Desarrollo y Diferenciación Neural

El desarrollo y la diferenciación neurales abarcan cómo se construye el sistema nervioso: cómo las células madre y progenitoras generan neuronas y glía (neurogénesis y gliogénesis), cómo esas células adquieren identidades distintas (diferenciación), y cómo migran, extienden axones y forman las conexiones sinápticas que configuran circuitos funcionales. El proceso se desarrolla principalmente durante la vida embrionaria y posnatal temprana, pero persiste, de forma limitada, hasta la edad adulta.

Definition

El desarrollo y la diferenciación neurales son el conjunto de procesos mediante los cuales las células progenitoras neurales proliferan, se comprometen con destinos neuronales o gliales, migran a sus posiciones y se conectan en circuitos, construyendo la estructura del sistema nervioso.

Scope

Este tema abarca la secuencia desde la inducción neural, pasando por la proliferación, la especificación del destino celular, la migración, la guía axonal, la formación de sinapsis y el refinamiento de circuitos dependiente de la actividad, además de la persistencia de la neurogénesis en regiones específicas del cerebro adulto. Es una entrada de referencia de ciencia básica y no aborda el manejo clínico de los trastornos del desarrollo.

Core questions

• ¿Cómo deciden las células progenitoras neurales convertirse en neuronas o glía, y qué subtipo?
• ¿Cómo migran las neuronas recién nacidas a sus posiciones correctas y extienden axones hacia sus objetivos?
• ¿Cómo se forman las conexiones sinápticas iniciales y luego se refinan por la actividad neural?
• ¿Dónde y en qué medida continúa la neurogénesis en el cerebro adulto?

Key concepts

• Células madre y progenitoras neurales
• Neurogénesis y gliogénesis
• Especificación y diferenciación del destino celular
• Migración neuronal
• Guía axonal y sinaptogénesis
• Refinamiento de circuitos dependiente de la actividad
• Neurogénesis adulta

Mechanisms

Las células progenitoras neurales proliferan y luego se comprometen con destinos neuronales o gliales específicos bajo el control de señales de patrón y programas de factores de transcripción, después de lo cual las neuronas jóvenes migran a sus posiciones finales, extienden axones guiados por señales moleculares y forman sinapsis. Muchas de estas conexiones tempranas son exuberantes y posteriormente se podan: la actividad eléctrica con patrones estabiliza selectivamente las conexiones apropiadas y elimina otras, de modo que el circuito maduro se esculpe por la actividad en lugar de ser especificado solo por los genes (Katz & Shatz, 1996). En regiones restringidas como el giro dentado del hipocampo, las células madre neurales continúan generando nuevas neuronas hasta la edad adulta, un proceso que integra nuevas células en los circuitos existentes (Ming & Song, 2011).

Clinical relevance

Las alteraciones del desarrollo y la diferenciación neurales subyacen a una variedad de condiciones del neurodesarrollo, y la biología de la neurogénesis adulta informa la investigación sobre el aprendizaje, el estado de ánimo y la reparación. Esta entrada describe estos mecanismos de desarrollo como material de referencia y no es una guía para diagnosticar o tratar ninguna condición.

Evidence & guidelines

El conocimiento aquí se basa en gran medida en estudios de desarrollo y celulares en organismos modelo, junto con trabajos histológicos y de imagen en humanos; los libros de texto estándar de neurociencia sintetizan el campo (Kandel et al., 2021). La neurogénesis adulta en humanos sigue siendo un área de investigación activa, con su alcance y papel funcional aún debatidos (Ming & Song, 2011).

History

La visión clásica de que el cerebro adulto no genera nuevas neuronas fue refutada por la evidencia de que la neurogénesis persiste en regiones específicas, remodelando el campo. Paralelamente, el trabajo sobre el sistema visual en desarrollo estableció que la actividad espontánea y la impulsada por los sentidos refina las conexiones inicialmente imprecisas, arraigando la idea de que los circuitos se construyen a través de una interacción de guía molecular y actividad eléctrica.

Debates

¿Persiste una neurogénesis significativa en el cerebro humano adulto?

La neurogénesis adulta está bien documentada en algunas especies y regiones, pero el grado en que se generan nuevas neuronas en el hipocampo humano adulto, y lo que estas aportan, sigue siendo objeto de debate en estudios que utilizan diferentes métodos.

Key figures

• Carla Shatz
• Guo-li Ming
• Hongjun Song

Seminal works

• katz-shatz-1996
• ming-song-2011

Frequently asked questions

¿Cuál es la diferencia entre neurogénesis y diferenciación?

La neurogénesis es la generación de nuevas neuronas a partir de células progenitoras; la diferenciación es el proceso más amplio por el cual esas células adquieren una identidad específica y propiedades funcionales, incluyendo el tipo de neurona o célula glial en que se convierten.

¿El cerebro adulto produce nuevas neuronas?

En regiones específicas, sí. La neurogénesis continúa hasta la edad adulta en áreas como el giro dentado del hipocampo en muchos mamíferos, aunque la extensión y el significado en el cerebro humano adulto todavía se estudian activamente.