Das Neuralrohr ist eine Struktur des Embryos von Wirbeltieren, die sich zu Gehirn und Rückenmark entwickelt. Es bildet sich aus der genetisch gesteuerten Umhüllung einer Gewebeplatte im Inneren des Embryos. Diese unterteilen sich an verschiedenen Stellen in der Röhre in Abschnitte, die der Lage der Gehirnregionen entsprechen, zu denen sie werden. Das periphere Nervensystem entwickelt sich außerhalb des Neuralrohrs durch die Migration von Neuralleistenzellen. Ein unvollständiger Verschluss der Röhre im Gehirn oder in der Wirbelsäule führt zu schwerwiegenden Geburtsfehlern.
Die Neuralrohrbildung dauert je nach Organismus unterschiedlich lange. Beim Menschen beginnt sie drei bis vier Wochen nach der Empfängnis. Zu Beginn der Entwicklung entsteht die Nervenrinne aus einer Gewebeplatte und vertieft sich, wenn sie sich um eine zentrale Achse faltet. Die Gene, die diesen Prozess steuern, sogenannte Hox-Gene, sind eine Teilmenge des Systems, das den Embryo in strukturelle Unterteilungen organisiert. Zusammen mit der Cdx-Familie von Proteinen, die ihre Wirkung mäßigen, sind die hox-Gene entscheidend, um Nervenzellen an ihre geeigneten Stellen im Embryo zu lenken.
Die Entwicklung des Neuralrohrs wird als Neurulation bezeichnet. Die primäre Neurulation tritt auf, sobald sich die Neuralplatte bildet, wodurch sich die Plattenränder nach oben falten und die Plattenmitte einschließen. Motorische/neuromuskuläre Kontrollzentren leiten sich von Geweben im ventralen Abschnitt des Tubus ab, einer Region, die mit der Basalplatte verbunden ist. Somatosensorische Funktionen, einschließlich der Wahrnehmung und anderer Empfindungsformen, sind umgekehrt mit der Flügelplatte im dorsalen Abschnitt der Röhre verbunden. Sekundäre Neurulation tritt auf, wenn die Zellen entlang der Neuralplatte einen Hohlraum darin bilden, der die Röhre vervollständigt.
Die flüssigkeitsinduzierte Vorwölbung teilt das Neuralrohr in vier Abschnitte, von denen die ersten drei zum Gehirn werden, während die letzten das Rückenmark bilden. Hox-Gene steuern die Aufteilung der verschiedenen Regionen des Nervensystems, da sich das Hinterhirn, Mittelhirn und Vorderhirn jeweils aus dem Rhomben-, Mittel- und Vorhirn der Röhre entwickeln. Während dieses Prozesses bilden sich neue Neuronen, da sich ein Gewebe namens Neuralleiste von der Röhre trennt und durch den Embryo wandert. Neuralleistenzellen werden schließlich zu den Nerven des peripheren Nervensystems.
Spina bifida ist ein häufiger Neuralrohrdefekt, der zu Beginn der Schwangerschaft während der kurzen Zeit der Tubenöffnung auftritt und zu einem unvollständigen Verschluss der fetalen Wirbelsäule führt. Die Wirbel, die das Rückenmark umgeben, können es nicht vollständig umgeben, so dass das Rückenmark und manchmal eine flüssigkeitsgefüllte Membran aus der Säule herausragen. Wenn sich der obere Teil des Neuralrohrs nicht schließt, führt ein Zustand namens Anenzephalie zu einem teilweise freigelegten und deformierten Gehirn. Folsäurepräparate vor der Empfängnis reduzieren das Risiko von Defekten wie Spina bifida.