神经生物学第二篇演示文稿

神经生物学第二篇演示文稿目前一页\总数二十七页\编于二十点（优选）神经生物学第二篇目前二页\总数二十七页\编于二十点发育过程外胚层分化为神经板、神经板上神经前体细胞诞生、神经管的形成和分化、神经细胞的增殖和迁移、细胞群落或神经核团的形成、神经细胞轴突的生长、细胞间突触联系的建立、复杂神经回路的构建及其生后早期的修饰、神经系统的损伤和修复。目前三页\总数二十七页\编于二十点第一节神经管的形成神经板发育成神经管的过程称为神经胚(neurulation)的形成。（胚胎早期，对于人，大约是怀孕的22天左右。）胚胎初期呈平园盘状，由3层截然不同的细胞层构成，分别为：

内胚层(endoderm)---发育为内脏组织器官。

中胚层(mesoderm)---发育为骨骼和肌肉。

外胚层(ectoderm)---发育为神经系统、皮肤。第八章神经系统发育目前四页\总数二十七页\编于二十点神经系统形成的最初过程：原肠胚形成和神经胚形成目前五页\总数二十七页\编于二十点神经前体细胞-干细胞-神经元底板神经嵴细胞-感觉和自主神经系统的神经元和雪旺细胞，肾上腺髓质的嗜铬细胞和肠神经系统，软骨组织和皮肤的黑色素细胞等非神经成分中胚层-体节目前六页\总数二十七页\编于二十点神经胚形成的电镜扫描图象

(SmithandSchoenwolf,1997)目前七页\总数二十七页\编于二十点

神经诱导及其分子基础1924年Spemann和Mangold的研究发现：在正常发育期间，神经系统是由一个特定部位的细胞诱导而来的（中胚层细胞移植）。Spemann把这一区域称为“组织者”。早期研究认为，这一诱导过程是由来自原凹和脊索细胞的信号启动的。神经管形成的调控机制目前八页\总数二十七页\编于二十点外胚层发育为神经板是由于“特定部位”即组织者与预定为神经板的外胚层区域间信号传导的结果，即外胚层细胞在没有这种信号传导的情况下发育成表皮。九十年代后，新的证据证明外胚层成为表皮需要特定的信号传导，而神经胚形成无需信号传导，因此表皮诱导或神经抑制比神经诱导的提法更确切。BMP（骨髓形态发生蛋白，bonemorphogeneticprotein）是外胚层的表皮诱导因子，它是一类外胚层自分泌的生长因子。当原肠胚的外胚层小块培养于没有“组织者”的条件下，自身的BMP将使之分化成表皮（细胞），当把外胚层小块打散为细胞培养时，也没有“组织者”，它们却分化为神经型细胞，因为BMP被稀释破坏而无效。BMP是表皮的诱导因子。没有这一因子，“神经”的面目就暴露。目前九页\总数二十七页\编于二十点Noggin、Chordin和Follistatin是在“组织者”上新发现的神经诱导因子，但是至今未找到它们在应该分化为神经板的胚胎背部外胚层细胞上有相应的受体，因此它们并不直接作用于被诱导的外胚层细胞。生物化学研究证明这些神经诱导因子能直接结合BMP，以致BMP不再能激活其外胚层细胞上的受体，因而干扰了BMP的信号传导，背部胚胎的外胚层细胞则不再被诱导为表皮，却表现出神经型细胞的本来面目。这表明“组织者”的神经诱导因子实为表皮诱导因子BMP的抑制因子。有关神经胚形成分子机制的研究有助于了解许多先天性疾病的病因并进而考虑其预防。胚胎可能接触到的许多可能干扰正常信号传导的物质，如酒精和镇静药，可能引起胚胎神经系统的病理分化。像脊柱裂、无脑畸形和其他脑畸形。目前十页\总数二十七页\编于二十点神经管的发育正常(normal)神经管闭合无脑畸形(anencephaly)神经管缺陷脊柱裂(spinabifida)神经管缺陷目前十一页\总数二十七页\编于二十点二、神经管的分化(differentiation)1.3个初级脑泡神经管前部形成3个初级脑泡：前脑(forebrain)中脑(midbrain)菱脑或后脑(hindbrain)目前十二页\总数二十七页\编于二十点前脑的分化(a)大脑半球向后、向两侧生长膨大，以至遮盖住间脑。(b)嗅球从两个大脑半球的腹侧长出。前脑分化形成端脑(telencephalon)间脑(diencephalon)视泡(opticvesicles)最终发育为眼

目前十三页\总数二十七页\编于二十点中脑的分化中脑在脑的发育中变化较小。中脑发育为顶盖(tectum)被盖(tegmentum)中脑中央为中脑水管(cerebralaqueduct)，充满脑脊液。目前十四页\总数二十七页\编于二十点后脑的分化后脑头端的分化后脑分化成3部分：小脑(cercbellum)脑桥(pons)延髓(medulla)分化成小脑和脑桥。中央是第四脑室(fourthventricle)，充满脑脊液。目前十五页\总数二十七页\编于二十点后脑尾端的分化分化成延髓。中央是第四脑室(fourthventricle)，充满脑脊液。目前十六页\总数二十七页\编于二十点脊髓的分化脊髓中央蝴蝶状的区域为灰质，分为：背角(dorsalhorm)、腹角(ventralhorm)中间带(intermediatezone)。周围是白质：白质传导束(whitemattercolumns)中央处狭长孔道为脊髓中央管(spinalcanal)。目前十七页\总数二十七页\编于二十点三、细胞增殖成年人脑大约有1000亿（1011）个神经元和比这多得多的胶质细胞。除少数特例，成年脑的神经元都是在生前几个月的时间里由一小群前体细胞产生的。此后，前体细胞消失，不再有新的神经元补充以代替老年或损伤失去的神经元。脑泡壁是细胞分裂极为活跃的神经上皮。早期脑泡壁由外层的边缘区和内层的脑室区所构成。在人胚胎细胞增殖的高峰期，每分钟产生大约25万个新的神经元。（前体细胞-有丝分裂–成神经细胞）神经元出生期的研究证明，具有特定细胞类型和神经联系模式的每个脑结构是由一个特定发育时间内出生的许多细胞聚集而成的。目前十八页\总数二十七页\编于二十点细胞迁移是具有特定空间关系的细胞群普遍存在的发育特征。分裂后的成神经细胞最终的准确定位特别重要。发育中的突触前和突触后成分必须在准确的时间并在准确的位置才能建立起具有信息传递功能的神经元间的准确联系。绝大部分源于神经管脑室区和或神经嵴的发育期神经元都经过相当路径的迁移。灵长类动物尤为明显。例如在大脑皮层的形成过程中，神经元往往必须从脑室区迁移到数毫米之外靠近脑膜面的皮层板。神经元迁移缺陷导致人类和实验动物主要的神经功能障碍。四、细胞迁移和分化目前十九页\总数二十七页\编于二十点目前对于神经元从出生地至目的地如何迁移的机理了解甚少，但是已经知道微环境对于一个细胞能否迁移，甚至对于其表型的决定都是至关重要的。微环境的细胞粘连分子和细胞外基质分子以及靶细胞分泌的特异多肽生长因子可能在驱动神经嵴细胞的迁移中发挥非常重要的作用。在大脑皮层、海马和小脑的发育过程中，微环境的放射状胶质细胞是成神经细胞迁移的骨架。成神经细胞沿放射状胶质细胞的突起由脑室区爬行抵达皮层板后分化为具有轴突和树突的神经元。目前二十页\总数二十七页\编于二十点五、神经元表型的多样性及其形成的分子基础不同类型的神经元以及胶质细胞在发育的极早阶段，或许在神经板形成时期就被决定。不同类型的前体细胞可能存在于脑室区，每一种前体细胞产生成年期特定类型的细胞。一种细胞的命运是其家系决定的，即不同类型的神经元和胶质细胞都有其不同的“祖先”。前体细胞可能并不提供其最终细胞类型的任何信息，与特定脑区微环境中其他细胞的相互作用才是确定细胞类型的决定因素。目前二十一页\总数二十七页\编于二十点目前大量证据有利于细胞-细胞间的相互作用启动神经元分化的观点。对于这一问题的探索，多数依靠移植手段进行：移植胚胎的小块脑区到宿主动物并观察移植的细胞在以后的发育中是否获得宿主的表型特征。结果表明，非常早期的前提细胞在移植后常常具有宿主的表型。然而，较晚期的前体细胞移植后则保留其原有的类型。目前二十二页\总数二十七页\编于二十点小结神经系统的早期发育是一个极为复杂的动态过程，在这期间不断发生着细胞位置的重排和分化。单个前体细胞的命运并不为其有丝分裂的家系决定，细胞分化的信息主要来自发育中细胞与其环境的相互作用，细胞与细胞间的信号传导启动转录调节和最后的基因表达。发育脑和身体其他部位具有类似的信号传导和调节分子：激素、转录因子、第二信使和细胞粘连分子。研究其功能有助于解释许多先天性神经系统异常。目前二十三页\总数二十七页\编于二十点神经回路的构建一、轴突生长及其路径选择神经系统发育的特性中，生长轴突可穿过复杂的细胞领地找到几个毫米或几个厘米之外与之匹配的突触后靶细胞。现在已经知道轴突的生长能力是生长锥—生长轴突顶端的一个特殊结构所具有的特性。生长锥是运动活跃的结构，不停地探测细胞外环境并对局部信号作出反应，表现为生长速度和方向的改变。生长锥由扁平的板层形伪足及其丝状伪足组成。丝状伪足一会伸出，一会缩回消失，如同伸出的手指触摸环境以获取“感觉”并决定其何去何从。目前二十四页\总数二十七页\编于二十点生长轴突在旅途中会作出许多生长方向的选择，在“交叉路口”的选择尤为重要。例如人和其他哺乳动物的颞侧视网膜神经节细胞的轴突在视交叉处仍然在脑的同侧延伸，而鼻侧视网膜神经节细胞的轴突则交叉到对侧。因此，视网膜上不同位置的节细胞在抵达视交叉前必须作出是否越过中线的决定。目前二十五页\总数二十七页\编于二十点二、轴突生长与化学导向因子目前认为，从不同靶区来的信号能选择性影响轴突生长锥的运动，因而吸引它们到达合适的目的地。许多在体和离体的实验均肯定了这一基本理论。但要鉴别这些信号非常困难，由于这些因子在发育胚胎的含量极小。三、选择性突触形成在抵达准确的靶区以后，轴突必须在许多可能成为其突触后细胞中挑选它将支配的特定靶细胞。过去20多年来，许多研究者试图寻找控制突触形成的分子，现在发现运动神经末梢释放的agrin分子参与了功能性突触的建立过程。目前二十六页\总数二十七页\编于二十点四、神经元的存活及其与靶细胞间的联系保持：神经营养因子生长轴突与其对应的靶细胞之间形成突触联系意味着一个新的发育阶段的开始。突触一旦形成，神经元的继续存活和分化在某种程度上将依赖