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CONTENIDOS ¢ Generalidades ¢ Filogenia del Sistema Nervioso del Desarrollo à Desarrollo del SN ¢ Gastrulación ¢ Neurulación ¢ Neurobiología FECUNDACIÓN Y NEURODESARROLLO Klgo. Francisco Cerda GENERALIDADES GENERALIDADES ¢ Para todo sistema los cambios están dados por su estructura ¢ Selección estructural Ser Vivo Evolución Medio Adaptación Extinción ¢ Ante una perturbación del medio à Sobreviven aquellos organismos que pueden mantener su FILOGENIA Ininterrumpida 1 FILOGENIA SN ¢ Filogenia FILOGENIA SN Evolución del SN a través de millones de años Sucesión de formas orgánicas emparentadas secuencialmente por medio de relaciones reproductivas FILOGENIA SN ONTOGENIA SN ¢ Cambios ¢ Ontogenia 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 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 estructuras FILOGENIA SN y Perfeccionamiento continuo de “Plataforma” sería organización básica presente en invertebrados (ancestros) ¢ Desarrollo Paleoneurobiología - Estudia evidencias fósiles Evolutivo del SN Neurobiología Comparada - Compara organización morfofuncional entre distintas especies vivientes 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 NEUROBIOLOGÍA DEL DESARROLLO Desarrollo del Sistema Nervioso Postura bípeda à desarrollo cortical? 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 Señales Intercelulares Interacción del RN con Mundo Externo Instrucción Genética Arquitectura Encéfalo Adulto NEUROBIOLOGÍA DEL DESARROLLO ¢ Principios NEUROBIOLOGÍA DEL DESARROLLO 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 EMBRIÓN RECIÉN FORMADO ¢ Blastocisto ¢ 2 à 8 días postfecudación láminas de tejido: Epiblasto à Externa Hipoblasto à Interna Embrión Bilaminar A. B. C. D. Epiblasto Disco Bilaminar Endodermo 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 GASTRULACIÓN Ectodermo Mesodermo Endodermo GASTRULACIÓN ¢ Línea primitiva à invaginación à Tejido Mesodérmico ¢ Notocorda 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 Surco Neural • Día 18 – 19 NEURULACIÓN NEURULACIÓN Placa Neural • Placa Neural se Invagina • Pliegues del Surco Neural se Fusionan • Día 25 Tubo Neural NEURULACIÓN 8 NEURULACIÓN NEURULACIÓN NEURULACIÓN NEURULACIÓN Placa Neural • Lámina • Plano Bordes laterales se levantan Canal que comienza a formar el: A partir del Tubo Neural se da origen al • TUBO NEURAL • 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 NEURULACIÓN ¢ Crestas ¢ Día Neurales ¢ Día ¢ Sistema 25 Cierre tubo neural 26 Cierre Neuroporo Anterior y Posterior 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 SNC ¢ Formación ¢ Después del Encéfalo y Médula Espinal del Sistema Nervioso ¢ Histogénesis Neurogénesis Gliogénesis Migración Organización 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 FORMACIÓN DEL SNC FORMACIÓN DEL SNC FORMACIÓN DEL SNC FORMACIÓN DEL SNC ¢ Primero ¢ Caudal ¢ Luego el extremo anterior forma un gancho toma forma de bastón 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 FORMACIÓN DEL SNC ¢ Día ¢ à FORMACIÓN DEL SNC 32 à Procencéfalo se divide en: Telencéfalo à Desde las caras laterales Diencéfalo à Desde la porción caudal Rombencéfalo Metencéfalo à Desde porción anterior Mielencéfalo à Desde porción posterior Procencéfalo Mesencéfalo Rombencéfalo FORMACIÓN DEL SNC Telencéfalo Diencéfalo Metencéfalo Mielencéfalo FORMACIÓN DEL SNC ¢ Vesícula Mielencefálica Conducto del epéndimo à se abre formando el IV ventrículo El piso de la vesícula à Bulbo Raquídeo 13 FORMACIÓN DEL SNC FORMACIÓN DEL SNC ¢ Vesícula ¢ 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 ¢ ¢ 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 FORMACIÓN DEL SNC FORMACIÓN DEL SNC ¢ Vesícula ¢ 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 ¢ ¢ 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 FORMACIÓN DEL SNC FORMACIÓN DEL SNC ¢ Vesícula ¢ Vesícula Telencefálica 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 FORMACIÓN DEL SNC ¢ 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 ¢ FORMACIÓN DEL SNC 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 FORMACIÓN DEL SNC – RESUMEN Procencéfalo Telencéfalo Mesencéfalo Diencéfalo Mesencéfalo Rombencéfalo Metencéfalo Hemisferios Cerebrales Tálamo Cerebelo Ganglios Basales Epitálamo Protuberancia Anular (Puente) Mielencéfalo Bulbo Raquídeo HISTOGÉNESIS DEL SISTEMA NERVIOSO Neurobiología Microscópica Hipotálamo Subtálamo HISTOGÉNESIS DEL SN HISTOGÉNESIS DEL SN ¢ Procesos ¢ Al microscópicos 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 ¢ Cierre 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 Inducción Neural HISTOGÉNESIS DEL SN 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 Células para el Cerebro 3° Ventrículo 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 algún punto del desarrollo se generan divisiones asimétricas que ¢ En 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 ¢ Entre Células Generadas en Regiones Proliferativas Abandonan su sitio de origen Dejan de dividirse Neuroblasto s Postmióticos Migració n Neuronal el 3º y 5º mes à migración de las neuronas, por procesos gliales en base a señales químicas: ¢ Guiadas Como las moléculas de adhesión celular y Factores de crecimiento neural. MIGRACIÓN NEURONAL ORGANIZACIÓN ¢ Se ¢ Posteriormente 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 toman prioridad la: y Arborización dendrítica, ¢ Axonogénesis y Sinaptogénesis, en la cual las neuronas van estableciendo circuitos neurales de complejidad creciente. ¢ Organización 20 ORGANIZACIÓN MIELINIZACIÓN ¢ En ¢ Recubrimiento 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. 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