Liga Acadêmica Paraense de Neurociências

NEUROLIGA-PACiclo de Seminários

Tema: Neuroontogênese Humana

Rodrigo Nascimento dos Santos

Belém-PAJulho - 2012

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Eis aí, o objeto de nosso estudo e que nos torna seres tão complexos: O Cérebro.

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Visão GeralFilogenia

Entender as diferenças entre o sistema nervoso humano e o sistema nervoso de outros animais.

Definir as principais alterações anatômicas que levam a evolução humana.

Ontogenia

Determinar os fenômenos mais importantes na ontogênese do sistema nervoso .

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1ª PARTE(Geral)

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Prefácio1. Filogenia2. Propriedades Fundamentais3. Exemplos de organismos quanto as propriedades4. Ontogênese5. Fases do Desenvolvimento6. Etapas e Princípios do Desenvolvimento do

Sistema Nervoso7. Sinais Indutores controlam a diferenciação

celular neural – Indução Neural8. Bloqueador da Neurulação02/07/2012

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FilogeniaContato com o meio ambiente;Perceber os estímulos produzidos e responder a

estes;A resposta pode ser externa e demonstrada

através de um movimento ou interna e não demonstrada em uma ação;

Manutenção da homeostase;Desenvolvimento de mecanismos de captura de

alterações ambientais;Mecanismos efetores de resposta.

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Propriedades Fundamentais1. Irritabilidade ou Excitabilidade: Propriedade

de ser sensível a um estímulo.

2. Condutibilidade: Reação ao estímulo dando origem a um impulso.

3. Contratilidade: Esta resposta pode se manifestar em um encurtamento da célula, por exemplo a um estímulo nocivo.

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Exemplos de organismos quanto as propriedades

a. Ameba: Apresenta todas as propriedades.

b. Esponjas: Células musculares primitivas.

c. Anêmona do mar: Células nervosas unipolares.

d. Minhoca: Sistema nervoso segmentado.02/07/2012

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Sistema Nervoso O alcance de um certo nível de complexidade e organização quanto aos mecanismos efetores de resposta à estímulos.

Cérebro Centro dominante no qual se integram os diferentes estímulos, sejam internos ou externos, do qual advêm as respostas.

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Ontogênese Surgimento dos primeiros neurônios e a

função primordial do Sistema Nervoso.

O ectoderma origina o Sistema Nervoso.

Tubo Neural: Estrutura tubular oca, constituído por células que são especialistas na transmissão de estímulos (neurônios).

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Fases do DesenvolvimentoÓvulo Mórula Blastocisto Disco

Embrionário Gástrula* Neurula*

Formação do Disco Embrionário (Citogênese em Histogênese)

Diferenciação em 3 camadas:Ectoderma, Mesoderma* e Endoderma.

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Gastrulação

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• É o processo pelo qual o disco embrionário bilaminar se transforma em trilaminar.

A gastrulação é o início da morfogênese.

• Ocorre durante a 3º semana.

• Durante a gastrulação se formam a linha primitiva, as camadas germinativas e a notocorda.

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• A linha primitiva se forma na região caudal do embrião como uma proliferação das células do epiblasto. Posteriormente, as células invaginam formando o sulco primitivo. Na região cefálica acontece a mesma coisa, formando-se o nó primitivo e a fosseta primitiva. A partir dessas estruturas se origina o mesoderma.

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• A notocorda define o eixo primitivo do embrião, serve de base para a formação dos ossos da coluna vertebral e da cabeça, indica o local dos futuros corpos vertebrais.

• A linha primitiva estabelece o plano básico do corpo nos vertebrados: eixo central (linha média), simetria bilateral, superfícies ventrais e dorsais e extremidades cefálica e caudal.

•O nó primitivo (de Hensen) define a direção cefálica.

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• Na gastrulação o neuroepitélio pode ser reconhecido pela primeira vez como distinto de outras células ou tecidos.

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Neurulação

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• Processos envolvidos na formação da placa neural e pregas neurais e fechamentos destas pregas para formar o tubo neural.

• A formação do tubo neural começa no início da

4º semana (dias 22 a 23) e termina no final da 4º semana, quando ocorre o fechamento do neuróporo caudal (posterior).

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Placa neural e tubo neural:

• A notocorda em desenvolvimento induz a formação da placa neural.

• Día 18 → invaginação da placa neural formando um sulco neural mediano, com as pregas neurais de ambos lados (proeminentes na região cefálica – primeiros sinais de desenvolvimento do encéfalo).

• Fim da terceira semana → aproximação das pregas, que começam a fundir-se.

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Formação da crista neural:

•Quando o tubo neural se separa do ectoderma na superfície, células da crista neural migram dorsolateralmente de ambos lados do tubo neural e formam uma massa achatada, a crista neural (entre o tubo neural e o ectoderma superficial sobrejacente).

• Dá origem aos gânglios sensitivos dos nervos espinhais e cranianos.

• Células da crista neural migram em várias direções e se dispersam pelo parênquima.

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Placa Neural Sulco Neural

Crista Neural

Tubo NeuralGânglio Espinhal

Formação do tubo neural e da crista neural.

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Neuroontogênese e Gliogênese

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3002/07/2012

Tubo Neural

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Neuroectoderma

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Placa basal

Placa del piso

Placa del techo

Capa neuroepitelial

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Etapas e Princípios do Desenvolvimento do Sistema Nervoso

As transformações estruturais do Sistema Nervoso;

Surgimento de perguntas fundamentais:a) Como, de repente, o ectoderma diferencia-se

em neuroectoderma?b) De que modo as células do neuroectoderma

ficam COMPROMETIDOS com um destino neural?

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• Neurulação: Consiste no direcionamento da expressão gênica das células ectodérmicas no sentido da síntese de proteínas específicas do tecido nervoso, que vão resultar na gradativa transformação dessas células precursoras em células neurais.

• Identidade Neural destino neural• Pergunta: Como ocorre a determinação da

identidade neural do neuroectoderma?

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Princípios da Programação Genética do Desenvolvimento do Sistema Nervoso

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• Os genes do desenvolvimento são expressos repetidamente em diferentes estágios do desenvolvimento, podendo desenvolver diferentes funções.

• O território de expressão dos genes organizadores geralmente é difuso no início do desenvolvimento e se torna mais localizado com o desenvolvimento do tubo neural.

• O território de expressão de um gene pode variar em distintos neurômeros.

• Alguns genes ativam, regulam o inibem a expressão de outros genes.

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• Alguns genes podem compensar a perda de outros quando existe uma sobreposição de territórios entre eles (redundância e sinergia)...

• Um gene organizador pode aumentar sua expressão em territórios ectópicos (resposta a teratógenos) – malformações...

• Genes do desenvolvimento regulam a proliferação celular para manterem constante a proporção de sinapses entre neurônios relacionados – gene PTC: a mutação deste gene está associado a carcinoma de células basais esporádico, tumores neuroectodérmicos do cerebelo – gangliocitoma do cerebelo.

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Sinais Indutores controlam a diferenciação celular neural – Indução Neural

Dois pesquisadores alemães na década de 1920;Hans Spemann(1869-1941) e Hilde Mangold(1898-

1924);Pioneiros da embriologia experimental;Experimento:• Embriões de anfíbios;• Dissecação de um pedaço da região precursora do

mesoderma;

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• Inserção de cada pedaço no ectoderma de outros embriões;

Na região do transplante:• Formação de uma segunda placa e um tubo

neural;• Formação de um animal XIFÓPAGO;Conclusão:• Indução do tecido transplantado a

transformação do ectoderma em neuroectoderma.

• ?????????????????????????????????????02/07/2012

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Alguns anos depois... Exatamente 70 anos depois do experimento,

com mais propriedades as perguntas foram de fato respondidas;

A 1ª descoberta:A diferenciação neural é o caminho “normal”

de todo ectoderma.Conclusão: Dissociação de células ectodérmicas

e cultivadas em meios de cultura;Nessas condições, todas se tornavam células

neurais.02/07/2012

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Mas e as partes que não se diferenciavam em células neurais? Disporiam de algum fator bloqueador dessa via de desenvolvimento?

Acabou-se por se identificar um grupo de proteínas do ectoderma não neural, capazes de bloquear a NEURULAÇÃO. (LEMBRA-SE?)

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Bloqueador da Neurulaçãoo Proteínas Morfogenéticas Ósseaso BMP (Bone Morphogenetic Protein)o Presente em grande parte do ectoderma, exceto

na região da placa neural que recebe influência do mesoderma subjacente através dos FATORES INDUTORES capazes de suprimir a ação das BMPs.

o Fatores Indutores: Folistatina, Noguina e Cordina. Sua ação consiste ligar-se às BMPs, inibindo sua atividade.

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2ª PARTE(Específica)

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Prefácio1. Organização do Sistema Nervoso

2. Sistema Nervoso Central

3. Sistema Nervoso Periférico

4. Lâminas

5. Bibliografia02/07/2012

Organização do Sistema Nervoso

Sistema Nervoso

Sistema Nervoso Central

(SNC)

Sistema Nervoso Periférico

(SNP)

Encéfalo Medula espinhal

Nervos

Gânglios

Terminações Nervosas

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Sistema Nervoso Central• Formado a partir do Tubo Neural;

Cérebro Encéfalo Cerebelo Tronco Encefálico

Medula Espinhal: Envolvida pela coluna vertebral óssea e está colada ao tronco encefálico.

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Encéfalo

Cérebro Cerebelo Tronco encefálico

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Formação do encéfalo: • Tubo neural cefálico ao 4º par de somitos. • A fusão das pregas neurais da região cefálica e o fechamento do

neuróporo rostral formam as três vesículas encefálicas primárias, estas formam:

- encéfalo anterior (prosencéfalo)- encéfalo médio (mesencéfalo)-encéfalo posterior (rombencéfalo)

• Durante a 5º semana, se dividem em vesículas secundárias:- encéfalo anterior → telencéfalo (vesículas ópticas, hemisférios

cerebrais) e diencéfalo - encéfalo médio → não se divide- encéfalo posterior → metencéfalo e mielencéfalo (ponte, cerebelo e

bulbo)• Hipófise (4º semana)

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Cérebro• Porção mais rostral e mais larga do encéfalo;• Dividido ao meio em dois hemisférios

cerebrais, separados pela profunda FISSURA SAGITAL;

Quanto ao controle das sensações e movimentos:

Hemisfério cerebral direito Lado esquerdo do corpo

Hemisfério cerebral esquerdo Lado direito do corpo

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Cerebelo• Situado atrás do cérebro, do latim “cérebro

pequeno”;• Contém tantos neurônios como ambos os

hemisférios cerebrais juntos;• É o centro para o controle do movimento que

possui conexões com o cérebro e a medula espinhal;

Quanto ao controle dos movimentos:Lado direito do cerebelo Lado direito do corpoLado esquerdo do cerebelo Lado esquerdo do

corpo

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Tronco Encefálico• Porção restante do encéfalo;• Forma o talo por onde os hemisférios

cerebrais e o cerebelo originam-se;• Regula funções vitais: Respiração, consciência

e controle da temperatura;Envia informações do:Cérebro para a medula espinhal e cerebelo;Medula espinhal e cerebelo para o cérebro.

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Mesencéfalo

Ponte

Bulbo

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Medula Espinhal

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• De onde saem 31 pares de nervos espinhais, através dos forames intervertebrais

• Substância cinzenta: central (H medular)• Colunas anterior e posterior

• Substância branca: periférica

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Formação da medula espinhal•Espessamento das paredes do tubo neural na

região caudal ao 4º par de somitos. •O canal neural do tubo neural converte-se no

sistema de ventrículos do encéfalo e no canal central da medula espinhal.

•As células neuroepiteliais constituem a zona ventricular (camada ependimária) que dá origem aos neurônios e células macrogliais. Posteriormente, se diferenciam em células ependimárias e formam o epêndima que reveste o canal central da medula.

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• O crescimento dos axônios forma a substância branca da medula espinhal.• As células da micróglia derivam de células

mesenquimais.

Formação dos gânglios espinhais •Derivam das células da crista neural.

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Medula Espinhal – Gânglio Espinhal

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Medula Espinhal – Gânglios Espinhais

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Famílias de Genes do Desenvolvimento do SNC

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• Sequencia de ácidos nucleicos similar• Funções gerais similares

EXEMPLOS• SHH (Sonic hedgehog) exerce um forte gradiente para a

ventralização no tubo neural – a mutação deste gene parece estar relacionada à holoprosencefalia...

• PAX, WNT – famílias de genes que causam a diferenciação de estruturas dorsais do tubo neural.

• GENES HOX – eixo rostrocaudal.• NEURO-D – importante na diferenciação precoce do neuroepitélio .• WNT-1 - a perda da expressão deste gene resulta em hipoplasia

cerebelar, e alterações da ponte e cérebro médio.

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Sistema Nervoso Periférico• Formado a partir da Crista Neural;

SNP Somático:Voluntário; Inervam pele, articulações e músculos.

SNP Visceral /SNV(Sistema Nervoso Vegetativo): Involuntário; Inervam órgãos internos, vasos sanguíneos e

glândulas.

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Encéfalo: prosencéfalo- mesencéfalo- rombencéfalo

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P

M

R

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Telencéfalo- Diencéfalo

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metencéfalo

Flexura pontínea

mielencéfalo

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MIELENCÉFALO

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Metencéfalo

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METENCÉFALO-MIELENCÉFALO CEREBELO EM DESENVOLVIMENTO

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CEREBELO

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CEREBELO

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Mesencéfalo

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Diencéfalo: Epitálamo, tálamo e Hipotálamo

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Telencéfalo: hemisférios cerebrais

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ENCÉFALO

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Mesencéfalo

Metencéfalo

Mielencéfalo

Telencéfalo

Diencéfalo

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Telencéfalo

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Diencéfalo

Telencéfalo

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Mesencéfalo

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Metencéfalo

Mielencéfalo

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Diencéfalo

Telencéfalo

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Bibliografia• MACHADO, Angelo B. M. Neuroanatomia Funcional,

2ª ed. – São Paulo: Editora Atheneu, 2006.• LENT, Roberto Cem Bilhões de Neurônios?:

Conceitos Fundamentais de Neurociência – 2ª ed. – São Paulo: Editora Atheneu, 2010.

• BEAR, Mark F. et al. Neurociências: Desvendando o Sistema Nervoso – 3ª ed. – Porto Alegre: Artmed, 2008.

• Universidad Nacional Mayor de San Marcos – Facultad de Medicina Humana – Escuela Académico Profesional de Medicina Humana (Lâminas).

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• Menkes JH, Sarnat HB, Maria BL, editores. Child Neurology. 7ª ed. Lipincott Williams & Wilkins;2006

• Moore KL, Persaud TVN. Embriologia Básica. 7ª ed. Saunders – Elsevier; 2008

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