27-神经系统的发生

第27章神经系统的发生DevelopmentofNervousSystem一、神经管和神经嵴的发生和早期分化1.神经管的发生和分化人胚第3周初，在脊索突和脊索的诱导下，出现了由神经外胚层构成的神经板。随着脊索的延长，神经板也逐渐长大并形成神经沟。在相当于枕部体节的平面上，神经沟首先愈合成管，愈合过程向头、尾两端进展，最后在头尾两端各有一开口，分别称前神经孔（anteriorneuropore）和后神经孔（posteriorneuropore）。胚胎第25天左右，前神经孔闭合，第27天左右，后神经孔闭合，完整的神经管形成（图27-1，图27-2）。神经管的前段膨大，衍化为脑；后段较细，衍化为脊髓。2.神经嵴的发生和分化在由神经沟愈合为神经管的过程中，神经沟边缘与表面外胚层相延续处的神经外胚层细胞游离出来，形成左右两条与神经管平行的细胞索，位于表面外胚层的下方和神经管的背外侧，称神经嵴（neuralcrest）（图27-1）。神经嵴分化为周围神经系统的神经节和神经胶质细胞、肾上腺髓质的嗜铬细胞、黑色素细胞、滤泡旁细胞、颈动脉体I型细胞等。另外，神经嵴头段的部分细胞还可变为间充质细胞，并参与靠近心脏的大血管根部管壁组织和头颈部部分骨、软骨、肌肉及结缔组织的形成。因此，这部分神经嵴组织又称为中外胚层(mesoectoderm)（图27-3，图27-4）。3.神经上皮的分化当神经管形成后，管壁变为假复层柱状上皮，上皮的基膜较厚，称外界膜。神经上皮细胞不断分裂增殖，部分细胞迁至神经上皮的外周，称为成神经细胞。之后，神经上皮细胞又分化出成神经胶质细胞，也迁至神经上皮的外周。于是，在神经上皮的外周由成神经细胞和成神经胶质细胞构成了一层新细胞层，称套层。此时原位的神经上皮停止分化，变成一层立方形或矮柱状细胞，称室管膜层。套层的成神经细胞起初为圆球形，很快长出突起，突起逐渐增长并伸至套层外周，形成一层新的结构，称边缘层。随着成神经细胞的分化，套层中的成神经胶质细胞也分化为星形胶质细胞和少突胶质细胞，并有部分细胞进入边缘层（图27-5）。4.神经细胞的成熟成神经细胞一般不再分裂增殖，起初为圆形，称为无极成神经细胞（apolarneuroblast），以后发出两个突起，称为双极成神经细胞（bipolarneuroblast）。双极成神经细胞朝向神经管腔一侧的突起退化消失，称为单极成神经细胞（unipolarneuroblast）；伸向边缘层的一个突起迅速增长，形成原始轴突。单极成神经细胞内侧端又形成若干短突起，称为原始树突，称为多极成神经细胞（multipolarneuroblast）（图27-6）。5.神经胶质细胞的分化神经胶质细胞的发生晚于神经细胞。成神经胶质细胞首先分化为各类神经胶质细胞的前体细胞，即成星形胶质细胞（astroblast）和成少突胶质细胞（oligodendroblast）。然后，成星形胶质细胞分化为原浆型和纤维型星形胶质细胞，成少突胶质细胞分化为少突胶质细胞（图27-6）。二、脊髓的发生神经管的下段分化为脊髓，其管腔演化为脊髓中央管，套层分化为脊髓的灰质，边缘层分化为白质。神经管的两侧壁由于套层中成神经细胞和成胶质细胞的增生而迅速增厚，侧壁的腹侧部增厚形成左右两个基板（basalplate），背侧部增厚形成左右两个翼板（alarplate）。神经管的顶壁和底壁都薄而窄，分别形成顶板（roofplate）和底板（floorplate）。由于基板和翼板的增厚，在神经管的内表面出现了左右两条纵沟，称界沟（sulcuslimitans）（图27-7）。脊髓的分化由于成神经细胞和成神经胶质细胞的增多，左右两基板向腹侧突出，致使在两者之间形成了一条纵行的裂隙，位居脊髓的腹侧正中，称前正中裂或腹侧裂。同样，左右两翼板也增大，但主要是向内侧推移并在中线愈合形成一隔膜，称后正中隔。基板形成脊髓灰质的前角（或前柱），其中的成神经细胞分化为躯体运动神经元。翼板形成脊髓灰质后角（或后柱），其中的神经细胞分化为中间神经元。若干成神经细胞聚集于基板和翼板之间，形成脊髓侧角或中间角，其内的成神经细胞分化为内脏传出神经元。至此，神经管的尾端分化成脊髓，神经管周围的间充质分化成脊膜（图27-7）。发育过程中脊髓与脊柱关系变化胚胎第3个月之前，脊髓与脊柱等长，其下端可达脊柱的尾骨平面。第3个月后，由于脊柱增长比脊髓快，脊柱逐渐超越脊髓向尾端延伸，脊髓的位置相对上移。至出生前，脊髓下端与第3腰椎平齐，仅以终丝与尾骨相连。由于节段性分布的脊神经均在胚胎早期形成，并从相应节段的椎间孔穿出，当脊髓位置相对上移后，脊髓颈段以下的脊神经根便越来越斜向尾侧，至腰、骶和尾段的脊神经根则在椎管内垂直下行，与终丝共同组成马尾（图27-8）。三、脑的发生（一）脑泡的形成和演变胚胎第4周末，神经管头段形成三个膨大，即脑泡（brainvesicle），由前向后分别为前脑泡、中脑泡和菱脑泡。至第5周时，前脑泡的头端向两侧膨大，形成左右两个端脑（telencephalon），以后演变为大脑两半球，而前脑泡的尾端则形成间脑。中脑泡变化不大，演变为中脑。菱脑泡演变为头侧的后脑（metencephalon）和尾侧的末脑（myelencephalon），后脑演变为脑桥和小脑，末脑演变为延髓。随着脑泡的形成和演变，神经管的管腔也演变为各部位的脑室。前脑泡的腔演变为左右两个侧脑室和间脑中的第三脑室；中脑泡的腔很小，形成狭窄的中脑水管；菱脑泡的腔演变为宽大的第四脑室（图27-9，图27-10）脑曲的形成在脑泡的形成和演变过程中，同时出现了几个不同方向的弯曲。首先出现的是凸向背侧的颈曲（cervicalflexure）和头曲（cephalicflexure）。前者位于脑与脊髓之间，后者位于中脑部，故又称中脑曲。之后，在脑桥和端脑处又出现了两个凸向腹侧的弯曲，分别称脑桥曲和端脑曲。脑壁的演化脑壁的演化与脊髓相似，其侧壁上的神经上皮细胞增生并向外侧迁移，分化为成神经细胞和成胶质细胞，形成套层。由于套层的增厚，使侧壁分成了翼板和基板。端脑和间脑的侧壁大部分形成翼板，基板甚小。端脑套层中的大部分细胞都迁至外表面，形成大脑皮质；少部分细胞聚集成团，形成神经核。中脑、后脑和末脑中的套层细胞多聚集成细胞团或细胞柱，形成各种神经核。翼板中的神经核多为感觉中继核，基板中的神经核多为运动核（图27-11）。（二）大脑皮质的组织发生原皮质、旧皮质及新皮质大脑皮质由端脑套层的神经细胞迁移和分化而成。大脑皮质的种系发生分三个阶段，最早出现的是原皮质，继之出现旧皮质，最晚出现的是新皮质。人类大脑皮质的发生过程重演了皮质的种系发生。海马和齿状回是最早出现的皮质结构，相当于种系发生中的原皮质（archicortex）。胚胎第7周时，在纹状体的外侧，大量成神经细胞聚集并分化，形成梨状皮质（pyriformcortex），相当于种系发生中的旧皮质（paleocortex）。旧皮质出现不久，神经上皮细胞分裂增殖、分批分期地迁至表层并分化为神经细胞，形成了新皮质（neocortex），这是大脑皮质中出现最晚、面积最大的部分。大脑皮质的分层由于成神经细胞分批分期地产生和迁移，因而皮质中的神经细胞呈层状排列。越早产生和迁移的细胞，其位置越深；越晚产生和迁移的细胞，其位置越表浅，即越靠近皮质表层。胎儿出生时，新皮质已形成6层结构。原皮质和旧皮质的分层无一定规律性，有的分层不明显，有的分为三层。（三）小脑皮质的组织发生小脑起源和原小脑小脑起源于后脑翼板背侧部的菱唇。左右两菱唇在中线融合，形成小脑板，这就是小脑的始基。胚胎第12周时，小脑板的两外侧部膨大，形成小脑半球；板的中部变细，形成小脑蚓。之后，由一条横裂从小脑蚓分出了小结，从小脑半球分出了绒球。由绒球和小结组成的绒球小结叶是小脑种系发生中最早出现的部分，故称原小脑，仍然保持着与前庭系统的联系。小脑皮质分层起初，小脑板由神经上皮、套层和边缘层组成。之后，神经上皮细胞增殖并通过套层迁至小脑板的外表面，形成了外颗粒层（externalgranularlayer）。这层细胞仍然保持分裂增殖的能力，在小脑表面形成一个细胞增殖区，使小脑表面迅速扩大并产生皱褶，形成小脑叶片。至第6个月，外颗粒层细胞开始分化出不同的细胞类型，部分细胞向内迁移，分化为颗粒细胞，位居普肯耶细胞层深面，构成内颗粒层。套层的外层成神经细胞分化为普肯耶细胞和高尔基细胞，构成普肯耶细胞层；内层的成神经细胞则聚集成团，分化为小脑白质中的核团，如齿状核。外颗粒层因大量细胞迁出而变得较少，这些细胞分化为蓝状细胞和星形细胞，形成了小脑皮质的分子层，原来的内颗粒层则改称颗粒层。四、神经节和周围神经的发生（一）神经节的发生神经节起源于神经嵴。神经嵴细胞向两侧迁移，分列于神经管的背外侧并聚集成细胞团，分化为脑神经节和脊神经节。这些神经节均属感觉神经节。位于胸段的神经嵴，有部分细胞迁至背主动脉的背外侧，形成两列节段性排列的神经节，即交感神经节。这些神经节借纵行的神经纤维彼此相连，形成两条纵行的交感链。节内的部分细胞迁至主动脉腹侧，形成主动脉前交感神经节。副交感神经节的起源问题尚有争议。有人认为副交感神经节中的神经细胞来自中枢神经系统的原基即神经管，也有人认为来源于脑神经节中的成神经细胞。（二）周围神经的发生周围神经由感觉神经纤维和运动神经纤维构成，神经纤维由神经细胞的突起和施万细胞构成。感觉神经纤维是感觉神经节细胞的周围突；躯体运动神经纤维是脑干及脊髓灰质前角运动神经元的轴突；内脏运动神经的节前纤维是脊髓灰质侧角和脑干内脏运动核中神经元的轴突，节后纤维则是自主神经节细胞的轴突。36天胚的12对脑神经和31对脊神经已清晰可见（图27-12）。五、神经系统的常见畸形1.神经管缺陷是由于神经管闭合和发育不全所引起的一类先天畸形，主要表现是脑和脊髓的异常，并常伴有颅骨和脊柱的异常。如果头侧的神经沟未闭，就会形成无脑畸形；如果尾侧的神经沟未闭，就会形成脊髓裂。无脑畸形常伴有颅顶骨发育不全，称露脑。脊髓裂常伴有相应节段的脊柱裂。脊柱裂可发生于脊柱各段，常见于腰骶部。脊柱裂的严重程度不同，轻者只有少数几个椎弓未在背侧中线愈合，留有一小的裂隙，脊髓、脊膜和神经根均正常，称隐性脊柱裂。中度的脊柱裂比较多见，在患处常形成一个大小不等的皮肤囊袋。如果囊袋中只有脊膜和脑脊液，称脊膜膨出；如果囊袋中既有脊膜和脑脊液，又有脊髓和神经根，则称脊膜脊髓膨出（图27-13）。由于颅骨的发育不全，也可出现脑膜膨出和脑膜脑膨出，多发生于枕部，枕骨鳞未发生，缺口常与枕骨大孔相连通。如果脑室也随之膨出，称积水性脑膜脑膨出。2.脑积水脑积水（hydrocephalus）是一种比较多见的先天畸形，多由脑室系统发育障碍、脑脊液生成和吸收失去平衡所致，以中脑水管和室间孔狭窄或闭锁最常见。由于脑脊液不能正常流通循环，致使脑室中积满液体或在蛛网膜下隙中积存大量液体，前者称脑内脑积水（internalhydrocephalus），后者称脑外脑积水（externalhydrocephalus）。其临床特征主要是颅脑增大、颅骨变薄、颅缝变宽。图27-1神经板和神经沟的发生图27-2神经管的形成图27-3神经嵴的发生图27-4神经嵴的分化图27-5神经管壁上皮的细胞分化图27-6神经上皮的分化图27-7脊髓的分化图27-8在胚胎发育中脊髓与脊柱关系的变化图27-9脑泡和颈曲的形成图27-10脑泡和脑室的初步分化图27-11脑泡的最终分化图27-1236天胚的脑神经和脊神经图27-13脊膜膨出和脊髓脊膜膨出图27-1神经板和神经沟的发生图27-6神经上皮的分化图27-7脊髓的分化