Anatomia de la función cerebral

1. 11
C A P Í T U L O 2
Anatomía y fisiología de la circulación cerebral
Y. Silva Blas
INTRODUCCIÓN
En el presente capítulo se explica la circulación de sangre
a través de la red de vasos sanguíneos que irrigan el ce-
rebro. En este sentido, se trata con detalle la circulación
arterial encefálica con sus 2 sistemas, carotídeo y verte-
brobasilar, exponiendo la red de anastomosis entre estos
2 sistemas que trata de asegurar el flujo sanguíneo en los
territorios encefálicos en caso de oclusión de un vaso ar-
terial. En su apartado final se expone la fisiología de la
circulación cerebral y el mecanismo de autorregulación,
considerando que el cerebro es el órgano con mayor ac-
tividad metabólica del organismo.
CIRCULACIÓN ARTERIAL CEREBRAL
La circulación arterial encefálica depende de 2 sistemas:
el sistema carotídeo y el sistema vertebrobasilar. Ambos
se unen en la base del encéfalo, formando una red anas-
tomótica denominada polígono de Willis1,2
.
Sistema carotídeo
El sistema carotídeo depende de la arteria carótida in-
terna, que se origina de la arteria carótida común en el
cuello. Consta de varios segmentos:
1. Segmento cervical: desde la bifurcación de la arteria
carótida común hasta que penetra en el conducto ca-
rotídeo del hueso petroso.
2. Segmento intrapetroso: a su llegada a la base del crá-
neo se introduce en el hueso temporal por el conduc-
to carotídeo y finaliza en el vértice del peñasco.
3. Segmento intracavernoso:a la salida del conducto caro-
tídeo se introduce en la luz del seno cavernoso, en ínti-
ma relación con los nervios motores oculares y primera
rama del V par craneal. Dentro del seno cavernoso des-
cribe un trayecto con 2 acodaduras, dando un aspecto
en S cursiva que se denomina sifón carotídeo. De este
sifón carotídeo provienen ramas para la hipófisis.
4. Segmento supraclinoideo: al llegar a la altura de la apó-
fisis clinoides anterior da salida a la arteria oftálmica,
atraviesa la duramadre y da las arterias comunicante
posterior y coroidea anterior. Posteriormente se bi-
furca en sus 2 ramas terminales: las arterias cerebral
anterior y cerebral media.
Arteria oftálmica
La arteria oftálmica tiene como función nutrir el ojo y
la órbita. Se origina en la arteria carótida interna, en la
rodilla del sifón carotídeo, se dirige hacia delante atra-
vesando el agujero óptico y penetra en la órbita junto
al nervio óptico, siguiendo hasta el ángulo interno de
la órbita y dando sus 2 arterias terminales: las arterias
frontal interna y nasal dorsal. Varias ramas de la arteria
oftálmica se anastomosan con arterias procedentes de la
arteria carótida externa.
Arteria comunicante posterior
La arteria comunicante posterior está sujeta a variaciones
anatómicas, pero lo más frecuente es que nazca en la cara
dorsal del sifón carotídeo y se una a la arteria cerebral
posterior, cerrando lateralmente el polígono de Willis. Su
rama principal es la arteria tuberotalámica, que irriga el
hipotálamo anterior, las paredes del III ventrículo y los
núcleos anteriores y ventrales del tálamo.
Arteria coroidea anterior
Generalmente se origina por encima de la arteria comu-
nicante posterior, aunque también puede hacerlo de la ar-
teria cerebral media o de la arteria comunicante posterior.
Irriga parte del plexo coroideo, el hipocampo, el nú-
cleo amigdalino, tracto óptico, el brazo posterior de la
cápsula interna, el núcleo posterior del tálamo, el cuerpo
y la cola del núcleo caudado, la parte interna del globus
pallidus, la parte lateral del cuerpo geniculado, la región
subtalámica y parte del pedúnculo cerebral.
Presenta anastomosis con ramas de la arteria comu-
nicante posterior, cerebral media y las arterias coroideas
posteriores.
Arteria cerebral anterior
Nace en la bifurcación de la arteria carótida interna, en
la zona medial de la cisura de Silvio. Se distinguen 2 seg-
mentos: el segmento A1, desde su origen hasta la unión
con la arteria comunicante anterior y de donde salen una
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2. 12 Parte I. Enfermedad neurológica: aspectos generales
parte de las arterias perforantes y la arteria recurrente de
Heubner, y el segmento distal. Este último da una serie
de ramas, la rama orbitaria, la rama frontopolar, la arte-
ria callosa marginal y la arteria pericallosa.
La arteria cerebral anterior y sus ramas están sujetas
a múltiples variaciones anatómicas, siendo la más fre-
cuente la hipoplasia del segmento A1.
En la cisura interhemisférica las arterias cerebrales
anteriores de ambos lados se unen mediante la arteria
comunicante anterior, cerrando por delante el polígono
de Willis.
La arteria recurrente de Heubner irriga la cara an-
teromedial del núcleo caudado, la región anterior de la
cápsula interna, del núcleo putamen, del hipotálamo y
del globus pallidus, mientras que las ramas dependien-
tes del segmento distal irrigan el lóbulo frontal, cuerpo
calloso, lóbulo paracentral y la región parietal interna.
Arteria cerebral media
Es la rama principal de la arteria carótida interna e irri-
ga la mayor parte del cerebro (fig. 2-1). Se origina en la
cara medial del lóbulo temporal y penetra en la cisura de
Silvio hasta llegar a la ínsula. Se inicia como un tronco
común y posteriormente se divide en 2 o 3 troncos se-
cundarios. El tronco inicial da como ramas terminales
las arterias lenticuloestriadas, que irrigan el núcleo len-
ticular, el núcleo caudado (excepto la porción anteroin-
ferior) y la cápsula interna.
Posteriormente la arteria cerebral media da sus ra-
mas superficiales (hasta 12 ramas), que se dividen en
los troncos superior (rama orbitofrontal y prefrontal) e
inferior (ramas temporal anterior, temporal polar y tem-
poral media). El tronco superior irriga la región lateral
de los hemisferios por encima de la cisura silviana y el
tronco inferior los lóbulos temporal y parietal inferior
por debajo de la cisura silviana.
Otra manera de clasificar las ramas de la arteria ce-
rebral media es en 4 segmentos, según su relación con
los territorios del cerebro. El segmento M1 se considera
desde su origen hasta la ínsula y da las arterias lenticu-
loestriadas, el segmento M2 rodea la ínsula, el segmento
M3 comprende las porciones alrededor de la superficie
del opérculo y el segmento M4 las ramas superficiales de
la convexidad.
Sistema vertebrobasilar
Está compuesto por las 2 arterias vertebrales y el tronco ba-
silar con sus ramas.Irriga la porción superior de la médula
espinal cervical, el tronco cerebral, el cerebelo, los lóbulos
occipitales, parte del encéfalo y de los lóbulos temporales.
Arteria vertebral
Se origina en el espacio supraclavicular, de la arteria sub-
clavia, y asciende por el canal óseo en las vértebras cer-
vicales para entrar en el cráneo por el agujero magno. Se
distinguen 4 segmentos en su trayecto (fig. 2-2):
1. Pretransversario o V1: desde su origen hasta el agu-
jero costotransversario de la quinta o sexta vértebra
cervical.
2. Intratransversario o V2: que supone el trayecto a tra-
vés de los agujeros costotransversarios desde la sexta
a la segunda vértebra cervical.
3. Atloaxoideo o V3: comprende un trayecto tortuoso
que se inicia en el agujero transversario del axis,alcan-
za el agujero transversario del atlas y al salir de este se
dirige bruscamente hacia dentro y atrás, colocándose
dorsalmente en relación con la masa lateral del atlas.
4. Intracraneal o V4: tras atravesar la membrana occipi-
toatloidea posterior perfora la duramadre entrando
en la fosa posterior y se une a la arteria contralateral, a
la altura del surco bulboprotuberancial, para formar
el tronco basilar.
En el trayecto cervical da ramas espinales y muscu-
lares. En su trayecto intracraneal da origen a las arterias
espinales anterior y posterior y a la arteria cerebelosa
posteroinferior. La rama espinal anterior irriga la parte
inferior del bulbo y los 2 tercios anteriores de la médu-
la cervical. La arteria cerebelosa posteroinferior irriga la
región lateral del bulbo, pedúnculo cerebeloso inferior,
plexo coroideo del IV ventrículo, vermis inferior y super-
ficie inferior de los hemisferios cerebelosos.
Las arterias vertebrales son generalmente asimétricas,
en el 45% de los casos la arteria vertebral izquierda es
mayor que la derecha, en el 21% la derecha es mayor y en
el 24% restante son de similar tamaño.
Tronco basilar
Formada a partir de la unión de las 2 arterias vertebrales,
asciende por la cara anterior de la protuberancia hasta
Arteria cerebral anterior
Arteria cerebral media
Arteria cerebral posterior
FIGURA 2-1. Territorios de irrigación de las arterias cerebrales.

3. ©ELSEVIER.Fotocopiarsinautorizaciónesundelito.
Capítulo 2. Anatomía y fisiología de la circulación cerebral 13
el borde superior, donde se bifurca dando las 2 arterias
cerebrales posteriores. Además tiene como ramas prin-
cipales las arterias paramedianas, las arterias circunfe-
renciales cortas y las arterias circunferenciales largas. Las
arterias paramedianas son ramas terminales que irrigan
las regiones paramedianas del tronco cerebral, mientras
que las arterias circunferenciales cortas irrigan las regio-
nes intermedias del tronco cerebral. Las arterias circun-
ferenciales largas irrigan las regiones laterales del tronco
encefálico y son la arteria cerebelosa anteroinferior, la
arteria cerebelosa superior y la arteria cerebelosa poste-
roinferior. La primera se origina normalmente en el ter-
cio inferior del tronco basilar a la altura de la salida del
V par craneal e irriga la porción lateral de la protuberan-
cia, parte del pedículo cerebeloso medio y cara anterior
y media del hemisferio cerebeloso. La arteria cerebelosa
anteroinferior da la arteria auditiva interna, que irriga la
cóclea y el laberinto. La arteria cerebelosa superior nace
en la porción terminal del tronco basilar y aporta sangre
a la porción superior del pedúnculo cerebeloso medio,
región posteroexterna y superior de la protuberancia,
pedúnculo cerebeloso superior, tubérculos cuadrigémi-
nos inferiores, núcleo dentado y las superficies tentorial
e incisural del cerebelo.
Arteria cerebral posterior
Se origina en la bifurcación del tronco basilar. En el 70%
de los casos depende de la arteria basilar y en el resto de
la arteria carótida interna, a través de la arteria comuni-
cante posterior. Las principales ramas son:
1. Arterias talamoperforantes o paramedianas: que irri-
gan la región paramediana del mesencéfalo y los nú-
cleos ventromedial y ventrolateral del tálamo.
2. Arterias cuadrigémina y geniculada: que irrigan el
tálamo posterior y los tubérculos cuadrigéminos, res-
pectivamente.
3. Arterias coroideas posteriores (medial y lateral): que
irrigan las porciones posteriores del tálamo, el plexo
coroideo, el tracto óptico y la porción posterior del
cuerpo geniculado lateral.
4. Al alcanzar la superficie se divide en 2 troncos:
el tronco anterior, que da las arterias temporales an-
terior y posterior, y el tronco posterior, que da las
arterias occipitotemporal, calcarina y occipitopa-
rietal. Las arterias temporales anterior y posterior y
la arteria occipitotemporal irrigan la superficie or-
bitaria de los lóbulos temporales y occipitales. Sus
ramas terminales se anastomosan con ramas de la
arteria cerebral media. La arteria calcarina irriga el
córtex calcarino y la superficie medial del lóbulo
occipital. La arteria occipitoparietal irriga el precu-
neus.
Red de anastomosis de la circulación cerebral
Una característica de la circulación arterial cerebral es la
red de anastomosis entre los sistemas carotídeo y verte-
brobasilar. Esta red trata de asegurar el flujo sanguíneo
en los territorios encefálicos en caso de oclusión de un
vaso arterial.
Existen varias conexiones:
1. El polígono de Willis, que es el más importante y se
sitúa en la base del cerebro. Está constituido por la ar-
teria comunicante anterior, los segmentos proximales
de las 2 arterias cerebrales anteriores, las 2 arterias
comunicantes posteriores y la bifurcación del tronco
basilar y segmentos proximales de las 2 arterias cere-
brales posteriores.
2. Anastomosis entre las arterias carótida interna y ex-
terna. A partir de la arteria oftálmica (rama de la in-
terna) y las arterias maxilar interna, facial y temporal
superficial (ramas de la externa).
3. Anastomosis leptomeníngeas terminoterminales. A
través de ramas terminales de las arterias cerebrales
posterior, anterior y media.
4. Anastomosis entre ramas de la arteria carótida exter-
na y ramas extracraneales de las arterias vertebrales.
6
5
1c
1b
1a
1
2
3
4
1d
FIGURA 2-2. Segmentos de la arteria vertebral.
1: arteria vertebral; 1a: trayecto pretransversario; 1b: trayecto intra-
transversario; 1c: trayecto atloatxoideo; 1d: trayecto intracraneal;
2: arteria carótida común; 3: arteria subclavia; 4: tronco braquioce-
fálico; 5: arteria cerebelosa posteroinferior; 6: arteria basilar.

4. 14 Parte I. Enfermedad neurológica: aspectos generales
CIRCULACIÓNVENOSA CEREBRAL
La circulación venosa cerebral depende de un sistema de
venas superficiales y profundas que desembocan en los se-
nos venosos durales. A su vez, los senos llevan la sangre a
las venas yugulares internas.Los 3 grupos de venas que dre-
nan la circulación cerebral son las venas superficiales o cor-
ticales, las profundas, y las de la fosa posterior (fig. 2-3)1,2
.
Sistema venoso superficial
Está constituido por las venas cerebrales superficiales
que recogen la sangre de la región corticosubcortical del
encéfalo. Se dividen en venas superiores o ascendentes y
descendentes.
Las venas cerebrales superiores drenan al seno longi-
tudinal superior y las descendentes al seno lateral.
Las venas corticales superiores se unen en la gran vena
de Trolard, que conecta el seno longitudinal superior con
las venas cerebrales medias, que a su vez conectan con el
seno lateral a través de la vena de Labbé.
Estas venas corticales presentan una serie de peculia-
ridades, no tienen fibras musculares en su pared ni tam-
poco válvulas, lo que permite su dilatación y el cambio
de dirección en el flujo cuando el seno en el que desem-
bocan está ocluido. Están unidas por numerosas anasto-
mosis y sujetas a una amplia variabilidad anatómica.
Sistema venoso profundo
Tienen menos variaciones que el sistema superficial y re-
cogen la sangre de la sustancia blanca hemisférica y de los
ganglios basales a través de la vena cerebral interna y de
las venas basales. Las venas basales se unen para formar
la gran vena de Galeno,que a su vez drena al seno recto,y la
vena basal de Rosenthal, que drena a la vena de Galeno.
Venas de la fosa posterior
Las venas de la fosa posterior se dividen en 3 grupos: las
venas superiores, que drenan al sistema de Galeno, las ve-
nas anteriores, que drenan a la vena torcular, seno recto
y seno lateral y el grupo posterior, que desemboca en los
senos laterales. Son también muy variables.
Senos venosos durales
Recogen el drenaje procedente del encéfalo, meninges,
díploe, hipófisis y cavidades del oído medio y orbitaria.
Son el seno longitudinal superior e inferior, seno recto,
seno lateral y seno cavernoso.
Seno longitudinal superior
El seno longitudinal superior sigue la base de la hoz del
cerebro. Se inicia en el foramen cecum y se dirige hacia
atrás hasta la protuberancia occipital, donde se une al
seno recto y seno lateral para formar la prensa de Heró-
filo. La parte anterior es estrecha o en ocasiones ausente.
El seno longitudinal superior recibe las venas cere-
brales superficiales, que recogen la sangre procedente de
la mayor parte del córtex cerebral.
Seno longitudinal inferior
Transcurre por la línea media, en el borde inferior de la
hoz del cerebro, alrededor del cuerpo calloso, hasta llegar
a la tienda del cerebelo, donde se une a la vena de Galeno
y al seno recto.
Seno lateral
El seno lateral nace en la prensa de Herófilo hasta el bulbo
yugular y consta de 2 segmentos: la porción transversal,
que transcurre por la tienda del cerebelo, y la porción
sigmoidea en la región mastoidea. Recoge la sangre pro-
cedente del cerebelo, tronco encefálico y la región poste-
rior de los hemisferios cerebrales. También recibe la san-
gre procedente de las venas del díploe y del oído medio.
Existen múltiples variaciones anatómicas y, en gene-
ral, el seno lateral derecho es mayor que el izquierdo, por
lo que una ausencia en su visualización en una angiogra-
fía suele ser debida a una hipoplasia.
Seno recto
El seno recto se origina en la confluencia de la vena de
Galeno con el seno longitudinal inferior y sigue hacia
atrás por la tienda del cerebelo hasta llegar a la prensa
de Herófilo.
Seno cavernoso
El seno cavernoso está constituido por una serie de ca-
vidades trabeculadas formadas por las capas de la dura-
2
2
2
2
2
6
8
3 7
4 5
9 10
14
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12
11
1
FIGURA 2-3. Circulación venosa cerebral.
1: seno longitudinal superior; 2: venas cerebrales superiores; 3: vena
cerebral media superficial; 4: seno cavernoso; 5: seno petroso; 6:
seno longitudinal superior; 7: vena de Galeno; 8: vena cerebral in-
terna; 9: vena basal de Rosenthal; 10: seno recto; 11: confluencia de
los senos; 12: seno transverso; 13: seno sigmoide; 14: vena yugular
interna.

5. ©ELSEVIER.Fotocopiarsinautorizaciónesundelito.
Capítulo 2. Anatomía y fisiología de la circulación cerebral 15
madre y localizado a ambos lados de la silla turca. En su
interior se localizan el VI par craneal y la arteria carótida
interna con el plexo simpático, mientras que los pares
craneales III, IV y la rama oftálmica del nervio trigémino
se sitúan en la pared lateral del seno.
El seno cavernoso drena la sangre procedente de la
órbita a través de las venas oftálmicas y de la parte ante-
rior de la base del cráneo por las venas esfenoparietales y
las venas cerebrales medias.
Ambos senos cavernosos se comunican mediante una
red venosa denominada seno coronario.
FISIOLOGÍA DE LA CIRCULACIÓN
CEREBRAL
El cerebro es el órgano con mayor actividad metabóli-
ca del organismo. Su peso supone únicamente el 2% del
peso total del cuerpo, sin embargo recibe el 15% del gas-
to cardiaco. El cerebro consume una media de 3,3 ml de
oxígeno/min/100 g, lo que representa el 20% del oxígeno
utilizado por el organismo. El flujo sanguíneo cerebral
total es constante, aunque la perfusión regional varía
según las diferentes estructuras encefálicas y también lo-
calmente dependiendo de la actividad cerebral. El flujo
sanguíneo cerebral total varía con la edad y, así, se ha
observado que a partir de los 40-50 años puede apreciar-
se un aumento de las resistencias vasculares periféricas y
un descenso en el flujo, aunque manteniéndose dentro
de los límites normales siempre que no ocurra patología
cerebral.
La glucosa es la fuente de energía principal del cere-
bro y, dada la escasez del cerebro de reservas de glucosa y
glucógeno, es necesario que este aporte sea estable. Para
que ello sea posible existe un mecanismo de autorregu-
lación, en el que intervienen factores biogénicos, bioquí-
micos, neurogénicos y humorales3,4
.
Autorregulación cerebral
El flujo sanguíneo cerebral depende del gradiente de
presión de la perfusión sanguínea y de la resistencia
vascular. La presión de perfusión cerebral viene condi-
cionada por la diferencia entre la presión arterial me-
dia y la presión venosa intracraneal, mientras que la
resistencia vascular cerebral depende del tono vascular,
condicionado por factores nerviosos y humorales4
. La
circulación cerebral, en situaciones normales, es inde-
pendiente de las fluctuaciones de la circulación gene-
ral, gracias a un mecanismo de autorregulación. Así,
la autorregulación cerebral consigue mantener el flujo
sanguíneo cerebral constante ante variaciones de la pre-
sión de perfusión. Las arterias perforantes y arteriolas
del cerebro modifican su diámetro como respuesta a los
cambios en la presión arterial media, siempre que esta
se mantenga entre valores entre 55 y 155 mmHg. Cuan-
do disminuye la presión de perfusión cerebral se pro-
duce vasodilatación en estas arterias y cuando aumenta
la presión de perfusión se produce vasoconstricción.
Esta respuesta se produce en segundos gracias a la me-
diación de factores nerviosos, miógenos y metabólicos.
Por encima o debajo de 55-155 mmHg el mecanismo
de autorregulación es incompetente, lo que conduce a
que el flujo cerebral dependa directamente de la presión
arterial media.
El mecanismo de autorregulación se regula por fac-
tores miógenos, nerviosos, químico-metabólicos y hu-
morales.
La capacidad de vasodilatación o vasoconstric-
ción depende de la capa muscular lisa. El incremen-
to de presión transmural produce una distensión del
músculo liso, que responde con una contracción de-
pendiente del grado de distensión y, por el contrario,
la disminución de la presión originará relajación. Por
otro lado, la inervación vegetativa de los vasos cere-
brales intervendría también en la autorregulación. El
sistema simpático intervendría principalmente ante
incrementos rápidos de la presión arterial media,
produciendo una respuesta general de protección.
Se ha descrito que la estimulación del núcleo del
tracto solitario produce vasoconstricción y disminu-
ción del flujo cerebral. Ante aumentos de la presión
arterial, detectados por los barorreceptores de los
grandes vasos y a través del vago y glosofaríngeo, se
activaría el núcleo del tracto solitario que, a su vez,
activaría neuronas del área presora ventrolateral del
bulbo y a través de la médula espinal y los ganglios
cervicales producirían una vasoconstricción cerebral.
Además existen algunas evidencias de que la activación
colinérgica tendría efectos más localizados y con el
objetivo de incrementar el flujo regional en determi-
nadas zonas durante la realización de determinadas
funciones.
La regulación quimicometabólica implica aquellos
mecanismos de adaptación del flujo sanguíneo cerebral
a las demandas metabólicas del cerebro. Se han propues-
to varios mediadores, incluyendo el oxígeno, dióxido de
carbono, óxido nítrico, potasio y adenosina.
Así, se conoce que la disminución de la PO2 por de-
bajo de 50 mmHg produce una relajación del músculo
liso vascular que comporta un incremento en el flujo
cerebral. El incremento de la PCO2 produce una vasodi-
latación muy rápida, que se atenúa ante la acidosis o al-
calosis agudas y ante hipotensión. También la adenosina
es un potente vasodilatador que se forma en el cerebro
ante situaciones de hipoxia o hipotensión.
La regulación humoral se produciría dado que
existen evidencias de que varias hormonas circulan-
tes actuarían regulando el calibre de las arterias cere-
brales, por mecanismos endoteliodependientes o por
difusión a través del endotelio vascular. Entre estas
hormonas se hallan las prostaglandinas, endotelina y
vasopresina.

6. 16 Parte I. Enfermedad neurológica: aspectos generales
Además del mecanismo de autorregulación, otros
factores que modifican el flujo cerebral son el reflejo
de Cushing y la viscosidad. Cuando aumenta la presión
intracraneal se produce una disminución del flujo cere-
bral. El reflejo de Cushing consigue el incremento de la
presión arterial sobre la presión intracraneal para man-
tener el flujo cerebral. Por otro lado, la viscosidad san-
guínea es un factor determinante de la resistencia vascu-
lar y el flujo cerebral se relaciona de forma inversa con el
hematocrito. Así se ha visto que el flujo aumenta en las
anemias y disminuye en las policitemias.
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