Taller

Etapas del neurodesarrollo y su ense�anza tridimensional

Resumen

Dra. Ma. Cristina M�rquez-Orozco

Departamento de Embriolog�a,

Facultad de Medicina, UNAM. M�xico

Los m�todos tradicionales empleados en la ense�anza del desarrollo del sistema nervioso, incluyen el uso de esquemas elaborados en un pizarr�n, la proyecci�n de diapositivas con im�genes tomadas de diferente tipo de publicaciones, programas de multimedia, enriquecidos con animaciones, que tratan de dar una apariencia tridimensional. Sin embargo, en todos los casos el material es bidimensional y esto provoca la memorizaci�n de im�genes que se alejan de la realidad. Alrededor del 80% de los estudiantes tienen escasa percepci�n de las relaciones espaciales. Los modelos los ayudan a tener una idea tridimensional de las estructuras embrionarias, pero tienen el inconveniente de mostrar s�lo algunas etapas del desarrollo, por lo cual se pierde la secuencia de los procesos. Para salvar estos inconvenientes, he desarrollado una estrategia de ense�aza del desarrollo embrionario, que incluye el modelado de los �rganos en desarrollo, empleando un material flexible. Esto favorece la observaci�n din�mica de los cambios tridimensionales que experimentan las estructuras del embri�n, de manera que se acerca al alumno a la realidad, ya que estos modelos puede tocarlos, moverlos en el espacio, dar color a las diferentes estructuras y cortarlos.

El esbozo del sistema nervioso central humano aparece en el embri�n presom�tico, durante la tercera semana del desarrollo, debido a que el complejo cordomesod�rmico u organizador primario, constituido por tres categor�as de mesodermo, el axial o notocordal, el cef�lico o placa precordal y el som�tico o paraxial, liberan evocadores; que act�an como hormonas morfogen�ticas, y son las responsables de inducir al neuroectodermo, situado en el centro del ectodermo superficial, sobre el complejo cordomesod�rmico, a diferenciarse en la placa neural y m�s adelante en el surco y el tubo neural.

El tubo neural contin�a su cierre, al mismo tiempo, en sentido cef�lica y caudal, como si dos cierres de cremallera avanzaran en ambos sentidos. Por estudios recientes se sabe que este proceso se presenta en esta primera zona de cierre, que empieza de la cuarta a la sexta somitas cervicales y avanza en sentido craneal y caudal, a las somitas cervicales y a las primeras lumbares, pero existen cuatro zonas m�s de cierre. La segunda zona se produce a partir de la futura fontanela frontoparietal y avanza tambi�n en ambos sentidos, abarca aproximadamente entre la regi�n frontal y la parieto-occipital. La tercera zona corresponde al cierre del neuroporo anterior que se produce en sentido cr�neo-caudal. La cuarta empieza en donde concluye el cierre de la primera; avanza en sentido craneal y concluye en la fontanela parieto-occipital, que donde termina el cierre de la segunda zona. La quinta corresponde al cierre del neuroporo posterior, que se produce en sentido caudo-craneal y termina en la regi�n lumbar, donde concluye el cierre de la zona uno. El neuroporo anterior se cierra el d�a 24, y el neuroporo posterior el d�a 26.

Los estudios realizados sobre el genoma humano han permitido identificar una serie de genes, as� como factores de transcripci�n y de crecimiento que participan en la diferenciaci�n del sistema nervioso central. Entre estos se encuentra la nogina y la cordina, producidas por la notocorda que determinan la diferenciaci�n del prosenc�falo o cerebro anterior. El gen sonic hedgehog (Shh) que libera un factor de transcripci�n notocordal, el cual determina la formaci�n de la placa del piso del tubo neural. La activina participa en el desarrollo de las estructuras axiales en las aves y en los mam�feros e induce la flexi�n del embri�n hacia el lado izquierdo. El gen nodal que codifica para la formaci�n del factor de crecimiento que interviene en la formaci�n de la l�nea primitiva, de donde se forma la notocorda y provoca la flexi�n hacia la izquierda del cuerpo del embri�n. El gen-T que es importante para el desarrollo de la cabeza del embri�n. El gen Lim-1, perteneciente a una familia de genes homeoboxes participa en la inducci�n de la cabeza del embri�n, desde el prosenc�falo, hasta la segunda romb�mera. Por esta raz�n los ratones mutantes de este gen, carecen de cabeza. En el desarrollo de la cabeza tambi�n participan el gen goosecoide y el cerebrum. La alteraci�n de cada uno de los genes que participan en el desarrollo del sistema nervioso, determina malformaciones espec�ficas como agenesias a diferentes niveles.

La regi�n cef�lica de la placa neural, que es m�s amplia, durante la tercera semana del desarrollo, por crecimiento diferencial de sus paredes, forma el esbozo de las ves�culas cerebrales primitivas o neur�meras primarias, que son: el prosenc�falo o cerebro anterior, el mesenc�falo o cerebro medio y el rombenc�falo o cerebro posterior, mientras que la regi�n caudal, m�s angosta, origina la m�dula espinal.

Entre el final de la cuarta semana el rombenc�falo da origen al metenc�falo y al mielenc�falo, por lo que el enc�falo queda constituido por cuatro ves�culas, ya que el mesenc�falo no se divide. Al principio de la quinta, la primera ves�cula cerebral o prosenc�falo se subdivide en el telenc�falo y en el dienc�falo. De esta manera el enc�falo queda constituido por cinco neur�meras secundarias. El resto del tubo neural forma la m�dula espinal.

Antes del cierre de los neuroporos (tercera semana), el esbozo de las tres ves�culas cerebrales es recto, igual que la m�dula espinal. Entre las ves�culas hay constricciones que las delimitan. En el prosenc�falo se desarrollan las ves�culas �pticas, que son un par de evaginaciones de sus paredes. El mesenc�falo es una ves�cula dilatada, y se adelgaza el techo del rombenc�falo. Durante la cuarta semana, se inicia la diferenciaci�n de las flexiones cerebrales. La primera, cef�lica o mesencef�lica, es la m�s profunda y se diferencia a nivel del mesenc�falo. La segunda o cervical, se forma entre el rombenc�falo y la regi�n cervical de la m�dula espinal. Ambas flexiones tienen concavidad ventral. La tercera flexi�n es la p�ntica o pontina, se diferencia en la quinta semana del desarrollo, entre el metenc�falo y el mielenc�falo. Al acentuarse estas flexiones, la extensi�n del enc�falo se reduce, y su forma se modifica hasta que se parece a la del adulto en el cuarto mes fetal, cuando las ves�culas telencef�licas se colocan en su posici�n definitiva.

Del telenc�falo: Los hemisferios cerebrales que forman la corteza cerebral, el cuerpo estriado y el cuerpo calloso, los bulbos y las cintillas olfatorias, el hipocampo, el f�rnix y la am�gdala, entre otras estructuras.

Del dienc�falo: El epit�lamo, el t�lamo, el subt�lamo el hipot�lamo, el quiasma �ptico, la neurohip�fisis, el tallo hipofisiario, la gl�ndula pineal y los cuerpos mamilares.

Del mesenc�falo, que se conserva como mesenc�falo, se diferencian: los col�culos superiores, que son visuales, y los inferiores, que tienen funci�n ac�stica; los n�cleos de los pares craneales III, IV y la parte mesenc�falo del V, los n�cleos rojos, la sustancia nigra y los ped�nculos cerebrales.

Del metenc�falo: el cerebelo y el puente, con los n�cleos de los pares craneales V, VI, VII y VIII.

Del mielenc�falo: la m�dula oblongada, en la que se diferencian los n�cleos de los pares craneales V, VIII, IX, X, XI y XII.

Cada una de las tres primeras ves�culas cerebrales y la m�dula tiene cavidades primitivas que son: La del prosenc�falo, la del mesenc�falo, la del rombenc�falo y el conducto medular del tubo neural o ep�ndimo.

La cavidad del prosenc�falo se subdivide en: la del telenc�falo y la del dienc�falo. La del mesenc�falo es �nica. La del rombenc�falo forma la del metenc�falo y la del mielenc�falo. La de la regi�n medular del tubo neural tambi�n es �nica. En una etapa posterior:

La cavidad del telenc�falo origina los ventr�culos laterales y la parte rostral del III ventr�culo.

La del dienc�falo forma la mayor parte del III ventr�culo.

La cavidad mesencef�lica constituye el acueducto cerebral.

Las cavidades del metenc�falo y la del mielenc�falo, constituyen el IV ventr�culo.

Espina b�fida. Es el defecto en el cierre de la columna vertebral, a nivel de los arcos neurales.

Meningocele. Cuando los arcos neurales est�n muy separados en una espina b�fida o abarca m�s de una v�rtebra, se pueden herniar las meninges y originar una espina b�fida con meningocele.

Mielomeningocele o meningomielocele. Es un tipo de espina b�fida qu�stica, en la que la m�dula espinal y las ra�ces e incluso los ganglios raqu�deos se encuentran dentro del meningocele.

Mieolosquisis o mielomeningorraquisquisis. Es una espina b�fida expuesta en la que la m�dula espinal permanece en la posici�n primitiva de la placa neural, como una capa gruesa de neuroepitelio que no se pliega.

Anencefalia o meroanencefalia. Junto con el meningoencefalocele son las anomal�as del cerebro, m�s frecuentes, que se debe en el primer caso a la falta de cierre del neuroporo anterior en la cuarta semana del desarrollo y en el segundo por herniaci�n del enc�falo sobre las meninges y entre las suturas de la b�veda craneana.

Hidrocefalia. Es la acumulaci�n de l�quido cerebroespinal en el cerebro. La causa m�s frecuente es la obstrucci�n parcial o total del acueducto cerebral. Los ni�os presentan per�metro cef�lico mayor al normal y retraso mental debido a la compresi�n de la corteza cerebral contra el cr�neo.

Microcefalia o cabeza peque�a. Se debe a que el enc�falo tiene un desarrollo deficiente, la cual es una microencefalia, que determina hipoplasia de la b�veda craneal, ya que el enc�falo induce la diferenciaci�n del cr�neo, en cambio la cara es de tama�o normal, aunque da la impresi�n de ser m�s grande. La frente es muy angosta, la piel a nivel del cuero cabelludo forma pliegues y el per�metro cef�lico es menor al normal. Es una anomal�a multifactorial determinada por factores gen�ticos y ambientales, entre los que se encuentran: trisom�as como la 18 y la 15, f�rmacos o drogas como el alcohol ingerido por la madre, la coca�na, la aspirina y la difenilhidanto�na, infecciones por citomegalovirus, virus de la encefalitis equina venezolana, del HIV, de la rub�ola, de la varicela, el herpes simple, el Toxoplama gondii y radiaciones ionizantes.