第5章中枢神经系统发育及可塑性
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神经系统发育及可塑性
• This mode of cell division predominates early in development expand the population of neuronal precursor
• The both cells cleaved horizontally from the precursor, one migrates away to take up its position in the cortex, where it will never divide again. The other daughter remains in the ventricular zone to undergo more division.
• This mode predominates later in development
neuronal precursor
Ventricular zone precursor cells repeated this pattern until all of the neurons of the cortex have been generated. The cleavage have been basically finished on pregnant fifth month in human.
中胚层细胞能决定神经系统的前后轴
（A）原肠胚期晚期的两栖类动物胚胎的组织结构（前后轴中线水平的切面）； （B）用于解释神经板如何沿着前后轴分化的“双信号”假说。
神经管沿背腹轴的分化
（A）Shh和BMP家族蛋白分别在 脊髓腹侧与背侧形成浓度梯度， 从而使神经前期细胞在背腹轴不 同的位置选择不同的命运。Shh 由脊索和底板分泌，而BMP则由 表皮（神经管形成之前）或顶板 （神经管形成之后）分泌。
• The both cells cleaved horizontally from the precursor, one migrates away to take up its position in the cortex, where it will never divide again. The other daughter remains in the ventricular zone to undergo more division.
• This mode predominates later in development
neuronal precursor
Ventricular zone precursor cells repeated this pattern until all of the neurons of the cortex have been generated. The cleavage have been basically finished on pregnant fifth month in human.
中胚层细胞能决定神经系统的前后轴
（A）原肠胚期晚期的两栖类动物胚胎的组织结构（前后轴中线水平的切面）； （B）用于解释神经板如何沿着前后轴分化的“双信号”假说。
神经管沿背腹轴的分化
（A）Shh和BMP家族蛋白分别在 脊髓腹侧与背侧形成浓度梯度， 从而使神经前期细胞在背腹轴不 同的位置选择不同的命运。Shh 由脊索和底板分泌，而BMP则由 表皮（神经管形成之前）或顶板 （神经管形成之后）分泌。
神经系统的发育与可塑性
神经系统的发育与可塑性神经系统是人类和动物体内最为重要的系统之一，它负责大脑、脊髓和神经元的组织和工作。
随着人们对脑部和神经系统的研究日益深入，人们对神经系统的发育和可塑性也有了更深层次的认识。
本文将分别探讨这两个主题。
一、神经系统的发育人类的神经系统在受孕后不久就开始发育，发育在母体子宫内完成，整个过程是一个自发的自我组织的过程。
胚胎的早期神经发育是由神经原细胞产生的。
其后，神经原细胞逐渐向某些区域移动，发育成各种不同类型的神经元。
这些神经元在发育过程中，会不断建立新的连接，并排列成各种复杂的神经网络。
在发育期间，环境和遗传信息对神经系统的形成都有着很大的影响。
例如，一些药物和毒品的使用可能会影响新生儿的神经系统发育。
同时，婴儿时期的营养、情感与社交经历也会对神经系统的健康与成长产生影响。
二、神经系统的可塑性神经系统的可塑性是指该系统在不同的时间内、不同的生理状态下，对于外界刺激和经验的适应能力。
这意味着神经系统具有改变和适应的能力，这种能力可以帮助身体适应不同的环境和不同的要求。
神经系统的可塑性分为两种类型：结构性可塑性和功能性可塑性。
前者是指神经系统能够自我调节和建立新的连接，以适应各种生理、心理和环境因素的改变。
后者是指神经系统可以通过学习和训练，来改变其功能和表现。
神经系统的可塑性是一种非常重要的生理现象，因为它包括身体和大脑的适应能力。
这种适应能力意味着我们可以通过不断学习和体验，改变自己的思考方式、感觉或行为方式。
同时，这种能力也可以在失去某些功能或器官时，通过神经系统的代偿和调节，维持身体的正常运转。
总结神经系统的发育和可塑性是人类体内最为重要的生理现象之一。
通过对发育和可塑性的研究，我们可以更好地了解神经系统的构成、功能和适应能力，从而促进神经系统的健康和发展。
脑神经系统-中枢神经可塑性
神经凋亡的主要原因并不是这些神经元自身有缺陷，死亡的主要原因是神经 元和靶细胞群体数目必须匹配。它们之间存在着调节这种比例的机制。发育 过程中，过量神经元的产生，可能是进化上选择新通路的条件。实验证明， 特定神经元群的靶组织存在其神经元迁移到达之前被移走，则85%-90%神经元 将会死亡，在正常时则仅50%左右神经元会死亡。 细胞凋亡和死亡基因有关：主要死亡的基因为ced-3和ced-4，存活的基因为 ced-9，它能抑制ced-4，保护神经元及其它细胞的存活。它们可在个体发育 过程中自动调控细胞的存活。 细胞死亡受体和死亡配基：细胞死亡的受体主要是肿瘤坏死因子TNF/NGF受体 家族成员，如TNFR1，Apo-1/P75(NTR)，DR-3/Apo-3，DR-4和DR-5等。它们通 过其脑外结构域产生相应的死亡配基因子结合，触发死亡受体胞内结构域产 生死亡信号，传给胞质信号分子导致细胞死亡。P75与NGF结合后，可诱导细 胞凋亡产生，但NGF抗体预先处理后，便可阻止细胞凋亡出现。这说明神经系 统在内源性的NGF与死亡受体结合后，能导致神经细胞凋亡。
第 二 阶 段：细胞水平及分子水平时期
从80年代来，在神经系统发现多种与神经生长、发育有关的因子，称之 为神经营养因子（neurotroplic factor, NTFS），指能支持神经元存活，促 进其生长，分化，维持功能，受损时可保护存活促进再生的化学因子，包括 NGF，CNTF，BDNF，NT3，NT4，NT5/6，GDNF等家族。 从52年，Lem Monfalcini 发现NGF，开创了神经因子发现先例，它仍对神经 元的保护作用引起了人们极大兴趣。如GDNF可挽救发育中中枢神经元的自然 “编程死亡”，促进神经元存活。挽救损伤后运动神经元的大量丧失。NGF 促进神经断端轴突的再生，局部用BDNF可防止大鼠坐骨神经元的死亡；NT3可 诱导损伤的皮质脊髓束侧枝生长出芽，挽救损伤的clarke神经元存活，阻止 断离的脊髓神经元萎缩等。我们的研究亦证实了中枢脊髓受损后，内源性的 NGF，BDNF，NT3和NT4均有不同程度的增加，提示中枢神经的受损修复与上述 NTFS因子密切相关。 可以预期随着NTFS的深入广泛研究，NTFS的获取和给药途径的改进，中枢神 经损伤修复将会得到极大的改善。
中枢神经系统可塑性机制的探讨
——我们的研究还发现康复训练可以明显促 进生长相关蛋白（GAP43）的表达，这也再次 说明了康复训练可以促进皮质神经发芽、突 触形成和神经功能的恢复。而国外Stroemer 等人也得出了相似的结论，他们观察到脑损 伤动物在行为功能恢复同时，生长相关蛋白 43和突触素在缺血灶同侧和对侧皮质中表达 增高，推测为轴突生长后的突触形成。
中枢神经系统可塑性机 制的探讨
解放军总医院第一附属医院康复理疗科 李玲教授
脑血管病是目前世界上三大主要致死性疾 病之一，脑缺血是常见的急性脑血管病，如何 积极有效的促进脑缺血恢复期神经功能的恢复， 依然是目前脑缺血研究的重点。有关康复训练 对中枢神经可塑性的影响，人们进行了大量的 研究.
脑可塑性的概念及影响因 素
康复训练对脑梗死脑组织 形态学改变的影响
——Johasson等人认为康复训练之所以可以促进 脑梗死大鼠运动功能的恢复，其原因是康复训练 可以引起大鼠大脑化学上及解剖上发生改变，包 括皮质重量、蛋白成分、树突发芽、突触联系面 积的大小等。 ——我们通过对脑梗死体积、组织病理学、血管 构筑等形态学检查，证实了这一点。我们发现24 小时后脑梗死体积最大，经过康复训练1周，较 制动组明显减少(P<0.05)。同时经过4周康复训 练，大鼠梗死灶内有肉芽组织、血管支架形成， 梗死灶周边区出现胶质细胞、血管内皮细胞及巨 噬细胞。此外，康复训练28天后，大鼠
－－正常脊髓下行传导路中存在有GAP-43， 而失去上运动神经元控制后，其GAP-43表 达可发生改变。另外，有研究显示在突触 重建过程中，新生发芽中GAP-43表达也会 在高水平上进行，而且在新的突触形成期 间，若有生理活动类型改变或其它传导束 竞争介入，都能诱导原有突触连接发生相 应变化。
－－本实验中，脊髓两侧的阳性反应不对称，我 们考虑在康复训练过程中，未瘫痪侧肢体担任了 较多的运动功能，也有较多的感觉输入，这可能 是未瘫痪侧脊髓后角Fos表达比瘫痪侧强的原因 之一，可能也是康复早期未瘫痪侧脊髓前角CGRP、 HSP70 、GAP-43表达比瘫痪侧强的原因之一。 康复训练可能通过皮质功能重建和重组，使 瘫痪侧接收来自皮层的调控信息增多，其CGRP、 HSP70 、GAP-43表达反而比未梗塞侧多。而制动 组由于感觉输入和运动都很少，Fos、CGRP、 HSP70 、GAP-43的表达很少，其功能恢复也较差。
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Cajal的神经元学说
神经元构成神经系统 神经细胞的树突接受信息， 传向胞体，由胞体传向轴 突 神经元之间具有高度特异 性的连接 Golgi 和Cajal共享1906 年的诺贝尔生理、医学奖。
3、电子显微镜观察下的神经元
二、神经元的数量和大小： 1、数量：人脑有140亿以上。 2、大小： 最小的小脑的颗粒细胞等其直径为58微米；较大的大脑锥体细胞其直径为 80-100微米；相应的体积为300微米3； 200，000微米3。
轴丘
轴突侧支
髓鞘（myelin sheath）在中枢神经系统由少突胶质 细胞形成，在周围神经系统由施万细胞形成，内含 髓磷脂，呈同心圆状围绕在轴索周围，在神经冲动 传导过程中有绝缘作用。相邻两段髓鞘之间轴索裸 露，称郎飞节（node of Ranvier）。
（2）树突（ dendrites）： 树突侧棘（dendritic spines):神经元树突表面 出现的许多细小的隆起 结构。
传入纤维兴奋某一中枢神经元的同时，其侧支兴奋另一抑制性 中间神经元，通过抑制性递质转而抑制另一中枢，后者常为功能 相反的中枢，故又称交互抑制(reciprocal inhibition)。
伸肌肌梭传入冲动 兴奋伸肌运动神经 元，并通过抑制性 中间神经元抑制屈 肌运动神经元。 意义：使不同中枢 间的活动协调起来。
三、电突触
一、突触的概念
1、突触的概念： 是一个神经元与其它神经元之间进 行信息传递的部位。 2、突触的结构： 由突触前膜、突触间隙和突触后膜 构成。
二、化学突触：
化学突触是借释放递质传递信息。当神经 冲动到来时，储存在突触囊泡内的化学递质便 进行释放，通过突触间隙扩散到突触后膜上与 受体结合，引起突触后膜去极化或超极化。神 经信号通过突触时有明显的延搁现象，约为 0.5～2ms。
中枢神经系统的可塑性
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• 1969年，Luria AR 等人重新提出并完善了功能重组理 论（functional reorganization），认为损伤后脑的残 留部分能够通过功能上的重组，以新的方式完成已丧 失的功能，并认为在此过程中特定的康复训练是必须 的，因此Luria等的理论又称为再训练理论 （retraining theory）。
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• Jackson J H于1884年左右提出的功能在不同等级上再 现说（Hierarchical re-representation theory），认为 神经系统的结构由高至低分为不同的等级，功能并不 是唯一地存在于某一等级之中。神经系统的较高等级 部分发展较晚，易于兴奋，对功能起精细的调节作用， 对较低级的部分有抑制性的影响。当较高级的部分损 伤以后，较低级的部分就从抑制中释放，并尽力去完 成失去的功能。 Jackson的这种假说成为神经功能中 “代偿原则”的基础。
损伤早期、后期和晚期都能发挥极为重要的作用，并
特别强调大量训练的重要性。近年来关于神经康复辅
助训练的研究非常多，结果都证实尽早介入的、大量
的康复训练有助于中枢神经系统的康复。
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2. 脑可塑性的主要类型
2.1 大脑皮层的功能重组(reorganization)现象 不同皮层部位的功能不同，称为机能定位。定位的部分 有该机能的中枢，对该机能进行整合。当机能定位部分 损伤时，其功能可向对侧半球相应部位转移和由损伤 部位的周边神经来代偿。
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• 1930年Bethe首先提出了脑的可塑性（brain plasticity） 的概念，认为可塑性是生命机体适应变化和应付生活 中的危险能力，是生命机体共同具有的现象。他通过 动物实验研究而得出结论：人和高等脊椎动物之所以 具有高度的可塑性不是由于再生而是由于动物的功能 重组或者适应的结果，并认为CNS损伤后的功能恢复 是残留部分的功能重组的结果。
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2.1.3 潜伏通路(Unmasking)的启用 中枢神经系统中 每个神经细胞通过突触与其它众多神经细胞连接起来， 但平时多数连接通路处于被抑制或“休眠状态”，称 为潜伏通路。如当主要感觉神经通路受损后，冲动传 达网络出现抑制状态，感觉传入被阻断，其大脑感觉 区的抑制性神经递质如γ－氨基丁酸(GABA)出现一过 性减少，该期间可塑性增高，则旁侧神经通路被激活 启用，发挥主通路作用。目前认为重新启用机制是神 经突触调制（synaptic modulation）的结果，是因为 某个监控机构使突触效率发生了变化。
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突触的传递效率可影响可塑性的产生。突触前纤维 的兴奋能够使突触后神经细胞兴奋，则其突触传递效 率高，相反则低。因此可用外部条件刺激使突触后细 胞兴奋水平提高，接近阈值，这样突触前纤维不需要 强烈兴奋，也可引起突触后细胞的兴奋。只给与突触 前纤维电剌激，使突触后细胞反复兴奋 提高了传递效 率，并且形成了新的神经通路，实际上这里也包括了 长时程增强现象,见下图。
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2.6 行为代偿（behavioral compensation） 指利用后天习得的行为（如技术或条件反射）弥补
替代已失去的行为或功能。如中枢神经损伤后，并非 要恢复先天的行为，而是学习获得能够达到同样目的 的新的行为方法，以减轻损伤造成的缺陷。比如训练 患者利用其它肌群实现相同目的的动作，学会用不同 的认知方式来代偿感觉的障碍等。
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2.2.1 旁侧长芽(collateral sprouting)在神经纤 维上生成新的轴索支，并且末端与另外的神经元 形成新的突触。
2.2.2 终端长芽(paraterminal sprouting)现存突 触的终末端某部分膨出，又形成新的突触。
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• 1969年，Luria AR 等人重新提出并完善了功能重组理 论（functional reorganization），认为损伤后脑的残 留部分能够通过功能上的重组，以新的方式完成已丧 失的功能，并认为在此过程中特定的康复训练是必须 的，因此Luria等的理论又称为再训练理论（retraining theory）。
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• 1950年有人根据动物实验和临床观察发现大脑运动感 觉区破坏以后，其周围的脑皮质经过运动训练后，能 代替已失去的肢体的运动功能，据此作者提出“病灶 周围组织代替论”；1955年Glees P与 Fabisch W观察 到在人的大脑半球一侧切除后，对侧肢体仍可能有运 动功能的恢复，从而提出“对侧半球代偿”学说。
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பைடு நூலகம்
与脑可塑性有关的因素
1、功能重组：系统内功能重组 系统间功能重组
2、实践影响：外部促进因素
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系统内功能重组
① 轴突侧枝长芽 ② 失神经过敏 ③ 潜伏通路和突触的启用 ④ 离子通道的改变 ⑤ 病灶周围组织的代偿 ⑥ 低级或高级部分的代偿 ⑦ 神经营养因子和某些基因的作用
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系统间功能重组
① 对侧大脑半球的代偿 ② 不同系统的潜伏通路和突触的启用 ③ 由不同系统产生的行为代偿
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• 1930年Bethe首先提出了脑的可塑性（brain plasticity） 的概念，认为可塑性是生命机体适应变化和应付生活 中的危险能力，是生命机体共同具有的现象。他通过 动物实验研究而得出结论：人和高等脊椎动物之所以 具有高度的可塑性不是由于再生而是由于动物的功能 重组或者适应的结果，并认为CNS损伤后的功能恢复 是残留部分的功能重组的结果。
中枢神经系统的可塑性
中国康复研究中心 纪树荣
• 1969年，Luria AR 等人重新提出并完善了功能重组理 论（functional reorganization），认为损伤后脑的残 留部分能够通过功能上的重组，以新的方式完成已丧 失的功能，并认为在此过程中特定的康复训练是必须 的，因此Luria等的理论又称为再训练理论（retraining theory）。
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• 1950年有人根据动物实验和临床观察发现大脑运动感 觉区破坏以后，其周围的脑皮质经过运动训练后，能 代替已失去的肢体的运动功能，据此作者提出“病灶 周围组织代替论”；1955年Glees P与 Fabisch W观察 到在人的大脑半球一侧切除后，对侧肢体仍可能有运 动功能的恢复，从而提出“对侧半球代偿”学说。
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பைடு நூலகம்
与脑可塑性有关的因素
1、功能重组：系统内功能重组 系统间功能重组
2、实践影响：外部促进因素
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系统内功能重组
① 轴突侧枝长芽 ② 失神经过敏 ③ 潜伏通路和突触的启用 ④ 离子通道的改变 ⑤ 病灶周围组织的代偿 ⑥ 低级或高级部分的代偿 ⑦ 神经营养因子和某些基因的作用
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系统间功能重组
① 对侧大脑半球的代偿 ② 不同系统的潜伏通路和突触的启用 ③ 由不同系统产生的行为代偿
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• 1930年Bethe首先提出了脑的可塑性（brain plasticity） 的概念，认为可塑性是生命机体适应变化和应付生活 中的危险能力，是生命机体共同具有的现象。他通过 动物实验研究而得出结论：人和高等脊椎动物之所以 具有高度的可塑性不是由于再生而是由于动物的功能 重组或者适应的结果，并认为CNS损伤后的功能恢复 是残留部分的功能重组的结果。
中枢神经系统的可塑性
中国康复研究中心 纪树荣
中枢神经系统的可塑性
• 目前，脑的可塑性理论普遍被人们所接受，经多年研 究，学者们对该理论已经有了更深入的认识，其定义 为：脑在结构和功能上具有修改自身以适应改变了的 现实的能力。脑可塑性理论包含十分广泛，其中主要 包括：远隔功能抑制论、替代脑功能重组论、发芽论
和突触调整论等。
• 影响大脑可塑性的因素很多，大致可分为两类：功能 重组和其他外ethe首先提出了脑的可塑性（brain plasticity） 的概念，认为可塑性是生命机体适应变化和应付生活 中的危险能力，是生命机体共同具有的现象。他通过
动物实验研究而得出结论：人和高等脊椎动物之所以
具有高度的可塑性不是由于再生而是由于动物的功能 重组或者适应的结果，并认为CNS损伤后的功能恢复 是残留部分的功能重组的结果。
一般认为：中枢神经损伤发病 1—3 个月为自然恢复期， 发病第 3天后即可出现神经可塑性变化，第 3个月后（相 当恢复后期和晚期）神经可塑性训练显得更为重要。另 外在脑可塑性最佳阶段，缺少正确的康复治疗对策也是 影响功能恢复的重要因素，应注意防止废用综合征及误 用综合征，如长期卧床制动或盲目静养、对高张力肌肉 缺乏抑制、采用非正常的动作模式训练等均容易形成异 常运动模式的“构筑化”，即运动模式向非功能化发展， 出现异常姿势等无实际生活意义的动作，还可以发生肌 肉痉挛或萎缩，关节僵直等废用症。
况下，长时程增强现象的存在与脑的记忆、学习等功
能相关。
2.5 长时程压抑现象(long-term depression 、LTD) 在调节肌肉紧张或协调随意运动方面，小脑皮层是 小脑功能的重要组成部分，它与大脑运动区、感觉区、 联络区之间的联合活动和运动计划的形成及运动程序 的编制有关。通过精巧运动的学习，可使小脑皮层中 形成一整套记忆程序。该程序是建立在小脑内局部神 经元回路的基础之上，抑制其神经元的紧张性放电活 动，使传出的兴奋性长期保持低水平状态，以避免肌 肉紧张力过高，并维持协调的随意运动。称为长时程 压抑现象。近年研究认为该现象是由于突触上 aMPA 受 体通道活性受到抑制而产生。
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adjacent mesoderm
neural fold
- The neural plate is patterned along its dorso-
ventral axis by signals from adjacent nonneural tube
neural cells The ventral NT the notochord
自Kelly,O.G,et al.:1995.
Neurobiology
神经元的分化
1.神经元命运的确定－lateral inhibition
跨膜蛋白Delta和Notch的相互作用在神经元命运确定中起关键作用。 二者互作后，Notch通过一系列反应抑制NeuroD和Neurogenin的表达。 Neurogenin是激活Delta表达所必需的。
颈段以下的脊神经根便斜向尾
侧，至腰、骶、尾段的脊神经 根则在椎管内垂直下行，与终 丝共同组成马尾。
Normal
Anencephaly
spinal bifida 不同区域的神经管的封 口时间不同。 第2区封口失败，胚胎 的前脑不发育，即致死 性的无脑症； 第5区不封口导致脊柱 裂口症。
• 中枢神经系统发育异常并不少见
Notch介导的信号传导通路－细胞之间可以通过对话来选择不同的命运
（A）在果蝇的正常发育过程中，一个形成中的神经前体细胞（深绿色）能阻止邻近的 神经外胚层细胞（浅绿色）也选择这一命运，使后者变成表皮细胞（白色） （B）形成中的神经前体细胞通过Delta来激活邻近的细胞中的Notch信号传导通路，从 而抑制AS-C和Delta等基因的表达，使邻近的细胞不能成为神经前体细胞 （C）Notch活性的改变能影响果蝇神经前体细胞的数量
神经诱导的分子机制
BMP4阻止细胞形成神经组织。BMP信号作 用被抑制，神经组织就开始发育。
神经诱导作用的机制: 组织中心产生的信号分子(如 Chordin、Noggin、Follistatin)可拮抗 腹部化信号(如BMP4)，从而使其附 近的外胚层细胞朝预置的神经命运 发育。
神经板如何沿着前后轴分化的“双信号”假说
脊椎动物神经胚的形成
神经胚形成：胚胎由原肠胚预定外胚层细胞形成神经管的过程。
在囊胚期位于赤道板的中胚层(粉色和红色)内化形成脊索,体节和侧板中胚层(未标出)。内胚 层（黄色）内化形成肠腔。神经管（深蓝色）形成并且外胚层（浅蓝色）覆盖整个胚胎。前 －后轴出现，并在前端形成头部。
From neural tube to the initial brain and spinal cord
不对称细胞分裂可以造成细胞的多样性
（A）Numb蛋白的不对称分布可以使两个子细胞选择不同命运。集中在细胞一侧 的Numb蛋白（绿色）是否只分配给一个子细胞，还取决于纺锤体（粉红色）的 位臵，即细胞分裂的平面（橙色） （B）果蝇的SOP细胞通过三轮不对称的分裂产生组成感受机械或化学信息的外 感觉（ ES）器官的四个细胞。Numb缺失或对称分布都会影响ES器官的形成 （C）Notch活性的改变也会影响ES器官的形成。H: 刚毛细胞；N：感觉神经元； S: 毛孔细胞；Sh，鞘细胞。
转录因子的按顺序表达使神经母细胞每次分裂后产生不同的神经元
（A）在最早几次分裂时，果蝇所有 的神经母细胞都会按顺序表达四个转 录因子
（B）Hb和Kr缺失或持续表达能影响 神经母细胞产生不同GMC的能力。虚 线显示GMC或者死亡，或者变成二生 （Hb缺失）或头生（Kr缺失）GMC （C）７－１、７－３和７－４这三 个神经母细胞每次分裂后产生的GMC 各不相同，但用同样的转录因子来决 定它们的命运。７－１和７－４前两 次分裂时都表达Hb。７－３只分裂三 次。运动：运动神经元；中间：中间 神经元；胶质：胶质细胞 （D）神经母细胞和GMC分裂时也将 Numb蛋白不对称地分配给两个子细胞。 GMC只分裂一次，产生两个不同的神 经细胞，并通过Numb的不对称分布使 它们选择不同的命运
neural tube
The dorsal NT the epidermal ectoderm
• The neural tube formation
Cranial neuropore
anlage brain anlage spinal cord
CNS
Caudal neuropore
A sample in human embryo-developing in fourth to fifth week. Showing neural fold，cranial neuropore，somite， caudal neuropore, etc.
两栖动物胚胎胚孔背唇诱 导第二胚轴形成的作用叫做 primary embryonic induction
Neurobiology
主要胚胎诱导作用也存在于其它物种上 鸭的Hensen`s node移植到鸡胚上诱导一个次级胚轴形成
Neurobiology
斑 组马 织鱼 中的 心胚 活盾 性具 有
原肠胚期早期的两栖类动物胚胎
–一些流行病学调查结果显示某些出生类型的缺陷，发生率 与地理条件有密切关系。山西省出生缺陷总发生率最高， 湖北省最低
• 导致发育畸形的因素远未完全清楚
–中枢神经系统畸形绝大部分是由于神经管发育缺陷或神经管 前后孔未闭引起,占总先天畸形发病率的17％.主要是无脑畸 形、隐性脊柱裂、脊髓脊膜膨出，脑积水等。此外，脑过小 畸形、胼胝体不发育、苯丙酮尿症、精神发育迟滞等均属神 经系统的发育异常，但较少见。
• 三个原始脑泡是脑的原基
左、右大脑半球
端脑 前脑泡 两个侧脑室 间脑 第三脑室 背：四叠体
前N孔闭合
脑 泡
Brain vesicle
中脑泡
中脑
腹：大脑脚 中：中脑导水管
后脑 菱脑泡 末脑 （后） 脑泡腔
脑桥、小脑 延髓 第四脑室
• 神经管的尾侧段分化、发育为脊髓
基 本 保 持 三 层 结 构
双信号模型：神经诱导区域的特异性来自于从组织者发出的两个信号。第一个激 活信号由整个中胚层产生（遍布整个组织者），并诱导了具有一个自主的前端特 征的神经板。第二个转化信号限制在胚胎的后端区域，并形成了一个沿轴的浓度 梯度，当它浓度增加时，逐渐地将神经板后端化。颉抗BMP的物质是激活信号的候 选者。FGF、Wnts和视黄酸是转化信号的候选者。 图
(A) 神经板期 (B) 神经褶期
(C) 神经管期
Neurobiology
神经管形成的起始： 来自背部中胚层的信号诱导
预置神经板边缘的细胞的背测收缩，而预置的表皮细胞 向中线移动，使表皮与神经板交接处凸起形成神经褶。
脊椎动物神经管发生过程示意图
外胚层细胞的命运
背部中线区的细胞将形成脑和脊髓；
中线区外侧的细胞将生成皮肤；
细胞调亡 - 突触重排及消退等
神经系统发育过程 nervous system development • • • • 1、神经元的发生The genesis of neurons 2、神经元的迁移 neuronal migration 3、突起长出process out-growth 4、突触形成synapse formation
–发育异常是指由于各种因素导致的先天畸形。狭义的概念 仅指出生时解剖结构畸形。广义的包括出生时各种解剖结 构畸形、功能缺陷及代谢、遗传行为的发育异常。 –据WHO(1966) 调查了包括16个国家的25个医学中心的 421 781次妊娠，发现严重畸形占0.46%，轻度畸形占1.27%， 总发生率为1.73%。 –我国1986-1987年作为国家攻关课题进行了大规模的出生缺 陷调查，对全国29个省市自治区的945所医院124万多围产 儿进行了监测，发现出生缺陷的总发生率平均为 1.301%
–遗传因素：包括单基因遗传性疾患，多基因遗传性疾患及染 色体病；
–环境因素：包括药物和环境化学物质、微生物感染、电离辐 射、母体疾病等因素。此外，营养因素如已知某些维生素缺 乏，特别是叶酸缺乏可影响神经管的正常封闭。
Neurobiology
神经诱导作用
anizer mesoderm 诱导神经的形成
• The entire nervous system arises from the ectoderm
• The induction and patterning of the nervous system
脊椎动物神经管的形成:神经管有两个主要的轴线：背腹轴和前后（头尾）轴。 前后轴将神经系统分成前脑、中脑、后脑和脊髓，还将这些区域细分为更加特 殊的神经结构。在背腹轴上，不同的区域也有不同的神经细胞种类。在有些部 位，还有左右轴，即左右两侧分布不同的神经细胞。外周神经系统来源于与神 经板相邻的神经脊，后者是外胚层中一群特殊的细胞，从发源地迁移到胚胎多 个部位，形成包括外周神经系统在内的多种组织。即脊髓平面的神经系统及其 周围组织，背侧在上，腹侧在下。
中胚层细胞能决定神经系统的前后轴
（A）原肠胚期晚期的两栖类动物胚胎的组织结构（前后轴中线水平的切面）； （B）用于解释神经板如何沿着前后轴分化的“双信号”假说。
神经板在外胚层被诱导
非洲爪蟾的神经系统在原肠胚形成时期被诱导 左图显示了早期囊胚中两个不同位置的外胚层的正常发 育命运。右图显示了在原肠胚形成前,把预期的神经板外胚层与预期的表皮交换位置,结果移植后预期表 皮形成神经组织,而预期神经组织形成了表皮,说明神经系统的形成于外胚层，并取决于诱导信号。
边缘层—白质
套层—脊髓灰质
管腔—中央管
两侧壁套层神经母细胞和成胶质细胞的迅速增生而增厚
顶板 神经管顶壁和底壁薄而窄 底板
腹侧—两基板 背侧—两翼板
• 胚胎第三个月之前，脊髓与脊 柱等长，其下端达脊柱的尾骨； • 胚三个月后，因脊柱增长快于 脊髓，脊柱便渐超越脊髓向尾 端延伸，脊髓位臵相对上移； • 出生前，脊髓下端与第三腰椎 平齐，仅以终丝与尾骨相连； • 节段分布的脊神经均在胚胎早 期形成，从相应节段的椎间孔 穿出，脊髓位臵上移后，脊髓