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
![]() 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.
Gênese do córtex cerebral
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
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. 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
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: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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Prezado Dr Joel, procuro por estimuladores da neurogenese no córtex pré-frontal. Agradeço a atenção