神经系统的发育 由于神经系统极其复杂和精密的结构及功能，决定了它在胚胎发育中将经历极其精细的构筑过程。其中包括所有神经细胞的发生。增殖（proliferation）过程，这些细胞怎样从它们发生的地点到达其最后定居位置的迁移（migration）过程，以及在上述过程中这些细胞将怎样进行分化的决定（ determination）。以上是神经系统组织发生的核心。最后，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精密的连接。

Presentation on theme: "神经系统的发育 由于神经系统极其复杂和精密的结构及功能，决定了它在胚胎发育中将经历极其精细的构筑过程。其中包括所有神经细胞的发生。增殖（proliferation）过程，这些细胞怎样从它们发生的地点到达其最后定居位置的迁移（migration）过程，以及在上述过程中这些细胞将怎样进行分化的决定（ determination）。以上是神经系统组织发生的核心。最后，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精密的连接。"— Presentation transcript:

1 神经系统的发育 由于神经系统极其复杂和精密的结构及功能，决定了它在胚胎发育中将经历极其精细的构筑过程。其中包括所有神经细胞的发生。增殖（proliferation）过程，这些细胞怎样从它们发生的地点到达其最后定居位置的迁移（migration）过程，以及在上述过程中这些细胞将怎样进行分化的决定（ determination）。以上是神经系统组织发生的核心。最后，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精密的连接。

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10 一、神经系统的形态发生 第一节神经系统的组织发生
从胚胎发育的观点看，神经系统的主要组成成分来源于神经胚的三个部分：神经管、神经嵴和外胚层板。神经管和神经嵴在形态发生中是神经胚形成中一个过程的两个产物。外胚层板是由胚胎头部特定区域的外胚层增厚单独形成的。

11 二、神经管细胞的增殖、迁移和分化 1．神经管细胞的增殖和迁移 （1）神经管细胞的增殖 （2）神经管细胞的迁移 2．神经细胞的分化
（1）神经细胞的分化 （2）神经细胞的结构和分类 3．中枢神经系统的组织分化 （1）大脑皮层的组织发生 （2）小脑皮层的组织发生 （3）非层状结构中的组织发生 4．周围神经系统的发育

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27 三、神经嵴及其衍生物 由神经嵴产生的各种细胞从神经管背侧迁移到它们最后定居的地点。已知神经嵴细胞能产生大量不同类型的细胞，包括感觉神经系统的神经元，交感和副交感神经系统的神经元和神经胶质细胞，肾上腺中产生肾上腺素的髓质细胞，表皮中含黑色素的细胞，以及头部的骨骼和结缔组织成分（表10．1）。现在还不完全清楚这些细胞是以怎样特定的方式决定分化的，好象这种决定是在发育的很早时期，并与它们迁移的路线和最后定居点的环境相关。

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29 一系列实验证明了局部组织环境对神经嵴衍生物的决定作用。实验是用鸡和鹌鹤的胚胎作材料，从二者取得的神经呢细胞可以根据细胞核核仁的大小和染色性质的不同区分开。在鸡和鹌鹤中肠的类乙酸胆碱能的副交感神经节起源于迷走区（vagal region，前7个体节）的神经嵴，而类肾上腺素能的交感神经节的神经元起源于躯干部的神经嵴。两种类型的神经元起源于神经嵴的不同部位和通过不同的路线迁移。当将鹌鹤产生交感神经元的躯干部神经嵴移植到鸡的迷走区时，被移植的神经崎通过迷走区神经嵴特定的迁移路线到达目的地，产生乙酸胆碱能的副交感神经节（图10．13）。这样，本来应产生交感（’肾上腺素能的）神经节的神经嵴，形成了副交感（乙酸胆碱能的）神多更节。相反，当取自鹌鸿迷走区的神经嵴被移植到鸡胚的躯干部时，被移植的神经嵴产生。肾上腺素能的交感神经节。

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31 1．神经嵴细胞的迁移 （1）躯干部神经嵴细胞的迁移途径 （2）头部神经嵴细胞的迁移途径 2．神经嵴细胞迁移的机制 3．影响神经嵴细胞多能性的因素 （1）在胚胎内的位置 （2）生长因子 （3）细胞外基质 （4）激素

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40 四、外胚层板 除神经管和神经嵴细胞之外，神经元还有一个重要的来源，即一些增厚的外胚居区，称外胚层板（ectodermal placode）。外胚层板仅发现手头部和那些变为柱状上皮的外胚层区（图 10．17）。外胚层板包括胚胎最前端的嗅基板（nasal placode）和后端的听基板（otic placode）。嗅基板将产生嗅觉感受器的嗅上皮。嗅上皮的神经元分化为双极神经元，其周围树突被特化为检测与其上方嗅粘膜上皮接触的空气中的分子，中央轴突向内伸入嗅球。听基板将产生内耳的感觉上皮和听神经节或螺旋神经节及前庭神经节的神经元。这些神经节细胞最后也变为双极神经元，具有一个终止于毛细胞的周围树突和一个投射到脑子的中央轴突。另外，一系列小的基板，如鳃上基板（epibranchial placode）和中间基板（intermediate placode），像听基板一样产生脑感觉神经节中的一些神经元。 2叉神经节活咽神经节和迷走神经节的一些神经元也起源于外胚层板（图10．17）。

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42 在这些基板中细胞形态发生的行为是不同的。一些基板将内陷，最后完全与外胚层脱离形成一个上皮球。如听基板首先内陷形成听窝（otic pit），然后与表面的外胚层完全脱离形成一个听泡（otic vesicle），最后经历复杂的变化形成内耳（图 10．18）。

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44 五、在神经系统的组织发生中细胞围着分子的作用
在神经系统的组织发生期间，一个重要的过程是相同类型细胞的聚集和通过细胞间局部的相互作用建立的模式。在此过程中，相同类型的细胞聚集到特定的核团或层中。 最近的研究表明，细胞新着分子（cell adhesion molecule， CAM）和基质鼓着分子（substrate adhesion molecule， SAM）在上述聚集过程中起重要的作用，它们调整发育期间细胞与细胞间的相互作用。细胞新着分子控制形态发生的动力学：①CAM的表达在建立细胞集中的边界期间遵循一个严格的时间表2②CAM功能的紊乱将明显地改变组织形成的模式。

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46 六、在神经系统发育中程序化的细胞凋亡 在任何已知的脑区中，神经元的总数是固定不变的。显然，神经元的数目被精确地调整着，即使在神经细胞增殖和迁移的阶段也是如此。虽然对在增殖和迁移阶段的调整机制还了解甚少，但像在许多其他的组织中一样，神经系统调整细胞数目的一种机制是程序化的细胞死亡，即自然发生的细胞凋亡（apoptosis）。现在对控制这一过程的一些机制的了解是相当清楚的，有关的主要因素有以下几方面。 1．靶组织 2．神经生长因子和营养因子 3．传入神经的调节 4．功能活动

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48 图10．21鸡胚自然发生的细胞凋亡 A～C．在正常发育中，运动柱中神经元的数目随细胞的迁入而增加，此后在自然发生的细胞凋亡期间减少。在脊髓无神经分布到附肢的名域细胞调亡最广泛，而在提供翅和腿神经分布的脊髓臂节和腰节较少D．自然发生的细胞凋亡的时间过程

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55 第二节神经连接的形成 为了正确地执行传递和加工信息的功能，神经系统依赖神经元之间以及神经元与外围靶器官之间形成高度特异的相互连接。显然，这种高度特异的连接要求在发育期间有一种高度精密的控制机制。在发育初期，当神经元完成了组织形态发生和迁移到其合适的位置后，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。

56 一、神经突起的发育 神经突起（neurtie）在这里笼统地指神经元的轴突和树突。因为在发育早期，轴突和树突在形态学上很难区分。另外，它们的生长至少在两个方面是类似的，即神经突起从一个未分化的细胞体上形成的机制及其在生长过程中膜增加的机制。 1．轴突和树突的形成 2．神经突起的伸长 3．轴突的生长锥 4．先驱神经纤维

57 图10．24兔大脑皮层中颠倒的锥形细胞 A．正常定向的锥形细胞①和颠倒的锥形细胞②。轴突（ax－o）从锥形细胞的基部产生，起初向软脑膜表面生长，在生长见微米后形成发卡样的转折（ax－c）；顶端的树突（ad）正常走向长向白质B．成年免枕部皮层中两个颠倒的锥形细胞。细胞①的轴突起源于靠近树突的细胞体，而细胞②的轴突起源于树突的基部（b）；这两个细胞的顶端树突根据细胞体来看定向是正确的C．一个颠倒的锥形细胞。其轴突起源于细胞体的基部，然后转向白质

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61 二、轴突生长的引导 各种各样的外部因素影响轴突生长的路线。在动物体内，轴突要经过长距离的生长，绕过其他神经元，交叉穿越其他体经通道，最后准确到达其支配的靶组织。这种精确的生长过程依赖于某些因素对轴突生长的引导。

62 三、轴突的过度增生和撤消 一些轴突的投射在起初比在成熟时期较少具有特异性。在某些系统中，轴突在早期明显地过度增生（overproliferation），增生的轴突投射到在成熟动物中通常并不投射的区域。这些“异位”的投射在此后的发育中被撤消（withdrawaD。例如，许多在成体中明显是单侧的路径，在发育早期是双侧的。视网膜的投射就是这样一个例子。在成熟的大白鼠中，大多数向中央神经系统的视网膜投射是交叉的；然而在早期发育阶段，确实存在一种的同侧的投射，这种投射随动物的成熟逐渐消失。这些投射的消失可能是依赖相关投射系统间某种相互的竞争作用。因此，如果将对侧的眼球除去，这种同侧投射将被保留下来。另外，这种竞争的相互作用可能依赖神经活动。

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64 四、树突的发育和分化 树突起初的向外生长，正如前边提到的轴突的生长一样，是由神经元固有的因子决定的。在离开细胞体后不久，轴突主要根据组织环境进行生长的定向。而树突则较少受组织环境影响，树突形成的许多方面仍是由神经元固有因子决定的。在树突分支的进一步精制中，固有因子与外部环境影响间的相互作用还不清楚。 1．树突的发育 2．树突的分化

65 图10．31在脑子听核中神经元发育期间树突的过度增生和删除
鸟类的层核是哺乳动物上橄榄核的同源器官，此核中的神经元具有双极的树突，树突的长度系统地变化着。接收高频率输入的耳蜗神经元具有最短的树突，而那些接收低频率输入的神经元具有最长的树突。因此在此核的前中一后侧轴上树突长度存在一个梯度。在早期发育期间，此核中所有的神经元起初建立了一个比在成熟时期更广泛分布的树突树。此图简明表示用高尔基染色发现的在不同年龄核的不同部位神经元的树突分支A－M——P－L：前一中——后一侧

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68 五、局部地域有序投射形成的特异性 在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（topographically ordered projection）。通常，局部地域有序投射图形的建立涉及轴突生长的特异性，因为它存在于神经末梢区域，轴突在保持最邻近相互关系的基础上与靶细胞建立联系。但在视觉系统中的研究表明，这种解释不能说明终未有序模式形成的原因。虽然在视神经中存在某种局部地域有序投射，但正确连接的形成并不依赖于这种投射。因为在某些物种中，神经轴突的局部地域有序投射起初并不是精确的，但发育后期的连接却是精确的。另外，在低等脊椎动物（鱼类和两栖类）视神经投射再生的研究表明，即使有个别轴突偏离它们正常的路线时，这种有序的投射仍可形成。

69 1．突触的消失和稳定 2．回路的重排 3．突触竞争 六、发育期间突触连接的重排
在单个的突触后细胞上连接的重新排列以及突触建立和消失的现象，在一些简单的神经系统中已得到证实。在这样的系统中，突触后细胞所接收的连接的数目被严格地控制着。单个的轴突和单个的突触后细胞间形成一对一连接的系统中为这种研究提供了便利。在这样的系统中，在单一的神经支配之前常常有一个多重神经支配的时期，经过一段时间后，多余的神经支配消失，只有一个传入神经被增强并稳定地保留下来。 1．突触的消失和稳定 2．回路的重排 3．突触竞争

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71 七、突触连接的构筑 突触连接的构筑要求其分子组成成分能被传送到突触位点；突触的膜成分必须插入到突触前和突触后的膜中，而且突触的细胞质成分要以某种方式位于合适的位置。。用上述方法进行的研究发现，在神经支配以前，乙酸胆碱受体扩散地分布于肌肉的表面，虽然存在少数具有较高密度的受体“热点”（图10．37）。但在神经一肌肉连接成熟时，乙酚胆碱受体在位于突触位点的下面最丰富。起初人们认为轴突可能优先分布到受体密度高的区域，然而实验证明并非如此。实际情况是，当生长的轴突与肌纤维接触时，它们形成突触的模式与神经支配前乙酸胆碱受体的分布几乎没有明显的相关。

72 图10．37神经肌肉连接形成期间乙酸胆碱受体簇的形成
A．在解剖学上，乙酸胆碱受体的分布可通过检测a一银环蛇毒蛋白结合位点确定B．在生理学上，可通过在肌管的不同位点测定乙酸胆碱的敏感性确定。在4天中重复测定一个肌管上乙酸胆碱的敏感性，此时一个轴突在国定的区域中建立突触连接。第一天在国围内乙酸胆史敏感性类似于背景。第二天圆圈内乙酸胆碱敏感性开始增加，并在随后的两天中持续增加。图中数字大小表示乙酸胆史敏感性高低

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