sabato 12 ottobre 2013

Il Cablaggio del Cervello - La genesi dei Neuroni - La Proliferazione delle Cellule

Pag 691-694 del Testo.

Ricordiamo dal Capitolo VII [che affronteremo nel ripasso] che il Cervello si sviluppa a partire dalle Pareti delle cinque Vescicole riempite di Fluido Cerebrospinale [ o Fluido Cerebrale]

[Osservazione importante: da qui rileviamo che le Vescicole sono le seguenti

Nel Prosencefalo:

  1. Vescicola Telencefalica (o Telencefalo)
  2. Vescicola Diencefalica (o Diencefalo)
Nel Mesoencefalo:

Vescicola Mesoencefalica (o Mesoencefalo appunto)

Nel Romboencefalo:

  1. Vescicola Metencefalica (o Metencefalo)
  2. Vescicola Mielencefalica (o Mielencefalo) ]
Questi spazi riempiti di Fluido Cerebrale permangono nell'Individuo Adulto e costituiscono il Sistema Ventricolare.

Nelle prime fasi  dello Sviluppo del Feto, le Pareti delle Vescicole sono costituite soltanto da due Strati, Zona Ventricolare e Zona Marginale

  1. la Zona Ventricolare, riveste la parte interna di ciascuna Vescicola
  2. la Zona Marginale, si affaccia sulla sovrastante Pia Madre
All'interno di questi Strati nella Vescicola Telencefalica, si compie una "danza cellulare" che produce tutti i Neuroni e Glia della Corteccia Visiva.

L'Algoritmo della Proliferazione Cellulare è descritto qui di seguito, e le cinque posizioni corrispondono ai numeri cerchiati nella figura seguente.

1. Algoritmo di Proliferazione Cellulare



1.1 Prima Posizione:
      Una Cellula nella Zona Ventricolare si muove verso l'alto verso la Superficie della Pia Madre

1.2 Seconda Posizione:
      Il Nucleo della Cellula raggiunge la Superficie della Pia Madre, il DNA della Cellula viene Copiato [si 
      produce una replica del DNA]

1.3 Terza Posizione:
      Il Nucleo, che ora contiene due Copie Complete delle Istruzioni Genetiche, torna indietro verso la     
     Superficie Ventricolare.

1.4 Quarta Posizione:
      La Cellula ritrae il braccio dalla Superficie della Pia Madre

1.5 Quinta Posizione:
      La Cellula si divide in due.

1.6 Il destino delle Cellule Figlie appena formate da questa Divisione dipende da una serie di fattori.
      Curiosamente, una Cellula Precursore della Zona Ventricolare che si divide verticalmente durante la  
      Divisione ha un destino differente di una che si Divide Orizzontalmente

      1.6.1 Dopo la Divisione Verticale, entrambe le Cellule Figlie [gemelle] rimangono nella Zona
               Ventricolare e proseguono ricorsivamente la loro Divisione (Figura (b) dell'illustrazione
                precedente). Questa modalità di Divisione predomina nelle Prime Fasi dello Sviluppo per
                espandere la popolazione di Precursori Neuronali.


      1.6.2 Successivamente, nello Sviluppo, la regola è la Divisione Orizzontale.
               In questo caso la Cellula Figlia si viene a trovare più distante dalla Superficie Ventricolare, e migra
               fino a prendere posizione nella Corteccia, ove smetterà di Dividersi ancora
              [Potremmo definirla una Cellula "Foglia" dell'Albero di Divisione].
              Le altre Cellule Figlie rimangono nella Zona Ventricolare e proseguono in ulteriori Divisioni
              (Figura (c) dell'illustrazione precedente).

[osservazione importante per chiarire quanto detto sulle due Zone, Ventricolare e Marginale. Rigorosamente parlando la Zona Ventricolare è il Volume compreso al di sopra della Superficie Ventricolare entro una certa distanza, al più possiamo definire Zona Ventricolare il Volume racchiuso tra la Superficie Ventricolare ed il punto mediano tra Superficie della Pia Madre in posizione Dorsale, e Superficie Ventricolare in posizione Ventrale]

1.7 Le Cellule Precursori della Zona Ventricolare ripetono l'Algoritmo da 1.1 ad 1.6 (1.6.1, 1.6.2) fino a
      quando non sono stati generati tutte le Glia ed i Neuroni della Corteccia Cerebrale.



Negli Esseri Umani la maggior parte dei Neuroni Neocorticali vengono generati tra la quinta settimana ed il quinto mese di gravidanza, con un picco di velocità di produzione di Neuroni che raggiunge la sorprendente cifra di 250.000 al minuto.

Recenti scoperte suggeriscono che nonostante gran parte della azione di Proliferazione Neurale viene compiuta prima della Nascita, la Zona Ventricolare Adulta conserva ancora una qualche capacità di generare nuovi Neuroni (vedremo la cosa in un prossimo articolo).

Tuttavia è importante sapere che quando una Cellula Figlia è divenuta una "Cellula Foglia", ossia ha completato il suo ciclo di divisioni secondo l'Algoritmo su indicato, essa non potrà più riprodursi.

2. Processo di Collocazione e determinazione della Funzione di una Cellula

Come fa il Processo di Scissione durante la Divisione Cellulare a determinare la Collocazione e la Funzione definitiva della Cellula?

[Va poi capito negli articoli seguenti che differenza c'è tra quanto si dirà ora e la Migrazione e Differenziazione Cellulare]

Teniamo presente che tutte le nostre Cellule contengono lo stesso Complemento di DNA che ereditiamo dai nostri Genitori, così ogni Cellula Figlia ha gli stessi Geni.

Il Fattore che rende una Cellula differente dall'altra è costituito dagli specifici Geni che generano l'mRNA, ed in definitiva le Proteine.

Quindi il destino di una Cellula è Regolato dalle Differenze nell'Espressione Genica durante lo Sviluppo.

L'Espressione Genica è regolata da Proteine Cellulari dette Fattori di Trascrizione.

Se i Fattori di Trascrizione o le Molecole "a monte" che li regolano, sono distribuiti in modo non uniforme all'interno di una Cellula, allora il Processo di Scissione può determinare quali Fattori di Trascrizione sono passati alle Cellule Figlie.

Ad esempio, le Proteine chiamate Notch-1 e Numb migrano ai poli opposti delle Cellule Precursori della Zona Ventricolare.

(si veda la figura seguente)



A questo punto, se la Cellula si Divide Verticalmente le Proteine Notch-1 e Numb si partizionano simmetricamente, ma se la Cellula si Divide Orizzontalmente, la Proteina Notch-1 va nella Cellula Figlia che migra, mentre la Proteina Numb va nella Cellula Figlia che resta nella Zona Ventricolare e continuerà a Dividersi.

I Ricercatori suggeriscono che la Proteina Notch-1 che non è più contrastata dalla Proteina Numb nella Cellula Figlia ottenuta per Divisione Orizzontale, attiva l'Espressione Genica che fa si che la Cellula cessi la Divisione e Migri fuori dalla Zona Ventricolare.

Le Cellule Corticali mature possono essere classificate come
a) Glia
b) Neuroni,

ed i Neuroni a loro volta possono essere classificati sulla base di

b.1) Strato in cui si trovano
b.2) Morfologia Dendritica
b.3) Tipo di Neurotrasmettitore che usano

E' plausibile che questa diversità possa derivare da differenti tipi di Cellule Precursori della Zona Ventricolare. In altre parole, ci potrebbe essere una Classe di Cellule Precursori che da origine solo alle Cellule Piramidali dello Strato VI, ed un'altra che da origine a quelle dello Strato V, e così via.

Tuttavia, non è questo il caso. Molteplici tipi di Cellula, inclusi i Neuroni e le Glia, possono farsi derivare dallo stesso tipo di Cellula Precursore.

Per via di questa Potenzialità di dare origine a molti differenti tipi di Tessuti, queste Cellule Precursori sono anche chiamate Cellule Staminali Neurali.


Il destino finale delle Cellule Figlie Migranti è determinato da una combinazione di Fattori, tra i quali

c.1) L'età della Cellula Precursore della Zona Ventricolare
c.2) La Posizione nella Zona Ventricolare
c.3) L'Ambiente al momento in cui avviene la Divisione

I Neuroni Piramidali Corticali e gli Astrociti derivano dalla Zona Ventricolare Dorsale.

Gli Interneuroni Inibitori e le Oligodendroglia derivano dal Telencefalo Ventrale (si veda la figura seguente).

Le prime Cellule a Migrare fuori dalla Zona Ventricolare Dorsale sono destinate a stabilirsi in uno Strato detto Subplate [in Italiano a quanto pare rimane il termine Inglese] il quale scompare al procedere dello Sviluppo Fetale.

Le Cellule successive che si Dividono diventano i Neuroni dello Strato VI, quindi seguono i Neuroni degli strati V, IV, III, II.




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