中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育

1、中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育,山東大學(xué)醫(yī)學(xué)院解剖教研室李振華,,一、腦發(fā)育概況,中樞神經(jīng)來自外胚層的髓板，髓板先演變?yōu)樯窠?jīng)溝neural groove，然后變?yōu)樯窠?jīng)管neural canal。神經(jīng)溝首先在頸髓上部閉合成神經(jīng)管,由此向前閉合至腦的頭端(前神經(jīng)孔,以后形成終板),向后閉合至脊髓尾端。中樞神經(jīng)的進(jìn)一步發(fā)育也按同樣方向進(jìn)行。所以,腦的不同部分是在不同的時(shí)期發(fā)育成熟的(異時(shí)成熟)。,一、腦發(fā)育概況,在頭部,神經(jīng)管擴(kuò)大成數(shù)個(gè)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(gè)腦泡發(fā)育成腦干(藍(lán)色)。與此同時(shí),神經(jīng)管形成兩個(gè)彎曲:頂曲parietal flexure和頸曲cervical flexure。盡管這時(shí)的腦干還是一個(gè)均勻一致的結(jié)構(gòu),但已能夠辨認(rèn)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(gè)月,當(dāng)端腦還是一個(gè)薄

3、壁的腦泡時(shí),腦干內(nèi)的神經(jīng)細(xì)胞己經(jīng)開始進(jìn)行分化(腦神經(jīng)的出現(xiàn))。視泡由間腦發(fā)育而成。端腦泡位于間腦前方,最初是單個(gè)的腦泡(奇端腦),但不久即向兩側(cè)擴(kuò)展形成兩個(gè)大腦半球。,一、腦發(fā)育概況,前腦在胚胎發(fā)育第3個(gè)月時(shí)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(gè)月,大腦半球的生長超過腦的其他部分，此時(shí)端腦的發(fā)育速度由初期的較慢而變?yōu)樽羁?。半球外?cè)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(gè)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(xiàn)了腦溝和腦回。神經(jīng)管和腦泡的壁隨著發(fā)育由薄變厚,壁內(nèi)含有神經(jīng)細(xì)胞和神經(jīng)束,形成真正的腦組織。,一、腦發(fā)育概況,由一側(cè)半球發(fā)育的神經(jīng)纖維經(jīng)過奇端腦前壁至另一側(cè)半球,該處增厚形成連合板,發(fā)

5、育成連接兩側(cè)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(cè)明顯增大,形成尾突,最終導(dǎo)致間腦被完全掩蓋。,二、腦室系統(tǒng)的發(fā)育,腦各部內(nèi)均有不同形狀和大小的腔。在胚胎發(fā)育中,神經(jīng)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(dòng)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(gè)細(xì)胞。腦內(nèi)的腔仍保留并形

6、成腦室系統(tǒng),內(nèi)含腦脊液。室腔在間腦內(nèi)形成第三腦室third ventricle；在中腦內(nèi)縮細(xì),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(cè)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(gè)方向擴(kuò)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(cè)壁深面的外側(cè)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(cè)溝sulcus lateralis。,三、腦干的發(fā)育,在胚胎發(fā)育過程中,神經(jīng)管分為數(shù)個(gè)縱行區(qū):側(cè)壁的腹側(cè)半分化較早,稱為基板basal plate,是運(yùn)動(dòng)神經(jīng)細(xì)胞的發(fā)源地。側(cè)壁的背側(cè)半分化較晚,稱為翼板alar plate,是感覺神經(jīng)細(xì)胞的發(fā)源地?；搴鸵戆逯g的區(qū)域是內(nèi)臟神經(jīng)細(xì)胞的形成部位。在脊髓和腦干仍可辨認(rèn)出這種結(jié)構(gòu)排列，這方面的知識可有助于理解腦各部的結(jié)構(gòu)。在間腦和端腦，基板和翼板的這種衍化

8、關(guān)系不易確認(rèn)。,三、腦干的發(fā)育,在腦干內(nèi),神經(jīng)管盡管因中央管擴(kuò)大成為第四腦室而發(fā)生了變化,但仍可辨認(rèn)出其縱行結(jié)構(gòu)。在菱形窩底由于神經(jīng)管變扁且中央管后壁敞開,原來腹背排列的運(yùn)動(dòng)性基板,內(nèi)臟運(yùn)動(dòng)區(qū),內(nèi)臟感覺區(qū)和感覺性的翼板變?yōu)閮?nèi)外側(cè)排列:軀體運(yùn)動(dòng)區(qū)居內(nèi)側(cè),向外依次是內(nèi)臟運(yùn)動(dòng)區(qū),內(nèi)臟感覺區(qū)和軀體感覺區(qū)。腦神經(jīng)核在延髓內(nèi)按這種基本方式排列。,,,,,運(yùn)動(dòng)性基板,,內(nèi)臟運(yùn)動(dòng)區(qū),,內(nèi)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(jié)構(gòu)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(nèi)含腦神經(jīng)核團(tuán)。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(jīng)管腔逐漸縮細(xì)。神經(jīng)管的原始結(jié)構(gòu)仍完好地保留著:腹側(cè)為基板的運(yùn)動(dòng)部分,包括動(dòng)眼神經(jīng)核和滑車神經(jīng)核(支配眼外肌),紅核和黑質(zhì)(錐體外系);背側(cè)部有由翼板衍化的感覺結(jié)構(gòu),即頂蓋,為視覺和聽覺傳導(dǎo)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(jīng)管前部形成以下幾個(gè)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(cè)壁增厚發(fā)育成腦實(shí)質(zhì),逐漸分化出神經(jīng)細(xì)胞及神經(jīng)膠質(zhì)。腦泡的發(fā)育首先是從菱腦泡開始的,逐漸擴(kuò)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(shí),其兩側(cè)突出形成兩個(gè)薄壁的腦泡,這樣,端腦可分為三部分:兩側(cè)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(kuò)展,尤其是向尾側(cè)的擴(kuò)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(cè)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(shí)變成了互相套入重疊的位置關(guān)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(cè)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(cè)丘腦的異常增大和下丘腦在灰結(jié)節(jié)處的擴(kuò)展,成為發(fā)育成熟的間腦各部分結(jié)構(gòu)位置的決定性因素。,四、前腦的發(fā)育,上丘腦epithalamus由兩側(cè)的韁和松果體組成,韁是嗅覺中樞和腦干間聯(lián)系纖維的神經(jīng)元轉(zhuǎn)換站。由于背側(cè)丘腦的體積增大,其背側(cè)的上丘腦被推向內(nèi)側(cè),使其看起來好象僅僅是背側(cè)丘腦的附件而已。背

14、側(cè)丘腦dorsal thalamus是上行纖維束的最后一個(gè)神經(jīng)元交換站。它和大腦皮質(zhì)有往返的纖維聯(lián)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(tuán)(包括未定帶、底丘腦核、蒼白球),被認(rèn)為是間腦的運(yùn)動(dòng)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(nèi)囊纖維的長入,使蒼白球與間腦的其他核團(tuán)分離開,移位至端腦內(nèi)。蒼白球僅有一小的殘余腳內(nèi)核nucleus entopedunc

15、ularis仍在內(nèi)側(cè),在間腦的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)。由于蒼白球是錐體外系的組成部分,按邏輯應(yīng)包括在底丘腦內(nèi)。,四、前腦的發(fā)育,下丘腦hypothalamus位于最底層,構(gòu)成了間腦的底,神經(jīng)垂體由此伸出。下丘腦是植物性神經(jīng)系最高級的調(diào)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(zhì)paleocortex、紋狀體striatum 、新皮質(zhì)neocortex和原

16、皮質(zhì)archicortex。舊皮質(zhì)是大腦半球最古老的部分,它構(gòu)成腦的底部,并和嗅球olfactory bulb及附近的舊皮質(zhì)共同組成狹義的嗅腦rhinencephalon。紋狀體在舊皮質(zhì)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(zhì)一樣,由腦泡壁發(fā)育而成。,四、前腦的發(fā)育,大腦皮質(zhì)的最大的部分為新皮質(zhì)neocortex,新皮質(zhì)是最晚發(fā)育的部分。在腹側(cè),它圍繞新、舊皮質(zhì)的過渡區(qū)——-腦島。半球內(nèi)側(cè)壁由腦的古老部分——原皮質(zhì)構(gòu)成,它

17、和附近的皮質(zhì)一起卷繞形成海馬。發(fā)育成熟腦的各部分的相互位置關(guān)系是由新皮質(zhì)的高度發(fā)育擴(kuò)展所決定的。由于新皮質(zhì)的高度發(fā)育,使舊皮質(zhì)和島葉的過渡皮質(zhì)陷人腦的深部,原皮質(zhì)也移向腹側(cè),變?yōu)殡蓦阵w背面的薄層灰質(zhì) 。,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(gè)方向生長增大，而主要向腦的尾側(cè)和基底方向擴(kuò)展,這樣形成了顳葉,最后顳葉又折轉(zhuǎn)向前發(fā)育,因此形成了一個(gè)環(huán)形的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。額葉也出現(xiàn)了程度較輕的環(huán)形旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)是圍繞腦島進(jìn)行的。

18、除腦島深面的殼核putamen沒有旋轉(zhuǎn)外，腦的其余結(jié)構(gòu)都參與了旋轉(zhuǎn),因此發(fā)育成熟的腦呈弓狀外形。側(cè)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(zhuǎn),并與側(cè)腦室的弓形走向十分一致。,四、前腦的發(fā)育,原皮質(zhì)的主要部分——海馬hippocampus,從最初的背側(cè)部轉(zhuǎn)移至基底部,繼而到達(dá)顳葉。在胼胝體背面的原皮質(zhì)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(zhì)也呈弓狀外形。胼胝體corpus callosum也向尾側(cè)擴(kuò)展,但由于其發(fā)育較晚,在大腦半球的旋轉(zhuǎn)即將結(jié)束時(shí)才開始,因此胼胝體并沒有完全沿著半球旋轉(zhuǎn)的軌跡延伸。,,,,,舊皮質(zhì),,紋狀體,,新皮質(zhì),,原皮質(zhì),,灰被,,穹隆,,海馬,,脊神經(jīng)節(jié)內(nèi)的神經(jīng)元來自神經(jīng)板外側(cè)區(qū),它們不參與形成神經(jīng)管,但仍保留在兩側(cè)成為神經(jīng)嵴(spinal crest)。因此,可把脊神經(jīng)節(jié)看做是位于周圍