Neurodesenvolvimento e neuroplasticidade-parte 1: neurogênese e migração neural-o que acontece com o nosso cérebro antes do nascimento, por Joel Cavalheiro Martins Junior.

Desenvolvimento   do sistema nervoso

NEUROGÊNESE

NEUROGÊNESE

No momento do nascimento o encéfalo humano já se   apresenta bem desenvolvido com camadas corticais, conectividade neuronal e   mielinização. A maior parte das funções cognitivas estão relacionadas   às camadas corticais.

A embriogênese, ou desenvolvimento, pode ser definida como um processo em que uma célula toti potente gera múltiplas células diferenciadas.
Durante o desenvolvimento, a célula perde progressivamente a sua multipotencialidade e é eventualmente restrita a um destino único.

Fertilização : são as divisões celulares que levam à blástula   multicelular. Formam-se 3 folhetos embrionários: o ectoderma que da origem   resumidamente ao sistema nervoso, pele e anexos, lentes dos olhos   (cristalino) e ouvido interno; mesoderma, que origina o sistema esquelético e   osteo-articular; endoderma que origina as vísceras.

Na gastrulação ocorre invaginação e migração celular,   permitindo que o ectoderma comece a formar parte do sistema nervoso e recubra   todo o embrião.

O embrião neste estagio vai passar a ter camada de   endoderma e mesoderma separadas ventral e dorsalmente, enquanto as células   ectodérmicas formam a placa neural.

O sistema nervoso continua a se desenvolver com   invaginação da placa neural que passa a formar primeiramente o sulco central   até o encontro de suas bordas com aparecimento de um canal central _o tubo   neural. Este segue em sentido anterior e caudal no embrião com seus   neuroporos respectivos que no começo permanecem abertos e em seqüência se   fecham.

O fechamento do neuroporo anterior forma o encéfalo   primitivo que consiste de três espaços ou ventrículos: prósencefalo,   mesencéfalo e rombencéfalo. Daí em diante o embrião começa a se fletir   (dobrar) nas porções anteriores do tubo neural, tendo como resultado um   córtex cerebral que envolve estruturas cerebrais subcorticais e o tronco   encefálico.

As estruturas tridimensionais são resultado da expansão   e do dobramento cortical.

 

O sistema nervoso   desenvolve-se a partir de um espessamento do Ectoderma Embrionário induzido   pela notocorda e mesoderma na 3a Semana de gestação, formando a Placa Neural.

No 20º dia a placa neural forma o sulco neural;
No 21º dia a sulco neural forma a goteira neural;
No 24º dia os lábios da goteira neural se juntam para formar o tubo neural;
FECHAMENTO DO TUBO NEURAL

FECHAMENTO DO TUBO NEURAL

VESÍCULAS ENCEFÁLICAS

VESÍCULAS ENCEFÁLICAS

Gênese do   córtex cerebral

 

CÉLULAS-TRONCO-HUMANAS-DO-CÓRTEX-CEREBRAL-FETAL

CÉLULAS-TRONCO-HUMANAS-DO-CÓRTEX-CEREBRAL-FETAL

Proliferação   neuronal

 

Quando os neurônios são gerados? Sabe-se que em um   recém-nato todos os neurônios já estão presentes. O método de marcação com timidina, substancia marcada   radioativamente e injetada em embriões de macacos, permite acompanhar as   fases da neurogênese. A timidina é captada pelos neurônios e usada para   síntese de DNA. Secções cerebrais que utilizam método auto-radiográfico podem   marcar essas células em um filme de fotografia e determinar para onde os   neurônios embrionários migraram.

Dessa forma pode-se ter uma noção clara do momento da   corticogênese e percebe-se também que nem todos os neurônios de cada área   específica do córtex nascem em um mesmo momento.

 

Migração   neuronal

 

GLIA RADIAL

GLIA RADIAL

Os neurônios que formam o córtex vêm da zona   ventricular, uma camada adjacente aos ventrículos do cérebro em   desenvolvimento, que possui células que se diferenciarão em todos os tipos   celulares corticais.

As primeiras células dessa zona que sofrem mitose   movem-se em um sentido pré-determinado chamado de glia radial que se alonga da zona ventricular para a camada do   córtex em    desenvolvimento. Essa célula que primeiramente se forma dá   origem aos astrócitos do cérebro   adulto e permite interconexões celulares com todos os outros neurônios que   vão se formar posteriormente.

Os neurônios que ascendem através do caminho radial   param inicialmente em uma porção denominada placa cortical (local em que   começa a substancia cinzenta do córtex). Em seguida os próximos neurônios que   aparecem ultrapassam os primeiros e se estabelecem em porções mais externas   (superficiais) do córtex, sendo que dessa forma os últimos neurônios a serem   formados localizam-se na camada I do córtex cerebral.

O curso temporal dessa gênese de neurônios varia entre   as áreas cerebrais, mas o padrão de crescimento é constante.

Qualquer efeito que altere a neurogênese e a migração   neuronal resulta em um córtex desorganizado e defeituoso como, por   exemplo, na síndrome alcoólica fetal com alterações cognitivas, emocionais e   físicas.

 

GLIA RADIAL-CORTE TRANSVERSAL DO TUBO NEURAL

GLIA RADIAL-CORTE TRANSVERSAL DO TUBO NEURAL

A cross-section through the wall of the neural tube is shown. The morphological zones are noted on the left. Dividing neuroepithelial cells are shown in blue, radial glia in green and mature cortical neurons in yellow. Various features of the cell cycle that are important for the development of the cerebral cortex are shown on the right. The proposed stratification of the cell cycle phases (G1, S, G2 and M) in the ventricular zone (VZ) is indicated. Note that the more superficial subventricular zone has continued mitotic activity but no proposed stratification. The mature cortex is generated by each successive wave of immigrants from the VZ resulting in an inside-out pattern of layering with the first generated (early-born) neurons residing in the deeper layers and the last generated cells (late-born) residing more superficially. The proteins listed on the right are examples of proteins discussed in the text shown in their approximate location in the normal CNS. 3H-T, 3H-thymidine. http://www.nature.com/nrn/journal/v8/n5/fig_tab/nrn2124_F1.html

 

Determinação   e diferenciação de tipos neuronais no córtex

 

Nas primeiras 5 a 6 semanas de gestação as células da zona   ventricular se dividem de forma simétrica com crescimento exponencial. Em   seguida, ocorre crescimento assimétrico e uma de duas células se torna uma   célula migratória. Ao final, grande parte das células que pertenciam à   população basal da zona ventricular já migraram e resta uma camada de células   que se tornam as células ependimárias.

Quando uma   célula se divide para migrar, ela já esta fadada geneticamente a se tornar um determinado neurônio “X” com   local especifico onde irá se fixar. Isto está relacionado ao tempo da   gestação em que essa célula foi criada, portanto se uma célula gerada na 6a   semana de gestação que deve assumir a camada V do córtex for transplantada   para um embrião que está na 10a semana de gestação, esta célula migrará para   a camada V e não para a camada relacionada à idade gestacional mais tardia   que seria de uma camada mais superficial. Estes neurônios ainda tomam a forma   da camada para a qual migraram, seja de células piramidais ou estreladas por   exemplo.

 

Hipótese da   unidade radial

 

COLUNAS DO CÓRTEX CEREBRAL

ESTRUTURA DO CÓRTEX CEREBRAL EM COLUNAS E CAMADAS

 

Como as células migram de acordo com as linhas radiais   (caminho das células gliais radiais), formulou-se a hipótese da unidade   radial, que postula que células que se formam perto umas das outras na zona   ventricular fariam parte de regiões próximas no córtex cerebral, formando   assim as colunas cerebrais. Já as   células que se localizam longe umas das outras acabariam em regiões   totalmente distantes no córtex cerebral. A   coluna cortical é a unidade principal de organização funcional que é consequente a essa história de desenvolvimento, e   o tamanho do encéfalo humano é explicado pelo aumento do numero de unidades   funcionais e não pelo aumento de cada uma delas.

 

CONTRIBUIÇÃO DA GLIA RADIAL NA NEUROGÊNESE

CONTRIBUIÇÃO DA GLIA RADIAL NA NEUROGÊNESE:Schematic drawing of the developing mouse cerebral cortex. At early stages, all precursors are neuroepithelial cells depicted in orange to the left. Radial glial cells (yellow) appear around the onset of neurogenesis and exhibit many cell biological or molecular similarities with astrocytes. Postmitotic neurons are depicted in red, and the schematic drawing reflects the observation that when the first neurons appear some neuroepithelial precursors start to acquire the first radial glial features. At this time tight junctions (dark blue) are converted to adherens junctions (light blue). Radial glial cells generate neurons that either migrate by somal translocation, with the basal process attached to the basal surface, or they migrate basally along radial glial cells as depicted in the drawing. At the end of neurogenesis, radial glia transform into astrocytes (green). Tight junctions, adherence junctions, and gap junctions are dark blue, light blue, and white, respectively.Tetsuji Mori,Annalisa Buffo,Magdalena Götz. The Novel Roles of Glial Cells Revisited: The Contribution of Radial Glia and Astrocytes to Neurogenesis. Current Topics in Developmental Biology, Volume 69, 2005, Pages 67–99 

 

Variações   citoarquitetônicas através de áreas corticais

 

Apesar de todas as áreas do córtex cerebral apresentarem   organização laminar (camadas), a composição citoarquitetônica varia e permite   a identificação de cada uma delas, por exemplo área 17 de Brodmann   correspondente ao córtex visual.

O modelo de   protomapas propõe uma explicação para a diversidade na organização   celular das áreas cerebrais: instruções pré-especificadas nos neurônios em   desenvolvimento interagem com sinais derivados de aferências neurais de áreas   cerebrais subcorticais. Fatores genéticos estabelecem na zona ventricular um   protomapa que atrai fibras aferentes talâmicas apropriadas à função   especifica dessa região.

Entretanto evidencias também nos mostram que mesmo sem   as aferências sensitivas os neurônios podem se desenvolver de forma normal   como ilustrado no caso de animais que nasceram sem os olhos e desenvolveram   arranjos celulares na área 17 normais.

O que isso quer nos dizer?

Que a organização cortical depende apenas parcialmente   do tipo de aferência talâmico-cortical.

Estudo em camundongos com transplante pré-natal microcirurgico   com troca de neurônios da área visual para a área somato-sensorial e vice-versa   demonstrou que no novo hospedeiro estes neurônios não expressaram todas as suas   características gênicas pois para isso precisariam do estimulo sensorial de   origem talâmica. Além disso, observou-se que um neurônio podia passar a   expressar características que não eram de sua natureza se recebessem um   estímulo adequado para isso.

Todos estes dados nos mostram que a estrutura do córtex   visual é controlada por interação dos fatores intrínsecos que pré-especificam   o destino dos neurônios e fatores extrínsecos que influenciam a conectividade   neuronal. O meio ambiente pode influenciar o fenótipo final apesar de todas   essas pré-especificações genéticas e bioquímicas.

 

Joel Cavalheiro Martins Junior- MÉDICO GRADUADO PELA UFGD-VIIIA TURMA

 

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Um Comentário

  1. Prezado Dr Joel, procuro por estimuladores da neurogenese no córtex pré-frontal. Agradeço a atenção

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