22.6 Grundlagen der Gehirnentwicklung

• Einführung
• Histogenese der Grosshirnrinde
  • Radiäre Zellwanderung
  • Tangentiale Zellwanderung
  • Neocortex und Allocortex
• Histogenese der Kleinhirnrinde
• Auswachsen der Axone auf die Zielzellen hin: der Wachstumskegel
• Apoptose
  • Definition
  • Die wichtigsten Auslöser der Apoptose
• Neuronales Spleissen und Plastizität der synaptischen Verbindungen

Radiäre Zellwanderung

Um die 5. Woche 14 lassen sich in der Wand der Hemisphärenbläschen erst zwei Schichten unterscheiden, die Ventrikulärzone und die subpiale Marginalzone. Wie an anderer Stelle erläutert, führt die Proliferation der Stammzellen in der Ventrikulärzone zur Entstehung postmitotischer Neuroblasten und anschliessend zur Bildung der Gliazellen. Die jungen Neuroblasten verlassen die Ventrikulärzone und bilden nach ihrer Auswanderung eine weitere Schicht, die Intermediärzone (Mantelzone) 16. Gegen Ende der Embryonalentwicklung 22, zu einem Zeitpunkt, zu dem die Differenzierung des Rückenmarks schon weit fortgeschritten ist, wandern diese jungen Neurone entlang besonderer Fortsätze der Radiärfaserglia über die Intermediärzone hinaus. Dadurch bilden sie von der 8. bis zur 18. Woche auf der Innenseite der Marginalzone eine weitere, vorübergehende Schicht, die korticalen Platte 22 (siehe Abbildung). In der Tat stellt die Radiärfaserglia eine transitorische embryonale Zellgruppe dar, aus welcher später ein Teil der Astrocytenpopulation hervorgeht.

Im Anschluss an die Bildung der kortikalen Platte wandern alle in der Ventrikulärzone neugebildeten Neuroblasten entlang der Radiärfaserglia durch die bereits angesiedelten Neuronen hindurch und lagern sich diesen aussen an. Dieses Phänomen wird gewöhnlich als "inside-out-layering" bezeichnet. .

Gegen Ende der 6. Woche 17 geht die Bildung neuer Neuroblasten in der Ventrikulärzone zurück und die Zellteilungen erfolgen nunmehr in einer Proliferationszone zwischen Ventrikulärzone und Intermediärzone, der sogenannten Subventrikulärzone. In dieser Zone kommt es bis zur Geburt zur Neubildung weiterer Neurone, welche in die Peripherie auswandern und die künftige Grosshirnrinde (Cortex) bilden. Die gebildete Anzahl von Schichten im Cortex hängt ab von dessen phylogenetischem Ursprung. Die Reifung des Cortex hält bis zum Ende der Kindheit an.
Die Grosshirnrinde wird aufgrund des Vorhandenseins von Perikaryen als graue Substanz bezeichnet, während aus der Intermediärzone die weisse Substanz hervorgeht.

Abb. 40
Die Wanderung der meisten Neurone aus der Ventrikulärzone zum Cortex erfolgt entlang den Fortsätzen der Radiärfaserglia. Untersuchungen bei verschiedenen Säugetierspezies deuten darauf hin, dass eine einzelne Radiärfaserzelle etwa 130 Neurone an ihren Bestimmungsort leiten kann.


Das untere schematische Bild stellt einen Neuroblasten dar, wie er dem Fortsatz einer Radiärfasergliazelle entlang wandert. Beachte den vorderen Fortsatz, der dem Wachstumskegel entspricht.

Die Zelldifferenzierung der Grosshirnrinde ist ein komplexer Vorgang. Ungeachtet eines erheblichen Überlappungsbereichs kann er in zwei Etappen gegliedert werden.

Embryonalphase:
Um den 28. Tag 10 bildet sich das Neuralrohr. Das Neuroepithel ist ursprünglich einschichtig kubisch und wird anschliessend allmählich mehrschichtig. Ab der 5. Woche14 wandern die ersten Neuroblasten aus der Ventrikulärzone aus und bilden die Mantelzone. Zu Beginn der 6. Woche 16 ist das Neuralrohr somit dreischichtig und besteht aus der Ventrikulärzone, der Intermediärzone und der Marginalzone. Gegen Ende der Embryonalphase 22 entsteht die Corticalplatte durch Auswanderung von Neuroblasten aus der Intermediärzone und der Ventrikulärzone. Die Ventrikulärzone stellt die Bildung von Neuroblasten allmählich ein, doch in der Subventrikulärzone entstehen weiterhin neue Neurone23.

Fetalphase:
Um die 10. Woche differenziert sich die Ventrikulärzone zum Ependym. Die Intermediärzone enthält fast keine Neuroblasten mehr und liefert allmählich die corticale weisse Substanz. Im Laufe des ersten Lebensmonats verchwindet die Subventrikulärschicht. Aus dem peripheren Bereich der Marginalzone geht die Molekularschicht hervor. Die verschiedenen an die Corticalplatte angrenzenden Zelllagen der Marginalzone liefern mit jener zusammen die graue Substanz der Grosshirnrinde. In Abhängigkeit des vorherrschenden Zelltyps kommt es ab dem 7. Monat sodann zur Ausbildung der verschiedenen Rindenareale (motorisch, sensibel, assoziativ) mit ihrer je spezifischen Cytoarchitektur.

Abb. 41
Bis zum Stadium 16 verläuft die Entwicklung der Wand des Neuralrohrs in Rückenmark und Grosshirnbläschen ähnlich. Ab dem Stadium 22 treten jedoch bedeutsame Unterschiede auf. Gegen Ende des 2. Trimesters sind die sechs Schichten des Neocortex zwar ausgebildet, deren definitive Cytoarchitektur wird jedoch erst um die 35. Woche erreicht.