西北師范大學(xué)組織學(xué)課件 (45)

1、第八章第八章 神經(jīng)的發(fā)育與再生神經(jīng)的發(fā)育與再生西北師范大學(xué)生命科學(xué)院西北師范大學(xué)生命科學(xué)院n神經(jīng)科學(xué)是神經(jīng)科學(xué)是20世紀(jì)世紀(jì)60年代末形成的一門(mén)邊緣科學(xué)。年代末形成的一門(mén)邊緣科學(xué)。它融合了神經(jīng)生理學(xué)、生物化學(xué)、神經(jīng)解剖學(xué)、組它融合了神經(jīng)生理學(xué)、生物化學(xué)、神經(jīng)解剖學(xué)、組織胚胎學(xué)、藥理學(xué)、精神病學(xué)，甚至信息科學(xué)來(lái)研織胚胎學(xué)、藥理學(xué)、精神病學(xué)，甚至信息科學(xué)來(lái)研究人和動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，其目的是揭示究人和動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，其目的是揭示人腦的奧秘，防治神經(jīng)和精神疾患，發(fā)展模擬人腦人腦的奧秘，防治神經(jīng)和精神疾患，發(fā)展模擬人腦部分功能的神經(jīng)計(jì)算機(jī)。部分功能的神經(jīng)計(jì)算機(jī)。n在當(dāng)代的生命科學(xué)中，腦

2、科學(xué)的發(fā)展已令人矚目。在當(dāng)代的生命科學(xué)中，腦科學(xué)的發(fā)展已令人矚目。曾有人預(yù)測(cè)，曾有人預(yù)測(cè)，21世紀(jì)將是腦科學(xué)時(shí)代。這種預(yù)測(cè)并世紀(jì)將是腦科學(xué)時(shí)代。這種預(yù)測(cè)并非無(wú)稽的臆斷。人類智慧對(duì)自然的征服在非無(wú)稽的臆斷。人類智慧對(duì)自然的征服在20世紀(jì)世紀(jì)已達(dá)到登使造極的地步，但對(duì)于做為產(chǎn)生智慧源泉已達(dá)到登使造極的地步，但對(duì)于做為產(chǎn)生智慧源泉的人腦的認(rèn)識(shí)，還遠(yuǎn)未完結(jié)。迄今為止，對(duì)于人腦的人腦的認(rèn)識(shí)，還遠(yuǎn)未完結(jié)。迄今為止，對(duì)于人腦產(chǎn)生的很多行為，還不能從機(jī)能學(xué)和形態(tài)學(xué)上加以產(chǎn)生的很多行為，還不能從機(jī)能學(xué)和形態(tài)學(xué)上加以全面解釋；對(duì)于人類智慧的集中表現(xiàn)全面解釋；對(duì)于人類智慧的集中表現(xiàn)人的思想人的思想的產(chǎn)生過(guò)程和機(jī)制，

3、也都還是的產(chǎn)生過(guò)程和機(jī)制，也都還是“未解之迷未解之迷”。因此，。因此，今后相當(dāng)長(zhǎng)的一個(gè)時(shí)期，人類對(duì)自身腦的研究始終今后相當(dāng)長(zhǎng)的一個(gè)時(shí)期，人類對(duì)自身腦的研究始終是處于科學(xué)前沿的地位。是處于科學(xué)前沿的地位。n腦科學(xué)研究進(jìn)展的三大里程碑：腦科學(xué)研究進(jìn)展的三大里程碑：n1. 神經(jīng)元學(xué)說(shuō)神經(jīng)元學(xué)說(shuō)n2. 神經(jīng)元興奮過(guò)程中的離子通道理論神經(jīng)元興奮過(guò)程中的離子通道理論n3. 腦成像技術(shù)腦成像技術(shù)n腦科學(xué)研究進(jìn)展的十大進(jìn)展：腦科學(xué)研究進(jìn)展的十大進(jìn)展：n1. 電生理學(xué)電生理學(xué)n2. 神經(jīng)遞質(zhì)與受體神經(jīng)遞質(zhì)與受體n3. 神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的發(fā)現(xiàn)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的發(fā)現(xiàn)n4. 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)n5. 神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育基因調(diào)

4、控神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育基因調(diào)控n6. 神經(jīng)系統(tǒng)疾病基因的定位神經(jīng)系統(tǒng)疾病基因的定位n7. 視覺(jué)生理學(xué)視覺(jué)生理學(xué)n8. 學(xué)習(xí)與記憶學(xué)習(xí)與記憶n9. 腦超微結(jié)構(gòu)的研究腦超微結(jié)構(gòu)的研究n10. 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論 第一節(jié)第一節(jié) 神經(jīng)胚的發(fā)育神經(jīng)胚的發(fā)育第二節(jié)第二節(jié) 神經(jīng)管的形成和分化神經(jīng)管的形成和分化第三節(jié)第三節(jié) 神經(jīng)嵴及其衍生物神經(jīng)嵴及其衍生物第四節(jié)第四節(jié) 外胚層板外胚層板第五節(jié)第五節(jié) 在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中的細(xì)胞調(diào)亡在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中的細(xì)胞調(diào)亡n神經(jīng)系統(tǒng)高度復(fù)雜的功能決定了神經(jīng)系統(tǒng)高度復(fù)雜的功能決定了其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和精確性。神經(jīng)其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和精確性。神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育經(jīng)歷極其復(fù)雜的構(gòu)筑系統(tǒng)的發(fā)育經(jīng)歷極其復(fù)雜

5、的構(gòu)筑過(guò)程。首先是神經(jīng)細(xì)胞的發(fā)生和過(guò)程。首先是神經(jīng)細(xì)胞的發(fā)生和增殖；然后是神經(jīng)細(xì)胞的遷移及增殖；然后是神經(jīng)細(xì)胞的遷移及其過(guò)程中神經(jīng)細(xì)胞的決定和分化；其過(guò)程中神經(jīng)細(xì)胞的決定和分化；最后神經(jīng)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)依賴于最后神經(jīng)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)依賴于神經(jīng)元之間和神經(jīng)元與非神經(jīng)元神經(jīng)元之間和神經(jīng)元與非神經(jīng)元之間形成精密的連接。另外，神之間形成精密的連接。另外，神經(jīng)系統(tǒng)也會(huì)受到外傷和疾病的損經(jīng)系統(tǒng)也會(huì)受到外傷和疾病的損傷，這些涉及神經(jīng)系統(tǒng)的修復(fù)和傷，這些涉及神經(jīng)系統(tǒng)的修復(fù)和再生。再生。第一節(jié)第一節(jié) 神經(jīng)胚的發(fā)育神經(jīng)胚的發(fā)育:分裂經(jīng)分裂經(jīng)到到；原；原腸形成的一個(gè)關(guān)鍵產(chǎn)物是由中胚層形成腸形成的一個(gè)關(guān)鍵產(chǎn)物是由中胚層形

6、成；脊索；脊索誘導(dǎo)上方覆蓋的外胚層誘導(dǎo)上方覆蓋的外胚層(50% 細(xì)胞細(xì)胞)增厚形成增厚形成此后神經(jīng)板兩側(cè)邊緣向上隆起形成此后神經(jīng)板兩側(cè)邊緣向上隆起形成，中間的，中間的凹陷為凹陷為最后神經(jīng)褶在背部中央愈合形成中最后神經(jīng)褶在背部中央愈合形成中空的空的l將來(lái)發(fā)育為將來(lái)發(fā)育為和和；位于；位于脊索上方的預(yù)定神經(jīng)外胚層形成神經(jīng)管的過(guò)程脊索上方的預(yù)定神經(jīng)外胚層形成神經(jīng)管的過(guò)程 。：經(jīng)歷上述變化的胚胎經(jīng)歷上述變化的胚胎 。l( (一一) )神經(jīng)誘導(dǎo)的普遍性神經(jīng)誘導(dǎo)的普遍性l( (二二) )神經(jīng)誘導(dǎo)的分子基礎(chǔ)神經(jīng)誘導(dǎo)的分子基礎(chǔ) 由脊索中胚層釋放垂直到其上方外胚層的；由脊索中胚層釋放垂直到其上方外胚層的； 由胚孔

7、背唇由前向后水平傳遞。由胚孔背唇由前向后水平傳遞。 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 神經(jīng)管形成機(jī)制：神經(jīng)管形成機(jī)制：隨外胚層細(xì)隨外胚層細(xì)胞內(nèi)胞內(nèi)微管由隨機(jī)排列到平行于微管由隨機(jī)排列到平行于細(xì)胞長(zhǎng)軸排列細(xì)胞長(zhǎng)軸排列，外胚層細(xì)胞伸，外胚層細(xì)胞伸長(zhǎng)長(zhǎng)(若用秋水仙素處理將阻斷神若用秋水仙素處理將阻斷神經(jīng)管形成經(jīng)管形成)，預(yù)定神經(jīng)外胚層細(xì)，預(yù)定神經(jīng)外胚層細(xì)胞形狀的第二個(gè)變化胞形狀的第二個(gè)變化是柱狀細(xì)是柱狀細(xì)胞頂端收縮變?yōu)樾ㄐ渭?xì)胞胞頂端收縮變

8、為楔形細(xì)胞,而周而周n圍細(xì)胞不圍細(xì)胞不.預(yù)定神經(jīng)外胚層細(xì)胞預(yù)定神經(jīng)外胚層細(xì)胞的變形是由于圍繞在的變形是由于圍繞在細(xì)胞頂端細(xì)胞頂端的一圈微絲收縮產(chǎn)生的一圈微絲收縮產(chǎn)生“口袋效口袋效應(yīng)應(yīng)”的結(jié)果（若用細(xì)胞松弛素的結(jié)果（若用細(xì)胞松弛素處理處理,細(xì)胞頂端不能收縮形成神細(xì)胞頂端不能收縮形成神經(jīng)褶經(jīng)褶)(）。）。如圖如圖神神經(jīng)板經(jīng)板上皮細(xì)胞的皮質(zhì)處于不上皮細(xì)胞的皮質(zhì)處于不斷運(yùn)動(dòng)中斷運(yùn)動(dòng)中, 從而攜帶一些粘從而攜帶一些粘連分子從細(xì)胞底部向上流動(dòng)，連分子從細(xì)胞底部向上流動(dòng)，并終止于細(xì)胞頂部并終止于細(xì)胞頂部(A)。如。如果流動(dòng)的速度在每個(gè)細(xì)胞中果流動(dòng)的速度在每個(gè)細(xì)胞中相等相等, 則上皮細(xì)胞彼此緊密則上皮細(xì)胞彼此

9、緊密相連相連, 不發(fā)生細(xì)胞變形。然不發(fā)生細(xì)胞變形。然而如果這種流動(dòng)而如果這種流動(dòng)“牽引牽引”的的速度在鄰近細(xì)胞中不同速度在鄰近細(xì)胞中不同,流流動(dòng)較快的細(xì)胞將開(kāi)始向基部動(dòng)較快的細(xì)胞將開(kāi)始向基部方向爬行方向爬行,移到上皮細(xì)胞之移到上皮細(xì)胞之外。因?yàn)榧?xì)胞的頂部仍連在外。因?yàn)榧?xì)胞的頂部仍連在一起一起,基部的爬行與頂端連基部的爬行與頂端連接和收縮結(jié)合起來(lái)產(chǎn)生一種接和收縮結(jié)合起來(lái)產(chǎn)生一種運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng),使這些細(xì)胞升到神經(jīng)使這些細(xì)胞升到神經(jīng)板表面之上板表面之上,并向內(nèi)卷曲形并向內(nèi)卷曲形成神經(jīng)褶成神經(jīng)褶(B) 。n神經(jīng)管細(xì)胞的增殖神經(jīng)管細(xì)胞的增殖：隨著神經(jīng)管的形成，隨著神經(jīng)管的形成，由柱狀上皮演變而成的假?gòu)?fù)層由柱狀

10、上皮演變而成的假?gòu)?fù)層上上皮，也稱增殖上皮。皮，也稱增殖上皮。：如圖，這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到細(xì)胞停止分如圖，這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到細(xì)胞停止分裂開(kāi)始遷移為止裂開(kāi)始遷移為止,隨著發(fā)育進(jìn)行細(xì)胞分裂速度逐漸減慢隨著發(fā)育進(jìn)行細(xì)胞分裂速度逐漸減慢(用用3H-腺腺苷酸標(biāo)記的放射自顯影研究發(fā)現(xiàn)苷酸標(biāo)記的放射自顯影研究發(fā)現(xiàn))。n神經(jīng)管細(xì)胞的遷移神經(jīng)管細(xì)胞的遷移n輻射纖維輻射纖維：在神經(jīng)系統(tǒng)的層狀結(jié)構(gòu)中神經(jīng)細(xì)胞沿著：在神經(jīng)系統(tǒng)的層狀結(jié)構(gòu)中神經(jīng)細(xì)胞沿著神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞伸出的輻射狀排列的突起神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞伸出的輻射狀排列的突起(見(jiàn)圖見(jiàn)圖)。n神經(jīng)細(xì)胞遷移前在神經(jīng)管內(nèi)壁附近聚集形成神經(jīng)細(xì)胞遷移前在神經(jīng)管內(nèi)壁附近聚集形成外套層外套層，此

11、時(shí)增殖上皮稱為此時(shí)增殖上皮稱為室管膜室管膜；由于停止有絲分裂后細(xì)；由于停止有絲分裂后細(xì)胞不斷加入外套層增厚，在外套層與神經(jīng)管外壁之胞不斷加入外套層增厚，在外套層與神經(jīng)管外壁之間為間為邊緣層邊緣層，起初它僅含有神經(jīng)細(xì)胞基部的一些突，起初它僅含有神經(jīng)細(xì)胞基部的一些突起，后來(lái)外套層神經(jīng)細(xì)胞突起及神經(jīng)系統(tǒng)其它部分起，后來(lái)外套層神經(jīng)細(xì)胞突起及神經(jīng)系統(tǒng)其它部分的突起也侵入此層；外套層的神經(jīng)細(xì)胞分化產(chǎn)生的突起也侵入此層；外套層的神經(jīng)細(xì)胞分化產(chǎn)生樹(shù)樹(shù)突和軸突突和軸突，一些細(xì)胞又外遷形成一個(gè)中間層；當(dāng)神一些細(xì)胞又外遷形成一個(gè)中間層；當(dāng)神經(jīng)管分化為經(jīng)管分化為脊髓脊髓時(shí)，因?yàn)橥馓讓雍休^多的細(xì)胞體，時(shí)，因?yàn)橥馓讓雍?/p>

12、有較多的細(xì)胞體，組織學(xué)染色較深，稱為灰質(zhì)，而邊緣層含有樹(shù)突和組織學(xué)染色較深，稱為灰質(zhì)，而邊緣層含有樹(shù)突和軸突，不易著色軸突，不易著色, 稱為稱為白質(zhì)白質(zhì)。 n神經(jīng)管形成模式神經(jīng)管形成模式(圖圖)：n 產(chǎn)生神經(jīng)管所需的所有力量來(lái)自神經(jīng)管上皮細(xì)胞本身產(chǎn)生神經(jīng)管所需的所有力量來(lái)自神經(jīng)管上皮細(xì)胞本身;n 神經(jīng)胚形成起源于神經(jīng)上皮細(xì)胞形狀的變化神經(jīng)胚形成起源于神經(jīng)上皮細(xì)胞形狀的變化; n 引起細(xì)胞形狀變化的力量來(lái)自細(xì)胞骨架成分引起細(xì)胞形狀變化的力量來(lái)自細(xì)胞骨架成分;n 另外兩個(gè)因素另外兩個(gè)因素, 即集中的伸展和細(xì)胞分裂。即集中的伸展和細(xì)胞分裂。n神經(jīng)細(xì)胞的分化神經(jīng)細(xì)胞的分化n 當(dāng)神經(jīng)元開(kāi)始遷移時(shí)，它們喪

13、失細(xì)胞分裂的能力，當(dāng)神經(jīng)元開(kāi)始遷移時(shí)，它們喪失細(xì)胞分裂的能力，而神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞終身保留細(xì)胞分裂能力而神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞終身保留細(xì)胞分裂能力。n 例如：運(yùn)用一種神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞特異的標(biāo)記物例如：運(yùn)用一種神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞特異的標(biāo)記物神神經(jīng)膠質(zhì)原纖維酸性蛋白經(jīng)膠質(zhì)原纖維酸性蛋白(GFAP)抗體進(jìn)行免疫細(xì)胞抗體進(jìn)行免疫細(xì)胞化學(xué)研究表明，在室管膜中的某些細(xì)胞表達(dá)化學(xué)研究表明，在室管膜中的某些細(xì)胞表達(dá)GFAP，而另外的細(xì)胞不表達(dá)，推測(cè)前者為神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。而另外的細(xì)胞不表達(dá)，推測(cè)前者為神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。這一結(jié)果提示：在室管膜中的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)這一結(jié)果提示：在室管膜中的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)元遷移前就已決定了。元遷移前就已決定了

14、。 n 在大體解剖水平神經(jīng)管及其腔產(chǎn)生膨大和收縮在大體解剖水平神經(jīng)管及其腔產(chǎn)生膨大和收縮形成腦和脊髓的室形成腦和脊髓的室;n 在組織水平神經(jīng)管壁內(nèi)的細(xì)胞群以不同方式在組織水平神經(jīng)管壁內(nèi)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)重排形成腦和脊髓不同的功能區(qū);n 在細(xì)胞水平神經(jīng)上皮細(xì)胞分化為體內(nèi)不同類在細(xì)胞水平神經(jīng)上皮細(xì)胞分化為體內(nèi)不同類型的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。型的神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。n最早完成分裂向外遷移的成最早完成分裂向外遷移的成神經(jīng)細(xì)胞到達(dá)邊緣層下面形神經(jīng)細(xì)胞到達(dá)邊緣層下面形成成皮層板皮層板, 將來(lái)發(fā)育為將來(lái)發(fā)育為新皮新皮層層。該層最后分化為含細(xì)胞該層最后分化為含細(xì)胞體的體的6層層,

15、 由外向內(nèi)分別由外向內(nèi)分別是是:分子層分子層, 外顆粒層外顆粒層, 錐體細(xì)胞層錐體細(xì)胞層, 內(nèi)顆粒層內(nèi)顆粒層, 神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層和多形細(xì)多形細(xì)胞層。用放射自顯影研究發(fā)胞層。用放射自顯影研究發(fā)現(xiàn)現(xiàn), 除分子層是由最早到達(dá)除分子層是由最早到達(dá)皮層板的皮層板的Cajal-Retzius細(xì)細(xì)胞形成外胞形成外, 其余其余5層組織發(fā)生層組織發(fā)生的特點(diǎn)是的特點(diǎn)是神經(jīng)元遷移由內(nèi)至神經(jīng)元遷移由內(nèi)至外的裝配模式外的裝配模式, 即最早即最早(妊娠妊娠16天天)停止分裂開(kāi)始遷移的停止分裂開(kāi)始遷移的細(xì)胞形成較深皮層細(xì)胞形成較深皮層(),晚期晚期停止分裂的細(xì)胞逐漸向外遷停止分裂的細(xì)胞逐漸向外遷移移, 依次形成依

16、次形成(17), (18), (19), (21)。神經(jīng)嵴神經(jīng)嵴與神經(jīng)嵴細(xì)胞的與神經(jīng)嵴細(xì)胞的衍生物衍生物神經(jīng)嵴細(xì)胞的神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移遷移影響神經(jīng)嵴細(xì)胞多能性的影響神經(jīng)嵴細(xì)胞多能性的因素因素神經(jīng)嵴細(xì)胞遷移的神經(jīng)嵴細(xì)胞遷移的機(jī)制機(jī)制l神經(jīng)嵴神經(jīng)嵴l(shuí)神經(jīng)嵴細(xì)胞神經(jīng)嵴細(xì)胞l神經(jīng)嵴細(xì)胞的衍生物神經(jīng)嵴細(xì)胞的衍生物( () )l在神經(jīng)管的迷走區(qū)軀干部之間異位的移植實(shí)在神經(jīng)管的迷走區(qū)軀干部之間異位的移植實(shí)驗(yàn)驗(yàn)( () )神經(jīng)嵴神經(jīng)嵴：位于神經(jīng)管：位于神經(jīng)管背部?jī)蓚?cè)的具有可塑背部?jī)蓚?cè)的具有可塑性的細(xì)胞群。性的細(xì)胞群。：是具有多是具有多潛能的細(xì)胞，它能產(chǎn)生潛能的細(xì)胞，它能產(chǎn)生各種不同類型的細(xì)胞，各種不同類型的細(xì)胞

17、，包括神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)包括神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和一些非神經(jīng)細(xì)胞細(xì)胞和一些非神經(jīng)細(xì)胞神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移l軀干部神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移途徑軀干部神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移途徑( (見(jiàn)圖見(jiàn)圖) )l頭部神經(jīng)嵴細(xì)胞遷移的途徑頭部神經(jīng)嵴細(xì)胞遷移的途徑(腹側(cè)途徑腹側(cè)途徑)n哺乳動(dòng)物頭部神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移路線哺乳動(dòng)物頭部神經(jīng)嵴細(xì)胞的遷移路線n小鼠頭部的神經(jīng)嵴細(xì)胞從小鼠頭部的神經(jīng)嵴細(xì)胞從r4r6菱腦節(jié)的遷菱腦節(jié)的遷移路線。其中大部分細(xì)胞遷入咽弓，小部分移路線。其中大部分細(xì)胞遷入咽弓，小部分遷移形成腦神經(jīng)節(jié)。遷移形成腦神經(jīng)節(jié)。第四節(jié)第四節(jié) 外胚層板外胚層板。第五節(jié)第五節(jié) 在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中的細(xì)胞凋亡中的細(xì)胞凋亡一一. .靶組織靶組織(target tissue)(target tissue)HamburgerHamburger等等(1938-1980)(1938-1980)在發(fā)育的雞胚中進(jìn)行的精在發(fā)育的雞胚中進(jìn)行的精細(xì)的定量研究發(fā)現(xiàn)：細(xì)的定量研究發(fā)現(xiàn)：；。() ：() 二二. .神經(jīng)生長(zhǎng)因子和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子神經(jīng)