Lehrbuch der Kinder- und Jugendpsychiatrie - Band 1: Grundlagen. Band 2: Störungsbilder

. Kapitel 1 Zentralnervöse Entwicklungsprozesse
Lars Wöckel, Luis Puelles und John L.R. Rubenstein

In den letzten Jahren konnte eindrücklich gezeigt werden, dass molekulargenetische und biochemische Prozesse schon in den ersten Entwicklungsmonaten die Grundlage für die Entstehung psychiatrischer Krankheitsprozesse oder Störungen kognitiver Funktionen bilden können. Dieses Kapitel soll zum Verständnis der Entwicklung des Zentralnervösen Nervensystems (ZNS) und ableitbarer Störungen beitragen.

Begriffsklärung Um die Zusammenhänge von Struktur und Funktion des menschlichen Nervensystems zu verstehen und um daraus Störungen oder Verzögerungen in der Entwicklung des ZNS ableiten zu können, ist es zunächst von vorrangiger Bedeutung, die Entwicklung des ZNS vom Zellverband bis zum differenzierten Organ in seinen wesentlichen Stadien zu beschreiben und einen Überblick über die verschiedenen Einflussgrößen zu geben, die für eine gesunde Entwicklung und Funktion dieses hochkomplexen Systems essenziell sind.

1 Morphologische Entwicklung des ZNS

Bereits wenige Tage nach der Befruchtung der Eizelle differenzieren sich aus den Zellen zwei Keimblätter, das innere Keimblatt (Entoderm) und das äußere Keimblatt (Ektoderm). Das Nervengewebe wird aus dem Ektoderm gebildet. In der dritten Entwicklungswoche wandern aus dem Ektoderm Zellen aus und bilden das dritte Keimblatt (Mesoderm), das zwischen dem inneren und äußeren Keimblatt liegt.

Die medialen Anteile des Ektoderms verdicken sich zur Neuralplatte. Diese faltet sich immer stärker nach innen und bildet so die Neuralrinne. In der Übergangszone der Neuralrinne zum Hautektoderm bildet sich die Neuralleiste oder Ganglienleiste, aus welcher später die Zellen des peripheren Nervensystems hervorgehen. Mit zunehmendem Einsinken der Neuralrinne beginnt ihre Verschmelzung am offenen Pol, so dass sich schließlich die Neuralrinne zum Neuralrohr schließt. Das Neuralrohr ist die Anlage von Gehirn und Rückenmark. Defekte beim Schluss des Neuralrohres führen zu Spaltbildungen wie Anenzephalie und Spina bifida. Mit Beginn des Neuralrohrschlusses erfolgt die Differenzierung des Vorder-, Mittelund Rautenhirns (Pros-, Mesund Rhombenzephalon), was als DreiBläschen-Stadium bezeichnet wird. In der fünften Entwicklungswoche differenziert sich das ZNS weiter zum Fünf-Bläschen-Stadium. Aus dem Prosenzephalon bilden sich jetzt das Endund Zwischenhirn (Telund Dienzephalon) und aus dem Rhombenzephalon das Nachund Markhirn (Metund Myelenzephalon). Aus dem Dienzephalon entwickeln sich später der Thalamus und der Hypothalamus, aus dem Myelenzephalon die Medulla oblongata und aus dem Metenzephalon der Pons und das Kleinhirn. Mit Beginn der sechsten Woche ist die Unterteilung des Telenzephalons in zwei Hemisphären – den späteren Hirnhemisphären – zu erkennen. Aus dem Telenzephalon entstehen die kortikalen Strukturen wie z.B. der Neokortex und die Hippokampusformation, aber auch die Anlage der Ganglienhügel. Die Ganglienhügel sind Zellverdichtungen am Rand der Seitenventrikel – sie liegen in der Proliferationszone der Matrixzellen (s. u.). Aus den Ganglienhügeln entwickeln sich später die Basalganglien. Die Volumenzunahme des fetalen Gehirns ist in den ersten Monaten beträchtlich. Ab der 14. Gestationswoche beginnt die Ausbildung der Primärfurchen – zunächst der Fissura Sylvii, die das Frontoparietalhirn und das Temporalhirn voneinander trennt, dann des Sulcus parietooccipitalis und des Sulcus centralis. Nach und nach bilden sich immer mehr Furchen. Zum Ende des 8. Monats sind alle konstant auftretenden Furchen vorhanden, die sich schließlich durch Sekundärund Tertiärfurchen miteinander verbinden. Durch die Ausbildung der Furchen und Windungen vergrößert sich die Oberfläche der Großhirnhemisphären erheblich. Eine ausführliche Darstellung der Entwicklung des ZNS und der anatomischen Verhältnisse findet sich bei Zenker (1985).

2 Molekulare Genetik der Hirnentwicklung

Die Einführung molekulargenetischer Untersuchungsmethoden hat zu großen Fortschritten in der Aufklärung der Mechanismen der Hirnentwicklung beigetragen. Die Entwicklungsprozesse während der Embryonalentwicklung, z. B. die Entwicklung des Nervensystems, basieren auf Wirkungen und Wechselwirkungen von Genen. Inzwischen sind zahlreiche Wirkketten und Signalkaskaden aufgeklärt, die diesen Entwicklungsprozessen zugrunde liegen (Kerszberg & Changeux, 1998). Die Induktion für die Entstehung neuralen Gewebes wird von Proteinen eines Organisationsgewebes initiiert, das in Nachbarschaft der Neuralplatte gelegen ist. Aus dem primitiven Ektoderm entstehen Neuroepithelzellen. Dieser Vorgang wird…