Todos los anfibios tienen un órgano pineal, pero algunas ranas y sapos también tienen lo que se llama un "órgano frontal", que es esencialmente un ojo parietal. [61]
Los pinealocitos en muchos vertebrados no mamíferos tienen un gran parecido con las células fotorreceptoras del ojo . La evidencia de la morfología y la biología del desarrollo sugiere que las células pineales poseen un ancestro evolutivo común con las células de la retina. [62]
La citoestructura pineal parece tener similitudes evolutivas con las células de la retina de los ojos laterales. [62] Las aves y reptiles modernos expresan el pigmento fototransductor melanopsina en la glándula pineal. Se cree que las glándulas pineales aviares actúan como el núcleo supraquiasmático en los mamíferos . [63] La estructura del ojo pineal en los lagartos y tuátaras modernos es análoga a la córnea, el cristalino y la retina de los ojos laterales de los vertebrados. [57]
En la mayoría de los vertebrados, la exposición a la luz desencadena una reacción en cadena de eventos enzimáticos dentro de la glándula pineal que regula los ritmos circadianos . [64] En humanos y otros mamíferos, las señales luminosas necesarias para establecer los ritmos circadianos se envían desde el ojo a través del sistema retinohipotalámico hasta los núcleos supraquiasmáticos (SCN) y la glándula pineal.
Los cráneos fosilizados de muchos vertebrados extintos tienen un agujero (abertura) pineal, que en algunos casos es más grande que el de cualquier vertebrado vivo. [65] Aunque los fósiles rara vez conservan la anatomía blanda del cerebro profundo, el cerebro del ave fósil rusa Cerebavis cenomanica de Melovatka, de unos 90 millones de años, muestra un ojo parietal y una glándula pineal relativamente grandes. [66]
La actividad secretora de la glándula pineal sólo se comprende parcialmente. Su ubicación profunda en el cerebro sugirió a los filósofos de la historia que poseía una importancia particular. Esta combinación llevó a que se la considerara una glándula "misteriosa" con teorías místicas , metafísicas y ocultas que rodean sus funciones percibidas. La descripción más antigua registrada de la glándula pineal es del médico griego Galeno en el siglo II d.C. [67] Según Galeno, Herófilo (325-280 a.C.) ya había considerado la estructura como una especie de válvula que dividía las cámaras del cerebro, particularmente para el flujo de espíritus vitales ( pneuma ). [68] Específicamente, los antiguos griegos creían que la estructura mantenía el movimiento de los espíritus vitales desde el ventrículo medio (ahora identificado como el tercero ) hasta el del parencéfalo ( cuarto ventrículo ). [69] [70]
Galeno describió la glándula pineal en De usu partium corporis humani, libri VII ( Sobre la utilidad de las partes del cuerpo, parte 8 ) y De anatomicis Administrationibus , libri IX ( Sobre los procedimientos anatómicos, parte 9 ). [71] Introdujo el nombre κωνάριο ( konario, a menudo latinizado como conarium ) que significa cono, como en piña, [72] en De usu partium corporis humani. Ubicó correctamente la glándula directamente detrás del tercer ventrículo. Se opuso al concepto predominante de válvula por dos razones básicas: está situada fuera del tejido cerebral y no se mueve por sí sola. [67]
Galeno, en cambio, identificó la válvula como una estructura parecida a un gusano en el cerebelo (más tarde llamada epífisis vermiforme, conocida hoy como vermis cerebelo o vermis cerebeloso ). [73] A partir de su estudio sobre los vasos sanguíneos que rodean la glándula pineal, descubrió la gran vena del cerebelo, más tarde llamada vena de Galeno . [72] [74] No pudo establecer ningún papel funcional de la glándula pineal y la consideró como un soporte estructural para las venas cerebrales. [75]
El filósofo y científico del siglo XVII René Descartes analizó la glándula pineal tanto en su primer libro, el Tratado del hombre (escrito antes de 1637, pero publicado póstumamente entre 1662 y 1664), como en su último libro, Las pasiones del alma (1649). y lo consideraba como "el asiento principal del alma y el lugar en el que se forman todos nuestros pensamientos". [9] En el Tratado del hombre , describió modelos conceptuales del hombre, es decir, criaturas creadas por Dios, que constan de dos ingredientes, un cuerpo y un alma. [9] [76] En las Pasiones , dividió al hombre en cuerpo y alma y subrayó que el alma está unida al cuerpo entero por "cierta glándula muy pequeña situada en medio de la sustancia del cerebro y suspendida sobre el "Pasaje a través del cual los espíritus de las cavidades anteriores del cerebro se comunican con los de sus cavidades posteriores". Descartes dio importancia a la estructura ya que era el único componente no apareado del cerebro. [9]
El nombre latino pinealis se hizo popular en el siglo XVII. Por ejemplo, el médico inglés Thomas Willis describió una glandula pinealis en su libro Cerebri anatome cui accessit nervorum descriptio et usus (1664) . Willis criticó el concepto de Descartes, señalando: "apenas podemos creer que éste sea el asiento del Alma, o que sus principales facultades surjan de él; porque los animales, que parecen estar casi completamente desprovistos de imaginación, memoria y otros Poderes superiores del Alma, tienen esta Glandula o Núcleo bastante grande y justo." [75]
Walter Baldwin Spencer de la Universidad de Oxford dio la primera descripción de la glándula pineal en los lagartos. En 1886, describió una estructura parecida a un ojo, a la que llamó ojo pineal u ojo parietal, que estaba asociada con el agujero parietal y el tallo pineal. [77] La presencia de un cuerpo pineal ya fue descubierta por el zoólogo alemán Franz Leydig en 1872, en lagartos europeos. Leydig los llamó "órgano frontal" ( stirnorgan alemán ). [78] [79] En 1918, el zoólogo sueco Nils Holmgren describió el "ojo parietal" en ranas y cazón. [80] Descubrió que los ojos parietales estaban formados por células sensoriales similares a las células cónicas de la retina, [75] y sugirió que se trataba de un órgano primitivo sensor de luz ( fotorreceptor ). [80]
Originalmente se creía que la glándula pineal era un " restos vestigial " de un órgano más grande. En 1917 se sabía que el extracto de pineal de vaca aclaraba la piel de rana. El profesor de dermatología Aaron B. Lerner y sus colegas de la Universidad de Yale , con la esperanza de que una hormona de la glándula pineal pudiera ser útil en el tratamiento de enfermedades de la piel, la aislaron y la llamaron melatonina en 1958. [81] La sustancia no resultó ser útil como se esperaba , pero su descubrimiento ayudó a resolver varios misterios, como por qué la extirpación de la glándula pineal de una rata aceleró el crecimiento de sus ovarios, por qué mantener a las ratas en luz constante disminuyó el peso de sus pineales y por qué la pinealectomía y la luz constante afectan el crecimiento de los ovarios en igual medida; Este conocimiento dio un impulso al entonces nuevo campo de la cronobiología . [82] De los órganos endocrinos, la función de la glándula pineal fue la última en descubrirse. [83]
La noción de "ojo pineal" es central en la filosofía del escritor francés Georges Bataille , que es analizada detalladamente por el estudioso literario Denis Hollier en su estudio Contra la arquitectura . En este trabajo, Hollier analiza cómo Bataille utiliza el concepto de "ojo pineal" como referencia a un punto ciego en la racionalidad occidental y un órgano de exceso y delirio. [84] Este recurso conceptual es explícito en sus textos surrealistas, The Jesuve and The Pineal Eye . [85]
A finales del siglo XIX, Madame Blavatsky , fundadora de la teosofía , identificó la glándula pineal con el concepto hindú del tercer ojo , o chakra Ajna . Esta asociación sigue siendo popular hoy en día. [9] La glándula pineal también ha aparecido en otros contextos religiosos, como en los Principia Discordia , que afirma que puede usarse para contactar a la diosa de la discordia Eris . [86]
En el cuento " From Beyond " de HP Lovecraft , un científico crea un dispositivo electrónico que emite una onda de resonancia, que estimula la glándula pineal de la persona afectada, permitiéndole así percibir planos de existencia fuera del alcance de la realidad aceptada , un espacio translúcido, entorno extraño que se superpone a nuestra propia realidad reconocida. Fue adaptado como película del mismo nombre en 1986. La película de terror de 2013 Banshee Chapter está fuertemente influenciada por este cuento. En la temporada 16, episodio 6 de "American Dad", Steve intenta "proyectarse astral" utilizando su glándula pineal para ayudarle a comprender el significado de la vida. El episodio se titula "The Wondercabinet".
El cuerpo pineal está etiquetado en estas imágenes.
La melatonina exógena tiene efectos agudos que inducen somnolencia y reducen la temperatura durante el "día biológico" y, cuando se programa adecuadamente (es más eficaz al anochecer y al amanecer), cambiará la fase del reloj circadiano humano (sueño, melatonina endógena , cortisol) a tiempos más tempranos (cambio de fase avanzado) o posteriores (cambio de fase retrasado).