Embriologi Sistem Saraf PusatAwal mula perkembangan sistem saraf pada masa embrio diawali oleh peristiwa pembentukan tiga lapisan germinal (proses gastrulasi) pada minggu ketiga post konsepsi. Pada akhir minggu ke-2, sudah terdapat 2 lapisan, yaitu epiblas dan hipoblas. Proses gastrulasi itu sendiri dimulai dari pembentukan primitive streak (garis primitif) pada permukaan epiblas. Pada ujung kepala garis ini terdapat struktur primitive node (nodus primitif), yang berada mengelilingi primitive pit (lubang primitif). Pada perkembangan selanjutnya, sel-sel epiblas akan berinvaginasi, masuk kedalam ruang diantara epiblas dan hipoblas membentukan lapisan baru yaitu mesoderm. Sel-sel pada hipoblas juga akan digantikan oleh sel yang berinvaginasi ini menjadi endoderm, begitu juga sel-sel epiblas akan menjadi ektoderm. Sistem saraf pusat merupakan derivat dari lapisan ektoderm.

Pembentukan NotokordSel-sel prenotokord menjalani invaginasi di primitive pit, yang bergerak maju kearah kranial sampai mencapai lempeng prekordal.sel-sel prenotokord ini terkumpul di hipoblas sehingga membentuk daerah yang menebal yang dikenal dengan lempeng notokord. Karena sel-sel hipoblas akan digantikan oleh endoderm, sel-sel pada lempeng notokord ini akan mengalami proliferasi dan selanjutnya akan terlepas seutuhnya dari lapisan endoderm, sehingga membentuk notokord definitif.

Derivat Lapisan Ektoderm Dengan terbentuknya notokord dan arena pengaruh induktifnya, ektoderm yang terletak diatas notokord menebal membentuk neural plate (lempeng saraf). Sel-sel lempeng saraf membentuk neuroektoderm, dan induksi pembentukan neuroektoderm ini merupakan peristiwa awal dalam proses neurulasi. Proses induksi ini bersifat kompleks,secara biomolekular nya, molekul-molekul pemberi sinyal tampaknya termasuk anggota family dari faktor pertumbuhan pengubah bentuk (TGF-), yang mencakup aktivin, dan faktor-faktor pertumbuhan fibroblas (FGF). Sinyal pertama yaitu dari Shh yang dihasilkan oleh notokord yang akan menginduksi lempeng saraf untuk menebal ini berangsur-angsur meluas menuju ke garis primitif. Pada akhir minggu ketiga, tepi-tepi lateral lempeng saraf menjadi lebih terangkat naik membentuk lipatan saraf (neural fold), sementara di daerah tengah yang cekung terbentuk alur saraf (neural groove). Yang kemudian lama kelamaan akan saling bertemu, menyatu, membentuk neural tube.

Sinyal lain juga didapatkan dari ektodrm nonneural yaitu BMP-4,-7 yang akan meregulasi TGF yang selanjutnya akan mengaktifkan PAX-3,-7 untuk nantinya menginduksi perkembangan dari bagian floor neral tube dan diferensiasi sensory neuron. Sedangkan bagian roof dari neural tube akan diinduksi oleh Shh yg dihasilkan notokord tadi yang kemudian akan mengaktifkan NKX 2.2 dan NKX 6.1 dan pembentukan ventral neuron. Ada pula NKX 6.1 dan PAX 6 akan memberikan sinyal untuk proses diferensiasi ventral motor neuron.sPenyatuan ini dimulai pada daerah leher (somit keempat) dan berjalan baik kearah kranial maupun kearah kaudal. Sampai penyatuan ini selesai, bagian kranial dan kaudal masih terbuka dan masih berhubungan dengan rongga amnion, yaitu bagian kranial disebut neuroporus kranial dan bagian kaudal adalah neuroporus kaudal.

Nantinya, neuroporus kranial ini akan tertutup sempurna pada hari ke-25, sedangkan neuroporus kaudal akan menutup pada hari ke-27. Neurilasi kemudian selesai, dan sistem saraf pusat diwakili oleh sebuah struktur tabung tertutup di bagian kaudalnya yang sempit, sumsum tulang belakang, dan bagian kepala yang jauh lebih besar yang ditandai oleh banyak dilatasi, yaitu vesikel-vesikel otak.Pada proses pembentukan neural tube, terdapat bagian lateral yang tersisa yang dikenal dengan neural crest, neural crest ini selanjutnya akan berkembang menjadi peripheral nerve system (PNS), ANS, dan struktur lainnya.Embriologi BrainKeseluruhan dari system saraf ini berasal dari neural plate dan hal ini terjadi pada minggu ke-3. Yang dimana neural plate ini dibentuk dari ectoderm yang diinduksi oleh notochord dan paraxial mesenchyme. Seiring perkembangannya neural plate ini akan terus memanjang sehingga akan terbentuk neural fold. Lalu pada sisi sisi dari neural plate ini akan menebal yang awalnya terbentuk neural groove. Dan sisi sisi neural plate tersebut akan terus mengalami penebalan sehingga terbantuk neural crest.Lalu setelah itu neural crest ini akan evaginasi yang membentuk lipatan yang sangat dalam sehingga membentuk neural tube dan neural crest terpisah dari ectoderm surface. Seiring dengan perkembangan neural tube, akan berkembang juga somit somit yang berasal dari mesoderm. Dimana neural tube dan somit tersebut, 2/3 bagian cranial akan membentuk bagian brain sedangkan 1/3 bagian cranial akan menjadi bakal dari spinal cord. Pada saat somit somit tersebut akan membentuk brain dan spinal cord. Akan terbentuk neuropore, pada cranial disebut rostral (cranial) neuropore sedangkan bagian caudal disebut caudal neuropore. Neuropore neuropore ini akan tertutup, untuk rostral neuropore akan menutup pada hari ke-25 sedangkan caudal neuropore akan menutup pada hari ke-27. Yang dimana neuropore - neuropore ini bila menutup dengan baik akan memberikan vaskularisasi pada pembentukan brain (dari rostral neuropore) dan spinal cord (dari caudal neuropore).

Setelah itu akan terbentuk 3 primary vesicle, yaitu forebrain (prosencephalon), midbrain (mesencephalon) dan juga hindbrain (rhomboncephalon). Dari ketiga vesicle ini akan berkembang dengan cepat sehingga menimbulkan beberapa flexure, yaitu midbrain flexure (terletak diantara forebrain dan hindbrain), pontine flexure (terletak pada bagian atas dari hindbrain, daerah yang akan menjadi myelecephalon dan mesencephalon) dan juga cervical flexure (terletak pada bagian perbatasan antara hindbrain dan bakal spinal cord, merupakan bakal cervical nerve pertama). Fore Brain

Kemudian 3 primary vesicle, ini akan berkembang menjadi 5 primary vesicle, yaitu : Forebrain akan menjadi telencephalon (menjadi bagian cerebral hemisphere) dan juga diencephalon (menjadi bagian hypothalamus, thalamus, epithalamus, subthalamus, pineal gland dan juga pituitary gland). Midbrain yang dalam perkembangannya akan tetap menjadi midbrain. Hindbrain akan terbagi menjadi metencephalon (menjadi bagian cerebellum dan pons) dan juga myelencephalon (menjadi bagian medulla oblongata).

Dan dari vesicle vesicle tersebut memiliki cavity yang akan menjadi bagian bagian seperti di bawah ini : Cavity dari telencephalon akan menjadi lateral ventricle. Cavity dari diencephalon akan menjadi third ventricle. Cavity dari midbrain akan menjadi bagian aqueduct. Cavity dari metencephalon akan menjadi bagian atas dari fourth ventricle. Cavity dari myelencephalon akan menjadi bagian bawah dari fourth ventricle.

Perbedaan perkembangan dari gray matter dan white matter antara brain dengan spinal cord.Pada saat telah terdapat neural tube, pada neural tube ini akan menjadi 3 bagian marginal zone (outer), intermediate zone/mantle zone (middle), dan juga ventricular zone (inner). Pada bagian intermediate akan terdapat bagian alar dan basal plate. Ketiga lapisan tersebut akan menyusun cortex dari brain dan juga spinal cord.BrainPembentukan cortex dari brain berasal dari alar plate, yang dimana nantinya neuroblast neuroblast yang terdapat pada bagian alar plate ini akan bermigrasi ke arah marginal. Sedangkan basal plate ini akan menyusun nerve nerve terutama ke bagian facial.Spinal CordPerkembangan white matter pada spinal cord berasal dari marginal zone. Lalu alar plate pada spinal cord ini akan membentuk bagian dorsal atau posterior grey horn. Sedangkan bagian basal plate pada spinal cord ini akan membentuk bagian ventral atau anterior grey horn.

Perkembangan Spinal Cord

Pembentukan spinal cord berasal dari perkembangan neural tube caudal sampai bagian ke empat dari somit, kemudian bagian bilateral dari neural tube tersebut menebal sehingga neural canal yang ada menjadi menyempit dimana nantinya bagian ini yang akan menjadi central canal spinal cord (pada minggu ke 9-10).Awalnya, dinding neural tubeini padat, pseudostratified columnar neuro epithelium. Sel-sel neuroepithelial ini disebut juga ventricular zone (ependymal layer) yang kemudian akan berkembang menjadi neuron dan sel makroglial di spinal cord. Sel makroglial adalah bagian terbesar dari sel-sel neuroglial yang terdiri dari oosit dan oligodendrosit.Segera marginal zone yang terdiri dari outer neuroepithelial cells mulai Nampak, dimana zona ini yang kemudian akan menjadi white matter dari spinal cord dimana axon tumbuh di dalamnya dari nerve cell body di spinal cord, spinal ganglia, dan otak.Beberapa pembelahan sel-sel neuroepithelial pada zona ventricular berdiferensiasi menjadi primordial neuron (neuroblast). Sel-sel embrionik (neuroblast) ini akan membentuk intermediate zone (mantel layer) diantara ventricular dan marginal zone. Neuroblast juga akan berkembang menjadi neuron seiring berkembangnya sitoplasmaneuroblast tersebut.

Primordial supporting cells pada CNS (glioblast) atau spongioblast berdiferensiasi dari neuroepithelial cell terutama setelah pembentukan neuroblast selesai. Glioblast yang telah terbentuk tersebut kemudian bermigrasi dari ventricular zone ke intermediate dan marginal zone. Beberapa glioblast akan berubah menjadi astroblast yang kemudian akan menjadi astrosit dan sebagian lagi menjadi oligodendroblast yang kemudian yang akan menjadi oligodendrosit.

Setelah sel-sel neuroepithelial selesai membentuk neuroblast dan glioblast. Sel neuroepithelial berdiferensiasi menjadi sel ependimal dan akan membentuk ependima (ependima epithelium) yang melapisi central canal spinal cord.

Yang mengontrol proliferasi, survival, dan patterning dari neuro epithelial adalah SSH (sonic hedgehog) sebagai progenitor sel dengan regulasi Gli transcription factor.Microglial cells (microglia) tersebar di seluruh gray matter dan white matter dan merupakan sel berukuran kecil derivate dari sel-sel mesenkim. Mikriglial sel berasal dari bone marrow dan merupakan bagian dari populasi sel-sel fagositikDiferensiasi dari penebalan dinding lateral spinal cord ini akan membentuk lengkungan longitudinal yang disebut dengan sulcus limitans, lengkungan ini di bagi menjadi dua bagian, yatu bagian dorsal (alar plate) dan ventral (basal plate) yang akan berdiferensiasi menjadi bagian sensoris dan motoris dari spinal cord.

EMBRIOLOGI VERTEBRAESaat pembentukan notochord dan neural tube, intraembrionic mesoderm lateral membentuk 2 column longitudinal paraxial mesoderm. Pada akhir minggu ke-3, dorsolateral column tersebut berlokasi di trunk menjadi bersegmen pada blok mesoderm, yang dikenal dengan somites. Setiap somite berdiferensiasi menjadi 2 bagian yaitu :1. Bagian ventromedial adalah sclerotome ( sel yang membentuk vertebrae dan ribs )2. Bagian dorsolateral adalah dermomyotome ( membentuk myoblast dan dermis )Selama minggu ke-4, sclerotom mengelilingi neural tube dan notochord. Perubahan posisi sclerotom dipengaruhi oleh pertumbuhan struktur di sekitarnya bukan karena sel sclerotom bermigrasi. Pada minggu ke-4 sclerotom terlihat seperti sepasang sel mesenkim yang berkondensasi di setiap notochord. Setiap sclerotome terdiri dari : loosely arranged cells ( di cranial ) dan densely packed cells ( di caudal ). Beberapa densely packed cells berpindah ke cranial, membentuk intervertebral disc. Sisa densely packed cells berfusi dengan loosely aarranged cells pada caudal sclerotom membentuk mesenkim sentrum ( primordium body of vertebrae ).

Kemudian notochord berdegenerasi dan menghilang saat dikelilingi oleh perkembangan vertebral bodies. Diantara vertebrae, notochord memanjang untuk membentuk gelatinous center pada intervertebral disc yaitu nucleus pulposus. Nucleus pulposus ini selanjutnya dikelilingi fiber yang membentuk annulus fibrosus. Di samping itu, sel mesenkim mengelilingi neural tube membentuk neural arch. Selama minggu ke 4 : sclerotom mengelilingi neural tube dan notochord. Perubahan posisi sclerotom dipengaruhi oleh pertumbuhan struktur disekitarnya bukan karena sel sclerotom bermigrasi .

selama stage precartilaginous/mesenchymal :sel mesenkim dr sclerotom ditemukan di 3 area yaitu : notochord, sekeliling neural tube dan juga pada body wall.

Pada minggu ke 4 : Sclerotom terlihat seperti sepasang sel mesenkim yang berkondensasi di sekitar notochord. Dimana setiap sclerotom itu terdiri dari : loosely arranged cells (cranial), dan densely packed cells (kaudal) Beberapa de densely packed cells berpindah ke cranial membentuk intervertebral disc. Sisanya dari densely packed cells itu berfusi dengan loosely arranged cells pada kaudal sclerotom membentuk mesenkim centrum (primordium body of vertebrae) Setiap centrum berkembang dari 2 sclerotom yang berdekatan dan menjadi intersegmental structure Lama kelamaan notochord berdegenerasi dan menghilang saat dikelilingi perkembangan vertebral bodies Diantara vertebrae, notochord memanjang untuk membentuk gelatinous center pada intervertebral disc yaitu nucleus pulposus. Nantinya itu nucleus pulposus akan dikelilingi oleh fiber yang akan membentuk annulus fibrosus

Cartilaginous stage of vertebral development Selama minggu ke 6 : terjadi kondrifikasi center pada 2 bagian yaitu pertama pada bagian centrum yang nantinya akan membentuk cartilage pada bagian centrum, dan kedua pada bagian neural ach yang nanti akan membantu perkembangan spinous dan transverse processus Minggu ke 7 terjadi ossifikasi. Dimana ossifikasi itu dimulai pada masa embrionik sama usia 25 tahun. Dan ossifikasi ini ada yang primer dan secondary. Pada minggu ke 7 ini ossifikasi primer dimana terdapat pada 3 bagian : 1 pada bagian centrum, dan 2 terdapat pada bagian sisi dari neural arch. Minggu ke 8 ossifikasi pada neural arch mulai tampak lebih jelas. Pada saat lahir terlihat 3 bony part yaitu centrum dan 2 vertebral arch yang mana ke 3nya dihubungkan oleh cartilage . dan nantinya itu vertebral arch akan berartikulasi pada bagian centrum dengan bantuan neurocentral joint, yang mana akan menghilang ketika vertebral arch berfusi pada bagian centrum pada tahun ke3-ke 6 Setelah pubertas terlihat secondary ossifikasi yaitu pada bagian 1 spinous,2 transverse,2 pada bagian annular epiphyses.Bony Stage of Vertebral Development Ossifikasi vertebrae dimulai selama masa embrionik sampai umur 25. Pada akhir masa embrionik, terlihat 3 pasang primary centers, satu di centrum dan satu lagi di setiap sisi neural arch. Pada minggu ke-8, ossifikasi terlihat jelas di neural arch. Pada saat lahir, setiap vertebrae terdiri dari 3 bony parts yang dihubungkan oleh cartilage. Ada 2 bagian tulang pada vertebral arch yang berfusi selama umus 3-5 tahun. Arches yang pertama kali bersatu pada lumbar region dan persatuan selanjutnya kea rah cranial. Vertebral arch berartikulasi dengan centrum pada cartilagoneus neurocentral joint. Joint ini akan menghilang ketika vertebral arch berfusi dengan centrum pada tahunn ke-3 sampai ke-6.

Embriologi skullCranium berkembang dari mesenkim mengelilingi perkembangan otak. Cranium terdiri dari neurocranium ; yang mengelilingi otak, dan viscerocranium ; skeleton pada wajah.Cartilaginous neurocraniumMulanya cartilaginous neurocranium (chondrocranium) terdiri dari dasar cartilage perkembangan cranium, yang dibentuk oleh fusi beberapa cartilage. Kemudian terjadi endochordal ossification pada chondrocranium membentuk tulang pada dasar cranium, dimulai dengan occipital bone, body of sphenoid dan ethmoid bone. Parachordal cartilage / basal plate berfusi dengan cartilage yang berasal dari region scleretome pada occipital somites yang nantinya akan mengelilingi cranial dan membentuk boundaries pada foramen magnum. Dan cartilage-cartilage tersebut berkontribusi terhadap pe,bentukan occipital bones Hypophyseal cartilage : membentuk pada sekeliling perkembangan pituitary gland dan berfusi untuk membentuk sphenoid bone Trabecullae crania : berfusi untuk membentuk body ethmoid bone dan ala orbitalis untuk membentuk lesser wing sphenoid bone Otic capsules : merupakan primordial internal ears dan membentuk petrous dan mastoid pada temporal bone Nasal capsules : berkontribusi untuk membentuk ethmoid boneMembranous neurocranium Pembentukan intramembran terjadi di dalam mesenkim pada bagian sisi dan puncak pada otak, membentuk calvaria Terjadi selama fetal life, flat bones pada ca;varia dipisahkan oleh membrane jaringan ikat yang membentuk fibrous joint yang disebut sutura. 6 area fibrous terbesar terdapat dimana ke 7 sutura bertemu Karena sutura merupakan tulang lunak dan jaringan ikat longgar, memungkinkan calavaria untuk mengalami perubahan bentuk selama lahir Ketika molding, fetal cranium beradaptasi ke pelvic cavity selama lahir, bentuk calvaria kembali normalCartilaginous viscerocraniumBanyak mesenkim di region kepala berasal dari sel neural crest yang bermigrasi ke dalam pharyngeal arches dan membentuk tulang dan jaringan ikat pada struktur kepala dan wajah. Homeobox (hox) genes berperan dalam regulasi differensiasi sel neural crest, yang mana terdapat pada kepala dan wajah. Bagian-bagian fetal cranium yang berasal dari cartilaginous skeleton pharyngeal arches ke 1 dan 2. Dorsal pada pharyngeal arch ke 1 membentuk 2 middle ear bones yaitu ; malleus, incus Dorsal pada pharyngeal arch cartilage ke 2 membentukstapes pada middle ear dan styloid process pada temporal bones. Ventral untuk membentuk bagian superior hyoid bone dan lesser horn Pharyngeal arch cartilage ke 3,4 dan 6 hanya memnbentuk arch bagian ventral. Cartilage arch ke 3 membentukgreater horn dan bagian inferior hyoid bone Pharyngeal arch cartilage ke 4 berfusi untuk membentuk laryngeal cartilage, kecuali epiglottisMembranous viscerocranium Pembentukan intramembran terjadi di dalam maxillary yang menonjol pada pharyngeal arch ke 1 dan kemudian mambentuk squamous temporal bones menjadi bagian neurocranium Mandibula terbentuk karena ada osifikasi intramembran di dalam mesenkim pada mandibular yang menonjol Newborn craniumSetelah kembali dari molding, cranium newborn tulangnya me3njadi lebih tipis. Pada keadaan diam, skeleton wajah relative kecul dibandingkan calvaria. Region wajah kecil ersebut diakibatkan adanya paranasal (air) sinuses dan belum berkembang pada facial bonesPostnatal growth of the cranium Suture fibrous pada newborn, calvaria membesar selama bayi dan anak-anak. Membesar pada 2 tahun pertama Secara normal, akan terjadi peningkatan pesat kapasitas sampai kira-kira umur 16 tahun. Setelah itu, peningkatan kapasitas tersebut meningkatkan ukuran cranium secara perlahan 3-4 tahun setelahnya akibat kapasitas penebalan tulang Kecepatan pertumbuhan pada wajah dan rahang, bersamaan dengan eruption dari gusi gigi primer Sedangkan, perubahan pada wajah ditandai setelah erupsi pada gigi sekunder (permanen), beriringan dengan pembesaran pada frontal dan facial region, diiringi dengan peningkatan ukuran paranasal sinuses (ex : frontal dan ethmoid sinuses). Banyak paranasal sinuses ini penting untuk mengubah bentuk wajah mengubah resonansi suara Posterior dan anterolateral fontanel hilang, dikarenakan pertumbuhan beberapa tulang, dalam 2/3 bulan setelah lahir Posterolateral fontanel hilang pada akhir tahun pertama Anterior fontanel hilang pada akhir tahun kedua Frontal bone secara normal mulai berfusi pada tahun ke 2 Frontal suture selalu hilang pada umur 8 tahun Sutura lainnya akan hilang pada masa dewasa