神经系统发育课件

第6章

神经系统发育1神经管发育脑和脊髓发育神经诱导作用神经元分化与迁移突起形成发育中细胞死亡脑老化及其分子机制中枢神经系统畸形当原肠形成后，胚层亦逐渐形成，

细胞出现明显的分化，各器官的原基逐步形成。同时胚胎的形状也随之发生变化，身体变长，形成头和尾，并分出颈和躯干，以后肢芽出现。有胚外构造的动物，胚胎本身和胚外构造分离，形成成体动物的雏形。器官发育是一个及其复杂的过程，即包含细胞的分裂与分化，也存在着器官与器官之间，器官与内、外环境之间的相互影响。2神经系统发育的主要过程大致可

分为：神经元的发生、增殖、迁移、分化、突触以及神经回路的形成等主要过程

。36.1

神经管发育4神经板----神经沟（两侧有神经褶）----神经管6.1.1

初级神经胚指由脊索中胚层诱导外胚层细胞分裂、

内陷并与表皮层脱离形成中空的神经管。56脊椎动物头部和躯干部分神经管形成

主要以初级神经胚形成方式进行，其过程可分为彼此独立但在时空上又相互重叠的5个时期：神经板形成神经底板形成神经板的变形神经板弯曲成神经沟神经管闭合71.神经板形成8由背中胚层（与胚胎其他区域合

作）发出信号指导其上方外胚层细胞发育成柱状细胞，与预定的表皮外胚层细胞分化。分离培养实验证明:神经板与表皮细胞协调一致的运动形成神经管。2.神经底版形成9以前认为只有神经板中线处细胞才能形成神经板，边缘部分和神经褶则构成神经管最靠背面的部分。新近纪录表明，仅头部神经板形成方式是这样，而躯干部神经管底板具有独立起源，即由原结（亨氏结）一部分细胞迁入神经板中央形成。鹌鹑和鸡胚移植实验：将1.5天鸡胚亨氏节和后面脊索去掉，用鹌鹑对应部位代替，发育成镶嵌体，分析表明神经底板和脊索细胞都由鹌鹑细胞发育而来，因此，亨氏节包含形成神经底板的细胞。103.神经板变形11神经板变窄、变长与细胞变成高柱状直接相关，是神经板内在的力量所致。神经板与外胚层（体表）形成背外侧

铰合点（dorsor

lateral

hinge

point，DLHP），中间铰合点（median

hingepoint

MNP）的细胞被锚定在脊索上，脊索诱导中间较合点细胞变矮，形成楔状。背外侧较合点被锚定在神经锚的表面外胚层上，细胞也变成高楔形的，细胞的变形与微丝微管参与相关。124.神经板弯曲成神经沟13神经板弯曲形成神经沟与这些铰合点相关，铰合点作为支点（轴），细胞围绕它旋转。同时，表面外胚层也将神经板从两侧将神经褶推向中央。5.神经管闭合14两侧神经褶被推向中央中线后相互合并，即神经管闭合。神经褶连接处的细胞形成神经脊细胞，从背部迁移出来（鸟类、哺乳类在闭合前迁移），神

经管闭合后，前、后端留下神经孔，在人约在25、26天闭合。神经管前端较粗、管壁厚，形成脑泡，后端较细，管壁薄、形成脊髓。神经嵴

neural

crest来源于外胚层，由于它的重要性而有

时被称为第四胚层。

神经嵴细胞起源于神

经管最靠背部的区域。能广泛迁移、分化形

成各种类型的细胞。15神经管的闭合与遗传因子和环境因子之间的相互作用有关。遗传因子：

pax3、sonichedghog、openbrain等，环境因子：维生素B12、胆固醇（孕妇应补叶酸VB12预防无脑畸形和脊髓裂）。16次级神经胚形成secondary

neurulation17外胚层细胞下陷进入深层，形成实心的细胞索—髓索（medullarycord），接着再产生空洞形成中空的神

经管。鱼的神经胚形成为次级神经胚形成。两栖、鸟、小鼠等后端神经管的形成也如此。6.1.2

脑室界沟18神经管分化后，管内腔变为左右压扁的裂隙状，在横断面上形成“内菱外方”的形状。顶板

底板

脑室界沟

翼板基板基于BMP和Hedgehog信号分子浓度梯度的调节，许多转录因子在不同背腹轴位置表达，将脊髓划分为不同的区域。19后部化因子由后向前形成一个浓度梯度，调节图式化基因的表达。而在脑区，其活性被Wnt抑制因子等所抑制。Wnt活性沿前后轴形成从后到前的浓度梯度，促进后部特异性神经组织的分化，在头部被组织者产生的抑制因子，使脑部组织得以分化。20216.1.3

初级脑泡

6.1.4次级脑泡22二弯曲

三脑泡

三弯曲

五脑泡236.1.5

腔室系统246.2

脑和脊髓发育25脑:高度分化形成脑曲，脑泡分化形成各种不同的核团，内腔扩大成脑室和脉络丛组织，产生脑脊液。脊髓：各阶段的内部结构基本是均等的、连续的、分化较小的，中央管粗细大体

一致。6.2.1

端脑和间脑终板

皮质板6.2.2

中脑顶盖

脚底6.2.3

脑桥、延髓和小脑6.2.4

脊髓266.3

神经诱导作用27诱导：胚胎一个区域对另一个区域发生影响，并使后者沿着一条新途径分化的作用称为诱导。胚胎诱导的任何系统至少具有两个部分：一个组织产生诱导的刺激，另一个组织

接受刺激并对它起反应，前者为诱导者，后者为反应组织。初级胚胎诱导：脊索中胚层诱导外胚层细胞分化形成神经组织的作用称初级胚胎诱导。这一诱导作用并非胚胎发育中最早出现的诱导作用，由于这一名词沿

用以久，人们以习惯使用。28神经管是由初级诱导者诱导而成。其

前端的衍生物(视泡)又诱导出次级结构(晶状体)，故神经管又称为次级诱导者

(secondaryinductor)。随后次级诱导的产物(晶状体)又诱导三级诱导产物(角膜)的形成，故晶状体又被称为三级诱导者(tertiaryinductor)。类似的诱导系统也见于鼻、耳和其他器官的发育中。29在神经管被诱导后，它仍然能对来自脊索的诱导信

号起反应。那些邻近脊索的神经管细胞(最腹部中线处的细胞)变为底板细胞。这些底板细胞一旦被诱导，它又可在其任一侧诱导运动神经元的形成。303132基于BMP和Hedgehog信号分子浓度梯度的调节，许多转录因子在不同背腹轴位置表达，将脊髓划分为不同的区域。336.4

神经元分化与迁移34在神经系统的发育过程中，神经细胞均产生于神经管的最内层。随着发育的推移，神经管由单层细胞变为多层细胞。细胞层的变化提示细胞进行了迁移，最终到达指定居层并发育为成熟的神经元或神经胶质细胞。6.4.1

神经管发生模式356.4.2

神经元增殖与分化神经管细胞的前体细胞是中枢神经系统所有细胞的起源。新的神经细胞只产生于神经管的内层，

神经管的内腔将来演变成脑室和脊髓中央管，靠近管腔的内层是产生新的神经细胞的区域。图6-1236376.4.3

神经元和神经胶质细胞的迁移6.4.4

神经嵴细胞发生6.4.5神经嵴细胞多能性因素38第6章

神经系统发育39神经管发育脑和脊髓发育神经诱导作用神经元分化与迁移突起形成发育中细胞死亡脑老化及其分子机制中枢神经系统畸形6.5

突起形成40轴突延伸生长锥

识别靶细胞

引导轴突向正确的方向生长。从生长锥上能生出进行波状运动的

扇形膜状物，或者丝状的假足突起（microspike）。对培养神经细胞所观察到的情况是：丝状假足长10—20微米、直径约0.3微米，从一个生长锥上能长出1—30根突起，以每分钟6—10微米的速度不断地反复进行伸长与收缩，并具有与其他不同种组织接触而附着的性质。在生长锥的细微结构中包括有滑面内质

网、液胞、神经细丝、微小管以及在周

缘部位由直径约5纤米的微纤丝构成的

特殊网状构造。这种网状构造一起伸入

到伪足中，并认为这是伪足运动的原动力。416.5.3

轴突引导机制42神经轴突生长的引导机制：神经轴突的生长首先决定于其自身表达的基因产物；神经轴突的生长也决定于其所处的环境，某些因素具有吸引作用，而有些具有排斥作用。这些环境因素包括：其伸展途径中的组织结构，胞外基质成分，相临细胞的表面特性。长距离引导：利用可扩散的分子对神经有吸

引或是排斥的作用来导引神经细胞去的位置，

有化学性引导和化学性排斥两种。化学性排斥：体节生