Hirnregionalisierung und Vesikelbildung

Die Hirnregionalisierung ist die Musterbildung des kranialen Neuralrohrs in verschiedene Territorien, die zu den Hauptabschnitten des Gehirns werden. Kurz nach dem Verschluss weitet sich das rostrale Rohr zu drei primären Vesikeln, dem Prosencephalon, Mesencephalon und Rhombencephalon, die sich in fünf sekundäre Vesikel unterteilen, deren Wände die Großhirnhemisphären, das Diencephalon, das Mittelhirn, die Pons und das Kleinhirn sowie die Medulla bilden.

Definition

Hirnregionalisierung und Vesikelbildung ist der Prozess, bei dem das kraniale Neuralrohr unterschiedliche anteroposteriore und dorsoventrale Identitäten erwirbt und sich zu den drei primären Hirnbläschen (Prosencephalon, Mesencephalon, Rhombencephalon) und anschließend zu den fünf sekundären Bläschen erweitert, die die Hauptabschnitte des Gehirns vorwegnehmen.

Scope

Der Eintrag behandelt die Entstehung der primären und sekundären Hirnbläschen, die anteroposteriore und dorsoventrale Musterbildung, die die regionale Identität zuweist, die Rolle lokaler Signalzentren wie des Isthmus-Organisators und die Proliferation neuraler Vorläuferzellen, die die Hirnwand aufbauen. Es handelt sich um eine Bildungsreferenz zur Entwicklungsanatomie, nicht um eine klinische Leitlinie.

Key concepts

• Primäre Hirnbläschen
• Sekundäre Hirnbläschen
• Anteroposteriore Musterbildung
• Isthmus-Organisator (Mittelhirn-Hinterhirn)
• Rhombomere und Hox-Genexpression
• Dorsoventrale Musterbildung
• Neurale Vorläuferzellen und die Ventrikularzone
• Kopfkrümmungen

Mechanisms

Die regionale Identität entlang des kranialen Neuralrohrs wird durch graduelle und lokalisierte Signale festgelegt. Signalzentren, darunter der anteriore Neuralwulst, die Zona limitans intrathalamica und der Isthmus-Organisator an der Mittelhirn-Hinterhirn-Grenze, sezernieren Faktoren, die das angrenzende Neuroepithel mustern und Grenzen zwischen den Territorien etablieren. Im Hinterhirn bilden sich transiente Segmente, sogenannte Rhombomere, mit verschachtelter Hox-Genexpression, die einen Positionswert verleiht. Entlang der dorsoventralen Achse spezifizieren entgegengesetzte Signale aus den Dach- und Bodenregionen dorsale und ventrale Zelltypen. Während die Musterbildung fortschreitet, bläht sich das rostrale Rohr zu den primären und dann sekundären Vesikeln auf, und proliferierende Vorläuferzellen in der Ventrikularzone erzeugen die Neuronen und Gliazellen, die die Vesikelwände verdicken, wobei Biegungen das sich verlängernde Gehirn im Kopf krümmen.

Clinical relevance

Störungen der Vorderhirn-Musterbildung sind mit Fehlbildungen der Mittellinie und der Hirnabschnitte verbunden, wie z. B. der Holoprosencephalie, bei der das Prosencephalon sich nicht in gepaarte Hemisphären trennt. Dieser Eintrag beschreibt die normale Entwicklungsanatomie als Hintergrund und ist keine Grundlage für eine individuelle Diagnose oder Behandlung.

History

Die Drei- und Fünf-Vesikel-Beschreibung des sich entwickelnden Gehirns ist ein langjähriger Rahmen der deskriptiven Embryologie. Die molekulare Ära fügte das Konzept lokaler Organisatoren hinzu, am einflussreichsten den Isthmus-Organisator an der Mittelhirn-Hinterhirn-Grenze, und klärte, wie die segmentale Genexpression das Hinterhirn mustert, wie in modernen Übersichten zusammengefasst.

Key figures

• Wolfgang Wurst
• Laure Bally-Cuif
• Wieland B. Huttner

Seminal works

• wurst-2001
• florio-2014

Frequently asked questions

Was sind die drei primären Hirnbläschen?

Das Prosencephalon (Vorderhirn), Mesencephalon (Mittelhirn) und Rhombencephalon (Hinterhirn); diese unterteilen sich später in fünf sekundäre Vesikel, die die Hauptabschnitte des Gehirns vorwegnehmen.

Was ist der Isthmus-Organisator?

Es ist ein lokalisiertes Signalzentrum an der Mittelhirn-Hinterhirn-Grenze, das Musterbildungsfaktoren sezerniert, um die Identität des angrenzenden Mittelhirns und des vorderen Hinterhirns zu organisieren.