CONTENIDOS Generalidades Filogenia del Sistema Nervioso Neurobiología del Desarrollo à Desarrollo del SN Gastrulación Neurulación FECUNDACIÓN Y NEURODESARROLLO Klgo. Francisco Cerda GENERALIDADES GENERALIDADES Para todo sistema los cambios están dados por su estructura Selección estructural Evolución Ser Vivo Medio Adaptación Extinción Ante una perturbación del medio à Sobreviven aquellos organismos que pueden mantener su FILOGENIA Ininterrumpida 1
FILOGENIA SN FILOGENIA SN Filogenia Evolución del SN a través de millones de años Sucesión de formas orgánicas emparentadas secuencialmente por medio de relaciones reproductivas FILOGENIA SN Cambios estructurales en el linaje de cada reproducción Evolución a través de millones de años Permite Obtener mayor conocimiento de la organización morfológica y funcional de nuestro propio sistema nervioso ONTOGENIA SN Ontogenia D de individuo desde huevo hasta la senectud Historia de transformaciones de una unidad como resultado de una historia de interacciones a partir de su estructura inicial 2
FILOGENIA SN Incorporación y Perfeccionamiento continuo de estructuras Plataforma sería organización básica presente en invertebrados (ancestros) FILOGENIA SN Paleoneurobiología - Estudia evidencias fósiles Neurobiología Comparada - Compara organización morfofuncional entre distintas especies vivientes Desarrollo Evolutivo del SN Estudio Evolutivo SN FILOGENIA SN FILOGENIA SN Evolución del Encéfalo en distintas especies Organización Neural en diversos Invertebrados Organización Neural en distintos tipos de Vertebrados 3
FILOGENIA SN Filogenesis Encefálica El desarrollo ontogénico (del individuo) recapitula muchos aspectos del recorrido de la evolución SNC se forma a partir del tubo neural embrionario à al expandirse en la región anterior (cefálica) se forman 3 dilataciones: Prosencéfalo Mesencefalo Rombencéfalo FILOGENIA SN Los seres vivos deben de desarrollar estrategias adaptativas para poder sobrevivir en los diferentes habitats que viven (Organización neurobiológica) Ley Biogenética" ("la ontogenia recapitula la filogenia"). Ernst Haeckel (1834-1919) Cada animal es el resultado de su propio proceso de desarrollo, y cualquier cambio en el adulto tiene que representar un cambio en su ontogenia. Garstang 1922. FILOGENIA SN Desde hace 40.000 años la evolución de la creatividad del hombre ha ocurrido sin modificaciones importantes en el aspecto macro del cerebro Si han ocurrido en estructura y función El crecimiento del cerebro humano ocurrió en 3.8 millones de años, desde el tamaño del cerebro de un mono al actual El hombre es bípedo desde hace 3 millones de años, entonces Postura bípeda à desarrollo cortical? NEUROBIOLOGÍA DEL DESARROLLO Desarrollo del Sistema Nervioso 4
NEUROBIOLOGÍA DEL DESARROLLO NEUROBIOLOGÍA DEL DESARROLLO El estado estructural y funcional del encéfalo cambia asombrosamente mientras vivimos Desarrollo del SN Comprende: Generación y Diferenciación de Neuronas Formación de Vías Axónicas Elaboración de gran cantidad de sinapsis Instrucción Genética Señales Intercelulares Interacción del RN con Mundo Externo Arquitectura Encéfalo Adulto NEUROBIOLOGÍA DEL DESARROLLO NEUROBIOLOGÍA DEL DESARROLLO Principios de Desarrollo Proceso ontogénico continuo durante ciclo vital Fecundación à N Diploide de Cromosomas à 23 Pares Cigoto Blastómera Mórula Mórula desciende por trompas de Falopio à Implantación Blastocisto à Masa celular interna y externa con cavidad 5
NEUROBIOLOGÍA DEL DESARROLLO Blastocisto à 8 días postfecudación EMBRIÓN RECIÉN FORMADO 2 láminas de tejido: Epiblasto à Externa Hipoblasto à Interna Embrión Bilaminar A. Epiblasto B. Disco Bilaminar C. Endodermo D. Hipoblasto GASTRULACIÓN Comienza con la formación de Invaginación localizada en la porción medial del tejido epiblástico à Surco Primitivo (Línea Primitiva) GASTRULACIÓN 6
GASTRULACIÓN GASTRULACIÓN Invaginación del embrión que produce 3 CAPAS GERMINATIVAS Ectodermo Mesodermo Endodermo GASTRULACIÓN GASTRULACIÓN Línea primitiva à invaginación Notocorda à Tejido Mesodérmico Ayuda al proceso de diferenciación celular Define la línea media embrionaria Ectodermo que está arriba de la notocorda formará la totalidad del SISTEMA NERVIOSO 7
NEURULACIÓN NEURULACIÓN Día 18 19 Placa Neural Surco Neural Placa Neural se Invagina Pliegues del Surco Neural se Fusionan Día 25 Tubo Neural NEURULACIÓN NEURULACIÓN 8
NEURULACIÓN NEURULACIÓN NEURULACIÓN NEURULACIÓN Placa Neural Lámina Plano Bordes laterales se levantan Canal que comienza a formar el: TUBO NEURAL A partir del Tubo Neural se da origen al Encéfalo Médula Espinal 9
NEURULACIÓN NEURULACIÓN Límite dorsal del tubo neural à Cresta Neural Originan Glias nervios periféricos (algunas) Neuronas simpáticas (autónomas) y Sensitivas (somáticas) Células Suprarrenales El tubo neural en cambio: Neuronas SNC Astrocitos Oligodendrocitos Células Ependimarias NEURULACIÓN Crestas Neurales NEURULACIÓN Día 25 Cierre tubo neural Día 26 Cierre Neuroporo Anterior y Posterior Sistema Nervios Periférico 10
BIBLIOGRAFÍA Purves D., Neurociencia. 3 Ed. Editorial Panamericana Pascual R., Desarrollo Cerebral. Colección Tabor UCM NEUROBIOLOGÍA DEL DESARROLLO FORMACIÓN SNC NEUROBIOLOGÍA MICROSCÓPICA Klgo. Francisco Cerda Leal CONTENIDOS Formación del Encéfalo y Médula Espinal Histogénesis del Sistema Nervioso Neurogénesis Gliogénesis Migración Organización Después de la formación del Tubo Neural se observan precursores de las regiones encefálicas principales Existen Movimientos morfogénicos que doblan, pliegan y contraen el tubo neural Día 25 à el tubo neural se dilata en la porción cefálica formando 3 vesículas Procencéfalo Mesencéfalo Rombencéfalo 11
Primero el extremo anterior forma un gancho Luego toma forma de bastón Caudal a la acordadura cervical el tubo formará lo que más adelante será la médula espinal Esta curva se contrae o ensancha el espacio encerrado por el tubo neural en desarrollo Esos espacios formarán los ventrículos 12
Día 32 à Procencéfalo se divide en: Telencéfalo à Desde las caras laterales Diencéfalo à Desde la porción caudal à Rombencéfalo Metencéfalo à Desde porción anterior Mielencéfalo à Desde porción posterior Procencéfalo Mesencéfalo Rombencéfalo Telencéfalo Diencéfalo Metencéfalo Mielencéfalo Vesícula Mielencefálica Conducto del epéndimo à se abre formando el IV ventrículo El piso de la vesícula à Bulbo Raquídeo 13
Vesícula Metencefálica Desde porción más cefálica del Rombencéfalo El techo à Cerebelo à Día 60 A los 90 días aparecen los hemisferios cerebelosos El piso à Protuberancia Anular Vesícula Mesencefálica Es la dilatación mas antigua y única Se encuentra muy desarrollada en vertebrados inferiores Más pequeña en sujetos evolutivamente más avanzados El Techo à 4 protuberancias nucleares: Colículos Superiores à reflejos visuales Colículos Inferiores à reflejos auditivos El Piso à Centros motores Vesícula Diencefálica El Techo à Paredes laterales à masas celulares muy voluminosas à Tálamo Evolutivamente el Tálamo crece y es más importante en la medida que ascendemos en la escala evolutiva El Piso à Origina el cerebro visceral à Hipotálamo Vesícula Telencefálica Alcanza el mayor desarrollo de todas Filogenéticamente Ontogenéticamente Día 30 32 à es posible observar 2 vesículas à Hemisferios Cerebrales Se identifican 2 partes: Núcleos basales Corteza Cerebral 14
Vesícula Telencefálica Día 45 à Diferenciación Telencefálica à Se observan distintos tipos de corteza cerebral: Arquicorteza à Hipocampo à memoria Paleocorteza à Corteza entorrinal y límbica, olvativa afectiva Neocorteza à Cognitiva eminentemente Día 60 à Neocorteza se desarrolla notablemente desplazando a las otras a sus posiciones más abajo Vesícula Telencefálica Vesícula Telencefálica Hemisferios cerebrales se desarrollan hacia anterior Forman lóbulos frontales Hacia posterior se originan lóbulos parietales y occipitales Lóbulo temporal es el último en desarrollarse 5 mes de gestación Se va enrollando Entre el 5 y 9 mes à CIRCUNVOLUCIONES y SURCOS Caracterizan a mamíferos superiores 2/3 del tejido de la corteza está dentro de surcos y cisuras 15
RESUMEN Procencéfalo Mesencéfalo Rombencéfalo Telencéfalo Diencéfalo Mesencéfalo Metencéfalo Mielencéfalo Hemisferios Cerebrales Tálamo Cerebelo Bulbo Raquídeo Ganglios Basales Epitálamo Protuberancia Anular (Puente) HISTOGÉNESIS DEL SISTEMA NERVIOSO Hipotálamo Neurobiología Microscópica Subtálamo HISTOGÉNESIS DEL SN Procesos microscópicos Cierre del tubo neural à Neurulación Células neuroectodérmicas que rodean la luz (cavidad) generarán prácticamente todas las neuronas y células gliales à Neuroepitelio Germinativo à Células Madres HISTOGÉNESIS DEL SN Al comenzar la 3 semana: La notocorda en desarrollo y el mesodermo adyacente estimulan al ectodermo que está encima de ellos. Este complejo proceso de inducción notocordal hace que tejido Ectodérmico (neuroectodermo) se engruese, formándose así la placa neural 16
HISTOGÉNESIS DEL SN HISTOGÉNESIS DEL SN Inducción Neural Una parte del tejido del embrión queda determinada como tejido nervioso NEUROGÉNESIS Entre 2 y 4 mes de vida à Proliferación Celular à Neurogénesis Matriz Germinativa Periventricular Ventrículos Laterales 3 Ventrículo Células para el Cerebro 4 Ventrículo à Para las del Cerebelos NEUROGÉNESIS 17
NEUROGÉNESIS NEUROGÉNESIS Neurogénesis Proceso por el cual se generan las neuronas NEUROGÉNESIS Al principio son todas las células iguales En algún punto del desarrollo se generan divisiones asimétricas que Células Madre Son todas iguales División Asimétrica En algún punto del proceso Neuroblasto (precursor neuronal) y Otra Célula Madre NEUROGÉNESIS Los núcleos de las dos células hijas resultantes migran hacia arriba en el citoplasma hacia la membrana limitante externa. En este punto tiene dos opciones: 1) Regresar al ciclo mitótico, o 2) Dejar para siempre el ciclo mitótico y terminar ocupando posiciones por debajo de la membrana limitante externa como neuroblastos. Neuroblastos: comienzan a producir procesos celulares que terminan por convertirse en axones y dendritas. 18
NEUROGÉNESIS NEUROGÉNESIS NEUROGÉNESIS Y GLIOGÉNESIS 19
NEUROGÉNESIS MIGRACIÓN NEURONAL Células Generadas en Regiones Proliferativas Abandonan su sitio de origen Migració n Neuronal Entre el 3º y 5º mes à migración de las neuronas, Guiadas por procesos gliales en base a señales químicas: Como las moléculas de adhesión celular y Factores de crecimiento neural. Dejan de dividirse Neuroblasto s Postmióticos MIGRACIÓN NEURONAL Se han descrito algunos de los eventos moleculares subyacentes al patrón temporoespacial de desarrollo del sistema nervioso, mediados por genes Una variedad de agresiones intrauterinos y perinatales - como infección, falta de oxígeno, exposición a alcohol o drogas psicotrópicas - pueden alterar la migración de neuronas ORGANIZACIÓN Posteriormente toman prioridad la: Organización y Arborización dendrítica, Axonogénesis y Sinaptogénesis, en la cual las neuronas van estableciendo circuitos neurales de complejidad creciente. 20
ORGANIZACIÓN En las áreas de asociación, las conexiones son más flexibles, pudiendo ser modificadas hasta la edad adulta. Desde el punto de vista clínico, la investigación en retardo mental ha demostrado una alteración de la arborización dendrítica como el hallazgo neuropatológico subyacente en la mayoría de los casos de retardo mental, tanto aquellos considerados genéticos como de presumible causa ambiental. MIELINIZACIÓN Recubrimiento de las conexiones entre las neuronas con una membrana especializada que permite una adecuada transmisión de los impulsos nerviosos Hecho post natal, que ocurre en ciclos, con una secuencia ordenada predeterminada, en dirección caudo - rostral. MIELINIZACIÓN Al finalizar el 2º trimestre de la gestación se han mielinizado las raíces y médula espinales y se ha iniciado en troncoencéfalo. El haz corticoespinal termina su mielinización a los 2 años, el cuerpo calloso lo hace en la adolescencia y la vía de asociación entre la corteza prefrontal ipsilateral y los lóbulos temporal y parietal lo hace alrededor de los 30 años. 21
BIBLIOGRAFÍA Purves D., Neurociencia. 3 Ed. Editorial Panamericana Pascual R., Desarrollo Cerebral. Colección Tabor UCM 22