神经生物学6.ppt

第九章 神经回路的形成 当神经元迁移到最终的位置后，必须发出树突和轴突与其他神经元发生联系，以便接受和传出信息。通常神经元的突起必须经过较长的生长才能到达靶区。 轴突长出是一很特别的现象，它涉及： 1. 神经突起的形成及伸长， 2. 轴突生长的引导 包括长出的轴突 如何行进、如何结伴（形成神经束）， 3. 局部地域有序投射的形成 到达目的地后如何在复杂的周围组织 环境中选择其靶细胞， 4. 突触连接的构筑 最终如何与靶细胞 建立正确的突触连接。 一、神经突起的发育 神经突起：包括轴突和树突，发育初期两者在形态学上很难区分。 现在，还不知道突起的起始位点及突起的数目是怎样调节的。 正在生长的神经突起的最前缘是一特殊结构，称为“生长锥” 。 神经突起的生长 一些实验表明，生长锥纤状足和片状足中的肌动蛋白微丝是处于高度多聚体化和解聚状态的动态变化之中的。在任何条件下，只要肌动蛋白微丝在正端多聚体化的速度超过负端解聚的速度，都会使生长锥向前延伸。 体外培养发现，新生的细胞膜总是被附加到生长突起的顶端，而细胞骨架成分则被附加到突起的基部。而且，只有当神经突起与合适的细胞基质相接触时，才能观察到生长锥的形成和移动。 4、Slit/Robo蛋白 先驱神经纤维 定义：先驱神经纤维通常是指在发育期间形成较早，最早到达靶组织的轴突，是轴突发育成束的引路向导。 四、局部地域有序投射形成的特异性 生长的轴突到达其靶组织后，它们扩展开并找到各自特异的靶区位点，形成局部地域有序投射（topographically ordered projection）。 鱼类和两栖类的视网膜- 顶盖系统是一个常用实验模式（鱼和蛙的视神经在损伤后能够再生回到靶组织-顶盖）。 每个视网膜神经节细胞的轴突将神经冲动运送到顶盖一个特异的位点。连接方式如下：右眼视神经连接到左顶盖，左眼的视神经连接到右顶盖，视网膜背侧的神经元与顶盖的腹侧连接，前端的神经元与顶盖后端连接。 有关突触形成机制的探讨： 体外培养发现，来自大脑皮质的运动神经元与骨骼肌细胞接触时不能形成突触；只有脊髓前角运动神经元的突起才能与骨骼肌细胞形成突触（突触前后成分相互识别）。 一般认为，生长轴突与其微环境（其他神经细胞和胶质细胞等细胞成分和细胞外基质成分）的相互作用是神经回路构建的驱动力。 举例：神经肌肉接头的形成 1、当向前运动的生长锥与肌细胞接触时，生长锥的运动和纤状足的扩张，逐渐转换成突触前终末，促使生长锥从运动机能转向突触机能的机制目前尚不十分清。有一种特殊的层粘连蛋白分子（s-laminin） ，有肌细胞分泌产生，可抑制运动神经元突起的外向生长，即使有其它促进突起向外生长的黏附分子存在， s-laminin 也能发挥强有力的抑制作用。 2、Ach在终板区的聚集 与运动神经元分泌的agrin （聚集素）相关。 发育期间突触连接的可塑性 不适当投射轴突分支的撤消 发育阶段，许多回路中的神经元起初接受成年时不再支配它们的传入联系。轴突在发育早期存在过度增生，“异位”投射在以后的发育中被撤消。例如：在成熟的哺乳动物中,单个肌肉纤维通常只与一个运动神经元的突触终末相连接。但在发育早期肌肉纤维是被多重传入神经支配的，只是随着发育最后仅仅保留其中的一个。这种突触连接方式的改变，称为突触重排（synaptic rearrangement）。现有足够的证据证明，在未成熟脑中广泛存在着突触重排现象。 轴突生长的引导 1. 触向性（stereotropism） 触向性是一种机械性影响轴突生长的因子，指轴突倾向于沿着一定的表面生长。早期组织培养的研究证明，在培养皿中轴突倾向于沿着划痕或伸展的细胞质凝块生长。当凝块中的纤维随意排列时，轴突也随意生长；而当凝块中纤维平行排列时，轴突则平行生长。 2. 基质的粘连性 细胞外基质中有几类大分子，特别能黏着生长锥的，如：层粘连蛋白和纤粘连蛋白，在生长锥的细胞膜上含有相应的特异性受体，即整合素。被激活的整合素受体将启动生长锥内一连串导致轴突延伸和生长的信号转导过程。 3. 向电性 轴突的生长可能受电场的影响。一些研究发现，在发育胚胎和再生附肢中存在有电势梯度。 4. 向化性（促进和引导轴突生长的因子及生长抑制因子） 轴突的生长是根据化学的线索进行的，神经细胞生长的轴突是受靶组织产生的可溶性分子引导的。 5. 多重线索引导 Overall Process 只有当神经突起与合适的细胞基质相接触时，才能观察到生长锥的形成。一个轴突可能同时有几个生长分支，每个分支的末端都有一个生长锥。 Filopodium 纤状足, lamellip