神经发育

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第三节 中枢神经系统组织构型的建立
在经历了两个 阶段以后，中枢神经系统发育进一步细化，其特点是出现具有各种功 能的组织结构。神经元要么被安排形成大脑皮层的不同亚层，要么集合在一起形成 神经核团（nuclei）。那么，从最初单一细胞层的神经管上皮，发育成不同层次、 不同功能的神经组织这样一个命运变化的过程具有什么样的特征和调控机制呢？ 一、神经细胞的迁移 神经管最初是单一细胞层，由神经上皮细胞迅速分裂成的神经干细胞 （neural stem cell）组成。不过由于这些细胞的核位于细胞内不同高度上， 所以神经管这时看起来好像已有很多层。细胞核在细胞内不是静止不动的， 它们沿着细胞长轴不断地上下移动。细胞处于DNA合成期（S期，synthesis phase）时，细胞核位于神经管剖面的外端。随着细胞继续进行有丝分裂，细 胞核由外向内侧面（luminal surface），即由上向下移动。当处于有丝分裂 期（M期，mitosis phase）时，细胞核移动到神经管的内壁一侧。
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。
神经系统
神经系统是机体 内起主导作用的
系统。分为中枢
神经系统和周围
加到突起的基部。

在培养神经元的轴突伸长期间， 分支间的距离保持不变，表明
轴突的生长是其顶端伸长的结
果。
轴突的生长锥

神经元轴突和树突生长的末端被称为生长锥，它是一种高度能动的细胞 结构特化形式。 生长锥呈薄扁平膜状，伸出一些细长的丝状伪足作为其延伸部分。在生 长锥中有许多小泡。


生长锥在离开细胞体后，几乎完全被与环境的相互作用
二、脊髓和延髓的组织生成 随着神经管内壁附近的细胞持续分裂，那些迁移中的细胞在原 来神经管周围形成了第二层细胞层。并且由于不断地有新细胞 从原始神经上皮中迁移过来，这层变得越来越厚。这们称这一 新的细胞层为外套层（mantle zone）。而原来的原始上皮 （germinal epithelium）组织则被称为腹腔层（VZ），后称之为 室管层（ependyma），这个区域也是未来神经干细胞的主要来 源处。外套层的细胞分化成神经元和胶质细胞。神经元一方相 互之间构成各种联系；另一方面它们的轴突（axon）投射到表 层，形成缺乏细胞胞体的边缘层（marginal zone）。最后边缘 层内的轴突被胶质细胞包裹，形成髓鞘。由于它们看起来是白 色，所以称之为白质（white matter）。而外套层的神经胞体看 起来是灰色，所以相对称为灰质（gray matter）.

形成突起的数目也是由细胞内在的因素调节的。 神经元的细胞骨架或细胞器可能在神经元突起的起始位点 的调节中起一定的作用，因为神经元形成突起的位置出现 这些细胞结构成分的聚集。
神经突起的伸长

神经元轴突和树突的伸长需要
新的细胞膜、原生质和细胞骨 架成分一起附加到生长的突起
中。

新膜被附加到突起的顶端，而 细胞质和细胞骨架的成分被附
受精卵 分裂、增殖 囊胚 分化、发育 原肠胚
神经系统最早起源于原肠胚背部外胚层 细胞组织的神经胚化 （neurulation）
以两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类为例， 首先脊索上方的外胚层增厚。由于从前到后中 线两侧的细胞增殖较快，使得神经外胚层形成 板状形态，称之为神经板（neuralplate） 。随 后神经板两侧继续上隆，形成神经褶（neural fold）。而中央部分在两侧组织的挤压下，下凹 形成沟状，称之为神经沟（neural groove）。 随后沟两侧上部进一步靠拢并愈合在一起，形 成一个中空的管状形态。与此同时，管的顶部 细胞离外胚层，而两侧的外胚层细胞则又重新 融合在一起形成完整的个胚层。陷进外胚层和 脊索中间的管道则称为神经管（neural tube）。
过程中这些细胞的分化决定。

神经系统功能的建立还要依赖于神经元之间及其与靶组织 之间相互作用形成的精密的连接。
第一节 神经系统的组织发生




一、神经系统的形态发 生 神经系统的主要成分来 源于神经胚的三个部分： 神经管、神经嵴和外胚 层板。 在形态发生中神经管和 神经嵴是神经胚形成的 两个产物。 外胚层板由胚胎头部特 定区域的外胚层增厚单 独形成的。
三、成熟阶段
在发育过程中这些脑泡膨胀得非常快，鸡胚胎脑的体积在3天到5天内增长了 30倍。什么是这些快速增长的动力呢？现在发现这不 是由于组织增长的快， 而是由于脑腔室的体积快速变大所致的。由于脑室里液体存在一个正压，它 迫使神经管壁快速向外扩增，从而为脑组织的成型曲折提供外部驱动力。因 此神经管的关闭极其重要，事实上很多神经系统在发育中出现问题就是由于 神经管不能关闭所造成的。 为什么大脑会出现在神经管的头端，而脊髓出现其后呢？这种多头到尾出现 不同的结构模式的由什么样的机制调控呢？ 大量的工作表明这是由于： ①粗糙的、节段性的体节形成与细胞内Hox基因（Homeobox gene）这样的 同源盒基因簇表达有关，这些Hox蛋白是所有其他转录因子的总操纵者。它 们在不同的体节处有不同的表达组合，从而可控制下游基因根据体节的需要 表达相对应的蛋白。 ②细节处则取决于环境中各种长程可溶性诱导分子和相邻细胞膜上的信号蛋 白对神经细胞的共同作用
第一节 神经管的形成
从水螅简单的网状结构神经组织到布满沟回的人类大脑，神经系统的结构和 功能存在着巨大差别，但是在发育的过程中，也有很多共同的特征。
以脊椎动物为例，首先单细胞的受精细卵经过不断的分裂、增殖，形成由多 细胞组成的圆形中空的囊胚（blastula）。囊胚进一步分化、发育成原肠胚 （gastrula）。这时这个圆球拉长，外壳演变成3层，分别是外胚层 （ectoderm）、中胚层（mesoderm）、和内胚层（ endoderm），而且在 背部中线处，由中胚层细胞形成一个贯穿前后的柱状关键结构——脊索 （notochord）。
突触的竞争

在神经-肌肉连接发育期间，那些激活肌肉较有效的纤维 是稳定的，而那些效力较小的纤维将消失。
第七节 神经系统的损伤和再生
一、神经损伤 因为神经元有很长的轴突和相对较小的胞体，所以在大部 分情况下神经损伤会首先造成轴突断裂（axotomy）。断 裂开的远端轴突片段会逐步慢慢地、不可逆转地开始出现 退化（degeneration），这是因为它们没法获得来自胞体 的各种营养、支撑蛋白；轴突上的髓鞘也开始破碎，并被 吞噬细胞没。留下来的神经胞体部分，要么开始执行程序 性死亡即凋亡（apoptosis）过程，因为此时缺乏来自突触 后细胞所提供的营养因子供给；要么出现染色质溶解反应： 胞体膨胀、细胞核移离正常位置、粗面内质网开始破碎、 基因转录异常、蛋白和mRNA表达增加，如果神经此时不 能得到充分的再生，许多神经细胞也难逃脱死亡的后果。
四、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（glial process），穿过白质到达脑的外表层，在那里形成 第二区（second zone）.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。 水平方向上，大脑皮层根据细胞的组织形态和功能又分成不同 的40个区。
所引导。

当伪足遇到不利情况时缩回；遇到有利地带时，就停留 下来，而轴突将沿这个地带生长。

到发育的晚期，随后的神经纤维与先驱神经纤维结合成 束共同进入靶组织。

神经纤维到达终点后必须停止生长，生长锥也必须崩塌
（collapse）。这个过程由组织中抑制分子semaphorin和
生长锥膜上的它们受体分子neuropilin和plexin相互作用 来完成。
树突的发育和分化

轴突离开细胞体后不久主要根据组织环境 进行生长定向。

树突的向外生长是由神经元固有的因子决
定的，较少受组织环境影响。
树突的发育
在发育的时间上，树突往往与传入神经的生长和突触连接的
形成平行发育。
（二）树突的分化

某些神经元在缺少传入纤维的神经支配或正常的传入神经 受到严重的破坏时，仍有能力发育出正常的树突分支。
神经系统两大部
分。
脑 中枢神经系统
（大脑、小脑、间脑、中脑、脑桥、延髓）
脊髓 （31个节段包括颈8、胸12、腰5、骶5、尾1）
神经系统 脑神经 （12对）
周围神经系统
脊神经（31对）
神经系统的功能

神经系统调节和控制其他各系统的共功能活动，使机体成 为一个完整的统一体。 神经系统通过调整机体功能活动，使机体适应不断变化的 外界环境，维持机体与外界环境的平衡。
神经连接的形成

为了执行传递和加工信息的功能，神经系统依赖神经元与 外围靶器官之间形成高度特异的相互连接。

在发育之初，神经元完成了组织形态发生和迁移到合适的
位置后，还须构筑它们的轴突和树突，并形成二者及其与
其他非神经细胞之间的连接，以执行其功能。
轴突和树突的形成

神经突起从细胞体向外生长的位点是由该细胞本身固有的 因子决定的。
一个树突的一般形态是由其本身固有的因素决定的，而
树突较精细结构的建立依赖于与传入神经持续的相互作用
及其功能活动。
局部地域有序投射形成的特异性

生长的轴突到达其靶区以后，它们扩展开并找到各自特异 的靶区位点，形成局部地域有序投射。