Desarrollo del Sistema Nervioso y la Cara

Neurulación y Migración de la Cresta Neural

El desarrollo del cerebro es una parte específica de la gastrulación, llamada neurulación, que crea las células del sistema nervioso.

Neurulación

Día 16 después de la fertilización → las células embrionarias pertenecen a 1 de 3 capas de células germinales:

• Ectodermo
  • Se diferencia en el neuroectodermo, creando la placa neural
  • La replicación celular en la placa neural da lugar a 2 crestas (crestas neurales).
  • La depresión entre las crestas se conoce como pliegue neural.
• Mesodermo
  • Se diferencia y se transforma en una estructura tubular llamada notocorda.
  • La notocorda indica al pliegue neural que se agrande a ambos lados del surco neural, creando el tubo neural.
• Endodermo: dará lugar al revestimiento del sistema gastrointestinal y respiratorio

Migración de células de la cresta neural

Las células del neuroectodermo migran en ondas desde las crestas neurales para crear estructuras del sistema nervioso periférico:

• La 1ra ola de migración crea:
  • Ganglios simpáticos
  • Ganglios parasimpáticos
  • Células cromafines (ganglios simpáticos que migraron hacia la médula suprarrenal)
• La 2da ola de migración crea:
  • Ganglios de la raíz posterior
  • Células de Schwann
  • Células satélite
• La 3ra ola de migración crea:
  • Melanocitos
• Las células de la cresta neural en la cabeza y el cuello también forman diferentes estructuras:
  • Forman los ganglios secundarios de los nervios craneales 5, 7, 9 y 10
  • Migran hacia los arcos faríngeos de la cabeza, el cuello y la cara para crear mesénquima, que contribuye al hueso y al tejido conectivo

Mnemotécnia

• Para recordar rápidamente que cada célula de Schwann mieliniza solo 1 axón del sistema nervioso periférico, recuerde: “Schwone” = 1 axon.
• Para recordar rápidamente dónde se encuentran los oligodendrocitos y las células de Schwann, recuerde: COPS (policías, en inglés): SNC = Oligodendrocito; sistema nervioso periférico (SNP) = células Schwann.

Tubo Neural

Vesículas primarias

El tubo neural desarrolla 3 protuberancias (vesículas cerebrales primarias) en el extremo craneal:

1. El prosencéfalo se divide, dando lugar a:
   • El telencéfalo, que se convierte en la corteza cerebral. Esta porción del canal neural se convierte en los ventrículos laterales y el 3er ventrículo.
   • El diencéfalo, que se convierte en el tálamo, hipotálamo y glándula pineal
2. Mesencéfalo: también contiene el acueducto cerebral
3. El rombencéfalo se divide para convertirse en:
   • El metencéfalo, que se convierte en el puente y cerebelo
   • El mielencéfalo, que se convierte en el bulbo raquídeo
   • El remanente del canal neural presente alrededor del metencéfalo y el mielencéfalo, se convierte en el 4to ventrículo

Sistema circulatorio del líquido cefalorraquídeo (LCR)

• Células ependimarias:
  • Revisten el canal central y el núcleo del tubo neural
  • En los ventrículos lateral, 3ro y 4to, las células ependimarias se convierten en el plexo coroideo.
• Plexo coroideo: filtra la sangre y libera LCR al sistema ventricular

Flexión del tubo neural

El tubo neural desarrolla una serie de curvas en el plano sagital:

• En la etapa de 3 vesículas:
  • Flexión cervical: entre la médula espinal y el rombencéfalo
  • Flexión cefálica: entre prosencéfalo y mesencéfalo
• A medida que el tubo neural se desarrolla más: flexión pontina (entre mielencéfalo y metencéfalo)

Desarrollo de la Médula Espinal y el Tallo Cerebral

Columna vertebral

A medida que la porción cefálica del tubo neural se convierte en el cerebro, el resto se convierte en la médula espinal.

• Proliferación de células neuroepiteliales
  • A medida que empujan hacia afuera, se crean zonas intermedias y marginales.
  • Zona marginal: entra en contacto con el mesénquima esclerotomal que formará las meninges
  • Las zonas intermedias y marginales llenan el espacio dentro del canal neural.
  • Las células de las zonas marginal e intermedia se diferenciarán en neuronas.
• El tejido neuroepitelial de la columna tiene una especialización regional:
  • Placa alar (sensorial):
    • Los axones se extienden al cerebro.
    • Las neuronas en los ganglios de la raíz dorsal (originalmente de las células de la cresta neural) se extienden hasta la piel y regresan a la placa alar.
  • Placa basal (motora): las neuronas inervan el miotoma.
  • Surco limitante: separa la placa alar de la placa basal
• Las partes superior e inferior del tubo neural están cerradas por la placa del techo y la placa del piso.
• Canal central en el nucleo del tubo neural: revestido por células ependimarias
• La médula espinal llena la columna ósea a medida que se desarrolla el feto.
  • Semana 8: la médula espinal se extiende a lo largo de toda la columna vertebral.
  • El extremo inferior alcanza:
    • Nivel L3 al nacer
    • Nivel L1 en la adultez
  • Las raíces nerviosas espinales que salen por debajo de L1–L3 crean la cola de caballo
  • Cono medular: extremo cónico de la médula espinal
  • Filum terminale: conecta el cono medular a la vértebra coccígea

Tallo Cerebral

El tallo cerebral se asemeja a la médula espinal en su organización embrionaria. La placa basal da lugar a núcleos motores, mientras que la placa alar da lugar a núcleos sensoriales.

• Bulbo raquídeo caudal
  • Núcleos sensoriales son dorsales.
  • Núcleos motores son ventrales.
• Bulbo raquídeo craneal
  • La placa del techo está más abierta (apariencia de “libro abierto”).
  • La placa basal está ubicada más medialmente.
  • La placa alar está ubicada más lateralmente.
  • Algunas neuronas sensoriales migran anteriormente para formar el núcleo olivar más tarde en el desarrollo.
• Puente
  • La placa alar migra para ocupar un lugar anterior a la placa basal y da lugar a los núcleos pontinos.
  • La placa basal es ahora más posterior, pero aún da lugar a todos los núcleos motores.
  • El cerebelo se desarrolla directamente detrás del puente a partir de células neuroepiteliales.

Desarrollo de la Corteza Cerebral

La corteza se desarrolla a partir del telencéfalo.

• El canal neural en este nivel se convierte en los ventrículos laterales izquierdo y derecho.
• Agujero interventricular: conecta los ventrículos laterales al 3er ventrículo
• El desarrollo de los lóbulos del cerebro ocurre desde los ventrículos hacia afuera:
  • Las células precursoras de neuronas cercanas a los ventrículos se replican rápidamente.
  • Las células gliales extienden los procesos radiales para proporcionar una vía para las neuronas.
  • Las células neuroepiteliales migran lateralmente, pasando por la zona subventricular → zona intermedia → placa cortical → zona marginal
  • Los diferentes tipos de neuronas se detienen en diferentes puntos, dando lugar a capas especializadas.
• 6 meses: comienzan a aparecer lóbulos distintivos.
• Cuerpo calloso:
  • Se vuelve más definido a medida que las neuronas de 1 corteza migran a la otra
  • Estructura nerviosa que permite que 1 lado del cerebro se comunique con otro lado
• Las circunvoluciones y los surcos no son evidentes hasta cerca del nacimiento.
• 9 meses: el cerebro parece una versión más pequeña del cerebro adulto.

Desarrollo de la Cara

• Final de la 4ta semana: las 1as estructuras faciales son visibles.
  • Centralmente: estomodeo (boca temprana)
  • Inferiormente: prominencia mandibular
  • Lateralmente: 2 prominencias maxilares
  • Superiormente: prominencia frontonasal con placodas nasales
• 5ta semana: las placodas nasales se profundizan en las fosas nasales rodeadas por prominencias nasales.
• 6ta y 7ma semana:
  • Las prominencias mandibulares se fusionan → se forma la mandíbula
  • Los ojos son visibles en el lado lateral de la cara (a medida que la prominencia frontonasal se estrecha, los ojos se mueven medialmente).
  • El surco nasolacrimal se forma; en la unión entre la prominencia frontonasal y maxilar, futuro ducto nasolacrimal
  • Prominencias nasales mediales:
    • Crecen simultáneamente y se fusionan en la línea media → se alargan inferiormente
    • Se fusionan con la prominencia maxilar → formación del labio superior
  • Prominencias nasales medial y lateral: se fusionan con la prominencia maxilar → se forma la mejilla y el labio superior
  • Prominencia frontonasal → se convierte en la frente, nariz y surco nasolabial
• Prominencia maxilar → mejilla
• Prominencia mandibular → mandíbula y área anterior a la oreja

Relevancia Clínica

Las siguientes son afecciones patológicas que pueden surgir como resultado de errores en el desarrollo del cerebro, la médula espinal y la cara:

• Hidrocefalia: bloqueo del sistema ventricular que provoca inflamación y aumento de la presión ejercida sobre el cerebro. En los adultos, el cráneo ya está desarrollado, por lo que el líquido acumulado presiona el cerebro. En los recién nacidos, como los huesos aún no se han osificado completamente, la circunferencia de la cabeza aumenta. Puede ser congénita secundaria a estenosis del acueducto cerebral.
• Malformaciones de la fosa posterior (malformaciones de Arnold-Chiari): la malformación de Chiari I es un trastorno congénito asociado a amígdalas cerebelosas ectópicas ubicadas por debajo del foramen magno. Los niños suelen ser asintomáticos. La malformación de Chiari II es causada por la herniación de las amígdalas cerebelosas, así como del vermis, a través del foramen magno. Chiari II conduce a hidrocefalia no comunicante.
• Displasia frontonasal (labio leporino y paladar hendido): la hiperactividad del hedgehog provoca la acumulación de tejido excesivo en el área de prominencia frontonasal, lo que da como resultado una nariz ancha y ojos muy separados (hipertelorismo). Este trastorno también puede causar fisura de nariz y labio leporino en la línea media debido a la falta de fusión de las prominencias nasales mediales.
• Holoprosencefalia: un trastorno causado por la disminución de la actividad del gen del hedgehog, lo que resulta en el estrechamiento de la cara. Los casos más graves implican la falla de las cortezas cerebrales derecha e izquierda para separarse por completo, así como ciclopía.
• Defectos del tubo neural: 1 de las malformaciones congénitas del SNC más comunes. Los defectos se desarrollan entre la 3ra y 4ta semana de gestación y suelen ser causados por una deficiencia de ácido fólico. Esta deficiencia da como resultado un cierre inadecuado de la placa neural en el embrión, principalmente en los extremos caudal o craneal, dando lugar a anencefalia.