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Surco (neuroanatomía)

En neuroanatomía , un surco ( del latín : "surco"; pl .: sulci ) es una depresión o surco poco profundo en la corteza cerebral . Uno o más surcos rodean un giro (pl. gyri), una cresta en la superficie de la corteza, creando la apariencia plegada característica del cerebro en los humanos y la mayoría de los demás mamíferos . Los surcos más grandes también se denominan fisuras . La corteza se desarrolla en la etapa fetal de la corticogénesis , que precede a la etapa de plegamiento cortical conocida como girificación .

Los mamíferos que tienen una corteza plegada se conocen como girencefálicos , y los mamíferos de cerebro pequeño que tienen una corteza lisa, como las ratas y los ratones, se denominan lisencefálicos .

Estructura

Surcos en relación con el líquido cefalorraquídeo circulante

Los surcos, las ranuras, y los giros, los pliegues o crestas, forman la superficie plegada de la corteza cerebral . Los surcos más grandes o más profundos también se denominan a menudo fisuras . La corteza plegada crea una superficie más grande para el cerebro en humanos y otros mamíferos más grandes, sin la necesidad de aumentar el tamaño del cráneo . [1] En el cerebro humano , dos tercios de la corteza plegada están enterrados dentro de los surcos, si se tiene en cuenta la división de los hemisferios por la fisura longitudinal . [2] [3] Los surcos y las fisuras son surcos en la corteza, pero se diferencian por el tamaño. Un surco es un surco menos profundo que rodea un giro. Una fisura es un surco grande que divide el cerebro en lóbulos y también en los dos hemisferios como la fisura longitudinal. [4] Las fisuras son los surcos más prominentes e invariables. [2]

La piamadre , la membrana que rodea el cerebro, sigue la superficie del cerebro en cada surco, pero la aracnoides se extiende a través de todos los tamaños de surcos, excepto la fisura longitudinal donde sigue a la piamadre. En consecuencia, los lados internos de casi todos los surcos están separados solo por la piamadre y el espacio subaracnoideo , en el que circula el líquido cefalorraquídeo . [5] Los surcos pueden considerarse como extensiones del espacio subaracnoideo. [2]

La profundidad aproximada de un surco oscila entre uno y tres centímetros. Otros parámetros de la forma del surco son la longitud, el ancho y la superficie. [6] Dentro de un surco puede haber circunvoluciones más pequeñas conocidas como circunvoluciones transversales . [2]

Variaciones

El patrón de los surcos varía entre individuos humanos, pero los surcos y los giros tienen una disposición generalizada, lo que hace posible una nomenclatura común. [7] [2]

Tipos

Los surcos pueden describirse en términos de función, formación, profundidad o ancho. [ cita requerida ]

En base a la función:

  1. Un surco limitante se divide en su base en dos áreas que son diferentes funcional y estructuralmente, por ejemplo, el surco central entre las áreas motora y sensorial. [2]
  2. El surco axial se desarrolla en el eje largo de un área homogénea de rápido crecimiento, por ejemplo, el surco poscalcarino en el eje largo del área estriada.
  3. El surco operculado se separa por sus labios en dos áreas y contiene una tercera área en las paredes del surco, por ejemplo, el surco semilunar es un surco operculado, que separa las áreas estriada y paraestriada.

Sobre la base de la formación:

  1. Surcos primarios: formados antes del nacimiento, de forma independiente. Ejemplo: surco central.
  2. Surco secundario: producido por factores ajenos al crecimiento exuberante de las zonas adyacentes de la corteza. Ejemplos de ello son los surcos lateral y parietooccipital.

En función de la profundidad:

  1. El surco completo es muy profundo, lo que provoca una elevación de las paredes del ventrículo lateral. Ejemplos de ello son los surcos colaterales y calcarinos.
  2. Los surcos incompletos están situados superficialmente y no son muy profundos, por ejemplo el surco paracentral.
Los mecanismos celulares de las células gliales radiales y la señalización de la proteína Sonic Hedgehog promueven el plegamiento cortical

Desarrollo

El proceso de plegamiento cortical es complejo y no se comprende del todo. Se explica mediante una serie de hipótesis, entre ellas el pandeo mecánico y los factores de tensión axonal. [8] Las hipótesis no son mutuamente excluyentes y pueden incluir sus efectos combinados, con el de otro mecanismo de expansión tangencial. La expansión tangencial está asociada con las células gliales radiales y un proceso de intercalación de neuronas corticales entre las células de la capa de la placa cortical externa que produce el pandeo hacia afuera de un giro. [9] [10]

En los seres humanos, las circunvoluciones cerebrales aparecen alrededor de los cinco meses y tardan al menos hasta el primer año después del nacimiento en desarrollarse por completo. [11] [12] [13] El desarrollo varía mucho entre individuos. Las posibles influencias de los factores genéticos, epigenéticos y ambientales no se comprenden por completo. [14] Se ha descubierto que el ancho de los surcos corticales aumenta no solo con la edad, [15] sino también con el deterioro cognitivo en los ancianos. [16]

Surcos notables

Frontal superior : verde; Central : rojo; Surco lateral : azul oscuro; Temporal superior : azul claro; Intraparietal : amarillo

Importancia clínica

Se ha demostrado que las capacidades cognitivas avanzadas que se han desarrollado a partir de la expansión del plegamiento cortical se ven afectadas negativamente cuando los pliegues están malformados. Las malformaciones de los pliegues corticales se han relacionado con las discapacidades intelectuales asociadas con la epilepsia , la esquizofrenia y el autismo . [17] Las anomalías en la girificación pueden afectar el ancho o la profundidad de los surcos que se asocian con muchos trastornos neurológicos o neuropsiquiátricos. [6] Se observa que el ensanchamiento de los surcos indica una atrofia temprana en los trastornos neurodegenerativos y puede usarse como un biomarcador en su progresión. [6]

La ulegiria es un estado de cicatrización en las regiones profundas de los surcos que conduce a la ruptura de las circunvoluciones asociadas.

Los surcos son puntos de referencia valiosos en microneurocirugía y también pueden usarse como corredores para cirugías . [2]

Otros animales

La variación en el número de fisuras en el cerebro ( girificación ) entre especies está relacionada con el tamaño del animal y el tamaño del cerebro. Los mamíferos que tienen cerebros de superficie lisa o no convolucionados se denominan lisencefálicos y los que tienen cerebros plegados o convolucionados girencefálicos. [11] [12] La división entre los dos grupos se produce cuando el área de superficie cortical es de unos 10 cm 2 y el cerebro tiene un volumen de 3-4 cm 3 . Los roedores grandes como los castores (40 libras (18 kg)) y los capibaras (150 libras (68 kg)) son girencefálicos, y los roedores más pequeños como las ratas y los ratones, y algunos monos del Nuevo Mundo son lisencefálicos. [18] [19]

Macaco

El patrón de surcos del macaco es más simple. En una monografía, Bonin y Bailey enumeran los siguientes como surcos primarios: [20]

Imágenes adicionales

Véase también

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Referencias

  1. ^ Cusack, Rhodri (1 de abril de 2005). "El surco intraparietal y la organización perceptual". Revista de neurociencia cognitiva . 17 (4): 641–651. doi :10.1162/0898929053467541.
  2. ^ abcdefg Ribas, Guilherme Carvalhal (febrero de 2010). "Los surcos y circunvoluciones cerebrales". Enfoque Neuroquirúrgico . 28 (2): E2. doi : 10.3171/2009.11.focus09245 . PMID  20121437.
  3. ^ Willbrand, Ethan H.; Maboudian, Samira A.; Kelly, Joseph P.; Parker, Benjamin J.; Foster, Brett L.; Weiner, Kevin S. (1 de junio de 2023). "La morfología del surco de la corteza posteromedial difiere sustancialmente entre humanos y chimpancés". Communications Biology . 6 (1). doi :10.1038/s42003-023-04953-5.
  4. ^ Carlson, NR (2013). Fisiología del comportamiento. Upper Saddle River, NJ: Pearson Education Inc.
  5. ^ Brodal, Per (2004). El sistema nervioso central: estructura y función . Nueva York: Oxford University Press. pág. 89. ISBN 978-0-19-516560-9.
  6. ^ abc sol, BB; Loomis, SJ; Pizzagalli, F; et al. (14 de octubre de 2022). "Mapa genético de la morfología del surco regional en el cerebro humano a partir de datos del biobanco del Reino Unido". Comunicaciones de la naturaleza . 13 (1): 6071. doi :10.1038/s41467-022-33829-1. PMID  36241887.
  7. ^ Ono, Michio; Kubik, Stefan; Abernathey, Chad D. (1990). Atlas de los surcos cerebrales . Stuttgart: Georg Thieme Verlag. ISBN 0-86577-362-9.
  8. ^ Andrews, TGR; Priya, R (17 de junio de 2024). "La mecánica de la construcción de órganos funcionales". Perspectivas de Cold Spring Harbor en biología . doi :10.1101/cshperspect.a041520. PMID  38886066.
  9. ^ Striedter, Georg F.; Srinivasan, Shyam; Monuki, Edwin S. (8 de julio de 2015). "Plegado cortical: ¿cuándo, dónde, cómo y por qué?". Revista anual de neurociencia . 38 (1): 291–307. doi :10.1146/annurev-neuro-071714-034128.
  10. ^ Ronan, L; Voets, N; Rua, C; et al. (agosto de 2014). "Expansión tangencial diferencial como mecanismo de girificación cortical". Corteza cerebral (Nueva York, NY: 1991) . 24 (8): 2219–28. doi :10.1093/cercor/bht082. PMID  23542881.
  11. ^ ab Hofman, MA (1985). "Tamaño y forma de la corteza cerebral en mamíferos. I. La superficie cortical". Cerebro, comportamiento y evolución . 27 (1): 28–40. doi :10.1159/000118718. PMID  3836731.
  12. ^ ab Hofman MA. (1989). Sobre la evolución y la geometría del cerebro en los mamíferos. Prog Neurobiol. 32(2):137–58. PMID  2645619
  13. ^ Caviness VS Jr. (1975). Modelo mecánico del desarrollo convolucional del cerebro. Science. 189(4196):18–21. PMID  1135626
  14. ^ Dubois, J., y Benders, M. (2007). Mapeo del proceso de plegamiento cortical temprano en el cerebro de recién nacidos prematuros. Oxford Journals, 18, 1444–1454. dpi: 10.1093/cercor/bhm180
  15. ^ Tao Liu, Wei Wen, Wanlin Zhu, Julian Trollor, Simone Reppermund, John Crawford, Jesse S Jin, Suhuai Luo, Henry Brodaty, Perminder Sachdev (2010) Los efectos de la edad y el sexo en los surcos corticales en los ancianos. NeuroImage 51:1. 19–27 de mayo. PMID  20156569
  16. ^ Tao Liu, Wei Wen, Wanlin Zhu, Nicole A Kochan, Julian N Trollor, Simone Reppermund, Jesse S Jin, Suhuai Luo, Henry Brodaty, Perminder S Sachdev (2011) La relación entre la variabilidad del surco cortical y el rendimiento cognitivo en los ancianos. NeuroImage 56:3. 865–873 Jun. PMID  21397704
  17. ^ Akula, SK; Exposito-Alonso, D; Walsh, CA (18 de diciembre de 2023). "Dando forma al cerebro: el surgimiento de la estructura y el plegamiento cortical". Célula del desarrollo . 58 (24): 2836–2849. doi :10.1016/j.devcel.2023.11.004. PMID  38113850.
  18. ^ Martin I. Sereno, Roger BH Tootell, "De los monos a los humanos: ¿qué sabemos ahora sobre las homologías cerebrales?", Current Opinion in Neurobiology 15 :135–144, (2005)
  19. ^ Garcia, KE; Kroenke, CD; Bayly, PV (24 de septiembre de 2018). "Mecánica del plegamiento cortical: estrés, crecimiento y estabilidad". Transacciones filosóficas de la Royal Society de Londres. Serie B, Ciencias biológicas . 373 (1759). doi :10.1098/rstb.2017.0321. PMID  30249772.
  20. ^ Gerhardt von Bonin, Percival Bailey, El neocórtex de Macaca Mulatta , The University of Illinois Press, Urbana, Illinois, 1947
  21. ^ Ten Donkelaar, HJ; Tzourio-Mazoyer, N; Mai, JK (2018). "Hacia una terminología común para los giros y surcos de la corteza cerebral humana". Frontiers in Neuroanatomy . 12 : 93. doi : 10.3389/fnana.2018.00093 . PMC 6252390 . PMID  30510504. 

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