西北师范大学组织学课件(45)

1、第八章第八章 神经的发育与再生神经的发育与再生西北师范大学生命科学院西北师范大学生命科学院n神经科学是神经科学是20世纪世纪60年代末形成的一门边缘科学。年代末形成的一门边缘科学。它融合了神经生理学、生物化学、神经解剖学、组它融合了神经生理学、生物化学、神经解剖学、组织胚胎学、药理学、精神病学，甚至信息科学来研织胚胎学、药理学、精神病学，甚至信息科学来研究人和动物神经系统的结构和功能，其目的是揭示究人和动物神经系统的结构和功能，其目的是揭示人脑的奥秘，防治神经和精神疾患，发展模拟人脑人脑的奥秘，防治神经和精神疾患，发展模拟人脑部分功能的神经计算机。部分功能的神经计算机。n在当代的生命科学中，脑

2、科学的发展已令人瞩目。在当代的生命科学中，脑科学的发展已令人瞩目。曾有人预测，曾有人预测，21世纪将是脑科学时代。这种预测并世纪将是脑科学时代。这种预测并非无稽的臆断。人类智慧对自然的征服在非无稽的臆断。人类智慧对自然的征服在20世纪世纪已达到登使造极的地步，但对于做为产生智慧源泉已达到登使造极的地步，但对于做为产生智慧源泉的人脑的认识，还远未完结。迄今为止，对于人脑的人脑的认识，还远未完结。迄今为止，对于人脑产生的很多行为，还不能从机能学和形态学上加以产生的很多行为，还不能从机能学和形态学上加以全面解释；对于人类智慧的集中表现全面解释；对于人类智慧的集中表现人的思想人的思想的产生过程和机制，

3、也都还是的产生过程和机制，也都还是“未解之迷未解之迷”。因此，。因此，今后相当长的一个时期，人类对自身脑的研究始终今后相当长的一个时期，人类对自身脑的研究始终是处于科学前沿的地位。是处于科学前沿的地位。n脑科学研究进展的三大里程碑：脑科学研究进展的三大里程碑：n1. 神经元学说神经元学说n2. 神经元兴奋过程中的离子通道理论神经元兴奋过程中的离子通道理论n3. 脑成像技术脑成像技术n脑科学研究进展的十大进展：脑科学研究进展的十大进展：n1. 电生理学电生理学n2. 神经递质与受体神经递质与受体n3. 神经营养因子的发现神经营养因子的发现n4. 信号转导系统信号转导系统n5. 神经系统发育基因调

4、控神经系统发育基因调控n6. 神经系统疾病基因的定位神经系统疾病基因的定位n7. 视觉生理学视觉生理学n8. 学习与记忆学习与记忆n9. 脑超微结构的研究脑超微结构的研究n10. 神经网络理论神经网络理论 第一节第一节 神经胚的发育神经胚的发育第二节第二节 神经管的形成和分化神经管的形成和分化第三节第三节 神经嵴及其衍生物神经嵴及其衍生物第四节第四节 外胚层板外胚层板第五节第五节 在神经系统发育中的细胞调亡在神经系统发育中的细胞调亡n神经系统高度复杂的功能决定了神经系统高度复杂的功能决定了其结构的复杂性和精确性。神经其结构的复杂性和精确性。神经系统的发育经历极其复杂的构筑系统的发育经历极其复杂

5、的构筑过程。首先是神经细胞的发生和过程。首先是神经细胞的发生和增殖；然后是神经细胞的迁移及增殖；然后是神经细胞的迁移及其过程中神经细胞的决定和分化；其过程中神经细胞的决定和分化；最后神经系统功能的实现依赖于最后神经系统功能的实现依赖于神经元之间和神经元与非神经元神经元之间和神经元与非神经元之间形成精密的连接。另外，神之间形成精密的连接。另外，神经系统也会受到外伤和疾病的损经系统也会受到外伤和疾病的损伤，这些涉及神经系统的修复和伤，这些涉及神经系统的修复和再生。再生。第一节第一节 神经胚的发育神经胚的发育:分裂经分裂经到到；原；原肠形成的一个关键产物是由中胚层形成肠形成的一个关键产物是由中胚层形

6、成；脊索；脊索诱导上方覆盖的外胚层诱导上方覆盖的外胚层(50% 细胞细胞)增厚形成增厚形成此后神经板两侧边缘向上隆起形成此后神经板两侧边缘向上隆起形成，中间的，中间的凹陷为凹陷为最后神经褶在背部中央愈合形成中最后神经褶在背部中央愈合形成中空的空的l将来发育为将来发育为和和；位于；位于脊索上方的预定神经外胚层形成神经管的过程脊索上方的预定神经外胚层形成神经管的过程 。：经历上述变化的胚胎经历上述变化的胚胎 。l( (一一) )神经诱导的普遍性神经诱导的普遍性l( (二二) )神经诱导的分子基础神经诱导的分子基础 由脊索中胚层释放垂直到其上方外胚层的；由脊索中胚层释放垂直到其上方外胚层的； 由胚孔

7、背唇由前向后水平传递。由胚孔背唇由前向后水平传递。 nogginnoggin蛋白；蛋白； activinactivin蛋白；蛋白； 蛋白激酶和蛋白激酶和cAMPcAMP； inhibininhibin和和follibtainfollibtain。n 神经管形成机制：神经管形成机制：随外胚层细随外胚层细胞内胞内微管由随机排列到平行于微管由随机排列到平行于细胞长轴排列细胞长轴排列，外胚层细胞伸，外胚层细胞伸长长(若用秋水仙素处理将阻断神若用秋水仙素处理将阻断神经管形成经管形成)，预定神经外胚层细，预定神经外胚层细胞形状的第二个变化胞形状的第二个变化是柱状细是柱状细胞顶端收缩变为楔形细胞胞顶端收缩变

8、为楔形细胞,而周而周n围细胞不围细胞不.预定神经外胚层细胞预定神经外胚层细胞的变形是由于围绕在的变形是由于围绕在细胞顶端细胞顶端的一圈微丝收缩产生的一圈微丝收缩产生“口袋效口袋效应应”的结果（若用细胞松弛素的结果（若用细胞松弛素处理处理,细胞顶端不能收缩形成神细胞顶端不能收缩形成神经褶经褶)(）。）。如图如图神神经板经板上皮细胞的皮质处于不上皮细胞的皮质处于不断运动中断运动中, 从而携带一些粘从而携带一些粘连分子从细胞底部向上流动，连分子从细胞底部向上流动，并终止于细胞顶部并终止于细胞顶部(A)。如。如果流动的速度在每个细胞中果流动的速度在每个细胞中相等相等, 则上皮细胞彼此紧密则上皮细胞彼此

9、紧密相连相连, 不发生细胞变形。然不发生细胞变形。然而如果这种流动而如果这种流动“牵引牵引”的的速度在邻近细胞中不同速度在邻近细胞中不同,流流动较快的细胞将开始向基部动较快的细胞将开始向基部方向爬行方向爬行,移到上皮细胞之移到上皮细胞之外。因为细胞的顶部仍连在外。因为细胞的顶部仍连在一起一起,基部的爬行与顶端连基部的爬行与顶端连接和收缩结合起来产生一种接和收缩结合起来产生一种运动运动,使这些细胞升到神经使这些细胞升到神经板表面之上板表面之上,并向内卷曲形并向内卷曲形成神经褶成神经褶(B) 。n神经管细胞的增殖神经管细胞的增殖：随着神经管的形成，随着神经管的形成，由柱状上皮演变而成的假复层由柱状

10、上皮演变而成的假复层上上皮，也称增殖上皮。皮，也称增殖上皮。：如图，这个过程一直持续到细胞停止分如图，这个过程一直持续到细胞停止分裂开始迁移为止裂开始迁移为止,随着发育进行细胞分裂速度逐渐减慢随着发育进行细胞分裂速度逐渐减慢(用用3H-腺腺苷酸标记的放射自显影研究发现苷酸标记的放射自显影研究发现)。n神经管细胞的迁移神经管细胞的迁移n辐射纤维辐射纤维：在神经系统的层状结构中神经细胞沿着：在神经系统的层状结构中神经细胞沿着神经胶质细胞伸出的辐射状排列的突起神经胶质细胞伸出的辐射状排列的突起(见图见图)。n神经细胞迁移前在神经管内壁附近聚集形成神经细胞迁移前在神经管内壁附近聚集形成外套层外套层，此

11、时增殖上皮称为此时增殖上皮称为室管膜室管膜；由于停止有丝分裂后细；由于停止有丝分裂后细胞不断加入外套层增厚，在外套层与神经管外壁之胞不断加入外套层增厚，在外套层与神经管外壁之间为间为边缘层边缘层，起初它仅含有神经细胞基部的一些突，起初它仅含有神经细胞基部的一些突起，后来外套层神经细胞突起及神经系统其它部分起，后来外套层神经细胞突起及神经系统其它部分的突起也侵入此层；外套层的神经细胞分化产生的突起也侵入此层；外套层的神经细胞分化产生树树突和轴突突和轴突，一些细胞又外迁形成一个中间层；当神一些细胞又外迁形成一个中间层；当神经管分化为经管分化为脊髓脊髓时，因为外套层含有较多的细胞体，时，因为外套层含

12、有较多的细胞体，组织学染色较深，称为灰质，而边缘层含有树突和组织学染色较深，称为灰质，而边缘层含有树突和轴突，不易着色轴突，不易着色, 称为称为白质白质。 n神经管形成模式神经管形成模式(图图)：n 产生神经管所需的所有力量来自神经管上皮细胞本身产生神经管所需的所有力量来自神经管上皮细胞本身;n 神经胚形成起源于神经上皮细胞形状的变化神经胚形成起源于神经上皮细胞形状的变化; n 引起细胞形状变化的力量来自细胞骨架成分引起细胞形状变化的力量来自细胞骨架成分;n 另外两个因素另外两个因素, 即集中的伸展和细胞分裂。即集中的伸展和细胞分裂。n神经细胞的分化神经细胞的分化n 当神经元开始迁移时，它们丧

13、失细胞分裂的能力，当神经元开始迁移时，它们丧失细胞分裂的能力，而神经胶质细胞终身保留细胞分裂能力而神经胶质细胞终身保留细胞分裂能力。n 例如：运用一种神经胶质细胞特异的标记物例如：运用一种神经胶质细胞特异的标记物神神经胶质原纤维酸性蛋白经胶质原纤维酸性蛋白(GFAP)抗体进行免疫细胞抗体进行免疫细胞化学研究表明，在室管膜中的某些细胞表达化学研究表明，在室管膜中的某些细胞表达GFAP，而另外的细胞不表达，推测前者为神经胶质细胞。而另外的细胞不表达，推测前者为神经胶质细胞。这一结果提示：在室管膜中的神经胶质细胞在神经这一结果提示：在室管膜中的神经胶质细胞在神经元迁移前就已决定了。元迁移前就已决定了

14、。 n 在大体解剖水平神经管及其腔产生膨大和收缩在大体解剖水平神经管及其腔产生膨大和收缩形成脑和脊髓的室形成脑和脊髓的室;n 在组织水平神经管壁内的细胞群以不同方式在组织水平神经管壁内的细胞群以不同方式重排形成脑和脊髓不同的功能区重排形成脑和脊髓不同的功能区;n 在细胞水平神经上皮细胞分化为体内不同类在细胞水平神经上皮细胞分化为体内不同类型的神经元和神经胶质细胞。型的神经元和神经胶质细胞。n最早完成分裂向外迁移的成最早完成分裂向外迁移的成神经细胞到达边缘层下面形神经细胞到达边缘层下面形成成皮层板皮层板, 将来发育为将来发育为新皮新皮层层。该层最后分化为含细胞该层最后分化为含细胞体的体的6层层,

15、 由外向内分别由外向内分别是是:分子层分子层, 外颗粒层外颗粒层, 锥体细胞层锥体细胞层, 内颗粒层内颗粒层, 神经节细胞层和神经节细胞层和多形细多形细胞层。用放射自显影研究发胞层。用放射自显影研究发现现, 除分子层是由最早到达除分子层是由最早到达皮层板的皮层板的Cajal-Retzius细细胞形成外胞形成外, 其余其余5层组织发生层组织发生的特点是的特点是神经元迁移由内至神经元迁移由内至外的装配模式外的装配模式, 即最早即最早(妊娠妊娠16天天)停止分裂开始迁移的停止分裂开始迁移的细胞形成较深皮层细胞形成较深皮层(),晚期晚期停止分裂的细胞逐渐向外迁停止分裂的细胞逐渐向外迁移移, 依次形成依

16、次形成(17), (18), (19), (21)。神经嵴神经嵴与神经嵴细胞的与神经嵴细胞的衍生物衍生物神经嵴细胞的神经嵴细胞的迁移迁移影响神经嵴细胞多能性的影响神经嵴细胞多能性的因素因素神经嵴细胞迁移的神经嵴细胞迁移的机制机制l神经嵴神经嵴l神经嵴细胞神经嵴细胞l神经嵴细胞的衍生物神经嵴细胞的衍生物( () )l在神经管的迷走区躯干部之间异位的移植实在神经管的迷走区躯干部之间异位的移植实验验( () )神经嵴神经嵴：位于神经管：位于神经管背部两侧的具有可塑背部两侧的具有可塑性的细胞群。性的细胞群。：是具有多是具有多潜能的细胞，它能产生潜能的细胞，它能产生各种不同类型的细胞，各种不同类型的细胞

17、，包括神经元、神经胶质包括神经元、神经胶质细胞和一些非神经细胞细胞和一些非神经细胞神经嵴细胞的迁移神经嵴细胞的迁移l躯干部神经嵴细胞的迁移途径躯干部神经嵴细胞的迁移途径( (见图见图) )l头部神经嵴细胞迁移的途径头部神经嵴细胞迁移的途径(腹侧途径腹侧途径)n哺乳动物头部神经嵴细胞的迁移路线哺乳动物头部神经嵴细胞的迁移路线n小鼠头部的神经嵴细胞从小鼠头部的神经嵴细胞从r4r6菱脑节的迁菱脑节的迁移路线。其中大部分细胞迁入咽弓，小部分移路线。其中大部分细胞迁入咽弓，小部分迁移形成脑神经节。迁移形成脑神经节。第四节第四节 外胚层板外胚层板。第五节第五节 在神经系统发育在神经系统发育中的细胞凋亡中的细胞凋亡一一. .靶组织靶组织(target tissue)(target tissue)HamburgerHamburger等等(1938-1980)(1938-1980)在发育的鸡胚中进行的精在发育的鸡胚中进行的精细的定量研究发现：细的定量研究发现：；。() ：() 二二. .神经生长因子和