Tercer paso
Vías supraespinales

Acá se incluyen las conexiones al hipotálamo, los centros reticulares del tallo cerebral, los centros de control autónomo, y el sistema límbico, fundamentales en las reacciones neuroendocrinas, autonómicas y emocionales. También se encuentran las conexiones a la sustancia gris periacueductal, centro indispensable en la inhibición de las vías dolorosas ascendentes.

Las fibras de la columna dorsal ascienden a núcleos del bulbo raquídeo y de allí van a los núcleos posteriores del tálamo dando información que discrimina y localiza el dolor. El sistema ascendente propioespinal multisináptico consiste en conexiones interneuronales multisinápticas que ascienden alrededor del centro del cordón medular y son capaces de transportar la información dolorosa.
Una vez llegado el estímulo a los centros superiores ocurre una compleja dispersión de la información: los mensajes del tracto espinotalámico ascienden posteriormente hasta la corteza sensitiva post-rolándica) y los tractos espinorreticular y espinomescencefálico hacen sinapsis más complejas y numerosas con el hipotálamo, el sistema límbico, y otros centros subcorticales encargados de la vigilia y los mecanismos endógenos de analgesia.
No existe un centro del dolor en el cerebro.

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