El encéfalo no se encuentra en contacto directo con el hueso craneal. Entre ambos existen varias capas protectoras llamadas meninges. La más externa es la duramadre, resistente y estrechamente relacionada con la superficie interna del cráneo; debajo se encuentra la aracnoides, y más profundamente la piamadre, una membrana delicada que sigue estrechamente los contornos del encéfalo. Entre aracnoides y piamadre se encuentra el espacio subaracnoideo, lleno de líquido cefalorraquídeo, que amortigua golpes, distribuye fuerzas y contribuye a mantener un ambiente químico estable alrededor del sistema nervioso central. La duramadre también forma senos venosos que recogen sangre procedente del encéfalo.
Los canales de la base craneal permiten que el encéfalo mantenga comunicación con el resto del cuerpo sin quedar expuesto. Por ellos pasan estructuras como los nervios ópticos, responsables de la visión; ramas del nervio trigémino, relacionadas con sensibilidad facial y masticación; el nervio facial, implicado en expresión; y los nervios vinculados con audición, equilibrio, deglución y control visceral. Así, el cráneo no es una caja cerrada, sino una arquitectura perforada y altamente organizada que combina protección mecánica, aislamiento nervioso y comunicación neurovascular.
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