Cómo se forma el cerebro

¿Qué es la Morfogénesis?

La morfogénesis es el proceso biológico que hace que un organismo desarrolle su forma. Este proceso se lleva a cabo con un orden concreto que se logra a medida que las células diferenciadas se organizan cuidadosamente en tejidos, órganos, sistemas de órganos y, en última instancia, en el organismo en su conjunto.

El proceso controla la distribución espacial organizada de las células durante el desarrollo embrionario de un organismo.

La reproducción celular

Las células tienen la capacidad de crecer y reproducirse. La reproducción celular es el proceso por el cual las células se dividen para formar nuevas células.

Las células que se reproducen sexualmente lo hacen a través de la meiosis, el proceso de división nuclear mediante el cual se forman las células sexuales (gametos). Cada cromosoma de una célula se divide en dos (diploide). Durante la meiosis, estos pares diploides de cromosomas se duplican y se separan para que cada célula sexual meiótica tenga solo un cromosoma (haploide) de cada par. Dos divisiones meióticas sucesivas dan como resultado la producción de espermatozoides haploides y óvulos, cada uno con la mitad de la cantidad del ADN parental.

Durante el ciclo de vida de los organismos que se reproducen sexualmente, la fertilización resulta en la fusión de gametos haploides (espermatozoides y óvulos) que producen el cigoto. Dividido por la reproducción celular asexual, el cigoto sufre diferenciación celular, por lo que las células se vuelven estructural, funcional y bioquímicamente distintas entre sí.

La fecundación

La fecundación en humanos se produce por la penetración de un espermatozoide masculino en un óvulo femenino. El resultado de la fertilización es una célula (cigoto) capaz de producir la división celular para formar un nuevo individuo.

El cigoto comenzará a dividirse por mitosis sucesivas y pasará por las siguientes fases:

  • Mórula: de doce a dieciséis células homogéneas (tercer día).
  • Blástula: a medida que la división celular continúa, se va formando un espacio interior en la mórula. La blástula se implanta en el útero al final de la primera semana después de la fecundación.

En este momento, el embrión es un disco constituido por dos capas de células, una superior (epiblasto) y una inferior (hipoblasto). En la tercera semana comienza la fase de gastrulación que se inicia por la formación en el epiblasto de la línea primitiva.

La línea primitiva es una pequeña invaginación del epiblasto producida por la migración de células de esta capa hacia una posición intermedia entre el epiblasto y el hipoblasto. Como resultado de esta migración, se forma una tercera capa del embrión, el mesodermo, que se sitúa entre el ectodermo (antiguo epiblasto) y el endodermo (antiguo hipoblasto).

A partir de estas tres capas, ectodermo, mesodermo y endodermo, se formarán todos los tejidos y órganos del nuevo individuo.

  • Del ectodermo provienen piel, pelo, uñas y el SN (neuronas y células gliales).
  • Del endodermo provienen órganos viscerales (aparato digestivo y respiratorio).
  • Del mesodermo provienen músculos y huesos. También contribuye a la formación de la SN.

Formación del tubo neural

Poco después de su formación, el ectodermo engrosa por la línea media donde surge la placa neural (día 18-20). A medida que la placa neural crece se dobla por los laterales formando el canal neural. Este canal neural se acaba cerrando por completo y forma el tubo neural.

Alrededor del día veintitrés tres de vida embrionaria, el tubo neural está prácticamente cerrado, excepto en los extremos, donde encontramos el neuroporo rostral y el caudal. Si el cierre de estos neuroporo no se hace correctamente, se producen una gran variedad de malformaciones congénitas. Por ejemplo, cuando el error tiene lugar en el cierre del neuroporo caudal se producen malformaciones en el ámbito de la médula espinal, como la espina bífida. Si el error se produce en el neuroporo rostral, se producen malformaciones en el encéfalo y en el cráneo, que queda escindido.

Una parte de las células embrionarias queda fuera del tubo neural cuando se cierra y forma las crestas neurales. De estas crestas neurales se derivarán del SNA, las neuronas sensoriales del SNP, la glía del SNP y las meninges. Es decir, de las crestas neurales derivarán las neuronas que tienen su cuerpo celular fuera del SNC, en los ganglios periféricos.

En este período del desarrollo, el tubo neural está formado por una capa de tejido llamada neuroepitelio, que tiene una estructura característica. El neuroepitelio está formado por células germinales que se distribuyen entre la zona ventricular y la marginal. Esta distribución da al neuroepitelio una apariencia pseudoestratificado que da la impresión de estar formado por capas. Cuando se cierra el tubo neural, las células del neuroepitelio se empiezan a dividir por mitosis, y las células que han terminado su periodo mitótico en la zona ventricular se sitúan entre ésta y la marginal, y configuran la zona intermedia.

La parte anterior del tubo formará el encéfalo y el resto formará la médula espinal.

La cavidad del tubo neural dará lugar al sistema ventricular del SNC.

Al final de la cuarta semana en el tubo neural se distinguen tres vesículas en la región cefálica:

  • Prosencéfalo
  • Mesencéfalo
  • Romboencéfalo
  • Región caudal del tubo neural.

En la quinta semana, es posible distinguir cinco vesículas cerebrales. El prosencéfalo se divide en dos vesículas: el telencéfalo y el diencéfalo. El romboencéfalo también se divide en dos vesículas: el metencéfalo y el mielencéfalo. La vesícula mesencefálica no se divide.

A partir de la quinta semana en el tubo neural se distinguen cinco vesículas en la región cefálica:

  • Telencéfalo
  • Diencéfalo
  • Mesencéfalo
  • Metencéfalo
  • Mielencéfalo
  • Prolongación caudal del tubo neural.

En el curso del desarrollo, el acelerado proceso mitótico que experimentan las células hace que vaya cambiando gradualmente la estructura del neuroepitelio. Este proceso no tiene lugar de manera homogénea, sino que se produce un crecimiento diferencial del neuroepitelio en la pared de las vesículas, que provoca la aparición de las diferentes estructuras de estas divisiones. Por ejemplo, los hemisferios acabarán rodeando la mayor parte del diencéfalo y del mesencéfalo. Es justamente este gran desarrollo del telencéfalo el responsable de las capacidades superiores del sistema nervioso humano. Cuando acabe el desarrollo, el 70% de las neuronas que forman el cerebro se encontrarán en la corteza cerebral.

Referencias

Gilbert, S. F. (2005). Biología del desarrollo. 7a. ed. México: Panamericana.

Sunderland, Mary E., Morfogénesis. Embryo Project Encyclopedia (2008-05-09). ISSN: 1940-5030

Universidad de Salamanca. Definición de concepción y su relación con la fecundación. Diccionario médico-biológico, histórico y etimológico.

 

Morfogénesis del Sistema Nervioso: cómo se forma el cerebro
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