Fisiologia - Parte A

EMBRIOLOGIA DEL SISTEMA NERVOSO CENTRALE

L'intero SNC deriva dalle pareti del tubo neurale pieno di liquido che si forma ad uno stadio precoce dello sviluppo embrionale.

FORMAZIONE DEL TUBO NEURALE: (neurulazione) L'embrione si presenta all'inizio come un disco piatto formato da tre strati cellulari: endoderma, da cui avrà origine il rivestimento degli organi interni, il mesoderma, da cui avranno origine le ossa dello scheletro e i muscoli associati ad esso, e l'ectoderma da cui derivano SNC e cute. La parte di ectoderma che dà origine al SNC è chiamata PLACCA NEURALE. Ad uno stadio precoce, circa 20 giorni di gestazione, si andrà a formare un canale della placca neurale chiamato DOCCIA NEURALE. Le pareti di questo canale sono denominate PIEGHE NEURALI, le quali si fonderanno tra loro a formare il TUBO NEURALE. Tutto il SNC si sviluppa a partire dalle pareti del tubo neurale. Quando le pieghe neurali si uniscono, una parte di ectoderma viene spinto

fuori e va a posizionarsi a fianco del tubo neurale, e viene chiamato CRESTA NEURALE, che si sviluppa in stretta associazione al mesoderma sottostante. Il mesoderma a questo stadio dello sviluppo forma delle protuberanze chiamate SOMITI, ai lati del tubo neurale, dai quali si svilupperanno le 33 vertebre della colonna vertebrale ed i relativi muscoli scheletrici. VESICOLE CEREBRALI PRIMITIVE: la prima fase nella differenziazione del cervello è lo sviluppo di tre vescicole all'estremità rostrale del tubo neurale. La vescicola più rostrale è il PROENCEFALO, sotto si trova il MESENCEFALO, e ROMBENCEFALO. DIFFERENZIAZIONE DEL PROENCEFALO: ai lati del proencefalo si sviluppano le vescicole secondarie, che sono le VESCICOLE OTTICHE e le VESCICOLE TELENCEFALICHE. La struttura non appaiata delle vescicole secondarie che permane dopo la nascita è chiamata DIENCEFALO. Le due vescicole ottiche crescono e si invaginano per formare gli steli e i canali ottici, chenell'adulto diventeranno i nervi ottici e le due retine. L'insieme delle vescicole telencefaliche: TELENCEFALO, nel quale si distinguono due emisferi cerebrali. Le vescicole telencefaliche crescono posteriormente così da andare a giacere sopra e di lato al diencefalo; un alto paio di vescicole nascono dalle superfici ventrali degli emisferi cerebrali dando origine al bulbo olfattivo. Per ultimo si sviluppa la sostanza bianca portando assoni verso e dai neuroni del telencefalo. Gli spazi colmi di liquido che si andranno a trovare negli emisferi cerebrali sono chiamati VENTRICOLILATERALI; mentre lo spazio al centro del diencefalo è chiamato TERZO VENTRICOLO. I neuroni presenti nelle pareti delle vescicole telencefaliche andranno a formare due tipi di sostanza grigia nel telencefalo: CORTECCIA CEREBRALE e il TELENCEFALO BASALE. Allo stesso modo il diencefalo si differenzia in due strutture che sono TALAMO e IPOTALAMO. I neuroni del proencefalo estendono i loro assoni per

comunicare con il resto del SN andando a formare i tresistemi proncipali di SOSTANZA BIANCA:

1. SOSTANZA BIANCA CORTICALE: contiene gli assoni che vanno e vengono dalla corteccia cerebrale
2. CORPO CALLOSO: forma un ponte assonico che collega i neuroni corticali dei due emisferi cerebrali
3. CAPSULA INTERNA: mette in comunicazione la corteccia con il tronco encefalico

Il proencefalo è a sede della percezione, della coscienza e dell'azione volontaria

DIFFERENZIAZIONE DEL MESENCEFALO: la superficie dorsale del mesencefalo si differenzia in una struttura chiamata TETTO, mentre il pavimento del mesencefalo sarà costituito dal TEGMENTO. Lo spazio colmo di liquido tra queste due strutture, nel mezzo del mesencefalo, si restringe a formare un canale chiamato ACQUEDOTTO CEREBRALE connesso con il terzo ventricolo del diencefalo. Il tetto si differenzia in due strutture: COLLICOLI SUPERIORI, che ricevono afferenze dagli occhi, e controlla il movimento oculare; i COLLICOLI INFERIORI ricevono

info sensoriali dalle orecchie. Il tegmento contiene due tipi di sostanza: sostanza nera e il nucleo rosso, che sono implicati nel movimento volontario. DIFFERENZIAZIONE ROMBENCEFALO: Si differenzia in tre strutture: cervelletto, midollo allungato e il ponte. Cervelletto e ponte derivano dall'emisfero rostrale del rombencefalo, mentre il midollo dalla metà rostrale. Il canale colmo di liquido cerebrospinale deriva dal quarto ventricolo e continua nell'acquedotto cerebrale. In un primo stadio il rombencefalo appare come un cilindro, successivamente le pareti dorso laterali del cilindro crescono in direzione dorsale e mediale per creare due strutture, pliche romboidali, che si uniscono e si espandono a formare il cervelletto. Lungo la superficie ventrale del bulbo (che si sviluppa dalla metà caudale del rombencefalo) transitano i due principali sistemi di sostanza bianca, formando due protuberanze chiamate PIRAMIDI BULBARI. Gli assoni discendenti dalla corteccia cerebrale che

Passano attraverso il mesencefalo, e che non si esauriscono nel ponte, continuano caudalmente ed entrano nella piramidi bulbari (per questo vengono chiamati tratti piramidali). In prossimità del punto di contatto tra bulbo e midollo spinale, ciascun tratto piramidale attraversa la linea mediana per passare al lato controlaterale (DECUSSAZIONE) e ciò spiega perché la corteccia di un lato del cervello controlla i movimenti controlaterali del corpo.

DIFFERENZIAZIONE DEL MIDOLLO SPINALE: al di sotto del rombencefalo, il lume caudale del tubo neurale si riduce per dare origine al canale spinale. La sostanza grigia all'interno del midollo ha la forma di una farfalla: la parte superiore delle ali è denominata corno dorsale, mentre la parte inferiore è il corno ventrale. La sostanza grigia tra i corni è chiamata zona intermedia. Tutto il resto è costituito da sostanza bianca formata da colonne di assoni che corrono nel midollo trasportando informazioni.

somatosentivive come il tatto. 14) Sviluppo delle connessioni cerebrali (proliferazione, migrazione e differenziazione delle cellule, crescita degli assoni, formazione delle sinapsi) Il primo passo dello sviluppo dell'intero sistema nervoso è la produzione di neuroni. Le strutture neuronali si sviluppano secondo tre fasi principali: proliferazione, migrazione e differenziazione delle cellule. La proliferazione di cellule avviene secondo cinque stadi: 1. Prima posizione: una cellula nella zona ventricolare si estende verso la pia madre. 2. Seconda posizione: il nucleo della cellula migra verso l'alto dalla superficie ventricolare fino alla pia madre, e il DNA viene copiato. 3. Terza posizione: il nucleo contenente due copie complete di geni si riporta verso la superficie ventricolare. 4. Quarta posizione: le cellule ritraggono le estensioni dalla superficie della pia madre. 5. Quinta posizione: le cellule si dividono in due.

Il destino delle cellule figlie dipende da molti fattori, ad esempio una cellula precursore che si scinde verticalmente ha un destino diverso da una che si scinde orizzontalmente. Dopo la scissione verticale, entrambe le cellule figlie rimangono nella zona ventricolare per dividersi nuovamente. Dopo la scissione orizzontale, le cellule figlie che si trovano più lontane dalla superficie ventricolare migrano fino a raggiungere la loro posizione nella corteccia e non si divideranno mai più. La cellula precursore della zona ventricolare ripete questi movimenti fino a quando tutte le cellule della corteccia non sono state generate. Il destino delle cellule è regolato da differenze di espressione genica durante lo sviluppo, la quale è a sua volta regolata da proteine dette fattori di trascrizione. Ad esempio, le proteine notch-1 e numb migrano verso poli diversi delle cellule precursori e quando il neurone viene diviso verticalmente, le due proteine sono distribuite in modo simmetrico.

e le due cellule figlie saranno esattamente uguali alla cellula progenitrice, dunque riprenderanno il ciclo di moltiplicazione. Quando invece il neurone si divide orizzontalmente la notch-1 va nella cellula figlia che migrerà a distanza, mentre la numb rimarrà nella cellula figlia che andrà incontro ad ulteriori divisioni. Questo accade perché la numb è una proteina che tende ad ostacolare la specializzazione, per questo fin quando la numb è presente nella cellula insieme alla notch-1 si avrà soltanto la moltiplicazione. Dalla stessa cellula precursore, possono generarsi molti tipi cellulari, compresi neuroni e glia, e proprio per questa loro versatilità le cellule precursori sono anche detti cellule staminali neurali. Le prime cellule che migrano dalla zona ventricolare, si stabiliscono in uno strato detto sottoplacca (zona destinata a scomparire alla fine dello sviluppo), quelle che successivamente vanno incontro a divisione danno vita

Ai neuroni, che andranno a formare la corteccia adulta. Esse attraversano la sottoplacca e formano un altro strato di cellule detto placca corticale, le prime cellule che raggiungono questo strato sono quelle che diventeranno neuroni del VI strato, seguite da quelli del V, quelli del IV, ecc. quindi ogni strato di neuroblasti migra radialmente oltrepassando quelli già presenti (si dice che la corteccia viene assemblata dall'interno verso l'esterno). La migrazione delle cellule avviene quando queste scivolano lungo sottili fibre, che vanno dalla zona ventricolare alla pia madre. Queste fibre sono derivate dalle cellule gliali radiali specializzate, che forniscono l'impalcatura sulla quale verrà impiantata la corteccia. I neuroblasti (neuroni non ancora maturi) seguono queste vie radiali dalla zona ventricolare fino alla superficie del cervello. Questa migrazione avviene con un movimento radiale del soma lungo la fibra. Quando l'assetto corticale è completato,

le cellule gliali radiali ritirano i loro processi radiali. Circa un terzo dei neuroblasti, però, non segue questa via, essi migrano orizzontalmente procedendo verso la corteccia. La differenziazione delle cellule è il processo attraverso il quale i neuroblasti prendono le sembianze e le specifiche caratteristiche dei neuroni. La differenziazione dei neuroblasti ha inizio quando le cellule precursori si dividono orizzontalmente, e quindi con una distribuzione disomogenea. Una ulteriore differenziazione inizia quando i neuroblasti giungono al piano corticale, così i neuroni degli strati V e VI si differenziano in cellule piramidali. La differenziazione di un neuroblasto in neurone ha inizio con lo spuntare di neuriti dal corpo cellulare, i quali inizialmente si somigliano tutti, ma presto si distinguono in assoni e dendriti (la differenziazione continua anche se i neuroblasti vengono spostati dal cervello ai tessuti, questo perché la differenziazione è programmata).

già prima che i neuroblasti arrivino nel posto a cui sono destinati). Una volta che si sono differenziati, i neuroni estendono quelli che diventeranno assoni e dendriti.