Desarrollo del

Sistema Nervioso

CENTRO CULTURAL UNIVERSITARIO JUSTO SIERRA

Dra. María Dolores González VidalMaterial sólo con fines didácticos

Para alumnos de la Escuela de Medicina

Inducción por la notocorda

• La proteína BMP-4 inhibe la transformación de ectodermo a tejido neural.

• Nogina y cordina y folistatina inhiben la acción de BMP-4, permitiendo la transformación hacia tejido neural.

Fases de la neurulación

1. Transformación de ectodermo a neuroectodermo: al comienzo de la tercera semana por la inducción de la notocorda, se observa el engrosamiento del ectodermo superficial.

2. Placa neural, se incrementa la altura de las células a expensas de su base.

3. Plegamiento lateral, surco neural:a) Se observa la bisagra medial como punto de anclajeb) Se forma un anillo de contracción de actina en la superficie

apical de las células4. Tubo neural: Aposición de las superficies apicales la laterales

de los pliegues y separación del ectodermo suprayacente Separación de las células de la cresta neural

Neurulación

– La neurulación es el proceso de formación del tubo neural– El ectodermo superficilal expresa N-CAM y L-CAM

( Cadherina E), al diferenciarse en neuroectodermo solo expresa N-CAM, y el ectodermo superficial que lo recubre L-CAM

Neurulación

Cierre del Tubo neural

Día 21-22

Región cervical

Neuroporo anterior

Cierra al día 25

Neuroporo posterior

Cierra al día 27

Pliegue neural

La fusión de los pliegues neurales comienza a nivel de los somitas cervicales entre los días 21 y 22 y continua en dirección craneal y caudal.

El cierre final craneal y caudal se retrasa, formando los neuroporos

5 Puntos

de cierre del Tubo Neural

4-6 semana

Punto de cierre Localización Cierre

1 Dorsal Bidireccional

2 Cefálico Bidireccional

3 Facial Unidireccional

4 Occipital Unidireccional

5 Lumbar Unidereccional

Falla en los puntos de cierreLos defectos del cierre del tubo neural ocurren entre

la 4ª y 6ª semanas del desarrollo e incluyen:

• Punto Defecto

Punto de Cierre Sensible a Defecto

1, Dorsal Deficiencia de ácido fólico

Espina bífida

2, Cefálico Deficiencia de ácido fólico e hipertermia

anencefalia

Encefalocele

3, Facial Deficiencia de ácido fólico

Hendidura centro-facial labio y paladar hendido

4, Occipital Hipertermia Encefalocele occipital

5, Lumbar Deficiencia de ácido fólico

Espina bífida: meningocele sacro

Control prenatal:

• Vigilar los siguientes factores de riesgo• Alteraciones en la cantidad y características del

líquido amniótico• Morfología o morfometría fetal alterada• Retardo o aceleración del crecimiento intrauterino• Actividad fetal• Alfafetoproteína sérica elevada, en las semanas

15 a 20 de la gestación.

Prevención

• Identificar y calificar el riesgo reproductivo• Dar orientación a parejas en riesgo.• Manejar los factores de riesgo, antes durante y

después del embarazo• Recomendar a toda mujer de 13 a 45 años de edad

la ingesta diaria de 400 microgramos (0.4mg) de ácido fólico en etapa periconcepcional (3 meses antes y después de la gestación)

• En mujeres con antecedente de uno o más hijos con defectos del cierre del tubo neural se recomiendan 4 mg al día tres meses antes y 3 después de la fecundación.

American academy of Pediatrics committe on genetics.

Folic acid for prevention of neural tube defectos. Pediatrics 1999:104:325-27

Desarrollo del tubo neural

• Inicio de la 4ª semana

• El extremo cefálico del tubo neural forma 3 vesículas:

• El Prosencéfalo, el Mesencéfalo y el Rombencéfalo.

Tres vesículas primarias

Rombencefalo

5 Vesículas cerebrales secundarias

Anterior (visual) & posterior (auditory) colliculi

Thalamus, hypothalamus, pituitary

Cerebral hemispheres (lateral ventricles)

Medulla oblongata

Cerebellum, pons

(3rd ventricle)Cerebral aqueduct (of Sylvius)

5 Weeks

La luz del tubo se ensancha y formará los ventrículosEl extremo caudal da lugar a la médula espinal, con un canal central o del epéndimo.

Final de la 3a. Sem. 1.- Curvatura Cefálica a nivel del mesencéfalo.5ta semana2.- Curvatura Cervical entre la unión del rombencéfalo y la

médula espinal.6a. Semana 3.- Curvatura Pontina entre el metencéfalo y el mielencéfalo.

1

2

3

Mecanismo de segmentación inicial del tubo neural

• La porción anterior (prosencéfalo y mesencéfalo) del tubo a expresar OTx2 y a

• La porción posterior (rombencéfalo y médula espinal) Gbx2

• La segmentación del rombencéfalo esta regulada por los genes HOX

Segmentación del tubo neural Expresión génica

2º organizador FGF 8 y Shh

Gbx2 Krox20 Kreisler Hoxa1

Retinoides prod. Por los somitas

Histogénesis del Sistema Nervioso Central

A: Corte transversal del tubo neural primitivo

B: Fenómenos mitóticos en el tubo neural primitivo

A

B

Diferenciación de las células NeuroepitelialesForman un epitelio seudoestratificado, sus núcleos de mueven de

acuerdo al ciclo celular, están cerca de la membrana limitante interna en fase M, siendo una capa proliferativa; y de la membrana limitante externa

en la fase S, cuando las células expresan una alta concentración del receptor Notch se transforman en neuroblastos posmitóticos

Día 28

Tubo neural (TN)•Por proliferación de las células neuroepiteliales sus paredes incrementan su grosor, la luz del TN formará el canal central de la médula espinal y los ventrículos en las vesículas cerebrales.•A partir del neuroepitelio se diferencian las estirpes neuronal y glial y se establecerá en modelo básico que consiste en las capas o zonas ependimaria, del manto y marginal.

Histogénesis del SN

MÉDULA ESPINAL

Señales moleculares en el desarrollo del cerebro, se inician en el estadio de la placa neural.

Los BMPs establecen las regiones sensitivas y el SHH establece las regiones motoras

Los genes BMP´s inician una cascada de señales en el techo del tubo neural para formar las áreas sensitivas de la médula espinal, sonic inicia una cascada en la placa del piso para formar las áreas motoras.

Organización estructural del tubo neural, tomando como base la médula espinal

Floor plate

Roof plate

Desarrollo del Tubo neural

• Zona ventricular, formada por neuroblastos, células progenitoras de astrocitos células ependimarias y oligodendrocitos

• Zona Intermedia (Manto) formada por los cuerpos de los neuroblastos postmitóticos, que formará a las placas alares y basales

• Zona Marginal formada por procesos neuronales (axones)• Placa del techo• Placa del piso

Organización estructural del tubo neural, tomando como base la médula espinal

Placas de la capa del manto Componentes de la médula espinal del adulto

Alares, dorsales , aferentes Asta dorsal, sensitiva

Basales, ventrales, eferentes Asta ventral, motora

Techo tabique dorsal mediano

Piso surco ventral

Asta lateral (T1-L2): Esta formada por los cuerpos de neuronas autónomas, simpaticas

Cambios en la Posición de la Médula Espinal

Tercer mes: Los nervios raquídeos salen en su nivel de origen.

Al avanzar la edad del producto la columna vertebral y las meninges crecen mas rápido que el tubo neural por lo que la médula espinal y el origen de los nervios espinales gradualmente queda en niveles mas altos.

Por lo anterior los nervios quedan oblicuos desde su origen en la ME hasta el nivel que les corresponde en la columna vertebral.

Filum terminale: Es una prolongación de la piamadre que marca el retroceso de la médula espinal.

Cauda Equina: Son las fibras que se encuentran por debajo del extremo terminal de la médula espinal.

Cambios en la Posición de la Médula Espinal

3rd Month 5th Month

Newborn

Arco reflejo simple en médula espinal

El estimulo sensitivo viaja por los axones de los ganglios raquídeos sensitivos y llega al asta dorsal.Dentro de la sustancia gris se conectan las neuronas sensitivas y las motoras por una interneurona.La respuesta viaja por los axones de la neurona motora hasta el músculo para formar el arco reflejo simple.

ENCEFALO

ROMBENCEFALO

Segmentación Craneocaudal del SNC

Rombencéfalo

La segmentación del rombencéfalo se relaciona con los núcleos motores de los pares craneales (origen real y aparente) y los arcos faríngeos que inervan

Rombencéfalo

Mielencéfalo (Bulbo Raquídeo)

Placa del Techo forma la tela coroidea por la unión de la capa ependimaria y la piamadre vascular para formar los plexos coroideos. También se forman los agujaros de Luschka y Magendie.

Placa Alar incluye los núcleos sensitivos Aferente somático: recibe impulsos del oído

y de cabeza a través de los nervios estatoacústico y trigémino (VIII).

Aferente visceral especial: recibe impulsos gustativos de la lengua el paladar y la epiglotis.

Aferente visceral general: recibe estímulos del aparato gastrointestinal y del corazón.

Placa Basal incluye los núcleos motores: Eferente Somático, contiene neuronas

motoras del asta anterior y continúa hacia el mesencéfalo por lo que se le llama columna motora eferente somática (núcleo hipogloso)

Eferente Visceral Especial forma la columna motora eferente visceral especial, se continua hacia el metencéfalo e inerva los arcos faríngeos. A nivel del MielencéfaloMielencéfalo incluye a las neuronas motoras de los

nervios vago y glosofaríngeo. Eferente Visceral General (aparato

digestivo, respiratorio y corazón)

Metencéfalo

VI Motor ocular externo

V TrigéminoVII-Facial.I-II Arcos B.

G. submaxilares y sublinguales

Puente

Labios rómbicos

Sensitivos

Motores

Labios rómbicos y cerebeloEmbrión de 8 semanas

MO

P Corideos

IV

Labios rómbicos

Cerebelo

Entre la 5 y 6 semana se desarrollan los labios rombicos de las porciones dorsolaterales de las placas alares del rombomero 1 al 8.

El BMP induce la formación de los labios rombicos

Estos se ubican en el borde craneal del techo del IV ventrículo.

Solo el rombomero 1 forma el cerebelo.

Los labios de los rombomeros 2 al 8 tienen que ver con la formación de los núcleos de las olivas y los del puente

PLACA CEREBELOSA

Cerebelo Al expanderse los labios rómbicos se unen en la línea media y se comprimen para formar la placa Cerebelosaa Cerebelosa

A la 12va semana, el aumento de volumen del cerebelo hace que se proyecte hacia fuera (eversión).

Se reconocen los hemisferios cerebelosos y el Vermis.

Por una cisura transversal se separan el nódulo del vermis y el flóculo de los hemisferios.

El floculo-nodular es la parte más antigua

HISTOGÉNESIS DE LA CORTEZA CEREBELOSA

Corteza Cerebelosa Esta por formada por una corteza de tres capas: molecular, de células de Purkinge y granular.

La placa cerebelosa tiene las capas neuroepitelial del manto y marginal.

Entre la 5 y 6ª semana poco después de formarse los labios rombicos se da la primera migración de células neuroepiteliales en sentido anterior a lo largo de la región dorsal para formar la capa granular apa granular externaexterna que es proliferativa que es proliferativa

Se inicia la diferenciación Se inicia la diferenciación las células de las células de PurkinjePurkinje que que migran radialmente y se migran radialmente y se localizan por debajo de la localizan por debajo de la capa granular externa capa granular externa

8 sem 12 sem

13 sem

Corteza Cerebelosa Al 6o mes, migran las

células de la Capa Capa Granulosa Externa en Granulosa Externa en sentido radial hacia el sentido radial hacia el interior del cerebelo, interior del cerebelo, pasan a través de la pasan a través de la capa de células de capa de células de PunkinjePunkinje y se localizan y se localizan por debajo de esta capa por debajo de esta capa formando la formando la capa decapa de células granular interna o de los granos.

Las células en cesta y estrelladas se originan de células localizadas en la sustancia blanca del cerebelo para formar la capa molecular. Posnatal

• La corteza del cerebelo, consiste en células de Purkinje, neuronas Golgi tipo II y neuronas producidas por la capa granulosa externa, alcanzan sus dimensiones definitivas después del nacimiento

• Los núcleos cerebelosos profundos como el núcleo dentado llegan a su posición final antes del nacimiento

• La formación de los axones de esta corteza forman un par de pedículos cerebelosos superiores muy voluminosos que crecen hacia el mesencéfalo

Metencéfalo (Cerebelo y Protuberancia)

Cerebelo coordina la postura y el movimiento, participa en reflejos auditivos y visuales.

Protuberancia se continúa caudalmente con la Médula Oblongada y cefálicamente con el mesencéfalo.

Es el paso de tractos de fibras nerviosas entre la médula espinal y la corteza cerebral y cerebelosa.

Segmentación Craneocaudal del SNCMesencéfalo

• Entre el mesencéfalo y el metencéfalo se encuentra un centro emisor de señales moleculares región ístmica (FGF-8).

• Polarización dorsal del mesencéfalo y rombomero 1. El FGF-8 junto con Wt1 inducen la expresión de En-1 y En-2, y Pax2 y Pax 5 para la formación del tectum en mesencéfalo y cerebelo en metecéfalo.

• Experimentalmente si se injerta región ístmica o FGF-8 se inducen , colículos o cerebelos supernumerarios.

• El límite entre mesencéfalo y rombencéfalo se encuentra más cranealmente al estrechamiento que limita a los dos, su límite es la expresión del gen de homeosecuencia Otx2

Mesencéfalo Su conducto neural se estrecha para

formar el acueducto cerebral (une III y IV ventrículos).

Placas Alares sus neuroblastos migran hacia el techo y se agregan en cuatro grupos de neuronas (Tuberculos cuadrigéminos):

Colículos superioresColículos superiores (reflejos visuales) Colículos inferioresColículos inferiores (reflejos auditivos) Placas Basales sus neuronas originan

los núcleos rojos, los núcleos de los pares craneales III y IV y núcleos reticulares

Sustancia negraSustancia negra: es una banda de sustancia gris que esta cerca de los pedúnculos cerebrales, algunos autores proponen que se deriva de neuroblastos que migran desde las placas alares y otros de neuroblastos de las placas basales.

Mesencéfalo

Motor ocular común, patético

Núcleo Edinger-Westphal

Capa marginal de las placas basales.

Segmentación Craneocaudal del SNCProsencéfalo

• Algunos autores proponen la formación de prosómeros.

• Las células de los prosómeros pueden migrar de un prosómero a otro.

• Se ha sugerido la expresión del gen shh en la frontera del futuro tálamo dorsal y tálamo

ventral.• Shh induce la formación de neuronas motoras.

Prosencéfalo:Telencéfalo y Diencefalo

                  

             

Diencéfalo

Consiste de placa del techo y placas alares pero carece de placa del piso y placas basales.

En su placa del techo se encuentran los plexos coroideos del III ventrículo y en su parte mas caudal se desarrolla la Epifisis o pineal.

Se observan las vesículas ópticas en las paredes laterales.

Embrión de 7 semanas

Diencéfalo Placas Alares forma las paredes

laterales del III ventrículo. Forman tres núcleos: el

epitálamoepitálamo, el tálamotálamo y el hipotálamo.hipotálamo.

Los neuroblastos del tálamo tálamo proproliferan y sobresalen hacia la luz del diencéfalo y se fusionan para formar la comisura gris comisura gris intertalámicaintertalámica.

El hipotálamo tiene núcleos relacionados con el sueño, la digestión, la temperatura corporal y las emociones. Los tubérculos Mamilares se localizan en la cara ventral del diencéfalo: Son estaciones de relevo relacionadas con la olfacción.

Embrión de 8 semanas

Hipófisis Se desarrolla a partir de dos primordios, uno proveniente de una

evaginación ectodérmica del estomodeo llamada Bolsa de Bolsa de RathkeRathke que forma la adenohipófisis y la otra por una prolongación del diencéfalo llamado Infundíbulo que da lugar a Infundíbulo que da lugar a la neurohipofísisla neurohipofísis.

La Bolsa de Rathke aparece en la 3a. sem y crece en dirección dorsal. Al final del 2o. mes se ha desconectado de la cavidad bucal y se encuentra íntimamente unida al infundíbulo.

La Pars tuberalis se desarrolla a partir de una prolongación de la adenohipófisis que termina rodeando al infundíbulo.

La Pars intermedia se desarrolla a partir de la pared posterior de la bolsa de Rathke que queda en contacto con la neurohipófisis.

El infundíbulo forma la Neurohipófisis y su tallo que la deja en contacto con el hipotálamo.

Hipófisis

6 sem 11 sem 16 sem

Hipófisis

Bolsa de Rathke

Infundíbulo

Diencéfalo

Cavidad oral

tallo

TELENCEFALO

Está formado por dos hemisferios cerebrales y una porción media, la lámina Terminal. Inician su desarrollo al principio de la quinta semana como evaginaciones laterales del prosencéfalo.

Lámina terminal

Cuerpo estriadoVentrículos laterales

A la sexta semana se desarrolla en el piso de ambos hemisterios el cuerpo estriado, se expande hacia atrás y se divide por la cápsula interna (axones interventriculares) en el núcleo caudado (dorsomedial) y el núcleo lenticular (ventrolateral). En la pared de los hemisferios cercana al diencefalo se forman plexos coroideos.

                        

           

                  

              

En la sexta semana del desarrollo se fusiona la porción inferior del hemisferio con el diencéfalo quedando en contacto el núcleo caudado con el tálamo.

COMISURAS INTER-HEMISFERICAS Las comisuras son haces de axones que

comunican los hemisferios cerebrales y pasan a través de la lámina terminal.

La primera en aparecer es la comisura anterior que conecta al bulbo olfatorio con la corteza del lado opuesto.

La segunda es la del hipocampo o del trígono, nacen en el hipocampo llegan a la lámina terminal cerca del techo del diencefalo se arquean por fuera de la fisura coroidea, llegan al tubérculo mamilar y al hipotálamo.

A la 10ma semana se observa la más importante, el cuerpo calloso que comunica ambos hemisferios y se expande como arco sobre el techo del diencefálo.

Otras que atraviesan la lámina terminal y se localizan por delante de la epifisis es la habenular y por detrás la comisura posterior.

El quiasma óptico rostral aparece en la pared rostral del diencefalo, contiene los axones de las mitades nasales de la retina. Lámina terminal

VENTRÍCULOS LATERALES

Los ventrículos laterales ( I y II) se observan dentro de los hemisferios cerebrales y se comunican con el III ventrículo por el agujero interventricular o de Monro.

• Con el crecimiento de la crteza hacia atrás y lateral los ventrículos toma la forma de un cuerno.

Ventrículos laterales

                                                            

Corteza cerebral

Se desarrolla a partir del palio que se divide en:

a) Paleopalio o arquipalio (lateral al cuerpo estriado)

b) Neopalio, entre el hipocampo y el paleopalio. Los primeros neuroblastos migran a un sitio debajo de la piamadre, Las siguientes oleadas de neuroblastos los atraviesan y se colocan cerca de la piamadre, las capas profundas se forman primero.

En el neonato la corteza motora posee abundantes células piramidales y la sensitiva células granulosas

Histogénesis dentro del sistema nevioso central

• La sustancia gris esta en la periferia y la blanca en el centro

• La migración de los neuroblastos posmitoticos puede ser a través de la glia radial o por traslocación del soma para formar las diferentes capas de la corteza cerebral.

• Las capas más profundas se forman primero

• Los hemisferios se forman por dos evaginaciones del telencéfalo que crecen sobre el diencéfalo cubren al mesencéfalo y la porción cefálica del metencéfalo.

• El crecimiento de los hemisferios en dirección anterior, dorsal e inferior forman los lóbulos frontal parietal, temporal y occipital.

• La región suprayacente al cuerpo estriado crece más lento por eso la zona situada entre el lóbulo temporal y frontal se hunde formando la ínsula de Reil que ya se observa cubierta en el recién nacido.

• Al final del periodo fetal la corteza crece rápidamente formando muchas circunvoluciones

Corteza cerebral

Bulbos olfatorios

Se forman por interacción mesenquima (cresta neural) con el ectodermo de la prominencia fronto nasal para formar las placodas olfatorias (neuronas sensoriales primarias).

Los bulbos olfatorios se forman del telencefalo al interaccionar con células de la cresta neural. Están conectados ya al 7o mes

Cerebro en el adulto