Download - Induccion Molecular Del Snc
UNIVERSIDAD PRIVADA SAN JUAN BAUTISTAFACULTAD DE MEDICINA HUMANA
MONOGRAFIA
INDUCCIÓN MOLECULAR EN LA FORMACIÓN DEL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL
CURSO : EMBRIOLOGIA
ESTUDIANTES:AGUILAR BEJAR FERNANDO CARRERA REBAZA JAIRO GONZALES RODRIGUEZ SHIRLEY JAVE LUGO SANTIAGOMADRID CASTRO JOSE MIGUEL BUENDIA LUIS ÑAHUIS ENCISO LIENPACHAS LUGO JANYRÉ
RESPONSABLE DEL CURSO: CECILIA MARIA MENA NAVARRO
LIMA - PERÚ
2015 –II1
INDICE
Introducción………………………………………………………………………… v
Capítulo 1
1.1. MEDULA ESPINAL……………………………………………..…… 6
1.1.1. Regulación molecular de la diferenciación nerviosa de la medula espinal
………………….…………………………………………………………………. 6
Capítulo 2
2.1. CEREBRO ………………….…………………………………………… 11
2.2. ROMBENCEFALO …………………………………………………….. 13
2.2.1. MIELENCEFALO ………………………………………………………. 13
2.2.2. METENCEFALO ……………………………………………………….. 14
2.2.3. CEREBELO …………………………………………………………….. 15
2.3. MESENCEFALO ………………………………………………………. 15
2.4. PROSENCEFALO …………………………………………………….. 16
2.4.1. DIENCEFALO …………………………………………………………. 16
2.4.1.1. TALAMO ………………………………………………………………. 17
2.4.1.2. HIPOTALAMO ……………………………………………………….. 19
2.4.1.3. SUBTALAMO ………………………………………………………… 21
2.4.1.4. EPITALAMO …………………………………………………………. 21
2.4.2. TELENCEFALO ……………………………………………………….. 21
2.5. MORFOGENESIS CEREBRAL ……………………………………….. 23
2.5.1. MODELO TOPOGRAFICO ………………………………………….. 25
2.5.2. MODELO TOPOLOGICO …………………………………………….. 25
2.6. MECANISMOS MOLECULARES QUE CONTROLAN LA REGIONALIZACION
2
DORSOVENTRAL …………………………………………………………….. 27
2.6.1. VENTRALIZACION ……………………………………………………. 28
2.6.2. DORSALIZACION …………………………………………………….. 29
2.7. MECANISMOS MOLECULARES QUE CONTROLAN LA REGIONALIZACION
ANTEROPOSTERIOR ……………………………………………………. 31
2.8. ¿COMO SE CONSTRUYE LA COMPLEJIDAD DEL CEREBRO? …… 32
Capítulo 3
3.1. PARES CRANEALES ……………………………………………………… 35
Conclusiones …………………………………………………………………… 36
Referencias Bibliograficas ……………………………………………………… 37
3
INDICE DE FIGURAS
Figura N°1: Evolución de la medula espinal ….........................………………6
Figura N°2: Evolución de la porción caudal de la médula espinal
…..........................................................................................……………… … 9
Figura N°3: Desarrollo del SNC ………………………………………………… 12
Figura N°4: Embriones humanos en diferentes estadíos ………………….. 23
Figura N°5: Modelo prosomérico ……………………………………………… 25
Figura N°6: Esquema de interacciones durante la inducción de la placa neural
……………………………………………………………………………………… 28
Figura N°7: Patrón de expresión génicos ……………………………………. 33
4
INTRODUCCIÓN
Para describir la formación del SNC se describen diferentes etapas clave como: la
gastrulación, la neuralización y el establecimiento de las vesículas primarias y
secundarias.
Durante la tercera semana de gestación en humanos se presenta un evento
importante denominado gastrulación. Durante este proceso el embrión pasa de
ser una estructura organizada en dos capas a una formada por tres capas
(ectodermo, mesodermo y endodermo). En esta etapa se presenta el primer
indicio de formación del sistema nervioso: el establecimiento de la placa neural.
La neuralización se presenta de dos formas: la neuralización primaria, que se da
en la parte anterior de la placa, y la neuralización secundaria, que se localiza en la
parte más posterior de la placa. En la primaria las células de la placa neural
proliferan y se elevan, hasta convertirse en los pliegues neurales, los cuales se
fusionan para formar el tubo neural. Durante la secundaria, el tubo se forma
inicialmente como una barra densa que posteriormente se ahueca hasta formar el
tubo neural secundario
La neuralización segmenta el ectodermo en tres grupos celulares: el que queda
directamente en el tubo, conocido como ectodermo neural o neuroectodermo; el
que cubre al tubo neural, llamado ectodermo no neural, y el que inicialmente se
ubica entre estos dos y posteriormente migra a distintos destinos.
El tubo neural se cierra a medida que los pliegues se encuentran en la línea
media dorsal. Simultáneamente a este cierre se da el desprendimiento o
delaminación y luego la migración de las CCN. Este evento es variable entre
especies; en algunas se lleva a cabo una vez se ha cerrado el tubo, mientras que
en otras empieza antes de la unión de los pliegues neurales. La misma
variabilidad aplica para la formación y el cierre del tubo, ya que no se da
simultáneamente a lo largo del eje anteroposterior, ni de la misma forma entre las
diferentes especies.
5
Los extremos abiertos del tubo neural son llamados neuroporo anterior y
posterior. Una vez ha finalizado el cierre de los neuroporos (día 26 de gestación
para el anterior y 28 para el posterior, aproximadamente), el tubo neural se ve
como un cilindro cerrado separado del ectodermo superficial y se da la
neuralización secundaria.
Esta neuralización también es variable entre especies: en el pollo se da caudal a
la somita 25, mientras que en el humano afecta solo la zona sacra (2,4). Otra
característica particular de la neuralización secundaria es que a pesar de que a
este nivel no se forman pliegues neurales, el tubo neural secundario sí ha
demostrado delaminar células de la cresta neural
Antes de finalizar el cierre del tubo neural inicia una diferenciación macroscópica.
Esta se da como cambios en el extremo anterior del tubo neural anterior, lo que
origina las vesículas primarias. Estas vesículas se identifican como: el cerebro
anterior o prosencéfalo, el cerebro medio o mesencéfalo y el cerebro posterior o
romboencáfalo, separadas entre ellas por valles o constricciones .El tubo neural
restante se transforma en la médula espinal. En mamíferos, esta termina antes
del final del canal vertebral y se prolonga en una cadena de tejido sin neuronas
llamado el filum terminal. Esta zona se caracteriza por que parece ser capaz de
generar células gliales y melanocitos, pero no neuronas.
La segmentación del tubo neural establece sitios como el istmo y la zona limitans
intratalámica, que se comportan como centros organizadores secundarios y
generan las señales moleculares que dan origen a los diferentes subtipos
celulares. En el momento de cierre del neuroporo posterior, las vesículas ópticas
se han extendido lateralmente a cada lado del prosencéfalo, específicamente en
el diencéfalo. Estas vesículas ópticas hacen parte de las vesículas secundarias.
El prosencéfalo se subdivide en dos vesículas secundarias, una anterior llamada
telencéfalo y una posterior, el diencéfalo. El telencéfalo forma los hemisferios
cerebrales con los ventrículos laterales; mientras el diencéfalo genera las
regiones talámicas e hipotalámicas y el tercer ventrículo. El mesencéfalo no se
divide y su luz origina al acueducto cerebral o acueducto de Silvio.
6
CAPITULO 1
1.1. MEDULA ESPINAL
En embriones del periodo somítico (25 pares) de 28 a 30 días, el canal se ha
cerrado, y el tubo neural formado es una estructura dorsoventral con sus caras
laterales engrosadas y las paredes de sus bordes dorsal y ventral, adelgazadas;
estas últimas reciben el nombre de placa de techo y de piso.
Fig. 1. Evolución del desarrollo de la médula espinal.
Con el aumento de los neuroblastos en la capa del manto, a cada lado del tubo
neural se producen dos engrosamientos, uno ventral y otro dorsal. Los ventrales o
placas basales, que incluyen a las células motoras de las astas ventrales
(columnas grises anteriores o astas anteriores), forman las áreas motoras de la
médula espinal; mientras que los dorsales o placas alares, forman la áreas
sensitivas, compuestas por neuronas de asociación, que dan lugar a las columnas
grises posteriores o astas posteriores. Los engrosamientos ventrales son más
notorios, lo que provoca el estrechamiento del conducto central en esta zona, y la
aparición de un surco en la cara lateral que separa la zona ventral de la dorsal, el
surco limitante.
Entre las dos áreas señaladas se sitúan un grupo de neuronas que forma
después el asta lateral o intermedia, más pequeña, la cual contiene neuronas del
sistema nervioso autónomo.
7
Las placas del techo y del piso de la médula espinal permanecen delgadas; están
integradas por células ependimarias y neuroglia, no se forman neuroblastos y
sirven de paso a prolongaciones nerviosas dispuestas en fibras comisurales.
Como consecuencia del desarrollo de las placas basales a ambos lados y en
dirección ventral, en la superficie externa de la médula se establece el surco
ventral, en el que se aloja la arteria espinal anterior. Las placas alares se dirigen
hacia la línea media, donde se fusionan y forman el tabique medio posterior.
Durante el desarrollo y diferenciación de la médula espinal se producen cambios
de posición de la medula, con respecto al crecimiento de la columna vertebral.
Así, al comienzo del tercer mes (30 mm) se extiende hasta la región coccígea; el
mesodermo que la rodea da origen a los huesos y cartílagos de la columna
vertebral, que posteriormente crece en longitud más rápido que esta, lo que
conduce a que en el momento del nacimiento el extremo caudal de esta última
quede situado al nivel de la tercera vértebra lumbar y permanezca una zona
adelgazada en forma de filamento denominada filum terminalis, quedando unido
al periostio de la primera vértebra coccígea.
En el adulto, la médula espinal termina a la altura de L2-L3. El filum terminalis se
halla rodeado de fibras nerviosas que se extienden por el interior del canal
medular en la región lumbosacra, donde conforman la cola de caballo (cauda
equina).
La formación de la cola de caballo depende, fundamentalmente, de que los
nervios raquídeos, al principio, salen por los agujeros intervertebrales más
cercanos a su origen en la médula espinal, con una trayectoria casi transversal,
pero debido al crecimiento desigual entre la médula espinal y el raquis, los nervios
raquídeos toman una dirección caudal, desde su segmento de origen, ahora más
cefálico, hasta el agujero intervertebral por donde salen de la columna vertebral
situado mucho más caudal. La duramadre permanece unida a la columna
vertebral en la región coccígea. Las características señaladas resultan de interés
al realizar una punción lumbar, para no dañar la médula espinal.
8
Fig. 2. Evolución de la porción caudal de la médula espinal.
En cuanto a la incidencia geneticomolecular del desarrollo de la médula espinal,
inicialmente en el estadio de placa neural se expresan los factores de
transcripción PAX3, PAX7, MSX1 y MSX2. Este cuadro de expresión es alterado
por Shh expresado en la notocorda, así como las "proteínas morfogenéticas
óseas" (BMP4 y BMP7), expresados en el ectodermo no neural en el borde de la
placa neural. La señal de Shh reprime la expresión de PAX3 y PAX7 y de MSX1 y
MSX2; de este modo, en la región ventral se forma una placa del piso, la cual
también expresa Shh.
La expresión de BMP4 y BMP7 mantiene y regula a PAX3 y PAX7 en la mitad
dorsal del tubo neural, donde se forma después la placa alar. Estos factores de
transcripción son requeridos para la formación de las células de la cresta neural
en la cima de los pliegues neurales. El Shh producido por la placa del piso inhibe
la expresión de los genes PAX3 y PAX7 en la porción ventral de tubo neural.
1.1.1. EN REGULACIÓN MOLECULAR DEL DESARROLLO DE LA MEDULA ESPINAL
La región de la medula espinal en el periodo de la placa neural, toda la placa
expresa los factores de transcripción PAX3, PAX7, MSX1 y MSX2, los cuales
contienen homeodominios. Este patrón de expresión es alterado por sonic
hedgehog (SHH) expresado en la notocorda y las proteínas morfogénicas de
hueso 4 y 7 (BMP4 y BMP7) expresado en el ectodermo no neural en el borde de
la placa neural. La señal de SHH, reprime la expresión de PAX3 y PAX7, MSX1 y
MSX2.
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Debido a esto SHH produce un efecto ventralizante sobre una región del tubo
neural. Esta región ventral luego adquiere la capacidad para formar una placa de
piso, que también expresa SHH y neuronas motoras en la placa basal. La
expresión de BMP4 y BMP7 mantienen y regulan en más a PAX3 y PAX7 en la
mitad dorsal del tubo neural, donde se formara la placa alar.
Estos dos genes son requeridos para la información de las células de la cresta
neural en los extremos de los pliegues neurales, pero sus funciones no son
claras, así como tampoco lo son la de los genes MSX, en dirección de neuronas
sensitivas en interneuronas. Sin embargo, su expresión a lo largo de toda la placa
neural en estados tempranos es esencial para la formación de tipos celulares
ventrales, a pesar de que en realidad, su expresión es excluida de las regiones
ventrales por SHH en estados tardíos. De este modo ellos le otorgan a los tipos
celulares ventrales competencia para responder apropiadamente a SHH y a otras
señales ventralizante. No obstante, otro gen PAX, PAX6 es expresado a lo largo
de los pliegues neurales que están elevando, excepto en la línea media y su
patrón se mantiene después del cierre del pliegue. A pesar de esto, el papel de
este gen no ha sido determinado.1,2
10
CAPITULO 2
2.1. CEREBRO
La función del cerebro surge de la integración precisa de las funciones
de las diferentes estructuras neurales. Así, la especial riqueza de la
actividad integral del cerebro depende del desarrollo de varias
subregiones anatómicas, cada una con su especificidad citológica y
preciso patrón de conexiones. Esto requiere el desarrollo estricto de
patrones en el espacio y el tiempo de los procesos moleculares y
celulares que construyen la estructura hipercompleja del sistema
nervioso central (SNC). En los últimos años, con minuciosos análisis
transcriptómicos (de expresión genética) del desarrollo neural, nos
hemos dado cuenta de que para el desarrollo normal del cerebro es
necesario un delicado equilibrio entre las secuencias espacio-
temporales de expresión de genes de desarrollo. Alteraciones
genéticas y factores epigenéticos pueden alterar este equilibrio y
producir diferentes grados de anomalías estructurales que se
manifestarán como malformaciones congénitas.
Dado que el espacio y el tiempo aparecen indisolublemente vinculados en
el desarrollo genoarquitectónico (la genética regula la estructura), vamos
a revisar los procesos y la cartografía de algunos genes que son
elementos clave para el desarrollo del tubo neural (esbozo del cerebro en
el embrión temprano), centrándonos principalmente en aquellos que
codifican información morfogenética: moléculas de señalización y factores
de transcripción; y daremos algunos ejemplos de cuadros
malformativos asociados a ellos mediante su notación con el código
numérico de la base de datos MIM (Mendelian Inheritance in Man).
El neuroepitelio de la placa y el tubo neural contiene los progenitores de
las células nerviosas —las neuronas y la glía— que en conjunto
formarán las estructuras operativas del cerebro.
11
Estos progenitores reciben información posicional, codificada por
gradientes de difusión (de distribución escalonada) de las moléculas de
señalización. Estas moléculas son producidas por la expresión de genes
en lugares precisos del embrión, dentro o cerca del SNC. Cada región de
epitelio que contiene el esbozo de un área del cerebro se denomina:
campo de desarrollo. Las señales moleculares difunden por el epitelio y
actúan sobre receptores específicos expresados en las células
neuroepiteliales, y regulan en cada lugar la expresión de un conjunto
específico de factores de transcripción. El conjunto de estos factores en un
grupo de progenitores determina su proliferación, neurogénesis y
diferenciación celular, y, finalmente, la aparición de conexiones y sus
propiedades funcionales (por eso a las señales que regulan su
expresión se les llama también señales morfogenéticas). Estos
progresos de codificación molecular evolucionan durante el desarrollo
desde un estado inicial con alta capacidad regulativa (adaptativa a
eventos distorsionantes) hacia estados más estables o definitivos, que
caracterizarán la identidad molecular de las poblaciones celulares
generadas en cada campo de desarrollo. La distribución en el espacio
de las señales morfogenéticas indica la topología de la región y va a
generar el catálogo de las diferentes lecturas posibles para cada grupo de
células progenitoras en la pared del tubo neural; es decir, el proceso
conocido de forma genérica como regionalización.3
Fig. 3. Desarrollo del SNC
12
2.2. ROMBENCEFALO: CEREBRO POSTERIOR
Está formado por:
Mielencéfalo
Metencéfalo
2.2.1. MIELENCEFALO
Es la vesícula encefálica más caudal y se diferencia en el bulbo raquídeo (médula
oblonga). Sus paredes laterales sufren cierta eversión tal como se abren las
conchas de una almeja, sin embargo, su estructura general es bastante parecida
a la médula espinal. Los neuroblastos de las placas alares migran a la capa
marginal en dirección ventrolateral para formar los núcleos olivares.
Ventralmente, las fibras corticospinales que descienden desde la corteza cerebral
(giro precentral) forman las denominadas pirámides. El pliegue protuberancial
hace que las paredes bulbares laterales se desplacen lateralmente y que la placa
del techo se extienda y adelgace considerablemente. Como consecuencia, la
cavidad del mielencéfalo (futuro IV ventrículo) toma forma romboide y los núcleos
motores pasan a ubicarse medialmente a los núcleos sensitivos.
Las placas alares y basales están bien definidas. La placa basal contiene 3
grupos de núcleos motores:
Eferente somático o medial
Eferente visceral especial o intermedio
Eferente visceral general o lateral.
13
Estos tres grupos originan los núcleos motores de los nervios craneales IX, X, XI y
XII que se ubican en el piso del cuarto ventrículo medial al surco limitante. La
placa alar contiene tres grupos nucleares sensitivos:
Aferente somático o lateral
Aferente visceral especial o intermedio
Aferente visceral general o medial.
Estos grupos neuronales forman los núcleos sensitivos de los nervios craneales
V, VII, VIII, IX y X y los núcleos gracilis y cuneatus.1,4
2.2.2. METENCEFALO
Incluye la región ubicada entre el pliegue protuberancial y el istmo del
rombencéfalo. La porción metencefálica ventral más una contribución celular de la
región alar del mielencéfalo originan el Puente (protuberancia), mientras la región
posterior conforma el cerebelo. El puente forma una importante vía nerviosa entre
la médula espinal y las cortezas cerebrales y cerebelosas.
Por otra parte, el cerebelo es un centro de coordinación de postura y
movimientos. La cavidad del metencéfalo forma la parte superior del futuro IV
ventrículo.
La formación del pliegue protuberancial produce el distanciamiento de las paredes
laterales del puente y la extensión de la sustancia gris del piso del IV ventrículo.
Los neuroblastos de las placas basales constituyen tres columnas de núcleos
motores:
Eferente somático medial
Eferente visceral especial
Eferente visceral general.
14
Ellos originan los núcleos motores de los pares V, VI y VII. La capa marginal de
las placas basales se expande y sirve de puente a fibras que conectan la médula
espinal con la corteza cerebral y cerebelosa; esto explica el nombre de "puente".
Las placas alares poseen 2 grupos sensitivos:
Aferente somático lateral
Aferente visceral general.
Ellos constituyen el núcleo sensitivo principal del n.trigémino, el núcleo espinal del
V par y los núcleos vestibulares del VIII par. Los núcleos pontinos se originan en
las placas alares del metencéfalo.1,4
2.2.3. CEREBELO
Cada placa alar se curva en su región dorsolateral en dirección medial para
formar los labios rómbicos. Estos labios aumentan de tamaño, se proyectan
caudalmente sobre la placa del techo del IV ventrículo y se fusionan en la línea
media. En la zona inferior del metencéfalo están muy separados. La compresión
cefalocaudal de los labios producto de la exageración del pliegue protuberancial
forma la placa cerebelosa que se superpone al puente y al bulbo raquídeo. En el
embrión de 12 semanas se observa una parte media (vermis) y dos laterales
(hemisferios). Inicialmente, la placa cerebelosa consta de las capas neuroepitelial,
del manto y marginal, pero luego algunas células neuroepiteliales emigran a la
superficie cerebelosa a formar la capa granulosa externa que consta de una zona
proliferativa superficial. Al sexto mes, la capa granulosa externa ya ha producido
células granulosas, células en cesto y células estrelladas que contactan con
células de Purkinje aún indiferenciadas. La corteza cerebelosa alcanza sus
dimensiones definitivas después del nacimiento. Los núcleos dentados y dentados
accesorios (emboliforme, globoso y fastigio) se presencian antes del nacimiento.
Posteriormente, los axones que salen de estos núcleos cruzan el mesencéfalo
para llegar al prosencéfalo y constituyen el pedúnculo cerebeloso superior.
15
El crecimiento axonal de las fibras corticopontinas y pontocerebelosas que
conectan las cortezas cerebral y cerebelosa conlleva la formación del pedúnculo
cerebeloso medio. Axones sensitivos provenientes de la médula espinal, núcleos
olivares y vestibulares forman el pedúnculo cerebeloso inferior.
2.3. MESENCÉFALO: CEREBRO MEDIO
El mesencéfalo constituye la vesícula encefálica que sufre menos modificaciones
durante el desarrollo del SNC. Sus paredes crecen de una manera uniforme,
estrechando su luz hasta dar lugar a un conducto denominado Acueducto de
Silvio, que unirá los futuros III y IV ventrículos. A cada lado, las placas basales y
alares del mesencéfalo están separadas por el surco limitante. Las placas alares y
del techo forman el Tectum.
A nivel del Mesencéfalo la Placa Alar formará en el adulto la Lámina
Cuadrigémina y la Placa Basal fromará los núcleos rojo y sustancia negra.
Algunos neuroblastos de las placas alares migran a la capa marginal del tectum y
forman agregados estratificados de neuronas sensitivas para formar la lámina
cuadrigémina, constituida por los Colículos superiores (anteriores): centros de
correlación y de reflejos para estímulos visuales y los Colículos inferiores
(posteriores): centros de relevo para reflejos auditivos
Los neuroblastos de las capas basales originan el núcleo rojo y probablemente la
Sustancia Nigra (Locus Niger). Además, cada placa basal tiene los neuroblastos
que darán origen a las motoneuronas a los nervios craneales III y IV. En la parte
anterior del mesencéfalo se desarrollan los denominados Pie de los Pedúnculos
Cerebrales, por la presencia de fibras que descienden desde la corteza cerebral a
centros motores inferiores del puente, bulbo y médula espinal (tractos
corticopontinos, corticobulbares y corticoespinales respectivamente).
16
2.4. PROSENCEFALO: CEREBRO ANTERIOR
2.4.1. DIENCÉFALO
El diencéfalo es la región anatómica del cerebro que se encuentra entre el tronco
encefálico y los hemisferios cerebrales. Se extiende por delante entre el agujero
interventricular y la comisura blanca posterior hacia atrás. Está limitado
lateralmente por la cápsula interna. En la línea media se encuentra el III ventrículo
el cual lo separa en dos regiones simétricas. El diencéfalo se divide en cuatro
zonas bien definidas que son las siguientes:
El tálamo El hipotálamo El subtálamo El epitálamo
2.4.1.1. EL TÁLAMO Y SUS CONEXIONES
Es la región más grande del diencéfalo, comprende una zona ovoide de sustancia
gris ubicada a ambos lados del tercer ventrículo del cual forma las paredes
laterales en la región más dorsal y posterior. El extremo anterior del tálamo forma
parte del agujero interventricular, mientras que el extremo posterior forma el
pulvinar. En el interior del tálamo se encuentra la lámina medular interna, en
forma de Y quien separa las tres regiones que se describen del tálamo con sus
respectivos núcleos. Estas son las regiones anterior, medial y lateral.
a) NÚCLEOS DEL TÁLAMO
La zona anterior del tálamo contiene el núcleo anterior el cual forma parte del
sistema límbico. Este participa en el procesamiento de las emociones y en
mecanismos de memoria reciente. El núcleo anterior recibe aferencias del
hipotálamo a través del tracto mamilotalámico y a su vez proyecta sus eferencias
a la corteza cingulada.
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La zona medial del tálamo tiene el núcleo dorsomediano. Este núcleo tiene
amplias conexiones con la corteza prefrontal e hipotálamo. Este núcleo participa
en la integración de aferencias viscerales, olfativas, somáticas así como en
mecanismos que permiten percepciones subjetivas y emotivas.
La zona lateral del tálamo es la más extensa. En ella se describen dos bandas
nucleares, una banda dorsal y una banda ventral. En la banda dorsal se describen
los núcleos lateral dorsal, lateral posterior y el pulvinar, mientras que en la banda
ventral se describen los núcleos ventrales anteriores, ventral lateral, ventral
postero- lateral y ventral postero-medial.
Otros núcleos talámicos descritos son: los núcleos geniculados laterales, los
núcleos geniculados mediales, los núcleos reticulares, los núcleos intralaminares
y los núcleos de la línea media. Los núcleos ventral anterior y ventral lateral
juegan un rol importante en el procesamiento de la información motora, dado que
reciben aferencias del cuerpo estriado (VA) y del cerebelo (VL) y proyectan
respectivamente a la corteza premotora y a la corteza motora primaria. Los
núcleos ventral posterolateral y ventral posteromedial participan en el
procesamiento de la información exteroceptiva y propioceptiva proveniente del
territorio medular (lemnisco medial y haces espinotalámicos) y del territorio
cefálico (lemnisco trigeminal). Esta información es enviada luego a la
circunvolución postcentral o área somatosensorial primaria. Si se utiliza criterios
funcionales los núcleos talámicos se pueden clasificar en:
a) núcleos específicos, b) núcleos de asociación c) núcleos inespecíficos.
En los núcleos específicos se agrupan todos aquellos que reciben aferencias
sensitivas u otras que establecen circuitos bien definidos tanto para procesar
información sensitiva como motora que luego se proyecta a la corteza cerebral.
Entre estos están los núcleos geniculados laterales, geniculados mediales,
ventrales postero laterales, ventrales posteromediales, ventral anterior, ventral
lateral, y núcleo anterior del tálamo.
18
Los núcleos de asociación tienen conexiones recíprocas con áreas de asociación
cortical. Ellos son el pulvinar, el núcleo lateral posterior y lateral dorsal y el núcleo
dorsomediano.
Los núcleos inespecíficos son aquellos que establecen amplias conexiones con
otros núcleos del tálamo y otras regiones del sistema nervioso. Ellos son: los
núcleos intralaminares los núcleos reticulares y los núcleos de la línea media del
tálamo. Algunos aspectos funcionales del tálamo Las conexiones que el tálamo
establece con la corteza son siempre ipsilaterales, no existiendo conexiones
directas con la corteza del lado opuesto.
Se acepta que el tálamo participa en dos grandes grupos de sensaciones. Por un
lado estan las sensaciones discriminativas en que participan los sentidos
especiales como visión, audición, tacto, propiocención, dolor. Por otro lado están
las sensaciones afectivas en las cuales participan los núcleos dorsos medianos,
anteriores y reticulares. La afectividad que un individuo demuestra está
íntimamente ligada a su tono emocional. Por ejemplo el estar enfermo, o sentir
bienestar, el estar alegre o triste imprimen un sello distinto a la expresión de
afectividad. El nivel de desagrado o de agrado que cualquier estímulo produce en
una persona dependerá del estado emocional de ella. Así por ejemplo el mismo
estímulo doloroso, de temperatura o de tacto puede evocar una notable variedad
de respuestas subjetivas en el individuo.
2.4.1.2. HIPOTÁLAMO Y SUS CONEXIONES
Esta estructura se encuentra en la zona más anterior e inferior del diencéfalo. El
extremo anterior limita con la lámina terminalis, hacia dorsal y de delante atrás se
relaciona con la comisura blanca anterior y con el surco hipotalámico,
caudalmente delimita con el mesencéfalo, medialmente forma las paredes
laterales del III ventrículo y por último lateralmente está en contacto con el
subtalámo. El límite inferior está dado de adelante atrás por el quiasma óptico,
infundibulum y cuerpos mamilares. Núcleos del hipotálamo Los núcleos que se
describen están agrupados en dos regiones. Estas son la medial y la lateral. El
plano que separa estas regiones está dado por el tracto mamilotalámico y por los
pilares anteriores del fornix.
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a) Zona medial En ésta se describen los núcleos:
1) Preóptico (parte de él también está en la zona lateral)
2) Paraventricular
3) Anterior
4) Dorsomedial
5) Ventromedial
6) Infundibular
7) Posterior.
b) Zona lateral En ésta se describen los núcleos:
1) Supraóptico
2) Supraquiamático (parte de él también está en la zona medial)
3) Laretal
4) Tuberomamilar
5) Tuberales laterales
6) Mamilares (parte de ellos también están en la zona medial)
c) Conexiones aferentes de hipotálamo El hipotálamo recibe múltiples conexiones aferentes relacionadas con funciones
viscerales, olfativas y del sistema límbico. Entre éstas tenemos:
1) Las aferencias viscerales y somáticas que llegan al hipotálamo como
colaterales de los sistemas lemniscales vía formación reticular.
2) Las aferencias corticales que llegan al hipotálamo directamente desde la
corteza frontal
3) Las aferencias provenientes del hipocampo vía fornix-núcleos mamilares.
4) Las aferencias del núcleo amigdaloide vía estría terminalis
5) Las aferencias del tálamo provenientes de los núcleos dorsomediano y de la
línea media
6) Las aferencias provenientes del tegmento mesencefálico.
7) Las aferencias provenientes de la retina al núcleo supraquiasmático.
20
d) Conexiones eferentes del hipotálamo
Estas son también muy numerosas y complejas. Entre ellas tenemos:
1) Eferencias mamilotalámicas hacia el núcleo anterior del tálamo, para luego
proyectarse al corteza cingulada.
2) Eferencias mamilo-tegmentales que permiten conexiones con la formación
reticular del tegmento mesencefálico.
3) Eferencias descendentes al tronco encefálico y médula espinal. Estas permiten
que el hipotálamo pueda influir en los centros segmentarios simpáticos y
parasimpáticos tales como: núcleo accesorio del oculomotor, núcleos salivatorios
superior e inferior, núcleo dorsal del vago, núcleos simpáticos del asta lateral,
núcleos parasimpáticos de la región intermedio lateral de la médula sacra. El
hipotálamo también establece conexiones con la hipófisis de dos maneras
diferentes. Una de ellas es a través del tracto hipotálamo-hipofisiario y la otra es a
través de un sistema porta de capilares sanguíneos. El tracto hipotálamo-
hipofisiario permite que las hormonas vasopresina y oxitocina, que son
sintetizadas por neuronas de los núcleos supraóptico y paraventricular
respectivamente, sean liberadas en los terminales axónicos que contactan con la
neurohipófisis. Estas hormonas actúan produciendo vasoconstricción y
antidiuresis (vasopresina) o contracción de la musculatura uterina y de las células
mioepiteliales que rodean los alveolos de la glándula mamaria (oxitocina), en la
mujer. El sistema porta hipofisiario, está formado por capilares que forman una
red que desciende al lóbulo anterior de la hipófisis. Este sistema porta lleva
factores de liberación hormonal que son sintetizados en el hipotálamo y cuya
acción en el lóbulo anterior de la hipófisis inducirá la producción y liberación de
hormonas tales como: adenocorticotrofina (ACTH), hormona folículo estimulante
(FSH), hormona luteinizante (LH), hormona tirotrófica (TSH), hormona del
crecimiento (GH), etc.
21
2.4.1.3. EL SUBTÁLAMO Y SUS CONEXIONES
La región subtalámica se encuentra entre el hipotálamo medialmente, la cápsula
interna lateralmente y el tálamo dorsalmente. En ésta zona encontramos el núcleo
subtalámico (la estructura de mayor tamaño) y la zona incerta. Los sistemas de
fibras que en esta región se describen están dados por: el ansa lenticularis, el
fascículo lenticularis y el fascículo subtalámico. El núcleo subtalámico tiene la
forma de un lente biconvexo. Sus principales aferencias provienen del segmento
lateral del globus pallidus, vía fascículo subtalámico. Por otro lado las eferencias
del núcleo subtalámico proyectan de vuelta al globus pallidus pero a su lámina
medial. La zona incerta es una banda de sustancia gris ubicada entre el tálamo y
el fascículo lenticular. Esta estructura se sabe que recibe conexiones de la
corteza cerebral motora primaria, sin embargo sus eferencias son aún
desconocidas.
2.4.1.4. EL EPITÁLAMO Y SUS CONEXIONES
Este comprende la glándula pineal, los núcleos habenulares y las estrías
medulares. La glándula pineal es una estructura que contiene neuronas, células
de glía y células secretoras especializadas llamadas pinealocitos. Estos últimos
sintetizan la hormona melatonina. Esta hormona además de inhibir la maduración
de espermatozoides y oocitos, es importante en la regulación de los ritmos
circadianos asociados a períodos de luz y oscuridad. La producción de melatonina
aumenta en la noche y disminuye en el día. También se ha descrito que la
melatonina es un potente antioxidante que ayuda a proteger el SNC. Los núcleos
habenulares son uno medial y uno lateral. Estos núcleos reciben aferencias de los
núcleos septales vía estría terminal y proyectan sus eferencias vía fascículo
retroflexus al núcleo interpeduncular.
22
2.4.2. TELENCEFALO
Es una estructura cerebral situada sobre el diencéfalo. Representa el nivel más
alto de integración somática y vegetativa.
Histológicamente, y desde un punto de vista embriológico y ontogénico, se
distinguen, dentro de la corteza cerebral (o córtex):
Neocorteza: Estas áreas constituyen la "capa" neuronal que recubre
los lóbulos prefrontal y, en especial, frontal, de los mamíferos. Se encuentra
muy desarrollado en los primates y destaca el desarrollo en el género Homo.
El neocórtex corresponde a aquella parte de la corteza en la que puede
reconocerse la estratificación en seis capas horizontales segregadas por la
célula tipo, neuronal de entrada, o célula densa.
Paleocorteza: La paleocorteza o corteza del bulbo olfatorio es la parte de
la corteza cerebral que corresponde a las áreas de terminación de las vías
olfatorias. En esta capa se encuentra el cerebro olfatorio. Junto con
la arquicorteza forma la allocorteza, estructura que conforma el 10% del
volumen total de la corteza cerebral humana.
Arquicorteza: La arquicorteza es una de las dos estructuras
del encéfalo que forman la allocorteza, junto a la paleocorteza o corteza
olfatoria. Todas estas estructuras suman un 10% de la corteza cerebral.
2.5. MORFOGENESIS CEREBRAL
La neurulación es un proceso fundamental de la embriogénesis, que
culmina en la formación del tubo neural después de un repliegue
progresivo de la placa neural temprana. En el embrión humano
transcurre entre los días 18 y 27 del desarrollo embrionario. La placa
neural se va curvando progresivamente debido a la formación de
regiones bisagra (en las que las células epiteliales modifican su forma
prismática para adoptar una forma piramidal) y procesos mecánicos
mediados por contactos del tubo neural con los tejidos circundantes.
23
La elevación de los pliegues neurales se establece a través de un
espacio, llamado el surco neural, que se convierte en el lumen del tubo
neural primitivo después del cierre del surco neural. El tubo neural se
cierra cuando los pliegues neurales se fusionan en la línea media
dorsal, estableciendo la placa del techo (roof plate) en el tubo neural. Este
cierre en humanos comienza en la región de unión entre el futuro tronco
cerebral y la médula espinal, y progresa hacia delante y atrás para
terminar con el cierre de los orificios anterior y posterior (neuroporos).
Además, en los pliegues neurales se generan las células especializadas
de la cresta neural, que originan parte del mesodermo de los arcos
branquiales, así como los progenitores neuronales y gliales del sistema
nervioso periférico (esto último junto con otros progenitores
procedentes de las placodas ectodérmicas cefálicas).
Fig. 4. A, B, E, F. Embriones humanos a diferentes estadios de desarrollo (d: días de gestación). C, visión anterior de un embrión por microscopía de barrido para evidenciar el neuroporo anterior. D, D’, cortes transversales del tubo neural, ilustrando en el dibujo la regionalización dorso-ventral. G, esquema del tubo neural anterior y los segmentos neuroméricos del cerebro embrionario.
24
El tubo neural temprano, en la mayoría de los vertebrados es una
estructura alargada y recta. Antes del final de la neurulación (entre los
días 25 y 35 del desarrollo embrionario), la porción más anterior del tubo
neural experimenta cambios morfológicos drásticos. En esta región se
desarrollan las tres vesículas primarias: el cerebro anterior
(prosencéfalo; Pros.), el cerebro medio (mesencéfalo; Mes.) y el
cerebro posterior (rombencéfalo; Romb.); el extremo anterior del tubo
neural se cierra y se evaginan lateralmente las vesículas ópticas
desde cada lado del prosencéfalo. En esta etapa temprana de
desarrollo llamada etapa de tres vesículas; días 30-35 del desarrollo,
el eje del tubo neural se curva considerablemente hacia la zona ventral
para formar las flexuras cefálica y cervical del tubo neural.
Posteriormente, el prosencéfalo se divide en el prosencéfalo
secundario (telencéfalo y el hipotálamo) y más caudalmente el
diencéfalo.
El descubrimiento de genes reguladores que se expresan en patrones
regionales restringidos en el cerebro anterior en desarrollo, ha
proporcionado nuevas herramientas para la identificación de los campos
de desarrollo en el esbozo cerebral, así como la definición de sus
propiedades moleculares e histogenéticas. Sobre la base de patrones
de expresión génica, junto con información morfológica, se han utilizado
dos modelos para interpretar el proceso de regionalización de la placa y
el tubo neural:
2.5.1. Uno topográfico o “modelo en columnas”: en gran medida
construido con el objetivo de salvar la clásica interpretación de las
regiones cerebrales de acuerdo a la localización de los surcos del
diencéfalo en cuatro zonas longitudinales: columnas de Herrick.
2.5.2. Modelo topológico segmentario: conocido como el “modelo
prosomérico”, construido sobre la evidencia de una serie de divisiones
25
transversales del tubo neural, que se sobreponen a las zonas primarias
longitudinales descritas por Hiss.
El modelo prosomérico es más consistente con los recientes datos
morfológicos, moleculares y experimentales, que por otro lado, no
pueden ser totalmente explicables en términos de las zonas
longitudinales de Herrick.
Fig. 5. Modelo prosomérico
El paradigma prosomérico propone que el cerebro anterior embrionario
se subdivide en un patrón de cuadrícula donde los patrones
moleculares longitudinales (columnas) y transversales (segmentos)
se intercalan para definir los campos de desarrollo.
Este plan general del patrón segmentario, con una organización
fundamental cartesiana es reconocible en el primordio neural de todos
los cordados, por lo que como conquista evolutiva debió significar un
gran avance funcional y adaptativo.
Variaciones en los mecanismos genéticos que regulan el desarrollo
de este plan, producen cambios de la estructura o deformaciones, y
son el origen de las diferencias estructurales entre los cerebros de las
diferentes especies de vertebrados.
26
Como resultado, el número de zonas longitudinales y segmentos
transversales, y sus subdivisiones principales, son constantes en
todos los cerebros de vertebrados, permitiendo una fácil comparación
de la topología cerebral entre las especies, así como una mejor
extrapolación de los mecanismos causales. El modelo hace hincapié en
los patrones compartidos, y puede ser fácilmente utilizado para
estudiar los procesos diferenciales de desarrollo, así como identificar
los patrones patológicos (como fenotipos mutantes).
Señales morfogenéticas con patrones espacio-temporales precisos
distribuidos en el eje ventro-dorsal, regulan la especificación molecular y
el destino diferenciativo de estos progenitores. Esto se conoce como
patrón dorso-ventral (DV), que da lugar a las zonas longitudinales o
columnas neuroepiteliales. Todos los segmentos neurales comparten este
patrón básico DV, con independencia de su posición antero- posterior.
Este patrón básico común repetido es lo que se entiende como
distribución metamérica.
Los límites transversales subdividen el tubo neural en una serie
constante de segmentos antero- posteriores o neurómeros. Como
resultado de una expresión genética diferencial (regulada, como
veremos más adelante, por señales morfogenéticas), cada uno de
estos campos regula de forma independiente la dinámica de
proliferación e histogénesis en sus progenitores. En el prosencéfalo hay
tres prosómeros diencefálicos (P1-P3), además del prosencéfalo
secundario, que presenta una segmentación incompleta. En el
rombencéfalo, los segmentos se denominan rombómeros (R1 a R11,
contando el istmo [I] como r0) y el mesencéfalo está formado por dos
mesómeros (M1 y M2).
El modelo prosomérico ha dado a conocer el significado morfológico
de numerosos patrones de expresión génica en el cerebro anterior.
Estos patrones regulan la generación de dominios de progenitores con
27
propiedades histogenéticas diferentes y que son la base de la
diversidad neuronal y estructural del cerebro adulto.
2.6. MECANISMOS MOLECULARES QUE CONTROLAN LA REGIONALIZACION DORSOVENTRAL
La especificación del destino molecular diferencial de las regiones
longitudinales y transversales en el neuroepitelio, implica patrones de
señalización posicional a lo largo de los ejes mediolateral (ML) y antero-
posterior (AP) de la placa neural. Debido a la neurulación, el patrón ML en
la placa neural es topológicamente equivalente al patrón DV en el tubo
neural.
Fig. 6. A, esquema de las interacciones verticales y planares durante la inducción de la placa neural; B, en una visión lateral del tubo neural se han representado los organizadores secundarios y sus influencias morfogenéticas mediante flechas que representan la distribución de las moléculas señal.
28
2.6.1. VENTRALIZACION
Nuestro conocimiento de los procesos ventralizantes está
fundamentalmente basado en los resultados obtenidos del estudio de la
regionalización DV de la médula espinal, que se deriva de la parte
posterior (caudal) de la placa neural. Moléculas señalizadoras producidas
por los tejidos subyacentes no neurales (como es el mesodermo axial)
especifican la identidad ventral de las diversas áreas neurales supra-
yacentes.
Esta señalización ventral está representada por la expresión del gen Sonic
Hedgehog (SHH; 7q36.3; Holoprosencefalia: MIM:120200, 142945,
611638, 269160, 147250), que se expresa en la notocorda
(mesodermo axial) y codifica para una proteína secretable que, a
través de un gradiente de difusión, actúa como morfógeno del tubo
neural ventral. La proteína SHH es primero secretada por la notocorda,
induciendo su propia expresión en la línea medial de la placa neural (lo
que se convertirá en la placa del suelo). La activación de la señal mediada
por SHH confiere a esta región una identidad de placa del suelo y la
capacidad de funcionar como una fuente secundaria de morfógeno
ventralizante. En el polo rostral de la placa y tubo neural, la notocorda
termina ejerciendo una actividad ventralizante que de forma radial, y junto
con la actividad del mesodermo precordal (placa precordal), van a
influenciar el especial desarrollo del diencéfalo basal (tegmento
diencefálico) y el hipotálamo (placa basal del prosencéfalo secundario).
2.6.2. DORSALIZACION
Respecto a las señales dorsalizantes que especifican los territorios alares,
experimentos de ganancia de función (expresión inducida de genes) y
datos de mapeos de expresión genética, han demostrado que sus
moléculas señalizadoras son miembros de la superfamilia de TGF-b,
como BMP4 (14q22.2; Anoftalmia-microftalmia y alteraciones de la línea
29
media; MIM 112262) y BMP7 (20q13.31), o de la familia Wnt
(WNT1;12q13.12).
Estas señales son producidas por el ectodermo perineural primero, y
más tarde por la placa del techo.
BMPs y Wnts se expresan en la placa del techo, difunden por las
regiones dorsales del tubo neural y junto con las señales ventralizantes
(principalmente la señal SHH), establecen un código donde la
combinación molecular implica información posicional a lo largo del eje
DV en el tubo neural. Recientemente, el producto del gen Fgf8 ha sido
identificado como un factor necesario para el normal desarrollo de la
placa alar diencefálica y telencefálica, mediante la interacción a nivel local
con los genes Wnt1 y Wnt3a.
El resultado de este proceso de regionalización DV, que afecta a todo el
tubo neural, es la especificación de las cuatro zonas básicas
longitudinales de la pared neuroepitelial: las placas del suelo, basal, alar
y del techo. Estos cuatro territorios van a generar todas las estructuras
neurales presentes en el eje transversal (es decir, en una rodaja) del
cerebro:
A) La placa del suelo formará una glía radial especial que se
mantiene durante mucho tiempo, incluso después del desarrollo.
Produce, además de Shh, moléculas guía (como las netrinas; NTN;
17p13.12) atrayentes para los axones comisurales ventrales y, en
algunas regiones especiales también atrae poblaciones
neuronales. La placa del suelo del rombencéfalo produce las
neuronas de los núcleos del rafe y en el mesencéfalo las de la
sustancia negra y el área tegmental ventral.
B) La placa basal va a originar las regiones eferentes (de salida) para
realizar la actividad del SNC sobre los otros órganos del cuerpo
como son: las neuronas motoras y las interneuronas, que regulan
las actividad motriz y la integración sensitivo-motora, las regiones
de control y las neuronas eferentes del sistema nervioso
30
autónomo, así como el control de las secreciones glandulares
(principalmente a través del hipotálamo y la neurohipófisis).
C) La placa alar es donde se desarrollan los centros de procesamiento
sensorial y las funciones neurales de análisis e integración más
avanzadas. Su desarrollo es paralelo al aumento de complejidad
estructural y funcional de los cerebros. La placa alar del
prosencéfalo secundario es el telencéfalo, donde el desarrollo de la
corteza cerebral es el proceso de mayor variabilidad evolutiva del
cerebro de vertebrados. La corteza cerebral, en paralelo al
desarrollo de la placa alar del diencéfalo (el tálamo), marca las
mayores diferencias en las funciones cerebrales, con la aparición de
las funciones mentales en algunas especies.
D) La placa del techo va a desarrollar las comisuras dorsales, muy
importantes en el prosencéfalo, donde se desarrollan el cuerpo
calloso, la comisura del hipocampo, las comisuras anterior y
posterior. También son derivados de la placa del techo los plexos
coroideos y la glándula pineal.3
2.7. MECANISMOS MOLECULARES QUE CONTROLAN LA REGIONALIZACION ANTEROPOSTERIOR
La regionalización en el eje AP es el proceso que conduce a la
generación de los distintos territorios transversales del tubo neural. Hay
evidencias de que en la placa neural ya van apareciendo patrones
moleculares diferenciales a lo largo del eje AP durante la gastrulación.
Señales moleculares verticales propagadas desde tejidos subyacentes
(mesodermo y endodermo) y señales planares actuando desde el
organizador primario (el nodo) así como desde el ectodermo, van a
contribuir a la especificación AP del tubo neural.
31
La primera señal induce diferenciación hacia el cerebro anterior y el
mesencéfalo. La molécula señal es la proteína de Cerberus (CER1;
9p22.3) que regula la expresión de los factores de transcripción: Lim1
(LHX1; 17q12) y Otx2 (OTX2; 14q22.3; Microftalmia; MIM: 610125,
613986, 610125). Estos factores son moléculas clave para el desarrollo
del organizador endomesodérmico anterior y están implicados en sus
efectos sobre el neuroectodermo. Alteraciones de la función de
cualquiera de estos genes producen embriones que carecen de
cerebro anterior y mesencéfalo en los modelos animales, y alteraciones
oculares y del telencéfalo en humanos.
Más tarde, señales secundarias ejercen una influencia posteriorizante
sobre la placa neural, lo que permite la inducción del rombencéfalo y la
médula espinal. Las moléculas candidatas para esta actividad
posteriorizante incluyen el ácido retinoico, Fgf2 (FGF2; 4q27-q28) y la
señalización de Wnt. Estas moléculas regulan la expresión de los genes
de la familia Hox. En los mamíferos, esta familia de genes está
compuesta por 39 genes estrechamente relacionados con la codificación
de factores de transcripción, organizados en cuatro grupos o clusters
homólogos, los grupos: A (7p15.2), B (17q21.32), C (12q13.13), y D
(2q31.1). Los genes Hox presentan un límite anterior de expresión muy
definido, que identifica el límite entre campos de desarrollo en el
rombencéfalo y médula espinal. La combinación de las expresiones
de los genes Hox va segmentando molecularmente el neuroepitelio
de estas regiones en rombómeros y mielómeros, así como el resto de los
derivados mesodérmicos y endodérmicos, donde también se expresan.
El conjunto de genes Hox expresados en un determinado segmento
corporal o cefálico (código Hox) regula la expresión de otros genes de
manera particular para la región, determinando sus características
estructurales y funcionales específicas.
32
2.8. ¿CÓMO SE CONTRUYE LA COMPLEJIDAD DEL CEREBRO?
Como hemos visto, la regionalización de la placa neural anterior es el
resultado de la superposición de múltiples patrones temporo-espaciales
de expresión de genes del desarrollo, que regulan los principales
procesos del desarrollo neural: proliferación, migración y diferenciación
celular. La combinación de los patrones en los ejes DV y AP genera la
red de primordios de las áreas cerebrales. Por lo tanto, los campos del
desarrollo regularán sus programas de proliferación y diferenciación en
función de la información posicional, codificada en forma de expresión de
un grupo específico de genes para cada campo. Debemos ahora
conocer cuáles son los mecanismos que se van a activar para producir
diversidad en el interior de un campo del desarrollo. El mapa resultante
será una representación cartesiana de los esbozos de los territorios
cerebrales, en las dos dimensiones topológicas principales del epitelio
neural. En el interior de los esbozos cada célula progenitora adopta
programas de desarrollo específicos según su identidad molecular.
Fig.7 A, representación esquemática de patrones de expresión génicos sobre el plano segmentario del tubo neural; B, campos morfogenéticos en el modelo prosemérico. Los gradientes de color representan la señalización vehiculada por señales morfogenéticas que activan
33
cascadas génicas, representadas por flechas; los símbolos (+) representan activación y los (–) represión de la expresión del gen diana.
Sobre este mapa cartesiano de información posicional, la identidad
neuronal o glial es adquirida por las células neurales, que sufren una
restricción progresiva de su potencial histogénetico, bajo el control de su
programa genético y la influencia de las señales ambientales de origen
local. Estas señales ambientales tienen carácter morfogenético y se
producen en lugares específicos en el tubo neural, que son conocidos
como organizadores secundarios. Estas regiones expresan genes que
codifican moléculas señalizadoras, que difunden dentro del campo de
desarrollo, estableciendo las identidades regionales y la polaridad de las
células neuroepiteliales. El establecimiento de gradientes de difusión
para estas señales morfogenéticas se interpreta en términos de
regulación diferencial de la transcripción genómica de las células dentro
del campo del desarrollo sobre el que actúan, regulando las identidades
neuronales a lo largo de los ejes AP y DV.
Tres regiones de la placa y el tubo neural se han identificado como
organizadores secundarios: el polo neural anterior (ANR; a nivel de los
bordes del neuroporo anterior en el techo del prosencéfalo secundario),
la zona limitante intratalámica (ZLI; en el diencéfalo entre tálamo y
pretálamo) y el organizador del istmo (ISO; entre las vesículas
mesencefálica y rombencefálica). Son bien conocidos los procesos
moleculares y celulares que subyacen a la actividad del ISO, controlando
el desarrollo mesencefálico por delante y del cerebelo por detrás. La
señal morfogenética del ANR y el ISO es Fgf8 (FGF8; 10q24.32;
Síndrome de Kallmann; MIM: 612702). El gradiente de difusión de Fgf8
en el neuroepitelio actúa sobre receptores específicos y regula el
desarrollo de las regiones anteriores de la corteza cerebral, así como el
mesencéfalo y cerebelo (respectivamente). Se sabe menos sobre la
regionalización diencefálica y la función reguladora de la ZLI. La
molécula señalizadora de la ZLI es Shh, cuya actividad tiene también
34
distribución gradiental para modular la expresión local de marcadores
regionales en el tálamo.
CAPITULO 3
3.1. PARES CRANEALES
Hacia la cuarta semana del desarrollo ya se observan los núcleos de los 12 pares
craneales. Todos los nervios excepto el olfatorio (I) y el óptico (II) emergen del
tronco encefálico, y de éstos sólo el oculomotor (III) emerge de fuera de la región
del rombencéfalo. En el rombencéfalo, los centros de proliferación en el
neuroepitelio establecen ocho segmentos distintos, los rombómeros. Éstos
originan los núcleos motores de los pares craneales IV, V, VI, VIl, IX, X, XI y XII.
El establecimiento de este patrón segmentario es al parecer dirigido por
mesodermo obtenido en los somitómeros bajo el neuroepitelio de revestimiento.
Las neuronas motoras de los núcleos craneales se hallan dentro del tronco
encefálico, aunque los ganglios sensitivos están fuera del cerebro. De este modo,
la organización de pares craneales es homóloga a la de los nervios raquídeos,
aunque no todos los pares craneales contienen fibras motoras y sensitivas.
Los ganglios sensitivos de los pares craneales se originan a partir de placodas
ectodérmicas y células de la cresta neural. Entre las placodas ectodérmicas se
incluyen la nasal, la ótica y cuatro placodas epibranquiales representadas por
engrosamientos ectodérmicos dorsales a los arcos faríngeos. Las placodas
epibranquiales contribuyen a la formación de ganglios para los nervios de los
arcos faríngeos (V, VII, IX y X). Los ganglios parasimpáticos (viscerales eferentes)
proceden de células de la cresta neural y sus fibras son transportadas por los
pares craneales IlI, VII, IX y X.
35
CONCLUSIONES
El sistema nervioso central se forma a partir del ectodermo embrionario.
En la 3° semana pasa por las etapas de placa, surco, y tubo neural, tiene
dos porciones bien definidas una anterior dilatada en forma de tres
vesículas que formarán el encéfalo y otra posterior tubular que formará la
médula espinal.
En la 5° semana el embrión tiene cinco vesículas encefálicas: El
telencéfalo y el diencéfalo derivados del prosencéfalo, el mesencéfalo que
permanece indiviso, y el metencéfalo y mielencéfalo que derivaron del
rombencéfalo. El tubo neural está formado ahora por tres capas: el
neuroepitelio ventricular, la capa del manto o sustancia gris y la capa
marginal o sustancia blanca.
La inducción molecular del desarrollo de SNC está dada principalmente por
la expresión del gen Sonic Hedgehog; la proteína SHH, factores de la
superfamilia TGF-b, la familia WNT y la expresión de genes de la familia
HOX.
36
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
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Panamericana. 2012.
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37