1 NÖROGELİŞİM Prof Dr Süheyla Ünal
2 Sinir sisteminin gelişimi
3 Döllenmeden insan yavrusunaZigot Morula İmplantasyon Döllenmeden 35 saat sonra zigot Döllenmeden sonra 4. hafta Döllenmeden sonra 7. hafta
4 Döllenmeden insan yavrusuna
5 Embriyo içinde hücre göçüanimal pole Gastrula blastocoel blastula = hollow ball of cells vegetal pole Embriyo içinde hücre göçü gastrula dorsal lip of blastopore dorsal lip of blastopore lateral lip of blastopore archenteron 3 tabaka dorsal lip yolk plug ventral lip endoderm ectoderm mesoderm
6 Sinir sisteminin erken gelişimiDöllenmeden iki hafta sonra embriyo üç farklı tabaka geliştirir ektoderm deri sinir sistemi mezoderm iskelet dolaşım sistemi endoderm sindirim sistemi solunum sistemi
7 Sinir gelişiminin erken dönemiNöral tübün iç tabakasından ventriküller gelişir 24. günde beynin major yapılarını oluşturacak kabartılar oluşmaya başlar
8 Ektodermden nöroektodermeneural tube neural crest neural groove somites neural plate notochord ectoderm mesoderm endoderm archenteron Mezoderm hücreleri ektoderm hücrelerini indükleyerek nöral plağı oluşturur Nöral plaktaki hücreler incelerek nöral yarığı oluşturur, aşağıya doğru U-şeklinde bir girinti oluşur Nöral yarık orta çizgiye doğru göç eder, ektodermdeki epidermal hücrelerin altına yayılarak nöral oluğu geliştirir
9 Hücre ayrımlaşması Nöral tüp duvarından üç alan farklılaşır;İç alan- epandimal hücreler, destek işlevi Orta alan- gri madde Dış alan- beyaz madde
10 Akson ve dentrit yapımıHücreler başlangıçta somadan oluşur Aktin filamanlarının membranı zorlaması ile büyüme konisinden filopodialar filizlenir En uzun filopodyum akson olurken, diğerleri dentritleşir
11 Büyüme konisi Aksonun büyüyen ucuna büyüme konisi denirBüyüme konisi kimyasal sinyallerin rehberliğini kullanarak beyinde doğru yere ulaşırlar
12 Büyüme konisinin ilerlemesiBüyüme konisinin doğru hedefe nasıl ulaştığına ilişkin 3 hipotez bulunmaktadır; Kimyasal çekim hipotezi Planlama hipotezi Topografik-gradiyent hipotezi
13 Kimyasal çekim hipoteziBüyüyen her akson özel kimyasallarla (CAM-Kimyasal adezyon molekülleri) hedefe doğru yönlendirilir
14 Aksonun yol alması CAMs’lar kısa, uzun, çekici ve itici ipuçları sağlayarak büyüyen aksonun itilmesi, çekilmesi ve kıvrılmasına öncülük ederler ve aksonun hedefe ulaşıncaya kadar yol almasını sağlarlar.
15 Planlama hipotezi Büyüme konisinin içerdiği fiziksel ve kimyasal maddeler sinir hücresinin gideceği yönü belirler İlk akson asıl hedefe ulaşır, diğerleri onu izler
16 Topografik gradiyent hipoteziAkson bir topografik dizilişten diğerine doğru görece pozisyon alır (retinadan optik tektuma doğru olduğu gibi)
17 Embriyoda hücre göçü Mezodermi arkaya alan faktörler (follistatin, chordin, noggin) ön nöral dokunun gelişimini başlatır Mezodermi öne iten faktörler (FGF, Wnt) nöral gelişimi baskılar ya da arka nöral dokunun gelişimini hazırlar dorsal mesoderm ventral mesoderm NEURAL chordin follistatin noggin activin BMP-4 anterior FGF posterior EPIDERMIS inhibits or Wnt
18 Hücre göçü Ventriküler zonda mitozla çoğalan öncü hücreler marjinal zona doğru göç ederler Ventriküler ve marjinal zonlar arasında şekillenen ara tabakada radial glial hücreler glia hücreleri olarak özelleşir Glialar nöral tübün genişlemesi ve öncü hücrelerin göçü için bir yapı sağlar
19 Hücre göçü tipleri
20 Sinaps oluşumu Akson gelişimi sırasında genel bir hedef vardır, büyüme bu hedefe doğru en az sapmayla gerçekleşir Akson hedefe ulaştığında birçok hücreyle iletişime geçecek şekilde dallanır Bağlantılar daha sonra gelen elektriksel aktiviteye göre budanır ya da güçlenir Nöronların %50’si ölür)
21 Sinaptik yeniden düzenlemeRelease and uptake of neurotrophic factors Neurons receiving insufficient neurotropic factor die Axonal processes complete for limited neurotrophic factor
22 Embriyonik beyin gelişimiDöllenmeden 40 gün sonra nöral tüpte 3 şişkinlik oluşur Önbeyin Ortabeyin Arka beyin 8. haftada embriyo fetusa dönüşür
23 Ektodermden nöroektodermeNöral tübün ektoderme kaynaması merkezde hızlı olur, her iki tarafa doğru devam eder Sefalik ve kaudal nöroporlardan beyin ve spinal kord gelişir
24 Beyin yapılarının oluşumuÖnbeyin: telensefalon, diensefalon Ortabeyin: mesensefalon Arka beyin: metensefalon, myelinsefalon
25 Kortikogenezis 6. haftada başlarNöral tübün duvarındaki hücreler çoğalarak ve haftalar arasında göç ederek korteksin altı tabakasını oluşturur. 18. haftada hemen hemen tüm kortikal nöronlar, yerleşeceği alanlara ulaşırlar. Göç 26. haftaya kadar sürebilir.
26 Kortikal tabakalaşma İlk çoğalan hücreler 1. tabakayı oluştururlar. Buradaki Cajal-Retzius hücreleri Reelin salgılarlar Mitoz sonrası hücreler radial glial sistem boyunca reelin yolağı boyunca göç ederler Sistematik olarak 2’den 5’e kadar tabakaları oluştururlar Ventriküler zonda devam eden hücre bölünmesi en yüzeydeki tabakayı oluşturur
27 Beyin yapılarının oluşumu16. hafta- Optik sinir, serebellum gelişir 24. hafta- Fetus yaşar hale gelir, bütün beyin yapıları yerini alır Göç tamamlandıktan sonra girus ve sulkuslar oluşur. Girus ve sulkuslar nöral göçten sonra, dentritik dallanma, sinaptogenezis ve budanma sonrasında oluşur
28 Myelinizasyon Nöral göçün sonunda glialar aksonları myelin kılıfını oluşturmak üzere sarmaya başlar. Döllenmeden sonra 24. haftada spinal korddan başlar, subkortikal yapılara ilerler ve kortekste sonlanır. Kortekste de posterior bölgeden başlar, anteriora ilerler. Parietal ve frontal loblarda myelinizasyon doğum sonrasında başlar. Yaşamın ilk bir yılında büyük ölçüde tamamlanır. Ancak yetişkinlik dönemine kadar devam eder.
29
30 Nörotransmitter gelişimi19 – 21. haftalarda nörotransmitterler reseptörlere bağlanmaya başlar
31
32 Duyu gelişimi 20. haftadan itibaren fetus ışığa, sese, tat ve dokunma uyaranlarına tepki vermeye başlar, tepkileri giderek komplike hale gelir EEG ile ölçülebilen kortikal aktivite gestasyonunu haftalarında başlar SEPs 24. haftadan itibaren kaydedilir 3. trimesterden itibaren sözel belleği oluşmaya başlar, prenatal yaşantıları kaydeder.
34 Doğum sonrası gelişim Doğumda bebek yetişkinlikteki beyin ağırlığının ¼’ine sahiptir. İki yaşına geldiğinde ¾’üne ulaşır. Yaşamın ilk iki yılında korteks iki katına ulaşır. Bu süreç içinde sinapslar, dentritler, myelin oluşur.
35 Beyin gelişimi 2 temel süreçle gerçekleşir; Kritik dönemlerDallanma Budanma Kritik dönemler in utero 0-3 yaş 10-13 yaş Bu 3 dönemde beyinde oluşan hızlı gelişimi budanma ve organizasyon izler
36 Sensing Pathways (vision, hearing)Beyin gelişimi Language Sensing Pathways (vision, hearing) Higher Cognitive Function Conception -6 -3 3 6 9 1 4 8 12 16 Months Years AGE C. Nelson, in From Neurons to Neighborhoods, 2000.
37 Uyaran- Deneyim- GelişimDuyu yollarından gelen uyaranlar, gen transkripsiyonunu etkileyerek beynin çeşitli bölgelerindeki nöronların farklılaşmasına temel oluşturur (eyes) (auditory cortex) (visual cortex) (ears)
38 Beyin gelişimi hiyerarşisiSerebral korteks - Yeni yürümeye başlama- - Dil, işitme korteksi- 1 yaş - Mantıklı düşünme- 4 yaş Limbik sistem (Amigdala, hipokampus) - Geç bebeklik-4 yaş Beyin sapı - Prenatal dönem- erken bebeklik
39 Deneyim temelli gelişimDeneyim beklentili plastik değişimler SSS kritik peryodlarda deneyimlere bağlı olarak bazı özel sinaptik bağlantılar oluşturur Birincil duyusal korteksin gelişimi için normal düzeyde uyarı almak gereklidir Deneyime bağlı plastik değişimler Kritik dönemdeki özel yaşantılar beynin gelişimini etkiler (örn: müzik eğitimi ile sensorimotor korteks ve birincil işitme korteksinin gelişmesi)
40 Deneyim-Beyin gelişimiAdezyon moleküllerinin gen ifadesini etkileyerek Nörotrofinlerin salgılanmasını etkileyerek Bazı beyin bölgelerindeki spontan aktiviteleri değiştirerek
41 Yetişkinlikte nörogenezisHipokampus Olfaktör bulbus Bağlantı korteksi
42 Beyin gelişimi Temel bilgiler üzerine yeni bilgiler eklenerek beyin her an yeniden yapılandırılır Giderek daha karmaşık yapılar ve işlevler geliştirilir Beceriler kullanıldıkça yeni beceriler kazanılır İşlevsel yeniden düzenleniş gerçekleştirilir
43 Beyin gelişimi 1-2 yaş: Hemisferler arası bağlantıların artışı, görsel-uzaysal ve görsel duyusal-motor becerilerin gelişmesi 2-12 yaş: Konuşma alanlarında belirgin dentritik dallanma
44 Beyin gelişimi Hipokampus 1 yaşta gelişmeye başlar, otobiyografik bellek 4. yaşta gelişir 6. yaşa kadar PFK’in gelişimi ile yönetici işlevler gerçekleştirilir 6. yaşta sensorimotor bölge gelişiminin pik yapması ile mantıksal çıkarım gelişir
45 Beyin gelişimi Duyusal ve motor sistemler 7. yaşta gelişmeye devam eder Motor korteks 9. yaşta sefalokaudal (baş, kollar- bacaklar) ve proksimodistal ( baş, gövde, kollar, eller, parmaklar) olarak gelişir 10. yaşta görsel ve işitsel merkezler olgunlaştığı için hesaplama, bildik nesnelerden yeni anlamlar çıkarma yetisi gelişir
46 Beyin gelişimi 11-13 yaşlarda görsel-uzaysal ve görsel-işitsel alanların olgunlaşmaya devam eder 14. yaşta yargılama yetisi gelişir yaşlarda bu alanlarla birlikte somatik sistemler de olgunlaşmada pik yapar 18-21 yaşlar arasında frontal yönetici işlevler olgunluk kazanır
47 Beyin gelişimi dönemleri- HastalıklarSensory/motorskills Attention/primary socialization/affect regulation Abstraction/executive function/ secondary socialization Sensory motor Basal ganglia Limbic Prefrontal ADHD/otizm Duygudurum Boz Şizofreni Yaş
48 Beyin gelişimi dönemleri- HastalıklarPsychiatric Illness Onset Brain Development Psychosis DLPFC Mood Disorders Pituitary Limbic OCD ADHD Striatum Prefrontal Birth Childhood Adolescence Adult Time