《神经系统的发育》课件

神经系统的发育本课程探索神经系统从胚胎到成熟的发育全过程课程概述神经系统基本结构中枢和周围神经系统发育基本过程神经管形成与区域化神经元与突触发育增殖、迁移、分化、连接系统发育与调控感觉、运动系统形成第一部分：神经系统的基本结构1中枢神经系统大脑和脊髓2周围神经系统脊神经与脑神经3基本细胞类型神经元与神经胶质细胞中枢神经系统和周围神经系统中枢神经系统大脑、脊髓信息处理与整合周围神经系统传入传出神经连接中枢和外周神经元的基本结构细胞体含细胞核和细胞器树突接收信息输入轴突传导神经冲动突触终末释放神经递质神经胶质细胞的类型和功能1星形胶质细胞提供营养支持，参与血脑屏障2少突胶质细胞形成髓鞘，加速冲动传导3小胶质细胞免疫防御，吞噬废物4室管膜细胞脑脊液循环，神经干细胞来源第二部分：神经系统发育的基本过程神经诱导外胚层向神经外胚层转化神经管形成神经板褶皱并闭合区域化前后轴和背腹轴分化细胞分化神经前体细胞分化为特定类型神经管的形成神经板形成外胚层增厚1神经沟出现神经板中央凹陷2神经褶隆起两侧隆起接近3神经管闭合神经褶融合4神经管的闭合起始点闭合始于颈部区域双向扩展向头尾两端延伸神经孔闭合前后神经孔最后闭合神经管缺陷及其预防无脑儿前神经孔闭合失败脊柱裂后神经孔闭合不全脑膨出部分神经组织突出预防措施孕前及孕早期补充叶酸神经板的区域化1前后轴形成形态发生素梯度2背腹轴分化BMP与Shh信号3区域特异转录因子Pax6,Nkx2.2等前脑、中脑和后脑的形成1前脑端脑和间脑2中脑视觉和听觉中继3后脑脑桥、延髓、小脑4脊髓运动和感觉传导第三部分：神经元的发育产生神经干细胞分裂迁移向目标位置移动分化获得特异功能连接形成神经网络神经元的产生神经干细胞和神经前体细胞自我更新维持干细胞池多能分化产生多种细胞类型特定微环境脑室区和颗粒下区神经元的增殖对称分裂扩增干细胞数量不对称分裂产生前体细胞分化型分裂产生神经元神经元的迁移1起始脑室区和室管膜下区2迁移沿特定路径移动3到达正确的皮层层次4停止接收停止信号放射状迁移和切向迁移放射状迁移沿放射状胶质细胞移动兴奋性神经元为主切向迁移垂直于放射状方向抑制性中间神经元为主神经元的分化1形态分化细胞体、轴突和树突形成特征形态2分子分化特异性蛋白质和受体表达3功能分化形成特定的电生理特性4连接分化与特定目标细胞形成突触轴突的生长起始生长锥形成1延伸微管和微丝组装2导向响应环境信号3抵达识别目标细胞4生长锥的结构和功能中央区含微管，稳定结构周边区含微丝，高度动态伪足和片状伪足环境探测和粘附轴突导向因子吸引因子Netrin,NGF排斥因子Slit,Semaphorin接触性因子NCAM,L1形态发生素Shh,BMP树突的发育初始突起多个小突起形成选择性延伸部分突起伸长分支形成树突分叉棘突发育树突棘形成第四部分：突触的形成初次接触轴突终末与目标接触突触前分化主动区形成突触后分化受体聚集功能成熟突触传递效率提高突触的基本结构突触前部分含突触小泡钙通道释放机制突触间隙狭窄空间20-40nm粘附分子突触后部分受体密集支架蛋白信号分子突触形成的过程1轴突接触粘附分子介导初次连接2突触分化信号交换诱导双向分化3突触成熟效率提高和稳定性增强4突触修剪非活跃突触被清除神经递质和受体的表达100+神经递质种类氨基酸、胺类和肽类15+受体家族—离子型和代谢型突触蛋白突触形成与功能相关突触可塑性长时程增强重复激活导致突触加强长时程抑制低频刺激导致突触减弱稳态可塑性维持突触活动平衡突触修剪过度形成的突触通过竞争性机制选择性保留或清除第五部分：神经胶质细胞的发育1发育顺序先神经元后胶质细胞2胶质谱系起源于神经外胚层和中胚层3多样功能支持、营养、修复和免疫星形胶质细胞的发育1起源放射状胶质细胞和中间前体细胞2迁移沿白质和灰质分布3分化突起延伸和分支4成熟表达GFAP和glutamate转运体少突胶质细胞的发育少突前体细胞表达PDGFRα和NG2前少突胶质细胞轴突识别未成熟少突胶质细胞髓鞘形成初期成熟少突胶质细胞完成髓鞘包裹髓鞘形成轴突识别少突胶质细胞选择适当轴突1初步包裹细胞膜环绕轴突2膜延伸形成松散包裹3紧密压实形成致密髓鞘4形成郎飞结建立间断点5小胶质细胞的起源和发育起源卵黄囊原始巨噬细胞中胚层来源迁移发育早期进入神经管全脑扩散成熟获得分支形态表达Iba1等标志物第六部分：大脑皮层的发育早期层化脑室区、中间区、皮层板六层形成内向外发育模式区域特化功能区形成大脑皮层的层状结构六层结构从外到内依次形成，每层具有特征性细胞类型皮层神经元的产生和迁移1脑室区增殖神经干细胞分裂2放射状迁移沿放射状胶质细胞向外3到达终止位置根据出生时间决定所在层次4形态分化发展特征突起皮层的区域化功能柱的形成微柱结构垂直于皮层表面的神经元功能单元突触连接柱内神经元优先连接功能特异性对特定刺激反应经验依赖塑性随使用强化或削弱第七部分：感觉系统的发育视觉系统视网膜和视觉通路1听觉系统耳蜗和听觉通路2嗅觉系统嗅上皮和嗅球3体感系统皮肤感受器和传导通路4味觉系统味蕾和味觉通路5视觉系统的发育1眼泡形成前脑延伸形成2视杯和晶状体形成视杯内陷3视网膜分层六层结构4视觉通路形成轴突延伸到外侧膝状体听觉系统的发育耳泡形成表皮增厚内陷耳蜗分化形成听觉感受器听觉通路到听觉皮层的连接嗅觉系统的发育嗅上皮发育鼻腔感觉上皮分化嗅觉感受神经元产生嗅球形成前脑突起嗅小球结构嗅觉通路嗅神经连接嗅球到嗅皮层投射体感系统的发育1皮肤感受器不同类型感受器分化2感觉神经节背根神经节形成3脊髓后角接收初级感觉输入4丘脑和皮层高级处理中心第八部分：运动系统的发育脊髓运动神经元控制肌肉收缩皮质脊髓束连接大脑皮层与脊髓小脑环路协调和精细控制基底神经节动作选择和执行脊髓运动神经元的发育1诱导Shh信号引导腹侧化2分化转录因子Olig2和Hb9表达3轴突生长通过腹根延伸4肌肉连接形成神经肌肉接头皮质脊髓束的发育从大脑运动皮层的锥体细胞延伸到脊髓，控制精细运动小脑的发育小脑原基后脑菱脑唇来源三层结构分子层、浦肯野细胞层、颗粒层特征细胞浦肯野细胞树突高度分支基底神经节的发育纹状体来源侧脑室壁神经上皮细胞1细胞迁移形成尾状核和壳核2连接形成与大脑皮层和丘脑环路3神经递质表达GABA和多巴胺系统4第九部分：神经系统发育的调控1基因调控转录因子和信号分子2表观遗传调控DNA甲基化和组蛋白修饰3环境因素营养和有害物质4活动依赖调控神经活动塑造连接基因调控形态发生素Shh,BMP,Wnt转录因子Pax6,Emx2,Otx2生长因子FGF,EGF,IGF轴突导向Netrin,Slit,Ephrin环境因素的影响1营养叶酸、维生素、蛋白质影响神经管闭合2毒素酒精、药物、重金属损害神经元3疾病母体感染影响胎儿脑发育4压力母体应激影响下丘脑-垂体-肾上腺轴表观遗传调控DNA甲基化基因沉默印记基因调控组蛋白修饰染色质结构改变基因表达调控非编码RNAmicroRNA调控长链非编码RNA神经营养因子神经生长因子支持感觉神经元生存脑源性神经营养因子促进突触可塑性神经营养素3支持运动神经元胶质细胞源性神经营养因子多巴胺神经元存活第十部分：神经系统发育异常12345神经管缺陷脊柱裂、无脑儿神经元迁移障碍脑回畸形、异位灰质大脑发育畸形小头畸形、裂脑畸形髓鞘形成障碍脑白质营养不良神经连接异常自闭症、精神分裂症神经管缺陷无脑儿前神经孔闭合失败脊柱裂后部神经管闭合不全脑膨出颅骨缺损处大脑组织突出大脑发育畸形小头畸形头围小于标准两个标准差大脑皮层和白质发育不全全前脑畸形大脑半球未分离嗅球、视神经和胼胝体异常脑积水脑脊液过度积聚脑室系统扩大神经元迁移