Neurulation und Entwicklung des Nervensystems

Neurulation und die Entwicklung des Nervensystems beschreiben, wie das embryonale Ektoderm Gehirn, Rückenmark und das periphere Nervensystem hervorbringt. Der Prozess beginnt, wenn Signale der darunterliegenden Chorda dorsalis eine Neuralplatte induzieren, die sich faltet und zu einem Neuralrohr verschmilzt; dieses Rohr regionalisiert sich dann in die Hauptabschnitte des Gehirns und das Rückenmark, während eine wandernde Population, die Neuralleiste, sich ausbreitet, um einen Großteil des peripheren und autonomen Nervensystems aufzubauen.

Definition

Neurulation ist der embryonale Prozess, bei dem die Neuralplatte geformt, gefaltet und verschmolzen wird, um das Neuralrohr, die Anlage des Zentralnervensystems, zu bilden; die Entwicklung des Nervensystems erweitert dies auf die Musterbildung von Gehirn und Rückenmark sowie auf das von der Neuralleiste abgeleitete periphere Nervensystem.

Scope

Dieser Bereich führt den Leser in die Abfolge von der neuralen Induktion über den Neuralrohrschluss, die Hirnregionalisierung, die Rückenmarksmusterbildung, die Neuralleistenmigration und die Bildung peripherer und autonomer Nerven ein. Es handelt sich um eine Bildungsreferenz zur Entwicklungsanatomie und den molekularen Kernmechanismen des frühen Nervensystems, nicht um einen Leitfaden zur Diagnose oder Behandlung angeborener Erkrankungen.

Sub-topics

• Entwicklung des autonomen und peripheren Nervensystems
• Hirnregionalisierung und Vesikelbildung
• Migration und Derivate von Neuralleistenzellen
• Neuralrohrbildung und -verschluss
• Entwicklung des Rückenmarks

Key concepts

• Neurale Induktion durch Chorda dorsalis und Primitivknoten
• Neuralplatte, Neuralfalten und Neuralrinne
• Primäre versus sekundäre Neurulation
• Neuralrohrschluss an diskreten Stellen
• Anteroposteriore und dorsoventrale Musterbildung
• Hirnbläschen und Rückenmark
• Neuralleiste und ihre Derivate
• Neurale Vorläuferzellen und Neurogenese

Mechanisms

Nach der Gastrulation induzieren die Chorda dorsalis und der Primitivknoten das darüberliegende Ektoderm, sich zu Neuroektoderm zu entwickeln und die Neuralplatte zu bilden. Die Platte verlängert sich, und ihre lateralen Ränder erheben sich als Neuralfalten, die konvergieren und verschmelzen, um das Neuralrohr zu bilden, ein Prozess, der durch koordinierte Veränderungen der Zellform, apikale Konstriktion und konvergente Extension angetrieben wird. Das Rohr schließt sich regional gestaffelt, wobei vorübergehende Öffnungen (Neuroporen) an den kranialen und kaudalen Enden verbleiben. Nach dem Verschluss bilden Signalmolekülgradienten Muster im Rohr entlang seiner Achsen, und es dehnt sich kranial zu Hirnbläschen aus. Zellen am dorsalen Rand der Falten delaminieren als Neuralleiste und wandern weit, um periphere und autonome Neuronen, Gliazellen und nicht-neurale Derivate zu bilden. Proliferierende neuroepitheliale und radiale Glia-Vorläuferzellen erzeugen dann die Neuronen und Gliazellen des Zentralnervensystems.

Clinical relevance

Fehler in diesen Entwicklungsschritten liegen einer anerkannten Gruppe angeborener Anomalien des Nervensystems zugrunde, einschließlich Neuralrohrdefekten wie Anenzephalie und Spina bifida. Das Verständnis der normalen Abfolge verdeutlicht, warum und wann solche Anomalien auftreten, und liefert den anatomischen und embryologischen Hintergrund für die Gesundheitswissenschaften; dieser Eintrag beschreibt die Entwicklungsbiologie und ist keine Grundlage für individuelle Diagnosen oder Behandlungen.

Epidemiology

Neuralrohrdefekte gehören weltweit zu den häufigsten strukturellen Geburtsfehlern des Zentralnervensystems, wobei die Häufigkeit je nach Geografie, genetischem Hintergrund und Ernährungsfaktoren variiert; der perikonzeptionelle Folsäurestatus ist ein gut dokumentierter Risikomodifikator auf Bevölkerungsebene.

History

Die Erforschung der Neurulation entwickelte sich aus der klassischen experimentellen Embryologie, einschließlich des Nachweises der neuralen Induktion durch den dorsalen Organisator im frühen zwanzigsten Jahrhundert. Arbeiten des zwanzigsten Jahrhunderts kartierten die morphogenetischen Bewegungen des Neuralrohrschlusses und die Beiträge der Neuralleiste, während die molekulare Embryologie später die Signalwege und Transkriptionsfaktoren identifizierte, die das sich entwickelnde Nervensystem mustern.

Key figures

• Thomas M. Jessell
• Andrew J. Copp
• Roberto Mayor
• Nicole Le Douarin

Seminal works

• jessell-2000
• nikolopoulou-2017
• mayor-2013

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen Neurulation und der Entwicklung des Nervensystems?

Neurulation bezieht sich spezifisch auf die Bildung des Neuralrohrs aus der Neuralplatte; die Entwicklung des Nervensystems ist die umfassendere Abfolge, die auch die Hirnregionalisierung, die Rückenmarksmusterbildung, die Neuralleistenmigration und den Aufbau peripherer und autonomer Nerven umfasst.

Woher stammt das periphere Nervensystem?

Ein Großteil des peripheren und autonomen Nervensystems entsteht aus der Neuralleiste, einer wandernden Zellpopulation, die sich von den dorsalen Neuralfalten delaminiert, und nicht aus dem Neuralrohr selbst.