lecture notes of first part of fundamentals of neuroscience

Notes course fundamentals in neuroscience
01-09-2025 pre-chapter 22: pre-neurulationL the start of new life
- Fertilization: the start of new life: the process of creating a new brain
o Sperm:
 Binding to zona pellucida (1)
 Binding protein ZP3 is recognized
o het is een glycoproteïne in de zona pellucida (ei-schil)
dat een belangrijke rol speelt bij de bevruchting van een
ei door sperma. ZP3 is cruciaal voor de bevruchting,
omdat het de eerste interactie met de spermacel regelt
en de acrosoomreactie opwekt. Dit is het proces
waarbij sperma enzymen vrijmaakt om door de zona
pellucida te dringen.
 Acrosome reaction: (2)
 local breakdown zona pellucida
 De acrosoomreactie is een cruciaal proces tijdens de
bevruchting, waarbij de zaadcel enzymen vrijgeeft uit het
acrosoom (een blaasje in de kop van de zaadcel) om de
buitenste lagen van de eicel te doorbreken. Deze enzymatische
reactie maakt het mogelijk voor de spermacel om door de zona
pellucida (de eiwitmantel van de eicel) heen te dringen en
uiteindelijk te fuseren met het eicelmembraan.
 Penetration zona pellucida (3)
 Binds to egg membrane (4)
o The egg:
 Cortical reaction (5)
 Binding proteins (ZP3) change
 Zona reaction (6)
 Other sperm can’t bind to
membrane!
o Sperm & egg
 Pronuclei fuse
 is de cruciale fase van bevruchting
waarbij de haploïde kern van de
mannelijke spermacel (mannelijke
pronucleus) en de vrouwelijke eicel
(vrouwelijke pronucleus) samenkomen
en hun chromosomen combineren in
de bevruchte eicel, de zygote, om een enkele diploïde kern te vormen.
o Fertilization
o Nidation of blastocysts to womb
 Een blastocyste is het vroege stadium van een embryo, ongeveer vijf
tot zes dagen na de bevruchting, dat bestaat uit een holte gevuld met

, vocht en twee verschillende celgroepen: de binnenste celmassa die de
foetus vormt, en de trofoblast die de placenta vormt
o Gastrulation: Gastrulatie is een cruciaal proces in de vroege embryonale
ontwikkeling waarbij een enkellaagse blastula wordt omgezet in een
meerlagige structuur, de gastrula, door middel van georganiseerde
celbewegingen. Dit leidt tot de vorming van drie embryonale kiembladen
(ectoderm, mesoderm en endoderm), die zich later ontwikkelen tot alle
weefsels en organen van het lichaam.
o Neurulation: Neurulatie is het embryonale proces waarbij een platte neurale
plaat transformeert in een holle neurale buis, de voorloper van het brein en
het ruggenmerg.
o …
o The brain

- In-vitro fertilization: implantation of hatched blastocysts
o In vitro fertilization
o Gardners grading system
 Early blastocyst: Blastocele <50% volume of embryo
 Blastocyst: Blastocele occupies ≥50% volume of embryo
 Full blastocyst: Blastocele completely fills the embryo
 Expanded blastocyst: Blastocele volume larger than that of early
embryo accompanied by thinning of ZP
 Hatching blastocyst: Trophectoderm starts herniating through ZP
 Trophectoderm (TE) is de buitenste laag cellen van de
blastocyste bij placentaire zoogdieren en is het eerste weefsel
dat zich ontwikkelt uit de bevruchte eicel. Het vormt het
epitheel van de blastocyste en is cruciaal voor de bevruchte
eicel om uit de eileider te komen (hatching), zich in de
baarmoederwand te hechten (implantatie) en uiteindelijk de
placenta te vormen, die zuurstof en voedingsstoffen levert aan
de foetus.
 Hatched blastocyst: Blastocyst completely escapes from zona
o Study conclusion: Extending culture of expanded blastocysts by a few hours to
allow transfer of spontaneously hatching/hatched blastocysts gives higher
implantation and pregnancy rates with no added risk of multiple gestations.
Spontaneously hatching/hatched blastocysts have a better potential to
implant and develop into a positive pregnancy

- Nidation & gastrulation: from blastocysts to two germ layers
o Hatched blastocysts
o Nestling in womb
o Gastrulation

,- Gastrulation: from two to three germ layers
o Gastrulation
o Defining
 Midline
 Axis of symmetry
 Anterior posterior: front - back
 Medio lateral: toward the middle, away from the middle
 Dorso ventral:
up - down

- Results of gastrulation: an
embryo
o Three germ layers
o Dorsal the amnion
cavity
o Ventral the yoke sac

- Result of gastrulation: function of the yoke sac
o Ventral, the yoke sac:
 For Metabolic and nutritional
support
 Generates the first blood and
immune cells
 Single cell protein & gene
expression
 39 cell types in 15 broad
categories
o Yoke sac cell atlas study
 Single cell protein & RNA
sequencing
 39 cell types in 15 broad categories
o New finding
 Yoke sac is a transient extraembryonic organ
 Vital functions are delivered
 Before organ development
o Hematopoiesis:
 The formation of blood cellular components
 Hematopoietic stem cells
o Non-hematopoietic:
 Endothelium: Het endotheel is een dunne laag van platte cellen
(endotheelcellen) die de binnenkant van bloedvaten, lymfevaten en
het hart bekleedt.
 Smooth muscle
- Result of gastrulation: function of the yoke sac: example

, o The human yoke sac plays a critical role in supporting:
 Hematopoiesis
 Metabolism
 Coagulation: bloedstolling
 Erythroid cell mass regulation: De regulatie van rode bloedlichaampjes
(erythroïde celmassa) is een complex proces dat voornamelijk wordt
gereguleerd door het hormoon erytropoëtine (Epo), dat de aanmaak
van rode bloedcellen stimuleert. Epo activeert signaalpaden in de
stamcellen die zich tot rode bloedcellen ontwikkelen.
o Before these functions are taken over by the embryonic or fetal liver and then,
ultimately, by the:
 Adult liver: metabolism and coagulation
 Bone marrow hematopoiesis
 Kidney: erythroid cell mass regulation
o EPO: erythropoietin
 Many functions
o Brain:
 Astrocytes produce EPO: Astrocyten zijn
stervormige gliacellen in het centrale
zenuwstelsel (CZS) die een breed scala aan
functies vervullen: ze ondersteunen neuronen, reguleren de bloed-
hersenbarrière, verwerken en verwijderen neurotransmitters, en
spelen een rol bij de vorming en het onderhoud van synapsen.
 Oxygen dependent
 Upregulated in hypoxia: Hypoxie betekent een tekort aan zuurstof in
het lichaam, specifiek in de weefsels en organen.