Cérebro vertebrado

O cérebro vertebrado é a parte principal do sistema nervoso central. Nos vertebrados (e na maioria dos outros animais), o cérebro está na parte frontal, na cabeça. É protegido pelo crânio e próximo aos principais sentidos da visão, audição, equilíbrio, paladar e olfato. Conforme um animal avança, seus sentidos coletam dados sobre o ambiente, e esses dados vão diretamente para o cérebro.

Os cérebros são extremamente complexos. O cérebro controla os outros órgãos do corpo, seja ativando os músculos ou causando secreção de produtos químicos como hormônios e neurotransmissores. A ação muscular permite respostas rápidas e coordenadas às mudanças no ambiente; os hormônios e o sistema nervoso autônomo fazem mudanças mais lentas no corpo. É também uma parte do corpo humano e animal. O cérebro de um adulto humano pesa cerca de 1300-1400 gramas

Em vertebrados, a medula espinhal por si só pode causar respostas reflexas, assim como movimentos simples como nadar ou caminhar. Entretanto, o controle sofisticado do comportamento requer um cérebro centralizado.

A estrutura de todos os cérebros vertebrados é basicamente a mesma. Ao mesmo tempo, durante o curso da evolução, o cérebro dos vertebrados passou por mudanças e se tornou mais eficaz. Nos chamados animais "inferiores", a maioria ou toda a estrutura do cérebro é herdada e, portanto, seu comportamento é principalmente instintivo. Nos mamíferos, e especialmente no homem, o cérebro se desenvolve ainda mais durante a vida através do aprendizado. Isto tem o benefício de ajudá-los a se adaptar melhor ao seu ambiente. A capacidade de aprender é melhor vista no córtex cerebral.

Três princípios

O cérebro e o sistema nervoso é essencialmente um sistema que faz conexões. Ele tem entrada dos órgãos sensoriais e saída para os músculos.
Está conectado de várias maneiras com o sistema endócrino, que produz hormônios, e com o sistema digestivo e o sistema sexual. Os hormônios funcionam lentamente, portanto, essas mudanças são graduais.
O cérebro é uma espécie de loja de departamentos. Ele tem, todos interligados, departamentos que fazem coisas diferentes. Todos eles ajudam uns aos outros a reunir os sentidos.
Muito do que o corpo faz não é consciente. Uma pessoa respira, o coração bate, os intestinos digerem, os cabelos crescem, os pensamentos surgem em sua mente... Parte disto pode ser notado por uma pessoa, e outra parte (como a respiração) pode ser influenciada até certo ponto. Mas, basicamente, grande parte do corpo funciona em automático, ajustado pelo sistema nervoso autônomo.
O cérebro também faz grande parte de seu trabalho sem que uma pessoa perceba. A mente inconsciente se refere às atividades cerebrais que raramente são notadas.

Regiões cerebrais vertebradas

Várias áreas do cérebro mantiveram suas identidades em toda a gama de vertebrados, desde os peixe-bruxa até os humanos. Aqui está uma lista de algumas das áreas mais importantes, com uma breve descrição de suas funções, conforme entendidas atualmente. Estas funções ainda podem ser disputadas até certo ponto. A partir do dorso (ou, nos humanos, da parte inferior) as regiões são:

A medula (e a medula espinhal) tem muitos núcleos pequenos, que lidam com várias funções autonômicas. Estas incluem o batimento cardíaco e a pressão sanguínea, a respiração e o vômito. ^{ch 44, 45}
O pons é uma estação de revezamento, transportando mensagens entre o cérebro e a medula e o cerebelo.
O hipotálamo é uma pequena região na base do forebrain. É a estação central de controle dos ciclos de sono/vigília, controle de comer e beber, controle da liberação de hormônios e muitas outras funções. Senta-se imediatamente acima da glândula pituitária e segrega os hormônios na glândula. Estes hormônios inibem ou estimulam a glândula pituitária. A glândula, por sua vez, produz hormônios que afetam o resto do corpo.
O tálamo fica acima do hipotálamo, e abaixo do córtex cerebral. É uma coleção de núcleos com várias funções. Ele atua como uma estação de revezamento, coletando informações sensoriais de todos os tipos (exceto olfativas) e as passa para o córtex cerebral. Além disso, ele tem um papel na consciência e no sono.
Existem sistemas de ação para vários tipos de comportamento, incluindo comer, beber, defecar e cópula.
O cerebelo ajusta a saída de outros sistemas cerebrais para torná-los mais precisos. A remoção do cerebelo não impede que um animal faça nada em particular, mas torna as ações hesitantes e desajeitadas. Esta precisão não é embutida, mas aprendida por tentativa e erro. Aprender a andar de bicicleta é um exemplo de um tipo de plasticidade neural que pode ocorrer em grande parte dentro do cerebelo. ^{ch 42}
O tectum, muitas vezes chamado de "tectum óptico", direciona as ações para pontos no espaço. Sua função mais bem estudada é direcionar os movimentos oculares. Ele também direciona os movimentos de alcance. Ele recebe fortes entradas visuais, e entradas de outros sentidos que são úteis para direcionar ações, tais como entradas auditivas em corujas, entradas dos órgãos do fosso termossensível em cobras, etc. Em alguns peixes, como as lampreias, é a maior parte do cérebro.
O hipocampo é, a rigor, apenas em mamíferos, mas tem contrapartidas em todos os vertebrados. Ele está envolvido na memória espacial e na navegação em peixes, aves, répteis e mamíferos.
Os gânglios basais são um grupo de estruturas no forebrain, que estão fortemente ligados ao córtex cerebral e ao tálamo. A principal função dos gânglios basais parece ser a seleção de ações. Eles enviam sinais inibidores a todas as partes do cérebro que podem gerar ações. Nas circunstâncias certas eles liberam a inibição, para que os sistemas geradores de ação possam executar suas ações. As recompensas e punições exercem efeitos neurais mais importantes sobre os gânglios basais.
O córtex cerebral é uma camada de células cinzentas que se encontra na superfície do antebraço. Ele está envolvido em múltiplas funções, incluindo olfato e memória espacial. Nos mamíferos, onde domina o cérebro, ele controla funções de muitas áreas subcorticais.
O bulbo olfativo é uma estrutura especial que processa sinais sensoriais olfativos (cheiros), e envia sua saída para a parte olfativa do córtex cerebral. É um componente cerebral importante em muitos vertebrados, mas muito reduzido em primatas.

São mostradas regiões correspondentes de cérebro humano e de tubarão. O que está na parte posterior do cérebro do tubarão (a medula) está na parte inferior do cérebro humano. O cérebro do tubarão (telenchephalon) está na frente, o de um humano está na parte superior.

Tamanho do cérebro

A relação entre o tamanho do cérebro, o tamanho do corpo e outras variáveis tem sido estudada em uma ampla gama de espécies de vertebrados. O tamanho do cérebro aumenta com o tamanho do corpo, mas não proporcionalmente.

Mamíferos

A média entre todos os mamíferos segue uma lei de poder, com um expoente de cerca de 0,75. Esta fórmula se aplica ao cérebro médio dos mamíferos, mas cada família se afasta dele, refletindo sua sofisticação de comportamento. Por exemplo, os primatas têm cérebros 5 a 10 vezes maiores do que a fórmula prevê. Os predadores tendem a ter cérebros maiores. Quando o cérebro dos mamíferos aumenta de tamanho, nem todas as partes aumentam na mesma proporção. Quanto maior o cérebro de uma espécie, maior é a fração absorvida pelo neocórtex.