Anatomía (del griego, anatomē, ‘disección’)

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Anatomía (del griego, anatomē, ‘disección’), rama de las ciencias naturales relativa a la organización estructural de los seres vivos. Es una ciencia muy antigua, cuyos orígenes se remontan a la prehistoria. Durante siglos los conocimientos anatómicos se han basado en la observación de plantas y animales diseccionados. Sin embargo, la comprensión adecuada de la estructura implica un conocimiento de la función de los organismos vivos. Por consiguiente, la anatomía es casi inseparable de la fisiología, que a veces recibe el nombre de anatomía funcional. La anatomía, que es una de las ciencias básicas de la vida, está muy relacionada con la medicina y con otras ramas de la biología.

Es conveniente subdividir el estudio de la anatomía en distintos aspectos. Una clasificación se basa según el tipo de organismo en estudio; en este caso las subdivisiones principales son la anatomía de las plantas y la anatomía animal. A su vez, la anatomía animal se subdivide en anatomía humana (ver más adelante) y anatomía comparada, que establece las similitudes y diferencias entre los distintos tipos de animales. La anatomía también se puede dividir en procesos biológicos, por ejemplo, anatomía del desarrollo (estudio de los embriones) y anatomía patológica o estudio de los órganos enfermos. Otras subdivisiones, como la anatomía quirúrgica y la anatomía artística, se basan en la relación de la anatomía con otras actividades bajo el título general de anatomía aplicada. Otra forma más de subdividir la anatomía depende de las técnicas empleadas, como por ejemplo la microanatomía, que se basa en las observaciones obtenidas con ayuda del microscopio (véase el apartado sobre historia de la anatomía).

2 ANATOMÍA HUMANA

El funcionamiento del cuerpo humano se basa en los sistemas que se exponen resumidos a continuación. Esta enciclopedia comprende artículos independientes para cada uno de los sistemas y órganos mencionados, a los cuales se remite al lector para obtener información más completa. Las referencias a los artículos que se ocupan de los sentidos y la percepción se enumeran en el de los órganos sensoriales.

2.1 Esqueleto y musculatura

El esqueleto humano está formado por más de 200 huesos que se unen por bandas de tejido conjuntivo resistente y poco elástico denominadas ligamentos. Las distintas partes del cuerpo varían mucho en su grado de movilidad. Por ejemplo, el brazo a la altura del hombro se mueve libremente, mientras que la articulación de la rodilla, se reduce a un movimiento de bisagra. Los movimientos de cada vértebra son muy limitados y los huesos que forman el cráneo son inmóviles. Los movimientos de los huesos del esqueleto se llevan a cabo gracias a las contracciones de los músculos esqueléticos que se unen a los huesos a través de tendones. Estas contracciones musculares están controladas por el sistema nervioso. Ver Músculo; Esqueleto.

2.2 Sistema nervioso

El sistema nervioso se divide en somático, que efectúa el control voluntario sobre los músculos esqueléticos, y autónomo, que es involuntario y controla el músculo liso, el músculo cardiaco y las glándulas. El sistema nervioso autónomo se divide en dos: simpático y parasimpático. La mayoría de los músculos y las glándulas poseen una doble inervación; en tales casos las dos divisiones pueden ejercer efectos opuestos. Por ejemplo, el sistema simpático aumenta la frecuencia de los latidos cardiacos y el parasimpático la disminuye. Sin embargo, los dos sistemas nerviosos no son siempre antagónicos. Por ejemplo, los dos sistemas inervan las glándulas salivares y estimulan las células secretoras. Además, una rama del sistema nervioso autónomo puede excitar e inhibir un sólo efecto, como en el caso de la inervación simpática de los vasos sanguíneos del músculo esquelético. Por último, las glándulas sudoríparas, los músculos que provocan el erizamiento involuntario del pelo, las fibras musculares lisas del bazo, y los vasos sanguíneos de la piel y el músculo esquelético reciben sólo inervación simpática.

Los movimientos voluntarios de la cabeza, las extremidades y el cuerpo se deben a los impulsos nerviosos que proceden del área motora de la corteza cerebral, que son transmitidos por los nervios craneales o por los que nacen en la médula espinal con destino a los músculos esqueléticos. La acción implica la excitación de las células nerviosas que estimulan los músculos afectados y la inhibición de las células que estimulan los músculos opuestos. Un impulso nervioso es un cambio en el potencial eléctrico dentro de una fibra o célula nerviosa, que se mide en milivoltios, dura pocos milisegundos y se puede registrar mediante electrodos.

Los movimientos pueden ocurrir también como respuesta directa a un estímulo externo; por ejemplo, la percusión sobre la rodilla desencadena una sacudida y un destello de luz sobre un ojo provoca la contracción de la pupila. Estas respuestas involuntarias se llaman reflejos. Los receptores, diversas terminaciones nerviosas, envían de forma continua impulsos hacia el sistema nervioso central. Hay tres tipos de receptores: exteroceptores, sensibles al dolor, temperatura, tacto y presión y en general a cualquier estímulo que proviene del exterior pero que se encuentra en contacto con el cuerpo; interoceptores, que reaccionan a cambios en el medio interno, y propioceptores, que responden a variaciones en el movimiento, posición y tensión y suelen estar localizados en los músculos. Estos impulsos finalizan, en algunos casos, en la médula espinal y, en la mayoría de los casos, en áreas especiales del cerebro, de la misma forma que los receptores especiales de la visión, la audición, el olfato y el gusto.

Las contracciones musculares no siempre producen un movimiento real. En la mayoría de los músculos existe una pequeña fracción del número total de fibras que se contraen de forma continua. Esto permite mantener la postura de una extremidad y la capacita para resistir la elongación o el estiramiento pasivo. Esta leve contracción mantenida se denomina tono muscular.

2.3 Aparato circulatorio

En su circulación por el organismo, la sangre bombeada por el corazón recorre un trayecto complejo que se establece a través de las cavidades derechas del corazón, desde donde pasa a los pulmones (aquí capta el oxígeno), y a continuación, regresa a las cavidades izquierdas del corazón. Desde aquí es bombeada en la arteria principal, la aorta, que se ramifica en arterias cada vez menores, hasta que alcanza las arteriolas, las ramas más pequeñas. Más allá de las arteriolas, la sangre pasa a través de un gran número de estructuras de paredes delgadas denominadas vasos capilares. Aquí la sangre cede el oxígeno y sus nutrientes a los tejidos y capta el dióxido de carbono y otros productos de degradación del metabolismo. La sangre completa su recorrido pasando a través de pequeñas venas que se unen formando vasos cada vez mayores hasta que alcanza las venas más grandes, las venas cavas superior e inferior, por las que la sangre regresa a la parte derecha del corazón. La sangre es impulsada por la contracción del corazón, aunque la contracción de los músculos esqueléticos también contribuye a la circulación. La válvulas cardiacas y las de las venas aseguran su flujo en una dirección.

2.4 Sistema inmunológico

El organismo se defiende frente a proteínas extrañas y microorganismos infecciosos con un sistema complejo doble que depende del reconocimiento de una zona en la estructura de la superficie o patrón superficial del invasor. Las dos partes del sistema son la inmunidad celular, en la que los mediadores son los linfocitos, y la inmunidad humoral, basada en la acción de moléculas de anticuerpos.

Cuando los linfocitos reconocen un patrón molecular extraño (denominado antígeno), algunos liberan anticuerpos en grandes cantidades y otros memorizan dicho patrón para liberar anticuerpos en el futuro, en el caso de que la molécula reaparezca. Los anticuerpos se unen a los antígenos y de esta forma los marcan para que otros agentes del sistema inmunitario los reconozcan y destruyan. Estos agentes son: el complemento, un sistema enzimático que destruye las células extrañas, y los fagocitos, unas células que rodean y digieren los cuerpos extraños. Éstos son atraídos a la zona por sustancias químicas liberadas por los linfocitos activados.

Los linfocitos se originan en la médula ósea y maduran y se diferencian en el timo y el bazo. Circulan en el torrente sanguíneo, atravesando las paredes de los capilares sanguíneos para alcanzar las células de los tejidos. Desde allí emigran hacia una red de capilares linfáticos independientes que es comparable y casi tan extensa como la del aparato circulatorio. Estos capilares se unen para formar vasos cada vez mayores que desembocan en el torrente venoso; las válvulas de los vasos linfáticos aseguran el flujo en una dirección. En diversos puntos de la red linfática existen nódulos, o ganglios, que actúan como estaciones donde se agrupan y fabrican linfocitos, y que aumentan de tamaño durante las enfermedades infecciosas. La red de vasos y ganglios linfáticos recibe el nombre de sistema linfático y hasta la década de 1960 no se estableció su función como vehículo del sistema inmunológico.

2.5 Aparato respiratorio

La respiración se efectúa gracias a la expansión y contracción de los pulmones; el proceso y la frecuencia a la que sucede están controlados por un centro nervioso cerebral.

En los pulmones el oxígeno penetra en los capilares, donde se combina con la hemoglobina contenida en los hematíes o glóbulos rojos y es transportado a los tejidos. Al mismo tiempo, el dióxido de carbono, que pasa a la sangre en su recorrido por los tejidos, se difunde desde los capilares hacia el aire contenido en los pulmones. La inhalación introduce en los pulmones aire con una concentración elevada de oxígeno y baja en dióxido de carbono; el aire espirado que procede de los pulmones tiene una concentración elevada de dióxido de carbono y baja en oxígeno. Los cambios en el tamaño y capacidad del tórax están controlados por las contracciones del diafragma y de los músculos intercostales.

2.6 Aparato digestivo y excretor

La energía necesaria para el mantenimiento y funcionamiento adecuado del organismo es aportada por los alimentos. La digestión de los alimentos comienza en la boca, donde son masticados y mezclados con la saliva (ver Dientes). El alimento discurre después por el esófago hacia el estómago, donde el proceso digestivo continúa. Al bolo alimenticio se unen los jugos gástrico e intestinal. Después, la mezcla de comida y secreciones, denominada quimo, desciende por el tubo digestivo gracias a los movimientos peristálticos, que son contracciones rítmicas de las fibras musculares lisas del aparato gastrointestinal. Las contracciones son iniciadas por el sistema nervioso parasimpático. Esta actividad muscular puede ser inhibida por el sistema nervioso simpático. La absorción de nutrientes a partir del quimo se produce sobre todo en el intestino delgado. El alimento que no se absorbe y las secreciones y sustancias de degradación del hígado pasan al intestino grueso y se expulsan en forma de heces. El agua y las sustancias hidrosolubles pasan de la sangre a los riñones, donde, en condiciones normales, todos los componentes del plasma sanguíneo excepto las proteínas atraviesan las delgadas membranas de los capilares hacia los túbulos renales. El agua sobrante y los productos de degradación discurren por los túbulos renales, los cuales devuelven la mayoría del agua y de las sales al organismo y recogen otras sales y productos de degradación de la sangre. La orina, el líquido resultante, se almacena en la vejiga urinaria hasta que se elimina al exterior a través de la uretra.

2.7 Sistema endocrino

Además de la acción integradora del sistema nervioso, las glándulas endocrinas controlan varias funciones del organismo. Una parte importante de este sistema, la hipófisis, se localiza en la base del cerebro. Esta glándula principal segrega varias hormonas, entre las que se incluyen: 1) una hormona que estimula la glándula tiroides y controla la secreción de tiroxina, la cual establece la tasa de actividad metabólica de los tejidos; 2) una hormona que controla la secreción de hormonas de la glándula suprarrenal, las cuales influyen sobre el metabolismo de los hidratos de carbono, el sodio y el potasio y controlan la proporción en que se intercambian las sustancias entre la sangre y los tejidos; 3) sustancias que controlan la secreción en los ovarios de estrógenos y progesterona y la formación de testosterona en los testículos; 4) la hormona somatotrópica o del crecimiento, que controla la velocidad del desarrollo del esqueleto y de los grandes órganos a través de su actuación sobre el metabolismo de las proteínas y de los hidratos de carbono y 5) una hormona implicada en la lactancia (secreción de leche después del embarazo).

El lóbulo posterior de la hipófisis secreta vasopresina, la cual actúa sobre los riñones para controlar el volumen de orina; la ausencia de vasopresina produce una diabetes insípida, lo que origina la eliminación de grandes volúmenes de orina. El lóbulo posterior de la hipófisis produce también oxitocina, la cual origina la contracción de las fibras musculares lisas del intestino y de las pequeñas arterias, y provoca las contracciones uterinas en el parto. Otras glándulas del sistema endocrino son el páncreas, que segrega insulina y glucagón, y las paratiroides, que segregan una hormona que regula la concentración de calcio y fósforo de la sangre.

2.8 Aparato reproductor

La reproducción se produce por la unión de un espermatozoide masculino y un óvulo femenino. Durante el coito el hombre eyacula a través del pene más de 250 millones de espermatozoides en la vagina de la mujer. Desde allí, algunos alcanzan el útero y las trompas de Falopio, donde se produce la fecundación. La ovulación o liberación de un óvulo hacia la cavidad uterina se produce aproximadamente cada 28 días. Durante el mismo periodo el útero se prepara, gracias a la acción de los estrógenos, para la implantación del óvulo fecundado. Si la fecundación no se produce, otras hormonas provocan la eliminación de parte de la mucosa del útero durante la menstruación. Desde la pubertad hasta la menopausia, el proceso de la ovulación, de la preparación y de la menstruación se repite cada mes excepto durante los periodos de embarazo. La duración del embarazo es de unos 280 días. Después del parto, la prolactina, una hormona segregada por la hipófisis, activa la producción de leche.

2.9 La piel

La piel constituye el revestimiento que cubre de manera continua el organismo y lo protege de la deshidratación o pérdida de líquidos, de sustancias externas dañinas y de temperaturas extremas. Está constituida por tres capas: epidermis, dermis e hipodermis. La capa interna, denominada dermis, contiene glándulas sudoríparas, vasos sanguíneos, terminaciones nerviosas (receptores de sensaciones y estímulos) y la raíz del pelo y de las uñas. La capa más externa, la epidermis, es un estrato con pocas células. Contiene pigmentos, poros y conductos, y su superficie está formada por células muertas. Las uñas y el pelo son adaptaciones que surgen a partir de las células muertas. Las glándulas sudoríparas excretan agua y disminuyen la temperatura corporal gracias a la evaporación de las gotitas de sudor. Los vasos sanguíneos de la dermis regulan también la temperatura corporal. Se contraen para preservar el calor del organismo y se dilatan para disiparlo. Tipos distintos de receptores transmiten la presión, la temperatura y el dolor. Las células grasas de la dermis aíslan el organismo y las glándulas sebáceas lubrican la epidermis.

3 HISTORIA DE LA ANATOMÍA

El estudio sistemático de anatomía más antiguo que se conoce se encuentra en un papiro egipcio fechado cerca del 1600 a.C. El tratado revela que poseían conocimientos sobre las grandes vísceras, aunque sabían poco respecto a sus funciones. En los escritos del médico griego Hipócrates del siglo V a.C. se refleja un nivel de conocimientos parecido. En el siglo IV a.C. Aristóteles aumentó los conocimientos anatómicos sobre los animales. El primer progreso real de la ciencia de la anatomía humana se consiguió en el siglo siguiente: los médicos griegos Herófilo de Calcedonia y Erasístrato diseccionaron cadáveres humanos y fueron los primeros en determinar muchas funciones, incluidas las del sistema nervioso y los músculos. Los antiguos romanos y los árabes consiguieron algunos pequeños progresos. El renacimiento influyó en la ciencia de la anatomía en la segunda mitad del siglo XVI.

La anatomía moderna se inicia con la publicación en 1543 del trabajo del anatomista belga Andrés Vesalio. Antes de la publicación de este trabajo los anatomistas estaban sujetos a la tradición de los escritos de autoridades de hacía más de 1.000 años, como los del médico griego Galeno que se había restringido a la disección de animales. Estos escritos habían sido aceptados en lugar de la observación real. Sin embargo Vesalio y otros anatomistas del renacimiento basaron sus descripciones en sus propias observaciones del cuerpo humano y establecieron por tanto el modelo para estudios anatómicos posteriores.

3.1 Morfología

Durante muchos años (incluso en la era moderna) los anatomistas se ocuparon de acumular una gran cantidad de información conocida como morfología descriptiva. La morfología descriptiva ha sido complementada, y en cierta manera sustituida, por el desarrollo de la morfología experimental, que trata de identificar los determinantes hereditarios y ambientales en la morfología y sus relaciones, a través de experimentos en ambientes controlados y de la manipulación de embriones. La investigación anatómica debe combinar un enfoque descriptivo y otro experimental. En la actualidad la anatomía implica el examen profundo de la estructura de organismos desde diversos puntos de vista; por ejemplo, los estudios anatómicos de las células y de los tejidos de los organismos por observación simple, con ayuda de lentes simples o compuestas, con tipos diferentes de microscopios y la utilización de métodos químicos de análisis.

3.2 Anatomía microscópica

La invención en el siglo XVII del microscopio compuesto dio lugar al desarrollo de la anatomía microscópica, que se dividió en histología, el estudio de los tejidos, y citología, el estudio de las células. Durante el siglo XVII el estudio de la estructura microscópica de los animales y de las plantas prosperó bajo la dirección del anatomista italiano Marcello Malpighi. Muchos anatomistas importantes de la época eran reacios a aceptar la anatomía microscópica como parte de su ciencia. Por el contrario, se incluye en el estudio de la anatomía moderna con el fin de establecer relaciones entre la estructura de los organismos observada a simple vista y la revelada por métodos más detallados de observación.

La anatomía patológica fue considerada una rama de la ciencia por el médico italiano Giambattista Morgagni y a finales del siglo XVIII la anatomía comparada fue sistematizada por el naturalista francés Georges Cuvier.

La anatomía microscópica hizo grandes progresos en el siglo XIX. Durante la segunda mitad del siglo se descubrieron muchos datos básicos relativos a la estructura fina de los organismos, debido en gran parte al desarrollo de microscopios ópticos mejores y métodos nuevos que facilitaban el estudio de las células y los tejidos con este instrumento. La técnica de la microtomía, el corte de los tejidos en láminas finas, casi transparentes, se perfeccionó. La microtomía obtuvo un valor incomparable cuando se comenzó a aplicar a los cortes de tejido varios tipos de tintes y colorantes que facilitaban la visión de las diferentes partes de la célula.

El conocimiento de la anatomía microscópica se amplió mucho durante el siglo XX gracias a microscopios con mayor poder de resolución y aumento que los instrumentos convencionales. Esto permitió descubrir detalles que antes no estaban claros o que no eran visibles. También influyó de forma positiva el progreso de las técnicas de laboratorio que facilitaban la observación. El microscopio de luz ultravioleta ofrece una mejor visión al observador debido a que las longitudes de onda de sus rayos son más cortas que las de la luz visible (el poder de resolución es inversamente proporcional a la longitud de onda de la luz utilizada). También se emplea para aumentar detalles particulares a través de la absorción selectiva de ciertas longitudes de onda de la banda ultravioleta. El microscopio electrónico proporciona un aumento y resolución aún mayor. Estas herramientas han abierto campos de investigación anatómica antes inexplorados. Otros microscopios modernos han hecho posible la visualización de materiales vivos sin teñir invisibles al microscopio convencional. El microscopio de contraste de fases y el de interferencias constituyen dos ejemplos. Estos instrumentos utilizan haces de luz normal y pueden diferenciar las partes de una célula viva no teñida.

El descubrimiento de los rayos X por el físico alemán Wilhelm Roentgen hizo posible que los anatomistas estudiaran los tejidos y los sistemas de los órganos en los animales vivos. La primera radiografía, tomada en 1896, fue de una mano humana. Hoy las técnicas permiten obtener imágenes tridimensionales de los tejidos de una víscera después de la ingestión de unos líquidos opacos especiales, y de secciones del cuerpo mediante haces de rayos X dirigidos por ordenador o computadora (ver Radiología). Esta última recibe el nombre de tomografía axial computerizada o TAC. Otras técnicas no invasivas que se han desarrollado incluyen el uso de ultrasonidos para obtener imágenes de los tejidos blandos y la aplicación de la resonancia magnética nuclear con fines diagnósticos y de investigación.

En el siglo XX se ha desarrollado otro procedimiento útil para la investigación anatómica, el cultivo de tejidos, que implica el cultivo de células y tejidos de organismos complejos fuera del cuerpo. La técnica permite aislar las unidades vivas de modo que el investigador pueda observar de forma directa los procesos de crecimiento, multiplicación y diferenciación de las células. Por tanto, los cultivos tisulares han añadido una nueva dimensión a la ciencia de la anatomía.

3.3 Histoquímica y citoquímica

Las técnicas de histoquímica y citoquímica guardan una estrecha relación y se ocupan de investigar la actividad química que tiene lugar en las células y los tejidos. Por ejemplo, la presencia de ciertos colores dentro de las células indica el tipo de reacción química que ha tenido lugar. Además, la densidad de la reacción colorimétrica se puede utilizar como un indicador de la intensidad de la reacción. Los métodos histoquímicos han sido muy útiles en el estudio de enzimas, sustancias catalizadoras que controlan y dirigen muchas de las actividades celulares. La mayor parte de los conocimientos sobre las enzimas se obtuvo a partir de estudios llevados a cabo tras retirar las enzimas de sus células de origen, pero hasta que la histoquímica no se introdujo, el anatomista no fue capaz de observar al microscopio las células que transportaban enzimas específicas o de calcular cuánta era su actividad en las distintas células bajo diversas condiciones.

Una técnica histoquímica importante consiste en el uso de isótopos radiactivos de varios elementos químicos presentes en las células y los tejidos (ver Isótopo; Radioinmunoensayo; Isótopo trazador). Los elementos marcados con isótopos radiactivos se administran a los organismos vivos, hecho que permite al investigador seguir el rastro de las vías que toman estas sustancias a través de los diversos tejidos. Es posible calcular el grado de concentración y dilución de los elementos dentro de componentes celulares específicos si se determina la radiación emitida a partir de estos tejidos. Este procedimiento hace posible el estudio de la distribución y concentración de isótopos en cortes de tejidos de la misma forma en que se suelen examinar habitualmente al microscopio. Este estudio denominado autorradiografía se efectúa colocando las muestras de tejido radiactivo en contacto con películas y emulsiones fotográficas sensibles a la radiación.

Otra técnica de localización de compuestos químicos en cortes finos es la microincineración: el calentamiento de secciones microscópicas hasta el punto en que los materiales orgánicos presentes son destruidos y sólo queda el esqueleto mineral. Entonces es posible identificar los minerales restantes por procedimientos químicos y microscópicos especiales. Por lo tanto, la microincineración proporciona otra forma de localizar elementos químicos específicos dentro de células o componentes tisulares determinados.

Otro descubrimiento en el campo de la histoquímica es la microespectrofotometría, un método exacto de análisis de color. En esta técnica se analizan los colores de un corte fino de tejido con un espectrofotómetro, un instrumento que mide la intensidad de cada color en función de su longitud de onda. La microespectrofotometría es útil para estimar las características de células y tejidos no teñidos midiendo su absorción de longitudes de onda específicas. Otra aplicación es realizar valoraciones exactas respecto a la naturaleza e intensidad del color de las reacciones. A su vez estas valoraciones proporcionan información precisa respecto a la localización e intensidad de las reacciones químicas en los componentes de los organismos vivos.