Neurociencia y desarrollo del sistema nervioso.

1. El encéfalo cambianteEmbriogénesis Carmen Cristina Sobalvarro, MSc. Escuela de Ciencias Psicológicas Escuela de Vacaciones Interciclos 2010 CUM

2. Gastrulación Invaginación una sola lámina origen 3 capas germinativas ectodermo mesodermo endodermo Mesodermo Endodermo Línea media Ejes: anteroposterior dorsoventral

3. Gastrulación Clave formación NOTOCORDA agregación que invagina y se extiende hacia adentro Fosita primitiva alarga Línea Primitiva Movimientos celulares Define la línea media Eje mayor de simetría del cuerpo

4. Origen sistema nervioso neuroectodermo diferenciación neural ulterior = Neuronas y glía envía señales inductivas neuroectodermo suprayacente Subgrupo cel. Neuroectodérmicas engrosan línea media Epitelio cilíndrico Células precursoras nerviosas Placa neural Márgenes laterales se pliegan Tubo neural Encéfalo y M. E. Notocorda

5. Origen sistema nervioso Células precursoras nerviosas = Células Madre Origen: a. Neuronas b. Astrocitos c. Oligodendrocitos Línea media ventral: Placa del piso (notocorda) Señales que especifican los neuroblastos Placa del piso + Línea media ventral + Notocorda: Polaridad dorsoventral Influye en la diferenciación cel. Precursoras Porción ventral Origen a neuronas motoras M.E. Encéfalo posterior Células más alejadas Neuronas de relevo internas M.E. Encéfalo posterior

6. Origen sistema nervioso Límite dorsal Bordes plegados Cresta Neural Reciben señales inductivas que diferencian Neuronas Glía ganglios sensitivos y motores viscerales Cel. Neurosecretoras Sistema nervioso entérico Población no neuronal: Células pigmentarias Hueso Rostro y cráneo

7. Origen sistema nervioso Poblaciones Notocorda Placa del piso Cresta Neural Células Madre Son autorrenovables Pueden dividirse Otra célula madre Célula progenitora: muere al terminar su capacidad mitótica Patologías de implante Diabetes Parkinson Oligodendroglía

8. Origen sistema nervioso Ácido retinoico Afecta el desarrollo del encéfalo Produce teratogénesis Abortos Medicamentos: isoretoína Defectos 13-cis-retinoico Ligan con la hormona tiroidea Producen patrones inapropiados de genes Polidactília

9. Identidad celular Mecanismo: inducción neural Resultado de: Control espacial dif. Genes Fosita primaria Control temporal dif. Genes Notocorda Modulan la expresión genética Tipos de señales inductivas: Retinoica: activa factores de transcripción modula la expresión de genes diana

11. Motilidad

13. Señalización que puede modificar componentes

14. Citoesqueleto

15. CitoplasmáticosAlteran la motilidad Regulan la expresión genética - proliferación

17. Interactúan proteínas fijadoras ADN – modulan

18. Producen ontogénesis de cel. mesodérmicas

20. CordinaRegulación negativa

22. Espina bífida (falta de cierre neural posterior)

23. Anencefalia (falta absoluta del cierre completo del tubo neural anterior)

24. Holoprosencefalia (interrupción de la diferenciación regional del encéfalo anterior) A MENUDO DE ACOMPAÑAN DE RETARDO MENTAL

25. Regiones encefálicas Resultado de los movimientos morfogénicos Doblan Pliegan Tubo neural Contraen

26. Regiones encefálicas primitivas Extremo anterior – tubo neural Acodadura cefálica: encéfalo anterior (prosencéfalo) Mesencéfalo Acodadura cefálica + Acordadura cervical Encéfalo posterior (rombencéfalo) Acordadura cervical = M. E. Ventrículos cerebrales

27. Regiones encefálicas Dos series de divisiones Caras laterales del prosencéfalo rostral = Telencéfalo Tercer ventrículo Ventrículo lateral Telencéfalo Diencéfalo Vesícula óptica Futuro acueducto Mesencéfalo Metencéfalo Rombencéfalo Mielencéfalo Cuarto ventrículo Médula espinal

28. Prosencéfalo Mesencéfalo Romboencéfalo Futura médula espinal Diencéfalo Telencéfalo Mielencéfalo, futuro bulbo Médula espinal Hemisferio cerebral Lóbulo olfatorio Nervio óptico Cerebelo Metencéfalo

30. Neuronas y Glía Salvo algunas neuronas, todo el complemento neuronal del encéfalo adulto se produce durante una ventana temporal que se cierra antes del nacimiento

31. Neurogénesis Zona ventricular : capa más interna que rodea la luz del tubo neural Migración: se generan en la luz del tubo y se trasladan hasta su posición final, el movimiento es radial, al desplazarse se van colocando sobre las que ya se habían colocado con anterioridad. Maduración: Las células neurales que nace, se considera inmadura, llega a su etapa morfofuncional hasta que ha llegado a su lugar de destino final en el sistema nervioso.

33. Las células Piramidales (del cortex) y los Astrocitos migran verticalmente desde la zona ventricular moviéndose a lo largo de las células radiales Glía.

37. Epilepsia

38. Otros problemas neurológicosResultado migración neuronal anormal en corteza cerebral.

39. Holoprosencefalia Efectos teratógenos por Talidomida

40. Dipygus 5 miembros por debajo de la línea media

41. Trisomía del cromosoma 13 o Síndrome de Patau: Este síndrome se caracteriza por: Retraso mental, disminución de distancia interorbital (hipotelorismo) que puede llegar a la presencia de un solo ojo (aspecto de cíclope) y coloboma, labio leporino, ausencia de paladar, trastornos en la lengua, aparición de más de dos narinas

42. Trisomía del cromosoma 18 o Síndrome de Edwards: las características observadas en recién nacidos son: crecimiento lento, presentan retaso mental, puños cerrados, el 80% de los nacidos son mujeres, tienen el segundo y quinto dedo superpuestos al tercero y cuarto, pies con arco plantar escaso

43. La Acondroplasia: Es un trastorno óseo genético (hereditario) que se presenta en uno de cada 25.000 niños que nacen vivos. Es el tipo más frecuente de enanismo, en la cual los brazos y las piernas del niño son cortas en proporción a la longitud corporal. Además, con frecuencia, la cabeza es de un tamaño mayor y el tronco, de tamaño normal. La estatura promedio de los adultos hombres con acondroplasia es de 1,32 m (52 pulgadas ó 4 pies, 4 pulgadas). La estatura promedio de las mujeres adultas con acondroplasia es de 1,25 m (49 pulgadas ó 4 pies, 1 pulgada). Procede de una mutación con cambio de G por A en el nucleótido 1138 del ADNc del gen del receptor del factor de crecimiento fibroblástico 3 (FGFR3) situado en el cromosoma 4p.

44. Síndrome de Waardenburg Anomalías craneofaciales espina bífica e hipoacusia, por alteración en el gen Pax6, Pax3. Se calcula una incidencia de 142 000, afectando por igual a hombres que mujeres, se a descrito en una tercera parte de los niños con sordera congénita.

45. Construcción circuitos neurales

46. Proliferación Celular, migración y diferenciación. Moléculas de guía axonal. Quimio-atracción y Quimio-repulsión. Sinaptogénesis. Eliminación Sináptica. Factores Neurotrópicos.

51. Crecimiento y Reconocimiento El crecimiento dirigido Reconocimiento área diana Detectan Responden Identifican Prohíben Mediado por el Cono del axón Rutas inapropiadas

52. Crecimiento y Reconocimiento Cono del axón: Contiene la energía Móviles, exploran Determinan la dirección del crecimiento Guían la extensión del axón en esa dirección La lámina crece el lamelapodio donde crecen filopodios

54. Crecimiento y Reconocimiento Mueve el citoesqueleto de actina por medio de los filopodios Sufre cambios constantes que le permiten establecer los “puntos de decisión” Los axones en la retina en formación: Se entrecruzan parcialmente (decusan) y Con ello se establece la visión binocular Ejemplo de punto de decisión, se vuelven lentos al ir alcanzando su diana. (Quiasma óptico, cel. Ganglionar, posición retinal).

56. Actina - Miosina

57. Vesículas de membrana - Filopodia Dirección de Crecimiento Cono de Crecimiento Neurita Creciendo Proteínas y vesículas de la membrana fabricadas en el cuerpo son exportadas hacia abajo de la neurita. Cuerpo celular de neurona inmadura

58. Crecimiento y Reconocimiento Los conos necesitan: Lamininas Colágenos Fibronectina Moléculas CAM Cadherinas Ca+ Matriz extracelular Se unen a las integrinas Luego continúan como sistema de ligandos neurotransmisores

60. MASA (retardo mental, afasia, marcha festinante - aparentando la marcha de un payaso o de un mandarín-, pulgares abducidos)

63. Moléculas tróficas: permiten la supervivencia de la neuronaNecesarios para el establecimiento de los circuitos

64. Crecimiento y Reconocimiento Quimioatrayentes: Netrinas: Pueden actuar con las lamininas del medio extracelular Se encuentran en la línea media del SN en desarrollo Si muta el gen, interrumpe el desarrollo de la comisura anterior de la M.E. y los axones que cruzan la línea media en el encéfalo anterior, cuerpo calloso, la comisura anterior y comisura del hipocampo El cruce en la línea media, proceso esencial para la construcción de vías sensitivas, motoras y asociativas en el encéfalo

65. Crecimiento y Reconocimiento Quimiorrepelentes: Moléculas NoGo Pueden producir epilepsia por falta de mielina en la migración anormal Pérdida de tejido hemisférico y con ello hay fallo motor Hipomielinización, cuerpo calloso y otras estructuras

66. Crecimiento y Reconocimiento Quimiorrepelentes: Semaforinas: Colapso del cono del axón y cese del crecimiento Pueden producir alteración en la dirección del axón

67. 1. ¿ Cómo se movilizan los axones para encontrar sus células objetivo? Cuerpo Celular Axón Cono de Crecimiento Filopodia

68. Dickson. (2002). Molecular mechanisms of axon guidance. Science 298:1959

69. Dickson. (2002). Molecular mechanisms of axon guidance. Science 298:1959

70. Yanjie Fan @ James Zheng lab (Emory Neuroscience Program). Una migración fibroblastos embrionarios (Xenopus) fue manchada por sus microtúbulos y microfilamentos de actina, dos grandes estructuras citoesqueleto. El panel de colores es la combinación de dos canales. La dirección de migración se indica mediante las flechas.

72. Mapas Topográficos Es la capacidad del sistema nervioso para formar patrones de conexión neural que le permitirá reconocer un estímulo específico. Se convierte en el establecimiento de rutas neuronales específicas que interconectan diversas zonas cerebrales para funciones específicas, tanto somatosensitivas como motoras.

73. Mapas Topográficos Corresponde a la Teoría de la Afinidad Qímica de Roger Sperry (1960) Elecciones disponibles para un axón: Establecer contactos sinápticos Retraerse No volver a establecer otro contacto sináptico No pueden inervar células gliales o tejido conectivo Las moléculas de adhesión les brindan apoyo para la estabilización Los elementos pre y postsinápticos con específicos

74. Mapas Topográficos Interacción trófica: dependencia prolongada entre las neuronas y sus blancos. Trófico: significa nutrición Factores neutróficos: es el intercambio molecular que se establece entre neuronas para la sobrevivencia

75. Mapas Topográficos Neutrofinas: Moléculas de señalización intercelular, Se originan en tejidos diana, Regulan La diferenciación El crecimiento La sobrevivencia

77. Eliminación de sinapsis: unido a la inervación polineural

79. Las sinapsis requieren de un nivel mínimo seguro de sostén trófico para persistir

80. Los factores relevantes se secretan en cantidades limitadas por las células postsinápticas (diana) en respuesta a la activación sináptica, y

82. Divergencia: número de conexiones que hace una neuronaEn un cerebro en desarrollo es clave para las interacciones tróficas de las neuronas y sus blancos diana.

83. Mapas Topográficos Interacciones tróficas: Regulan los pasos esenciales para la formación de circuitos nerviosos maduros Compatibilizan la cantidad de aferencias en el espacio diana disponible Regulan en grado de inervación de los aferentes individuales y sus parejas postsinápticas Modulan el crecimiento y la forma de las ramas axónicas y dendríticas

84. Mapas Topográficos Neurotrofinas (factores neurotróficos): NGF (Factor de crecimiento nervioso) Factor que permite el crecimiento del axón Necesaria para la supervivencia y desarrollo de las neuronas en el período embrionario Dirige el crecimiento de las vías nerviosas hacía sus órganos efectores

85. Mapas Topográficos Factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) Es una de las sustancias más activas para estimular la neurogénesis Se sufre defectos en el desarrollo del cerebro y del sistema nervioso sensorial por su carencia Es una proteína que tiene la actividad en ciertas neuronas del SNC y el SNP, Ayuda a la supervivencia de las neuronas existentes, y potenciar el crecimiento y la diferenciación de nuevas neuronas y la sinapsis en la neurogénesis.

86. Mapas Topográficos Factor neurotrófico derivado del cerebro (BDNF) El hipocampo, La corteza, El cerebelo, El área ventral tegmental, y El cerebro anterior basal, Áreas vitales para El aprendizaje, La memoria, La motivación y El pensamiento superior.