Нейроонтогенез основные этапы кратко

Обновлено: 04.07.2024

Timeweb - компания, которая размещает проекты клиентов в Интернете, регистрирует адреса сайтов и предоставляет аренду виртуальных и физических серверов. Разместите свой сайт в Сети - расскажите миру о себе!

Виртуальный хостинг

Быстрая загрузка вашего сайта, бесплатное доменное имя, SSL-сертификат и почта. Первоклассная круглосуточная поддержка.

Производительность и масштабируемые ресурсы для вашего проекта. Персональный сервер по цене виртуального хостинга.

Выделенные серверы

В марте 2018 года в журнале Nature была опубликована статья американских исследователей John H. Gilmore, Rebecca C. Knickmeyer, Wei Gao о развитии головного мозга у детей в период с рождения и до 2 лет, в которой они при помощи анализа описательных исследований проследили его структурные и функциональные изменения, их роль в развитии психических расстройств, а также попытались установить возможные признаки будущих отклонений в нервно-психической сфере.

Все наши знания о строении головного мозга базируются на множестве посмертных исследований, которые в большинстве случаев ограничены поперечным дизайном. Согласно данным работам, объём головного мозга ребёнка в возрасте 2 – 3 недель составляет около 35% от объёма головного мозга взрослого. К концу второго года жизни данная цифра увеличивается до 80%. После этого рост головного мозга становится более равномерным.

Нейроонтогенез человека на клеточном уровне

Сразу же после рождения значительно увеличиваются объёмы серого и белого веществ. Но, в отличие от белого, которое растёт постепенно и практически до 30 лет, серое вещество увеличивается быстрее и замедляет свой рост уже к подростковому возрасту.

Корковый слой достигает пика своего роста к 1 – 2 годам, а затем его рост прекращается. Особенно быстро растут извилина Гешля, Роландова борозда, передняя центральная извилина. Площадь поверхности мозга расширяется вплоть до 8 – 12 лет. Её рост также гетерогенен по областям: кора латеральной лобной, латеральной теменной и затылочной долей мозга развиваются быстрее, чем орбитальная часть лобной доли и центральная доля. В целом рисунок извилин головного мозга, примерно, одинаков как у новорожденных, так и у взрослых.

Структурное развитие мозга в раннем детстве: созревание миелина

С рождения начинается миелинизация нервных волокон, распространяясь с мозжечка, моста и внутренней капсулы и продолжаясь от валика мозолистого тела, зрительных путей до затылочных, теменных долей и передней части лобной и височной долей.

Оценочные траектории структурных параметров головного мозга в течение развитии. FA – фракционная анизотропия

Не меньший интерес представляет развитие нервных сетей, так как их структурные и функциональные нарушения ведут к различным нервно-психическим заболеваниям. Согласно множеству исследований, нервные центры появляются ещё до рождения. Это показано путём проведения МРТ недоношенным детям в сравнении с обследованиями здоровых детей. Первыми появляются сенсомоторные, зрительные и слуховые центры. Они располагаются в тех же зонах мозга, что и у взрослых.

Языковой центр у взрослых располагается более латерально и окружён нижней лобной и верхней височной извилинами. Иерархия областей головного мозга также закладывается с рождения.

В настоящее время имеются исследования, указывающие на то, что разница в структуре и функциональной активности головного мозга, зависящая от пола, имеется с рождения. Например, при рождении мозг мужчин на 6% больше, чем у женщин. Медиальная часть височной доли коры головного мозга и Роландова борозда также больше у мужчин, в то время как у женщин преобладают моторные и зрительный центры. Мозг мужчин увеличивается более быстро, чем у женщин. После двухлетнего возраста процесс гирификации более выражен у мужчин (но не в период от 0 до года). Нервные волокна некоторых мозговых структур быстрее подвергаются миелинизации у женщин, чем у мужчин (например, мозолистое тело). В раннем возрасте нервные сети примерно одинаковы у обоих полов. Но затем в процессе развития связи между амигдалой и средней височной извилиной, постцентральной извилиной и гиппокампом сильнее у женщин. У мужчин в свою очередь преобладают связи между амигдалой и зонами, ответственными за страх. Все эти различия способствуют последующей дифференциации в выработке гормонов, в поведенческих паттернах.

Изучая головной мозг со стороны его структурных особенностей в зависимости от пола, мы можем приблизится к пониманию половых особенностей психических расстройтв. Как и пол, наследственность также играет роль в общем объёме мозговой ткани, развитии корковых структур, распределении серого и белого веществ. Некоторые исследования отмечают генетические влияния на структуру и функциональные особенности головного мозга. Особенно обращают на себя внимания гены, контролирующие процесс транскрипции, регуляторы хроматина, РНК-связывающий белок.

Есть исследования, доказывающие, что социо-экономические факторы играют не последнюю роль в структурном развитии головного мозга. Мозг детей, чьи семьи имеют небольшой доход, подвергающихся родительской депривации, имеет меньший объём серого вещества в коре, гиппокампе, амигдале. При этом различий в белом веществе не обнаруживается. С возрастом влияние социо-экономических факторов становится ещё заметнее.

Также обнаружено влияние стресса, депрессии и тревоги матери во время беременности на последующее развитие мозга её ребёнка. В частности, повышенный уровень кортизола у матери коррелирует с большим размером амигдалы у семилетних девочек.

Депрессия матери, вероятно, приводит к уменьшению коркового слоя у ребёнка. У детей, чьи матери испытывали тревогу во время беременности, в период с рождения до полугода рост гиппокампа происходит медленнее. Существуют исследования, подтверждающие влияние алкоголя и наркотических веществ на развитие головного мозга. Так, приём кокаина во время беременности ведёт к нарушению связи между амигдалой и срединной префронтальной корой, между таламусом и фронтальной корой.

Некоторые исследования ещё в раннем детстве обнаруживают нарушения развития головного мозга, являющиеся предикторами развития нервно-психических заболеваний,. Например, изменения в объёме серого и белого веществ ведёт к отставанию в росте всех структур головного мозга.

В настоящее время есть исследования, демонстрирующие, что у новорождённых мальчиков, имеющих родственников, страдающих шизофренией, головной мозг содержит больше серого вещества по сравнению с контрольной группой. У детей с риском развития аутизма до шести месяцев проявление фракционной анизотропии на МРТ выше, чем в норме; после 6 месяцев данный показатель снижается, и к году достигает меньшего уровня, чем в популяции.

Сильная связь между амигдалой, передней инсулой и вентральным стриатумом, возможно, является предиктором развития тревожных расстройств. Существует исследование, показавшее небольшое, но тем не менее статистически значимую зависимость между миелинизацией нервных волокон в лобной и височной долях и речевым развитием в возрасте от 3 месяцев до 4 лет, а также между общей миелинизацией головного мозга и уровнем когнитивного развития в этот же возрастной период.

Описательные исследования показали нам, что головной мозг с момента рождения до года претерпевает множество изменений: быстрый рост серого вещества, миелинизация, развитие мозговых структур, гирификация. После двух лет процесс развития замедляется.

Благодаря описательным исследованиям нам удалось проследить влияние наследственности, генных факторов, социальной среды, индивидуальных особенностей на развитие мозга, удалось обнаружить предикторы риска нервно-психических расстройств. Возможно, подобные исследования дадут нам в будущем возможность обнаруживать биомаркёры этих заболеваний задолго до того, как они проявятся клинически. Это даст нам возможность более мягко вмешаться в развитие головного мозга, что в последующем приведёт к более благоприятным исходам нервно-психических заболеваний.

Подготовила : Вирт К.О.

Источники : Gilmore J.H. et al. Imaging structural and functional brain development in early childhood. Nat Rev Neurosci. 2018 Feb 16;19(3):123-137. doi: 10.1038/nrn.2018.1.

Дорогой читатель, в благодарность ты можешь материально поддержать наш проект или конкретно автора данной статьи, написав его фамилию в сопроводительном письме денежного перевода.

Такая поддержка являются пока единственным способом развития нашего проекта.

Сбербанк – 5469 5500 1827 1533 ЯндексДеньги – 410011063875586 Сбербанк – 5469 5500 1827 1533 ЯндексДеньги – 410011063875586 Сбербанк – 5469 5500 1827 1533 ЯндексДеньги – 410011063875586

Обзор

Картина художника и дипломированного нейрофизиолога Грега Данна, изображающая одну из главных зон взрослого нейрогенеза — гиппокамп.

Автор

Редакторы

Спонсоры конкурса: лаборатория биотехнологических исследований 3D Bioprinting Solutions и студия научной графики, анимации и моделирования Visual Science.

Пошатнуть стереотип оказалось непросто.

Еще в начале прошлого века потеря нейронов в результате травмы или старения считалась фатальной — ведь даже лучшие умы настаивали на невозможности новообразования нейронов (или нейрогенез) у взрослых особей высших позвоночных. Впервые это постулировал гениальный С. Рамон-и-Кахаль [1], у которого на тот момент просто не могло быть инструментов исследования мозга, способных фиксировать малоинтенсивные постнатальные процессы. Авторитет Рамон-и-Кахаля был огромен, к тому же было известно, что с возрастом масса мозга снижается. О наличии малого пула стволовых клеток поводов задуматься не было, а отсутствие знаний о пластичности мозга не позволяло решить проблему интеграции новых нейронов в сложнейшую систему старых.

В результате убежденность в невозможности образования нервных клеток во взрослом состоянии была настолько твердой, что стала причиной ряда драматических историй в науке. Одним из первых, кто говорил о существовании взрослого нейрогенеза, был Джозеф Альтман. Используя новый для того времени метод авторадиографии с меченым тимидином (рис. 1), он и его сотрудники выпустили в 60-х целый ряд работ, утверждавших протекание нейрогенеза в зубчатой фасции гиппокампа, обонятельных луковицах и коре головного мозга у взрослых крыс, морских свинок, а также в новой коре у кошек [2].

Рисунок 1. Первые признаки взрослого нейрогенеза. Животным вводили 3 Н-тимидин — радиоактивный аналог обычного нуклеотида тимидина, — который тоже встраивается в ДНК делящейся клетки, но который потом можно регистрировать методом авторадиографии.

. и всё же это удалось!

Одним из поворотных моментов в изучении нейрогенеза стала серия статей Фернандо Ноттебома, вышедшая в 80-х и 90-х годах. Сейчас Ноттебом — глава отдела экологии и этологии Рокфеллеровского университета, а тогда он занимался мозгом птиц, в частности — вокальным центром канареек. В ходе его работы выяснилось, что в отделах их мозга, гомологичных коре и гиппокампу приматов, помимо гибели происходит образование огромного количества новых клеток! При этом многие новые клетки являются нейронами и образуют синапсы, а активность всего этого процесса коррелирует со сложностью окружающей птицу среды. Несмотря на то, что многими эти результаты списывались на некую специфику птиц, они сильно сдвинули общественное мнение [3].

Исследование нейрогенеза продолжилось с новыми силами после введения в научную практику синтетических аналогов тимидина. Такие аналоги куда легче потом обнаружить в тканях, чем радиоактивные, которые использовал Альтман. Кроме того, были открыты маркеры клеток разных типов: нейронов различной степени зрелости, клеток глии, а также любых клеток, находящихся в фазе митоза, то есть делящихся. Это позволило еще увереннее говорить об активном нейрогенезе в зубчатой фасции гиппокампа и в стенках желудочков мозга с проекциями в обонятельные луковицы (рис. 2) [4]. Последние работы демонстрируют нейрогенез и в ряде других структур мозга: в хвостатом ядре, фронтальной коре, первичной и вторичной моторной и соматосенсорной коре (рис. 3) [5], [6]. Но недостаточно высокая активность процесса всё же не позволяет называть эти зоны нейрогенными, в отличие от двух вышеназванных.

Рисунок 2. Зоны мозга, в которых происходит нейрогенез: субвентрикулярная зона мозга (SVZ) в боковых стенках первых двух желудочков и субгранулярная зона зубчатой фасции гиппокампа (SGZ). У грызунов образующиеся в SVZ клетки потом мигрируют по ростральному миграционному тракту в обонятельные луковицы.

Рисунок 3. Зоны мозга человека, в которых происходит нейрогенез. У приматов клетки, образующиеся в субвентрикулярной области, мигрируют еще и в полосатое тело, которое представляет собой анатомическую структуру мозга, отвечающую за мышечный тонус, формирование условных рефлексов, а также регулирующую некоторые поведенческие реакции.

Нейрогенез в желудочках мозга значительно усиливается при каком-либо обонятельном опыте, а также при беременности у грызунов, так как узнавание детенышей у них сильно связано с обонянием [7], [8]. Результаты работ по исследованию нейрогенеза в этой зоне у человека пока не приводят к окончательным выводам: часть из них свидетельствует о его протекании у человека, другая ставит под сомнение миграцию нейронов в обонятельные луковицы. Недавно было показано, что у приматов новообразованные нейроны из субвентрикулярной зоны могут мигрировать в полосатое тело (или стриатум), отвечающее за сложные двигательные реакции и формирование условных рефлексов [9]. С повреждениями стриатума связан синдром Туретта, а также более серьезные проблемы, такие как болезни Паркинсона и Хантингтона. Поэтому в будущем можно рассчитывать на появление ряда работ по связанному с этой областью нейрогенезу.

Нейрогенез оказался важным инструментом в нашем организме.

Пожалуй, для человека самой важной нейрогенной зоной всё же можно назвать зубчатую фасцию гиппокампа. Гиппокамповая формация является частью лимбической системы и участвует в исполнении таких функций мозга, как интеграция и распределение по мозгу сенсорной информации, ответ на новизну, регуляция настроения и активности организма. Будучи частью круга Пейпеца, гиппокамп удерживает информацию при бодрствовании и участвует в ее переводе в кору больших полушарий во время сна, то есть из кратковременной памяти в долговременную. Нейрогенез вовлечен в осуществление некоторых из этих функций, выполнение которых становится возможным благодаря специфическим характеристикам образующихся клеток — в частности, молодые гранулярные клетки зубчатой фасции имеют более низкий порог долговременной потенциации, чем старшие [10]. Считается, что подобная пластичность играет роль в процессах обучения и памяти [11].

Стадии нейрогенеза в зубчатой фасции подробно описаны по морфологии клеток и набору специфических клеточных маркеров (рис. 4) [15].

Рисунок 4. Схема дифференцировки нервных стволовых клеток зубчатой фасции со специфическими маркерами разных стадий. Покоящиеся нервные предшественники (quiescent neural progenitors, в ранней классификации называемые радиальной глией) после активации цитокинами, ростовыми или иными факторами начинают делиться асимметричным митозом с образованием в базальной части делящегося нервного предшественника (amplifying neural progenitor, в ранней классификации — нерадиальный предшественник). Он, в свою очередь дважды поделившись, выходит из клеточного цикла и становится постмитотическим нейробластом (neuroblast 1, ранее — промежуточный прогенитор). Именно на этой стадии погибает большинство клеток. Оставшиеся превращаются в нейробласты второго порядка (neuroblasts 2, ранее — нейробласты) и затем в незрелые нейроны, мигрирующие в гранулярный слой, где завершается их созревание. Полное превращение нервной (нейральной) стволовой клетки в функциональный нейрон занимает около месяца.

В то же время вторая модель не исключает возможности нахождения в зубчатой фасции или малых популяций самовоспроизводящихся стволовых клеток, или клеток с удлиненными G2/M-фазами, или же каких-то специфических клеток, не экспрессирующих нестин. В последнем случае их просто не удалось бы обнаружить при использованном дизайне эксперимента.

. на работу которого многое может повлиять

Хотя в целом результат воздействия многих перечисленных факторов можно предугадать, механизм их воздействия, а также влияние их комбинаций требуют изучения — как для выстраивания правильной общей профилактики, так и для лечения конкретных заболеваний. Среди так называемых позитивных факторов особенно эффективным является обогащенная среда, включающая в себя физические упражнения. По различным данным, нахождение в течение небольшого количества времени (примерно от недели до месяца) в такой среде стабильно и значимо повышает уровень нейрогенеза, причем увеличение может быть даже пятикратным — в зависимости от возраста, состояния здоровья и других параметров [17]. Несмотря на активное изучение эффектов обогащенной среды на нейрогенез, на современном этапе исследований остается открытым вопрос о том, какие именно из ее компонентов (физическая или исследовательская активность) оказывают влияние на процесс формирования новых нейронов в мозге, а также на какие этапы нейрогенеза эти эффекты распространяются. Разрешение этих вопросов важно для поиска новых терапевтических и нейропротекторных воздействий и для нахождения эффективных путей регуляции нейрогенеза во взрослом мозге. Именно поэтому интерес к этой теме лишь усиливается, и количество статей по ней будет расти еще долгое время.

Онтогенез – процесс индивидуального развития особи. Он начинается с момента оплодотворения и продолжается до смерти организма. Онтогенез человека и многих животных делят на пренатальный онтогенез (эмбриогенез), длящийся до момента рождения, и постнатальный онтогенез, который начинается после рождения.

Первоначальные деления зиготы (клетки, образовавшейся в результате слияния двух половых клеток) приводят к формированию бластулы, зародыша, имеющего вид полого шара, стенка которого образована одним слоем клеток. Затем в результате перемещения клеток бластулы (например, частичного впячивания их внутрь) она превращается в двуслойную гаструлу. Возникающие при этом слои называются зародышевыми листками. Наружный из них получил название эктодерма, внутренний – энтодерма. В дальнейшем между экто- и энтодермой образуется третий (средний) зародышевый листок – мезодерма. Принципиально важно то, что из каждого зародышевого листка в процессе последующего развития формируются определенные ткани и органы. Нервная ткань (за исключением клеток микроглии) образуется из эктодермы.

Процесс, посредством которого часть клеток эктодермы превращается в специализированную нервную ткань, из которой позже развиваются спинной и головной мозг, называется нейруляцией или нейральной индукцией. Известно, что определяющим событием для нейруляции является взаимодействие эктодермы и мезодермы. Индуцирующее действие оказывают и элементы хорды (основы будущего позвоночника).

Но прежде чем рассматривать как происходит нейруляция, введем некоторые общепринятые анатомические термины, определяющие относительное пространственное расположение различных структур нервной системы (и всего организма). Все эти термины являются русской транскрипцией соответствующих латинских понятий. Применение таких терминов обусловлено тем, что такие обозначения как верхний и нижний, передний и задний не совпадают у человека и животных. Итак, слово дорсальный обозначает спинной, а вентральный – брюшной. Соответственно этому, если мы говорим, что какая-либо структура расположена дорсальнее другой, это значит, что она находится ближе к спинной стороне тела. Термин ростральный значит головной, а каудальный – хвостовой, и если мы говорим, что какая-то структура идет в ростро-каудальном направлении, это значит для человека, что она протянута сверху вниз, а для животных спереди назад. Наконец, терминами медиальный и латеральный принято обозначать срединные и боковые структуры, и если говорится, что какая-либо структура расположена латеральнее другой, то, следовательно, она более удалена от средней линии тела.

Кроме того, при описании структур тела используются понятия о плоскостях. Человек, как и многие другие организмы, имеет билатеральную (двустороннюю) симметрию. Границей между правой и левой половиной тела является срединная (медиальная, сагиттальная) плоскость. Вертикальная плоскость, отделяющая переднюю часть тела человека от задней и перпендикулярная медиальной, называется фронтальной. Разрезы через тело, параллельные этой плоскости (параллельные плоскости лба) также называют фронтальными. Наконец, плоскости и разрезы, перпендикулярные двум предыдущим, называются горизонтальными (поперечными), они отделяют нижележащие отделы тела человека от вышележащих.

Итак, в конце второй недели зародышевого развития участок эктодермы на дорсальной стороне зародыша утолщается, образуя нервную пластинку. Клетки её интенсивно размножаются и дифференцируются, приобретая узкую цилиндрическую форму. В результате интенсивного деления и неравномерного роста края нервной пластинки поднимаются, образуя нервные валики, между которыми лежит нервная бороздка.

Затем края нервной бороздки смыкаются, образуя нервную трубку. Она постепенно погружается в мезодерму и замыкается – сначала посередине, позже (к концу 4-й недели развития) на переднем и заднем концах. От нервной трубки по обеим ее сторонам отделяется тяж клеток – так называемая ганглиозная пластинка (нервный гребень). Ее клетки впоследствии дают элементы периферической нервной системы, паутинной и мягкой мозговых оболочек. Оставшаяся нервная трубка состоит из одного слоя клеток – нейроэпителия. В дальнейшем в результате деления этих клеток образуется слой эпендимы и слой, дающий начало нейробластам и спонгиобластам. Из нейробластов образуются нервные клетки, из спонгиобластов – глиальные клетки. Нейробласты с определенного момента прекращают делиться и начинают образовывать отростки, т.е. постепенно принимают вид зрелого нейрона. Вслед за ростом отростков следует их миелинизация и образование синапсов.

В конце 3-й недели развития ростральный конец нервной трубки преобразуется в мешковидное расширение, дающее начало головному мозгу, а каудальный отдел дает начало спинному мозгу. Головной конец нервной трубки скоро подразделяется на три расширения – три первичных мозговых пузыря (стадия трех мозговых пузырей). Полости этих пузырей, несколько изменяя форму, сохраняются во взрослом мозгу в виде мозговых желудочков и мозгового водопровода. Самым ростральным пузырем является prosencephalon или первичный передний мозг, за ним следует mesencephalon – первичный средний мозг, последний пузырь, за которым уже начинается спинной мозг, это rhombencephalon – первичный задний мозг.

На втором месяце развития первый и третий первичные мозговые пузыри с помощью борозд разделяются, образуя каждый по два вторичных мозговых пузыря (стадия пяти мозговых пузырей). Prosencephalon делится на telencephalon – конечный мозг (полушария большого мозга и базальные ядра) и diencephalon – промежуточный мозг. С каждой стороны промежуточного мозга вырастает глазной пузырь, формирующий нервные элементы сетчатки глаза. Глазной бокал, образованный этим выростом, вызывает изменения в лежащей непосредственно над ним эктодерме, что приводит к возникновению из нее хрусталика. Rhombencephalon разделяется на metencephalon – собственно задний мозг, включающий мозжечок и варолиев мост, и myelencephalon – продолговатый мозг. Средний мозг сохраняется как единое целое.

Отдельные части нервной трубки растут с разной скоростью. В результате этого одновременно с формированием пяти мозговых пузырей образуются изгибы зачатка головного мозга. Сначала – основной изгиб в области среднего мозгового пузыря, обращенный выпуклостью дорсально; потом шейный изгиб на границе головного и спинного мозга, также выпуклостью дорсально; последний – мостовой изгиб в области заднего мозгового пузыря выпуклостью вентрально.

После формирования мозговых пузырей в структурах ЦНС происходят сложные процессы внутренней дифференцировки и роста.

В возрасте 10-20 недель образуются все основные отделы нервной системы. К этому моменту заканчивается миграционный период ее развития, т.е все нейроны перемещаются туда, где они будут находиться во взрослом мозгу. Полушария постепенно становятся самой большой частью нервной системы, происходит выделение основных долей, начинается образование борозд и извилин. Из оболочек в ткань мозга врастают кровеносные сосуды. В спинном мозгу формируются шейное и поясничное утолщения. Окончательный вид приобретает мозжечок.

В последние месяцы эмбрионального развития в нервной системе заканчивается формирование внутренней структуры мозга (его ядер и трактов). Начинается активная миелинизация сначала спинного (в возрасте 20 недель), а затем (в возрасте 36-40 недель) головного мозга, которая в основном заканчивается только к 10-12 годам.

Мозг новорожденного весит примерно 350 г, т.е. 10% от всего веса тела. Вес мозга взрослого человека около 1250-1350 г. Так как деление подавляющего большинства нервных клеток после рождения прекращается еще до рождения, увеличение массы мозга происходит за счет роста тел нейронов и их отростков, миелинизации нервных волокон, деления и роста клеток нейроглии.

Сроки и стадии нормального развития центральной нервной системы: эмбриогенез ЦНС

Рассмотрим вкратце эмбриогенез ЦНС. Более полная информация содержится в классических работах (Sarnat, 1987, Barkovich et al., 1992, McConnell, 1992). В таблице ниже представлен схематический обзор основных стадий эмбриогенеза ЦНС. Регуляция развития ЦНС, фантастически сложного процесса, контролируется многими факторами, особенно генетическими. Главную роль играет большой набор белков, кодируемых или регулируемых генами (гомеобокс-гены и факторы транскрипции), которые определяют градиент дифференцировки (переднее-задний и дорсовентральный) и ограничивают определенность основных организационных единиц. Эти механизмы до сих пор в значительной степени неясны, и их изучение выходит за рамки данной книги.

На протяжении второй недели эмбриогенеза формируются три слоя из эктодермы, мезодермы и энтодермы. Через две недели срединная часть эктодермы, под влиянием подлежащей мезодермы, становится нервной пластинкой, которая в дальнейшем развивается в нервный желобок, а затем в нервную трубку. На четвертой неделе нервная трубка закрывается. Процесс замыкания начинается в средней части трубки и направляется к конечностям. Молекулы адгезии нервных клеток играют центральную роль в процессе закрытия (Sarnat и Flores-Sarnat, 2002, 2004).

Замыкание нервной трубки определяется дорсальной индукцией со стороны мезодермы. До закрытия трубки на девятый день на переднем конце эмбриона становятся различимыми зачатки будущего ромбэнцефалона, мезэнцефалона, прозэнцефалона и ушные плакоды. Одновременно, группы клеток вдоль боковых краев нервной трубки отделяются и формируют парные невральные гребни, которые дают начало основным структурам периферической нервной системы, оболочкам и меланоцитам.

Задняя часть нервной пластины и хорда имеет различный исход: из нее формируется масса клеток, в которых в дальнейшем произойдет канализация и процесс регрессивной дифференцировки с образованием нижнего уровня спинного мозга.

Формирование нервной трубки (схема):
(а) Нервная пластинка формируется из утолщенной эктодермы под влиянием хорды.
(б) Возникает нервный желобок. Видны зачатки нервного гребня.
(в) Нервный гребень хорошо сформирован и его клетки мигрируют в латеральном направлении к своим мишеням.
(г) Закрытие нервной трубки начинается в центральной области; концы (передние и задние нейропоры) закрываются позже.
Закрытая трубка покрыта эктодермой и мезенхимальной тканью.

К 32-33 дню в переднем мозговой пузыре формируются телэнцефалические пузыри и дифференцируется промежуточный мозг, так что на восьмой неделе представлены четыре определяемые клеточные массы в области базальных ядер. Процесс образования пузырей, по всей видимости, происходит под влиянием вентральной индукции хорды, но точный механизм индукции до конца непонятен.

Приблизительно с 30 дня основные индуктивные процессы заканчиваются и начинается клеточная дифференцировка. Размножение примитивных клеток, которые затем становятся как нейронами, так и клетками глии, происходит, главным образом, около полости желудочков и, в меньшей степени, в субвентрикулярной зоне. В глубоких клеточных слоях встречаются митозы (Caviness et al., 2003).

Деление клеток является асимметричным: одна дочерняя клетка мигрирует к внешней стороне во время телофазы, затем возвращается в глубокую область, чтобы начать следующий цикл; так называемая интракинетическая миграция остается в желудочковой зоне. Другая клетка покидает желудочковую зону, чтобы начать свое путешествие к кортикальной пластинке.

Пролиферация нейробластов достигает максимума к 15 неделе гестации, снижаясь затем до остановки на 20 неделе. Пролиферация тесно связана с плохо понимаемым процессом запрограммированной клеточной смерти через апоптоз. Активность процессов апоптоза повышается в то же время, когда пролиферация уменьшается. Фактическая пропорция умирающих клеток у человека точно неизвестна. Вероятнее всего, этот процесс варьирует в зависимости от локализации и может в некоторых областях затрагивать более 30-50% сформировавшихся клеток.

Кортикогенез частично изучен за последние два десятилетия. В позднем эмбриональном периоде (45-50 дни гестации) примитивные кортикопетальные волокна проникают через диэнцефальную борозду и распространяются под телэнцефальной мягкой мозговой оболочкой; нейроны, по всей видимости, в пределах этих волокон формируют зародышевый плексиформный слой (ИПС) (Bentivoglio et al., 2003) или препластинку. ИПС предшествует миграции нейронов, формирующей кортикальную пластинку, и служит опорой мигрирующим клеткам.

Нейрональная миграция является сложным процессом, который отличается в зависимости от типов нейронов. Радиальная миграция затрагивает большинство (вероятно, 75%) клеток-предшественниц, предназначенных для образования пирамидных нейронов. Они мигрируют вдоль глиальных проводников, которые простираются от желудочковой (пролиферативной) зоны к пиальной поверхности нервной трубки и производных структур (Rakic, 1981, Williams и Caviness, 1984). Глиальные проводники позднее превращаются в астроциты, завершая радиальную миграцию. Несколько клеток используют одни и те же глиальные волокна при перемещении, что может отвечать за модульную организацию коры, единую для млекопитающих (Rockel et al., 1980), модули представляют собой функциональные единицы коры. Функциональные единицы видов млекопитающих отличаются количеством, а не структурой. Не все нейроны следуют точно за особым глиальным проводником.

Вторая половина гестации характеризуется быстрым увеличением длины и сложности дендритов и аксонов посредством установления синапсов, с созреванием и тонкой организацией коры. В результате быстро увеличивается вес мозга и процесс образования борозд, необходимый для размещения интенсивно увеличивающейся площади коры. Борозды второго и третьего порядка возникают между 7-м и 9-м месяцами беременности, и большинство извилин присутствует в 28 недель. Полная ламинарная структура коры формируется к моменту рождения. Завершающим формирование центральной нервной системы моментом является снижение количества и плотности синапсов в результате развития нейрональных процессов и запрограммированной апоптозом клеточной смерти.

Дендриты, аксоны и синапсы развиваются с огромной скоростью, и многие ранее образованные синусы в итоге исчезают. Развитие дендритов, аксональное ветвление и формирование дендритных корешков продолжается до четвертого года жизни. Глиальное развитие является сложным процессом, разнообразные предшественники имеют неодинаковый исход. Некоторые превращаются в радиальные глиальные волокна, используемые мигрирующими нейронами. Многие астроциты образуются из персистирующей перивентрикулярной пролиферирующей зоны после окончания процессов миграции (Gressens et al., 1992). Миелин начинает образовываться приблизительно в 30 недель, но большая часть процесса образования миелина происходит в постнатальном периоде (Yakovlev и Lecours, 1967, Brody et al., 1987).

Читайте также: