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Die Entstehung des Zentralnervensystems aus dem Neuralrohr vollzieht sich über mehrere Entwicklungsstadien. Der caudale Teil, aus welchem das Rückenmark hervorgeht, dient der Innervation von Stamm und Gliedmassen während der rostrale Abschnitt, der zur Bildung des Gehirns führt, den Kopfbereich innerviert. Das Rückenmark weist eine segmentale Gliederung aus Elementen mit grundsätzlich vergleichbarer Organisation auf während das Gehirn aus 5 Bläschen mit grundlegend unterschiedlicher Struktur entsteht:
- die drei caudalen Hirnbläschen bilden das Stammhirn
- die beiden vorderen entwickeln sich zu den Hemisphären und zum Diencephalon
Die Zellen des Zentralnervensystems werden im Laufe der Embryonalentwicklung in der inneren (ventrikulären) Schicht des Neuralrohrs gebildet. Sie scheiden allmählich aus dem Teilungszyklus aus, differenzieren sich zu Neuronen (oder Gliazellen) und wandern in die Wand des Neuralrohrs, wo sie sich unter Bildung von Kerngebieten und Hirnrinde (graue Substanz) ansammeln. Zahlreiche zelluläre Mechanismen steuern die Zellmigration und das axonale Wachstum und stellen so die Entstehung funktionell präziser Verbindungen zwischen verschiedenen Hirnabschnitten sicher. Das cerebrale Nervengewebe weist einen sehr hohen zellulären Stoffwechsel auf und reagiert deshalb sehr empfindlich auf Veränderungen des extrazellulären Milieus. Bei Gefässläsionen oder Durchblutungsstörungen (Thromboembolien) hängen das Ausmass der tangierten Hirnareale und die daraus resultierenden Funktionsausfälle von den Versorgungsgebieten der entsprechenden Gefässe ab.