第十三章 神经系统的发生

1、第十三章第十三章 神经系统的发生神经系统的发生n爱因斯坦大脑与众不同之处主要表现在两个方面：一是他的大脑顶叶部位两边均比常人宽出15左右。二是顶叶皮质内没有沟纹。 n神经系统起源于神经外胚层（neuroectoderm），由神经管（neural tube）和神经嵴（neural crest）分化而成。神经系统是由中枢神经系统（包括脑和脊髓）和周围神经系统组成。一、神经管和神经嵴的发生n 神经系统演变为中枢神经系统的神经组织，神经嵴演变为周围神经系统的神经组织。神经管神经管神经嵴神经嵴二、神经管细胞的增殖、迁移和分化n神经管形成后，其柱状上皮变为假复层上皮，称为神经上皮。n合成DNA时(S期)，

2、其核位于靠近外侧膜处，然后核又回到靠管腔的位置进行有丝分裂(M期)，有丝分裂产生的子细胞又移至外界膜，再合成DNA并重复增殖周期。n这个过程直到细胞终止增殖并开始它们的迁移为止，使管壁不断增厚，这一层细胞被称为室管膜细胞。鸡胚神经管的发育A.鸡胚胎神经管切面示意图，示神经上皮细胞核的位置与细胞分裂周期的变化规律，有丝分裂细胞靠近神经管的中央，与神经管内腔临近。B.鸡胚神经管扫描电镜照片神经管细胞的迁移n有丝分裂后的细胞开始分化并向基板迁移，由于细胞的聚集，形成外套层（mantle layer），神经上皮细胞的突起形成边缘层（marginal zone）。n当神经管分化为脊髓后，外套层含有细胞体

3、，组织学染色较深，常称为灰质（grey matter），而含轴突和树突的边缘层不容易着色，常呈白色，而被称为白质（white matter）。A.神经管最初是一种假复层上皮，其中的细胞正活跃的分裂；B.细胞停止所有的有丝分裂活动后，从管腔表面脱离，迁移到套层。此后这些细胞产生轴突，产生第三层，即边缘层。a characteristic of the choreography of cell proliferation神经细胞的分化n室管膜细胞能产生神经元和神经胶质细胞的前体（即成神经细胞和成神经胶质细胞），它们的分化方向被认为在很大程度上决定于周围的环境因素。n成神经细胞迁移到目标位置后分化为

4、具有特定功能的神经元；成神经胶质细胞分化为成星形胶质细胞和成少突胶质细胞；第三种胶质细胞小胶质细胞，可能来源于神经管周围的中胚层间充质细胞，也可能来源于血液中的单核细胞。 神经上皮细胞的分化神经上皮细胞的分化神经细胞的结构和分类p 神经系统是由神经组织以及供给营养的血管和极少量作为联系的结缔组织所构成。神经组织包括神经细胞（神经元）和神经胶质细胞。p 神经细胞是有突起的细胞，是神经系统结构和功能的基本单位，具有感受刺激和传导神经冲动的功能。神经胶质细胞一般没有传递冲动的功能，主要是对神经细胞起着支持、营养、保护和修复等作用。神经元（神经元（neuronneuron）神经元神经元 树突：多而短，

5、接受刺激，把冲动传向细胞体树突：多而短，接受刺激，把冲动传向细胞体 轴突：轴突：一根，把冲动传离细胞体，传到神经末一根，把冲动传离细胞体，传到神经末梢梢细胞体：代谢中心细胞体：代谢中心突突起起p 根据轴突和树突数目的不同，可将神经元分为：双极神经元、多极神经元、假单极神经元按功能可分为：感觉神经元 (传入神经元）、运动神经元（传出神经元）、联络神经元（中间神经元）感觉神经元感觉神经元中间神经元中间神经元运动神经元运动神经元中枢和周围神经系统中髓鞘的形成在中枢神经系统中，通常一个少突胶质细胞围绕包裹发育中的轴突，产生髓鞘；在周围神经系统中，髓鞘是由施万细胞的胶质细胞形成的。三、中枢神经系统的发生

6、n神经管随着胚体的弯曲生长，头段出现向腹侧的两个弯曲，即头曲和颈曲。以颈曲为界的头段扩大演变为脑的原基脑泡；颈曲后的尾段保持管状演变为脊髓。神经管外形（左侧）及其管腔（右侧）的演变三个原始脑泡是脑的原基 前脑泡前脑泡中脑泡中脑泡菱脑泡菱脑泡 （后）（后）前前N N孔闭合孔闭合脑脑 泡泡Brain Brain vesiclevesicle端脑端脑 间脑间脑后脑后脑末脑末脑第三脑室第三脑室左、右大脑半球左、右大脑半球两个侧脑室两个侧脑室背：四叠体背：四叠体腹：大脑脚腹：大脑脚 中脑中脑脑桥、小脑脑桥、小脑延髓延髓脑泡腔脑泡腔第四脑室第四脑室中：中脑导水管中：中脑导水管大脑皮层的组织发生n大脑皮质的

7、发生分三个阶段：原（古）皮质(archicortex)：约6周时，最早出现的结构是海马和齿状回。旧皮质(paleocortex) ：约7周时，起源于纹状体的外侧区，大量成神经细胞聚集并分化，形成梨状皮质(pyriform cortex)。新皮质(neocortex) ：约8周时，神经上皮细胞分批迁至外表面，形成大脑皮质中的新皮质。n室管膜层神经上皮细胞开始增殖后，有些细胞长出的突起伸向表面，形成边缘层，这些细胞被称为放射状胶质细胞。神经上皮细胞中的成神经细胞向外迁移形成中间层。n新生的成神经细胞通过中间层向外迁至中间层和边缘层之间，形成皮质板层。后来室管膜层不再产生成神经细胞，由脑室下层的增殖

8、产生成神经细胞，并通过中间层向外迁至皮质板层之下，形成板下层。n到胎儿出生时，皮质板层和板下层中已出现了6层结构，即成为大脑新皮质。脊髓、小脑和大脑皮层中室层、中间层和边缘层的分化从左到右表示逐渐到发育的晚期V.室层I.中间层M.边缘层P.浦肯野细胞层EG.外颗粒层L.分离板GL.颗粒层CP.皮层板E.室管膜S.亚室管膜P.锥体细胞M.马提诺蒂细胞F.梭形细胞H.水平细胞N.神经胶质样细胞B.蓝细胞S.星状细胞A.同位素标记细胞的百分数统计表明，雪貂早期神经元前体细胞（胚胎第29天出现）迁移到大脑皮层的第6层。B.晚期神经元前体细胞（出生后第1天出现）迁移得更远，到达第2和第3层。C.如果神经

9、元前体细胞在最后一次有丝分裂S期之后迁移到脑室区，它形成的神经元迁移到第6 皮层。D.如果神经元前体细胞在最后一次有丝分裂S期之中迁移到脑室区，它形成的神经元迁移到第2皮层。恒河猴大脑皮层内外梯度的形成在怀孕的不同时间，静脉注射3H-胸腺嘧啶检测大脑不同皮层的形成时间，幼猴出生后（恒河猴的怀孕期为165d），可以发现不同时间被标记的神经细胞（深色）迁移到不同的皮层区域，最年轻的神经元在最外周。 n在发育早期结束最后一次有丝分裂的细胞迁移形成较深的皮层（），较晚期完成分裂的细胞逐渐向外迁移，靠近表面依次形成、层，呈一种“堆积”模式，即较晚期迁移的细胞堆积于那些较早期细胞的外面，这种“内-外”组装

10、模式意味着较晚期形成的细胞通过已定位的神经元迁移。n哺乳动物的大脑皮质具有许多区域，各自有特殊的功能。从较低等的哺乳动物到灵长类，大脑皮质的结构与功能的变化是由简单到复杂，从大脑皮质的面积、厚度和重量都可见巨大的变化。n如啮齿动物的大脑皮质面积为35cm2，猫的大脑皮质面积为100cm2，人的为1100cm2；大鼠的大脑皮质厚度为1mm，人的约为3.5mm；重量的差别更大，大鼠1g，人则有1350g。小脑皮质的组织发生n起初，小脑板由神经上皮、套层和边缘层组成。胚胎3月时，神经细胞增殖，迁至边缘层的表层，形成第2个增殖区，称外颗粒层，而原来的套层称为内颗粒层。n胚胎4月时，内颗粒层的成神经细胞

11、迁移、聚集、分化为4对小脑中继核。外颗粒层经历3次增殖波，产生小脑皮质的细胞：成篮状细胞、成颗粒细胞和成星形细胞。脊髓的发生p 神经管颈曲后的尾段演变为脊髓，其管腔变为脊髓中央管，套层分化为灰质，边缘层分化为白质。p 套层中成神经细胞和成神经胶质细胞增多而迅速增厚，腹侧部增厚形成左右基板，背侧部增厚形成左、右翼板，顶壁和底壁相对薄而窄，分别形成底板和顶板。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，脊髓位置相对上移；出生前，脊髓下端与第三腰椎平齐，仅以终丝与尾骨相连；脊髓发育与脊柱的关系n节段分布的脊神经均在胚胎早期形成，从

12、相应节段的椎间孔穿出，脊髓位置上移后，脊髓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。四、周围神经系统的发生n周围神经系统（peripheral nervous system，PNS）从中枢神经系统发出，导向人体各部分，可分为躯体神经系统和自主神经系统。n与脑相连的神经叫脑神经，共有12对，绝大部分分布在头部的感觉器官、皮肤和肌肉等处，只有一对很长的迷走神经沿颈部下行，分布在胸腔的大部分腹腔的内脏器官上；n与脊髓相连的神经叫脊神经，共有31对，在躯干、四肢的皮肤和肌肉里的分布是很有规律。n中枢神经系统和周围神经系统可以分为两个重要的组成部分：自

13、主神经系统和体神经系统。n自主神经系统也称内脏神经系统，包括神经支配到内脏器官和各种腺体的平滑肌上的运动神经纤维。又可分为交感和副交感神经系统。n体神经系统包括神经支配和控制骨骼肌的神经元，这个系统是随意的控制。自主神经系统和体神经系统都含有两种类型的神经元：感觉或传入神经元和运动或传出神经元。感觉神经元的细胞体位于脊髓之外并聚集成神经节（ganglion），沿脊髓的长轴呈周期性排列。神经嵴及其衍生物n已知神经嵴细胞能产生不同类型的细胞，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。躯干部神经嵴细胞的

14、迁移途n躯干部的神经嵴细胞主要迁移路线有两条。第一条路线是腹侧途径，通过体节的前部向腹侧伸展。沿这条路线迁移的神经嵴细胞分化为感觉神经元、交感神经元、肾上腺髓质细胞和施万细胞。背侧部途径，从胚胎的外胚层下面穿过，从中央背区移动到皮副的最腹部。沿这条途径任移的神经嵴细胞变为色素细胞。 头部神经嵴细胞的迁移途径n头部神经嵴细胞主要产生面部的结构，上下颌、牙齿和面部肌肉群。n后脑沿其前后轴分节成为菱脑节，鸡胚头部的神经嵴细胞有三条迁移路线，从r2菱脑节起源的神经嵴细胞迁移到第一咽囊（下颌）并形成三叉神经的神经节；r4菱脑节起源的细胞迁移到第二咽囊并形成膝状神经和听前庭神经的神经节；r6菱脑节起源的神

15、经嵴细胞迁移到第三和第四咽囊中，形成胸腺、甲状腺和甲状旁腺，也形成迷走神经和舌咽神经的柳经节。外胚层板n神经元还有一个重要的来源，即一些增厚的外胚层区，称外胚层板（ectodermal placode）。外胚层板仅发现于头部和那些变为柱状上皮的外胚层区。n外胚层板包括胚胎最前端的嗅基板和后端的听基板，三叉神经节、舌咽神经节和迷走神经节也起源于外胚层板。u 由基板产生的细胞均分化为神经元，而神经嵴细胞则分化为神经元或神经胶质细胞。五、神经系统发育中的细胞凋亡n在任何已知的脑区，神经元的总数是固定不变的。n神经系统调整细胞数目的机制也是程序化的细胞死亡，即细胞凋亡。n神经系统的细胞凋亡与靶组织、神经生长因子和营养因子、传入神经和功能活动密切相关。研究发现，切除鸡的肢芽引起与之相连的脊髓段中运动神经元数目的极度减少，支配附肢的