العصب العصبي

النيورولا هو جنين فقاري في مرحلة مبكرة من النمو تحدث فيها عملية تكوين الأنبوب العصبي . تسبق مرحلة المعيدة مرحلة النيورولا؛ وبالتالي، تسبق عملية المعيدة عملية تكوين الأنبوب العصبي . ^{[ 1 ]} يمثل تكوين الأنبوب العصبي بداية عملية تكوين الأعضاء . ^{[ 2 ]}

تُعدّ الفئران والكتاكيت والضفادع نماذج تجريبية شائعة لدراسة مرحلة تكوين الأنبوب العصبي. وبحسب النوع، تصل الأجنة إلى هذه المرحلة في أوقات مختلفة، وتقضي فترات زمنية متفاوتة فيها. ^{[ 3 ] [ 4 ]} بالنسبة للكائنات البيوضة ، تؤثر درجة حرارة الحضانة أيضًا على مدة تكوين الأنبوب العصبي. ^{[ 2 ]} بالإضافة إلى نمو الأنبوب العصبي ، تحدث عمليات أخرى في جنين مرحلة تكوين الأنبوب العصبي، وذلك بحسب النوع. فعلى سبيل المثال، في الزواحف، تنفصل الأنسجة الغشائية خارج الجنين عن الجنين نفسه. ^{[ 2 ]}

يحتوي جنين النيورولا على خمس مناطق من الأديم المتوسط ​​تُحيط بالأنبوب العصبي. ^{[ 5 ]} يتطور الأديم المتوسط ​​الأمامي إلى منطقة الرأس، بينما يتطور الأديم المتوسط ​​الخلفي إلى الجذع. ^{[ 1 ]} تُعد جزيئات متنوعة، بما في ذلك البروتيوغليكانات في المادة الخلوية خارج الخلية ، وجينات، بما في ذلك عوامل النسخ Pax ، ضرورية لنمو الأنبوب العصبي وانغلاقه في جنين مرحلة النيورولا. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

التكوين العصبي هو عملية تحدث في أجنة الفقاريات في مرحلة التكوين العصبي، حيث يتشكل الأنبوب العصبي . ^{[ 6 ] [ 8 ]} يوجد نوعان من التكوين العصبي: التكوين العصبي الأولي والتكوين العصبي الثانوي . يشير التكوين العصبي الأولي إلى تكوين الصفيحة العصبية وانطوائها على نفسها لتشكيل الأنبوب العصبي. ^{[ 6 ] [ 8 ]} أما في التكوين العصبي الثانوي، فيتشكل الأنبوب العصبي من خلال اندماج تجاويف في الحبل النخاعي. ^{[ 6 ] [ 8 ] [ 9 ]} في البرمائيات والزواحف، يُشكل التكوين العصبي الأولي الأنبوب العصبي بأكمله، وينغلق الأنبوب العصبي في وقت واحد على طوله. ^{[ 8 ]} على النقيض من ذلك، في الأسماك، يُشكل التكوين العصبي الثانوي الأنبوب العصبي. ^{[ 10 ]} يحدث كل من التكوين العصبي الأولي والثانوي في الطيور والثدييات، وإن كان مع اختلافات طفيفة. تحدث عملية تكوين الأنبوب العصبي الأولية في المناطق القحفية والعلوية من العمود الفقري، مما يؤدي إلى تكوين الدماغ والأجزاء العلوية من الحبل الشوكي. أما عملية تكوين الأنبوب العصبي الثانوية فتحدث في المناطق العجزية السفلية والذيلية، مما يؤدي إلى تكوين الأجزاء السفلية من الحبل الشوكي. ^{[ 6 ] [ 10 ]} في الطيور، ينغلق الأنبوب العصبي من الأمام إلى الخلف، بينما في الثدييات، ينغلق الجزء الأوسط أولاً، ثم ينغلق الطرفان. ^{[ 8 ]}

تختلف المرحلة التي يصل فيها الجنين إلى مرحلة تكوين الأنبوب العصبي بين الأنواع، وفي الكائنات البيوضة، تتأثر مدة هذه المرحلة بدرجة حرارة الحضانة. عمومًا، كلما انخفضت درجة الحرارة، زادت مدة تكوين الأنبوب العصبي. يصل جنين الدجاج إلى مرحلة تكوين الأنبوب العصبي في اليوم الثاني بعد الإخصاب، ويستمر في هذه المرحلة حتى اليوم الخامس. أما الزواحف، بما فيها التماسيح والسحالي والسلاحف، فتميل إلى قضاء وقت أطول في هذه المرحلة. ^{[ 2 ]} يصل جنين الضفدع النموذجي، الذي يُحضن عند درجة حرارة 18  درجة مئوية، إلى مرحلة مبكرة من تكوين الأنبوب العصبي بعد 50 ساعة من الإخصاب، وإلى مرحلة متأخرة بعد 67 ساعة. ^{[ 3 ]} يبدأ جنين الفأر بتكوين الأنبوب العصبي في اليوم 7.5 من الحمل، ويبقى في هذه المرحلة حتى اليوم التاسع. ^{[ 4 ]}

يمكن تقسيم الأديم المتوسط ​​في جنين الفقاريات في مرحلة التكوين العصبي إلى خمس مناطق. تقع منطقة الأديم المتوسط ​​الحبلية في الجهة البطنية للأنبوب العصبي . وعلى جانبي الأنبوب العصبي تقع منطقة الأديم المتوسط ​​المحورية ، بينما تقع منطقة الأديم المتوسط ​​المتوسطة في المنطقة الجانبية المتوسطة للأنبوب العصبي . أما المنطقة الرابعة فهي منطقة الأديم المتوسط ​​الصفيحي الجانبي ، والمنطقة الأخيرة هي نسيج الرأس المتوسط. ^{[ 5 ]} تتطور الأجزاء الأمامية من الأديم المتوسط ​​إلى المناطق الأمامية للكائن الحي، مثل الرأس، بينما تتطور الأجزاء الخلفية إلى المناطق الخلفية، مثل الجذع أو الذيل. ^{[ 1 ]} يتطور الأديم المتوسط ​​المحوري، والذي يُسمى أيضًا بالأديم المتوسط ​​الجسدي، إلى قطع جسدية ، وهي كتل من الأنسجة تظهر بنمط قطعي. بدورها، تُنتج القطع الجسدية الفقرات والأضلاع والعضلات الهيكلية والغضاريف والأوتار والجلد. ^{[ 8 ] [ 11 ]}

في الضفدع الأفريقي المخلبي (Xenopus laevis) ، يتضمن الانتقال من مرحلة المعيدة (gastrula) إلى مرحلة العصب (neurula) تغيرات مورفولوجية في منطقتين محيطتين بالفتحة الجنينية (blastopore): المنطقة الهامشية الظهرية المنكمشة (IMZ) والمنطقة الهامشية العلوية غير المنكمشة (NIMZ) للمعدة. بعد انطواء المنطقة الهامشية الظهرية المنكمشة في منتصف مرحلة المعيدة، تخضع هذه المنطقة لتمدد تقاربي ، حيث تضيق المناطق الجانبية وتتحرك نحو الخط الوسطي، بينما يطول طرفها الأمامي. يؤدي هذا إلى تضييق الفتحة الجنينية . في الوقت نفسه، تمتد المنطقة الهامشية العلوية غير المنكمشة، التي لا تنكمش، في الاتجاه المعاكس وبمعدل أكبر لتغطية المناطق التي لم تعد تشغلها المنطقة الهامشية الظهرية المنكمشة. يبدأ التمدد التقاربي للمنطقة الهامشية الظهرية المنكمشة والمنطقة الهامشية العلوية غير المنكمشة في النصف الثاني من مرحلة المعيدة ويستمر حتى أواخر مرحلة العصب. في النهاية، يشكل النسيج العميق للمنطقة الهامشية الظهرية المنكمشة الحبل الظهري المركزي والطبقة المتوسطة المحيطة به . في المرحلة المبكرة من تكوين الأنبوب العصبي، يكون الحبل الظهري واضح المعالم. تترتب خلايا الحبل الظهري في شكل يشبه كومة من العملات المعدنية في عملية تُسمى التداخل المحيطي. تتطور الطبقة السطحية من المنطقة الهامشية المتوسطة (IMZ) لتشكل سقف المعي البدائي ، أو الأمعاء البدائية، بينما يشكل الأديم الباطن الموجود أسفلها أرضية المعي البدائي. تتطور المنطقة الهامشية المتوسطة غير المتجانسة (NIMZ) لتشكل بنية تشبه الأنبوب العصبي المبكر . تتكون الطبقة الخارجية من الأديم الظاهر للأنبوب العصبي من خلال تمدد منتظم للخلايا عند القطب الحيواني ، والمعروف باسم القبعة الحيوانية. ثم يتمايز الأديم الظاهر إلى نسيج عصبي ونسيج بشرة . ^{[ 12 ]}

في أجنة الزواحف، بدءًا من المرحلة المتأخرة من تكوين الأنبوب العصبي (النيورا) واستمرارًا حتى المراحل المبكرة من تكوين الأعضاء، تنفصل الأنسجة الغشائية خارج الجنينية ، التي تشمل كيس المح ، والمشيمة ، والأغشية الجنينية ، عن أنسجة الجنين. ينقسم الأديم المتوسط ​​لتكوين التجويف خارج الجنيني، الذي يتكون من طبقتين. تتطور الطبقة الداخلية الوعائية من الأديم المتوسط ​​والأديم الباطن، والتي تُسمى الطبقة الحشوية، إلى كيس المح، بينما تتطور الطبقة الخارجية غير الوعائية من الأديم الظاهر والأديم المتوسط، والتي تُسمى الطبقة الجسدية، إلى الأغشية الجنينية والمشيمة. خلال تكوين الأعضاء، تكتمل نمو هذه الأنسجة الثلاثة خارج الجنينية. بالإضافة إلى ذلك، تبدأ أنسجة الدماغ بالتمايز داخل الأنبوب العصبي للزواحف، ويبدأ القلب والأوعية الدموية بالتشكل. ^{[ 2 ]}

تنقسم أنسجة الأنبوب العصبي في الفئران بسرعة، حيث تستغرق دورة الخلية في المتوسط ​​من 8 إلى 10 ساعات. تلعب البروتيوغليكانات الموجودة في المادة الخلوية خارج الخلية (ECM) لخلايا مرحلة الأنبوب العصبي دورًا هامًا في تعزيز تكوين الأنبوب العصبي القحفي الوظيفي وارتفاع الطيات العصبية؛ إذ يتم تصنيع حمض الهيالورونيك (HA) ويتراكم، بينما تحافظ الخلية على مستوى منخفض من الغليكوزامينوغليكانات المكبرتة (GAGs). يشارك حمض الهيالورونيك في تكوين الطيات العصبية ثنائية التحدب، بينما تُعد الغليكوزامينوغليكانات المكبرتة ضرورية في تشكيل الأخدود العصبي على شكل حرف V، وكذلك في إغلاق الأنبوب العصبي. لا تلعب المادة الخلوية خارج الخلية دورًا رئيسيًا في تكوين الأنبوب العصبي الشوكي نظرًا لطبيعة الخلايا المتوسطة المتراصة في منطقة النخاع الشوكي، مما يسمح بوجود مساحة بينية ضئيلة. بالإضافة إلى ذلك، يُعتقد أن الخيوط الدقيقة المحتوية على الأكتين ضرورية في تكوين الأنبوب العصبي القحفي. قد تعمل هذه البروتينات كآلية لطي الأنسجة العصبية، أو قد تُثبّت الطيات العصبية المتكونة بالفعل؛ إلا أن دورها الدقيق لم يُحدد بعد. وتشير بعض الأدلة إلى أن عوامل النمو ، مثل الأنسولين أو الترانسفيرين ، تلعب دورًا في تكوين الأنبوب العصبي، لكن هذه العلاقة لم تُدرس بشكل كافٍ. ^{[ 6 ]}

وُجد أن مجموعة متنوعة من الجينات تُعبَّر عنها في جنين مرحلة التكوين العصبي. وتُفعَّل جينات مختلفة لأحداث التكوين العصبي المختلفة، مثل تلك التي تحدث في مناطق منفصلة من الأنبوب العصبي النامي. ^{[ 6 ]} هذه الجينات ضرورية للتكوين العصبي السليم وإغلاق الأنبوب العصبي. تلعب جزيئات الإشارة مثل Wnts و FGFs و BMFs، إلى جانب عوامل النسخ التي تشمل جينات Msx و Snails و Sox8/9/10 و Pax3 /7، أدوارًا رئيسية في تكوين العرف العصبي. ^{[ 6 ]}

تلعب عوامل النسخ Pax دورًا هامًا في التطور المبكر، لا سيما فيما يتعلق بالجهاز العصبي المركزي والخلايا العصبية الجذعية. يُعد كل من Pax3 وPax7 من مُحفزات بقاء خلايا الخلايا العصبية الجذعية، بالإضافة إلى تعزيز مقاومتها للإجهاد البيئي. ^{[ 7 ]} في أجنة الفئران، يُثبط Pax3 جين كابت الورم p53 ، الضروري للتكاثر المُتحكم فيه والاستقرار الجيني، والذي يُعبر عنه في جميع خلايا النواة العصبية. ^{[ 6 ] [ 7 ]} خلال التطور المبكر، يُعبر عن Pax3 في المنطقة الخلفية والجانبية من الصفيحة العصبية، وهي نفس المنطقة التي تنشأ منها الخلايا العصبية الجذعية. ^{[ 7 ]} وُجدت عيوب في الخلايا العصبية الجذعية لدى طفرات Pax3 في الفئران والبشر، مما يُشير إلى أهمية وظيفتها. ^{[ 7 ] [ 13 ]} في الكتاكيت والضفادع والأسماك، يتم تنشيط Pax3/Pax7 بواسطة إشارات Wnt وFGF. ^{[ 7 ]} يُعدّ كلٌّ من Pax3 وPax7 ضروريين أيضًا لتحفيز تكوين الخلايا العصبية، إذ أدّى استنفاد هذين الجينين إلى عدم تنشيط جينيّ Snail2 و Foxd3 الخاصين بالخلايا العصبية ، ممّا حال دون استمرار نموّها أو هجرتها. ^{[ 7 ]} وقد ساهم استخدام تقنية تعطيل الجينات في فهم دور ووظائف العديد من الجينات الموجودة في النواة العصبية. فعلى سبيل المثال، وُجد أن Wnt-1 لا يلعب دورًا في إغلاق الصفيحة العصبية، على الرغم من وجوده عند طرف الطيات العصبية أثناء إغلاقها. مع ذلك، فإنّ طفرات Wnt-1 تؤدي إلى عيوب في نمط الدماغ. ويشارك Notch1 في تكوين القطع الجسدية. أما HNF-3 فهو ضروري لنموّ الحبل الظهري والعقدة. ويُعبّر عن جين Apolipoprotein B ، الذي يشارك في نقل واستقلاب الجزيئات الذائبة في الدهون في الدم، في كيس المحّ وكبد الجنين. ^{[ 6 ]} توجد جينات التطور Xwnt-3 و Xwnt-4 داخل النيورولا في الضفدع الأفريقي ذي المخالب (Xenopus laevis) . ^{[ 14 ]}