中樞神經系統(tǒng)的發(fā)育

1、中樞神經系統(tǒng)的發(fā)育,山東大學醫(yī)學院解剖教研室李振華,,一、腦發(fā)育概況,中樞神經來自外胚層的髓板，髓板先演變?yōu)樯窠洔蟦eural groove，然后變?yōu)樯窠浌躰eural canal。神經溝首先在頸髓上部閉合成神經管,由此向前閉合至腦的頭端(前神經孔,以后形成終板),向后閉合至脊髓尾端。中樞神經的進一步發(fā)育也按同樣方向進行。所以,腦的不同部分是在不同的時期發(fā)育成熟的(異時成熟)。,一、腦發(fā)育概況,在頭部,神經管擴大成數個腦泡。最靠頭

2、端的腦泡將來發(fā)育成前腦(紅色和黃色),后方的幾個腦泡發(fā)育成腦干(藍色)。與此同時,神經管形成兩個彎曲:頂曲parietal flexure和頸曲cervical flexure。盡管這時的腦干還是一個均勻一致的結構,但已能夠辨認出將來的中腦mesencephalon 、腦橋pons 、延髓medulla oblongata和小腦cerebellum 的部位。,一、腦發(fā)育概況,腦干的發(fā)育比前腦快,在胚胎發(fā)育的第2個月,當端腦還是一個薄

3、壁的腦泡時,腦干內的神經細胞己經開始進行分化(腦神經的出現)。視泡由間腦發(fā)育而成。端腦泡位于間腦前方,最初是單個的腦泡(奇端腦),但不久即向兩側擴展形成兩個大腦半球。,一、腦發(fā)育概況,前腦在胚胎發(fā)育第3個月時增大。端腦和間腦借端間腦溝telodiencephalic sulcus分開。嗅球的原基來自兩半球的腦泡垂體的原基和乳頭隆起來自間腦底。腦橋曲在小腦原基和延髓之間形成一條橫向的深溝。小腦的下面緊貼于延髓背面膜狀的薄壁上。

4、,一、腦發(fā)育概況,在胚胎發(fā)育第4個月,大腦半球的生長超過腦的其他部分，此時端腦的發(fā)育速度由初期的較慢而變?yōu)樽羁?。半球外側面中部生長較慢,被周圍生長較快的部分覆蓋,形成腦島。,一、腦發(fā)育概況,在胚胎第6個月,從半球表面仍可看見腦島。原來光滑的半球表面首次出現了腦溝和腦回。神經管和腦泡的壁隨著發(fā)育由薄變厚,壁內含有神經細胞和神經束,形成真正的腦組織。,一、腦發(fā)育概況,由一側半球發(fā)育的神經纖維經過奇端腦前壁至另一側半球,該處增厚形成連合板,發(fā)

5、育成連接兩側半球的連合系,其中最大的是胼胝體(corpus callosum)。在發(fā)育過程中,半球體積向尾側明顯增大,形成尾突,最終導致間腦被完全掩蓋。,二、腦室系統(tǒng)的發(fā)育,腦各部內均有不同形狀和大小的腔。在胚胎發(fā)育中,神經管和腦泡的原始腔隨腦泡壁的增厚而變得很小。低等脊椎動物的脊髓仍保留著中央管central canal。人類的中央管管腔完全閉合,在脊髓橫斷面上,原來中央管的位置上僅可見原襯貼在管壁上的幾個細胞。腦內的腔仍保留并形

6、成腦室系統(tǒng),內含腦脊液。室腔在間腦內形成第三腦室third ventricle；在中腦內縮細,形成中腦水管；第四腦室fourth ventricle位于延髓、腦橋和小腦之間。,二、腦室系統(tǒng)的發(fā)育,側腦室呈弓狀在半球的冠狀切面上被切為兩部分。這種形狀是由于胚胎發(fā)育過程中半球并非同等的向各個方向擴展,而是形成近似半環(huán)形的發(fā)育軌跡所致。半環(huán)形的中部形成腦島insula,位于半球外側壁深面的外側窩底，并被鄰近的腦蓋opercula覆蓋。因此,

7、在半球表面僅見一深裂隙,即外側溝sulcus lateralis。,三、腦干的發(fā)育,在胚胎發(fā)育過程中,神經管分為數個縱行區(qū):側壁的腹側半分化較早,稱為基板basal plate,是運動神經細胞的發(fā)源地。側壁的背側半分化較晚,稱為翼板alar plate,是感覺神經細胞的發(fā)源地?；搴鸵戆逯g的區(qū)域是內臟神經細胞的形成部位。在脊髓和腦干仍可辨認出這種結構排列，這方面的知識可有助于理解腦各部的結構。在間腦和端腦，基板和翼板的這種衍化

8、關系不易確認。,三、腦干的發(fā)育,在腦干內,神經管盡管因中央管擴大成為第四腦室而發(fā)生了變化,但仍可辨認出其縱行結構。在菱形窩底由于神經管變扁且中央管后壁敞開,原來腹背排列的運動性基板,內臟運動區(qū),內臟感覺區(qū)和感覺性的翼板變?yōu)閮韧鈧扰帕?軀體運動區(qū)居內側,向外依次是內臟運動區(qū),內臟感覺區(qū)和軀體感覺區(qū)。腦神經核在延髓內按這種基本方式排列。,,,,,運動性基板,,內臟運動區(qū),,內臟感覺區(qū),,感覺性翼板,,三、腦干的發(fā)育,盡管延髓、腦橋和中腦各

9、有變化,但腦干的結構是一致的。三部分都具有種系發(fā)育中古老的部分——被蓋tegmentum,內含腦神經核團。在延髓和腦橋水平,被蓋后方有小腦覆蓋,在中腦被蓋后方為頂蓋tectum, 即四疊體quadrigeminal body。腦干基底部主要含有起自端腦的大量下行纖維束,形成延髓的錐體、腦橋的基底部和中腦的大腦腳cerebral peduncles。,三、腦干的發(fā)育,在中腦,腦室系統(tǒng)明顯縮小,形成中腦水管(cerebral aqued

10、uct)。在發(fā)育過程中,由于中腦被蓋體積增大,神經管腔逐漸縮細。神經管的原始結構仍完好地保留著:腹側為基板的運動部分,包括動眼神經核和滑車神經核(支配眼外肌),紅核和黑質(錐體外系);背側部有由翼板衍化的感覺結構,即頂蓋,為視覺和聽覺傳導路的中繼站。,,,,被蓋,,頂蓋,,基底部,,錐體,,大腦腳底,四、前腦的發(fā)育,在神經管前部形成以下幾個腦泡:后腦泡hindbrain vesicle(或稱菱腦泡)、中腦泡midbrain vesicl

11、e、間腦泡interbrain vesicle和終腦泡endbrain vesicle或稱端腦泡telecephalon vesicle。腦泡側壁增厚發(fā)育成腦實質,逐漸分化出神經細胞及神經膠質。腦泡的發(fā)育首先是從菱腦泡開始的,逐漸擴展到中腦泡和間腦泡,終腦泡的發(fā)育最遲。終腦泡發(fā)育時,其兩側突出形成兩個薄壁的腦泡,這樣,端腦可分為三部分:兩側為對稱的半球腦泡hemispheric vesicle和不對稱的中部,后者后來發(fā)育成為第三腦室

12、前壁(終板Lamina terminalis)。,,,,菱腦泡,,中腦泡,,間腦泡,,端腦泡,四、前腦的發(fā)育,隨著終腦泡的擴展,尤其是向尾側的擴展,間腦逐漸被覆蓋,二者間的界線也不斷發(fā)生移位。此界線最初呈冠狀位,后來越來越傾斜，最后呈矢狀位形成間腦的側界。間腦就完全移位于兩大腦半球之間,在腦表面幾乎看不到。原來依次排列的中腦、間腦和端腦,到發(fā)育成熟時變成了互相套入重疊的位置關系。,四、前腦的發(fā)育,間腦可分為上下重疊排列的四層:上丘腦、

13、背側丘腦、底丘腦和下丘腦,這種簡單的層次排列在胚胎腦可以看得很清楚。但由于間腦各部分在發(fā)育過程中不均衡的生長,使各部的位置發(fā)生了很大的變化。背側丘腦的異常增大和下丘腦在灰結節(jié)處的擴展,成為發(fā)育成熟的間腦各部分結構位置的決定性因素。,四、前腦的發(fā)育,上丘腦epithalamus由兩側的韁和松果體組成,韁是嗅覺中樞和腦干間聯系纖維的神經元轉換站。由于背側丘腦的體積增大,其背側的上丘腦被推向內側,使其看起來好象僅僅是背側丘腦的附件而已。背

14、側丘腦dorsal thalamus是上行纖維束的最后一個神經元交換站。它和大腦皮質有往返的纖維聯系。,四、前腦的發(fā)育,底丘腦subthalamus是中腦被蓋的延續(xù),含有錐體外系的核團(包括未定帶、底丘腦核、蒼白球),被認為是間腦的運動區(qū)。蒼白球globus pallidus是間腦的一部分,在間腦發(fā)育過程中,由于內囊纖維的長入,使蒼白球與間腦的其他核團分離開,移位至端腦內。蒼白球僅有一小的殘余腳內核nucleus entopedunc

15、ularis仍在內側,在間腦的網狀結構內。由于蒼白球是錐體外系的組成部分,按邏輯應包括在底丘腦內。,四、前腦的發(fā)育,下丘腦hypothalamus位于最底層,構成了間腦的底,神經垂體由此伸出。下丘腦是植物性神經系最高級的調節(jié)中樞。,,四、前腦的發(fā)育,端腦telencephalon在胚胎腦泡的發(fā)育中包括四部分，其中有些發(fā)育早一些,有些發(fā)育晚一些,這四部分是舊皮質paleocortex、紋狀體striatum 、新皮質neocortex和原

16、皮質archicortex。舊皮質是大腦半球最古老的部分,它構成腦的底部,并和嗅球olfactory bulb及附近的舊皮質共同組成狹義的嗅腦rhinencephalon。紋狀體在舊皮質上方發(fā)育而成,雖然在腦表面看不到,但它們也和大腦皮質一樣,由腦泡壁發(fā)育而成。,四、前腦的發(fā)育,大腦皮質的最大的部分為新皮質neocortex,新皮質是最晚發(fā)育的部分。在腹側,它圍繞新、舊皮質的過渡區(qū)——-腦島。半球內側壁由腦的古老部分——原皮質構成,它

17、和附近的皮質一起卷繞形成海馬。發(fā)育成熟腦的各部分的相互位置關系是由新皮質的高度發(fā)育擴展所決定的。由于新皮質的高度發(fā)育,使舊皮質和島葉的過渡皮質陷人腦的深部,原皮質也移向腹側,變?yōu)殡蓦阵w背面的薄層灰質 。,四、前腦的發(fā)育,在大腦半球發(fā)育過程中,各部分并不是同等的向各個方向生長增大，而主要向腦的尾側和基底方向擴展,這樣形成了顳葉,最后顳葉又折轉向前發(fā)育,因此形成了一個環(huán)形的旋轉運動。額葉也出現了程度較輕的環(huán)形旋轉。旋轉是圍繞腦島進行的。

18、除腦島深面的殼核putamen沒有旋轉外，腦的其余結構都參與了旋轉,因此發(fā)育成熟的腦呈弓狀外形。側腦室lateral ventricle的前角和下角也形成這樣的弓形。尾狀核caudate nucleus也參與了旋轉,并與側腦室的弓形走向十分一致。,四、前腦的發(fā)育,原皮質的主要部分——海馬hippocampus,從最初的背側部轉移至基底部,繼而到達顳葉。在胼胝體背面的原皮質的其余部分形成了胼胝體背面的灰被induseum griseu

19、m(胼胝體上回)和胼胝體下面的穹窿fornix,因此,原皮質也呈弓狀外形。胼胝體corpus callosum也向尾側擴展,但由于其發(fā)育較晚,在大腦半球的旋轉即將結束時才開始,因此胼胝體并沒有完全沿著半球旋轉的軌跡延伸。,,,,,舊皮質,,紋狀體,,新皮質,,原皮質,,灰被,,穹隆,,海馬,,脊神經節(jié)內的神經元來自神經板外側區(qū),它們不參與形成神經管,但仍保留在兩側成為神經嵴(spinal crest)。因此,可把脊神經節(jié)看做是位于周圍