心经系统发育生物学.ppt

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1、,神经发育是神经科学中一个非常重要的组成部分，它是一门探索单个细胞如何发育成一个能够执行各种高级功能的极其复杂的神经网络，以及这个过程中存在什么奥秘、特征和调控机制，从而揭示大脑这一自然界中最神奇的产物是如何形成的学科。,神经发育的基本过程,诱导增殖神经元及胶质细胞的分化细胞迁移细胞系的联系及同类细胞的黏附神经元建立联系细胞群落建立联系已建立联系的神经功能继续发育,概述,神经系统的发育和再生：神经细胞的发生和增殖 细胞分化 细胞迁移 形成神经回路 神经活动 修复和再生（正常）（外伤&疾病）,第一节,神经系统的早期发育,神经管的形成神经组织发生神经元的迁移神经胶质细胞发育室管膜的发育脑膜的发育神

2、经嵴的发育,神经胚发育概述神经管的发育分化神经嵴的迁移小结,一神经胚发育概述,神经系统的组织发生过程：神经系统 神经管 神经胚 神经嵴 外胚层板 原肠胚外胚层,胚胎发育,胚胎发育：定义：从受精卵到孵化或出生的过程。过程：受精卵 桑椹胚 囊胚 原肠胚 器官发生 神经轴胚期,囊胚和原肠胚形成图,原肠形成作用（Gastrulation）：囊胚的细胞经历急剧而复杂的形态变化，和重新排列。结果：形成三个胚层把相互作用的细胞排列在一起（esp.脊索）,神经胚形成,神经胚的发育-预定神经系统,预定神经外胚层的变化：神经板 神经褶（神经沟）神经管（脑、脊髓）,脊索的作用：确定了胚胎的中线；发出诱导信号。神经胚

3、形成：位于脊索上方的预定神经外胚层形成神经管的过程。神经胚：经历了神经胚形成过程的胚胎。,神经胚的发育-早期形态发生,神经胚的发育-神经板期,神经胚的发育-神经褶期,神经胚的发育-神经管期,神经诱导-神经诱导的普遍性,神经诱导-初级胚胎诱导实验,神经诱导-神经诱导的分子基础,神经胚形成过程中的神经诱导,神经诱导：在原肠胚中，原肠背部的脊索与其上方的预定神经外胚层细胞相互作用，使外胚层发育为神经组织。,二神经管的发育和分化,（一）神经管的形成,神经管的形成机制,微管与微丝的作用,皮层牵引假说,Schoenwolf&Smith 总结的模式,神经管形成所需的能量为其本身固有；以形状变化为基础；形状变

4、化的力量来自细胞骨架；集中伸展；细胞分裂。,（二）神经管的细胞增殖,神经管细胞的增殖,柱状上皮 假复层上皮（假复层上皮：又称为神经上皮或增殖上皮）,神经细胞的分化：,途径：成神经元细胞 神经元神经上皮细胞 成神经胶质细胞 神经胶质时期：迁移之前。,（三）神经管细胞的迁移,神经管细胞的迁移,神经管细胞的迁移,结果：（由内向外）室管膜层：增殖的细胞外套层：迁移的细胞不断加入，而变厚边缘层：细胞突起 室管膜层外套层中间层：外套层中的细胞分化，向外迁移形成边缘层,神经细胞的迁移,方式：沿着辐射纤维迁移,辐射纤维：在神经系统层状结构的发育中，神经胶质细胞伸出辐射状排列的突起，从室管膜一直伸到软脑膜，神经

5、元可以沿着此突起迁移。这些突起称为*.存在依据：电镜观测 动物遗传学实验,（四）神经管的分化,神经管的分化（subdivision）,Subdivision&differentiation三个观察层次：解剖学：神经管不同部位膨大或收缩 组织学：细胞群以不同方式排列 细胞学：神经上皮细胞分化为神经元和神经胶质细胞,神经管壁的分化图,1天前，神经管开始从中间向两端，以拉链的方式闭合。闭合过程大约需要1周。,神经管正在愈合，上部将发育成脑，下部发育成脊髓。,神经管基本闭合，在脊柱底部可见小的开口。,心脏开始搏动,56天胚胎，器官已经形成。,前神经孔&无脑畸形,后神经孔&脊髓二裂,三神经嵴的迁移,神经

6、嵴细胞的迁移部位,头部神经嵴细胞的迁移,头部神经嵴细胞的迁移路线,鸡胚的躯干部神经嵴细胞的迁移,2.神经嵴细胞的多能性,表现：周围神经系统：内分泌和类分泌色素细胞外胚层间质结缔组织,神经嵴细胞多能性实验(生长因子干预)：,神经胚形成：,神经管的形成：受分子调控的过程,神经管与神经嵴：一个过程的两个结果,第二节,脑和脊髓的发育,神经管的分化（subdivision）,Subdivision&differentiation三个观察层次：解剖学：神经管不同部位膨大或收缩 组织学：细胞群以不同方式排列 细胞学：神经上皮细胞分化为神经元和神经胶质细胞,脑区的形成（解剖学角度）,I 后部神经管形成之前 前

7、脑泡 中脑泡 后脑泡（菱脑泡）,前脑.中脑和菱脑,脑曲,端脑.间脑.中脑.末脑,端脑的发育,12周人胚脑矢状切面,将要出生的胎儿的脑,神经营养因子的作用由靶细胞分泌的NGF、BDNG、NT-3/4/5等是近距离趋向因子，某种因子对一种神经元起吸引作用，但可能对另一种神经元起排斥作用。,3.Synapse formation 当神经元的生长锥抵达靶位(肌细胞、其它神经元、腺体)时，将在二者间形成特化的连接，即神经突触。如运动神经元与肌细胞间将形成neuro-muscular junction.,Agrin诱导乙酰胆碱受体重排和激活其表达的机制,4.Neural survival 在中枢和周边神经

8、系统的发育中，50以上的神经元将凋亡。一个神经元对肌细胞的激活将引起其它与该肌细胞接触的神经元的凋亡。,脑神经的形成,菱脑节：后脑发育成的一种分节模式，脑神经从不同的节段长出。Eg.鸡胚（偶节先长出）r2 V(三叉神经)r4 VII(面神经)r6 IX(舌咽神经),大脑皮层的组织发生（内外模式）小脑皮层的组织发生核团的组织发生（外内模式）,小脑的组织生成 小脑（cerebellum）与脊髓不同是的，在完成3层 结构后，神经元的迁移并没有停止。其中一部分神经前体细胞（neuronal precursor）进入边缘层集合在一起形成神经核团，功能上起到在小脑外表层和大脑其他部分之间传递信息的作用。另

9、一部分来自原始神经上皮的神经前体细胞，也称为成神经细胞（neuroblasts），则迁移到小脑的外表层，形成外颗粒层（external granule layer）。这层外端的成神经细胞继续分化。而内端那些已停止有丝分裂的成神经细胞则成为小脑皮层颗粒神经元（granule neurons）的前体。这些颗粒神经元没有停止在原处，它们又迁移返回到正在发育的白质中，形成内颗粒层（internal granule layer）。同时浦肯野细胞分泌Shh，这会有益于外颗粒层中颗粒神经元前体细胞的分化。,大脑的组织生成 大脑（cerebrum）组织有两个特征：垂直方向上分层。水平方向上分区。垂直方向上，从

10、外套层出发的成神经细胞沿着胶质细胞的长突起（glial process），穿过白质到达脑的外表层，在那里形成第二区（second zone）.这一层新的灰质称为新皮层（neocortex），它最终又分成6层，依次为分子层、外颗粒层、锥体细胞层、内颗粒层、神经节细胞层及多形细胞层。,脊髓的发育,神经管1,神经管2,神经管3,皮质与核团的形成（组织与细胞学角度）,延髓与脊髓室管膜层：外套层：灰质（界沟）边缘层：白质,背侧灰质：感觉神经元腹侧灰质：运动神经元,第三节,轴突的发育生长,轴突的发育和生长图示,轴突的形成,轴突生长的部位和数目由细胞本身的固有因子决定。eg.皮层锥体细胞,轴突的伸长,细胞膜

11、（顶端）原生质（基部）细胞骨架（基部）,轴突的生长锥,神经元的迁移和神经锥的长出,轴突的生长：,轴突生长的路径具有高度的精确性：方向性有序性,轴突生长：向化性,参与轴突生长的黏附分子,Integrin:黏附介质N-Cadherin,TAG-1,F11,L1/G4:聚集分子,轴突生长的吸引和排斥作用,第四节,突触的生长的发育,一 树突的发育与分化,一 树突的发育与分化,树突的发育：时间：与传入神经的生长和突触连接的形成同时 or.先于传入神经,一 树突的发育与分化,Exp.体外培养：可以形成树突破坏传入神经：树突发育正常or 不正常传入神经变化：树突分布的范围改变,二 局部地域有序投射（topo

12、graphically ordered projection）,定义：轴突伸长到靶组织后，扩展并找到各自的靶位点。eg.视网膜顶盖系统（retinotectal system）&视网膜顶盖投射图（map of retinotectal projection）,二 局部地域有序投射（topographically ordered projection）,特异性：起初可能不精确，但最后的连接精确；可能偏离正常路线，但最终投射正常。,二 局部地域有序投射（topographically ordered projection）,形成机制：化学亲和性假说,形成机制：发育期，连接的转变和重组（生长方式）,神经发育的可塑性,定义：在发育和再生期，神经系统具有变化和调整的能力，称为可塑性。包括：轴突的过度增生和撤销树突的过度增生和撤销突触的连接和重排突触的建立和消失,突触的消失和稳定,回路的重排:突触竞争,小结,生长锥及其特点向化性局部地域有序投射,谢谢大家,