TRANSMISIÓN CENTRAL : ASTA POSTERIOR, VÍAS ASCENDENTES, CENTROS SUPRAESPINALES

La médula espinal constituye la primera estación sináptica de la transmisión del estímulo nóxico  y el filtro que permite eliminar mensajes innecesarios así como amplificar aquellos que sean importantes. Más específicamente, el asta posterior de la médula espinal  recibe los axones de las fibras aferentes que conducen el estímulo nociceptivo a  través de las raíces posteriores de los nervios espinales  El asta posterior de la médula espinal  funciona como una compleja estación neuronal de relevo, es un sistema de integración en donde los impulsos sensoriales son filtrados, atenuados o amplificados antes de que sean enviados a otros segmentos espinales o la corteza. Figura  1 .  Astas posteriores de la médula espinal.Las astas posteriores de la médula espinal son las porciones  de sustancia gris de la médula espinal que están posteriores a la comisura gris.Tienen función sensitiva: El asta posterior recibe axones de los ganglios dorsales a través de las raíces homónimas de los nervios  espinales . Histología: Las sustancias gris está compuesta principalmente por neuronas ( la mayoría amielínicas, de forma desordenada, entrecruzándose entre sí) y células de sostén (neuroglía).  El asta posterior de la médula espinal contiene cuerpos celulares a partir de los cuales fibras ascendentes (aferentes) pasan a niveles más altos de la  médula espinal o del encéfalo . Partes:  En el  asta posterior de la médula espinal  se distinguen  3 partes  :1) La  cabeza .  Es la parta más posterior . Contiene células que corresponden a la sensibilidad esteroceptiva  (táctil, dolorosa y térmica )  de los  tegumentos ;  2) El cuello. Es la parte media . En ella  se  encuentran  células que corresponden a la sensibilidad profunda o propioceptiva  (huesos , articulaciones y músculos) ; 3) La base. Es la parte más anterior.  Está ocupada por  células que corresponden  a la sensibilidad  interoceptiva ( la de las vísceras ) .Láminas : El asta posterior de la médula espinal  está formada ventrodorsalmente por una capa de sustancia gris , por una parte más transparente, la  sustancia gelatinosa  (  de Rolando )  y, por último , una delgada lámina de sustancia gris , el núcleo marginal (  capa de Waldeyer )   Núcleos : Los   núcleos presentes  en  las  astas posteriores de la médula espinal   son los siguientes:  1)  el núcleo gelatinoso  :  situado  en la parte más superficial de la cabeza  del  asta posterior;  2)  el  núcleo  espongioso : situado en  el  centro de la cabeza del asta posterior  ; 3)  el núcleo mediobasal de  Stilling- Clarke:  situado en la parte medial de la base del asta posterior; 4)  el núcleo centro-basal de Becheterew  : situado en el centro  de la base del asta posterior de la médula espinal     El asta posterior de la médula espinal  está organizada histológicamente por láminas de Rexed ( (láminas I a VI)  :  la lámina I recibe una gran cantidad de impulsos nociceptivos y muchas de sus neuronas son nociceptoras específicas (sensibles solo a los impulsos nocivos), los aferentes musculares y cutáneos convergen sobre los cuerpos celulares de las células nociceptoras específicas de la lámina I lo que explicaría el fenómeno del dolor referido. Otras células reciben impulsos provenientes de los termorreceptores, y otras reciben señales originadas en la misma médula pero de láminas más profundas. Las señales son proyectadas a partir de la lámina I por medio de tractos a los centros superiores o a otros segmentos espinales. La lamina II se subdivide en dos capas, una interna, que recibe estímulos táctiles inocuos; y otra, externa, que recibe tanto aferentes nociceptivos como axones inhibitorios descendentes de centros superiores (para modular la intensidad del impulso). Existen además dentro de la lámina II otras células que funcionan aisladamente y que son inhibitorias, haciendo interface con las células de la lámina I, las de la lámina II y las de la lámina III (también modulan la intensidad del impulso aferente, aumentando o disminuyendo el umbral de las demás células). Las  láminas  III y  IV  La lámina V recibe el resto de fibras nociceptivas A delta y C y sus células se proyectan a los tractos espinotalámico y espinomescencefálico contralaterales, la mayoría de sus neuronas son células de rango amplio y dinámico, es decir, que perciben estímulos nocivos e inocuos, mecánicos, térmicos y químicos; normalmente una de estas neuronas tiene un campo receptivo muy grande cuya zona central capta estímulos táctiles y nocivos, pero en la periferia solo capta estímulos nocivos. La lámina  VI A este nivel las aferentes primarias ingresan en la médula espinal por el surco posterolateral y, a la altura del tracto de Lissauer, se ramifican hacia arriba y abajo. Tras recorrer algunos milímetros, se introducen en las láminas de Rexed del  asta posterior de la médula espinal  . En función del tipo de la fibra y de la información que transporten las  terminales centrales de las fibras aferentes primarias   harán sinapsis con  la siguiente neurona de la vía nociceptiva  -  las neuronas nociceptivas del asta posterior de la médula espinal-  Figura 2. Segmento de la médula espinal (o mielómero).  La médula espinal  consta de 31 segmentos que inervan áreas específicas  del  tronco  y  de los  miembros.Cada mielómero da origen, de cada lado a un par de nervios  espinales. Estos  segmentos se  numeran por los puntos de salida de sus  nervios  espinales asociados.  Morfología  externa: Lo  más llamativo  son  los  surcos longitudinales (continuación  de los del bulbo raquídeo): 1) El surco mediano ventral ; 2) Los surcos ventrolaterales  ( a ambos lados del mediano ventral )  ,3)  El surco mediano dorsal  ; 4) Los surcos  dorsolaterales  (a ambos lados  del surco mediano dorsal. Entre el surco mediano ventral y los surcos ventrolaterales se forman  los cordones  anteriores de la médula.  Entre el  surco mediano  dorsal y los surcos  dorsolaterales  quedan constituídos  los cordones posteriores  o dorsales de la médula. Entre los surcos ventrolaterales y los  surcos  dorsolaterales  se  forman los cordones laterales de la médula espinal .  Salida de las raicillas  de los nervios  espinales:  1)  A nivel  de los  surcos ventrolaterales nacen raicillas nerviosas que confluyen en un tronco común : la raíz ventral o motora de los nervios  espinales   ;  2)  A nivel de los surcos dorsolaterales nacen  raicillas nerviosas que confluyen  en un tronco común: la raíz dorsal o sensitiva  de los nervios  espinales  . Morfología  interna: En la  médula espinal se pueden distinguir dos partes: 1) La   sustancia gris de la médula espinal y  2)  La   sustancia blanca de la médula espinal En función del tipo de la fibra y de la información que transporten, las fibras aferentes primarias harán sinapsis con  la siguiente neurona de la vía nociceptiva  : La mayoría de las fibras A-delta terminan en dos áreas, láminas I/II (capa marginal y sustancia gelatinosa) aunque algunas pueden penetrar hasta capas más profundas (lámina V y X).   Las fibras  C  terminan casi de manera exclusiva en las láminas I y II Las  fibras  A-beta  - una pequeña fracción de  las fibras aferentes  A b  son nociceptivas, con características de mecano-calor de umbral alto -   terminan principalmente  en las láminas III  , aunque también  en menor grado lo pueden  hacer en las láminas IV -VI   Recordar: La  terminación  de las  aferentes  viscerales  en la médula espinal es de enorme importancia cuando se analiza el mecanismo del dolor visceral.   Figura 3  Aferencias espinales y  sinapsis en el asta dorsal  de la médula espinal   Los terminales centrales de las fibras aferentes primarias  terminan en el asta dorsal de la médula espinal, que está organizada en diferentes láminas de Rexed que se extienden desde el asta dorsal superficial al profundo. La mayoría de las fibras A-delta y C nociceptivas terminan superficialmente en las láminas I-II, aunque  existe  una  proporción menor que alcanza las láminas más profundas, mientras que las fibras A-beta inervan predominantemente la lámina III.  La lámina X (alrededor del canal del epéndimo )   también se  relaciona con la transmisión nociceptiva constituyendo la porción medular de los sistemas polisinápticos reticulares estando  relacionada con la transmisión del dolor visceral .  Es interesante reseñar: 1)  en la lámina I los aferentes musculares y cutáneos convergen sobre los cuerpos celulares de las células nociceptoras específicas de la lámina I lo que explicaría el fenómeno del dolor referido.; 2) Existen dentro de las láminas células que funcionan aisladamente capaces de modular la intensidad del impulso aferente, aumentando o disminuyendo el umbral de las demás células; 3) Las señales son proyectadas por medio de tractos a los centros superiores o a otros segmentos espinales Para conseguir la transmisión del estímulo nóxico y la  modulación de la señal nociceptiva en la médula espinal se consideran  elementos clave los siguientes componentes celulares: I.-Elementos neuronales del asta dorsal de la médula espinal : dentro de ellos distinguir entre: 1) Las terminales centrales de las fibras aferentes primarias conectando con neuronas secundarias o interneuronas; 2) Las neuronas nociceptivas del asta posterior de la médula espinal; 3) Las  interneuronas del asta dorsal de la médula espinal ;  4)  Losaxones que descienden desde centros supraespinales modulando la nocicepción. II.-Elementos gliales del asta dorsal de la médula espinal:  dentro  de ellos reseñar el papel que juega: 1) La microglía ; 2) Los astrocitos.   Estos elementos  configuran una estructura muy compleja en la que se dan lugar sinapsis axodendríticas, axoaxónicas y dendroaxonicas .  Figura 4. Elementos celulares en la médula espinal. En el asta posterior  de la médula espinal participan en la nocicepción diferentes tipos celulares: I.- Elementos neuronales del asta dorsal de la médula espinal:  dentro  de ellos  distinguir  entre:  1) Las terminales centrales de las fibras aferentes primarias conectando con neuronas secundarias o interneuronas ; 2) Las  neuronas nociceptivas del asta posterior de la médula espinal; 3) Las  interneuronas del asta dorsal de la médula espinal ; 4)  Los axones que descienden desde centros supraespinales modulando la nocicepción. II.-Elementos gliales del asta dorsal de la médula espinal: dentro  de ellos reseñar el papel que juega: 1) La microglía ; 2) Los astrocitos. Estos elementos  configuran una estructura muy compleja en la que se dan lugar sinapsis axodendríticas, axoaxónicas y dendroaxonicas ..   La transmisión sináptica de la información en el  asta posterior  de la médula espinal   en un  estado  de  modulación de la información nociceptiva en estado normal se produce a medida que las señales comienzan a ingresar. En la sinapsis se liberan neurotransmisores exitatorios, fundamentalmente glutamato, sustancia P y la Neuroquinina A (llamadas también taquicininas) , que se unirán a los receptores postsinápticos  AMPA (a-amino-3hidroxyl-5-methyl-4-isoxazole propionic acid)   -sobre  este receptor  metabotrópico  interacciona el glutamato-  y receptores  de la neurokinina NK1 - -   sobre este complejo proteico-receptor interacciona  la sustancia P - . En el caso del glutamato la apertura del canal AMPA permite la entrada del sodio y provoca la despolarización de la membrana y  el  disparo  de los  potenciales  de acción, que se transmitirán hacia el SNC y se harán conscientes en forma de dolor. La transferencia sináptica de la información es comandada por la naturaleza y la cantidad de neurotransmisores (NT) liberados por los aferentes primarios, la densidad e identidad de los receptores postsinápticos  ionotrópicos y  metabotrópicos), la cinesia del receptor, la  abertura o cierre de los canales iónicos y los factores  responsables de la recaptación o degradación  de los NT -  ejm: en la finalización de la estimulación nociceptiva intervienen los  transportadores de glutamato que  se encuentran en las membranas gliales   al  captarlo  del  espacio intersináptico -. Cada uno de estos factores es objeto de influencias moduladoras pre y postsinápticas en las que están involucrados mecanismos  dependientes  de las mismas neuronas  y  de las  células gliales (ver  el apartado de modulación en el seno de la médula espinal)  .   El principal  NT presente en todos los  terminales centrales de las fibras aferentes primarias es el glutamato y la mayor parte de la transmisión entre los  aferentes primarios y las  neuronas  del  asta posterior  de la médula espinal ocurre principalmente a  través del receptor ionotrópico  postsinático  Figura 5.  Primera sinapsis nociceptiva en el asta dorsal ante un estímulo nociceptivo agudo. Una vez los impulsos nociceptivos alcanzan el asta dorsal de la médula espinal a través de la terminal central de la neurona aferente primaria, se desencadena una actividad presináptica que da lugar a la fusión de vesículas sinápticas y liberación de neurotransmisores (NT) excitatorios como las taquicininas (sustancia P, Neuroquinina A) y glutamato. Las taquicininas se unen a los receptores de Neuroquinina (NK1 y NK2), llevando por medio de la activación de la proteína Guanosina trifosfato, a la despolarización y a cambios en los segundos mensajeros. El Glutamato actúa tanto sobre los receptores AMPA como sobre los receptores NMDA – estos últimos en caso persistencia dolor - de las membranas postsinápticas de las células del asta dorsal .* Los canales iónicos unidos a los receptores NMDA normalmente son bloqueados por el Magnesio. Sin embargo los iones de Magnesio pueden ser removidos por la despolarización de la célula y por medio de la Proteincinasa C, lo que lleva a un posterior influjo de iones de Sodio y de Calcio causando una mayor y más sostenida despolarización.  La finalización  de la estimulación nociceptiva  puede  ser por diversos mecanismos pre y postsinápticas en los que están involucradas elementos neuronales  y las  células gliales (ver  el apartado de modulación en el seno de la médula espinal )         ---> Al igual que sucede en los aferentes primarios periféricos, las membranas de los elementos nerviosos que participan en la transmisión medular del impulso nociceptivo contienen estructuras moleculares que sirven de receptores y canales iónicos y permiten la transmisión de los mensajes químicos y eléctricos que circulan entre las neuronas. Estos terminales presinápticos ante la llegada de un impulso nervioso adecuado permiten la entrada de Ca2+ en su interior y favorecen la liberación de sustancias neuromoduladoras y neurotransmisoras que interactúan con los receptores postsinápticos situados en las astas posteriores, que a su vez al ser excitados permiten la propagación del impulso nociceptivo hacia porciones superiores del SNC. Los tres elementos de esta encrucijada sináptica en las astas posteriores que  deben  de  resaltarse son  : 1.-Canales de calcio: estas estructuras permiten el flujo de iones Ca cuando un estímulo de la intensidad adecuada los activa. El Ca que penetra en la célula como consecuencia de su apertura, es fundamental para los procesos de liberación de sustancias neromoduladoras y neurotransmisoras por parte de esa neurona. Existen varias familias de canales de calcio, y algunos pueden ser bloqueados por fármacos tales como la nifedipina (calcio antagonista) o la ω- conotoxina (ziconotide). 2.- Receptores presinápticos: de forma sencilla podemos dividir estos receptores entre aquellos que favorecen la nocicepción y aquellos que la inhiben. a. Receptores presinápticos pronociceptivos: los PX2 para el ATP, los de la serotonina y de las prostaglandinas. b. Receptores presinápticos antinociceptivos: los del GABA (que es el amino ácido inhibidor más abundante en el SNC), los α2 adrenérgicos, los de la serotonina y los opioides. 3.- Receptores postsinápticos: las moléculas de glutamato y aspartato (amino ácidos excitatorios) liberadas en el terminal presináptico tiene la posibilidad de interactuar en la membrna postsináptica con tres tipos de receptores diferentes: a. El receptor AMPA / kainato: es un canal iónico que permite la entrada de Na en el terminal postsináptico. b. El receptor NMDA: es un canal ionotropo que permite el paso de Ca. En circunstancias normales este receptor está bloqueado por un ión Mg. La movilización de este tapón de Mg solo se puede conseguir si el estímulo nociceptivo es muy intenso, cuando sobre el receptor interactúan de forma simultánea dos moléculas de glutamato y dos de glicina (coagonista), o cuando es fosforilado por una proteincinasa citoplasmática como consecuencia de la activación del receptor metabotropo. El receptor NMDA una vez que ha sido activado toma parte en los procesos de hiperalgesia central y de dolor crónico. c. El receptor metabotropo (mGlu-R): cuando es activado favorece la fosforilación de una proteína G que favorece la sensibilización del receptor AMPA y del receptor NMDA. Además incremente la síntesis de prostaglandinas y óxido nítrico (NO), este último difunde extracelularmente modificando la respuesta de la neurona presináptica y de las células gliales del entorno. Algunos autores postulan que el paracetamol podría inhibir esta producción central de NO y prostaglandinas   -->La transmisión sináptica ocurre en un rango de tiempo desde los diez milisegundos para los transmisores rápidos (el glutamato actuando sobre el receptor AMPA), a cientos de milisegundos (el glutamato sobre el receptor NMDA), a diez segundos ( taquininias actuando sobre el receptor de la neurokinina )  ,  o el  glutamato sobre el receptor metabotrópico mGluR --->La actividad de algunas sinapsis aferentes primarias y sinapsis de interneuronas pueden inducir potenciales pos sinápticos excitatorios (PPE) que no despolarizan suficientemente a la neurona al nivel umbral . Estos impulsos sinápticos subumbrales son una forma potencial de acumular la excitabilidad neuronal, y puede ser utilizada cuando la transmisión sensorial necesita ser incrementada. Teóricamente esto puede ocurrir de 2 formas: por incremento de la eficacia de las sinapsis  excitadoras (  facilitación aferente primaria o facilitación interneuronal heterosináptica) o por disminución de la actividad sináptica  inhibitoria (cambios en la inhibición descendente o segmental)  La transmisión sináptica de la información en el  asta posterior  de la médula espinal varía  dependiendo  de la  modulación del estímulo nociceptivo en el seno de la médula espinal  

Las  vías  ascendentes  son los tractos que se originan en las neuronas de proyección del asta posterior de la médula espinal o del núcleo espinal del trigémino   encargados  de la  transmisión en el sistema nervioso central del estímulo nóxico hacia los  centros supraespinales involucrados en la transmisión del dolor .  Anatómicamente, se distingue entre  vías monosinápticas del dolor y  vías polisinápticas del dolor. De estas vías son los tracto espinotalámico y los  tracto trigeminotalámico los  más importantes  por  constituir  alrededor del 90 % de las vías ascendentes.  Más recientemente, se ha centrado el estudio en las proyecciones hacia  la región parabraquial de la protuberancia dorsolateral,  porque la salida de esta región proporciona una conexión muy rápida con la amígdala, una región relacionada con el procesamiento de información relevante relacionada con   las propiedades aversivas a la  experiencia dolorosa   Estudios morfológicos, electrofisiológicos y de imagen funcional han podido demostrar la presencia  de un  gran número de “ vías  ascendentes nociceptivas “ , cuya contribución específica a la transmisión del dolor  permanece en muchos casos aún por definir  “   Figura 1. Vías ascendentes. Las fibras aferentes primarias transmiten información nociceptiva a las neuronas de proyección del asta posterior de la médula espinal . Un subconjunto de estas neuronas de proyección transmite información a la corteza somatosensorial a través del tálamo, proporcionando información sobre la ubicación y la intensidad del estímulo doloroso. Otra proyección de neuronas interactúan con las cortezas cingulada e insular a través de conexiones en el tronco del encéfalo (núcleo parabraquial – PB- ) y amígdala, contribuyendo al componente afectiva de la experiencia del dolor. Esta información ascendente también accede a las neuronas de la médula rostral ventromedial (RVM) y sustancia gris periacueductal (PAG)  del mesencéfalo para proporcionar información a los sistemas moduladores descendentes que regulan la salida –tanto positiva como negativamente -  del estímulo  nociceptivo  desde   la médula espinal Desde el punto de vista anatómico, se distingue entre vías ascendentes monosinápticas y polisinápticas: A/ Vías monosinápticas: El Tracto espinotalámico  El Tracto trigeminotalámico El Tracto espinoparabraquial  El Tracto espinohipotalámico B/Tractos polisinápticos Tracto espinocervical Fibras postsinápticas del sistema de la columna dorsal- lemnisco medial El   tracto espinotalámicoy el  Tracto trigeminotalámico  son  las  principales  vía aferentes de los impulsos sensitivos al cerebro constituyendo alrededor del 90 %  de las  vías  ascendentes   Los  estudios  llevados  a  cabo  con  registros  unitarios  en  centros  encefálicos  que  reciben  mensajes   nociceptivos por las vías ascendentes  sugieren  que la  codificación  se  efectúa  en  un contexto  de  excitación ,  sin  que , por  otro lado,  la  ausencia  de  neurotransmisión   inhibitoria  ascendente  deba  interpretarse   como  evidencia  de  su  ausencia .

En la  transmisión en el sistema nervioso central del estímulo nóxico  hemos  de  considerar  serie de  centros supraespinales involucrados en la   fisiología  del dolor   . Estos centros son responsables  de  integrar el dolor en el  encéfalo con  sus  diversos  componentes  (cognitivo, emocional  o  afectivo).