神经系统发育及可塑性_精品文档.ppt

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广州医学院神经科学研究所广州医学院神经科学研究所NeuroscienceResearchInstitute,GuangzhouNeuroscienceResearchInstitute,Guangzhoumedicalcollegemedicalcollege中枢神经系统发生及发育中枢神经系统发生及发育DevelopmentofCentralNervousSystem发育神经生物学l发育神经生物学发育神经生物学DevelopmentNeurobiology是神经生物学重要组成部分，它的发展不仅为我们认识脑、开发脑提供不可缺少的基础资料，而且为保护脑、为临床治疗及预防脑疾病提供必要的基础知识。

中枢神经系统的发生与分化l神经系统发育基本过程神经系统发育基本过程l诱导（包括对神经板形成的原发诱导及早期脑脊髓形成的次发诱导），l增殖（包括对原发诱导的反应及作为神经系的某些特殊部分的形态发育和生长的开端），l神经元及神经胶质的分化（包括结构分化及功能成熟分化），l细胞的迁移，l细胞的联系及同类细胞的粘着，l神经元间的联系的建立及细胞的程序性死亡，l细胞群落的特殊联系的建立，l已建立联系的神经功能的发育。

l这些过程又相互关联，交叉重叠，相互影响，形成神经系统发育分化的复杂性。

l神经系统发育过程的特点神经系统发育过程的特点l1.中枢神经系统源自排列紧密、缺少细胞间质的神经上皮。

l2.在发育过程中，由于细胞相互作用导致细胞及其突起的重新配布。

l3.发育过程中任一精密的时空整合程序均反映了基因及基因外因素的相互作用。

种系的发生l三个阶段:

l网状神经系l链状神经系l管状神经系神经发生l神经发生的主要过程：

l神经上皮诱导、增殖、迁移、神经元分化、突触及神经回路形成。

l诱导诱导（induction）（induction）：

指胚胎发育过程中两种细胞群落通过分子间的相互作用使其中一个群落或两个群落发生定向分化的过程。

提供或传递诱导分子的细胞是诱导者（inductor），接受这种分子的细胞或结构称反应者（reactor）。

l结构发育：

结构发育：

神经上皮脑和脊髓构筑l神经环路发育或构筑：

神经环路发育或构筑：

神经元发生突触形成l可塑性可塑性（plasticity）（plasticity）：

即神经系统发育过程中神经元对神经活动及环境改变所作出的结构和功能上的应答反应。

l细胞调亡-突触重排及消退等IntroductionIntroduction（A）神经板期（B）神经褶期（C）神经管期脊椎动物神经管的形成脊椎动物神经管的形成:

神经管有两个主要的轴线：

背腹轴和前后（头尾）轴。

前后轴将神经系统分成前脑、中脑、后脑和脊髓，还将这些区域细分为更加特殊的神经结构。

在背腹轴上，不同的区域也有不同的神经细胞种类。

在有些部位，还有左右轴，即左右两侧分布不同的神经细胞。

外周神经系统来源于与神经板相邻的神经脊，后者是外胚层中一群特殊的细胞，从发源地迁移到胚胎多个部位，形成包括外周神经系统在内的多种组织。

即脊髓平面的神经系统及其周围组织，背侧在上，腹侧在下。

神经管的形成（神经管的形成（Theneuraltube（NT）formation）脊索中胚层脊索中胚层（chordamesoderm）：

中枢神经系统发育的启动。

诱导外胚外胚层层，形成神经板神经板。

神经板增厚，并形成神经沟神经沟，神经沟闭合形成神经神经管（管（neuralcanalneuralcanal）神经管是中枢神经系统、松果体、神经垂体及视网膜的起源。

neuralplateneuralgrooveneuralfoldneuraltubeneuraltubeCranialCranialneuroporeneuroporeanlageanlagebrainbrainanlageanlagespinalcordspinalcordCaudalCaudalneuroporeneuroporeCNSTheneuraltubeformationAsampleinhumanembryo-developinginfourthtofifthweek.ShowingAsampleinhumanembryo-developinginfourthtofifthweek.Showingneuralfoldneuralfold，cranialcranialneuroporeneuropore，somitesomite，caudalcaudalneuroporeneuropore,etc.,etc.三个原始脑泡是脑的原基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NN孔闭合孔闭合脑脑泡泡BrainBrainvesiclevesicle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：

中脑导水管基基本本保保持持三三层层结结构构边缘层边缘层白质白质套层套层脊髓灰质脊髓灰质管腔管腔中央管中央管两侧壁套层神经母细胞和成胶质细胞的迅速增生而增厚两侧壁套层神经母细胞和成胶质细胞的迅速增生而增厚神经管顶壁和底壁薄而窄神经管顶壁和底壁薄而窄神经管的尾侧段分化、发育为脊髓神经管的尾侧段分化、发育为脊髓腹侧腹侧两基板两基板背侧背侧两翼板两翼板顶顶板板底底板板胚胎第三个月之前，脊髓与脊胚胎第三个月之前，脊髓与脊柱等长，其下端达脊柱的尾骨；柱等长，其下端达脊柱的尾骨；胚三个月后，因脊柱增长快于胚三个月后，因脊柱增长快于脊髓，脊柱便渐超越脊髓向尾脊髓，脊柱便渐超越脊髓向尾端延伸，脊髓位置相对上移；端延伸，脊髓位置相对上移；出生前，脊髓下端与第三腰椎出生前，脊髓下端与第三腰椎平齐，仅以终丝与尾骨相连；平齐，仅以终丝与尾骨相连；节段分布的脊神经均在胚胎早节段分布的脊神经均在胚胎早期形成，从相应节段的椎间孔期形成，从相应节段的椎间孔穿出，脊髓位置上移后，脊髓穿出，脊髓位置上移后，脊髓颈段以下的脊神经根便斜向尾颈段以下的脊神经根便斜向尾侧，至腰、骶、尾段的脊神经侧，至腰、骶、尾段的脊神经根则在椎管内垂直下行，与终根则在椎管内垂直下行，与终丝共同组成马尾。

丝共同组成马尾。

l神经嵴神经嵴（neuralcrest）（neuralcrest）的形成的形成l在神经管形成的同时，神经嵴细胞从神经外胚层与皮肤外胚层连接处移行出来，部分停留在靠近脊髓处并分段形成脊神经节，部分则广泛移行分布于全身，发育为外周神经系统。

发育异常是指由于各种因素导致的先天畸形。

狭义的概念发育异常是指由于各种因素导致的先天畸形。

狭义的概念仅指出生时解剖结构畸形。

广义的包括出生时各种解剖结仅指出生时解剖结构畸形。

广义的包括出生时各种解剖结构畸形、功能缺陷及代谢、遗传行为的发育异常。

构畸形、功能缺陷及代谢、遗传行为的发育异常。

据据WHO（1966）WHO（1966）调查了包括调查了包括1616个国家的个国家的2525个医学中心的个医学中心的421781421781次妊娠，发现严重畸形占次妊娠，发现严重畸形占0.46%0.46%，轻度畸形占，轻度畸形占1.27%1.27%，总发生率为，总发生率为1.73%1.73%。

我国我国1986-19871986-1987年作为国家攻关课题进行了大规模的出生缺年作为国家攻关课题进行了大规模的出生缺陷调查，对全国陷调查，对全国2929个省市自治区的个省市自治区的945945所医院所医院124124万多围产万多围产儿进行了监测，发现出生缺陷的总发生率平均为儿进行了监测，发现出生缺陷的总发生率平均为1.301%1.301%一些流行病学调查结果显示某些出生类型的缺陷，发生率一些流行病学调查结果显示某些出生类型的缺陷，发生率与地理条件有密切关系。

山西省出生缺陷总发生率最高，与地理条件有密切关系。

山西省出生缺陷总发生率最高，湖北省最低湖北省最低中枢神经系统发育异常并不少见中枢神经系统发育异常并不少见中枢神经系统畸形绝大部分是由于神经管发育缺陷或神经管中枢神经系统畸形绝大部分是由于神经管发育缺陷或神经管前后孔未闭引起前后孔未闭引起,占总先天畸形发病率的占总先天畸形发病率的1717.主要是无脑畸主要是无脑畸形、隐性脊柱裂、脊髓脊膜膨出，脑积水等。

此外，脑过小形、隐性脊柱裂、脊髓脊膜膨出，脑积水等。

此外，脑过小畸形、胼胝体不发育、苯丙酮尿症、精神发育迟滞等均属神畸形、胼胝体不发育、苯丙酮尿症、精神发育迟滞等均属神经系统的发育异常，但较少见。

经系统的发育异常，但较少见。

遗传因素：

包括单基因遗传性疾患，多基因遗传性疾患及染遗传因素：

包括单基因遗传性疾患，多基因遗传性疾患及染色体病；色体病；环境因素：

包括药物和环境化学物质、微生物感染、电离辐环境因素：

包括药物和环境化学物质、微生物感染、电离辐射、母体疾病等因素。

此外，营养因素如已知某些维生素缺射、母体疾病等因素。

此外，营养因素如已知某些维生素缺乏，特别是叶酸缺乏可影响神经管的正常封闭。

乏，特别是叶酸缺乏可影响神经管的正常封闭。

导致发育畸形的因素远未完全清楚导致发育畸形的因素远未完全清楚NormalAnencephalyspinalbifida-Thefirststepinwiringthenervoussystemtogetheristhegenerationofneurons.-Neuronalstructuredevelopsinthreemajorstages:

1.Cellproliferation2.Cellmigration3.CelldifferentiationThegenesisofneuronsInductingfactorsmesodermNeuronalprogenitorGlialprogenitorNeuralprogenitorectoderm1.cellproliferation-Inductionduringneuronalgenesis背唇可以诱导两栖类动物胚胎形成第二条神经轴：

（A）斯佩曼和曼葛得的组织块移植实验。

将供体原肠胚早期的背唇移植到宿主胚胎的腹侧以后，宿主会在应该形成腹部表皮的位置，产生包括神经板在内的第二个体轴。

（B）神经诱导的分子模型。

背唇中胚层细胞分泌的Noggin、Chordin和Follistatin能阻止外胚层中的BMP家族蛋白与其受体结合，从而抑制BMP诱导表皮的产生，使背侧外胚层形成神经板。

原肠胚期早期的两栖类动物胚胎原肠胚期早期的两栖类动物胚胎中胚层细胞能决定神经系统的前后轴中胚层细胞能决定神经系统的前后轴（A）原肠胚期晚期的两栖类动物胚胎的组织结构（前后轴中线水平的切面）；（B）用于解释神经板如何沿着前后轴分化的“双信号”假说。

神经管沿背腹轴的分化神经管沿背腹轴的分化（A）Shh和BMP家族蛋白分别在脊髓腹侧与背侧形成浓度梯度，从而使神经前期细胞在背腹轴不同的位置选择不同的命运。

Shh由脊索和底板分泌，而BMP则由表皮（神经管形成之前）或顶板（神经管形成之后）分泌。

（B）神经管沿背腹轴分化的分子模型。

Shh抑制I型HD蛋白的表达，但激活II型HD蛋白的表达。

I型和II型HD蛋白能抑制彼此的表达，但它们在腹侧的不同位置有不同的表达范围，形成HD蛋白编码，从而共同分化神经前期细胞，使后者只能产生某一种神经元。

Whereareneuronandglialcellfrom?

glioblastNeuraltube-MSCNeural-epitheliaNeuroblast1.cellproliferation-TogrowormultiplybyrapidlyproducingnewcellsneuraltubeVe