Sviluppo del sistema nervoso L`ontogenesi è

Sviluppo del
sistema
nervoso
Canale B - II anno
CL Medicina e
Chirurgia
L’ontogenesi è, almeno in parte,
una ricapitolazione della
filogenesi
Dopo la fecondazione, nella prima settimana,
lo zigote va incontro a una serie di divisioni
mitotiche, note come segmentazione
• le prime cellule figlie sono
dette blastomeri
• quando ci sono 16
blastomeri si parla di
morula
• a 4 g entra del liquido e si
forma una cavità (il
primitivo sacco vitellino),
circondata da uno strato
cellulare esterno
(trofoblasto) e contenente
una massa cellulare
Fine I settimana
• a 6 g il trofoblasto è attaccato all’endometrio
uterino
• a 7 g inizia ad invadere la parete uterina (prendendo
qui il nome di sinciziotrofoblasto); la massa
cellulare interna comincia a stratificarsi
Inizio II settimana
• la massa cellulare si
suddivide in due strati
(epiblasto e ipoblasto)
• e assume la forma di un
disco
• si forma una seconda
cavità (amnios)
• nella membrana esterna si
aprono delle lacune
(celoma extraembrionale)
Fine II settimana
• le lacune del celoma
extraembrionale formano
un’unica cavità, mentre il
sacco vitellino diventa più
piccolo
• l’embrione è un disco
bilaminare piatto, ma le
cellule dell’endoderma in
un’area localizzata
diventano prismatiche e
formano la placca
precordale
Inizio III settimana
• Si forma il disco
embrionario trilaminare
(endoderma, mesoderma,
ectoderma)
• compare la linea primitiva
(un ispessimento) la cui
estremità craniale
costituisce il nodo
primitivo
• nella linea primitiva
compare un solco
primitivo
La linea primitiva si allunga in direzione caudale e cefalica;
intanto il prolungamento cefalico induce la formazione della
placca neurale, primo abbozzo del sistema nervoso centrale
• Derivati dei
tre foglietti
embrionari
Nella 3a settimana si sviluppa la
corda dorsale
Periodo embrionale (4a-8a sett.)
• l’embrione si ripiega
longitudinalmente
(piega cefalica e piega
caudale)
• si ripiega
trasversalmente
(dando origine
all’intestino medio)
AREE CON UNA SPECIALE
INFLUENZA INDUTTIVA
• PLACCA PRECORDALE: un accumulo pluristratificato
di cellule sferoidali nell’uomo. Contiene un segnale
primario (sonic hedgehog, shh) che induce due primordi
separati per le retine future
• PROCESSO NOTOCORDALE: diventa la placca
notocordale e più tardi la notocorda, termina alla
membrana orofaringea (vicino alla tasca adenoipofisaria):
inducono la placca basale attraverso fattori diffusibili. La
placca basale a sua volta regola il differenziamento dei
motoneuroni e la crescita assonale (secerne shh)
NEURULAZIONE:
formazione del tubo neurale
NEURULAZIONE:
formazione del tubo neurale
• PRIMARIA dalla placca e dal solco neurale
alla formazione del tubo neurale. Implica la
fusione dell’ectoderma neurale (se viene
meno: anencefalia o spina bifida) e
l’interposizione del mesenchima (se viene
meno: encefalocele);
• Due aperture: neuropori
• SECONDARIA: la formazione del midollo
spinale senza il coinvolgimento diretto
dell’ectoderma di superficie (cioè senza la
fase intermedia della placca neurale)
• L’eminenza caudale (massa di tessuto
mesenchimale pluripotente) dà origine alla
corda neurale (parte sacrale del midollo)
CRESTA NEURALE
• Le sue cellule si diffondono dorsolateralmente
dalle pieghe neurali (con gradiente craniocaudale),
su induzione tra l’endoderma neurale e non
(attività BMP-4 e FGF)
• Queste cellule perdono le caderine quando
migrano (favorite da fibronectina e laminina, e
inibite da condroitinsolfati), poi le esprimono di
nuovo nella formazione dei gangli spinali
Quarta settimana
Formazione del
tubo e della
cresta neurale
(18 e 22 giorni)
Vescicole encefaliche
Encefalo a 5, 7 e 8 settimane
Embrione alla 5a settimana
• 2 emisfero
cerebrale
• 3 flessura cervicale
• 4 prosencefalo
• 5 encefalo
posteriore
• 6 encefalo medio
• 7 flessura
dell’encefalo medio
• 8 flessura pontina
Embrione - 2° mese
•
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•
•
•
•
1 flessura cefalica
2 emisferi cerebrali
3 flessura cervicale
4 prosencefalo
5 encefalo posteriore
6 encefalo medio
7 flessura pontina
8 midollo spinale
Neuroni speciali
• Cellule di Cajal-Retzius (nel secondo
trimestre) che esprimono la reelina
• Glia di Bergmann: cellule di glia radiale
modificate del cervelletto, essenziali per la
migrazione delle cellule di Purkinje (alla
fine del primo trimestre).
Embrione
8a sett.
• 1 rigonfiamento
cervicale
• 2 rigonfiamento
lombare
• 3 midollo sacrale
• 4 canale vertebrale
• 5 nervi spinali
• 6 midollo toracico
• 7 colonna vertebrale
NEUROCITOGENESI
• Cellule staminali (persistono anche nel
sistema nervoso adulto)
• Le cellule nervose originano da due siti
principali:
– Zona ventricolare
– Cresta neurale
SVILUPPO DELLA PLACCA E
DEL SOLCO NEURALE
• L’acido retinoico è implicato nello
specificazione dell’asse craniocaudale del
cervello e nell’induzione dei geni HOX
• I NEUROMERI (chiamati rombomeri nel
cervello anteriore): segmenti trasversali, con
diversi geni
• Geni Pax, En, Wnt, Hox
Origine sviluppo dei neuroni telencefalici
Neuroni piramidali
Stellati
Interneuroni Interneuroni
Astroglia
Corticali e striatali
Il controllo dell’identità cellulare
• non viene determinato dalla linea cellulare
• ma è regolato da interazioni cellulari locali
• la differenziazione delle cellule gliali del
SNC viene controllata da fattori diffusibili
• il destino delle cellule della cresta neurale
viene controllato dall’ambiente in cui esse
si trovano
Oligodendrociti
Processi di migrazione cellulare
Guida della crescita assonale
• l’epoca in cui un neurone viene generato
condiziona la posizione finale che andrà ad
occupare e le sue proprietà funzionali
• i neuroni immaturi del SNC migrano
attraverso un’impalcatura di cellule gliali
radiali
• Il cono di crescita guida l’assone alle cellule
bersaglio
• alto grado di precisione delle vie
(chemotropismo, segnali inibitori)
• molecole di adesione
• varie fasi: emissione, elongazione,
fascicolazione, arborizzazione,
rimodellamento
Fenomeni regressivi nello
sviluppo del SN
• morte cellulare programmata naturale (per
apoptosi)
• eliminazione di arborizzazioni dendritiche
• eliminazione di collaterali assoniche
• eliminazione di sinapsi
Esperienze precoci e periodi critici
• lo sviluppo normale dipende dalle
esperienze sensoriali e dalle interazioni
sociali
• periodi critici: esempio dell’imprinting
(Lorenz) e del brefotrofio/asilo (Spitz);
cataratta neonatale, strabismo
Sviluppo del midollo spinale
Rocco
Trovato in una grotta
Rocco fu trovato in una grotta dai pastori sulle montagne abruzzesi, nel 1971 a
cinque anni. Si ritiene sia stato abbandonato da neonato e cresciuto da capre o lupi.
Rocco recupera poco
Dopo due anni passati con tre diverse famiglie adottive, Rocco rimase più selvatico
che mai. Mangiava ancora con le mani, non riusciva a parlare, e saltuariamente
riprendeva a camminare a quattro zampe. Disperando di lui, i suoi genitori adottivi lo
ricoverarono in un ospedale psichiatrico. Probabilmente l’inserimento in una famiglia
normale era più di danno che di vantaggio.
www.feralchildren.com
Con il progressivo accrescersi della colonna vertebrale
(cui non corrisponde un pari accrescimento del
midollo spinale) il midollo sembra scivolare verso
l’alto (anche se le radici dei nervi spinali fuoriescono
a livello delle vertebre corrispondenti)
Sviluppo del mielencefalo
(midollo allungato) - 5a sett.
Sviluppo del metencefalo (ponte
e cervelletto) a 5, 6 e 17 sett.
Sviluppo del mesencefalo
a 5 e 11 settimane
Sviluppo del prosencefalo (telencefalo e
diencefalo) e dei relativi ventricoli
Sviluppo del prosencefalo (telencefalo e
diencefalo) e dei relativi ventricoli
Sviluppo
encefalico
Sviluppo del
telencefalo a 13,
26, 35 settimane e
nel neonato
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Espansione degli
emisferi cerebrali
visti dall’alto
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11a-12a sett.
13a-14a sett.
15a sett.
17a-18a sett.
1 cervelletto, 2 emisferi
cerebrali, 3 midollo
allungato, 4 meningi, 5
encefalo medio, 6 lobo
parietale
11a-12a sett.
13a-14a sett.
17a-18a sett.
6°-7° mese
1 solco centrale, 2
cervelletto, 3 lobo
frontale, 4 insula, 5
midollo allungato, 6 lobo
occipitale, 7 bulbo
olfattivo, 8 lobo temporale
Sviluppo encefalico,
visto dal basso
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13a-14a sett.
15a sett.
17a-18a sett.
1 cervelletto, 2 lobo
frontale, 3 midollo
allungato, 4 bulbo
olfattivo, 5 lobo
occipitale, 6 nervo ottico,
7 ponte, 8 lobo temporale
Sviluppo encefalico,
visto medialmente
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8a sett.
13a-14a sett.
6°-7° mese
1 cervelletto, 2 emisferi
cerebrali, 3 lobo frontale,
4 midollo allungato, 5
lobo occipitale, 6 lobo
parietale, 7 lobo temporale
Tubo neurale (midollo spinale)
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1 lamina alare
2 lamina basale
3 ependima
4 zona intermedia
5 lume
6 strato marginale
7 solco limitante
8 vertebra
Feto
Feto - 40 mm
• 1 rigonfiamento
cervicale
• 2 rigonfiamento
lombare
• 3 midollo sacrale
• 4 canale vertebrale
• 5 nervi spinali
• 6 midollo toracico
• 7 colonna vertebrale
• 1 rigonfiamento
cervicale
• 2 rigonfiamento
lombare
• 3 midollo sacrale
• 4 canale vertebrale
• 5 nervi spinali
• 6 midollo toracico
• 7 colonna vertebrale
Feto - 3 mesi
1 lamina alare e2 basale
3 base cranica
4 acquedotto di Silvio
5 emisferi cerebrali
6 peduncolo cerebrale
7 plesso coridoideo
8 ganglio della radice dorsale
9 epifisi
10 orecchio esterno e 16 interno
11 radice C1 e 12 omero
13 n. ipoglosso e 14 suo nucleo
15 nucleo salivare inferiore
17 v. giugulare interna e 18 foro
giugulare
19 ventricolo laterale
20 midollo allungato
21 meninge
22 nucleo mesencefalico V
23 mesencefalo
24 nucleo del n. vestibolococleare
25 nucleo n. oculomotore
26 piramide midollo allungato
Esame del sistema nervoso nel feto
vivente
• Ecografia
• Risonanza magnetica (movimenti respiratori
e battito cardiaco di madre e feto)
• Ricostruzioni 3D di immagini a risonanza
magnetica
• Ricostruzioni in movimento per studiare la
funzionalità del feto
Movimenti fetali (tronco e midollo
spinale)
Riflesso della stazione eretta
Movimenti riflessi del volto