1、中枢神经系统的发育,山东大学医学院解剖教研室李振华,一、脑发育概况,中枢神经来自外胚层的髓板，髓板先演变为神经沟neural groove，然后变为神经管neural canal。神经沟首先在颈髓上部闭合成神经管,由此向前闭合至脑的头端(前神经孔,以后形成终板),向后闭合至脊髓尾端。中枢神经的进一步发育也按同样方向进行。所以,脑的不同部分是在不同的时期发育成熟的(异时成熟)。,一、脑发育概况,在头部,神经管扩大成数个脑泡。最靠头端的脑泡将来发育成前脑(红色和黄色),后方的几个脑泡发育成脑干(蓝色)。与此同时,神经管形成两个弯曲:顶曲parietal flexure和颈曲cervical fle
2、xure。尽管这时的脑干还是一个均匀一致的结构,但已能够辨认出将来的中脑mesencephalon 、脑桥pons 、延髓medulla oblongata和小脑cerebellum 的部位。,一、脑发育概况,脑干的发育比前脑快,在胚胎发育的第2个月,当端脑还是一个薄壁的脑泡时,脑干内的神经细胞己经开始进行分化(脑神经的出现)。视泡由间脑发育而成。端脑泡位于间脑前方,最初是单个的脑泡(奇端脑),但不久即向两侧扩展形成两个大脑半球。,一、脑发育概况,前脑在胚胎发育第3个月时增大。端脑和间脑借端间脑沟telodiencephalic sulcus分开。嗅球的原基来自两半球的脑泡垂体的原基和乳头隆起
3、来自间脑底。脑桥曲在小脑原基和延髓之间形成一条横向的深沟。小脑的下面紧贴于延髓背面膜状的薄壁上。,一、脑发育概况,在胚胎发育第4个月,大脑半球的生长超过脑的其他部分，此时端脑的发育速度由初期的较慢而变为最快。半球外侧面中部生长较慢,被周围生长较快的部分覆盖,形成脑岛。,一、脑发育概况,在胚胎第6个月,从半球表面仍可看见脑岛。原来光滑的半球表面首次出现了脑沟和脑回。神经管和脑泡的壁随着发育由薄变厚,壁内含有神经细胞和神经束,形成真正的脑组织。,一、脑发育概况,由一侧半球发育的神经纤维经过奇端脑前壁至另一侧半球,该处增厚形成连合板,发育成连接两侧半球的连合系,其中最大的是胼胝体(corpus ca
4、llosum)。在发育过程中,半球体积向尾侧明显增大,形成尾突,最终导致间脑被完全掩盖。,二、脑室系统的发育,脑各部内均有不同形状和大小的腔。在胚胎发育中,神经管和脑泡的原始腔随脑泡壁的增厚而变得很小。低等脊椎动物的脊髓仍保留着中央管central canal。人类的中央管管腔完全闭合,在脊髓横断面上,原来中央管的位置上仅可见原衬贴在管壁上的几个细胞。脑内的腔仍保留并形成脑室系统,内含脑脊液。室腔在间脑内形成第三脑室third ventricle；在中脑内缩细,形成中脑水管；第四脑室fourth ventricle位于延髓、脑桥和小脑之间。,二、脑室系统的发育,侧脑室呈弓状在半球的冠状切面上被
5、切为两部分。这种形状是由于胚胎发育过程中半球并非同等的向各个方向扩展,而是形成近似半环形的发育轨迹所致。半环形的中部形成脑岛insula,位于半球外侧壁深面的外侧窝底，并被邻近的脑盖opercula覆盖。因此,在半球表面仅见一深裂隙,即外侧沟sulcus lateralis。,三、脑干的发育,在胚胎发育过程中,神经管分为数个纵行区:侧壁的腹侧半分化较早,称为基板basal plate,是运动神经细胞的发源地。侧壁的背侧半分化较晚,称为翼板alar plate,是感觉神经细胞的发源地。基板和翼板之间的区域是内脏神经细胞的形成部位。在脊髓和脑干仍可辨认出这种结构排列，这方面的知识可有助于理解脑各部
6、的结构。在间脑和端脑，基板和翼板的这种衍化关系不易确认。,三、脑干的发育,在脑干内,神经管尽管因中央管扩大成为第四脑室而发生了变化,但仍可辨认出其纵行结构。在菱形窝底由于神经管变扁且中央管后壁敞开,原来腹背排列的运动性基板,内脏运动区,内脏感觉区和感觉性的翼板变为内外侧排列:躯体运动区居内侧,向外依次是内脏运动区,内脏感觉区和躯体感觉区。脑神经核在延髓内按这种基本方式排列。,运动性基板,内脏运动区,内脏感觉区,感觉性翼板,三、脑干的发育,尽管延髓、脑桥和中脑各有变化,但脑干的结构是一致的。三部分都具有种系发育中古老的部分被盖tegmentum,内含脑神经核团。在延髓和脑桥水平,被盖后方有小脑覆
7、盖,在中脑被盖后方为顶盖tectum, 即四叠体quadrigeminal body。脑干基底部主要含有起自端脑的大量下行纤维束,形成延髓的锥体、脑桥的基底部和中脑的大脑脚cerebral peduncles。,三、脑干的发育,在中脑,脑室系统明显缩小,形成中脑水管(cerebral aqueduct)。在发育过程中,由于中脑被盖体积增大,神经管腔逐渐缩细。神经管的原始结构仍完好地保留着:腹侧为基板的运动部分,包括动眼神经核和滑车神经核(支配眼外肌),红核和黑质(锥体外系);背侧部有由翼板衍化的感觉结构,即顶盖,为视觉和听觉传导路的中继站。,被盖,顶盖,基底部,锥体,大脑脚底,四、前脑的发育,
8、在神经管前部形成以下几个脑泡:后脑泡hindbrain vesicle(或称菱脑泡)、中脑泡midbrain vesicle、间脑泡interbrain vesicle和终脑泡endbrain vesicle或称端脑泡telecephalon vesicle。脑泡侧壁增厚发育成脑实质,逐渐分化出神经细胞及神经胶质。脑泡的发育首先是从菱脑泡开始的,逐渐扩展到中脑泡和间脑泡,终脑泡的发育最迟。终脑泡发育时,其两侧突出形成两个薄壁的脑泡,这样,端脑可分为三部分:两侧为对称的半球脑泡hemispheric vesicle和不对称的中部,后者后来发育成为第三脑室前壁(终板Lamina terminali
9、s)。,菱脑泡,中脑泡,间脑泡,端脑泡,四、前脑的发育,随着终脑泡的扩展,尤其是向尾侧的扩展,间脑逐渐被覆盖,二者间的界线也不断发生移位。此界线最初呈冠状位,后来越来越倾斜，最后呈矢状位形成间脑的侧界。间脑就完全移位于两大脑半球之间,在脑表面几乎看不到。原来依次排列的中脑、间脑和端脑,到发育成熟时变成了互相套入重叠的位置关系。,四、前脑的发育,间脑可分为上下重叠排列的四层:上丘脑、背侧丘脑、底丘脑和下丘脑,这种简单的层次排列在胚胎脑可以看得很清楚。但由于间脑各部分在发育过程中不均衡的生长,使各部的位置发生了很大的变化。背侧丘脑的异常增大和下丘脑在灰结节处的扩展,成为发育成熟的间脑各部分结构位置
10、的决定性因素。,四、前脑的发育,上丘脑epithalamus由两侧的缰和松果体组成,缰是嗅觉中枢和脑干间联系纤维的神经元转换站。由于背侧丘脑的体积增大,其背侧的上丘脑被推向内侧,使其看起来好象仅仅是背侧丘脑的附件而已。背侧丘脑dorsal thalamus是上行纤维束的最后一个神经元交换站。它和大脑皮质有往返的纤维联系。,四、前脑的发育,底丘脑subthalamus是中脑被盖的延续,含有锥体外系的核团(包括未定带、底丘脑核、苍白球),被认为是间脑的运动区。苍白球globus pallidus是间脑的一部分,在间脑发育过程中,由于内囊纤维的长入,使苍白球与间脑的其他核团分离开,移位至端脑内。苍白
11、球仅有一小的残余脚内核nucleus entopeduncularis仍在内侧,在间脑的网状结构内。由于苍白球是锥体外系的组成部分,按逻辑应包括在底丘脑内。,四、前脑的发育,下丘脑hypothalamus位于最底层,构成了间脑的底,神经垂体由此伸出。下丘脑是植物性神经系最高级的调节中枢。,四、前脑的发育,端脑telencephalon在胚胎脑泡的发育中包括四部分，其中有些发育早一些,有些发育晚一些,这四部分是旧皮质paleocortex、纹状体striatum 、新皮质neocortex和原皮质archicortex。旧皮质是大脑半球最古老的部分,它构成脑的底部,并和嗅球olfactory b
12、ulb及附近的旧皮质共同组成狭义的嗅脑rhinencephalon。纹状体在旧皮质上方发育而成,虽然在脑表面看不到,但它们也和大脑皮质一样,由脑泡壁发育而成。,四、前脑的发育,大脑皮质的最大的部分为新皮质neocortex,新皮质是最晚发育的部分。在腹侧,它围绕新、旧皮质的过渡区-脑岛。半球内侧壁由脑的古老部分原皮质构成,它和附近的皮质一起卷绕形成海马。发育成熟脑的各部分的相互位置关系是由新皮质的高度发育扩展所决定的。由于新皮质的高度发育,使旧皮质和岛叶的过渡皮质陷人脑的深部,原皮质也移向腹侧,变为胼胝体背面的薄层灰质 。,四、前脑的发育,在大脑半球发育过程中,各部分并不是同等的向各个方向生长
13、增大，而主要向脑的尾侧和基底方向扩展,这样形成了颞叶,最后颞叶又折转向前发育,因此形成了一个环形的旋转运动。额叶也出现了程度较轻的环形旋转。旋转是围绕脑岛进行的。除脑岛深面的壳核putamen没有旋转外，脑的其余结构都参与了旋转,因此发育成熟的脑呈弓状外形。侧脑室lateral ventricle的前角和下角也形成这样的弓形。尾状核caudate nucleus也参与了旋转,并与侧脑室的弓形走向十分一致。,四、前脑的发育,原皮质的主要部分海马hippocampus,从最初的背侧部转移至基底部,继而到达颞叶。在胼胝体背面的原皮质的其余部分形成了胼胝体背面的灰被induseum griseum(胼
14、胝体上回)和胼胝体下面的穹窿fornix,因此,原皮质也呈弓状外形。胼胝体corpus callosum也向尾侧扩展,但由于其发育较晚,在大脑半球的旋转即将结束时才开始,因此胼胝体并没有完全沿着半球旋转的轨迹延伸。,旧皮质,纹状体,新皮质,原皮质,灰被,穹隆,海马,脊神经节内的神经元来自神经板外侧区,它们不参与形成神经管,但仍保留在两侧成为神经嵴(spinal crest)。因此,可把脊神经节看做是位于周围部的脊髓灰质。神经嵴还可分化成交感神经节、副交感神经节和肾上腺髓质等结构内的细胞。,神经轴 neuraxis,嘴 尾轴,背 腹轴,嘴侧,尾侧,腹侧（下）,背侧 （上）,腹侧（前）,背侧 （后）,
