1  

FECUNDACIÓN Y NEURODESARROLLO Klgo. Francisco Cerda

CONTENIDOS

¢ Generalidades ¢ Filogenia del Sistema Nervioso ¢ Neurobiología del Desarrollo à Desarrollo del SN ¢ Gastrulación ¢ Neurulación

GENERALIDADES

¢ Para todo sistema los cambios están dados por su estructura

¢ Selección estructural

Ser Vivo Medio

GENERALIDADES

¢ Ante una perturbación del medio à Sobreviven aquellos organismos que pueden mantener su FILOGENIA Ininterrumpida

Evolución

Extinción Adaptación

2  

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

3  

FILOGENIA SN

¢  Incorporación y Perfeccionamiento continuo de estructuras �  “Plataforma” sería organización básica presente en

invertebrados (ancestros)

¢ Desarrollo Evolutivo del SN

FILOGENIA SN

Paleoneurobiología - Estudia evidencias fósiles

Neurobiología Comparada - Compara organización

morfofuncional entre distintas especies vivientes

Estudio Evolutivo SN

FILOGENIA SN

Organización Neural en diversos Invertebrados

Organización Neural en distintos tipos de Vertebrados

FILOGENIA SN

Evolución del Encéfalo en distintas especies

4  

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

5  

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

NEUROBIOLOGÍA DEL DESARROLLO

Arquitectura Encéfalo Adulto

Instrucción Genética

Señales Intercelulares

Interacción del RN con

Mundo Externo

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

NEUROBIOLOGÍA DEL DESARROLLO

6  

NEUROBIOLOGÍA DEL DESARROLLO

¢ Blastocisto à 8 días postfecudación

Embrión Bilaminar

EMBRIÓN RECIÉN FORMADO

¢  2 láminas de tejido: �  Epiblasto à Externa �  Hipoblasto à Interna

A.  Epiblasto B.  Disco Bilaminar C.  Endodermo D.  Hipoblasto

GASTRULACIÓN

GASTRULACIÓN

¢ Comienza con la formación de Invaginación localizada en la porción medial del tejido epiblástico à Surco Primitivo (Línea Primitiva)

7  

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

8  

NEURULACIÓN

NEURULACIÓN

• Día 18 – 19

Placa Neural

• Placa Neural se Invagina

Surco Neural • Pliegues del

Surco Neural se Fusionan

• Día 25

Tubo Neural

NEURULACIÓN NEURULACIÓN

9  

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

10  

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

¢ Sistema Nervios Periférico

NEURULACIÓN

¢ Día 25 �  Cierre tubo neural

¢ Día 26 �  Cierre Neuroporo Anterior y Posterior

11  

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

FORMACIÓN DEL SNC

¢ 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

12  

FORMACIÓN DEL SNC FORMACIÓN DEL SNC

FORMACIÓN DEL SNC

¢ Primero el extremo anterior forma un gancho ¢ Luego toma forma de bastón

FORMACIÓN DEL SNC

¢ 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

13  

FORMACIÓN DEL SNC

¢ 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

FORMACIÓN DEL SNC

Procencéfalo Telencéfalo

Diencéfalo Mesencéfalo

Rombencéfalo Metencéfalo

Mielencéfalo

FORMACIÓN DEL SNC FORMACIÓN DEL SNC

¢ Vesícula Mielencefálica �  Conducto del epéndimo à se abre formando el IV

ventrículo �  El piso de la vesícula à Bulbo Raquídeo

14  

FORMACIÓN DEL SNC

¢ 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

FORMACIÓN DEL SNC

¢ 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

FORMACIÓN DEL SNC

¢ 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

FORMACIÓN DEL SNC

¢ 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

15  

FORMACIÓN DEL SNC

¢ 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

FORMACIÓN DEL SNC

¢ Vesícula Telencefálica

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

¢  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

FORMACIÓN DEL SNC

16  

FORMACIÓN DEL SNC – RESUMEN

Procencéfalo

Telencéfalo

Hemisferios Cerebrales

Ganglios Basales

Diencéfalo

Tálamo

Epitálamo

Hipotálamo

Subtálamo

Mesencéfalo

Mesencéfalo

Rombencéfalo

Metencéfalo

Cerebelo

Protuberancia Anular (Puente)

Mielencéfalo

Bulbo Raquídeo

HISTOGÉNESIS DEL SISTEMA NERVIOSO Neurobiología Microscópica

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

17  

HISTOGÉNESIS DEL SN

Inducción Neural

Una parte del tejido del embrión queda determinada como

tejido nervioso

HISTOGÉNESIS DEL SN

NEUROGÉNESIS

NEUROGÉNESIS

¢ Entre 2° y 4° mes de vida à Proliferación Celular à Neurogénesis

¢ Matriz Germinativa Periventricular �  Ventrículos Laterales �  3° Ventrículo �  4° Ventrículo à Para las del Cerebelos

Células para el Cerebro

18  

NEUROGÉNESIS

Neurogénesis Proceso por el

cual se generan las neuronas

NEUROGÉNESIS

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.

19  

NEUROGÉNESIS NEUROGÉNESIS

NEUROGÉNESIS Y GLIOGÉNESIS

20  

NEUROGÉNESIS

Células Generadas en

Regiones Proliferativas

Dejan de dividirse

Neuroblastos

Postmióticos

Abandonan su sitio de

origen

Migración

Neuronal

MIGRACIÓN 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.

MIGRACIÓN NEURONAL

¢ Se han descrito algunos de los eventos moleculares subyacentes al patrón temporo-espacial 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.

21  

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.

22  

BIBLIOGRAFÍA

¢ Purves D., Neurociencia. 3° Ed. Editorial Panamericana

¢ Pascual R., Desarrollo Cerebral. Colección Tabor UCM