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Hipotálamo

El hipotálamo es un conjunto de varios núcleos dentro del diencéfalo, en el centro del cerebro. El hipotálamo desempeña un papel vital en la regulación endocrina como regulador primario de la glándula hipófisis, y es el principal punto de integración entre los sistemas nervioso central y endocrino. Diferentes núcleos del hipotálamo desempeñan funciones en la regulación y secreción hormonal, la regulación autonómica, la termorregulación, la ingesta de alimentos y agua, el sueño y los ritmos circadianos, la memoria y el comportamiento emocional. El hipotálamo tiene conexiones neuronales y circulatorias con la hipófisis. Las anomalías en el hipotálamo pueden dar lugar a una amplia gama de condiciones clínicas.

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Índice de contenidos

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Desarrollo

El hipotálamo es un conjunto de varios núcleos en el centro del cerebro que se desarrolla tempranamente durante la vida embrionaria.

Tubo neural

El primer paso es el desarrollo del tubo neural.

  • Se desarrolla a partir del ectodermo
  • El embrión trilaminar invagina para formar el pliegue neural → tubo neural (cerrado a las 6 semanas)
  • El tubo neural se convierte en el sistema nervioso central.
Desarrollo embrionario temprano del sistema nervioso

Desarrollo embrionario temprano del sistema nervioso

Imagen: “The neuroectoderm begins to fold inward to form the neural groove. As the two sides of the neural groove converge, they form the neural tube, which lies beneath the ectoderm.” por OpenStax College. Licencia: CC BY 4.0

Vesículas neurales primarias y secundarias

El tubo neural desarrolla 3 «protuberancias» conocidas como vesículas primarias:

  • Prosencéfalo (cerebro anterior) → se divide en 2 vesículas secundarias:
    • Telencéfalo → cerebro
    • El diencéfalo pasa a formar:
      • Tálamo
      • Hipotálamo
      • Epitálamo (incluye la glándula pineal)
      • Subtálamo
  • Mesencéfalo (cerebro medio, sin vesículas secundarias) → cerebro medio
  • Rombencéfalo (cerebro posterior) → se divide en 2 vesículas secundarias:
    • Metencéfalo:
      • Puente
      • Cerebelo
    • Mielencéfalo → médula oblongada
Desarrollo del tubo neural

Desarrollo del tubo neural:
Formación de vesículas primarias y secundarias

Imagen: “The embryonic brain develops complexity through enlargements of the neural tube called vesicles” por OpenStax College. Licencia: CC BY 4.0

Anatomía Macroscópica

Localización

  • Situado en el centro del cerebro
  • Justo superior al tronco cerebral
  • Forma parte de las paredes y el suelo del tercer ventrículo
  • Simétrico; tiene mitades derecha e izquierda
El hipotálamo en el cerebro

Ubicación del hipotálamo en el cerebro

Imagen: “The cerebrum is a large component of the CNS in humans, and the most obvious aspect of it is the folded surface called the cerebral cortex” por OpenStax College. Licencia: CC BY 4.0

Límites

Tabla: Límites del hipotálamo
Límite Estructuras
Superior
  • Tálamo
  • Suelo del tercer ventrículo
Anterior
  • Comisura anterior
  • Lámina terminal
Lateral Hemisferios cerebrales
Medial Tercer ventrículo
Posterior
  • Comisura posterior
  • Acueducto de Silvio
Inferior
  • Quiasma óptico
  • Tallo y glándula hipófisis
  • Tallo encefálico

Zonas parasagitales

Cada ½ del hipotálamo contiene 3 zonas o áreas primarias (de lateral a medial):

  • Área hipotalámica lateral: sistemas de fibras difusas
  • Área hipotalámica medial: contiene los núcleos definidos
  • Zona gris periventricular: inmediatamente adyacente al tercer ventrículo

Niveles rostrocaudales

El hipotálamo también puede dividirse en 4 niveles primarios, que van de anterior (rostral) a posterior (caudal). Estos niveles describen las localizaciones de diferentes núcleos funcionales dentro del hipotálamo (todos ellos en el área hipotalámica medial). Los niveles incluyen:

  1. Preóptico: se encuentra entre el quiasma óptico y la comisura anterior:
    • Área preóptica lateral
    • Área preóptica medial
  2. Supraóptico: nivel más anterior detrás del área preóptica:
    • Núcleo paraventricular
    • Núcleo anterior
    • Núcleo supraóptico
    • Núcleo supraquiasmático
  3. Tuberal: entre los niveles supraóptico y mamilar:
    • Hipotalámico lateral
    • Núcleo dorsomedial
    • Núcleo ventromedial
    • Núcleo arcuato
  4. Mamilar: nivel más posterior (caudal):
    • Núcleo posterior
    • Cuerpos mamilares
Corte sagital del diencéfalo con los núcleos y áreas hipotalámicos resaltados

Diagrama sagital del hipotálamo y la hipófisis

Imagen por Lecturio.

Neurovasculatura

El hipotálamo es un importante centro de coordinación del organismo. Recibe información y puede ejercer sus efectos a través de los nervios, la sangre y el líquido cefalorraquídeo.

Conexiones nerviosas aferentes del hipotálamo

El hipotálamo recibe información aferente de:

  • Nervios somáticos
  • Nervios viscerales
  • Nervios visuales/ópticos
  • Nervios olfatorios
  • Corteza cerebral
  • Hipocampo (a través del fórnix)
  • Amígdala (a través de la estría terminal)
  • Tálamo
  • Otros núcleos del hipotálamo

Conexiones nerviosas eferentes del hipotálamo

El hipotálamo envía señales eferentes a:

  • Fibras descendentes en el tronco cerebral y la médula espinal → afectan al sistema nervioso autónomo periférico:
    • Nervio vago
    • Neuronas preganglionares simpáticas
  • Tracto mamilotalámico: cuerpo mamilar → tálamo
  • Tracto mamilar: cuerpo mamilar → tegmento del cerebro medio (tronco cerebral)
  • Sistema límbico

Conexiones con la glándula hipófisis

El hipotálamo es el principal regulador de la hipófisis. Por lo tanto, el hipotálamo es clave en la conversión e integración de las señales nerviosas con las señales endocrinas. El hipotálamo está conectado a la hipófisis de dos maneras: a través de fibras nerviosas y a través de la circulación.

Conexiones de fibras nerviosas: el tracto hipotálamo-hipofisiario

  • Las neuronas de los núcleos paraventricular y supraóptico tienen proyecciones directas que terminan en la hipófisis posterior.
  • Las secreciones incluyen:
    • Núcleos paraventriculares: producen principalmente oxitocina (estimulan las contracciones uterinas en el parto y la liberación de leche durante la lactancia)
    • Núcleos supraópticos: producen principalmente la hormona antidiurética (ADH; un vasoconstrictor que estimula ↑ de la absorción de agua de los túbulos renales)
Diagrama de las conexiones nerviosas

Esquema de las conexiones nerviosas entre el hipotálamo y la hipófisis posterior:

ADH: hormona antidiurética
OT: oxitocina
Imagen: “Neurosecretory cells in the hypothalamus release oxytocin (OT) or ADH into the posterior lobe of the pituitary gland” por OpenStax College. Licencia: CC BY 4.0, editada por Lecturio.

Conexiones sanguíneas: el sistema portal hipotálamo-hipofisiario

  • Se forma a partir de las ramas de las arterias carótidas internas
  • Las arterias recorren la eminencia media (el «tallo» hipofisario) → los capilares
  • Los capilares rodean las células del lóbulo anterior de la hipófisis.
  • Las células neurosecretoras de la zona medial del hipotálamo tienen proyecciones hacia la eminencia media y secretan hormonas hacia el sistema portal:
    • Hormonas liberadoras:
      • Hormona liberadora de corticotropina (CRH, en inglés)
      • Hormona liberadora de tirotropina (TRH, en inglés)
      • Hormona liberadora de gonadotropina (GnRH, en inglés)
      • Hormona liberadora de la hormona del crecimiento (GHRH, en inglés)
    • Hormonas que inhiben la liberación:
      • Somatostatina
      • Dopamina
Diagrama del sistema portal hipotálamo-hipofisiario

Esquema del sistema portal hipotálamo-hipofisario que conecta el hipotálamo y la hipófisis anterior

Imagen: “The hypothalamus produces separate hormones that stimulate or inhibit hormone production in the anterior pituitary” por OpenStax College. Licencia: CC BY 4.0, editada por Lecturio.

Vasculatura

Irrigación:

El hipotálamo es irrigado por el círculo de Willis:

  • Arteria cerebral anterior → ramas anteromediales
  • Arteria comunicante posterior → ramas posteromediales
  • Arteria cerebral posterior → ramas perforantes del tálamo
Polígono_de_willis

El polígono de Willis: la arteria cerebral anterior, la arteria comunicante posterior y la arteria cerebral posterior llevan sangre al hipotálamo.

Imagen: “Circle of Willis” por OpenStax. Licencia: CC BY 4.0

Drenaje venoso:

  • Círculo de senos intercavernosos
  • Sistema portal hipotálamo-hipofisario

Funciones

Descripción General

El hipotálamo es un centro de integración sensorial y motora y es un regulador primario de los sistemas nervioso endocrino y autónomo. El hipotálamo desempeña un papel importante en:

  • Regulación y secreción hormonal
  • Efectos autonómicos (por ejemplo, la frecuencia cardíaca, la presión arterial, las secreciones y la motilidad gastrointestinal, etc.)
  • Termorregulación
  • Ingesta de alimentos y agua
  • El sueño y los ritmos circadianos
  • Memoria
  • Comportamiento emocional

Nivel preóptico

El área preóptica contiene:

  • Área preóptica lateral: una continuación de los núcleos hipotalámicos laterales
  • Área preóptica medial:
    • Asociado a la excitación sexual y al dimorfismo sexual
    • Produce/secreta GnRH → se libera en el sistema portal hipotálamo-hipofisiario
    • Participa en la termorregulación
    • Las lesiones en esta región se asocian a:
      • Pérdida de control del comportamiento sexual
      • Amenorrea
      • Impotencia

Nivel supraóptico

El nivel supraóptico contiene varios núcleos importantes que incluyen (de superior a inferior):

  • Núcleo paraventricular:
    • División medial: sintetiza y secreta una serie de hormonas que regulan la hipófisis
      • CRH
      • TRH
      • GHRH
      • Somatostatina (inhibe la liberación de la hormona del crecimiento y de la hormona estimulante del tiroides (TSH))
      • Dopamina (inhibe la secreción de prolactina)
    • División intermedia: sintetiza las hormonas que se liberan desde la hipófisis posterior
      • Oxitocina (secreción primaria)
      • La ADH se produce en pequeñas cantidades
    • División lateral: tiene algunas proyecciones directas al nervio vago
  • Núcleo anterior:
    • Una continuación caudal del área preóptica medial
    • Participa en la termorregulación (refrigeración) y el sueño
    • Las lesiones en esta región pueden provocar hipertermia.
  • Núcleo supraóptico:
    • Tiene proyecciones directas a la hipófisis posterior
    • Produce:
      • ADH (principalmente)
      • Oxitocina (cantidades menores)
  • Núcleo supraquiasmático:
    • Situado justo encima del quiasma óptico
    • Obtiene información directa de la retina
    • Un «reloj biológico maestro»

Nivel tubular

El nivel tuberal contiene:

  • Núcleos hipotalámicos laterales:
    • Participa en:
      • Regulan el apetito y la saciedad
      • Función digestiva
      • Sueño
      • Percepción del dolor
      • Presión arterial
    • Las lesiones aquí pueden llevar a:
      • Narcolepsia
      • Trastornos de la motilidad o funcionales del tracto gastrointestinal
      • Trastornos alimentarios (debido a ↓↓ deseo de comer)
  • Núcleo dorsomedial:
    • Participa en:
      • Ritmos circadianos fisiológicos (por ejemplo, comer y beber, consumo de energía)
      • Comportamiento de ingesta
      • Respuesta cardiovascular al estrés
    • Las lesiones en esta zona pueden provocar: exceso de comida (hiperfagia), obesidad
  • Núcleo ventromedial:
    • Participa en:
      • Regulación del apetito, la saciedad y la energía
      • Respuesta al miedo a través de la entrada aferente de la amígdala
    • Las lesiones aquí pueden provocar: hiperfagia, obesidad
  • Núcleo arcuato:
    • Un regulador primario de la hipófisis anterior a través del sistema portal hipotálamo-hipofisiario
    • Secreta:
      • GnRH
      • La dopamina → regula la secreción de prolactina
      • El neuropéptido Y → regula el apetito y el peso corporal
    • Las lesiones aquí pueden provocar: galactorrea, hiperfagia

Nivel mamilar

El nivel mamilar incluye:

  • Núcleo posterior:
    • Participa en la termorregulación (calentamiento del cuerpo)
    • La lesión aquí puede provocar: hipotermia
  • Cuerpos mamilares:
    • Interviene en la regulación de las emociones y la memoria recíproca
    • La lesión aquí puede llevar a:
      • Déficit de memoria
      • Patogénesis de la encefalopatía de Wernicke

Relevancia Clínica

  • Diabetes insípida central: condición en la que los riñones son incapaces de concentrar la orina debido a la falta de ADH circulante. Estos niveles bajos de ADH se deben a la disminución de la producción dentro del hipotálamo o a la disminución de la liberación en la glándula hipófisis posterior. Se presenta con poliuria, nicturia y polidipsia. La diabetes insípida central y la nefrogénica se diferencian según los niveles de ADH medidos y la respuesta a la prueba de deprivación de agua. La diabetes insípida central se trata con desmopresina.
  • Amenorrea hipotalámica funcional: primera causa de amenorrea secundaria (cese de la menstruación). La amenorrea hipotalámica funcional es el resultado de la disminución de la liberación de GnRH desde el hipotálamo que se produce en momentos de estrés físico o psicológico grave. La afección se observa con mayor frecuencia en relación con los trastornos de la alimentación o el exceso de ejercicio (común en las atletas). El tratamiento suele requerir apoyo nutricional y asesoramiento.
  • Hipertermia: puede producirse si hay una lesión (accidente cerebrovascular o daño en el sistema nervioso central) en el núcleo anterior del hipotálamo, que interviene en la termorregulación, concretamente en el enfriamiento del cuerpo. Los daños en esta región impiden que el cuerpo pueda refrigerarse.
  • Narcolepsia: se produce cuando el hipotálamo lateral es incapaz de secretar orexina, una sustancia que promueve la vigilia en muchas zonas del cerebro, lo que permite transiciones repentinas e inapropiadas al sueño, cataplexia, parálisis del sueño y alucinaciones hipnagógicas.
  • Hiperprolactinemia: niveles elevados de prolactina en la sangre. Aunque la causa más común de la hiperprolactinemia es un adenoma hipofisario secretor de prolactina, la pérdida de la secreción inhibidora de dopamina por parte del hipotálamo también puede ser una causa. Esta afección puede producirse cuando se dañan las neuronas dopaminérgicas del hipotálamo o si se secciona el infundíbulo durante una cirugía supraselar. Las presentaciones pueden incluir galactorrea (flujo lechoso), oligomenorrea y disfunción eréctil.

Referencias

  1. Castro, A., Merchut, M., Neafsey, E., Wurster R. (2002). Neuroscience: An Outline Approach. St. Louis: Mosby, pp. 369–375.
  2. Saladin, K.S., Miller, L. (2004). Anatomy and Physiology, 3rd ed., pp. 530–531.
  3. Bear, M. (2021). Neuroanatomy, hypothalamus. StatPearls. Retrieved August 10, 2021, from https://www.statpearls.com/articlelibrary/viewarticle/901/
  4. Kibble, J.D., Halsey, C.R. (2015). Neurophysiology. Chapter 2 of Medical Physiology: The Big Picture. New York: McGraw-Hill Education. https://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=1291&sectionid=75575843
  5. Barrett, K.E., Barman, S.M., Brooks, H.L., Yuan, J.X. (2019). Hypothalamic regulation of hormonal functions. Chapter 17 of Ganong’s Review of Medical Physiology, 26th ed. New York: McGraw-Hill Education. Retrieved August 10, 2021, from https://accessmedicine.mhmedical.com/content.aspx?bookid=2525&sectionid=204292033

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