中枢神经系统发育及可塑性.ppt

诱导(induction) ：指胚胎发育过程中两种细胞群落通过分子间的相互作用使其中一个群落或两个群落发生定向分化的过程。提供或传递诱导分子的细胞是诱导者( inductor)，接受这种分子的细胞或结构称反应者( reactor)。 结构发育：神经上皮－脑和脊髓构筑 神经环路发育或构筑：神经元发生－突触形成 可塑性(plasticity)：即神经系统发育过程中神经元对神经活动及环境改变所作出的结构和功能上的应答反应。 细胞调亡 - 突触重排及消退等 神经系统发育过程nervous system development 1、神经元的发生The genesis of neurons 2、神经元的迁移 neuronal migration 3、突起长出process out-growth 4、突触形成synapse formation 脊椎动物神经胚的形成 神经胚形成：胚胎由原肠胚预定外胚层细胞形成神经管的过程。 神经管形成的起始：来自背部中胚层的信号诱导预置神经板边缘的细胞的背测收缩，而预置的表皮细胞向中线移动，使表皮与神经板交接处凸起形成神经褶。 脊椎动物神经管发生过程示意图 外胚层细胞的命运背部中线区的细胞将形成脑和脊髓； 中线区外侧的细胞将生成皮肤；  上述二者相交处的细胞为神经嵴细胞(neural crest)，它们将迁移各处形成外周神经元、色素细胞、神经胶质细胞等。 斑马鱼的胚盾具有组织中心活性 神经板在外胚层被诱导 来自中胚层的信号使神经系统图式形成 神经诱导的分子机制 神经板如何沿着前后轴分化的“双信号”假说 神经诱导作用的机制: 组织中心产生的信号分子(如Chordin、Noggin、Follistatin)可拮抗腹部化信号(如BMP4)，从而使其附近的外胚层细胞朝预置的神经命运发育。 BMP4阻止细胞形成神经组织。BMP信号作用被抑制，神经组织就开始发育。 双信号模型：神经诱导区域的特异性来自于从组织者发出的两个信号。第一个激活信号由整个中胚层产生（遍布整个组织者），并诱导了具有一个自主的前端特征的神经板。第二个转化信号限制在胚胎的后端区域，并形成了一个沿轴的浓度梯度，当它浓度增加时，逐渐地将神经板后端化。颉抗BMP的物质是激活信号的候选者。FGF、Wnts和视黄酸是转化信号的候选者。 图自Kelly,O.G,et al.:1995. 神经元的分化 1.神经元命运的确定－lateral inhibition 跨膜蛋白Delta和Notch的相互作用在神经元命运确定中起关键作用。二者互作后，Notch通过一系列反应抑制NeuroD和Neurogenin的表达。Neurogenin是激活Delta表达所必需的。 Notch介导的信号传导通路－细胞之间可以通过对话来选择不同的命运 （A）在果蝇的正常发育过程中，一个形成中的神经前体细胞（深绿色）能阻止邻近的神经外胚层细胞（浅绿色）也选择这一命运，使后者变成表皮细胞（白色） （B）形成中的神经前体细胞通过Delta来激活邻近的细胞中的Notch信号传导通路，从而抑制AS-C和Delta等基因的表达，使邻近的细胞不能成为神经前体细胞 （C）Notch活性的改变能影响果蝇神经前体细胞的数量 不对称细胞分裂可以造成细胞的多样性 （A）Numb蛋白的不对称分布可以使两个子细胞选择不同命运。集中在细胞一侧的Numb蛋白（绿色）是否只分配给一个子细胞，还取决于纺锤体（粉红色）的位置，即细胞分裂的平面（橙色） （B）果蝇的SOP细胞通过三轮不对称的分裂产生组成感受机械或化学信息的外感觉（ ES）器官的四个细胞。Numb缺失或对称分布都会影响ES器官的形成 （C）Notch活性的改变也会影响ES器官的形成。H: 刚毛细胞；N：感觉神经元；S: 毛孔细胞；Sh，鞘细胞。 转录因子的按顺序表达使神经母细胞每次分裂后产生不同的神经元 （A）在最早几次分裂时，果蝇所有的神经母细胞都会按顺序表达四个转录因子 （B）Hb和Kr缺失或持续表达能影响神经母细胞产生不同GMC的能力。虚线显示GMC或者死亡，或者变成二生（Hb缺失）或头生（Kr缺失）GMC （C）７－１、７－３和７－４这三个神经母细胞每次分裂后产生的GMC各不相同，但用同样的转录因子来决定它们的命运。７－１和７－４前两次分裂时都表达Hb。７－３只分裂三次。运动：运动神经元；中间：中间神经元；胶质：胶质细胞 （D）神经母细胞和GMC分裂时也将Numb蛋白不对称地分配给两个子细胞。GMC只分裂一次，产生两个不同的神经细胞，并通过Numb的不对称分布使它