NEURULATION: EIGENSCHAFTEN, WANN UND WIE SIE AUFTRETEN - GEOGRAFÍA - 2025

Die Neurulation ist eine grundlegende Phase der Embryonalentwicklung im Neuralrohr, eine Struktur, die zur Entwicklung von Gehirn und Rückenmark (Zentralnervensystem) führt.

Es kommt in allen Wirbeltierembryonen vor, obwohl es bei bestimmten Arten zwei verschiedene Prozesse durchläuft: primäre und sekundäre Neurulation. Der Neurulationsprozess beginnt ungefähr in der dritten oder vierten Woche der Embryonalentwicklung.

Die Entwicklung unseres Gehirns wird durch genetische Anweisungen, interzelluläre Signale und unsere Interaktion mit der Außenwelt vermittelt. Diese Entwicklung besteht zunächst in der Etablierung eines Urnervensystems.

Es beginnt also mit der Erzeugung von Neuronen aus undifferenzierten Zellen, der Bildung von Haupthirnregionen und der Migration von Neuronen von ihren Schöpfungsorten zu ihren endgültigen Orten. Dies wird den Grundstein für die anschließende Schaffung axonaler Bahnen und die Herstellung von Synapsen (Verbindungen) legen.

Der Neurulationsprozess

Um den Neurulationsprozess zu verstehen, müssen einige grundlegende frühere Schritte in der Embryonalentwicklung bekannt sein.

Bevor die Zellen, die Gehirn und Rückenmark werden sollen, erscheinen, gibt es Schichten primitiver Zellen, die für die spätere Entwicklung des Nervensystems wesentlich sind. Diese Schichten werden während der sogenannten "Gastrulation" gebildet, die, wie Lewis Wolpert 1986 anzeigte:

Bakterienschichten

Während dieser heiklen Zeit, in der sich ein einzelnes Zellblatt in die drei primitiven Schichten oder Keimschichten teilt:

- Ektoderm oder äußere Schicht: Entsteht die Epidermis und verwandte Strukturen wie Haare und Nägel sowie das Nervensystem.

- Mesoderm oder Zwischenschicht: Daraus entstehen die Muskeln, Knochen, das Kreislaufsystem sowie die Fortpflanzungs- und Ausscheidungsorgane.

- Endoderm oder innere Schicht: Es entstehen das Verdauungssystem und die Atemwege.

Das Mesoderm und das Endoderm invaginieren (falten sich über sich selbst) und definieren die Mittellinie sowie die anterior-posterioren und dorsal-ventralen Achsen. Diese Achsen sind wichtig, da in jedem Bereich der Keimschichten unterschiedliche Ereignisse auftreten.

Bildung des Notochords

Die Gastrulation hat auch eine Schlüsselfunktion, nämlich die Bildung des Notochords. Es beginnt nach 18 Schwangerschaftstagen aufzutreten und besteht aus einem definierten Zylinder von Mesodermzellen, die sich entlang der Mittellinie des Embryos ausdehnen.

Der Notochord wird durch zelluläre Bewegungen gebildet, die während der Gastrulation auftreten. Zunächst wird ein oberflächlicher Schlitz gebildet, der als primitive Grube bezeichnet wird und sich verlängert, bis er die „primitive Linie“ bildet. Von dort aus invaginiert das Mesoderm und erstreckt sich nach innen, um einen Zylinder zu bilden.

Der Notochord legt die Mittellinie des Embryos fest, was dazu führt, dass beide Körperhälften symmetrisch sind. Diese Struktur definiert auch die Position des Nervensystems und ist für die posteriore neuronale Differenzierung wesentlich.

Auf diese Weise beginnt der Neurulationsprozess. Der Notochord beginnt, induktive Signale an das Ektoderm (das sich direkt darüber befindet) zu senden, damit eine Gruppe von neuroektodermalen Zellen in Nervenvorläuferzellen differenzieren kann. Letztere werden Teil des Zentralnervensystems sein.

Der Teil des Ektoderms, der den Notochord bedeckt, wird als „Neuralplatte“ definiert. Mit fortschreitender Neurulation beginnt sich die Nervenplatte zu verdicken und Zellen anzusammeln. Diese Zellen sind in zwei Ketten auf beiden Seiten der Mittellinie der Nervenplatte angeordnet.

Letzterer beginnt sich in der Mittellinie (neben dem Notochord) zu falten. Dies führt ungefähr nach 20 Schwangerschaftstagen zu einem Sulcus neuralis, der immer akzentuierter wird.

Der Teil der Nervenplatte, der sich unmittelbar über dem Notochord befindet, wird als "Bodenplatte" bezeichnet. Während der hintere Teil der hervorstehenden Enden des Sulkus als "Neural Crest" bekannt ist.

Neuralrohrbildung

Nach und nach biegen sich die beiden hervorstehenden Zellketten der Nervenplatte und versuchen sich zu berühren. Dies führt zu einem Zylinder, der als Neuralrohr bezeichnet wird. Die Neuralröhre schließt sich und ist ungefähr am 22. Schwangerschaftstag fertig.

Das Mesoderm neben dem Neuralrohr verdickt sich und teilt sich in Strukturen, die "Somiten" genannt werden. Diese Strukturen sind die Vorläufer der Muskulatur und des Skeletts.

Während der Neurulation entwickeln verschiedene Teile des Neuralrohrs unterschiedliche Strukturen in unserem Körper. Diese Veränderungen beginnen am 24. Schwangerschaftstag. So:

- Der Teil des Neuralrohrs neben den Somiten beginnt, das rudimentäre Rückenmark zu werden.

- Im Bereich des Nervenkamms entstehen die sensorischen Ganglien des peripheren Nervensystems.

- Die vorderen Enden der Neuralplatte, die als „vordere Neuralfalte“ bezeichnet werden, dehnen sich in der Mittellinie zusammen aus, um das Gehirn zu bilden.

- Der Hohlraum des Neuralrohrs wird zum Ventrikelsystem.

Gehirn und Rückenmark

So entstehen aus dem Neuralrohr Gehirn und Rückenmark. Die Zellen des Neuralrohrs sind als neuronale Vorläuferzellen bekannt, bei denen es sich um Stammzellen handelt, aus denen mehr Vorläufer hervorgehen, aus denen Neuronen und Gliazellen entstehen.

Andererseits teilen sich einige Teilmengen neuronaler Vorläuferzellen nicht. Sie werden Neuroblasten genannt und differenzieren sich zu Neuronen.

Während die Zellen im ventralen Teil des Neuralrohrs (wo sich die Bodenplatte befindet) das Rückenmark und den Rücken des Gehirns entstehen lassen.

Nach 25 Schwangerschaftstagen sind 3 grundlegende Vesikel zu sehen, die aus dem Neuralrohr austreten: das Vorderhirn, das Mittelhirn und das Rhombenzephalon.

Während sie nach 32 Tagen in 5 Strukturen unterteilt sind:

- Das Telencephalon: Hier entstehen die Großhirnrinde, das Striatum, das limbische System und ein Teil des Hypothalamus.

- Das Zwischenhirn: das Epithalamus, Thalamus und Hypothalamus entwickelt.

- Das Mittelhirn: Hier entstehen Tectum, Tegmentum und Hirnstiele.

- Das Metancephalon: das in das Kleinhirn und die Gehirnbrücke differenziert.

- Das Myelenzephalon, das zum Hirnstamm (Medulla oblongata) wird.

Primäre und sekundäre Neurulation

Primäre und sekundäre Neurulation sind zwei grundlegende Phasen im Neurulationsprozess. Im Allgemeinen definieren sie zwei Arten der Neuralrohrbildung.

Der vordere Teil davon wird durch primäre Neurulation und der hintere Teil durch sekundäre Neurulation gebildet. Beide treten zur gleichen Zeit auf, jedoch an verschiedenen Orten.

Jeder Organismus verwendet unterschiedliche Grade der primären und sekundären Neurulation; ausgenommen Fische, die nur die sekundäre verwenden.

Primäre Neurulation

Ein Großteil des Neuralrohrs entwickelt sich in der dritten Schwangerschaftswoche aus der primären Neurulation. Seine Bildung erstreckt sich auf jemanden 31, aus dem der zweite Sakralwirbel der Wirbelsäule hervorgeht.

Es beginnt, wenn sich die Zellen der Nervenplatte zu vermehren beginnen und sich in zwei Ketten befinden, die durch eine Invagination in der Mittellinie getrennt sind.

Schließlich werden die Ketten gebogen und verbunden, die einen Teil des Neuralrohrs bilden. Dieser Teil führt zu fast dem gesamten Nervensystem (Gehirn, Hals-, Brust- und Lendenwirbelsäule).

Sekundäre Neurulation

Der Rest des Neuralrohrs wird durch sekundäre Neurulation gebildet. Es entsteht aus der Kondensation, Differenzierung und Degeneration der in diesem Bereich befindlichen mesenchymalen Zellen. (Chávez-Corral, López-Serna, Levario-Carrillo und Sanín, 2013).

Dies tritt in Abwesenheit der ektodermalen Keimschicht oder der Nervenplatte auf. Es beginnt mit der Bildung eines Markstrangs durch Kondensation von mesenchymalen Zellen, die sich aushöhlen und den Neuralschlauch bilden.

Diese Röhre, auch Markröhre genannt, entsteht aus einer undifferenzierten Masse von Zellen, die als kausale Eminenz bezeichnet wird. Durch morphogenetische Mechanismen werden sie so organisiert, dass sie eine Höhle bilden, in der das Rückenmark der Sakral- und Steißbeinregion entsteht.

Nachdem die sekundäre Neurulation abgeschlossen ist, verbindet sie sich mit dem kaudalsten Teil der primären Neurulation.

Veränderungen im Neurulationsprozess

Es ist möglich, dass während der Neurulation aufgrund genetischer Mutationen oder aus anderen Gründen Veränderungen auftreten. Etwa nach 5 oder 6 Schwangerschaftswochen beginnen sich der größte Teil des Gehirns und des Gesichts zu bilden. Die Hemisphären differenzieren und die optischen Vesikel, die Riechkolben und das Kleinhirn wachsen.

Wenn dieser wichtige Moment in der Neuroentwicklung verändert wird, treten normalerweise schwere neurologische und neuropsychologische Störungen auf. Diese werden normalerweise von Anfällen begleitet.

Änderungen in diesem Prozess führen zu schwerwiegenden Zuständen. Besonders wenn es Defekte im Verschluss des Neuralrohrs gibt, die normalerweise nicht mit dem Leben vereinbar sind. Diese treten zwischen 1 von 500 Lebendgeburten auf. Die häufigsten Störungen, die aufgrund eines schlechten Verschlusses des Neuralrohrs auftreten, sind:

Anenzephalie

Es tritt aufgrund eines schlechten Verschlusses im vorderen Teil des Neuralrohrs während der Neurulation auf. Es ist gekennzeichnet durch das Fehlen einiger Teile des Schädels, Gehirn- und Gesichtsfehlbildungen sowie Herzprobleme.

Spina bifida

Es entsteht durch einen Neuralrohrdefekt, der zu einer unvollständigen Entwicklung des Gehirns, des Rückenmarks oder der Meningen (Schutzschichten, die das Zentralnervensystem umgeben) führt. Es gibt verschiedene Arten von Spina bifida: Es kann sich um eine versteckte Fehlbildung eines oder mehrerer Wirbel oder um eine Fehlbildung von Knochen, Membranen oder Fett in diesem Bereich handeln.

Ein anderer Subtyp ist andererseits die Meningozele, bei der die Meningen aus der Wirbelsäulenöffnung herausragen und mit Haut bedeckt sein können oder nicht.

Schließlich ist der schwerwiegendste Subtyp die Myelomeningozele. In diesem Fall liegt das Rückenmark frei und ragt durch die Öffnung der Wirbelsäule heraus. Dies führt zu Lähmungen in den Körperteilen, die sich unterhalb dieser Öffnung befinden.

Enzephalozele

Es ist ein sackförmiger Klumpen, in dem das Gehirn und die Hirnhäute durch eine Öffnung in Höhe des Schädels ragen.

Gaumenspalte oder Lippenspalte

Es ist ein angeborener Defekt, der aus einer Spalte oder Trennung in der Oberlippe besteht.

Verweise

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