神经系统发育及可塑性
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（B）神经管沿背腹轴分化的分 子模型。Shh抑制I型HD蛋白的表 达，但激活II型HD蛋白的表达。 I型和II型HD蛋白能抑制彼此的 表达，但它们在腹侧的不同位臵 有不同的表达范围，形成HD蛋白 编码，从而共同分化神经前期细 胞，使后者只能产生某一种神经 元。
Where are neuron and glial cell from?
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。
背唇可以诱导两栖类动物胚胎形成第二条神经轴：（A）斯佩曼和曼葛得的组 织块移植实验。将供体原肠胚早期的背唇移植到宿主胚胎的腹侧以后，宿主 会在应该形成腹部表皮的位臵，产生包括神经板在内的第二个体轴。(B) 神 经诱导的分子模型。背唇中胚层细胞分泌的Noggin、Chordin和Follistatin 能阻止外胚层中的BMP家族蛋白与其受体结合，从而抑制BMP诱导表皮的产生， 使背侧外胚层形成神经板。
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。
神经嵴(neural crest)的形成 在神经管形成的同时，神经嵴细胞从神经外胚层 与皮肤外胚层连接处移行出来，部分停留在靠近 脊髓处并分段形成脊神经节，部分则广泛移行分 布于全身，发育为外周神经系统。
• 中枢神经系统发育异常并不少见
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%
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 同的位臵选择不同的命运。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。
1. cell proliferation - The fate of the newly formed daughter cells
• Both daughter cells cleaved vertically from the precursor remain in the ventricular zone to divide again and again.
Neuroblast
neural tube neural tube
1. cell proliferation
- a characteristic of the choreography of cell proliferation
合成DNA时(S期)，其核位于靠近外侧膜处，然后核又回到靠官腔的位臵进 行有丝分裂(M期)，有丝分裂产生的子细胞又移行至外界膜，再合成DNA 并重复其增殖周期。分裂后子细胞(daughter cell) 命运(fate)如何决定于很多 因素，其中非常重要的因素是基因表达(gene expression)的差异性,而基因表 达的调控取决于transcription factors的类型。
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。
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.
1. cell proliferation - Induction during neuronal genesis
Neuronal progenitor Glial progenitor
ectoderm
Neural progenitor
Inducting factors
mesoderm
原肠胚期早期的两栖类动物胚胎
中枢神经系统发生及发育
Development of Central Nervous System
广州医学院神经科学研究所
Neuroscience Research Institute, Guangzhou medical college
发育神经生物学
发育神经生物学Development Neurobiology是神 经生物学重要组成部分，它的发展不仅为我们认 识脑、开发脑提供不可缺少的基础资料，而且为 保护脑、为临床治疗及预防脑疾病提供必要的基 础知识。
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。
Normal
Anencephaly
spinal bifida
The genesis of neurons
Neural tube-MSC Neural-epithelia
Neuroblast glioblast
1. cell proliferation
- To grow or multiply by rapidly producing new cells
Marginal zone Ventricular zone
中枢神经系统的发生与分化
神经系统发育基本过程 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 的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细胞的迁移，
⑤细胞的联系及同类细胞的粘着， ⑥神经元间的联系的建立及细胞的程序性死亡， ⑦细胞群落的特殊联系的建立， ⑧已建立联系的神经功能的发育。 这些过程又相互关联，交叉重叠，相互影响，形 成神经系统发育分化的复杂性。
(A) 神经板期 (B) 神经褶期
(C) 神经管期
neural plate
•
neural groove
neural fold
neural tube
神经管的形成（The neural tube (NT) formation） 脊索中胚层(chorda mesoderm)：中 枢神经系统发育的启动。诱导外胚 层，形成神经板。神经板增厚，并 形成神经沟，神经沟闭合形成神经 管（neural canal） 神经管是中枢神经系统、松果体、神 经垂体及视网膜的起源。
neural tube
• 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.
1. cell proliferation
• 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
神经系统发育过程的特点 1.中枢神经系统源自排列紧密、缺少细胞间质的 神经上皮。 2.在发育过程中，由于细胞相互作用导致细胞及 其突起的重新配布。 3.发育过程中任一精密的时空整合程序均反映了 基因及基因外因素的相互作用。
种系的发生
三个阶段: 网状神经系 链状神经系 管状神经系
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
神经发生
神经发生的主要过程： 神经上皮诱导、增殖、迁移、神经元分化、突触 及神经回路形成。
Introduction
诱导(induction) ：指胚胎发育过程中两种细胞群落 通过分子间的相互作用使其中一个群落或两个群落发 生定向分化的过程。提供或传递诱导分子的细胞是诱 导者( inductor)，接受这种分子的细胞或结构称反应 者( reactor)。 结构发育：神经上皮－脑和脊髓构筑 神经环路发育或构筑：神经元发生－突触形成 可塑性(plasticity)：即神经系统发育过程中神经元 对神经活动及环境改变所作出的结构和功能上的应答 反应。 细胞调亡 - 突触重排及消退等
• 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
Βιβλιοθήκη Baidu
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
- The first step in wiring the nervous system together is the generation of neurons.
- Neuronal structure develops in three major stages:
1. Cell proliferation 2. Cell migration 3. Cell differentiation
Where are neuron and glial cell from?
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。
背唇可以诱导两栖类动物胚胎形成第二条神经轴：（A）斯佩曼和曼葛得的组 织块移植实验。将供体原肠胚早期的背唇移植到宿主胚胎的腹侧以后，宿主 会在应该形成腹部表皮的位臵，产生包括神经板在内的第二个体轴。(B) 神 经诱导的分子模型。背唇中胚层细胞分泌的Noggin、Chordin和Follistatin 能阻止外胚层中的BMP家族蛋白与其受体结合，从而抑制BMP诱导表皮的产生， 使背侧外胚层形成神经板。
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。
神经嵴(neural crest)的形成 在神经管形成的同时，神经嵴细胞从神经外胚层 与皮肤外胚层连接处移行出来，部分停留在靠近 脊髓处并分段形成脊神经节，部分则广泛移行分 布于全身，发育为外周神经系统。
• 中枢神经系统发育异常并不少见
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%
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 同的位臵选择不同的命运。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。
1. cell proliferation - The fate of the newly formed daughter cells
• Both daughter cells cleaved vertically from the precursor remain in the ventricular zone to divide again and again.
Neuroblast
neural tube neural tube
1. cell proliferation
- a characteristic of the choreography of cell proliferation
合成DNA时(S期)，其核位于靠近外侧膜处，然后核又回到靠官腔的位臵进 行有丝分裂(M期)，有丝分裂产生的子细胞又移行至外界膜，再合成DNA 并重复其增殖周期。分裂后子细胞(daughter cell) 命运(fate)如何决定于很多 因素，其中非常重要的因素是基因表达(gene expression)的差异性,而基因表 达的调控取决于transcription factors的类型。
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。
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.
1. cell proliferation - Induction during neuronal genesis
Neuronal progenitor Glial progenitor
ectoderm
Neural progenitor
Inducting factors
mesoderm
原肠胚期早期的两栖类动物胚胎
中枢神经系统发生及发育
Development of Central Nervous System
广州医学院神经科学研究所
Neuroscience Research Institute, Guangzhou medical college
发育神经生物学
发育神经生物学Development Neurobiology是神 经生物学重要组成部分，它的发展不仅为我们认 识脑、开发脑提供不可缺少的基础资料，而且为 保护脑、为临床治疗及预防脑疾病提供必要的基 础知识。
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。
Normal
Anencephaly
spinal bifida
The genesis of neurons
Neural tube-MSC Neural-epithelia
Neuroblast glioblast
1. cell proliferation
- To grow or multiply by rapidly producing new cells
Marginal zone Ventricular zone
中枢神经系统的发生与分化
神经系统发育基本过程 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 的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细胞的迁移，
⑤细胞的联系及同类细胞的粘着， ⑥神经元间的联系的建立及细胞的程序性死亡， ⑦细胞群落的特殊联系的建立， ⑧已建立联系的神经功能的发育。 这些过程又相互关联，交叉重叠，相互影响，形 成神经系统发育分化的复杂性。
(A) 神经板期 (B) 神经褶期
(C) 神经管期
neural plate
•
neural groove
neural fold
neural tube
神经管的形成（The neural tube (NT) formation） 脊索中胚层(chorda mesoderm)：中 枢神经系统发育的启动。诱导外胚 层，形成神经板。神经板增厚，并 形成神经沟，神经沟闭合形成神经 管（neural canal） 神经管是中枢神经系统、松果体、神 经垂体及视网膜的起源。
neural tube
• 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.
1. cell proliferation
• 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
神经系统发育过程的特点 1.中枢神经系统源自排列紧密、缺少细胞间质的 神经上皮。 2.在发育过程中，由于细胞相互作用导致细胞及 其突起的重新配布。 3.发育过程中任一精密的时空整合程序均反映了 基因及基因外因素的相互作用。
种系的发生
三个阶段: 网状神经系 链状神经系 管状神经系
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
神经发生
神经发生的主要过程： 神经上皮诱导、增殖、迁移、神经元分化、突触 及神经回路形成。
Introduction
诱导(induction) ：指胚胎发育过程中两种细胞群落 通过分子间的相互作用使其中一个群落或两个群落发 生定向分化的过程。提供或传递诱导分子的细胞是诱 导者( inductor)，接受这种分子的细胞或结构称反应 者( reactor)。 结构发育：神经上皮－脑和脊髓构筑 神经环路发育或构筑：神经元发生－突触形成 可塑性(plasticity)：即神经系统发育过程中神经元 对神经活动及环境改变所作出的结构和功能上的应答 反应。 细胞调亡 - 突触重排及消退等
• 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
Βιβλιοθήκη Baidu
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
- The first step in wiring the nervous system together is the generation of neurons.
- Neuronal structure develops in three major stages:
1. Cell proliferation 2. Cell migration 3. Cell differentiation