大脑皮质的发育

1中枢神经解剖学胡海涛西安交通大学医学院人体解剖学与组织胚胎学系2第一讲人类神经系统发生与分化的概况一、中枢神经系进化的概述1.神经系统种系发生的三个阶段2.管状神经系的演变二、个体发生概述1.神经管的发生和分化2.脊髓的发育3.脑的发育4.周围神经的发育三、中枢神经系统的发育异常、可塑性和老化3种系发生概述一、神经系统种系发生的三个阶段:网状神经系链状神经系管状神经系海绵（单胚层动物）低等腔肠动物—海葵高等腔肠动物—水母（双胚层动物）4种系发生一、种系发生的三个阶段:网状神经系链状神经系管状神经系环节动物（蚯蚓）：脑神经节1对，咽下神经节1对——发出神经到头部及内脏器官（三胚层的无脊椎动物）扁形动物（蜗虫）：头神经节1对腹神经索1对—发纤维至皮肤和肌肉（以横向纤维联系成梯形）腹神经索1对——发出神经至体壁控制感觉和运动（与体节数相等的神经节和节间纤维）5种系发生一、种系发生的三个阶段:网状神经系链状神经系管状神经系为三胚层的脊椎动物所特有。当动物演化成脊索动物时，由外胚层细胞形成的神经板集中于脊索背侧，卷曲成了管状的神经管。并神经管的头端膨大成脑泡，随着动物的进化，进而进化发育成脑的各部结构和脊髓。6脊索动物：文昌鱼——神经管头端膨大成脑泡脊椎动物：圆口类：七鳃鳗——神经管头端分化出五脑泡鱼类：进一步分化出延髓，并在中脑处出现弯曲。两栖类：蛙——端脑开始出现皮质化，形成了原始皮层。爬行类：皮层分化出了感觉系统投射区，基底神经核分化。鸟类：脑体积增大，出现两大脑半球。哺乳动物：脑容积进一步增大，新皮质面积不断扩大和增厚；出现脑沟和脑回，其他脑结构进一步分化和发展。二、管状神经系演变的重要阶段：种系发生7种系发生8小结：1.神经系统进化发生的规律：从无到有；从简单到复杂；从分散到集中；从网状到链状到管状；从低级到高级。2.网状神经系的特点：可将感觉引起的冲动传至肌体各部引起广泛的反应，但是是弥散的，无方向性的。3.链状神经系的特点：由弥散到集中，出现神经链；出现了定向运动；既可通过神经节进行一个体节的反应，又可通过神经链进行各体节间的及整体的联系和反应。初步具有了中枢神经、周围神经及内脏神经的基本特征。4.管状神经系的进化特点：运动神经细胞和中间神经细胞集中形成了管状的中枢神经；感觉神经细胞向中枢靠拢形成感觉神经节。神经管头端的脑化及端脑化；端脑结构的皮质化。5.不是新的高级结构代替旧的低级结构，而是新旧并存，新结构占主导，旧结构从属，新结构主导旧结构的活动。种系发生9个体发生神经系统发育的基本过程：1.诱导：包括对神经板形成的原发诱导及早期脑脊髓形成的次发诱导。2.增殖：包括对原发诱导的反应及作为神经系统某些特殊部分的形态发育和生长的开端。3.神经元及神经胶质的分化：包括结构分化及功能成熟分化4.细胞迁移。5.细胞间的联系和同类细胞的粘着。6.神经元间纤维联系的建立及细胞的程序性死亡。7.细胞群落（神经核团）特殊联系的建立。8.已建立联系的神经功能的发育。10一、神经管的发生和早期分化1.精子+卵子=受精卵——卵裂：卵裂球2.2–16个细胞时:桑椹胚3.16个细胞以上时：胚泡（第5天起）胚泡腔上皮层细胞——内细胞团及二胚层胚盘（发育为胚胎）；（第2周）上皮滋养层（发育为胚胎外组织）4.三胚层胚盘形成（原肠形成期）：（第3周起—第4周末）形成三个胚层——内、中、外胚层5.三胚层的分化：（第4~8周）外胚层—表皮、神经组织、晶状体、视网膜、内耳等中胚层—真皮、骨骼、肌肉、心血管、血细胞和结缔组织内胚层——肺及消化器官个体发生索前板、泄殖腔膜原沟、原条、原结脊索突、脊索管、脊索板、脊索11人胚第3周：外胚层神经板神经褶神经沟神经管第22-27天神经嵴第4-25体节：前脑泡中脑泡菱脑泡各神经节肾上腺髓质雪旺细胞、黑色素细胞及某些分散的内分泌细胞等三脑泡期：12神经管三脑泡期前脑泡中脑泡菱脑泡五脑泡期端脑间脑（菱脑峡）后脑末脑脊髓（侧脑室）（中央管）中脑大脑半球丘脑丘脑下部大脑脚顶盖小脑脑桥延髓（第3脑室）（中脑导水管）（第4脑室）13神经上皮单层柱状上皮假复层柱状上皮室管膜层套层缘层（灰质）（白质）突起成神经细胞成神经胶质细胞套层缘层成神经胶质细胞星形胶质细胞少突胶质细胞室管膜上皮个体发生二、神经管的组织分化：14二、神经管的组织分化：个体发生15三、脊髓的发育1.神经管尾段上皮细胞分裂增殖——增长增粗；2.侧壁细胞增殖—翼板和基板，界沟腹背侧细胞——顶板和底板3.第9周：后正中隔及前正中裂灰质：基板套层—前角运动神经元，侧角神经元翼板套层—后角中间神经元白质：边缘层成神经细胞的突起和成神经胶质细胞构成168周24周新生儿成人位置与外形：胚胎第3个月—颈膨大和腰膨大出现，与椎管等长；胚胎第6个月—平S1;出生—平L3;成年—平L1下缘17四、脑的发育：一、脑泡的发育（见前）二、脑曲的形成：第4周：3脑泡，颈曲—菱脑与脊髓间头曲—中脑部位第5周：5脑泡，脑桥曲—菱脑部位三、脑室的形成个体发生18脑泡发育的特点：1.大部分脑泡的翼板、基板和界沟清晰。2.底板只到中脑尾部，基板到达中脑头部，间脑和端脑只有翼板和顶板；界沟只到中脑和前脑交界处。3.脑室部位的顶板与周围的血管丛共同参与构成脉络组织。4.神经细胞有迁移现象。在小脑和大脑，大部分神经细胞外迁至缘层形成皮质；小部分遗留在脑室附近形成大脑的基底核和小脑齿状核。个体发生19五、各部脑的发育：（一）菱脑的发育：为颈曲和菱脑峡之间的部分。桥曲的出现：菱脑—后脑（发育成脑桥和小脑）；末脑（发育成延髓）菱脑泡内腔：后部—延髓中央管；前部—第四脑室个体发生20胚胎35天：末脑头端的翼板和基板向背外侧展开，顶板变薄，使内腔扩大而形成第四脑室。胚胎50天：末脑底壁增厚，翼板和基板进一步向外扩展，形成室底灰质。其位置由背腹关系逐渐变成外内关系。翼板——在外侧部，发育成5,7,8,9,10对脑神经感觉核；基板——在内侧部，发育成9,10,11,12对脑神经的运动核。顶板——室管膜和软膜形成脉络组织及脉络丛。胚胎4月末：形成正中孔和外侧孔。末脑后部：翼板成神经细胞发育成薄束核、楔束核和部分下橄榄核。个体发生1.延髓的发育：由菱脑后部的末脑发育而来。末脑前部:211.延髓的发育：个体发生222.小脑的发育：来自菱脑前部(后脑)的背侧部—后脑的空腔扩展成第四脑室上半部—第6周:菱唇形成（室内部和室外部）—小脑原基桥曲—横行的小脑板形成—第3月：小脑半球，小脑蚓形成—第4月：后外侧裂形成(绒球小结叶)—第5月:原裂形成(小脑前、后叶)—第7~8月：基本呈现成人小脑特征233.小脑皮质的发生—第4月：室管膜层的成神经细胞外迁—形成外颗粒层—增殖分化并内迁形成蓝细胞、星形细胞和颗粒细胞；—室管膜层细胞增殖外迁—浦肯野细胞和高尔基细胞—未外移的细胞——小脑中央核—颗粒细胞：位于浦肯野细胞深面。其轴突伸向表面的分子层与浦肯野细胞的树突形成突触。个体发生24个体发生4.脑桥的发育：来自菱脑前部（后脑）的腹侧部•翼板—第5、7、8对脑神经的感觉核团；部分细胞向腹侧迁移形成脑桥核。•基板—第5、6、7对脑神经的运动性核团•基板处的边缘层—脑桥基底部（大脑皮质的下行纤维）25（二）中脑的发育：来自中脑泡•内腔缩小为中脑水管•翼板—四叠体（顶盖），由套层细胞迁徙而来—部分细胞向腹侧迁徙形成红核和黑质*•基板—大脑脚（被盖和脚底）2月末：滑车神经核、动眼神经核动眼神经副核•边缘层形成大脑脚底个体发生26个体发生（三）前脑的发育•前脑泡——向两侧突出形成两个膨大的端脑泡，最终发育成两侧大脑半球。其中间部分发育较慢，形成间脑。•端脑和间脑部没有底板和基板，只有顶板和翼板。271.间脑的发生和发育：•间脑仅由翼板和顶板演化而来：•第3周：间脑两侧突出形成眼泡—眼杯和眼柄（第5周）。眼杯—视网膜；眼柄—视神经•第5周：—丘脑下沟（丘脑、下丘脑分化）•第6周末：—上丘脑出现•第7周后：—形成丘脑间粘合；核团分化，内外侧膝状体形成。•第2-3月：下丘脑各部的神经核团逐步形成，乳头体开始出现。•间脑泡内腔—第三脑室，前壁形成终板。•顶板—和软膜一起形成脉络丛，部分细胞后移在丘脑后上方形成松果体。个体发生282.脑垂体的发生：•第4周：间脑腹侧—向下突出—漏斗；拉斯克囊出现•第6周：逐渐与拉斯克囊会和形成脑垂体原基。•第7~8周：拉斯克囊与原始口腔脱离—细胞分化成腺垂体的远侧部和中间部、结节部。•第10~11周：漏斗形成神经垂体、漏斗柄和正中隆起。•第3~4月：腺垂体出现三种细胞：噬酸、噬碱和嫌色细胞。神经垂体开始分化。个体发生29303.端脑的发生和发育：•第6周：前脑向背外侧突出形成大脑半球的原基。进一步向前、上、后、下扩展从而形成两个大脑半球。大脑纵裂、大脑镰亦随之逐渐形成。•第8周：底壁增厚形成纹状体，其余部分较薄发育成大脑皮质，内腔形成侧脑室个体发生31•端脑的进一步发育：——大脑半球各脑叶分化、发育；侧脑室深入各脑叶内，室间孔逐渐缩小。——大脑半球内侧壁和第3脑室顶壁很薄，此处形成脉络组织和脉络丛并突入侧脑室和第3脑室。个体发生32•纹状体与内囊的发育：第6周：半球腹侧壁细胞开始增多，并向侧脑室底部突出；第8周：纹状体形成并向后延伸成弓状；大脑皮质的传入和传出纤维逐渐穿过纹状体（形成）将其分成两部：背内侧的尾状核及腹外侧的豆状核个体发生33•大脑皮质的发育：1.海马结构（古皮质）：第6周，海马嵴出现，与新皮质之间有海马沟。与脉络丛平行延伸至侧脑室下角。此时胼胝体纤维出现并逐渐增多，使海马嵴背侧部逐渐退化，而腹侧部形成海马结构。至胚胎晚期，分化成三层：分子层、锥体细胞层、颗粒细胞层。个体发生34•大脑皮质的发育：2.梨状皮质(旧皮质)的发育：第7~8周：位于半球外侧面，靠近纹状体处的皮质。以后逐渐转向大脑半球的腹侧面，范围缩小，发育成：前梨区、嗅结节、斜角带、隔区和杏仁核周围的皮质。个体发生35•大脑皮质的发育：3.新皮质的发育：第三个月：能见到明显的岛叶皮质；第四个月：出现外侧裂、胼胝体沟；第五个月：出现顶枕沟、距状沟、扣带沟和中央沟。第八个月：出现其他小的沟裂。第九个月：发育逐渐完善。个体发生36•大脑皮质的组织发生：1.单层柱状神经上皮—分裂、移动形成室区和边缘区—第7周：形成中间区。2.室区细胞分裂增生，依次向边缘区迁移，逐渐形成大脑皮质的各层细胞。3.第6月时，已分成6层结构：分子层外颗粒层锥体细胞层内颗粒层节细胞层多形层个体发生37•大脑连合纤维的发生：前连合—第2个月出现，连接嗅球和梨状皮质海马连合—靠近间脑顶部终板内出现的连合纤维，连接两侧海马。胼胝体—开始出现于海马连合的前方，然后向前后扩展，遮盖间脑的顶部。当向头端生长时，和穹隆之间拉开变薄，形成透明隔。个体发生