神经系统的个体发生 程新萍 2010.9.17

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遗传和环境决定了神经系统的最终结构和功能 神经系统起源于外胚层，由神经管和神经嵴演化而成 外胚层：神经系统和皮肤 中胚层：骨骼和肌肉 内胚层： 内脏组织器官

外胚层分化

受精卵->卵裂->原肠胚 ->三个胚层 受精卵->卵裂->原肠胚 ->三个胚层 1、胚泡形成 卵子受精后即开始有丝分裂，并在一边分裂的同时一边向子宫腔方向移动。受精卵在输卵管内36小时后分裂为2个细胞，72小时后分裂成16个细胞，叫桑椹胚。受精后第4日，细胞团进入子宫腔，并在子宫腔内继续发育，这时，细胞已分裂成64个细胞，成为胚泡准备植入。

Scanning electron micrographs of (A) uncompacted and (B) compacted 8-cell mouse embryos. (C.Ziomek.)

2、植入 胚泡逐渐埋入子宫内膜的过程（implantation），又称着床（imbed）。植入约于受精后第5～6天起始，第11～12天完成。植入时，内细胞群侧的滋养层先与子宫内膜接触，并分泌蛋白酶消化与其接触的内膜组织，胚泡则沿着被消化组织的缺口逐渐埋入内膜功能层。

3、二胚层形成 在第二周胚泡植入时，内细胞群的细胞也增殖分化，逐渐形成一个圆盘状的胚盘（embryonic disc），此时的胚盘由内、外两个胚层。外胚层（ectoderm）为邻近滋养层的一层柱状细胞，内胚层（endoderm）是位居胚泡腔侧的一层立方细胞，两层紧贴在一起。继之，在外胚层的近滋养层侧出现一个腔，为羊膜腔，腔壁为羊膜。羊膜与外胚层的周缘续连，故外胚层构成羊膜腔的底。内胚层的周缘向下延伸形成另一个囊，即卵黄囊，故内胚层构成卵黄囊的顶。羊膜腔的底（外胚层）和卵黄囊的顶（内胚层）紧相贴连构成的胚盘是人体的原基。

4、三胚层形成 至第3周初，胚盘外层细胞增殖，在胚盘外胚层尾侧正中线上形成一条增厚区，称原条。原条（primitive streak）的头端略膨大，为原结（primitive node）。原条的出现，胚盘即可区分出头尾端和左右侧。继而在原条的中线出现浅沟，原结的中心出现浅凹，分别称原沟和原凹。原条深面的细胞则逐渐迁移到内外胚层之间，形成松散的间充质。原条两侧的间充质细胞继续向侧方扩展，形成胚内中胚层（intraembryonic mesoderm）。从原结向头侧迁移的间充质细胞，形成一条单独的细胞索，称脊索（notochord）。脊索向头端生长，原条则相对缩短，最终消失。

In the vertebrate embryo. Dorsal views of the first day in the development of a chick embryo. 5-6 h: formation and elongation of the primitive streak. 15-16 h: formation of the primitive groove and Hensen’s node. 19-22 h: formation of the head process and neural plate. 23-24 h: formation of the neural fold, notochord, and mesodermal somites. (Gilbert, 2000.)

神经管的形成是神经系统发育中决定性环节 神经管的形成 外胚层－>神经板、神经褶->神经沟->神经管、神经嵴

In the chick embryo. (A) Diagram of neurulation. (B-E) Scanning electron micrographs of neural tube formation. (B) Neural plate, formed by elongated cells in the dorsal region of the ectoderm 外胚层. (C) Neural groove, formed by elongated neuroepithelial cells 神经上皮细胞 and surrounded by mesenchymal cells 间叶细胞. (D) Neural fold, covered by flattened epidermal cells. (E) Neural tube, covered by presumptive epidermis 表皮 and flanked on the sides by somites体节 and on the bottom by the notochord 脊索. (Gilbert, 2000.)

神经胚形成（neurulation）：神经板发育成神经管的过程（孕4周） 胚胎的背面视图 横截面视图

神经管前段膨大，衍化为脑 ；后段较细衍化为脊髓 前神经孔约于胚胎第24天闭合，以后形成前脑的终板。后神经孔于第26天也相继封闭。 神经管前段膨大，衍化为脑 ；后段较细衍化为脊髓

神经管闭合缺陷 前神经孔未闭,就会形成无脑畸形; 后神经孔未闭,就会形成脊髓裂

神经系统发育异常 是指结构异常，功能缺陷，代谢或者遗传行为异常。 原因有感染、药物、营养缺乏、辐射、生理和心理状态（抑郁，焦虑，吸烟等）。 神经管发育异常，通常导致脊柱裂或者是无脑儿。 中国每年有7-8万个神经管发育异常畸形儿出生。 广州1996-1999统计，神经管发育异常发生率为1.05‰。 预防神经管发育异常的一种方法是补充叶酸（folic acid）。

神经嵴的演变 神经管形成过程中，神经褶边缘的一些神经外胚层细胞随神经管的形成而下陷，在神经管外侧形成左右两条细胞索，称神经嵴(neural crest) 。所有外周神经系统中的神经元和细胞体都来源于神经嵴。

神经管的组织发生与分化 早期的神经板为单层柱状上皮，当神经管形成后，管壁变为假复层柱状上皮，称为神经上皮(neuroepithelium) 。 早期结构：内界膜：神经管腔内面有一层膜 　　　　　神经上皮细胞：假复层柱状上皮细胞 　　　　　外界膜：为上皮的基膜，较厚

结构发育 内界膜 室管膜层（神经上皮层） 原来的神经上皮细胞停止分裂，分化成一层立方形或矮柱状细胞，称室管膜层（ependymal layer）。 套层 神经上皮细胞不断分裂增殖，部分细胞迁至神经上皮细胞的外周，成为成神经细胞(neuroblast)。之后，神经上皮细胞又分化出成神经胶质细胞(glioblast),也迁至神经上皮细胞的外周。于是，在原神经上皮细胞的外周由成神经细胞和成胶质细胞构成一层新细胞层，称套层(mantle layer)。 边缘层 套层的成神经细胞起初为圆球形，很快长出突起，突起逐渐增长并伸至套层外周，形成一层新的结构，称边缘层(marginal layer)。随着成神经细胞的分化，套层中的成胶质细胞也分化为星形胶质细胞和少突胶质细胞，并有部分细胞进入边缘层。 外界膜

神经细胞发育 成神经细胞 起初为圆形，称无极成神经细胞 以后发生两个突起，成为双极成神经细胞 双极成神经细胞朝向神经管腔一侧的突起退化消失，成为单极成神经细胞,伸向边缘层的一个突起迅速增长，形成原始轴突 单极成神经细胞内侧端又形成若干短突起，成为原始树突，于是成为多极成神经细胞 多极成神经细胞进一步生长分化为多极神经细胞

胶质细胞发育 胶质细胞的发生晚于神经细胞 成胶质细胞首先分化为各类胶质细胞的前体细胞，即成星形胶质细胞(astroblast)和成少突胶质细胞(oligodendroblast) 成星形胶质细胞分化为原浆性和纤维性星形胶质细胞 成少突胶质细胞分化为少突胶质细胞 神经胶质细胞始终保持分裂增殖能力

神经细胞和神经胶质细胞的起源？

脊髓的分化 神经管壁组织扩张，神经管收缩成脊髓中央管。

脊髓基本保持了上述五层结构： 内界膜 室管膜层成为室管膜 套层分化为脊髓灰质 边缘层分化为白质 外界膜 管腔演化为脊髓中央管

脑的分化 胚胎第4周末，神经管的前部发生急剧的变化，头段形成三个膨大-3个初级脑泡 ，由前向后分别为前脑泡、中脑泡和菱/后脑泡

至第5周时，前脑泡的头端向两侧膨大，形成左右两个端脑(telencephalon)，以后演变为大脑两半球 而前脑泡的尾端则形成间脑 中脑泡演变为中脑 菱脑泡演变为头侧的后脑(metencephalon)和尾侧的末脑(myelencephalon) 后脑演变为脑桥和小脑 末脑演变为延髓 脑的内腔成为脑室和中脑导水管。

端脑 间脑 中脑 后脑 末脑

神经元发生 细胞增殖 细胞迁移 细胞分化 Cytoarchitecture of the striate cortex

细胞增殖 1、室层中一个细胞的突起向上延伸至软脑膜 2、该细胞的细胞核从脑室侧迁移至软脑膜侧，同时细胞DNA被复制 3、含复制所得的双倍遗传物质的细胞核，重新回到脑室侧 4、细胞突起从软膜侧缩回 5、细胞分裂成两个子细胞 The choregraphy of cell proliferation

分裂平面决定了子细胞的命运吗？ 垂直分裂后，2个子细胞仍然留在室层继续分裂-发育早期占优势 水平分裂后，离脑室最远的子细胞失去分裂能力，开始向外迁移，到达大脑皮层占据一定的位置，其余的子细胞留在室层继续分裂-发育后期占优势

分裂平面如何决定子细胞的命运呢？ “分裂平面决定细胞命运”与转录因子有关 notch-1能激活某些基因表达-导致细胞分裂停止，并离开室层

皮层神经元增殖的特征 1、人类绝大多数神经元产生在胚胎期5周-5个月。 2、增殖速率很快，高峰时 2.5×105个/分钟。 3、子细胞分化成神经元后就失去分裂能力。 4、成年人脑室边缘（海马、嗅球）等可以有新神经元的发生。

成年海马和脑室中有新神经元的产生。

细胞迁移 成神经细胞沿辐射状胶质细胞的突起迁移 The migration of neuroblasts to the cortical plate

细胞分化 成神经细胞 最终呈现出所在皮层神经元性状 分化过程受遗传和环境因素影响！ The differentiation of a neuroblast into a neuron

发育过程中的关键期 定义：细胞间通讯能改变细胞命运的一段时间 20世纪初，实验胚胎学家Hans Spemann 20世纪30年代中期，Konrad Lorenz，社会性依恋行为的“关键期” 1981年诺贝尔奖，Hubel 和Wiesel 智力发展过程中的关键期，条件合适则突飞猛进的发展；而条件被剥夺则会造成长久影响，即使以后条件恢复也不能改变。

一些关键期的实验 猫睁眼与盲猫的产生（一月） 患先天性白内障的儿童在3-5岁时除去白内障后仍然无法恢复视觉

小鸡随母鸡走（2－3天） 老鼠在丰富环境和单调环境，迷宫表现不同

外界环境和信息很重要 狼孩 1、1920年印度加尔各答的两个狼孩（约8y及1.5y） 发音独特，晚上嚎叫； 不能直立行走 对人惧怕，对动物亲近 两年后会发两个单词，7年 45个单词 5年以后直立行走 17岁去世 2、1952年，印度，男孩，喜欢羊皮等，舔饮 3、猴孩、鹿孩、猪孩

谢谢！