CNS EFFECTS OF MECHANICALLY PRODUCED SPINA BIFIDA

SUMMARY Neural‐tube defects were produced by one of two mechanical perturbations in an amphibian model system: newly‐formed neural tubes were slit dorsally, or an intrinsic mass (an eye primordium transplanted to the neural plate) was introduced to prevent dorsal closure. Electron microscopic analyses showed that the resulting CNS distortions invariably included paired spinal‐cord tubes that developed ciliated central canals surrounded by cellular layers and rimmed laterally by axon‐filled marginal zones. Specific axon tracts grew in appropriate locations through the regions of simple diastematomyelia. Even in the most histologically distorted regions, ventral roots developed, axons were myelinated, and neuromuscular synapses formed in adjacent muscles. On the other hand, an excess of cells populated the defects and in histologically distorted regions the axon tracts were clearly less well organized than in normal animals. Neural‐crest cells and the notochord did not appear to be affected. In addition, distant neurons and axon tracts appeared normal. These mechanical lesions could produce spina bifida without hydrocephalus. It is concluded that mechanical lesions to the forming neural tube will produce mainly local effects with a strong tendency toward diastematomyelia. RÉSUMÉ Effets sur le S.N.C. de Spina Bijida produir par moyens méraniques Des défauts du tube neural ont été produits par I'une des deux perturbations mécaniques suivantes dans un modèle amphibien. Des tubes neuraux nouvellement formes ont été divists dorsalement ou une masse intrinsèque (un oeil primaire transplanté sur la plaque neurale) a été introduite pour empêcher la fermeture dorsale. Les analyse en microscope électronique ont montré que les perturbations résultantes sur le SNC comprenaient invariablement des tubes médullaires doublés qui présentaient des canaux centraux ciliés entourés par des couches cellulaires et bordts latéralement par des zones marginales remplies d'axones. Les faisceaux axonaux spécifiques se sont développts dans les localisations appropriées à travers les régions de simple diastéatomyélie. Même dans les régions les plus perturbées histologiquement, les racines ventrales se sont développées, les axones ont été myélinists et les synapses neuro‐musculaires se sont formees dans les muscles adjacents. D'un autre cĉté, un exces de cellules occupaient les regions altertes et dans les regions perturb& histologiquement, les faisceaux axonaux Ctaient manifestemment moins bien organists que chez les animaux normaux. Les cellules des crEtes neurales et la notochorde nc paraissaient pas altérées. De plus, les neurones et les faisceaux distaux paraissaient normaux. Ces lésions mécaniques peuvent produire un spina bifida sans hydrocéphalie. Les auteurs concluent que les lésions mécaniques sur le tube neural en formation produisent essentiellement des effets locaux avec une forte tendance vers la diastematomyélie. ZUSAMMENFASSUNG ZNS‐ Veränderungen durch mechanisch induzierre Spina bijida In einem Amphibien‐Modell wurden durch mechanische Sttirungen Neuralrohrdefekte hervorgerufen: die neu angelegten Neuralrohre wurden dorsal geschlitrt oder es wurde ein organisches Substrat eingebracht (in diesem Fall wurde eine Augenanlage in die Neuralplatte transplantiert), um den dorsalen Schluß zu verhindern. Die elektronenmikroskopischen Analyses zeigten, daß die resultierenden ZNS Veränderungen paarig angelegte Rückenmarkskanale aufwiesen, die bewimperte Zentralkanlle, umgeben von Zellschichten und lateral eingefaßt von axonreichen Randzonen entwickelten. Die spezifischen Axonbahnen wuchsen an richtiger Stelle durch den Bereich der einfachen Diastematomyelie. Selbst in den histologisch am stärksten veränderten Regionen entwickelten sich ventrale Wurzeln, die Axone waren myelinisiert und in den angrenzenden Muskeln bildeten sich neuromuskuläre Synapsen. Andererseits bildeten sich im Bereich der Defekte überschussige Zellen und in histologisch veränderten Regionen waren die Axonbahenen deutlich schlechter organisiert als bei gesunden Tieren. Neuralleistenzellen und Notochord schienen nicht beeinflußt. Entferntere Neurone und Axonbahnen erschienen ebenfalls normal Diese La'sionen könnten eine Spina bifida ohne Hydrocephalus verursachen. Man kommt zu dem Ergebnis, daß mechanische Läsionen an dem sich bildenden Neuralrohr hauptsächlich lokale Defekte mit einer ausgeprägten Tendenz zur Diastematomyelie bewirken. RESUMEN Efecros sobre el S.N.C. en la espina bijida producida mecáinicamenre En un sistema modelo anfibio se produjeron defectos en el tubo neural por uno de los dos mecanismos siguintes: los tubos neurales recientemente formados fueron seccionedos dorsalmente o bien se introdujo una masa intrínseca (un ojo primordial trasplantado a la paca neural) para evitar el cierre dorsal. E1 estudio con microscopio electrónico demostro que las distorsiones producidas en el SNC incluian invariablemente tubos espinales pares, que desarrollaban canales centrales ciliados rodeados de capas celulares y bordeados lateralmente con zonas marginales llenas de axones. Tractos axónicos especificos crecieron en los lugares apropiados a través de regiones de simple diastematomielia. Incluso en las regiones con mayor distorsión histológica se desarrollaron raices ventrales, los axones estaban mielinizados y se habían formado sinapsis en los músculos adyacentes. Por otra parte los defectos tenian un exceso de células y en la regiones histológicamente distorsionadas los axones eran claramente menos organizados que en los animales normales. Estas lesiones mechicas podían producir espina bifida sin hidrocefalia. Se concluye que las lesiones mecáicas producidas en un tubo neural en formación, producirán mayormente efectos locales con una marcada tendencia hacia la diastematomielia.