神經系統的發育本課程探索神經系統從胚胎到成熟的發育全過程課程概述神經系統基本結構中樞和周圍神經系統發育基本過程神經管形成與區域化神經元與突觸發育增殖、遷移、分化、連接系統發育與調控感覺、運動系統形成第一部分：神經系統的基本結構1中樞神經系統大腦和脊髓2周圍神經系統脊神經與腦神經3基本細胞類型神經元與神經膠質細胞中樞神經系統和周圍神經系統中樞神經系統大腦、脊髓信息處理與整合周圍神經系統傳入傳出神經連接中樞和外周神經元的基本結構細胞體含細胞核和細胞器樹突接收信息輸入軸突傳導神經沖動突觸終末釋放神經遞質神經膠質細胞的類型和功能1星形膠質細胞提供營養支持，參與血腦屏障2少突膠質細胞形成髓鞘，加速沖動傳導3小膠質細胞免疫防御，吞噬廢物4室管膜細胞腦脊液循環，神經干細胞來源第二部分：神經系統發育的基本過程神經誘導外胚層向神經外胚層轉化神經管形成神經板褶皺并閉合區域化前后軸和背腹軸分化細胞分化神經前體細胞分化為特定類型神經管的形成神經板形成外胚層增厚1神經溝出現神經板中央凹陷2神經褶隆起兩側隆起接近3神經管閉合神經褶融合4神經管的閉合起始點閉合始于頸部區域雙向擴展向頭尾兩端延伸神經孔閉合前后神經孔最后閉合神經管缺陷及其預防無腦兒前神經孔閉合失敗脊柱裂后神經孔閉合不全腦膨出部分神經組織突出預防措施孕前及孕早期補充葉酸神經板的區域化1前后軸形成形態發生素梯度2背腹軸分化BMP與Shh信號3區域特異轉錄因子Pax6,Nkx2.2等前腦、中腦和后腦的形成1前腦端腦和間腦2中腦視覺和聽覺中繼3后腦腦橋、延髓、小腦4脊髓運動和感覺傳導第三部分：神經元的發育產生神經干細胞分裂遷移向目標位置移動分化獲得特異功能連接形成神經網絡神經元的產生神經干細胞和神經前體細胞自我更新維持干細胞池多能分化產生多種細胞類型特定微環境腦室區和顆粒下區神經元的增殖對稱分裂擴增干細胞數量不對稱分裂產生前體細胞分化型分裂產生神經元神經元的遷移1起始腦室區和室管膜下區2遷移沿特定路徑移動3到達正確的皮層層次4停止接收停止信號放射狀遷移和切向遷移放射狀遷移沿放射狀膠質細胞移動興奮性神經元為主切向遷移垂直于放射狀方向抑制性中間神經元為主神經元的分化1形態分化細胞體、軸突和樹突形成特征形態2分子分化特異性蛋白質和受體表達3功能分化形成特定的電生理特性4連接分化與特定目標細胞形成突觸軸突的生長起始生長錐形成1延伸微管和微絲組裝2導向響應環境信號3抵達識別目標細胞4生長錐的結構和功能中央區含微管，穩定結構周邊區含微絲，高度動態偽足和片狀偽足環境探測和粘附軸突導向因子吸引因子Netrin,NGF排斥因子Slit,Semaphorin接觸性因子NCAM,L1形態發生素Shh,BMP樹突的發育初始突起多個小突起形成選擇性延伸部分突起伸長分支形成樹突分叉棘突發育樹突棘形成第四部分：突觸的形成初次接觸軸突終末與目標接觸突觸前分化主動區形成突觸后分化受體聚集功能成熟突觸傳遞效率提高突觸的基本結構突觸前部分含突觸小泡鈣通道釋放機制突觸間隙狹窄空間20-40nm粘附分子突觸后部分受體密集支架蛋白信號分子突觸形成的過程1軸突接觸粘附分子介導初次連接2突觸分化信號交換誘導雙向分化3突觸成熟效率提高和穩定性增強4突觸修剪非活躍突觸被清除神經遞質和受體的表達100+神經遞質種類氨基酸、胺類和肽類15+受體家族—離子型和代謝型突觸蛋白突觸形成與功能相關突觸可塑性長時程增強重復激活導致突觸加強長時程抑制低頻刺激導致突觸減弱穩態可塑性維持突觸活動平衡突觸修剪過度形成的突觸通過競爭性機制選擇性保留或清除第五部分：神經膠質細胞的發育1發育順序先神經元后膠質細胞2膠質譜系起源于神經外胚層和中胚層3多樣功能支持、營養、修復和免疫星形膠質細胞的發育1起源放射狀膠質細胞和中間前體細胞2遷移沿白質和灰質分布3分化突起延伸和分支4成熟表達GFAP和glutamate轉運體少突膠質細胞的發育少突前體細胞表達PDGFRα和NG2前少突膠質細胞軸突識別未成熟少突膠質細胞髓鞘形成初期成熟少突膠質細胞完成髓鞘包裹髓鞘形成軸突識別少突膠質細胞選擇適當軸突1初步包裹細胞膜環繞軸突2膜延伸形成松散包裹3緊密壓實形成致密髓鞘4形成郎飛結建立間斷點5小膠質細胞的起源和發育起源卵黃囊原始巨噬細胞中胚層來源遷移發育早期進入神經管全腦擴散成熟獲得分支形態表達Iba1等標志物第六部分：大腦皮層的發育早期層化腦室區、中間區、皮層板六層形成內向外發育模式區域特化功能區形成大腦皮層的層狀結構六層結構從外到內依次形成，每層具有特征性細胞類型皮層神經元的產生和遷移1腦室區增殖神經干細胞分裂2放射狀遷移沿放射狀膠質細胞向外3到達終止位置根據出生時間決定所在層次4形態分化發展特征突起皮層的區域化功能柱的形成微柱結構垂直于皮層表面的神經元功能單元突觸連接柱內神經元優先連接功能特異性對特定刺激反應經驗依賴塑性隨使用強化或削弱第七部分：感覺系統的發育視覺系統視網膜和視覺通路1聽覺系統耳蝸和聽覺通路2嗅覺系統嗅上皮和嗅球3體感系統皮膚感受器和傳導通路4味覺系統味蕾和味覺通路5視覺系統的發育1眼泡形成前腦延伸形成2視杯和晶狀體形成視杯內陷3視網膜分層六層結構4視覺通路形成軸突延伸到外側膝狀體聽覺系統的發育耳泡形成表皮增厚內陷耳蝸分化形成聽覺感受器聽覺通路到聽覺皮層的連接嗅覺系統的發育嗅上皮發育鼻腔感覺上皮分化嗅覺感受神經元產生嗅球形成前腦突起嗅小球結構嗅覺通路嗅神經連接嗅球到嗅皮層投射體感系統的發育1皮膚感受器不同類型感受器分化2感覺神經節背根神經節形成3脊髓后角接收初級感覺輸入4丘腦和皮層高級處理中心第八部分：運動系統的發育脊髓運動神經元控制肌肉收縮皮質脊髓束連接大腦皮層與脊髓小腦環路協調和精細控制基底神經節動作選擇和執行脊髓運動神經元的發育1誘導Shh信號引導腹側化2分化轉錄因子Olig2和Hb9表達3軸突生長通過腹根延伸4肌肉連接形成神經肌肉接頭皮質脊髓束的發育從大腦運動皮層的錐體細胞延伸到脊髓，控制精細運動小腦的發育小腦原基后腦菱腦唇來源三層結構分子層、浦肯野細胞層、顆粒層特征細胞浦肯野細胞樹突高度分支基底神經節的發育紋狀體來源側腦室壁神經上皮細胞1細胞遷移形成尾狀核和殼核2連接形成與大腦皮層和丘腦環路3神經遞質表達GABA和多巴胺系統4第九部分：神經系統發育的調控1基因調控轉錄因子和信號分子2表觀遺傳調控DNA甲基化和組蛋白修飾3環境因素營養和有害物質4活動依賴調控神經活動塑造連接基因調控形態發生素Shh,BMP,Wnt轉錄因子Pax6,Emx2,Otx2生長因子FGF,EGF,IGF軸突導向Netrin,Slit,Ephrin環境因素的影響1營養葉酸、維生素、蛋白質影響神經管閉合2毒素酒精、藥物、重金屬損害神經元3疾病母體感染影響胎兒腦發育4壓力母體應激影響下丘腦-垂體-腎上腺軸表觀遺傳調控DNA甲基化基因沉默印記基因調控組蛋白修飾染色質結構改變基因表達調控非編碼RNAmicroRNA調控長鏈非編碼RNA神經營養因子神經生長因子支持感覺神經元生存腦源性神經營養因子促進突觸可塑性神經營養素3支持運動神經元膠質細胞源性神經營養因子多巴胺神經元存活第十部分：神經系統發育異常12345神經管缺陷脊柱裂、無腦兒神經元遷移障礙腦回畸形、異位灰質大腦發育畸形小頭畸形、裂腦畸形髓鞘形成障礙腦白質營養不良神經連接異常自閉癥、精神分裂癥神經管缺陷無腦兒前神經孔閉合失敗脊柱裂后部神經管閉合不全腦膨出顱骨缺損處大腦組織突出大腦發育畸形小頭畸形頭圍小于標準兩個標準差大腦皮層和白質發育不全全前腦畸形大腦半球未分離嗅球、視神經和胼胝體異常腦積水腦脊液過度積聚腦室系統擴大神經元遷移