¿Por qué el cerebro humano tiene materia gris en el exterior y materia blanca en el interior, mientras que la médula espinal tiene el reverso?

Lo más obvio de todos. Observar. Esta es una neurona Ahora observe las dos estructuras que he resaltado.

¿Ves esa gran terminal central allí? Ese es el cuerpo celular. Es el, uh, um, el cuerpo de la célula. ¿Ves esa proyección realmente larga del cuerpo celular que se dispara en la distancia y desprende ramas? Ese es el axon. El axón actúa como una conexión (entre neuronas y neuronas, o neuronas y órganos diana).

Ahora la neurona está hecha de una mezcla de carbohidratos, proteínas y lípidos (grasas). Entonces, toda la neurona es de color grisáceo, incluido el axón.

Pero el trabajo principal del axón es transmitir impulsos eléctricos. Eso puede ser un problema cuando el axón es muy largo (la carga eléctrica puede disiparse a lo largo de la distancia) o cuando el axón está justo al lado de otro axón (la carga podría saltar los axones). Entonces el axón está aislado por algo llamado vaina de mielina.

La vaina de mielina está compuesta principalmente de lípidos (grasas). Si alguna vez ha visto grasa en la vida real, puede haber notado que es pálida, casi de color blanco. Entonces, el cuerpo celular y el terminal aparecen de color gris oscuro, pero el axón a lo largo de su longitud parece gris claro.

Ahora el cerebro es principalmente una gran colección de neuronas.

Estos cuerpos celulares tienen que coordinarse y cooperar, por lo que deben estar en contacto entre sí. Quiero decir eso literalmente. Tienen que contactarse físicamente entre sí.

Entonces sería más ergonómico si se contactaran entre sí de esta manera …

… o de esta manera?

Entonces el cerebro humano evolucionó con los cuerpos celulares externos y las conexiones internas.

Y entonces la materia gris está en el exterior y la materia blanca está en el interior.

Pero luego el cerebro envía conexiones al resto del cuerpo. El paquete principal de estas conexiones se llama médula espinal.

Ahora los axones que descienden hacia la médula espinal no necesariamente corren hacia el objetivo. Operan en una cadena, conectados de extremo a extremo. La primera neurona en esta cadena se llama neurona de primer orden, la segunda se llama neurona de segundo orden, la tercera (y última) se llama neurona de tercer orden.

La misma regla se aplica a los axones que corren hacia la médula espinal.

Pero con tantos cuerpos celulares de neuronas fuera del cerebro, es inevitable que un gran número de ellos se coloque dentro de la médula espinal.

Ahora considere un grupo de cuerpos celulares en la médula espinal.

Es posible que necesiten comunicarse y cooperar entre sí mientras están en medio de un túnel de axones.

Entonces, ¿cuál es una disposición más ergonómica? ¿Es esto?

¿O esto?

Y así, en la médula espinal, la materia gris está en el interior y la sustancia blanca en el exterior.

Entonces, ¿entiendes por qué el cerebro tiene materia gris en el exterior y materia blanca en el interior mientras que la médula espinal lo ha revertido?

Esta es en realidad una pregunta bastante profunda y las respuestas requieren algunas conjeturas sobre la evolución y la embriología. Como en tantas cosas en la ciencia, la verdadera respuesta es que realmente no sabemos.

La respuesta de Asher no puede ser correcta (hay muchos núcleos dentro del cerebro que se conectan profusa y recíprocamente con las capas corticales externas, mientras que los axones dispersos en axones pueden tener problemas para conectarse, también podrían funcionar recogidos en el exterior del SC como en En el córtex, las células se comunican perfectamente entre sí mientras se distribuyen en masas de capas de fibras de conexión, la mayoría de las conexiones están dentro de la corteza misma, no las fibras debajo de ella, como se muestra en los diagramas de Asher. La médula espinal es esencialmente una pieza extendida del cerebro con tantas conexiones internas y lo hace muy bien con la mayoría de las células en el medio y no en el exterior).

El cerebro se desarrolla como un tubo en vertebrados como resultado de que la placa neuronal se enrolla en un tubo.

Las cortezas cerebrales (las partes arrugadas que podría considerar “cerebro” se desarrollan como bolsas anteriores de este tubo.

Inicialmente, las células nerviosas se forman en las paredes de este tubo y la corteza, los axones comienzan a crecer y unen las diversas partes.

Dentro de la corteza, las células migran hacia la superficie en varias capas, dejando axones atrás. La mayoría de las conexiones son en realidad horizontales conectando varias áreas de la corteza. Otros axones se dirigen hacia y desde la médula espinal, dentro de la corteza. Esta forma de migración celular es exclusiva de la corteza cerebral (trepan por largas fibras gliales que corren hacia la superficie) y no se encuentra en la médula espinal.

En la médula espinal las células permanecen centrales mientras la mayoría de sus axones crecen a lo largo de la superficie del tubo, presumiblemente debido a la dificultad de abrirse camino a través de las células densas del tubo neural (publiqué un artículo sobre cómo ocurre esto hace muchos años). ) A medida que el desarrollo continúa, las capas de fibras ascendentes y descendentes se acumulan en la superficie de la médula espinal. Tenga en cuenta que muchas de las fibras en el exterior de la médula espinal provienen de los ganglios de la raíz dorsal que se encuentran fuera de la médula espinal. Otros tractos descendentes provienen de núcleos del tronco encefálico.

Tenga en cuenta que nada de esto es absoluto: las capas superficiales de la corteza cerebral tienen masas de fibras comisurales dentro de la “materia gris” que se extiende lateralmente. El “cerebro” (que en realidad no es un término técnico) tiene numerosas áreas centrales de materia gris constituidas predominantemente por células nerviosas como los ganglios basales y el tálamo.

En la médula espinal, numerosas fibras suben y bajan dentro de la sustancia gris central.

Mi mejor conjetura (y supongo que lo es, incluso habiendo estudiado el crecimiento de las fibras nerviosas durante toda mi carrera). ¿Es esa la única forma en que la corteza se desarrolla en columnas (cada centímetro cuadrado de corteza tiene el mismo número de neuronas debajo) que parece compartir una función o conexiones comunes que es esencial para su función, ha resultado en células formando una capa externa donde la mayoría de las conexiones son laterales. Solo unas pocas células envían proyecciones centralmente para formar la sustancia blanca central.

Tenga en cuenta que hay masas de materia gris en el centro que establecen conexiones recíprocas con la corteza externa.