Morphogenetic activity of human brain neuroepithelium during early neurulation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: During the embryonic period, from the development of the first neural folds to the formation of the primary closure zone of their edges, the neural plate undergoes active transformations. According to general concepts, the first structural signs of nervous system formation appear during neurulation at Carnegie stage 8. At stage 10, the neural plate begins to transform into a tube. During neurulation, the developing elements of the nervous system are most sensitive to damaging influences; however, this period of embryonic neurogenesis remains the least studied.

AIM: The work aimed to clarify the morphogenetic processes during the early stages of neurulation and to compare the sequence of provisional morphogenetic processes of the neuroepithelium in the region of the human brain.

METHODS: Eighteen human embryos obtained during autopsies of women who had died as a result of accidents were examined. After extraction of cytotrophoblasts from the uterine wall, macroscopic analysis, microdissection, and histological examination of the embryos were performed on serial sections.

RESULTS: The study of neurulation in the cranial region of human embryos revealed previously undescribed morphogenetic transformations of the neuroepithelium, including duplication of neural plate folds, formation of temporary neuroectodermal ridges, and other transient embryonic structures. These human-specific provisional morphogenetic events of the developing brain had remained unidentified, and their nature had not been explored.

CONCLUSION: Early embryonic morphogenesis of the human brain is a complex sequence of characteristic cenogenetic movements of the neuroepithelium. In the cranial portion of the neural plate, temporary (provisional) structures arise, sequentially altering the shape of the brain primordium. The emergence and disappearance of these structures likely reflect hidden mechanisms of positional information encoding that determine the subsequent differentiation of the main divisions of the human brain.

About the authors

Victoria I. Gulimova

Petrovsky National Research Centre of Surgery

Author for correspondence.
Email: gulimova@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7997-8161
SPIN-code: 3755-9666

Cand. Sci. (Biology)

Russian Federation, Moscow

Sergey V. Saveliev

Petrovsky National Research Centre of Surgery

Email: embrains@hotmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1447-7198
SPIN-code: 2079-6351

Dr. Sci. (Biology), professor

Russian Federation, Moscow

Alexandra E. Proshchina

Petrovsky National Research Centre of Surgery

Email: proshchina@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-0515-8275
SPIN-code: 8899-5104

Dr. Sci. (Biology), assistant professor

Russian Federation, Moscow

Dmitry A. Otlyga

Petrovsky National Research Centre of Surgery

Email: otlyga@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-6719-3383
SPIN-code: 7593-4951

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Gleb A. Sonin

Petrovsky National Research Centre of Surgery

Email: glebs0nin@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-6844-700X
SPIN-code: 5722-7347
Russian Federation, Moscow

References

  1. Müller F, O’Rahilly R. The first appearance of the major divisions of the human brain at stage 9. Anat Embryol (Berl). 1983;168(3):419–432. doi: 10.1007/bf00304278
  2. Müller F, O’Rahilly R. Somitic-vertebral correlation and vertebral levels in the human embryo. Am J Anat. 1986;177(1):3–19. doi: 10.1002/aja.1001770103
  3. Müller F, O’Rahilly R. The development of the human brain and the closure of the rostral neuropore at stage 11. Anat Embryol (Berl). 1986;175(2):205–222. doi: 10.1007/bf00389597
  4. Müller F, O’Rahilly R. The development of the human brain, the closure of the caudal neuropore, and the beginning of secondary neurulation at stage 12. Anat Embryol (Berl). 1987;176(4):413–430. doi: 10.1007/BF00310083
  5. O’Rahilly R, Müller F. The first appearance of the human nervous system at stage 8. Anat Embryol (Berl). 1981;163(1):1–13. doi: 10.1007/bf00315766
  6. Müller F, O’Rahilly R. The development of the human brain from a closed neural tube at stage 13. Anat Embryol (Berl). 1988;177(3):203–224. doi: 10.1007/bf00321132
  7. O’Rahilly R, Müller F. The embryonic human brain: An atlas of developmental stages. 3rd ed. Hoboken: Wiley-Liss; 2006. doi: 10.1002/0471973084 ISBN: 9780471973089 EDN: SQSMHD
  8. Hill MA. Early human development. Clin Obstet Gynecol. 2007;50(1):2–9. doi: 10.1097/GRF.0b013e31802f119d
  9. O’Rahilly R, Müller F. Developmental stages in human embryos: revised and new measurements. Cells Tissues Organs. 2010;192(2):73–84. doi: 10.1159/000289817
  10. Copp AJ. Neurulation in the cranial region--normal and abnormal. J Anat. 2005;207(5):623–635. doi: 10.1111/j.1469-7580.2005.00476.x
  11. Darnell D, Gilbert SF. Neuroembryology. Wiley Interdiscip Rev Dev Biol. 2017;6(1):10.1002/wdev.215. doi: 10.1002/wdev.215
  12. Nikolopoulou E, Galea GL, Rolo A, et al. Neural tube closure: cellular, molecular and biomechanical mechanisms. Development. 2017;144(4):552–566. doi: 10.1242/dev.145904 EDN: YZZDHZ
  13. Karzbrun E, Khankhel AH, Megale HC, et al. Human neural tube morphogenesis in vitro by geometric constraints. Nature. 2021;599(7884):268–272. doi: 10.1038/s41586-021-04026-9 EDN: GLVBOM
  14. Saveliev SV. Stages of embryonic development of the human brain. Moscow: VEDI; 2002. (In Russ.) ISBN: 5-94624-007-2 EDN: YTFZID

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».