Desde que estamos en el vientre materno, formándonos desde una micro célula para salir al mundo como un ser humano completo, pasamos por diferentes fases para producir todo lo que nos complementa, la embriología del sistema nervioso es sumamente importante, ya que de la misma dependen nuestros sentidos y la adaptabilidad en la vida.
¿Qué es un embrión?
Un embrión es una etapa temprana del desarrollo de un organismo eucariota multicelular diploide. En general, en los organismos que se reproducen sexualmente, un embrión se desarrolla a partir de un cigoto, la célula única resultante de la fecundación de la célula óvulo hembra por la célula espermática masculina. (Ver artículo: Receptores sensoriales)
El cigoto posee la mitad del ADN de cada uno de sus dos progenitores. En plantas, animales y algunos protistas, el cigoto comenzará a dividirse por la mitosis para producir un organismo multicelular.
El resultado de este proceso es un embrión. En los seres humanos, un embarazo se considera generalmente estar en la etapa embrionaria del desarrollo entre la quinto y las undécimas semanas después de la fertilización, y se expresa como feto a partir de la duodécima semana.
Embriología del sistema nervioso central.
La embriología del sistema nervioso central es compleja, y a continuación se presenta un breve resumen de su desarrollo. El sistema nervioso central temprano comienza como una placa de los nervios simple que se pliega para formar un surco entonces el tubo, se abre inicialmente en cada extremo. (Ver artículo: Funciones del Sistema Nervioso)
Dentro del tubo neural las células madre generan las dos clases principales de células que hacen la mayoría del sistema nervioso-neuronas y glia. Estas células se diferencian posteriormente en muchos tipos diferentes generados con funciones y formas altamente especializadas.
Desarrollo
Para la tercera semana del embarazo, el embrión se espesa a lo largo del eje dorsal de la línea media para formar la placa neural. La placa entonces invagina para formar un surco y es flanqueada por los dobleces de los nervios. Mientras que el surco profundiza el fusible de los dobleces de los nervios para formar el tubo de los nervios.
El tubo neural se forma por cuarta semana y se separa de la superficie del ectodérmico para asumir una posición más profunda. El tubo comienza a distinguir rápidamente, su extremo rostral se expande en el cerebro y el extremo caudal se convierte en la médula espinal. Un grupo pequeño de células del doblez de los nervios emigra de entre el tubo ectodérmico y de los nervios para formar la cresta de los nervios.
La cresta neural da origen a las neuronas sensoriales y autonómicas. Las vesículas primarias del cerebro aparecen: prosencéfalo, mesencéfalo (cerebro medio), rombencéfalo.
El resto forma la médula espinal. Para la quinta semana, las vesículas secundarias del cerebro son evidentes. El prosencéfalo da lugar al telencéfalo (extremo-cerebro) y a diencéfalo (inter-cerebro). El mesencéfalo no se divide y el rombencéfalo da lugar al mesencéfalo (cerebro), encéfalo (espinal-cerebro). (Ver artículo: Oligodendrocitos)
Después de cinco semanas todas las vesículas se convierten rápidamente en las estructuras y las cavidades principales del cerebro adulto: telencéfalo forma la materia gris de los hemisferios cerebrales, de la materia blanca, de los ganglios básicos y de los ventrículos laterales diencéfalo forma el hipotálamo, el tálamo, el epitálamo y el tercer ventrículo, el mesencéfalo forma el medio cerebro y el acueducto cerebral, el mesencéfalo forma el puente de varolio, el cerebelo y el cuarto ventrículo
El encéfalo forma la médula oblongata y el canal central, esto debido al crecimiento continuo del sistema nervioso central dentro del espacio restricto de la cavidad craneal, las estructuras que se convierten doblan de maneras características. El cerebro medio y las flexiones cervicales se desarrollan que doblan el prosencéfalo hacia la médula oblonga.
Los hemisferios cerebrales se ven obligados a tomar un curso en forma de herradura hacia atrás y lateralmente. Crecen y cubren la mayor parte del diencéfalo y del cerebro medio. Convoluciones y surcos desarrollan al final del tercer mes fetal que aumentan el área superficial de la corteza cerebral.
Desarrollo embrionario del sistema nervioso periférico.
El sistema nervioso periférico se desarrolla a partir de dos tiras de tejido llamado la cresta neural, que corre longitudinalmente por encima del tubo neural. En los vertebrados, el primer signo del sistema nervioso es la aparición de una delgada franja de células a lo largo del centro de la espalda, llamada la placa neural.
La porción interna de la placa neural (a lo largo de la línea media) está destinada a convertirse en el sistema nervioso central, la porción externa del sistema nervioso periférico. A medida que avanza el desarrollo, un pliegue llamado surco neural aparece a lo largo de la línea media. Este pliegue se profundiza y luego se cierra en la parte superior.
En este punto el sistema nervioso central futuro aparece como estructura cilíndrica llamada el tubo de los nervios, mientras que el periférico futuro aparece como dos tiras del tejido llamadola cresta de los nervios, funcionando longitudinalmente sobre el tubo de los nervios. La secuencia de etapas de la placa de los nervios al tubo de los nervios y a la cresta de los nervios se conoce como neurulación. (Ver artículo: Sistema Sensorial)
Las células de los nervios de la cresta son una población transitoria, multipotente, migratoria de la célula única a los vertebrados que da lugar a un linaje diverso de la célula incluyendo melanocitos, cartílago y hueso craneofaciales, músculo liso, neuronas periféricas y entéricas y glia.
Después de gastrulación, las células de los nervios de la cresta se especifican en la frontera de la placa de los nervios y del ectodérmico no-neural. Durante el neurulación, los bordes de la placa neural, también conocidos como los pliegues neurales, convergen en la línea media dorsal para formar el tubo neural.
Posteriormente, las células de la cresta de los nervios de la placa de azotea del tubo de los nervios experimentan un epitelial a la transición mesenquimal del neuroepitelio y emigrando a través de la periferia donde diferencian en tipos variados de la célula, incluyendo células del pigmento y las células del sistema nervioso periférico.
La aparición de la cresta neural fue importante en la evolución de los vertebrados porque muchos de sus derivados estructurales están definiendo rasgos de clase vertebrado.
Regeneración de fibras nerviosas
El sistema nervioso periférico es capaz de repararse y regenerarse, pero el sistema nervioso central es incapaz de hacerlo. El daño al nervio puede ser causado por lesión física o hinchazón (síndrome del túnel carpiano), enfermedad autoinmune (síndrome de Guillain-Barré), infección (neuritis), diabetes o fracaso de los vasos sanguíneos que rodean el nervio.
Los nervios se pueden dañar fácilmente en un acontecimiento traumático, pero pueden regenerarse si el Soma y una pequeña porción del neurilema permanecen. La Neuroregeneración se refiere al rebrote o reparación de tejidos nerviosos, células o productos celulares. Estos mecanismos pueden incluir la generación de nuevas neuronas, glia, axones, mielina o sinapsis.
La Neuroregeneración difiere entre el sistema nervioso periférico y el sistema nervioso central por los mecanismos funcionales y sobre todo por el grado y la velocidad. Cuando se daña un axón, el segmento distal sufre degeneración, perdiendo su vaina de mielina. El segmento proximal puede o morir por apoptosis o someterse a una reacción, un intento de reparación. En el sistema nervioso central el desforre sináptico se produce cuando los procesos de pie glia invaden la sinapsis muerta.
Las lesiones del sistema nervioso afectan a más de 90.000 personas cada año, 10.000 de las cuales son lesiones de la médula espinal. Consecuentemente, el campo de la regeneración y de la reparación del nervio, un subcampo de la ingeniería de tejido de los nervios dedicado al descubrimiento de nuevas maneras de recuperar funcionalidad del nervio después de lesión, está creciendo rápidamente.
El sistema nervioso se divide en dos partes: el sistema nervioso central, que consiste en el cerebro y la médula espinal, y el periférico, que consiste en los nervios craneales y espinales junto con sus ganglios asociados. Mientras que el periférico tiene una capacidad intrínseca para la reparación y la regeneración, el central es para la mayor parte incapaz de la uno mismo-reparación y de la regeneración.
No hay tratamiento actual para recuperar la función del nervio humano después de lesión al sistema nervioso central. Además, las tentativas múltiples en el re-crecimiento del nervio a través de la transición periférico-central no han sido acertadas. Aunque el periférico tiene la capacidad para la regeneración, mucha investigación todavía necesita ser hecha para optimizar el ambiente para el potencial máximo del Recrecimiento. La regeneración del nervio es parte de la patogenesia de muchas enfermedades, incluyendo esclerosis múltiple.
Lesión sistema nervioso periférico.
La Neuroregeneración en él ocurre en un grado significativo. Los brotes axonal se forman en el muñón proximal y crecen hasta que entran en el muñón distal. El crecimiento de los brotes se rige por factores quimiotácticos segregados de las células de Schwann. La lesión al periférico provoca inmediatamente la migración de los fagocitos, las células de Schwann y los macrófagos al sitio de la lesión para eliminar los desechos como el tejido dañado.
Cuando un axón del nervio es cortado, el extremo todavía atado al cuerpo de célula se etiqueta el segmento próximo, mientras que el otro extremo se llama el segmento distal. Después de la lesión, el extremo proximal se hincha y experimenta cierta degeneración retrógrada, pero una vez que los escombros se despejan, comienza a brotar axones y se puede detectar la presencia de conos de crecimiento.
Los axones próximos pueden recrecer mientras el cuerpo de la célula esté intacto y hayan hecho el contacto con las células de Schwann en el canal de endoneurio. Las tasas de crecimiento del axón humano pueden alcanzar 2 mm/día en los nervios pequeños y 5 mm/día en los nervios grandes. El segmento distal, sin embargo, experimenta la degeneración en el plazo de horas de la lesión; los axones y la mielina degeneran, pero el endoneurio permanece.
En las etapas posteriores de la regeneración, el tubo endoneurio restante dirige el crecimiento del axón de nuevo a los blancos correctos. Durante la degeneración, las células de Schwann crecen en columnas ordenadas a lo largo del tubo endoneurial. Esto crea una banda de Büngner que protege y preserva el canal endoneurial. Además, los macrófagos y las células de Schwann liberan factores neurotróficos que mejoran el crecimiento.
Lesión del sistema nervioso central
A diferencia de la lesión periférica, la lesión en el central no es seguida por una regeneración extensiva. Es limitado por las influencias inhibitorias del ambiente glial y extracelular. El ambiente de crecimiento hostil y no permisible es en parte creado por la migración de inhibidores asociados a la mielina, astrocitos, oligodendrocitos, precursores de la microglia.
El ambiente dentro del sistema nervioso central, especialmente después del trauma, contrarresta la reparación de la mielina y las neuronas.
Las cicatrices glial se forman rápidamente y el glia realmente produce factores que inhiben la reparación del axón. Los axones también pierden el potencial de crecimiento con la edad. La degeneración más lenta del segmento distal que la que ocurre en el sistema nervioso periférico también contribuye al ambiente inhibitorio; la mielina inhibitoria y los desechos axonal no se eliminan tan rápidamente.
Todos estos factores contribuyen a la formación de lo que se conoce como una cicatriz glial, que los axones no pueden crecer a través de él.
Desarrollo del embrión.
Un embarazo exitoso pasa por varias etapas distintas. El esperma de un hombre debe alcanzar, penetrar y fecundar el óvulo de una mujer. El cigoto resultante debe dividirse y formar un blastocisto. El blastocisto alcanza mucho el útero e implante en el endometrio. El blastocisto implantado continúa su desarrollo en un embrión y luego en un feto.
En cualquier momento de este proceso pueden presentarse problemas que interfieran con un embarazo exitoso.
- fertilización.
La fecundación es la Unión de los gametos femeninos (óvulos) y los gametos masculinos (espermatozoides). Si ocurre naturalmente dentro del sistema reproductivo femenino o con la ayuda de tecnologías reproductivas fuera del cuerpo humano, el producto es una estructura llamada cigoto.
Cuando una mujer ovula ella lanza un huevo en sus trompas de Falopio (o más en el caso de gemelos fraternales). Durante este tiempo, el moco cervical de una mujer se adelgazará, en preparación para que el esperma pase a través más eficazmente.
Después de la eyaculación de los espermatozoides dentro de la vagina, las secreciones especiales les ayudan a nadar a través del cuello uterino hacia el tubo uterino donde la fertilización tiene lugar dentro de 24-72h. El óvulo fecundado o cigoto comienza entonces a moverse hacia el útero, a medida que las células se dividen en la siguiente etapa, un blastocisto. (Ver artículo: Sistema nervioso entérico)
Problemas con la fertilización
Hay una amplia gama de problemas que pueden prevenir la fertilización, pero todos ellos tienen el mismo resultado. Algo impide que el esperma y el óvulo se alcancen entre sí. Ausencia de espermatozoides/óvulos: Si una mujer tiene un ciclo de ovulación donde no libera un óvulo, o si ningún espermatozoide llega al óvulo debido a la azoospermia o a un bajo conteo de espermatozoides, entonces no ocurrirá la fertilización.
Capacidad del esperma de alcanzar el huevo: la motilidad o el movimiento pobre del esperma, o el nivel de espermatozoides pobre puede causar problemas. Semejantemente, si el moco cervical de una mujer no enrarece bastante durante la ovulación, puede no permitir que el esperma alcance el huevo.
Penetración de la esperma: la morfología pobre, forma anormal de la esperma hace más difícil penetrar un huevo. El esperma también se basa en una reacción química, llamada una reacción acrosoma, que le ayuda a crear un agujero en el huevo para pasar a través. La reacción acrosoma pobre o incompleta también podría inhibir la fertilización.
Prueba para el desarrollo deficiente del embrión
- desarrollo de blastocistos
Poco después de la fecundación, el embrión se crea a partir de un pequeño grupo de células que se dividen constantemente dentro de una estructura compleja denominada blastocisto. Está formada por dos grupos de células, células internas y externas, y fluidos.
El blastocisto permanece dentro de una cubierta protectora durante la maduración llamada zona pelúcida, que podría describirse como una cáscara de huevo. Las células externas están ubicadas justo debajo de esta cubierta, lo que creará la placenta futura y los tejidos circundantes para apoyar el desarrollo fetal en el útero. Las células internas del blastocisto se convertirán en los diferentes tejidos y órganos del cuerpo humano, tales como huesos, músculos, piel, hígado y corazón.
Las células dentro del blastocisto crecen rápidamente, pasan por muchos cambios y se convierten en células más especializadas, haciendo la estructura muy apretada. En los seres humanos, estos cambios ocurren durante los primeros días de desarrollo, antes de la implantación en el útero. En esta etapa, la zona pelúcida (similar a una cáscara de huevo) rompe y libera el blastocisto. Se desplaza a través de las trompas de Falopio hacia el útero e implantes alrededor del día 4-5.
Problemas con el desarrollo de blastocistos
La detención de blastocistos es el término para cuando las células no dividen la interrupción del progreso del desarrollo del embrión. Mientras que las causas exactas de la detención del blastocisto no se entienden completamente, se relacionan típicamente con anormalidades genéticas en el esperma o el huevo.
- implantación de blastocistos
Cuando el blastocisto alcanza el útero, se implanta en el endometrio, la membrana mucosa que recubre el útero. Las células externas del blastocisto y el forro interno uterino, juntos, crearán la placenta futura. La placenta es una estructura que transfiere los nutrientes al bebé y elimina sus desechos.
Problemas con la implantación
Cuando un óvulo fecundado es capaz de implantarse en el útero, pero no se puede desarrollar, se describe como un saco gestacional vacío o “óvulo deteriorado”. Ocurre a menudo debido a la presencia de anormalidades en los cromosomas del esperma, del óvulo o del huevo fertilizado o de la división de célula. Este acontecimiento puede ocurrir en los primeros días de embarazo.
A veces, un óvulo fecundado no se implanta en el útero. Existe evidencia científica de que el endometrio es responsable de la selección del embrión antes de facilitar la implantación. Este mecanismo finalmente da como resultado la implantación de embriones sanos o el rechazo de embriones anormales.
Algunos embriones humanos tienen alteraciones en sus genes llamados mutaciones que pueden retrasar u obstruir el desarrollo normal. Estas deficiencias los hacen inapropiados para la implantación natural y aumentarán la probabilidad de perdida. (Ver artículo: Nervio motor ocular)
Resumen.
Los trabajadores tempranos han encontrado que las neuronas comprensivas periféricas se presentan de mesodermo, de la cresta de los nervios, o del tubo de los nervios. En los últimos años, varios estudios sobre embriones normales han apoyado cada una de estas opiniones contradictorias.
Los estudios experimentales han dado resultados que indican un origen de la cresta neural o del tubo neural. Creemos que el origen de la cresta neural es más probable a la luz de la información presente. Las observaciones experimentales en las células de la glándula suprarrenal y de los cuerpos aórticos abdominales demuestran que estas células tienen un origen en común con los rudimentos comprensivos.
El ganglio ciliar, uno del grupo parasimpático, puede presentarse independientemente del ganglio del semilunar. Una cierta evidencia indica un origen para el ganglio ciliar del tubo de los nervios, aunque la mayoría de los estudios en embriones normales indique por lo menos un origen parcial del ganglio del semilunar. La comprensión de las fuentes de los otros ganglios autonómicos craneales no se ha avanzado estos últimos años.
Los ganglios entéricos y de otro visceral pueden surgir de uno o más rudimentos. Los informes recientes indican como fuentes: (1) cresta de los nervios del tronco, (2) cresta o tubo de los nervios de los niveles de los núcleos parasimpáticos en el tronco cerebral y el nivel sacro de la médula espinal. Además, la diferenciación local del mesodermo y del endodermo se ha divulgado. (Ver artículo: Nervios espinales o cervicales)
Las observaciones sobre la diferenciación dependiente de los nervios y de los ganglios autonómicos se han hecho. Una acción formativa de fibras pre ganglionares sobre la diferenciación de ganglios autónomos se ha sugerido. Los ganglios simpáticos, sin embargo, se forman en ausencia de estas fibras. La última diferenciación del ganglio ciliar depende de la condición de su campo de la distribución.
Las etapas siguientes en el desarrollo de los ganglios comprensivos se sugieren: (1) formación de la cresta de los nervios, (2) migración de las células de la cresta, (3) diferenciación de los neuroblastos, (4) su incorporación en ganglios. Se presume para este análisis que los neuroblastos surjan de las células de la cresta de los nervios. Actualmente están disponibles métodos de análisis que podrían servir para resolver algunos de los problemas que se presentan.
Sistemas nerviosos difusos
El sistema nervioso difuso es el sistema nervioso más primitivo. En sistemas difusos las células nerviosas se distribuyen por todo el organismo, usualmente por debajo de la capa epidérmica externa. Las grandes concentraciones de células nerviosas, como en el cerebro, no se encuentran en estos sistemas, aunque puede haber ganglios, o pequeñas concentraciones locales de neuronas.
Los sistemas difusos se encuentran en (hidroides, medusas, anémonas de mar, corales) y en en gelatinas de peine. Sin embargo, los sistemas nerviosos primitivos de estos organismos no excluyen las respuestas prolongadas y coordinadas y el comportamiento integrado a los estímulos más simples. Un ejemplo es el movimiento de la anémona de mar Calliactis sobre la concha del cangrejo ermitaño Pagurus en respuesta a un factor presente en la capa exterior de la cáscara de molusco vacío ocupada por el cangrejo. Este movimiento requiere la integración del orden más alto. (Ver artículo: Nervio peroneo común)
La mayoría de los cnidarios, como los del género Hydra, tienen lo que se llama una red nerviosa, un sistema meshlike de células nerviosas individuales y separadas y fibras dispersas sobre el organismo. Las especies de Hydra tienen dos redes, una situada entre la epidermis y la musculatura y la segunda asociada con el gastrodermis.
Las conexiones ocurren en varios puntos entre las dos redes, las neuronas individuales que hacen el contacto pero no la fusión, de tal modo formando las estructuras similares a las sinapsis químicamente mediadas de vertebrados. Varias especializaciones ocurren dentro de varias especies.
En Hydra las neuronas están ligeramente más concentradas en un anillo cerca del disco de pedal y el hypostome (la “boca”), pero en medusas de un género relacionado las fibras nerviosas forman un anillo grueso en el margen de la campana para formar “a través de” vías de conducción.
Los sistemas nerviosos de cnidarios corresponden a sus cuerpos radialmente simétricos, en los cuales las piezas similares se arreglan simétricamente alrededor de una cavidad de la tripa del hueco llamada el coelenteron. En algunas especies el curso de fibras nerviosas a lo largo de los canales radiales, donde puede haber arreglado cuerpos sensoriales, llamados rhopalia, que contienen concentraciones ganglionares de neuronas. En la anémona de mar Metridium algunas de las fibras nerviosas son de 7 a 8 mm (0,3 pulgadas) de largo y forman un sistema para la conducción rápida de los impulsos nerviosos.
Tales especializaciones pueden haber permitido la evolución de diferentes funciones. La rápida coordinación de los movimientos de natación requiere una vía de conducción rápida, mientras que la alimentación depende de la red nerviosa. Es probable que la actividad integradora ocurra en los ganglios sensoriales, que pueden representar las primeras formas de un sistema nervioso centralizado.
Los terminales que forman estructuras en las redes nerviosas contienen vesículas sinápticas que se cree que están llenas de neurotransmisores y péptidos neuroactivos. Los péptidos presentes en los sistemas nerviosos Hydra también existen en los sistemas de mamíferos como neuromoduladores, neurohormonas, o incluso neurotransmisores posibles.
La transmisión en la red nerviosa es relativamente lenta en comparación con la de otros sistemas nerviosos (0,04 metros por segundo en fibras radiales de Calliactis en comparación con 100 metros por segundo en algunas fibras del perro).
Muchos estímulos repetitivos se pueden requerir para provocar respuestas en estas sinapsis. Los períodos refractarios largos son también característicos de las redes del nervio, teniendo duraciones cerca de 150 a 300 veces ésos considerados en las fibras de nervio de mamíferos.
Finalmente, los sistemas de marca pasos están presentes en animales con redes nerviosas. En la anémona de mar Metridium estos sistemas se expresan en una serie de movimientos rítmicos espontáneos que se producen en ausencia de cualquier estímulo detectable.
No se sabe si los movimientos se originan a partir de un “comando” neurona o grupo de neuronas o si se presentan sin estimulación neuronal. Se ha postulado que las células pacemaking estaban presentes en los sistemas que conducían epiteliales sabidos para no ser nerviosos pero que desarrollaron eventual en tejido neuronal.