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Hipotálamo

El hipotálamo es una región del encéfalo formada principalmente por núcleos de sustancia gris ubicada a lo largo de las paredes del tercer ventrículo. Junto al epitálamo, al tálamo y al subtálamo, conforman el diencéfalo. Está compuesto por varios núcleos de sustancia gris y actúa como un centro integrador de la homeostasis, regulando una amplia gama de procesos fisiológicos que incluyen la termorregulación, la osmorregulación y la regulación de las emociones. También actúa en conjunto con la hipófisis para modular la actividad endocrina de acuerdo con las necesidades fisiológicas del organismo. Por este motivo, el hipotálamo es considerado una estructura neuroendocrina.

En este artículo discutimos la anatomía macroscópica del hipotálamo, describiendo su ubicación, características, divisiones y núcleos, así como sus conexiones. También estudiaremos sus funciones, vascularización y terminaremos con algunas correlaciones clínicas.

Puntos clave sobre el hipotálamo
Divisiones Zona medial y zona lateral
Región supraóptica
Región tuberal
Región mamilar
Núcleos Región supraóptica: núcleo supraquiasmático, núcleo supraóptico, núcleo paraventricular, núcleo anterior
Región tuberal:
núcleo ventromedial, núcleo dorsomedial, núcleo infundibular (o arcuato), núcleo premamilar, núcleo tuberal lateral
Región mamilar:
núcleos mamilares, núcleo posterior
Conexiones Sistema límbico
Área prefrontal
Tronco encefálico y médula espinal
Hipófisis
Neuronas monoaminérgicas (noradrenérgicas y serotoninérgicas)
Sensitivas: pezones y órganos genitales, corteza olfatoria, retina
Funciones Regulación del sistema nervioso autónomo
Regulación del sistema endocrino
Regulación de la osmolaridad y cantidad de agua en el organismo
Regulación de la temperatura corporal
Regulación del ritmo circadiano
Regulación del apetito
Regulación de las emociones
Vascularización Ramas anteriores y posteriores del círculo arterial cerebral (polígono de Willis)
Arteria hipofisaria anterior (rama de la carótida interna)
Contenidos
  1. Anatomía macroscópica y relaciones anatómicas
  2. Divisiones del hipotálamo
  3. Núcleos del hipotálamo
    1. Núcleo paraventricular
    2. Núcleo supraóptico
    3. Núcleo infundibular (o arcuato)
    4. Núcleos dorsomedial, ventromedial y posterior
  4. Conexiones del hipotálamo
    1. Sistema límbico
    2. Área prefrontal
    3. Tronco encefálico y médula espinal
    4. Hipófisis
  5. Funciones
  6. Vascularización
  7. Correlaciones clínicas
    1. Fiebre de origen central
    2. Diabetes insípida central
    3. Obesidad hipotalámica
  8. Bibliografía
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Anatomía macroscópica y relaciones anatómicas

Las paredes laterales del tercer ventrículo están divididas por un surco de recorrido anteroposterior denominado surco hipotalámico, que separa el tálamo (superior) del hipotálamo (inferior). El hipotálamo está formado básicamente por núcleos de sustancia gris atravesados por algunos tractos nerviosos. Algunas estructuras anatómicas que forman parte del hipotálamo en su porción inferior son el quiasma óptico, el túber cinereum, el infundíbulo y los tubérculos mamilares.

Con una ubicación central en el encéfalo, el hipotálamo posee relaciones anatómicas con varias partes importantes del sistema nervioso central:

  • Anteriormente está delimitado por la comisura anterior y por la lámina terminal.
  • Posteriormente se encuentra la sustancia perforada posterior, el pedúnculo cerebral y el acueducto mesencefálico (de Silvio).
  • Superiormente se encuentra el surco hipotalámico, el tálamo y el plexo coroideo del tercer ventrículo.
  • Inferiormente encontramos al tallo hipofisario como una prolongación del infundíbulo y la hipófisis.

Divisiones del hipotálamo

El fórnix atraviesa toda la extensión del hipotálamo de cada lado hasta llegar al tubérculo mamilar, dividiendo esta estructura en dos zonas: medial y lateral. La zona medial del hipotálamo se ubica entre el fórnix y las paredes del tercer ventrículo y contiene la mayor parte de los núcleos de la sustancia gris. Por otro lado, en la zona lateral predominan los haces de fibras nerviosas (sustancia blanca).

El hipotálamo también puede ser dividido en tres regiones delimitadas por planos frontales que se relacionan al quiasma óptico, al túber cinereum y al complejo mamilar. Así, la región que se encuentra sobre el quiasma óptico recibe el nombre de región supraóptica; la región que se encuentra por arriba del túber cinereum es denominada región tuberal y la región por encima del complejo mamilar es llamada región mamilar. Algunos autores citan una cuarta región, el área preóptica, sin embargo, esa porción más anterior del tercer ventrículo tiene un origen embriológico diferente, por lo tanto, no pertenece al diencéfalo. A pesar de eso, debido a sus relaciones funcionales con la región supraóptica del hipotálamo, es estudiada junto al diencéfalo.

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Núcleos del hipotálamo

Los principales núcleos del hipotálamo, se agrupan de acuerdo con las tres regiones ya descritas:

  • Región supraóptica: núcleo supraquiasmático, núcleo supraóptico, núcleo paraventricular, núcleo anterior
  • Región tuberal: núcleo ventromedial, núcleo dorsomedial, núcleo infundibular (o arcuato), núcleo premamilar, núcleo tuberal lateral
  • Región mamilar: núcleos mamilares, núcleo posterior

Además de los núcleos que ya mencionamos, existen otros núcleos hipotalámicos más pequeños, tales como los núcleos lateral, preóptico medial, preóptico mediano, preóptico periventricular y núcleo periventricular posterior.

A continuación se discuten con mayor detalle algunos de los principales núcleos hipotalámicos.

Núcleo paraventricular

El primer núcleo hipotalámico a ser discutido es también uno de los más importantes centros de control autonómico del encéfalo: el núcleo paraventricular. Este núcleo desempeña un papel primordial en el control del estrés, metabolismo, crecimiento, reproducción, inmunidad, entre otros. Junto con el núcleo supraóptico produce las hormonas vasopresina y oxitocina. Se ubica anterior y medial al fórnix y posterior e inferior a la comisura anterior. La porción superior de la lámina terminal se encuentra inmediatamente anterior a este, mientras que los núcleos supraóptico y dorsomedial se ubican inferior y posterior respectivamente.

Núcleo supraóptico

El núcleo supraóptico es conocido por producir las hormonas vasopresina y oxitocina. La vasopresina, también llamada hormona antidiurética (ADH) mantiene el equilibrio osmótico e hídrico del organismo al regular la reabsorción de agua libre por el túbulo colector del túbulo renal. La oxitocina es más conocida por su papel en la lactancia y en las contracciones uterinas durante el trabajo de parto. El núcleo supraóptico se encuentra posterior a la lámina terminal, y anteroinferior a los núcleos dorsomedial y ventromedial. Se ubica inmediatamente por arriba del órgano vascular de la lámina terminal, encima del receso supraóptico y del quiasma óptico.

Núcleo infundibular (o arcuato)

El núcleo infundibular (o arcuato) integra varios procesos neuroendocrinos a través de las neuronas que controlan la secreción hormonal de la hipófisis anterior (adenohipófisis). Además, el núcleo infundibular es un reconocido regulador del metabolismo energético, integrando las señales del hambre y la saciedad. Este se ubica a lo largo de la parte proximal del túber cinereum. Se encuentra inferior al núcleo ventromedial, anterior a los núcleos mamilares y posteroinferior al núcleo supraóptico.

Núcleos dorsomedial, ventromedial y posterior

Los núcleos dorsomedial y ventromedial se encuentran en la región mediana del hipotálamo, siendo el núcleo dorsomedial superior al núcleo ventromedial. El núcleo posterior está inmediatamente superior a los núcleos mamilares que se encuentran en el complejo mamilar. Adicionalmente, el núcleo posterior se ubica entre las fibras del fórnix anteriormente y el tracto mamilotalámico, posteriormente.

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Conexiones del hipotálamo

El hipotálamo presenta una amplia gama de conexiones a través de las cuales controla la homeostasis y el equilibrio fisiológico del organismo. Las conexiones más importantes del hipotálamo son descritas a continuación:

Sistema límbico

El sistema límbico está formado por un conjunto de estructuras que están relacionadas principalmente con la regulación de las emociones. El hipotálamo establece conexiones con el sistema límbico a través de tres vías principales:

  • Fórnix: conecta el hipocampo a los núcleos mamilares del hipotálamo. Desde los núcleos mamilares, los impulsos son transmitidos para el núcleo anterior del tálamo (fascículo mamilotalámico) o para la formación reticular del mesencéfalo (fascículo mamilotegmental).
  • Estría terminal: conecta el cuerpo amigdalino al hipotálamo
  • Fascículo telencefálico medial: une el área septal al hipotálamo.

Área prefrontal

El área prefrontal también está involucrada en el procesamiento y regulación emocional. Se relaciona directamente con el hipotálamo o indirectamente a través del núcleo dorsomedial del tálamo.

Tronco encefálico y médula espinal

A través de sus conexiones con estas estructuras, el hipotálamo es capaz de controlar las funciones viscerales. Los impulsos sensitivos viscerales del organismo (tanto generales como especiales) son transmitidos al núcleo del tracto solitario por los nervios facial (VII par craneal), glosofaríngeo (IX par craneal) y vago (X par craneal). Desde ahí las informaciones son enviadas directamente al hipotálamo a través de las fibras solitario-hipotalámicas. El hipotálamo entonces realiza el procesamiento de dichos impulsos y elabora una respuesta motora a través de la regulación del sistema nervioso autónomo (SNA). Algunas fibras salen directamente de los núcleos hipotalámicos hacia los núcleos de la columna eferente visceral general del tronco encefálico o para la columna lateral de la médula, donde se ubican neuronas preganglionares de los sistemas simpático y parasimpático. Además, el hipotálamo regula el SNA indirectamente a través de sus conexiones con la formación reticular.

Hipófisis

Las conexiones eferentes del hipotálamo con la hipófisis permiten que esta module el sistema endocrino y el equilibrio hormonal del organismo.

Las neuronas magnocelulares de los núcleos paraventricular y supraóptico producen dos hormonas, vasopresina y oxitocina, que son transportadas a través de los axones del tracto hipotálamohipofisario, pasando por el infundíbulo hasta la hipófisis posterior (neurohipófisis). En la neurohipófisis, estas hormonas son almacenadas en el extremo terminal de las fibras nerviosas y liberadas en la circulación conforme la necesidad del organismo.

La conexión del hipotálamo con la adenohipófisis se da por medio del tracto tuberoinfundibular. Las neuronas parvocelulares del núcleo infundibular y regiones adyacentes de la región tuberal del hipotálamo producen hormonas y otras sustancias que descienden por flujo axoplasmático desde el tracto tuberoinfundibular hasta la eminencia mediana. Desde aquí, son liberados en la circulación porta hipofisaria, llegando a la adenohipófisis donde regulan la liberación de hormonas adenohipofisarias.

El hipotálamo también establece conexiones con varios grupos de neuronas noradrenérgicas de la formación reticular y neuronas serotonérgicas de los núcleos del rafe. Además, presentan conexiones sensitivas con áreas relacionadas al placer sexual (pezones y órganos genitales), con la corteza olfatoria y con la retina.

Funciones

Los núcleos hipotalámicos y sus conexiones con otras regiones del cuerpo, descritos anteriormente, hacen que la función principal del hipotálamo sea la regulación del sistema nervioso autónomo y el sistema endocrino, asegurando así la homeostasis del organismo. Además, el hipotálamo regula procesos fisiológicos fundamentales para la supervivencia de los individuos, tales como el hambre, la sed y el sexo.

Las principales funciones del hipotálamo son:

  • Regulación del sistema nervioso autónomo: la región anterior del hipotálamo controla al sistema nervioso parasimpático, mientras que la región posterior regula el sistema nervioso simpático.
  • Regulación del sistema endocrino: todas las hormonas producidas por la adenohipófisis son reguladas por sustancias activas provenientes del hipotálamo, principalmente del núcleo infundibular y otras partes de la región tuberal. Así, el hipotálamo tiene influencia sobre el funcionamiento de la tiroides, el crecimiento, la función reproductiva, las glándulas suprarrenales, entre otros.
  • Regulación de la osmolaridad y la cantidad de agua en el organismo: el centro de la sed está ubicado en la región lateral del hipotálamo, donde existen neuronas sensibles a variaciones locales de presión osmótica que determinan el aumento o la disminución de la sed de acuerdo con las necesidades de agua del individuo. Adicionalmente, el hipotálamo regula la diuresis a través de la vasopresina, producida por los núcleos paraventricular y supraóptico. La vasopresina actúa en los túbulos colectores de los riñones aumentando la reabsorción de agua libre, lo que reduce consecuentemente la osmolaridad plasmática y la diuresis.
  • Regulación de la temperatura corporal: el hipotálamo recibe información sobre la temperatura corporal desde los termorreceptores periféricos y también a través de termorreceptores propios ubicados en las neuronas hipotalámicas. Si la temperatura del cuerpo se encuentra elevada, se activa el centro de pérdida del calor en el núcleo anterior del hipotálamo, promoviendo vasodilatación periférica y sudoración, lo que reduce la temperatura corporal. Por otro lado, si la temperatura corporal se encuentra baja, el centro de conservación del calor en el núcleo posterior del hipotálamo se activa, lo que resulta en vasoconstricción periférica, temblores musculares y liberación de hormonas tiroideas, lo que ayuda a aumentar la temperatura.
  • Regulación del ritmo circadiano: la luminosidad del ambiente es detectada por la retina y los impulsos nerviosos son transmitidos al hipotálamo a través de los tractos retinohipotalámicos. El principal centro regulador del ritmo circadiano es el núcleo supraquiasmático, considerado el marcapasos biológico. Este regula los parámetros fisiológicos y metabólicos de acuerdo con el ritmo externo de claro/oscuro.
  • Regulación del apetito: en situaciones de déficit energético, se activa el centro del hambre, ubicado en la porción lateral del hipotálamo, el que impulsa al individuo a buscar comida y alimentarse para restablecer el equilibrio energético. Al contrario, cuando el balance energético se vuelve positivo, se activa el centro de la saciedad, que corresponde al núcleo ventromedial, lo cual lleva al individuo a sentirse saciado, interrumpiendo así su alimentación.
  • Regulación de las emociones: junto con el sistema límbico y el área prefrontal, el hipotálamo ejerce un papel importante en la coordinación de procesos emocionales, tales como rabia, placer y miedo.

Vascularización

El hipotálamo es irrigado por ramas anteriores y posteriores del círculo arterial cerebral (polígono de Willis) y por las ramas hipotalámicas de la arteria hipofisaria superior. La sangre venosa es drenada hacia el seno cavernoso, que drena luego en los senos petrosos superior e inferior. El seno petroso superior se une al seno transverso para formar el seno sigmoideo, que a su vez se une al seno petroso inferior para convertirse en la vena yugular interna.

En relación a la vascularización del hipotálamo, es importante mencionar al sistema porta hipofisario, un sistema vascular formado por delicados vasos sanguíneos que conectan el hipotálamo con la adenohipófisis. Esa comunicación vascular entre las zonas de las neuronas del hipotálamo y la adenohipófisis permiten que el hipotálamo module la secreción hormonal de la hipófisis. El sistema porta hipofisario se origina de la arteria hipofisaria superior, una rama de la arteria carótida interna que forma un plexo capilar primario ubicado en el infundíbulo y en la eminencia mediana, en la cual son liberadas hormonas reguladoras producidas por el núcleo infundibular y otras partes de la región tuberal del hipotálamo. Estos capilares se unen para formar las venas porta hipofisarias, que transportan las sustancias hasta la adenohipófisis. Ahí, las venas porta se dividen y forman otro plexo capilar, el plexo secundario, que está íntimamente asociado a las células de la adenohipófisis. Así, las hormonas y sustancias producidas por el hipotálamo consiguen llegar a la adenohipófisis y regular su actividad endocrina.

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