神經(jīng)胚形成和神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育

神經(jīng)胚形成和神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育第1頁(yè)/共54頁(yè)

外胚層分三部:中部神經(jīng)外胚層、表皮外胚層和神經(jīng)-體節(jié)連接區(qū)受脊索中胚層的誘導(dǎo)，中部外胚層細(xì)胞變形伸長(zhǎng)，增厚成神經(jīng)板(neuralplate)。此后神經(jīng)板邊緣增厚向上隆起成神經(jīng)褶(neuralfolds),中央凹陷為神經(jīng)溝(neuralgroove)。神經(jīng)褶繼續(xù)向上隆起在背中線(xiàn)愈合成神經(jīng)管，神經(jīng)-體節(jié)連接區(qū)與神經(jīng)管及表皮脫離，成神經(jīng)嵴(neuralcrest)，位神經(jīng)管背側(cè)。兩側(cè)表皮也在背中線(xiàn)愈合，覆蓋在神經(jīng)嵴和神經(jīng)管表面。神經(jīng)嵴形成不久開(kāi)始遷移到整個(gè)胚胎，產(chǎn)生幾個(gè)細(xì)胞群體，包括色素細(xì)胞和周?chē)窠?jīng)系統(tǒng)的細(xì)胞。神經(jīng)系統(tǒng)主要由神經(jīng)管、神經(jīng)嵴和外胚層板(ectodermalplacodes)三部分形成.第2頁(yè)/共54頁(yè)第3頁(yè)/共54頁(yè)

神經(jīng)管并非在外胚層中同時(shí)發(fā)生,

在鳥(niǎo)類(lèi)和哺乳類(lèi)更明顯。它們的體軸在神經(jīng)胚形成之前已伸長(zhǎng)，右下圖示24小時(shí)雞胚的神經(jīng)胚形成，當(dāng)前部的神經(jīng)管已幾乎愈合的時(shí)候，后部區(qū)域才剛剛開(kāi)始神經(jīng)胚形成。通常神經(jīng)管首先在第一體節(jié)處發(fā)生愈合，然后繼續(xù)向前后兩端逐漸愈合.第4頁(yè)/共54頁(yè)

當(dāng)神經(jīng)管向前后愈合后，在前后兩端保留開(kāi)口，分別稱(chēng)前神經(jīng)孔(anteriorneuropore)和后神經(jīng)孔(posteriorneuropore),

羊水可流過(guò)其中。通常在妊娠第4周末分別關(guān)閉前后神經(jīng)孔。在第27天不能關(guān)閉后神經(jīng)孔，導(dǎo)致髓裂胚(脊髓裂；spinabifida),

此病的嚴(yán)重性取決于多少脊髓保留開(kāi)口;不能關(guān)閉前神經(jīng)孔導(dǎo)致致命的無(wú)腦畸形(anencephaly),

此時(shí)前腦保持與羊水接觸,隨后退化,胎兒前腦停止發(fā)育,而且不能形成顱骨和穹隆。這種畸形在人類(lèi)所有懷孕中占大約0.1%，神經(jīng)管關(guān)閉的缺陷現(xiàn)在能通過(guò)物理的和化學(xué)的方法在懷孕期間檢出。第5頁(yè)/共54頁(yè)第6頁(yè)/共54頁(yè)二.神經(jīng)管的分化(differentiationoftheneuraltube)神經(jīng)管以三種不同方式同時(shí)分化為中樞神經(jīng)系統(tǒng)的各種不同區(qū)域:

在大體解剖水平神經(jīng)管和其管壁膨大和收縮形成腦和脊髓的室;在組織水平神經(jīng)管壁中的細(xì)胞群以不同方式重排形成腦和脊髓不同的功能區(qū);在細(xì)胞水平神經(jīng)上皮細(xì)胞分化為多種類(lèi)型的神經(jīng)元和支持的膠質(zhì)細(xì)胞。1.腦區(qū)的形成:

神經(jīng)管前部膨大形成三個(gè)初級(jí)泡,分別是前腦、中腦和后腦。到后神經(jīng)孔關(guān)閉時(shí)，次級(jí)膨大(視泡，opticvesicle)從前腦兩側(cè)伸出。同時(shí)出現(xiàn)頭曲和頸曲。前腦再分化為前部的端腦和較后的間腦.端腦最后形成大腦半球，間腦將形成丘腦和下丘腦，主要接受眼視神經(jīng)的傳入。中腦并不進(jìn)一步分化，其腔形成大腦導(dǎo)水管.第7頁(yè)/共54頁(yè)后腦分化為前部的后腦和末腦，后腦將來(lái)形成小腦，負(fù)責(zé)運(yùn)動(dòng)、姿勢(shì)和平衡；末腦形成延髓，它的神經(jīng)元負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)呼吸、胃腸和心血管的活動(dòng)。在其間形成橋曲。第8頁(yè)/共54頁(yè)2.神經(jīng)細(xì)胞的增殖最初神經(jīng)管是單層細(xì)胞，增殖神經(jīng)上皮組成的假?gòu)?fù)層上皮,這是一個(gè)迅速分裂的細(xì)胞群。放射自顯影的研究證明，在發(fā)育早期，100%的神經(jīng)管細(xì)胞結(jié)合3H-胸腺嘧啶核苷到細(xì)胞核的DNA中，因此可根據(jù)放射活性追蹤細(xì)胞的行為。在細(xì)胞靠近神經(jīng)管外壁時(shí)為S期，3H-胸腺嘧啶核苷摻入細(xì)胞核DNA中，當(dāng)細(xì)胞移動(dòng)到內(nèi)壁時(shí)開(kāi)始有絲分裂。然后進(jìn)入下一個(gè)細(xì)胞周期。每次分裂放射活性減少一半。隨發(fā)育分裂速度減慢，細(xì)胞周期變長(zhǎng)。第9頁(yè)/共54頁(yè)隨神經(jīng)細(xì)胞繼續(xù)分裂，移動(dòng)的細(xì)胞圍繞神經(jīng)管形成第二層，隨后增殖神經(jīng)細(xì)胞不斷加入而增厚，稱(chēng)外套層(mantlezone)。而增殖上皮現(xiàn)在被稱(chēng)為室管膜(ependyma)。外套層細(xì)胞分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞兩種。神經(jīng)元向外伸出軸突，產(chǎn)生邊緣帶(marginalzone)。此后膠質(zhì)細(xì)胞以髓鞘包圍邊緣帶的軸突，因而給以白色外表和不易著色，此處稱(chēng)為白質(zhì)(whitematter)，外套層細(xì)胞體所在處稱(chēng)為灰質(zhì)(graymatter).中樞神經(jīng)節(jié)系統(tǒng)發(fā)育的兩個(gè)時(shí)期第10頁(yè)/共54頁(yè)脊髓、小腦和大腦皮層中室層、中間層和邊緣層的分化3.中樞神經(jīng)系統(tǒng)(centralnervesystem,CNS)組織結(jié)構(gòu)在脊髓和延髓中，上述室管層、外套層和邊緣帶的三層基本模式在整個(gè)發(fā)育過(guò)程中被保留.在腦中細(xì)胞的遷移、不同的生長(zhǎng)和選擇的細(xì)胞死亡導(dǎo)致三層基本模式修改，特別是在小腦和大腦中.第11頁(yè)/共54頁(yè)⑴大腦(cerebrium)的發(fā)育和組織生成在三層模式基礎(chǔ)上,

外套層成神經(jīng)細(xì)胞(neuroblast)沿膠質(zhì)細(xì)胞突起向外遷移到邊緣帶下面形成皮層板,將發(fā)育為新皮層(neopallialcortex)。最后分化為六層：Ⅰ分子層；Ⅱ外顆粒層；Ⅲ錐體細(xì)胞層；Ⅳ內(nèi)顆粒層；Ⅴ神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層和Ⅵ多形細(xì)胞層。用放射自顯影技術(shù)證明，除分子層是由最早到達(dá)皮層板的Cajal-Retzius細(xì)胞在軟腦膜下形成外，其余五層組織發(fā)生的特點(diǎn)是神經(jīng)元遷移由內(nèi)至外的裝配過(guò)程(E16-Ⅵ，E17-Ⅴ，E18-Ⅳ，E19-Ⅲ，E21-Ⅱ)，呈現(xiàn)“堆積”的模式，即較晚期形成的細(xì)胞通過(guò)已定位的神經(jīng)元遷移。水平方向上，大腦皮層根據(jù)細(xì)胞的組織形態(tài)和功能又分成不同的40個(gè)區(qū)。它們的輸出、輸入有著各自的特點(diǎn)，如視皮層的第Ⅵ亞層輸出到丘腦的外膝體核，聽(tīng)皮層的第Ⅵ亞層則輸出到丘腦的內(nèi)膝體核.第12頁(yè)/共54頁(yè)小鼠大腦皮層中神經(jīng)元起源時(shí)間的內(nèi)外順序示大腦皮層中神經(jīng)元遷移模式和起源時(shí)間第13頁(yè)/共54頁(yè)⑵小腦(cerebellium)

的發(fā)育和組織生成小腦皮層的發(fā)育類(lèi)似大腦，但又不同。首先產(chǎn)生神經(jīng)元—蒲頃野細(xì)胞(Purkinjecells),

此后具分裂能力的細(xì)胞遷移到軟腦膜下成次級(jí)增生層——外顆粒層,它繼續(xù)分裂一段時(shí)間后向內(nèi)遷移,經(jīng)過(guò)蒲頃野細(xì)胞到達(dá)它們的最終位置內(nèi)顆粒層.人類(lèi)在出生600天后外顆粒層才消失。最后小腦分化為三層：分子層、蒲頃野細(xì)胞層和顆粒層。第14頁(yè)/共54頁(yè)⑶海馬(hippocampus)海馬由大腦泡中央腦壁的一部分神經(jīng)上皮發(fā)育而來(lái)，其主要發(fā)生模式類(lèi)似大腦，但由于腦壁向內(nèi)折入腦室，外層呈“內(nèi)-外”形成模式，而內(nèi)層呈“外-內(nèi)”的模式.整個(gè)發(fā)育過(guò)程在小鼠從懷孕10天到出生后20天完成。⑷核團(tuán)(nuclei)腦內(nèi)的非層狀結(jié)構(gòu)，在靠近腦室的較深的層中，每個(gè)核團(tuán)作為一個(gè)功能單位。其發(fā)生呈現(xiàn)一種“外-內(nèi)”的“包裹”的模式。第15頁(yè)/共54頁(yè)4.外周神經(jīng)系統(tǒng)(peripheralnervoussystem,PNS)的發(fā)育

PNS包括CNS(腦和脊髓)之外的所有神經(jīng)組織。

CNS和PNS可分為:自主(內(nèi)臟)神經(jīng)系統(tǒng)(autonomicnervesystem)和軀體神經(jīng)系統(tǒng)(somaticnervesystem)。自主(內(nèi)臟)神經(jīng)包括支配內(nèi)臟器官，如心臟等和各種腺體平滑肌上的神經(jīng)纖維，非隨意控制。又分為交感(sympathetic)和副交感(parasympathetic)神經(jīng)系統(tǒng)，相互拮抗作用。軀體神經(jīng)系統(tǒng)包括支配和控制骨骼肌的神經(jīng)元，隨意控制。自主和軀體神經(jīng)系統(tǒng)又包含兩類(lèi)神經(jīng)元：感覺(jué)(sensory)或傳入(afferent)神經(jīng)元和運(yùn)動(dòng)(motor)或傳出(efferent)神經(jīng)元。前者攜帶從周?chē)h(huán)境得到的感覺(jué)從背側(cè)進(jìn)入脊髓，其胞體在脊髓外聚集成感覺(jué)神經(jīng)節(jié)(sensoryganglion)。經(jīng)加工后的信息由運(yùn)動(dòng)(傳出)神經(jīng)傳遞到肌肉或腺體。在軀體神經(jīng)中運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的胞體在脊髓腹部的灰質(zhì)中,伸出的纖維成脊神經(jīng)(spinalnerves)腹根。第16頁(yè)/共54頁(yè)自主神經(jīng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)比較復(fù)雜,有兩種神經(jīng)元的連接第一種神經(jīng)元細(xì)胞體在神經(jīng)管腹部，纖維從腹根傳出并在第二種神經(jīng)元胞體上形成突觸(synapes)，后者在平滑肌或腺體上形成突觸。第二種神經(jīng)元細(xì)胞體也形成神經(jīng)節(jié)，為交感神經(jīng)節(jié)(sympatheticganglion)第一類(lèi)神經(jīng)纖維稱(chēng)節(jié)前纖維(preganglionicfibers)，第二類(lèi)稱(chēng)節(jié)后纖維(postganglionicfibers)．交感神經(jīng)的節(jié)前纖維由脊髓產(chǎn)生，與體神經(jīng)系統(tǒng)的感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)纖維組成脊神經(jīng)；副交感神的節(jié)前纖維起源于腦干和骶髓，加入腦神經(jīng)(cranialnerves)和骶神經(jīng).第17頁(yè)/共54頁(yè)第18頁(yè)/共54頁(yè)第19頁(yè)/共54頁(yè)三、成神經(jīng)干細(xì)胞神經(jīng)系統(tǒng)一旦成熟，新神經(jīng)元就不會(huì)產(chǎn)生。但最近研究顯示環(huán)境刺激可增加大腦里新神經(jīng)元的數(shù)目.將溴脫氧尿苷(BrdU,bromodeoxyuridine)注入動(dòng)物大腦中，這種核苷在DNA復(fù)制過(guò)程中會(huì)合成胸苷(thymidine)并進(jìn)入DNA中。如果細(xì)胞標(biāo)記上BrdU，就意味著該細(xì)胞剛完成有絲分裂是一個(gè)新生細(xì)胞。通過(guò)這種技術(shù)發(fā)現(xiàn)成年動(dòng)物每天都有成千的新神經(jīng)元生成.從失去記憶的患者腦中發(fā)現(xiàn)，在注射BrdU的患者中，16天到78天后海馬齒狀回的顆粒細(xì)胞層出現(xiàn)新生的神經(jīng)元(Erikkson，1998)，并且產(chǎn)生這些神經(jīng)元的干細(xì)胞(stemcell)是來(lái)自于室管膜(Doetsch等，1999；Johansson等，1999)。因?yàn)槭夜苣び梢逊只哪z質(zhì)細(xì)胞組成，功能上它們的纖毛維持著腦脊液的流動(dòng)?，F(xiàn)在看起來(lái)這些膠質(zhì)細(xì)胞可以重新再分化形成神經(jīng)干細(xì)胞(neuralstemcell).所以大腦即使在出生之后，也不是一成不變的組織結(jié)構(gòu)第20頁(yè)/共54頁(yè)左圖：成年人腦海馬齒狀回中的神經(jīng)干細(xì)胞.右圖：胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)基中加入堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子和血小板來(lái)源的生長(zhǎng)因子，分化為神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞；加入視黃酸則分化為有功能的神經(jīng)細(xì)胞.第21頁(yè)/共54頁(yè)神經(jīng)嵴起源于外胚層,但被稱(chēng)為第四胚層,因?yàn)樯窠?jīng)嵴細(xì)胞廣泛地遷移和產(chǎn)生大量分化的細(xì)胞類(lèi)型。包括：⑴感覺(jué)的、交感和副交感神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元和支持的膠質(zhì)細(xì)胞；⑵腎上腺中產(chǎn)生腎上腺素的髓質(zhì)細(xì)胞；⑶表皮中含黑色素的細(xì)胞；⑷頭部的骨骼和結(jié)締組織成分(下表)。神經(jīng)嵴的一些衍生物—————————————————————————————————衍生物細(xì)胞類(lèi)型和衍生的結(jié)構(gòu)—————————————————————————————————外周神經(jīng)系統(tǒng)（PNS）神經(jīng)元，包括感覺(jué)神經(jīng)節(jié)、交感和副交感神經(jīng)節(jié)及叢神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，Schwann細(xì)胞。內(nèi)分泌

腎上腺髓質(zhì)；分泌降鈣素的細(xì)胞；頸動(dòng)脈體I型細(xì)胞。色素細(xì)胞

表皮黑色素細(xì)胞。外胚層間質(zhì)衍生物面部和前腹部顱骨的軟骨和骨骼。結(jié)締組織（外胚層角膜的內(nèi)皮和基質(zhì)；齒乳突、真皮、平滑肌、頭部和間質(zhì)衍生的）頸部皮膚的脂肪組織；唾液腺、淚腺、胸腺、甲狀腺和腦垂體的結(jié)締組織；動(dòng)脈弓起源的動(dòng)脈的結(jié)締組織和平滑肌。——————————————————————————————————四.神經(jīng)嵴及其衍生物(Theneuralcrestanditsderivatives)第22頁(yè)/共54頁(yè)1．神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移路線(xiàn)(migrationpathwayofneuralcrestcell

⑴軀干部神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移路線(xiàn)軀干部神經(jīng)嵴是臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，神經(jīng)管愈合后不久它就分散遷移。主要采取兩條路線(xiàn)①腹側(cè)路線(xiàn)：神經(jīng)嵴細(xì)胞通過(guò)生骨節(jié)遷移，它們經(jīng)過(guò)體節(jié)前部向腹側(cè)遷移。將來(lái)變?yōu)楦杏X(jué)的和交感神經(jīng)元、腎上腺髓質(zhì)細(xì)胞和施旺細(xì)胞.②背側(cè)路線(xiàn)：神經(jīng)嵴細(xì)胞通過(guò)表皮和生皮-生肌節(jié)之間遷移，從中央背區(qū)遷移到皮膚的最腹部,它們產(chǎn)生皮膚的黑色素細(xì)胞.第23頁(yè)/共54頁(yè)⑵頭部神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移路線(xiàn)雞胚頭部的神經(jīng)嵴細(xì)胞根據(jù)它們菱腦節(jié)起源分三條路線(xiàn)：R2遷入第一咽囊(下頜)形成三叉神經(jīng)節(jié)R4遷入第二咽囊(頸部舌軟骨)形成膝狀和聽(tīng)前庭神經(jīng)節(jié);R6遷入第三、第四咽囊，形成胸腺、甲狀腺和甲狀旁腺，也形成迷走神經(jīng)和舌咽神經(jīng)的神經(jīng)節(jié)。在人類(lèi)產(chǎn)生頜骨、中耳的砧骨和錘骨，以及大部分面部的肌群。起源于后腦區(qū)的神經(jīng)嵴細(xì)胞產(chǎn)生人類(lèi)的鐙骨和許多面部的軟骨.頸部的神經(jīng)嵴細(xì)胞產(chǎn)生頸部的骨骼和肌肉.第24頁(yè)/共54頁(yè)2.神經(jīng)嵴細(xì)胞的多能性（Pluripotentialityofneuralcrestcells）一個(gè)神經(jīng)嵴細(xì)胞根據(jù)它在胚胎內(nèi)的位置能分化為幾種不同類(lèi)型的細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)證實(shí)局部組織環(huán)境對(duì)神經(jīng)嵴細(xì)胞分化的決定作用.取自鵪鶉迷走區(qū)神經(jīng)嵴移植到雞胚的軀干區(qū)，它們按軀干區(qū)神經(jīng)嵴細(xì)胞的路線(xiàn)遷移，形成腎上腺素能的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞.相反，將雞胚的軀干區(qū)神經(jīng)嵴移植到鵪鶉的迷走區(qū)，它們按迷走區(qū)神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移路線(xiàn)到達(dá)目的地，產(chǎn)生乙酰膽堿能的神經(jīng)節(jié).中腦區(qū)的神經(jīng)嵴細(xì)胞通常遷移到眼內(nèi)變?yōu)殪柲ぼ浌?。?dāng)被移植到軀干部后它能形成感覺(jué)神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)元、腎上腺髓質(zhì)細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞和施旺細(xì)胞。第25頁(yè)/共54頁(yè)五、外胚層板(Ectodermalplacodes)外胚層板只發(fā)現(xiàn)于頭部和那些變?yōu)橹鶢钌掀さ耐馀邔訁^(qū).包括最前端的嗅基板(nasalplacode)，它產(chǎn)生嗅上皮,形成感受器的雙極神經(jīng)元。后部是聽(tīng)基板(oticplacode)，它產(chǎn)生內(nèi)耳的感覺(jué)上皮和聽(tīng)神經(jīng)節(jié)或螺旋神經(jīng)節(jié)及前庭神經(jīng)節(jié)的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。另外，一系列小的基板，如鰓上基板、中間基板和背外側(cè)基板等，象聽(tīng)基板一樣產(chǎn)生腦感覺(jué)神經(jīng)節(jié)中的一些神經(jīng)元。如三叉神經(jīng)節(jié)、舌咽神經(jīng)節(jié)和迷走神經(jīng)節(jié)中的一些神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。第26頁(yè)/共54頁(yè)雞胚頭部外胚層板的位置及其在成體中的衍生物第27頁(yè)/共54頁(yè)六、神經(jīng)細(xì)胞的遷移(Migrationoftheneuron)在神經(jīng)管細(xì)胞經(jīng)歷最后一次有絲分裂后，停止DNA合成，滯留在G1期，并開(kāi)始向神經(jīng)管外壁遷移。在神經(jīng)系統(tǒng)層狀結(jié)構(gòu)的發(fā)育中，神經(jīng)細(xì)胞好象是沿著神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞伸出的輻射狀排列的突起遷移的。這些突起被稱(chēng)為輻射纖維(radialfibers)，它們從室管層伸向軟腦膜表面.電鏡研究發(fā)現(xiàn)，在大腦皮層中，神經(jīng)細(xì)胞在遷移期間一直緊緊地貼附于輻射狀排列的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的突起上.在小腦皮層中,神經(jīng)細(xì)胞沿著伯格曼神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的突起遷移.在小鼠突變體中，顆粒細(xì)胞和伯格曼神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞間的聯(lián)系異常，因而顆粒細(xì)胞的遷移被嚴(yán)重干擾。表明，遷移的神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的輻射狀突起之間并不是簡(jiǎn)單的靠近關(guān)系。第28頁(yè)/共54頁(yè)第29頁(yè)/共54頁(yè)1.神經(jīng)細(xì)胞的分化神經(jīng)管襯里的室管膜細(xì)胞(ependymalcells)能產(chǎn)生神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的前體。這些前體細(xì)胞的分化由它們進(jìn)入的環(huán)境決定一個(gè)已知的前體細(xì)胞能形成神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞兩種可能。但不知道這兩種細(xì)胞是何時(shí)決定，它們?cè)谕馓讓又袝r(shí)成神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和幼稚的神經(jīng)元間形態(tài)上無(wú)明顯差別。當(dāng)細(xì)胞開(kāi)始遷移時(shí)，將來(lái)的神經(jīng)元不再具有細(xì)胞分裂的能力，而膠質(zhì)細(xì)胞有此能力，并在有機(jī)體終生保持了進(jìn)一步分裂的能力。最近用神經(jīng)膠質(zhì)原纖維酸性蛋白(glialfibrillaryacidicprotein，GFAP)進(jìn)行免疫細(xì)胞化學(xué)發(fā)現(xiàn)，在室管膜中的某些細(xì)胞表達(dá)GFAP，而另一些不表達(dá)，推測(cè)前者為神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，后者為成神經(jīng)細(xì)胞。提示，在室管膜中神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在遷移前就已決定。七、神經(jīng)細(xì)胞的分化、結(jié)構(gòu)和分類(lèi)第30頁(yè)/共54頁(yè)2.神經(jīng)元的形態(tài)結(jié)構(gòu)神經(jīng)系統(tǒng)由神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞組成。人腦由超過(guò)1011個(gè)神經(jīng)元和超過(guò)1012個(gè)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞組成。神經(jīng)細(xì)胞是人體中功能最特異和形態(tài)結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的細(xì)胞。神經(jīng)細(xì)胞具有真核細(xì)胞結(jié)構(gòu)的一般特點(diǎn)，還有其獨(dú)特的特點(diǎn)。1)形態(tài)方面：胞體、樹(shù)突(dentrites)，軸突(axon)神經(jīng)細(xì)胞發(fā)育出一些特化區(qū)域以用于細(xì)胞間的通訊。用于接受信息的延長(zhǎng)部分稱(chēng)為樹(shù)突(dentrites)，其數(shù)目較多，長(zhǎng)度短且具分支；另有一個(gè)較長(zhǎng)的軸突(axon)僅在末端具終末分支(terminals).2)結(jié)構(gòu)方面：神經(jīng)原纖維，尼氏體;3)功能方面：興奮，傳導(dǎo);樹(shù)突和軸突以突觸(synapses)方式與其它細(xì)胞相連。第31頁(yè)/共54頁(yè)神經(jīng)元的軸突外通常包有髓鞘(meylinsheath)。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)是由少突膠質(zhì)細(xì)胞形成，每個(gè)包繞幾條軸突；在外周神經(jīng)系統(tǒng)是由施旺細(xì)胞形成,每個(gè)包繞一條軸突。第32頁(yè)/共54頁(yè)3．神經(jīng)細(xì)胞的分類(lèi)⑴神經(jīng)元的分類(lèi)①根據(jù)軸突和樹(shù)突的數(shù)目分為(下圖)：雙極神經(jīng)元(bipolarneuron)，多極神經(jīng)元(multipolarneuron)，假單極神經(jīng)元(pseudounipolarneuron)。②軸突合成和分泌神經(jīng)遞質(zhì)(neurotransmitters),

把特定信號(hào)傳遞到靶細(xì)胞。神經(jīng)遞質(zhì)包括乙酰膽堿、腎上腺素、多巴胺、5-羥色胺、γ-氨基丁酸等，根據(jù)合成神經(jīng)遞質(zhì)將神經(jīng)元分為膽堿能的(cholinergic)、腎上腺素能的(adrenergic)等.③根據(jù)功能分為：感覺(jué)(sensory)或傳入(afferent)神經(jīng)元，運(yùn)動(dòng)(motor)或傳出(efferent)神經(jīng)元，聯(lián)合(association)或中間(interneurons)神經(jīng)元.第33頁(yè)/共54頁(yè)第34頁(yè)/共54頁(yè)①中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞ⅰ大神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(macroglia)星形神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(astroglia)、少突神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(oligodendroglia)、室管膜細(xì)胞(ependymalcells)和特化類(lèi)型的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，如小腦皮層的Bergmannglia、視網(wǎng)膜的Mullercells和垂體前葉細(xì)胞(pituicytes)等。ⅱ小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(microglia):⑵神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的分類(lèi)第35頁(yè)/共54頁(yè)②外周神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞施旺細(xì)胞(Schwanncells)，在有髓神經(jīng)纖維中，施旺細(xì)胞形成髓鞘。施旺細(xì)胞也包裹運(yùn)動(dòng)神經(jīng)的終末樹(shù)狀分支，稱(chēng)為終末神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞(teloglia)。③神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的功能少突神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和施旺細(xì)胞形成髓鞘對(duì)包圍的軸突起支持、絕緣、保護(hù)和快速傳導(dǎo)作用。施旺細(xì)胞在神經(jīng)再生和修復(fù)中起促進(jìn)作用。星形細(xì)胞對(duì)神經(jīng)元提供營(yíng)養(yǎng)支持，調(diào)節(jié)細(xì)胞外離子，吸收釋放的神經(jīng)遞質(zhì)，除去損傷后變性的碎屑，對(duì)包圍的細(xì)胞起分隔作用。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)神經(jīng)元的遷移起支持和引導(dǎo)作用。第36頁(yè)/共54頁(yè)八、神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育發(fā)生的細(xì)胞凋亡Hamburger在雞胚的定量研究發(fā)現(xiàn)，許多神經(jīng)組織發(fā)育存在起初的過(guò)量增生和此后的細(xì)胞凋亡(apoptosis).在側(cè)運(yùn)動(dòng)柱中神經(jīng)元數(shù)目在發(fā)育期間減少約40%.1.自然發(fā)生的細(xì)胞死亡發(fā)生在一個(gè)精確的時(shí)間，即軸突到達(dá)靶組織的時(shí)間.2.神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞凋亡的發(fā)生與靶組織有關(guān)。另外與神經(jīng)生長(zhǎng)因子和營(yíng)養(yǎng)因子、傳入神經(jīng)纖維的支配及神經(jīng)功能活動(dòng)有關(guān)。第37頁(yè)/共54頁(yè)雞胚切除或增加靶組織對(duì)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元存活的影響在正常發(fā)育過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)柱中神經(jīng)元的數(shù)目隨細(xì)胞的遷入而增加，此后在自然發(fā)生的細(xì)胞凋亡期間減少。在脊髓無(wú)神經(jīng)分布到附肢的區(qū)域細(xì)胞凋亡最廣泛，而在提供翅和腿神經(jīng)分布的脊髓臂節(jié)和腰節(jié)較少。第38頁(yè)/共54頁(yè)雞胚自然發(fā)生的細(xì)胞凋亡運(yùn)動(dòng)柱中N元數(shù)目隨細(xì)胞的遷入而增加，此后在自然發(fā)生的細(xì)胞凋亡期間減少，在脊髓無(wú)N分布到附肢的區(qū)域凋亡最廣泛。第39頁(yè)/共54頁(yè)九、神經(jīng)連接的形成(一)神經(jīng)突起的發(fā)育和伸長(zhǎng):1.神經(jīng)突起(neurites)泛指軸突和樹(shù)突,因發(fā)育早期二者在形態(tài)學(xué)上很難區(qū)別。但它們?cè)谏窠?jīng)突起出現(xiàn)的機(jī)制和生長(zhǎng)過(guò)程中膜增加的機(jī)制上是一致的。神經(jīng)突起從細(xì)胞體的何處出現(xiàn)、形成樹(shù)突的數(shù)目是該細(xì)胞本身固有的因素決定的.如大腦皮層中的錐形細(xì)胞排成一行，其樹(shù)突干起源于錐形細(xì)胞的頂端，指向皮層表面；而軸突和基部樹(shù)突起源于錐體基部，軸突朝向白質(zhì)。當(dāng)神經(jīng)細(xì)胞完成遷移而不能進(jìn)行180°的旋轉(zhuǎn)，處于完全顛倒的情況下,軸突仍由基部伸出，起初朝向皮層表面，而后轉(zhuǎn)向白質(zhì)；樹(shù)突仍由頂端生出,朝向白質(zhì).第40頁(yè)/共54頁(yè)兔大腦皮層中顛倒的錐形細(xì)胞A.正常定向的錐形細(xì)胞和顛倒的錐形細(xì)胞。軸突從細(xì)胞基部產(chǎn)生，起初向軟膜表面生長(zhǎng)，生長(zhǎng)幾微米后成發(fā)卡樣轉(zhuǎn)折；頂端樹(shù)突定向長(zhǎng)向白質(zhì)。B.成年兔枕部皮層兩顛倒的錐形細(xì)胞。細(xì)胞軸突起源于近樹(shù)突的胞體；而細(xì)胞軸突起源于樹(shù)突基部(b)；細(xì)胞頂端樹(shù)突根據(jù)胞體來(lái)看定向正確。C.一顛倒錐形細(xì)胞。其軸突起源于胞體基部，然后轉(zhuǎn)向白質(zhì).軸突在頂端的生長(zhǎng)

軸突長(zhǎng)度一直增長(zhǎng)，但分支形成后胞體到分支間的距離并不增長(zhǎng),胞質(zhì)和細(xì)胞骨架成分被附加到突起基部第41頁(yè)/共54頁(yè)軸突和樹(shù)突生長(zhǎng)的末端為生長(zhǎng)錐,是一種高度能動(dòng)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)特化形式:呈薄扁平膜狀,伸出幾個(gè)細(xì)絲狀偽足作為延長(zhǎng)部分。偽足以每秒6-10微米的速度伸展和收縮。在薄膜和偽足下面有許多微棘，成分是肌動(dòng)蛋白。生長(zhǎng)錐含許多包被小泡，可能是新合成的膜。軸突中的微管和微絲部分地伸展到生長(zhǎng)錐，但不進(jìn)入偽足和生長(zhǎng)錐中央部位。生長(zhǎng)錐利用偽足探索周?chē)h(huán)境，帶動(dòng)軸突的生長(zhǎng)3.先行神經(jīng)纖維(pioneernervefibers)在相鄰的神經(jīng)軸突生長(zhǎng)期間，先行神經(jīng)纖維處于其它神經(jīng)纖維前邊，成為引路向?qū)?它首先到達(dá)靶組織，因在發(fā)育早期，相對(duì)距離短，環(huán)境不十分復(fù)雜。晚期相隨的神經(jīng)纖維與先行神經(jīng)纖維結(jié)合成束進(jìn)入靶組織。有時(shí)當(dāng)其它神經(jīng)纖維到達(dá)目的地時(shí)，先行神經(jīng)元已死亡.2.生長(zhǎng)錐(growthcone)第42頁(yè)/共54頁(yè)1.向觸性(stereotropism):

軸突沿一定的表面生長(zhǎng),是一種機(jī)械的影響生長(zhǎng)的因子。如培養(yǎng)皿中軸突傾向于沿劃痕和伸展的細(xì)胞質(zhì)凝塊生長(zhǎng)等。因此提出，軸突沿室管膜神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞表面穿過(guò)神經(jīng)上皮產(chǎn)生的基質(zhì)生長(zhǎng)。2.電向性(galvanotropism):

軸突的生長(zhǎng)方向可能受電場(chǎng)的影響,在發(fā)育的胚胎和再生的附肢中存在電勢(shì)梯度，生長(zhǎng)的軸突對(duì)此具敏感性。通常軸突向電場(chǎng)的陰極生長(zhǎng).3.基質(zhì)的粘連性:

軸突對(duì)某些物質(zhì)的粘連比另一些強(qiáng)，它們沿可粘連的物質(zhì)生長(zhǎng)，如聚賴(lài)氨酸、層連蛋白(laminin)等。如下圖生長(zhǎng)的軸突沿涂有層連蛋白的條紋生長(zhǎng)。4.化學(xué)向性(chemotropism):

軸突的生長(zhǎng)根據(jù)化學(xué)的線(xiàn)索進(jìn)行。神經(jīng)纖維的生長(zhǎng)錐因加入的神經(jīng)生長(zhǎng)因子而改變生長(zhǎng)的方向.(二)軸突生長(zhǎng)的引導(dǎo)第43頁(yè)/共54頁(yè)體外培養(yǎng)的視網(wǎng)膜組織塊不同的生長(zhǎng)情況A.在未用纖連蛋白處理的塑料培養(yǎng)皿上培養(yǎng)36h，沒(méi)有生長(zhǎng)突起生長(zhǎng)；B.用纖連蛋白處理的塑料培養(yǎng)皿后的生長(zhǎng)情況；C.在4型膠原背景上涂上平行條狀層粘連蛋白時(shí)，培養(yǎng)的感覺(jué)神經(jīng)元的軸突沿層粘連蛋白呈平行條狀生長(zhǎng).神經(jīng)生長(zhǎng)因子的誘向影響第44頁(yè)/共54頁(yè)5.生長(zhǎng)路線(xiàn)的標(biāo)記大多數(shù)軸突最初的生長(zhǎng)是高度定向和特異的，即使遠(yuǎn)離靶組織,如生長(zhǎng)到附肢中的感覺(jué)和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的軸突。這樣的標(biāo)記可以是神經(jīng)生長(zhǎng)因子等化學(xué)物質(zhì),也可以是特定的細(xì)胞。在軸突實(shí)際生長(zhǎng)的過(guò)程中可能存在多重路線(xiàn)的引導(dǎo)作用。如視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞在生長(zhǎng)到腦區(qū)視覺(jué)中心的過(guò)程中經(jīng)歷多重路線(xiàn)選擇的引導(dǎo)，有時(shí)在同一時(shí)間、同一地點(diǎn)就經(jīng)歷了多重路線(xiàn)的引導(dǎo)過(guò)程。在發(fā)育過(guò)程中，視網(wǎng)膜鼻側(cè)的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞軸突經(jīng)視交叉分布到對(duì)側(cè)的腦，而顳側(cè)的不交叉，分布到同側(cè)的腦；視神經(jīng)的軸突經(jīng)過(guò)視交叉前后生長(zhǎng)錐的形態(tài)變化下圖：視交叉表達(dá)CCD，視神經(jīng)軸突通過(guò)視交叉(左)，不表達(dá)CCD時(shí)，沒(méi)有視神經(jīng)軸突通過(guò)視交叉(右)。第45頁(yè)/共54頁(yè)第46頁(yè)/共54頁(yè)早期蝗蟲(chóng)胚胎17個(gè)體節(jié)中每一個(gè)都具有相同的成神經(jīng)細(xì)胞模式每側(cè)30個(gè)成N細(xì)胞，中間1個(gè)成神經(jīng)細(xì)胞和7個(gè)中線(xiàn)細(xì)胞前體。中線(xiàn)的成神經(jīng)細(xì)胞只分裂一次，而側(cè)部的成神經(jīng)細(xì)胞是干細(xì)胞,它們反復(fù)分裂形成神經(jīng)節(jié)母細(xì)胞。每個(gè)神經(jīng)節(jié)母細(xì)胞再分裂一次產(chǎn)生兩個(gè)姊妹神經(jīng)元.成神經(jīng)細(xì)胞7-4有接近100個(gè)子細(xì)胞，在此只顯示其中前6個(gè)。它們的軸突沿固定的細(xì)胞標(biāo)記路線(xiàn)生長(zhǎng)。第47頁(yè)/共54頁(yè)(三)樹(shù)突的發(fā)育和分化樹(shù)突最初的向外生長(zhǎng)是由神經(jīng)元固有的因子決定的。離開(kāi)細(xì)胞體后受組織環(huán)境的影響相對(duì)較少。1.樹(shù)突的發(fā)育:

樹(shù)突的發(fā)育往往與傳入神經(jīng)的向內(nèi)生長(zhǎng)和突觸連接的形成平行發(fā)育。如大鼠齒狀回中顆粒細(xì)胞