Neurulationsmerkmale, wann und wie es produziert wird

Die Neurulation es ist ein grundlegendes Stadium in der embryonalen Entwicklung, in der sich das Neuralrohr entwickelt, eine Struktur, die das Gehirn und das Rückenmark (Zentralnervensystem) entstehen lässt.

Es kommt in allen Wirbeltierembryonen vor, obwohl es bei bestimmten Arten zwei verschiedene Prozesse durchläuft: primäre und sekundäre Neurulation.

Der Prozess der Neurulation beginnt etwa in der dritten oder vierten Woche der Embryonalentwicklung.

Die Entwicklung unseres Gehirns wird durch genetische Anweisungen, interzelluläre Signale und unsere Interaktion mit der Außenwelt vermittelt. Anfangs besteht diese Entwicklung in der Etablierung eines primären Nervensystems.

Es beginnt also mit der Erzeugung von Neuronen aus undifferenzierten Zellen, der Bildung von Haupthirnregionen und der Migration von Neuronen von ihren Erstellungsorten zu ihren endgültigen Orten. Dies wird die Grundlage für die spätere Schaffung von axonalen Bahnen und die Bildung von Synapsen (Verbindungen) schaffen.

Der Prozess der Neurulation

Um den Neurulationsprozess zu verstehen, ist es notwendig, einige grundlegende Schritte in der Embryonalentwicklung zu kennen.

Bevor die Zellen, die Gehirn und Rückenmark werden, erscheinen, gibt es Schichten primitiver Zellen, die für die spätere Entwicklung des Nervensystems essentiell sind. Diese Schichten entstehen bei der sogenannten "Gastrulation", die, wie Lewis Wolpert 1986 andeutete:

"Es ist nicht Geburt, noch Ehe, noch Tod. Gastrulation ist wirklich der wichtigste Moment deines Lebens. "

Während dieser heiklen Phase, in der ein einzelnes Zellblatt in die drei primitiven Schichten oder Keimschichten unterteilt wird:

- Ektoderm oder äußere Schicht: verursacht die Epidermis und verwandte Strukturen wie Haare und Nägel, zusätzlich zum Nervensystem.

- Mesoderm oder Zwischenschicht: von ihr werden die Muskeln, Knochen, das Kreislaufsystem, die Fortpflanzungs- und Ausscheidungsorgane erscheinen.

- Endoderm oder innere Schicht: führt zum Verdauungssystem und Atmungssystem.

Das Mesoderm und das Endoderm invaginieren (sie beugen sich über sich selbst) und definieren die Mittellinie und die anterior-posterioren und dorsal-ventralen Achsen. Diese Achsen sind wichtig, da in jedem Bereich der Keimschichten unterschiedliche Ereignisse auftreten.

Gastrulation hat auch eine Schlüsselfunktion, die die Bildung der Notochord ist. Sie beginnt am 18. Trächtigkeitstag zu entstehen und besteht aus einem definierten Zylinder aus Mesodermzellen, die sich entlang der Mittellinie des Embryos ausdehnen.

Die Chorda wird durch Zellbewegungen gebildet, die während der Gastrulation auftreten. Zu Beginn wird ein oberflächlicher Schlitz gebildet, der primitive Grube genannt wird, der verlängert wird, bis er die "ursprüngliche Linie" bildet. Von dort dringt das Mesoderm ein und erstreckt sich nach innen, bis es einen Zylinder bildet.

Die Chorda stellt die Medianlinie des Embryos her, die beide Hälften des Körpers symmetrisch erscheinen lässt. Diese Struktur definiert auch die Position des Nervensystems und ist für die nachfolgende neurale Differenzierung essentiell.

Auf diese Weise beginnt der Neurulationsprozess. Die Notochord beginnt induktive Signale an das Ektoderm (das direkt darüber liegt) zu senden, so dass eine Gruppe von neuroektodermalen Zellen zu Nervenvorläuferzellen differenziert. Letztere sind diejenigen, die Teil des zentralen Nervensystems sein werden.

Der Teil des Ektoderms, der die Chorda bedeckt, wird als "Neuralplatte" definiert. Wenn die Neurulation fortschreitet, beginnt die Neuralplatte zu verdicken und akkumuliert Zellen. Diese Zellen sind in zwei Ketten auf beiden Seiten der Mittellinie der Neuralplatte angeordnet.

Letzterer beginnt sich in der Mittellinie (angrenzend an die Notochord) zu falten. Dadurch entsteht etwa am 20. Trächtigkeitstag eine Nervenfurche, die immer stärker akzentuiert wird.

Der Teil der Neuralplatte, der unmittelbar über der Chorda liegt, wird "Bodenplatte" genannt. Hingegen ist die Rückseite der hervorstehenden Enden der Nut als "Neuralleiste" bekannt.

Nach und nach biegen sich die beiden Ketten vorspringender Zellen der Neuralplatte und suchen sich gegenseitig zu berühren. Dies führt zu einem Zylinder, der Neuralrohr genannt wird. Das Neuralrohr schließt und ist etwa 22 Tage nach der Schwangerschaft abgeschlossen.

Das Mesoderm neben dem Neuralrohr wird dicker und teilt sich in sogenannte "Somiten" auf. Diese Strukturen sind die Vorläufer der Muskulatur und des Skeletts.

Während der Neurulation entwickeln verschiedene Teile des Neuralrohrs unterschiedliche Strukturen unseres Körpers. Diese Veränderungen beginnen am 24. Trächtigkeitstag. Auf diese Weise:

- Der Teil des Neuralrohrs, der an die Somiten angrenzt, wird zum rudimentären Rückenmark.

- Die Zone der Neuralleiste führt zu den sensiblen Ganglien des peripheren Nervensystems.

- Die vorderen Enden der Neuralplatte, "anterior neural faltung" genannt, werden zusammen in der Mittellinie expandieren, um das Gehirn zu erzeugen.

- Der Hohlraum des Neuralrohrs wird zum Ventrikelsystem.

So wird das Neuralrohr das Gehirn und das Rückenmark bilden. Die Zellen des Neuralrohrs sind als neurale Vorläuferzellen bekannt, bei denen es sich um Stammzellen handelt, aus denen weitere Vorläufer hervorgehen, die zu Neuronen und Gliazellen führen.

Auf der anderen Seite teilen sich einige Untergruppen von neuralen Vorläuferzellen nicht. Sie heißen Neuroblasten und differenzieren sich zu Neuronen.

Während die Zellen des ventralen Teils des Neuralrohrs (wo die Bodenplatte ist) das Rückenmark und den hinteren Teil des Gehirns entstehen lassen.

Am 25. Trächtigkeitstag können 3 Grundbläschen vom Neuralrohr aus gesehen werden: Vorderhirn, Mittelhirn und Hinterhirn.

Während, an 32 Tagen, sind sie in 5 Strukturen unterteilt:

- Das Telencephalon: Es entstehen die Großhirnrinde, das Striatum, das limbische System und ein Teil des Hypothalamus.

- Das Diencephalon: welches den Epithalamus, Thalamus und Hypothalamus entwickeln wird.

- Das Mesencephalon: das wird Tectum, Tegmento und Zerebralstiele hervorbringen.

- Das Metencephalon: welches sich zu Kleinhirn und zerebraler Brücke differenzieren wird.

- Das Myelenzephalon: welches die Medulla oblongata (Medulla oblongata) wird.

Primäre und sekundäre Neurulation

Primäre und sekundäre Neurulation sind zwei grundlegende Phasen im Neurulationsprozess. Im Allgemeinen definieren sie zwei Arten von Neuralrohrbildung.

Der vordere Teil davon wird durch primäre und posteriore Neurulation gebildet, durch sekundäre Neurulation. Beide treten gleichzeitig, aber an verschiedenen Orten auf.

Jeder Organismus verwendet unterschiedliche Grade der primären und sekundären Neurulation; außer den Fischen, die nur die sekundäre verwenden.

Primäre Neurulation

Ein Großteil des Neuralrohrs entwickelt sich während der dritten Schwangerschaftswoche durch primäre Neurulation. Seine Formation erstreckt sich bis Somita 31, die den zweiten Sakralwirbel der Wirbelsäule hervorbringt.

Es beginnt, wenn die Zellen der Neuralplatte anfangen sich zu vermehren und sich in zwei Ketten zu legen, die durch eine Invagination in der Mittellinie getrennt sind.

Schließlich biegen und verbinden sich die Ketten und bilden einen Teil des Neuralrohrs. Dieser Teil verursacht fast das gesamte Nervensystem (Gehirn-, Hals-, Brust- und Rückenmark).

Sekundäre Neurulation

Der Rest des Neuralrohrs wird durch sekundäre Neurulation gebildet. Es entsteht durch die Kondensation, Differenzierung und Degeneration von Mesenchymzellen, die in diesem Bereich sind. (Chávez-Corral, López-Serna, Levario-Carrillo und Sanín, 2013).

Dies geschieht in Abwesenheit der ektodermalen Keimschicht oder der Neuralplatte. Es beginnt mit der Bildung eines Markknotens durch die Kondensation von Mesenchymzellen, die ausgehöhlt wird, um das Neuralrohr entstehen zu lassen.

Diese Röhre, auch Markröhre genannt, stammt aus einer undifferenzierten Masse von Zellen, die als kausaler Eminenz bezeichnet wird. Durch morphogenetische Mechanismen werden sie so organisiert, dass sie einen Hohlraum bilden, der dem Rückenmark der Sakral- und Steißbeinregion Platz bietet.

Sobald die sekundäre Neurulation abgeschlossen ist, schließt sie sich dem kaudalsten Teil der primären Neurulation an.

Veränderungen im Neurulationsprozess

Es ist möglich, dass während der Neurulation Veränderungen aufgrund von genetischen Mutationen oder aus anderen Gründen auftreten können.

Nach etwa 5 bis 6 Schwangerschaftswochen beginnt sich der größte Teil des Gehirns und des Gesichts zu bilden. Die Hemisphären differenzieren und wachsen die optischen Vesikel, die Riechkolben und das Kleinhirn.

Wenn dieser wichtige Moment der neurologischen Entwicklung verändert wird, treten in der Regel schwere neurologische und neuropsychologische Störungen auf. Diese werden normalerweise von Anfallsepisoden begleitet.

Die Änderungen dieses Prozesses führen zu ernsthaften Bedingungen. Vor allem, wenn es beim Verschluss des Neuralrohrs Defekte gibt, die normalerweise nicht mit dem Leben vereinbar sind. Dies sind zwischen 1 in 500 Lebendgeburten. Die häufigsten Störungen, die aufgrund eines schlechten Neuralrohrverschlusses auftreten, sind:

- Anenzephalie: tritt aufgrund eines schlechten Verschlusses im vorderen Teil des Neuralrohrs während der Neurulation auf. Es ist durch das Fehlen einiger Teile des Schädels, Gehirn-und Gesichtsfehlbildungen, sowie Herzprobleme gekennzeichnet.

- Spina bifida: entsteht durch einen Defekt im Neuralrohr, der zu einer unvollständigen Entwicklung des Gehirns, des Rückenmarks oder der Hirnhäute führt (Schutzschichten, die das zentrale Nervensystem umgeben). Es gibt mehrere Arten von Spina bifida: Es kann sich um eine versteckte Fehlbildung eines oder mehrerer Wirbel oder eine Fehlbildung von Knochen, Membranen oder Fett in diesem Bereich handeln.

Ein anderer Subtyp ist dagegen Meningozele, bei der die Hirnhäute aus der spinalen Öffnung herausragen, die mit Haut bedeckt sein kann oder nicht.

Schließlich ist der schwerste Subtyp Myelomeningozele. In diesem Fall ist das Rückenmark freigelegt und ragt durch die Öffnung der Wirbelsäule heraus. Dies verursacht Lähmung in den Teilen des Körpers, die unterhalb der Öffnung sind.

- Encephalocele: eine sackförmige Ausbuchtung, in der Gehirn und Meninge durch eine Öffnung in Höhe des Schädels vorstehen.

- Gaumenspalte oder Lippenspalte.

Referenzen

1. Chávez-Corral, D. V., López-Serna, N, Levario-Carrillo, M, und Sanín, L. H. (2013). Defekte der Neuralrohr und Cleft Lip und Gaumen: eine morphologische Studie. International Journal of Morphology, 31 (4), 1301-1308.
2. Gastrulation und Neurulation. (s.). Abgerufen am 27. April 2017 vom Kenyon College: biology.kenyon.edu.
3. Neurulation (s.). Abgerufen am 27. April 2017, von Wikipedia: en.wikipedia.org/wiki/Neurulation.
4. Neurulation (s.). Abgerufen am 27. April 2017 von Boundless: boundless.com.
5. Rosselli, M., Matute, E. & Ardila, A. (2010). Neuropsychologie der kindlichen Entwicklung. Mexiko, Bogotá: Editorial Das moderne Handbuch.
6. Spina Bifida Informationsseite. (s.). Abgerufen am 27. April 2017 von den Nationalen Instituten für neurologische Störungen und Schlaganfall: ninds.nih.gov.
7. Purves, D. (2008). Neurowissenschaften (3. Ausgabe). Editorial Panamericana Medizin.