Entwicklung des ZNS, Neurocraniums und Viscerocraniums

Entwicklung des ZNS: Neurulation und Neuralleistenmigration

Die Entwicklung des Gehirns ist ein spezifischer Teil der Gastrulation Gastrulation Gastrulation und Neurulation, der als Neurulation Neurulation Gastrulation und Neurulation bezeichnet wird und die Zellen des Nervensystems bildet.

Neurulation Neurulation Gastrulation und Neurulation

Tag 16 nach der Befruchtung → Embryonalzellen gehören zu 1 von 3 Keimzellschichten:

• Ektoderm Ektoderm Gastrulation und Neurulation
  • Differenziert in das Neuroektoderm, wodurch die Neuralplatte entsteht
  • Die Zellreplikation in der Neuralplatte führt zu 2 Leisten (Neuralleisten).
  • Die Vertiefung zwischen den Kämmen wird als Neuralfalte bezeichnet.
• Mesoderm Mesoderm Gastrulation und Neurulation
  • Differenziert und transformiert in eine Röhrenstruktur, die als Chorda dorsalis bezeichnet wird.
  • Die Chorda dorsalis signalisiert der Neuralfalte, sich auf beiden Seiten der Neuralfurche zu vergrößern, wodurch das Neuralrohr entsteht.
• Endoderm Endoderm Gastrulation und Neurulation

Neuralleistenzellmigration

Neuroektodermzellen wandern in Wellen von den Neuralleisten aus, um Strukturen des peripheren Nervensystems zu bilden:

• Die 1. Migrationswelle schafft:
  • Sympathische Ganglien
  • Parasympathische Ganglien
  • Chromaffine Zellen (sympathische Ganglien, die in das Nebennierenmark eingewandert sind)
• Die 2. Migrationswelle schafft:
  • Hintere Wurzelganglien
  • Schwann-Zellen
  • Satellitenzellen
• Die 3. Migrationswelle schafft:
  • Melanozyten
• Auch Neuralleistenzellen im Kopf-Hals-Bereich bilden unterschiedliche Strukturen:
  • Bilden sekundäre Ganglien der Hirnnerven Hirnnerven Überblick über die Hirnnerven V, VII, IX und X
  • Wandern in die Kiemenbögen Kiemenbögen Kiemenbögen und Arterienbögen von Kopf, Hals und Gesicht, um Mesenchym zu bilden, das zu Knochen Knochen Aufbau der Knochen und Bindegewebe Bindegewebe Bindegewebe beiträgt

Eselsbrücke

• Um sich schnell zu erinnern, wo sich Oligodendrozyten und Schwann-Zellen befinden, denke daran: COPS: CNS = OLigodendrozyten; PNS = Schwannzellen.

Neuralrohr

Primärvesikel

Das Neuralrohr entwickelt am kranialen Ende 3 Ausbuchtungen (primäre Hirnbläschen):

1. Prosencephalon (Vorderhirn) spaltet sich, was zu Folgendem führt:
   • Telencephalon, wird zur Großhirnrinde; dieser Teil des Neuralkanals wird zu den Seitenventrikeln und dem 3. Ventrikel.
   • Diencephalon, wird zu Thalamus Thalamus Thalamus, Hypothalamus Hypothalamus Hypothalamus, und Glandula pinealis
2. Mesencephalon (Mittelhirn): enthält auch das cerebrale Aquädukt
3. Rhombencephalon (Hinterhirn) teilt sich in:
   • Metencephalon, wird zu Pons und Kleinhirn Kleinhirn Kleinhirn (Cerebellum)
   • Myelencephalon, wird zu Medulla oblongata Medulla Oblongata Hirnstamm
   • Der Rest des Neuralkanals um das Metencephalon und Myelencephalon bildet den 4. Ventrikel.

Kreislauf des Liquor cerebrospinalis

• Ependymzellen:
  • Auskleiden des Zentralkanals und des Kerns des Neuralrohrs
  • Im Seiten-, 3. und 4. Ventrikel werden Ependymzellen zum Plexus choroideus.
• Plexus choroideus: filtert Blut und gibt Liquor in das ventrikuläre System ab

Flexion des Neuralrohrs

Das Neuralrohr entwickelt eine Reihe von Beugungen in der Sagittalebene:

• Im 3-Vesikel-Stadium:
  • Beugung der Halswirbelsäule (Zervikale Flexur): zwischen Rückenmark Rückenmark Rückenmark und Rhombencephalon
  • Beugung des Schädels (Cephale Flexur): zwischen Prosencephalon und Mesencephalon
• Im weiteren Verlauf des Neuralrohrs: Pontine Beugung (zwischen Myelenzephalon und Metencephalon)

Entwicklung des Rückenmarks und des Hirnstamms

Wirbelsäule Wirbelsäule Wirbelsäule

Während der Kopfbereich des Neuralrohrs zum Gehirn wird, wird der Rest zum Rückenmark Rückenmark Rückenmark.

• Proliferation von Neuroepithelzellen
  • Durch Druck nach außen entstehen Intermediär- und Marginalzonen.
  • Marginalzone: kommt in Kontakt mit sklerotomalem Mesenchym, das die Hirnhäute Hirnhäute Hirnhäute (Meningen) bildet
  • Intermediär- und Marginalzonen füllen den Raum innerhalb des Neuralkanals.
  • Die Zellen in den Intermediär- und Marginalzonen differenzieren sich zu Neuronen Neuronen Nervensystem: Histologie.
• Das neuroepitheliale Gewebe der Wirbelsäule Wirbelsäule Wirbelsäule hat eine regionale Spezialisierung:
  • Flügelplatte (sensorisch) :
    • Axone erstrecken sich bis zum Gehirn.
    • Neurone in Spinalganglien (ursprünglich aus Neuralleistenzellen) erstrecken sich bis zur Haut Haut Haut: Aufbau und Funktion und zurück zur Flügelplatte.
  • Basalplatte (motorisch) : Neurone innervieren das Myotom
  • Sulcus limitans: trennt Flügelplatte von der Basalplatte
• Ober- und Unterseite des Neuralrohrs werden durch die Dach- und Bodenplatte verschlossen.
• Zentraler Kanal im Kern des Neuralrohrs: von Ependymzellen ausgekleidet
• Das Rückenmark Rückenmark Rückenmark füllt die knöcherne Wirbelsäule Wirbelsäule Wirbelsäule während der Entwicklung des Fötus.
  • Woche 8: Das Rückenmark Rückenmark Rückenmark erstreckt sich über die gesamte Länge der Wirbelsäule Wirbelsäule Wirbelsäule.
  • Unteres Ende erreicht:
    • L3-Niveau bei der Geburt
    • L1-Niveau im Erwachsenenalter
  • Spinale Nervenwurzeln, die unterhalb von L1–L3 austreten, bilden die Cauda equina.
  • Conus medullaris: spitz zulaufendes Ende des Rückenmarks
  • Filum terminale: verbindet Conus medullaris mit dem Os coccygeum

Hirnstamm Hirnstamm Hirnstamm

Der Hirnstamm Hirnstamm Hirnstamm ähnelt in seiner embryologischen Organisation dem Rückenmark Rückenmark Rückenmark. Aus der Basalplatte entstehen motorische Kerne, während aus der Flügelplatte sensorische Kerne entstehen.

• Kaudaler Hirnstamm Hirnstamm Hirnstamm
  • Sinneskerne liegen dorsal.
  • Motorische Kerne liegen ventral.
• Kranialer Hirnstamm Hirnstamm Hirnstamm
  • Dachplatte ist mehr geöffnet („offenes Buch“-Optik).
  • Die Basalplatte liegt weiter medial.
  • Die Flügelplatte befindet sich seitlicher.
  • Einige sensorische Neurone wandern nach anterior, um später in der Entwicklung den Nucleus olivaris (Olivenkern) zu bilden.
• Pons
  • Die Flügelplatte wandert, um einen Punkt vor der Basalplatte einzunehmen, und beteiligt sich an der Entstehung der pontinen Kerne.
  • Die Basalplatte ist jetzt weiter posterior, bringt aber immer noch alle motorischen Kerne hervor.
  • Das Kleinhirn Kleinhirn Kleinhirn (Cerebellum) entwickelt sich direkt hinter dem Pons aus Neuroepithelzellen.

Entwicklung der Großhirnrinde

Der Kortex entwickelt sich aus dem Telencephalon.

• Der Neuralkanal auf dieser Ebene entwickelt sich zum linken und rechten Ventrikel.
• Interventrikuläres Foramen: verbindet die Seitenventrikel mit dem 3. Ventrikel
• Die Entwicklung der Gehirnlappen erfolgt von den Ventrikeln nach außen:
  • Neuronenvorläuferzellen in der Nähe der Ventrikel replizieren schnell.
  • Gliazellen verlängern radiale Ausläufer, um einen Weg für die Neuronen Neuronen Nervensystem: Histologie bereitzustellen.
  • Neuroepithelzellen wandern nach lateral, passieren die subventrikuläre Zone → Intermediärzone → Kortikalis → Randzone
  • Unterschiedliche Arten von Neuronen Neuronen Nervensystem: Histologie stoppen an unterschiedlichen Punkten, wodurch spezialisierte Schichten entstehen.
• 6 Monate: Formation von deutlichen Lappen
• Corpus callosum:
  • Wird definierter, wenn Neuronen Neuronen Nervensystem: Histologie von einem Kortex zum anderen wandern
  • Nervenstruktur, die es einer Seite des Gehirns ermöglicht, mit der anderen Seite zu kommunizieren
• Gyri und Sulci sind bis kurz vor der Geburt nicht erkennbar.
• 9 Monate: Das Gehirn sieht aus wie eine kleinere Version des erwachsenen Gehirns.

Entwicklung des Neurocraniums

Das Neurocranium besteht aus Calvaria (Schädeldach) und Basis cranii (Schädelbasis).

• Teile des knöchernen Schädels entstehen durch chondrale Ossifikation Ossifikation Knochenentwicklung und Ossifikation = Chondrocranium.
• Teile des knöchernen Schädels entstehen durch desmale Ossifikation Ossifikation Knochenentwicklung und Ossifikation = Desmocranium.

Die Calvaria entwickelt sich aus 5 Knochenkernen:

• Os frontale (2 Knochenkerne)
• Ossa parietalia (jeweils ein Knochenkern)
• Os occipitale
• Teil des ersten Kiemenbogens (bildet die spätere Squama des Os temporale)

Fontanellen und Suturen

Beim Zusammentreffen zweier Knochen Knochen Aufbau der Knochen ensteht eine Sutur, bei mehr als zwei Knochen Knochen Aufbau der Knochen eine Fontanelle Fontanelle Schädelknochen: Anatomie des Schädels, Aufbau und Funktion.

Auf dem Schädeldach sind sechs Fontanellen zu finden, darunter zwei unpaare Hauptfontanellen und vier kleinere, paarige Fontanellen. Die beiden Hauptfontanellen sind:

• Fonticulus anterior (Große Fontanelle Fontanelle Schädelknochen: Anatomie des Schädels, Aufbau und Funktion): rautenförmige Fontanelle Fontanelle Schädelknochen: Anatomie des Schädels, Aufbau und Funktion an der Stirn, welche im 2. Lebensjahr verknöchert. Die Seiten der Raute werden von den zwei Ossa parietalia und dem zu Beginn paarigen Os frontale gebildet.
• Fonticulus posterior (Kleine Fontanelle Fontanelle Schädelknochen: Anatomie des Schädels, Aufbau und Funktion): dreieckige Fontanelle Fontanelle Schädelknochen: Anatomie des Schädels, Aufbau und Funktion am Hinterhaupt, welche im 3. Monat verschlossen wird. Die drei Seiten werden von den hinteren Anteilen der Ossa parietalia und dem Os occipitale gebildet.

Die kleineren Fontanellen sind:

• Fonticulus anterolateralis (vordere Seitenfontanelle): paarig, Begrenzung durch das Os parietale, Os frontale, Os temporale und die Ala major des Os spheonoidale und Verknöcherung im 6. Monat
• Fonticulus posterolateralis (hintere Seitenfontanelle): paarig, Begrenzung durch das Os parietale, Os temporale und Os occipitale begrenzt und Verknöcherung im 18. Monat

Das Vorhandensein der Fontanellen erlaubt dem Schädel Schädel Schädelknochen: Anatomie des Schädels, Aufbau und Funktion, sich bei der Geburt zu verformen und dem Geburtskanal anzupassen. 

Suturen erlauben es dem Schädel Schädel Schädelknochen: Anatomie des Schädels, Aufbau und Funktion ebenfalls, sich bei der Geburt zu verformen. Die drei wichtigsten sind die: 

• Sutura sagittalis (Pfeilnaht): Verbindung von Fonticulus anterior mit dem Fonticulus posterior und Verknöcherung im 20. bis 30. Lebensjahr
• Sutura coronalis (Kranznaht): Verbindung von Fonticulus anterior nach links und rechts mit dem Fonticulus anterolateralis und Verknöcherung im 30. bis 40. Lebensjahr
• Sutura lambdoidea (Lambdanaht): Verbindung von Fonticulus posterior nach links und rechts mit dem Fonticulus posterolateralis und Verknöcherung im 40. bis 50. Lebensjahr

Entwicklung des Viscerocraniums und des Gesichts

Entwicklung des Viscerocraniums

Der Großteil der Knochen Knochen Aufbau der Knochen des Viscerocraniums entsteht durch desmale Ossifikation Ossifikation Knochenentwicklung und Ossifikation.

•  Os frontale (desmale Ossifikation Ossifikation Knochenentwicklung und Ossifikation) zu Beginn paarig angelegt und verschmilzt erst im 2. Lebensjahr zu einem Knochen Knochen Aufbau der Knochen → Verknöcherung der Naht erst im 3. bis 8. Lebensjahr
• Knochen Knochen Aufbau der Knochen der Nasenhöhle Nasenhöhle Anatomie der Nase (mit Ausnahme der Concha nasalis inferior) durch desmale Ossifikation Ossifikation Knochenentwicklung und Ossifikation
• Mandibula entsteht aus dem ventralen Teil des ventral im ersten Kiemenbogen gelegenen Meckel-Knorpels (Mandibulare); dorsal gelegen ist das Quadratum (welches sich zum Amboss umwandelt).
• Maxilla entwickelt sich direkt aus dem Bindegewebe Bindegewebe Bindegewebe mit sechs Knochenkernen. 
• Ossa zygomatica und Ossa palatina direkt aus Bindegewebe Bindegewebe Bindegewebe

Entwicklung des Gesichts

• Ende der 4. Woche: 1. Gesichtsstrukturen sind erkennbar.
  • Zentral: Stomodeum (früher Mund)
  • Inferior: Unterkieferwulst
  • Lateral: 2 Oberkieferwülste
  • Superior: frontonasale Wulst (Stirnwulst) mit nasalen Plakoden
• 5. Woche: Nasenplakoden vertiefen sich in Nasengruben, umgeben von Nasenvorsprüngen.
• 6. und 7. Woche:
  • Unterkieferwülste verschmelzen → Kiefer Kiefer Kiefer und Kiefergelenk wird gebildet.
  • Die Augen sind an der lateralen Seite des Gesichts sichtbar (da sich die frontonasale Wulst verengt, bewegen sich die Augen nach medial).
  • Formation einer Nasolacrimalen Grube: Verbindung zwischen frontonasaler Wulst und Oberkieferwulst → zukünftiger Ductus nasolacrimalis
  • Mediale Nasenwulst:
    • Fusion in der Mittellinie → inferiore Dehnung
    • Fusion mit der Oberkieferwulst → formen obere Lippe
  • Mediale und laterale Nasenwulst: Fusion mit der Oberkieferwulst → formen Wangen und obere Lippe
  • Frontonasale Wulst → wird zu Stirn, Nase Nase Anatomie der Nase und Philtrum
• Oberkieferwulst → Wange
• Unterkieferwulst → Unterkiefer und Bereich vor dem Ohr

Klinische Relevanz

Die folgenden Pathologien können als Folge von Fehlern in der Entwicklung von Gehirn, Rückenmark Rückenmark Rückenmark, Neurocranium und Gesicht auftreten:

• Hydrozephalus Hydrozephalus Hydrozephalus bei Kindern: Blockade des Ventrikelsystems, die Schwellungen und Druck auf das Gehirn verursacht. Bei Erwachsenen ist der Schädel Schädel Schädelknochen: Anatomie des Schädels, Aufbau und Funktion bereits entwickelt, sodass angesammelte Flüssigkeit auf das Gehirn drückt. Bei Neugeborenen nimmt der Kopfumfang stattdessen zu, da die Knochen Knochen Aufbau der Knochen noch nicht vollständig verknöchert sind. Kann angeboren sein und durch eine zerebrale Aquäduktstenose verursacht werden.
• Fehlbildungen der hinteren Schädelgrube ( Arnold-Chiari-Malformationen Arnold-Chiari-Malformationen Arnold-Chiari-Malformationen (CM)): Die Chiari-I-Fehlbildung ist eine angeborene Erkrankung, die mit ektopen Kleinhirntonsillen unterhalb des Foramen magnum einhergeht. Die Kinder sind in der Regel asymptomatisch. Die Chiari-II-Fehlbildung wird durch Herniation der Kleinhirntonsillen sowie des Vermis durch das Foramen magnum verursacht. Chiari II führt zu einem nicht-kommunizierenden Hydrozephalus Hydrozephalus Hydrozephalus bei Kindern.
• Kraniosynostose Kraniosynostose Kraniosynostosen: vorzeitige Verknöcherung von Schädelnähten. Damit wird das normale Wachstum des Schädels gestört und es kommt zu einer Kompensation, indem andere Bereiche verstärkt wachsen. Der Scaphocephalus (Kahnschädel) ist die häufigste Form der Kraniosynostosen. Es ist die Sutura sagittalis betroffen, wodurch ein Breitenwachstum des Schädels verhindert wird und dieser eine nach oben längliche Form annimmt, um dem Gehirn ausreichend Platz zu ermöglichen. Beim Turricephalus (Turmschädel) ist die Kranznaht von der vorzeitigen Verknöcherung betroffen. Dadurch wird das Längenwachstum gehindert und der Schädel Schädel Schädelknochen: Anatomie des Schädels, Aufbau und Funktion wächst in die Höhe.
• Frontonasale Dysplasie (Lippen-, Kiefer- und Gaumenspalte Gaumenspalte Lippen-Kiefer-Gaumen- und Gaumenspalte): Überaktivität des Sonic-Hedgehog-Proteins führt zu einer Ansammlung von übermäßigem Gewebe im Bereich der frontonasalen Wulst, was zu einer breiten Nase Nase Anatomie der Nase und weit auseinanderstehenden Augen (Hypertelorismus) führt. Diese Störung kann auch eine Nasenspalte und Spaltung von Kiefer Kiefer Kiefer und Kiefergelenk und/oder Lippe in der Mittellinie verursachen, da die medialen Nasenwülste nicht verschmelzen.
• Holoprosenzephalie: eine Störung, die durch eine verminderte Aktivität des Sonic-Hedgehog-Gens verursacht wird und zu einer Verengung des Gesichts führt. Schwerere Fälle umfassen eine fehlende Trennung der rechten und linken Großhirnrinde sowie Zyklopie.
• Neuralrohrdefekte Neuralrohrdefekte Neuralrohrdefekte: Eine der häufigsten angeborenen ZNS-Fehlbildungen. Die Defekte entwickeln sich zwischen der 3. und 4. Schwangerschaftswoche und werden oft durch einen Folsäuremangel verursacht. Der Mangel führt beim Embryo zu einem unsachgemäßen Verschluss der Neuralplatte, hauptsächlich an den kaudalen oder kranialen Enden, was zu einer Anenzephalie Anenzephalie Neuralrohrdefekte führt.