神经系统发育

神经发育是神经科学中一个非常重要的组成部分，它是一门探索单个细胞如何发育成一个能够执行各种高级功能的极其复杂的神经网络，以及这个过程中存在什么奥秘、特征和调控机制，从而揭示大脑这一自然界中最神奇的产物是如何形成的学科。神经发育的基本过程诱导增殖神经元及胶质细胞的分化细胞迁移细胞系的联系及同类细胞的黏附神经元建立联系细胞群落建立联系已建立联系的神经功能继续发育概述神经系统的发育和再生：神经细胞的发生和增殖细胞分化细胞迁移形成神经回路神经活动修复和再生（正常）（外伤&疾病）第一节神经系统的早期发育神经管的形成神经组织发生神经元的迁移神经胶质细胞发育室管膜的发育脑膜的发育神经嵴的发育神经胚发育概述神经管的发育分化神经嵴的迁移小结一．神经胚发育概述神经系统的组织发生过程：神经系统神经管神经胚神经嵴外胚层板原肠胚外胚层胚胎发育胚胎发育：定义：从受精卵到孵化或出生的过程。过程：受精卵桑椹胚囊胚原肠胚器官发生神经轴胚期囊胚和原肠胚形成图胚胎表面的未来器官分别图谱（fatemap）囊胚期&原肠胚初期活体染色或炭粒标记原肠形成作用（Gastrulation）：囊胚的细胞经历急剧而复杂的形态变化，和重新排列。结果：•形成三个胚层•把相互作用的细胞排列在一起（esp.脊索）神经胚形成神经胚的发育-预定神经系统预定神经外胚层的变化：神经板神经褶（神经沟）神经管（脑、脊髓）脊索的作用：确定了胚胎的中线；发出诱导信号。神经胚形成：位于脊索上方的预定神经外胚层形成神经管的过程。神经胚：经历了神经胚形成过程的胚胎。神经胚的发育-早期形态发生器官形成期（鸡胚）神经胚的发育-神经板期神经胚的发育-神经褶期神经胚的发育-神经管期神经诱导-神经诱导的普遍性神经诱导-初级胚胎诱导实验神经诱导-神经诱导的分子基础神经胚形成过程中的神经诱导神经诱导：在原肠胚中，原肠背部的脊索与其上方的预定神经外胚层细胞相互作用，使外胚层发育为神经组织。二．神经管的发育和分化（一）神经管的形成神经管的形成机制微管与微丝的作用皮层牵引假说Schoenwolf&Smith总结的模式神经管形成所需的能量为其本身固有；以形状变化为基础；形状变化的力量来自细胞骨架；集中伸展；细胞分裂。（二）神经管的细胞增殖神经管细胞的增殖柱状上皮假复层上皮（假复层上皮：又称为神经上皮或增殖上皮）神经细胞的分化：途径：成神经元细胞神经元神经上皮细胞成神经胶质细胞神经胶质时期：迁移之前。（三）神经管细胞的迁移神经管细胞的迁移神经管细胞的迁移结果：（由内向外）室管膜层：增殖的细胞外套层：迁移的细胞不断加入，而变厚边缘层：细胞突起室管膜层外套层中间层：外套层中的细胞分化，向外迁移形成边缘层神经细胞的迁移方式：沿着辐射纤维迁移辐射纤维：在神经系统层状结构的发育中，神经胶质细胞伸出辐射状排列的突起，从室管膜一直伸到软脑膜，神经元可以沿着此突起迁移。这些突起称为*.存在依据：电镜观测动物遗传学实验（四）神经管的分化神经管的分化（subdivision）Subdivision&differentiation三个观察层次：解剖学：神经管不同部位膨大或收缩组织学：细胞群以不同方式排列细胞学：神经上皮细胞分化为神经元和神经胶质细胞神经管壁的分化图1天前，神经管开始从中间向两端，以拉链的方式闭合。闭合过程大约需要1周。神经管正在愈合，上部将发育成脑，下部发育成脊髓。神经管基本闭合，在脊柱底部可见小的开口。心脏开始搏动56天胚胎，器官已经形成。前神经孔&无脑畸形后神经孔&脊髓二裂三．神经嵴的迁移神经嵴细胞的迁移部位头部神经嵴细胞的迁移头部神经嵴细胞的迁移路线鸡胚的躯干部神经嵴细胞的迁移2.神经嵴细胞的多能性表现：周围神经系统：内分泌和类分泌色素细胞外胚层间质结缔组织神经嵴细胞多能性实验(生长因子干预)：小结神经胚形成：神经管的形成：受分子调控的过程神经管与神经嵴：一个过程的两个结果第二节脑和脊髓的发育神经管的分化（subdivision）Subdivision&differentiation三个观察层次：解剖学：神经管不同部位膨大或收缩组织学：细胞群以不同方式排列细胞学：神经上皮细胞分化为神经元和神经胶质细胞脑区的形成（解剖学角度）I后部神经管形成之前前脑泡中脑泡后脑泡（菱脑泡）前脑.中脑和菱脑脑曲端脑.间脑.中脑.末脑端脑的发育12周人胚脑矢状切面将要出生的胎儿的脑脑神经的形成菱脑节：后脑发育成的一种分节模式，脑神经从不同的节段长出。Eg.鸡胚（偶节先长出）r2V(三叉神经)r4VII(面神经)r6IX(舌咽神经)大脑皮层的组织发生（内－外模式）小脑皮层的组织发生核团的组织发生（外－内模式）小脑的组织生成小脑（cerebellum）与脊髓不同是的，在完成3层结构后，神经元的迁移并没有停止。其中一部分神经前体细胞（neuronalprecursor）进入边缘层集合在一起形成神经核团，功能上起到在小脑外表层和大脑其他部分之间传递信息的作用。另一部分来自原始神经上皮的神经前体细胞，也称为成神经细胞（neuroblasts），则迁移到小脑的外表层，形成外颗粒层（externalgranulelayer）。这层外端的成神经细胞继续分化。而内端那些已停止有丝分裂的成神经细胞则成为小脑皮层颗粒神经元（granuleneurons）的前体。这些颗粒神经元没有停止在原处，它们又迁移返回到正在发育的白质中，形成内颗粒层（internalgranulelayer）。同时浦肯野细胞分泌Shh，这会有益于外颗粒层中颗粒神经元前体细胞的分化。大脑的组织生成大脑（cerebrum）组织有两个特征：①垂直方向上分层。②水平方向上分区。垂直方向上，从外套层出发的成神经细胞沿着胶质细胞的长突起（glialprocess），穿过白质到达脑的外表层，在那里形成第二区（secondzone）.这一层新的灰质称为新皮层（neocortex），它最终又分成6层，依次为Ⅰ分子层、Ⅱ外颗粒层、Ⅲ锥体细胞层、Ⅳ内颗粒层、Ⅴ神经节细胞层及Ⅵ多形细胞层。脊髓的发育神经管1神经管2神经管3皮质与核团的形成（组织与细胞学角度）延髓与脊髓室管膜层：外套层：灰质（界沟）边缘层：白质背侧灰质：感觉神经元腹侧灰质：运动神经元机制：脊索诱导作用神经组织的分层第三节轴突的发育生长轴突的发育和生长图示轴突的形成轴突生长的部位和数目由细胞本身的固有因子决定。eg.皮层锥体细胞轴突的伸长细胞膜（顶端）原生质（基部）细胞骨架（基部）轴突的生长锥神经元的迁移和神经锥的长出轴突的生长：轴突生长的路径具有高度的精确性：方向性有序性轴突的生长：先驱神经纤维路标细胞轴突生长：向化性参与轴突生长的黏附分子N-CAM:N-Cadherin:参与轴突生长的黏附分子Integrin:黏附介质N-Cadherin,TAG-1,F11,L1/G4:聚集分子轴突生长的吸引和排斥作用第四节突触的生长的发育一树突的发育与分化一树突的发育与分化一树突的发育与分化树突的发育：时间：与传入神经的生长和突触连接的形成同时or.先于传入神经一树突的发育与分化Exp.体外培养：可以形成树突破坏传入神经：树突发育正常or不正常传入神经变化：树突分布的范围改变二局部地域有序投射（topographicallyorderedprojection）定义：轴突伸长到靶组织后，扩展并找到各自的靶位点。eg.视网膜－顶盖系统（retinotectalsystem）&视网膜顶盖投射图（mapofretinotectalprojection）二局部地域有序投射（topographicallyorderedprojection）特异性：起初可能不精确，但最后的连接精确；可能偏离正常路线，但最终投射正常。二局部地域有序投射（topographicallyorderedprojection）形成机制：•化学亲和性假说二局部地域有序投射（topographicallyorderedprojection）形成机制：•化学亲和性假说形成机制：体积不同实验：压缩扩大形成机制：发育期，连接的转变和重组（生长方式）三突触神经发育的可塑性定义：在发育和再生期，神经系统具有变化和调整的能力，称为可塑性。包括：轴突的过度增生和撤销树突的过度增生和撤销突触的连接和重排突触的建立和消失突触的消失和稳定回路的重排:突触竞争突触的构筑参与突触形成的因子小结生长锥及其特点向化性局部地域有序投射第五节神经生长因子和神经细胞凋亡神经系统发育中的细胞凋亡-靶组织神经生长因子和神经营养因子–神经生长因子神经生长因子和神经营养因子–神经营养因子假说传入神经的调节和功能活动的影响