神经系统起源于神经外胚层,由神经管和神嵴分化而成。本章主要叙述脑、脊髓、神经节 和周围神经的发生,同时还叙述与神经系统发生密切相关的垂体和松果体的发生。 一、神经管和神经嵴的发生和早期分化 人胚第3周初,在脊索的诱导下,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(anterior neuropore)和 后神经孔(posterior neuropore)。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25·1)·神经管的前段膨大,衍化为脑;后段较细,衍化为 脑;后段较细,衍化为脊髓。 经沟 (1 神经情 表面外胚 脊神经 (3 4 图25-1神经管和神经嵴的发生 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的一部分神经外胚层 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,神经管的背外 侧,称神经嵴(neural crest)(图25-1)。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,并由此分化为头颈部的部分骨、软骨、肌肉及结缔组 织。因此,这部分神经嵴组织又称为中外胚层(mesoectoderm)。 神经板由单层柱状上皮构成,称神经上皮(neuroepithelium),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(external limiting membrane)。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,成为成神经细胞(neuroblast)。之后,神 经上皮细胞又分化出成神经胶质细胞(glioblast),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胶质细胞构成一层新细胞层,称套层(mantle layer)。原来的神 经上皮停止分化,变成一层立方形矮柱状细胞,称室管膜层(ependymal layer)。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
神经系统起源于神经外胚层,由神经管和神嵴分化而成。本章主要叙述脑、脊髓、神经节 和周围神经的发生,同时还叙述与神经系统发生密切相关的垂体和松果体的发生。 一、神经管和神经嵴的发生和早期分化 人胚第3周初,在脊索的诱导下,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(anterior neuropore)和 后神经孔(posterior neuropore)。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25-1)。神经管的前段膨大,衍化为脑;后段较细,衍化为 脑;后段较细,衍化为脊髓。 图25-1 神经管和神经嵴的发生 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的一部分神经外胚层 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,神经管的背外 侧,称神经嵴(neural crest)(图25-1)。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,并由此分化为头颈部的部分骨、软骨、肌肉及结缔组 织。因此,这部分神经嵴组织又称为中外胚层(mesoectoderm)。 神经板由单层柱状上皮构成,称神经上皮(neuroepithelium)。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(external limiting membrane)。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,成为成神经细胞(neuroblast)。之后,神 经上皮细胞又分化出成神经胶质细胞(glioblast),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胶质细胞构成一层新细胞层,称套层(mantle layer)。原来的神 经上皮停止分化,变成一层立方形矮柱状细胞,称室管膜层(ependymal layer)。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(marginal layer)(图25-2)。随着成神经细胞的分化,套层中的成胶质细胞也分化 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。 成神经细胞属分裂后细胞,一般不再分裂增殖,起初为圆形,称无极成神经细胞(apolar neuroblast),以后发生两个突起,成为双极成神经细胞(bipolar neuroblast)。双极成神经 细胞朝向神经管腔一侧的突起退化消失,成为单极成神经细胞(unipolar neuroblast);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,成为 原始树突,于是成为多极成神经细胞(multipolar neuroblast)(图25-2,25·3)。 韩节上皮因 七摄成种经胞 从栈成神拉短型 一神经上皮细 多极地 外只转 图25-2神经管上皮的早期分化 在神经元的发生过程中,最初生成的神经细胞的数目远比以后存留的数目多,那些未能与 靶细胞或靶组织建立连接的神经元都在一定时间死亡。这说明神经元的存活与其靶细胞或靶组 织密切相关。近年来的研究发现,神经细胞的存活及其突起的发生主要受靶细胞和靶组织产生 的神经营养因子的调控,如神经生长因子(NGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、表皮生长因 子(EGF)、类胰岛素生长因子(IGF)等。大量神经元的生理性死亡,与这些细胞不能获得 靶细胞或靶组织释放的这类神经营养因子密切相关。 胶质细胞的发生晚于神经细胞。成胶质细胞首先分化为各类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 化为原浆性和纤维性星形胶质细胞,成少突胶质细胞分化为少突胶质细胞。最近有人在体外培 养的研究中发现,两种星形胶质细胞分别由两种不同的前体细胞分化而来,少突胶质细胞与纤 维性星形胶质细胞来自同一种前体细胞。也有人提出,少突胶质细胞并非来自神经上皮细胞, 而是来自神经管周围的间充质。对于小胶质细胞的起源问题,至今尚有争议,有人认为这种胶 质细胞来源于神经管周围的间充质细胞。更多人认为来源于血液中的单核细胞(图25·3)。 神经胶质细胞始终保持分裂增殖能力
边缘层(marginal layer)(图25-2)。随着成神经细胞的分化,套层中的成胶质细胞也分化 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。 成神经细胞属分裂后细胞,一般不再分裂增殖,起初为圆形,称无极成神经细胞(apolar neuroblast),以后发生两个突起,成为双极成神经细胞(bipolar neuroblast)。双极成神经 细胞朝向神经管腔一侧的突起退化消失,成为单极成神经细胞(unipolar neuroblast);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,成为 原始树突,于是成为多极成神经细胞(multipolar neuroblast)(图25-2,25-3)。 图25-2 神经管上皮的早期分化 在神经元的发生过程中,最初生成的神经细胞的数目远比以后存留的数目多,那些未能与 靶细胞或靶组织建立连接的神经元都在一定时间死亡。这说明神经元的存活与其靶细胞或靶组 织密切相关。近年来的研究发现,神经细胞的存活及其突起的发生主要受靶细胞和靶组织产生 的神经营养因子的调控,如神经生长因子(NGF)、成纤维细胞生长因子(FGF)、表皮生长因 子(EGF)、类胰岛素生长因子(IGF)等。大量神经元的生理性死亡,与这些细胞不能获得 靶细胞或靶组织释放的这类神经营养因子密切相关。 胶质细胞的发生晚于神经细胞。成胶质细胞首先分化为各类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 化为原浆性和纤维性星形胶质细胞,成少突胶质细胞分化为少突胶质细胞。最近有人在体外培 养的研究中发现,两种星形胶质细胞分别由两种不同的前体细胞分化而来,少突胶质细胞与纤 维性星形胶质细胞来自同一种前体细胞。也有人提出,少突胶质细胞并非来自神经上皮细胞, 而是来自神经管周围的间充质。对于小胶质细胞的起源问题,至今尚有争议,有人认为这种胶 质细胞来源于神经管周围的间充质细胞。更多人认为来源于血液中的单核细胞(图25-3)。 神经胶质细胞始终保持分裂增殖能力
神经上皮 原装生形胶 多爱成摔经细购 图25-3神经上皮细胞的分化 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,腹侧部增 厚形成左右两个基板(basal plate),背侧部增厚形成左右两个翼板(alar plate)。神经管的 顶壁和底壁都薄而窄,分别形成顶板(roof plate)和底板(floor plate)。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(sulcus limitans)(图25·4)。 由于成神经细胞和成胶质细胞的增多,左右两基板向腹侧突出,致使在两者之间形成了 条纵行的深沟,位居脊髓的腹侧正中,称前正中裂。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,致使神经管的背侧份消失。左右两翼板在中线的融合处形成一隔膜,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(成侧柱),其内的成神经细胞分化为内脏传出神经元(图 25·4)。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25-3 神经上皮细胞的分化 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,腹侧部增 厚形成左右两个基板(basal plate),背侧部增厚形成左右两个翼板(alar plate)。神经管的 顶壁和底壁都薄而窄,分别形成顶板(roof plate)和底板(floor plate)。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(sulcus limitans)(图25-4)。 由于成神经细胞和成胶质细胞的增多,左右两基板向腹侧突出,致使在两者之间形成了一 条纵行的深沟,位居脊髓的腹侧正中,称前正中裂。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,致使神经管的背侧份消失。左右两翼板在中线的融合处形成一隔膜,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(成侧柱),其内的成神经细胞分化为内脏传出神经元(图 25-4)。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25-4脊髓的形态发生 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。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25-5)。 2 种经节 第3个月 第5个月 新生儿 图25-5脊髓发育与脊柱的关系 三、脑的发生 脑起源于神经管的头段,其形态发生和组织分化过程尽管与脊髓有一些相同或相似之处 但比脊髓更为复杂。 1.脑泡的形成和演变胚胎第4周未,神经管头段形成三个膨大,即脑泡(brain vesicle),由前向后分别为前脑泡、中脑泡和菱脑泡。至第s周时,前脑泡的头端向两侧膨
图25-4 脊髓的形态发生 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。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25-5)。 图25-5 脊髓发育与脊柱的关系 三、脑的发生 脑起源于神经管的头段,其形态发生和组织分化过程尽管与脊髓有一些相同或相似之处, 但比脊髓更为复杂。 1 . 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 ( brain vesicle),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,萎脑泡演变为头侧的后脑(metencephalon)和尾侧的未 脑(myelencephalon),后脑演变为脑桥和小脑,末脑演变为延髓(图25-6)。 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,形成狭窄的中脑导水管;菱脑泡的腔演变为 宽大的第四脑室(图25·6) 前6周 图25-6脑泡的发生及演变(侧面观及冠状切面观) 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(cervical flexure)和头曲(cephalic flexure),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(图25-6)。 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25·)
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,萎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(图25-6)。 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,形成狭窄的中脑导水管;菱脑泡的腔演变为 宽大的第四脑室(图25-6)。 图25-6 脑泡的发生及演变(侧面观及冠状切面观) 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(cervical flexure)和头曲(cephalic flexure)。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(图25-6)。 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25-7)