4.1 Desarrollo del sistema nervioso

Biología y Comportamiento Act 4.1 Desarrollo del Sistema Nervioso

Xavier Sánchez Guzmán

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Contenido

Introducción

Médula espinal

Neurulación

Encéfalo y tallo encefálico

Histogénesis del SNC

Regulación Molecular

Cresta neural

Sistema Nervioso Periférico

Vesículas cerebrales

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Referencias

Introducción

Desarrollo del Sistema Nervioso

• El desarrollo neuronal es un proceso central de la embriogénesis por el que comienza a formarse el sistema nervioso.
• Implica la transformación de la placa neural en el tubo neural, que eventualmente da lugar al sistema nervioso central (SNC).
• Las células de la cresta neural (que surgen de los pliegues neurales), migran para formar diversas estructuras, incluyendo partes del sistema nervioso periférico.

Neurulación

Formación y desarrollo del tubo neural

De la Garza, Arriaga, Arteaga, Flores y Leyva (2014).

• La neurulación comienza con la formación de la placa neural. Este proceso marca el inicio del desarrollo del sistema nervioso y ocurre en la tercera semana de desarrollo embrionario.
• A medida que el embrión crece, la placa neural se expande desde la región craneal, que se convertirá en el cerebro, a la región caudal, que se desarrollará en la médula espinal.
• La placa neural da lugar al surco neural y pliegues neurales. Estas estructuras se fusionan, formando el tubo neural.
• El tubo permanece abierto y eventualmente se cierran a medida que avanza el desarrollo.
• Si no se cierra puede conducir a defectos como la mielosquisis.

Neurulación

De la Garza, Arriaga, Arteaga, Flores y Leyva (2014).

El ectodermo se espesa para formar el neuroectodermo, influenciado por señales de la notocorda. El neuroectodermo se desarrolla en la placa neural, que luego forma el surco neural.

Modificado a partir de: De la Garza, Arriaga, Arteaga, Flores y Leyva (2014).

Histogénesis del sistema nervioso central (SNC)

De la Garza, Arriaga, Arteaga, Flores y Leyva (2014).

• Células Madre Neuroepiteliales. Excepto la microglia, la mayoría de las células del Sistema Nervioso Central (SNC) surgen de células madre ubicadas en el neuroepitelio del tubo neural.

Diferenciación neuronal. Las primeras células en diferenciarse son de tipo neuronal. Se transforman en neuroblastos que se convierten en neuronas con procesos dendríticos y axonales para conexiones sinápticas

Diferenciación glial. Las células madre bipotenciales que expresan proteína ácida gliofibrilar se diferencian en células gliales. Estas células sufren varias divisiones y pueden diferenciarse en tres tipos principales:

• Astrocitos I
• Astrocitos tipo II
• Glía radial

Cresta Neural

De la Garza, Arriaga, Arteaga, Flores y Leyva (2014).

Estas células se originan en el tubo neural en los pliegues. Sufren una transformación que les permite migrar y desarrollar diversas estructuras del SNC y otros órganos.

Origen y migración

Considerada la “cuarta capa germinal” debido a su capacidad para dar lugar a una variedad tan diversa de tejidos: huesos, pulmones, corazón, ganglios, etc.

Papel en el desarrollo

Las anomalías en el desarrollo de la cresta neural pueden conducir a una variedad de trastornos conocidos como neurocristopatías.

Papel en trastornos

Vesículas cerebrales

Durante la cuarta semana de desarrollo embrionario, el tubo neural forma tres vesículas cerebrales primarias: el prosencéfalo, mesencéfalo y rombencéfalo.

De la Garza, Arriaga, Arteaga, Flores y Leyva (2014).

Primarias

A la quinta semana, las primarias se dividen en vesículas secundarias. El prosencéfalo se divide en telencéfalo y diencéfalo. El rombencéfalo se divide en metencéfalo y mielencéfalo El mesencéfalo permanece sin división

Secundarias

Telencéfalo: Da lugar a los hemisferios cerebrales y la lámina terminal. Diencéfalo: Estructuras como el epitálamo, el tálamo, el hipotálamo y el infundíbulo. Mesencéfalo: Permanece como mesencéfalo. Metencéfalo: Forma el cerebelo y la pons Mielencéfalo: Se desarrolla en la médula oblongada.

Estructuras derivadas de las vesículas

Recuperada de: Hernández, G. (2024)

Orígen y desarrollo

Características

Médula Espinal

Se origina en la porción estrecha del tubo neural, a partir de la cuarta semana. Su crecimiento es menor que el de la columna vertebral, por lo que la médula espinal termina en un nivel superior de aquella Inicialmente, ocupa toda la longitud del canal vertebral durante la etapa embrionaria. A medida que avanza el desarrollo, el extremo caudal de la médula espinal se desalinea con la columna vertebral, dando lugar a la formación de la cauda equina, un haz de nervios espinales

Estructura cilíndrica dentro del canal vertebral, ocupando sus dos tercios superiores. Tiene una cavidad central conocida como canal ependimal. Su pared consiste en un área central oscura en forma de “H” llamada materia gris, rodeada de materia blanca. La materia gris contiene una asta dorsal (sensorial) y ventral (motor). La sustancia blanca contiene fibras nerviosas que entran o salen de la médula espinal desde o hacia los ganglios espinales. La médula espinal está cubierta por tres membranas protectoras conocidas como las meninges

De la Garza, Arriaga, Arteaga, Flores y Leyva (2014).

Orígen y desarrollo

Características

Meninges

Las meninges se forman a partir del mesénquima que rodea el tubo neural. Esta estructura se diferencia en dos capas: la externa se engrosa para formar la duramadre, mientras que la interna se vuelve más delgada, formando la piamadre y la materia aracnoidea, conocidas ambas como las leptomeninges. El pia mater está en contacto directo con el sistema nervioso central y es una membrana vascular que contribuye a la formación del plexo coroideo, el cual produce líquido cefalorraquídeo (LCR) a partir de la quinta semana de gestación.

La piamadre está en contacto directo con el sistema nervioso central. Es una membrana vascular que contribuye a la formación del plexo coroideo, el cual produce líquido cefalorraquídeo (LCR) a partir de la quinta semana de gestación La materia aracnoidea, posicionada entre la duramadre y la piamadre, forma vellosidades aracnoides con células endteliales. Estas estructuras absorben el LCR y lo dirigen hacia los senos venosos

De la Garza, Arriaga, Arteaga, Flores y Leyva (2014).

Encéfalo y Tallo encefálico

Se origina en las vesículas cerebrales secundarias. Es una de las regiones primarias que forman el tronco encefálico y el cerebelo. El desarrollo comienza en la quinta semana de gestación.

Rombencéfalo

El encéfalo y el tronco encefálico comienzan su desarrollo a partir de las vesículas cerebrales secundarias (ver diapositiva). Su desarrollo inicia en la 5 semana de gestación, con la morfogénesis primaria definida en la 13

Conecta el preencéfalo y el rombencéfalo. Desempeña un papel vital en el movimiento motor, particularmente los movimientos del ojo, y en el procesamiento auditivo y visual.

Mesencéfalo

Es la parte más anterior del cerebro e incluye estructuras como el telencéfalo y el diencéfalo. Responsable de comportamientos complejos, procesamiento sensorial y actividades motoras voluntarias.

Procencéfalo

De la Garza, Arriaga, Arteaga, Flores y Leyva (2014).

Rombencéfalo

De la Garza, Arriaga, Arteaga, Flores y Leyva (2014).

El rombencéfalo se divide en dos partes principales, el metencéfalo y el mielencéfalo, que son centrales en la formación del tronco encefálico. El metencéfalo da lugar al cerebelo y al pons (puente). El cerebelo se origina en la porción dorsal, mientras que la porción ventral forma la pons. El mielencéfalo se desarrolla en el oblongato raquídeo, que es esencial para las funciones autonómicas como la respiración y la regulación de la frecuencia cardíaca

El cerebelo se forma a partir de la parte dorsal del metencéfalo a través del crecimiento de estructuras emparejadas conocidas como “labios rómbicos”.

Mesencéfalo

De la Garza, Arriaga, Arteaga, Flores y Leyva (2014).

El mesencéfalo se localiza entre el diencéfalo y el metencéfalo. Participa en funciones esenciales de supervivencia como la visión y la audición. Se analiza en tres partes: el tectum (techo), donde se ubican los colículos; el tegmento, que alberga diversos núcleos, la substa negra y el acueducto cerebral y la región peduncular. Las placas basales del mesencéfalo se organizan en dos núcleos eferentes: los núcleos eferentes somáticos, que dan lugar a los nervios craneales III (oculomotor) y IV (troclear), y los núcleos eferentes viscerales generales.

Procencéfalo

De la Garza, Arriaga, Arteaga, Flores y Leyva (2014).

El prosencéfalo se diferencia en dos estructuras principales: el diencéfalo y el telencéfalo. A partir de las paredes del diencéfalo, se desarrollan varias estructuras como el tálamo, epitálamo, hipotálamo y glándula pituitaria. La cavidad del diencéfalo forma el tercer ventrículo, una parte importante del sistema ventricular del cerebro. El telencéfalo da lugar a los hemisferios cerebrales, esenciales para funciones como la cognición, la emoción y el movimiento voluntario. La cavidad del telencéfalo se desarrolla en los ventrículos laterales por donde circula el líquido cefalorraquídeo.

REgulación molecular del desarrollo del Sistema Nervioso Central

El FGF-8 es importante en la segmentación de la médula espinal. Se origina principalmente en el mesodermo somítico. Shh, secretada por la zona limitante, es crucial para la formación del tálamo

De la Garza, Arriaga, Arteaga, Flores y Leyva (2014).

La BMP-4 se expresa en el ectodermo dorsal y evita que adopte características neuronales. La inhibición de la BMP-4 por moléculas como noggin, cordina, y folistatina, conduce a la inducción del ectodermo al neuroectodermo, formando la placa neural

Moléculas clave e interacción con el SNC

La cresta neural anterior, junto con FGF-8 y Shh, está involucrada en la formación del telencéfalo. Foxg-1 se asocia con el desarrollo de los hemisferios cerebrales

Wnt-8 y Otx-2 impactan en el desarrollo del prosencéfalo y mesencéfalo y se asocian con el desarrollo del rombencéfalo y la médula espinal

Sistema Nervioso Periférico

Componentes

A. Nervios Raquídeos.

• Comienzan su formación a partir de la cuarta semana. Emergen de la médula espinal con el crecimiento de axones a partir de neuroblastos motores en la placa basal.
• Son responsables de transmitir señales motoras, sensoriales y autonómicas entre el SNC y el cuerpo.
• Desempeñan un papel crucial en las acciones reflejas y los movimientos voluntarios.
• Los nervios espinales transportan información motora a los tejidos y devuelven información sensorial de estas regiones.
• Las fibras preganglionares del sistema nervioso autónomo se unen a los nervios espinales para llegar a sus destinos, integrando funciones autonómicas con el sistema nervioso periférico.

Valor Clínico: El origen segmentario de los nervios espinales es evidente en las dermatomas. Éstas son clínicamente significativas para rastrear el origen de la inervación nerviosa y diagnosticar lesiones neurológicas.

De la Garza, Arriaga, Arteaga, Flores y Leyva (2014).

Sistema Nervioso Periférico

Componentes

B. Nervios craneales

• Comienzan a desarrollarse entre la quinta y sexta semanas de desarrollo embrionario
• El nervio olfativo se origina en el revestimiento epitelial del saco nasal primitivo y se forma de fibras amielíneas que terminan en el bulbo olfatorio.
• El nervio óptico está compuesto por más de un millón de fibras nerviosas derivadas de neuroblastos de la retina.
• Los nervios craneales III, IV, VI y XII hipogloso son nervios motores. Inervan los músculos que se originan a partir de los miotomos de la cabeza.
• Los nervios craneales V, VII, IX y X son nervios mixtos con componentes tanto sensoriales como motores. Inervan los arcos faríngeos.
• Los ganglios sensoriales de los nervios craneales V, VII, VIII, IX y X tienen un origen dual a partir de células de cresta neural y placodos ectodérmicos.

Los nervios craneales son vitales para una amplia gama de funciones, desde la percepción sensorial hasta el control motor y la regulación autonómica.

De la Garza, Arriaga, Arteaga, Flores y Leyva (2014).

Sistema Nervioso Periférico

Componentes

C. Sistema nervioso autónomoManeja funciones involuntarias como la actividad de las glándulas, la motilidad digestiva, la frecuencia cardíaca, el tono vascular y la actividad de las glándulas sudoríparas.

Sistema Nervioso Simpático

Sistema Nervioso Parasimpático

También llamado dorso-lumbar

• Se extiende desde T1 hasta los segmentos L2-3 de la médula espinal.
• Los axones no mielinizados forman el ramo comunicante gris.

También llamado Craneosacro

• Conocido como el sistema craneosacral, incluye nervios craneales y segmentos espinales sacra (S2 a S4).
• Las neuronas preganglionares se localizan en el tronco cerebral y la médula espinal sacra, con fibras preganglionares largas y fibras postganglionares cortas.

Función: Regular situación de estrés Control simpático de corazón, tráquea, pulmones, glándulas lagrimales, mucosa oral y nasal, riñón y suprarrenal, intestino medio, entre otros.

Función: Funciones viscerales anabólicas.

De la Garza, Arriaga, Arteaga, Flores y Leyva (2014).

(Labster, s.f)

Referencias

Referencias bibliográficas

• De la Garza, C., Arriaga, J. G., Arteaga, M., Flores, L. y Leyva, A. Desarrollo del sistema nervioso. En: Arteaga, M. y García, M.I. (2014). Embriología humana. México: Editorial Médica Panamericana; págs. 467-499.

• Hernández, Gabriela (2024). Embriología del sistema nervioso central [Imagen]. En Pinterest. https://mx.pinterest.com/pin/441493569732320286/

• Labster. (s.f.). Sistema Nervioso Autónomo. https://theory.labster.com/es/ans/