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Liga Acadêmica Paraense de Neurociências NEUROLIGA-PA Ciclo de Seminários Tema: Neuroontogênese Humana Rodrigo Nascimento dos Santos Belém-PA Julho - 2012.

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1 Liga Acadêmica Paraense de Neurociências NEUROLIGA-PA Ciclo de Seminários Tema: Neuroontogênese Humana Rodrigo Nascimento dos Santos Belém-PA Julho

2 02/07/20122

3 O Cérebro Eis aí, o objeto de nosso estudo e que nos torna seres tão complexos: O Cérebro. 02/07/20123

4 4

5 Visão Geral Filogenia 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. 02/07/20125

6 1ª PARTE (Geral)

7 Prefácio 1.Filogenia 2.Propriedades Fundamentais 3.Exemplos de organismos quanto as propriedades 4.Ontogênese 5.Fases do Desenvolvimento 6.Etapas e Princípios do Desenvolvimento do Sistema Nervoso 7.Sinais Indutores controlam a diferenciação celular neural – Indução Neural 8.Bloqueador da Neurulação 02/07/20127

8 Filogenia Contato 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. 02/07/20128

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11 Propriedades Fundamentais 1.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. 02/07/201211

12 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. 02/07/201212

13 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. 02/07/201213

14 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). 02/07/201214

15 Fases do Desenvolvimento Óvulo Mórula Blastocisto Disco Embrionário Gástrula* Neurula* Formação do Disco Embrionário (Citogênese em Histogênese) Diferenciação em 3 camadas: Ectoderma, Mesoderma* e Endoderma. 02/07/201215

16 Gastrulação 02/07/ 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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18 02/07/ 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.

19 02/07/ 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.

20 02/07/ Na gastrulação o neuroepitélio pode ser reconhecido pela primeira vez como distinto de outras células ou tecidos.

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22 Neurulação 02/07/ 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).

23 02/07/ 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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25 02/07/ 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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27 Placa Neural Sulco Neural Crista Neural Tubo Neural Gânglio Espinhal Formação do tubo neural e da crista neural. 02/07/201227

28 02/07/201228

29 Neuroontogênese e Gliogênese 02/07/201229

30 02/07/ Tubo Neural

31 02/07/ Neuroectoderma

32 Placa basal Placa del piso Placa del techo Capa neuroepitelial 02/07/201232

33 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? 02/07/201233

34 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? 02/07/201234

35 Princípios da Programação Genética do Desenvolvimento do Sistema Nervoso 02/07/ 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.

36 02/07/ 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.

37 Sinais Indutores controlam a diferenciação celular neural – Indução Neural Dois pesquisadores alemães na década de 1920; Hans Spemann( ) e Hilde Mangold( ); Pioneiros da embriologia experimental; Experimento: Embriões de anfíbios; Dissecação de um pedaço da região precursora do mesoderma; 02/07/201237

38 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. ????????????????????????????????????? 02/07/201238

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40 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. 02/07/201240

41 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?) 02/07/201241

42 Bloqueador da Neurulação o Proteínas Morfogenéticas Ósseas o 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. 02/07/201242

43 2ª PARTE (Específica)

44 Prefácio 1.Organização do Sistema Nervoso 2.Sistema Nervoso Central 3.Sistema Nervoso Periférico 4.Lâminas 5.Bibliografia 02/07/201244

45 Organização do Sistema Nervoso Sistema Nervoso Sistema Nervoso Central (SNC) Sistema Nervoso Periférico (SNP) EncéfaloMedula espinhal Nervos Gânglios Terminações Nervosas

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48 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. 02/07/201248

49 Encéfalo CérebroCerebelo Tronco encefálico

50 02/07/ 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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54 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 02/07/201254

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58 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 corpo Lado esquerdo do cerebelo Lado esquerdo do corpo 02/07/201258

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61 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. 02/07/201261

62 02/07/ Mesencéfalo Ponte Bulbo

63 Medula Espinhal 02/07/ De onde saem 31 pares de nervos espinhais, através dos forames intervertebrais Substância cinzenta: central (H medular) Colunas anterior e posterior Substância branca: periférica

64 02/07/ 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.

65 02/07/ 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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68 Medula Espinhal – Gânglio Espinhal 02/07/201268

69 Medula Espinhal – Gânglios Espinhais 02/07/201269

70 Famílias de Genes do Desenvolvimento do SNC 02/07/ 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.

71 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. 02/07/201271

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74 Encéfalo: prosencéfalo- mesencéfalo- rombencéfalo 02/07/ P M R

75 Telencéfalo- Diencéfalo 02/07/201275

76 02/07/ metencéfalo Flexura pontínea mielencéfalo

77 MIELENCÉFALO 02/07/201277

78 Metencéfalo 02/07/201278

79 METENCÉFALO-MIELENCÉFALO CEREBELO EM DESENVOLVIMENTO 02/07/201279

80 CEREBELO 02/07/201280

81 CEREBELO 02/07/201281

82 02/07/201282

83 Mesencéfalo 02/07/201283

84 Diencéfalo: Epitálamo, tálamo e Hipotálamo 02/07/201284

85 Telencéfalo: hemisférios cerebrais 02/07/201285

86 ENCÉFALO 02/07/201286

87 02/07/201287

88 Mesencéfalo Metencéfalo Mielencéfalo Telencéfalo Diencéfalo 02/07/201288

89 Telencéfalo 02/07/201289

90 Diencéfalo Telencéfalo 02/07/201290

91 Mesencéfalo 02/07/201291

92 Metencéfalo Mielencéfalo 02/07/201292

93 Diencéfalo Telencéfalo 02/07/201293

94 Bibliografia MACHADO, Angelo B. M. Neuroanatomia Funcional, 2ª ed. – São Paulo: Editora Atheneu, LENT, Roberto Cem Bilhões de Neurônios?: Conceitos Fundamentais de Neurociência – 2ª ed. – São Paulo: Editora Atheneu, BEAR, Mark F. et al. Neurociências: Desvendando o Sistema Nervoso – 3ª ed. – Porto Alegre: Artmed, Universidad Nacional Mayor de San Marcos – Facultad de Medicina Humana – Escuela Académico Profesional de Medicina Humana (Lâminas). 02/07/201294

95 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; /07/201295

96 02/07/201296


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