Онтогенез нервной системы моя.ppt
- Количество слайдов: 79
Онтогенез нервной системы
“История развития человека в течение девяти месяцев, предшествующая его рождению, вероятно, гораздо интереснее и содержит события более грандиозные, чем все последующие семьдесят лет его жизни”. Сэмюель Тейлор Колриджю (1834).
l l Пролиферация Дифференциация – миграция нейронов - аксональный рост Развитие связей – синапсогенез - формирование рефлекторных дуг Развитие мозга – от развития к функции
Стадии развития
Онтогенез - весь период жизни особи с момента слияния сперматозоидов с яйцеклеткой и образованием зиготы до гибели организма. Термин «онтогенез» ввел немецкий биолог Э. Геккель в 1866 г.
Онтогенез эмбриональный период (от образования зиготы до рождения) постэмбриональный период (от рождения до смерти организма)
Развитие эмбриона от 1 -ого дня до 1 -ой недели. В результате оплодотворения генетический материал сперматозоида и яйцеклетки объединяется в одно диплоидное ядро. Оплодотворенная яйцеклетка (зигота) делится на все большее и большее число клеток – начался процесс индивидуального развития. Зигота, представляющая собой шар с жидкостью, опускается по яйцеводу к матке. Примерно на 4 -й день он содержит уже около 100 клеток.
7 – 8 день Зародышевый пузырек (бластула) срастается со слизистой оболочкой матки. Внешние клетки впоследствии разделятся на три пласта и дадут начало различным органам и тканям.
3 -я – 4 -я неделя Ворсинки внешних клеток эмбриона соединяются с кровеносными сосудами матери и образовывают пуповину. Эмбрион начинает обосабливаться от зародышевых оболочек, образуются зачатки мышц, скелета и нервной системы.
5 -я – 6 -я неделя Эмбрион плавает в наполненном жидкостью пузыре, появляются мозг, позвоночник, центральная нервная система. На голове четко различаются четыре впадины – это будущие глаза и уши ребенка. Пищеварительная система, рот и челюсть в зачаточном состоянии. Развиваются желудок и грудная клетка. Сердце выглядит как выпуклость на грудной клетке. К концу этого периода оно начнет биться. Формируется система кровеносных сосудов. Образовались четыре крошечных зачатка конечностей. Длина зародыша приблизительно 6 мм.
7 -я неделя Печень плода становится центром кроветворения. Начинается развитие тонкого кишечника и надпочечников. Интенсивно развивается головной мозг. Рефлекторные двигательные реакции плода на раздражения возникают на ранних этапах развития. Появляются грудь и живот, пальцы, различаются зачатки глаз, длина зародыша приблизительно 12 мм.
8 -я неделя Большинство органов уже сформированы и в дальнейшем происходит только их рост. Происходит разделение пальцевых фаланг. Активно развиваются кости и суставы. Формируются ушные раковины и лицо, зародыш окружен водной оболочкой (амнионом). Эмбрион связан с развивающейся плацентой при помощи пупочного канатика, длина эмбриона приблизительно 21 мм.
9 -я неделя Сформировалось лицо, плод по внешнему виду напоминает человека, длина его 30 мм. В головном мозге формируется мозжечок. Появляются первые закладки лимфатических узлов. Развивается средний слой надпочечников. В легких появляются зачатки бронхов в виде коротких ровных трубочек. Начинается дифференцировка яичников у плодов женского пола.
14 -я неделя Сформировались конечности вместе с пальцами и ногтями. Движения плода – в полном объеме (спонтанные, с периодами активности и отдыха). Появляются вкусовые ощущения. Появляется одна из форм спонтанной активности мышц плода – дыхательные движения. Частота дыхательных движений высока – 40 – 70 в 1 мин.
18 -я неделя Беременная чувствует движение плода, слышно биение его сердца, кожа плода покрывается тончайшими (пушковыми) волосами (особенно в области бровей и ресниц), длина 190 мм, масса 180 грамм.
23 -я неделя Появляются волосы на голове, длина плода 300 мм, масса 450 грамм. Появляется способность к сновидениям – впервые наблюдается фаза быстрого сна, определяемая по движениям глаз.
27 -я неделя Развиваются глаза, длина плода 350 мм, масса 875 грамм.
32 -я неделя Появляются способность фокусировать глаз во всех направлениях и визуальное внимание. Преждевременно родившийся плод при правильном уходе может выжить, его длина 450 мм, масса около 2300 грамм.
40 -я неделя Вследствие отложения подкожного жира тело становится более округлым, грудь выпуклая. Кожа бледнорозового цвета, имеются только остатки сыровидной смазки, пушковые волосы почти отсутствуют. Длина волос на голове достигает 2 см. Ногти на руках и ногах доходят до кончиков пальцев. Хрящи ушных раковин и носа упругие. Плод полностью сформирован, длина плода 500 мм, масса около 3250 грамм.
Нейрогенез.
Нейрогенез. l l Нейруляция – начальная стадия нейрогенеза у позвоночных. На 3 -ей неделе гестации участок эктодермы специфицируется как нейроэктодерма и клетки этого участка приобретают вид столбчатого эпителия. Этот район называется нервной пластинкой.
Нейрогенез. l l Затем формируется нервная трубка. Первичная и вторичная нейруляция. Дифференцировка нервной трубки в передне- заднем и дорсо-вентральном направлениях Образование нервного гребня
Невральная борозда и невральная трубка l l Невральная борозда развивается в в желудочки мозга Невральная трубка – спинной мозг
Нейруляция у человека. Важность своевременного закрытия переднего и заднего нейропоров для нормального развития. • Дефекты, связанные с нарушением закрытия нейропоров в разных районах -(anencephaly, spina bifida) и замыкания всей нервной трубки (craniorachisis)
Невральный гребень l l l Формируется на дорсолатеральной поверхности нервной трубки Из неврального гребня формируются Вегетативные ганглии Чувствительные ганглии спинальных и краниальных нервов Меланоциты Клетки мозгового слоя надпочечников
Дифференциация головного мозга 4 -5 -я неделя 6 -7 -я неделя
Дифференциация головного мозга
l l l Головной мозг новорожденного имеет относительно большую величину, масса его в среднем составляет 1/8 в массы тела, т. е. около 400 г, причем у мальчиков она несколько больше, чем у девочек. К 9 -месячному возрасту первоначальная масса мозга удваивается и к концу первого года жизни составляет 1/11 — 1/12 массы тела. К 3 годам масса головного мозга по сравнению с массой его при рождении утраивается, к 5 годам составляет 1/13 — 1/14 массы тела.
Головной мозг новорожденного l l l Мозговая ткань новорожденного мало дифференцирована. Корковые клетки, стриарное тело, пирамидные пути недоразвиты; плохо дифференцируются серое и белое вещество. Нервные клетки плодов и новорожденных расположены концентрировано на поверхности больших полушарий и в белом веществе мозга.
Головной мозг новорожденного l l l С увеличением поверхности головного мозга нервные клетки мигрируют в серое вещество; концентрация их в расчете на общий объем мозга уменьшается. У новорожденного по сравнению со. взрослым затылочная доля коры больших полушарий имеет относительно большие размеры. Количество полушарных извилин, их форма, топографическое положение претерпевают определенные изменения по мере роста ребенка. Наибольшие изменения происходят в течение первых 5 — 6 лет, и лишь к 15 — 16 годам отмечаются те взаимоотношения, которые наблюдаются у взрослых.
Пропорция черепа у новорожденного и взрослого человека
Функциональная морфология нервной системы
Функциональная организация нервной системы
Функциональная организация нервной системы
l Главный клеточный компонент нервной ткани – это нейроны l Нейрон – совокупность тела нервной клетки с аксоном и дендритами, термин предложен в 1891 г)
Главная функция нейрона - передача нервного импульса, несущего информацию, к другим клеткам, нейронам или к дргуим клеткам, для получения определенной реакции (например, движения)
Для того, чтобы иметь такие свойства, нейроны проходят процесс специализации/диффе ренциации. Из-за этого нейроны теряют другие клеточные функции, такие как деление или размножение
В связи с этим, Нейроны очень чувствительны к метаболическим изменениям, требуя постоянного снабжения кислородом и глюкозой.
1. Тело нейрона 4. Миелиновая оболочка 2. Ядро 5. Аксон 3. Дендриты 6. Пресинаптическая терминаль
В теле можно найти большое ядро и специфические гранулы (тельца Ниссля), макроскопически придающие серую окраску телам нейронов.
Дендриты – тонкие отростки, начинающиеся от тел нейронов и распространяющиеся по периферии. Дендриты получают нервные импульсы и посылают их к телу нейрона.
Тело нейрона получает импульсы по дендритам, обрабатывает информацию и генерирует адекватный ответ.
Ответ, созданный в теле нейрона, посылается через аксоны к пункту назначения (другие нейроны, другие клетки, …). Нервный импульс всегда идет эфферентно
Длина аксона может широко варьировать, от менее чем 1 мм до более чем 1 м.
Аксоны покрыты миелиновой оболочкой для улучшения передачи нервного импульса.
Миелиновая оболочка белого цвета и придает такую же окраску белому веществу.
Место, в котором нейрон соединяется с другими нейронами или другими клетками, называется СИНАПС
Нейроглия. l l Имеет огромное значение в обеспечении нормального функционирования нейронов. Находится в тесных метаболических взаимоотношениях с нейронами Принимает участие в синтезе белка нуклеиновых ксилот Является «внутренней опорой» для нейронов – поддерживает тела и отростки нейронов, обеспечивая их надлежащее взаиморасположение
Нейроглия · Астроциты · Имеют звездчатую форму · Играют роль в обмене веществ между нейронами и кровеносной системой · Является компонентом ГЭБ Figure 7. 3 a Copyright © 2003 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings Slide 7. 5
Нейроглия · Микроглия (CNS) · Мелкие клетки, разбросанные в белом и сером в-ве НС · Епендимальные клетки (CNS) · Выполняет пролиферативную опорную функцию · Участвуют в образовании сосудистых сплетений желудочков мозга Copyright © 2003 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings Figure 7. 3 b, c
Нейроглия · Олигодендроциты (CNS) · Вырабатывают миелин Figure 7. 3 d Copyright © 2003 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Нейроглия vs. Нейрон l Нейроглия способна к делению. l Нейроны не способны к делению l Большинство опухолей мозга – «глиомы» - вовлекаются клетки нейроглии, не нейроны
Поддерживающие клетки в ПНС · Клетки-сателлиты · Защищают тело нервной клетки · Шванновские клетки · Формируют миелиновую оболочку Figure 7. 3 e Copyright © 2003 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings
Миграция и дифференциация
Развитие мозга – это интегрированный процесс из следующих этапов: • формирование из эмбриональных слоев зачатков НС • генерация и пролиферация нейронов и глии • Дифференциация и миграция нейронов • рост и развитие нейронных связей
Миграция нейронов Программа нейрогенеза осуществляется по типу изнутри-к-наружи (inside-out) так что самые ранние нейроны оказываются расположенными в самых глубоких слоях, а поздно возникшие нейроны занимают поверхностные слои. Миграция в ЦНС происходит в три этапа: l детерминация клеток от невральной трубки (дорсальная или вентральная), l направленная миграция l и сборка в компактные слои нейронов (Hatten, 1999). l
Миграция нейронов l l l 2 типа миграции нейронов от невральной трубки Радиальная миграция (moving out) – мигрируют вдоль радиально-ориентированных глиальных волокон, охватывающих всю толщину паренхимы Тангенциальная миграция (moving up) - нейроны движутся параллельно поверхности мозга вдоль аксонов или других нейронов и часто пересекают региональные границы. Примером такого способа передвижения является миграция корковых интернейронов из мест их происхождения в вентральном конечном (telencephalon) мозге в развивающуюся кору.
Миграция нейронов
Миграция нейронов l 2 способа миграции l l l Транслокация (перемещение) сомы – более ранний способ миграции, движение нейрона постоянно – высокая скорость миграции Миграция с помощью глии – нейроны двигаются вдоль радиально расположенной сети глии - перемещаются «скачкообразно» - короткими бросками движения вперед между стационарными фазами – более медленная миграция Большинство клеток мигрируют двумя способами
Миграция
Несмотря значительные успехи в понимании механизмов миграции нейронов, остается множество неразрешенных вопросов в этой области исследований. l Каким образом нейроны "узнают", куда они должны перемещаться и как они распознают конец своего "путешествия"? l Является ли информация о конечном месте их расположения природным генетическим свойством или нейроны "приобретают" такую информацию от проводников сигналов, с которыми они встречаются на своем пути?
Аггрегация l Достигнув своего конечного места назначения, нейроны заканчиваю миграцию, освобождаются от глиального субстрата и организуются в корковых слоях. l l После завершения миграции, нейроны начинают формировать мозговые структуры
Рост аксонов и формирование синапсов l После окончания миграции и аггрегации нейронов, начинается рост аксонов и дендритов
Формирование синапсов синаптогенез l l Зависит от представленности и функционального состояния глии, особенно астроцитов Дл нормального функционирования астроцитов необходим достаточный уровень «хорошего» холестерина и липопротеидов Необходима биохимическая передача сигнала между пре- и постсинаптическим нейроном Большое разнообразие нейромедиаторов
Аномалии развития головного мозга l l l «Поломки» нейроонтогенетического процесса в большинстве своем представляют мультифакториальную патологию эмбрионального периода. Их моногенное наследование наблюдается нечасто, не более чем в 1% случаев. Большая часть врожденных пороков нервной системы формируется под воздействием повреждающих агентов в критические периоды эмбрионального развития органов и систем (по П. Г. Светлову), причем характер, вид порока зависит не от природы повреждающего агента (мутантный ген, химические мутагены, ионизирующая радиация, вирусы), а от возраста эмбриона (стадии онтогенеза), в котором произошло нарушение эволюционного процесса.
В онтогенезе человека к критическим периодам относят: 1) оплодотворение; 2) имплантацию (7 - 8 -е сутки эмбриогенеза); 3) развитие осевого комплекса зачатков органов и плацентацию (3 - 8 -я недели); 4) развитие головного мозга (15 - 20 -я недели); 5) формирование основных систем организма, в том числе половой (20 - 24 -я недели); 6) рождение; 7) период до 1 года; 8) половое созревание (11 - 16 лет).
Согласно современным представлениям о нарушении эмбриогенеза, на процессы формирования нервной системы могут повлиять следующие факторы: l l l экзогенные токсины; генетические причины (преобладают спорадические случаи над наследуемыми); эндогенные токсины (метаболические нарушения у матери, в т. ч. повышение температуры материнского организма); инфекционные возбудители (цитомегаловирус, токсоплазма, листерии и др. ). Среди перечисленных причин, способствующих возникновению пороков развития, наиболее влиятельным является экзогенный фактор. Объем новых мутаций увеличивается под влиянием мутагенных факторов среды, например: ионизирующая радиация, новые химические соединения и т. д.
Возникновение дисгенезий мозга в зависимости от этапа онтогенеза мозга (Kuzniesky R. I) Этап онтогенеза Порок развития Дорзальная индукция (3 -4 неделя) Анэнцефалия Энцефалоцеле Аномалия Арнольда-Киари Вентральная индукция (5 -10 неделя) Голопрозэнцефалия Септооптическая дисплазия Лобарная аплазия Агенезия прозрачной перегородки
Возникновение дисгенезий мозга в зависимости от этапа онтогенеза мозга (Kuzniesky R. I) (продолжение) Нейрональная пролиферация и дифференциация (2 -5 месяц) Микроцефалия Мегалэнцефалия Гамартомы (туберозный склероз) Ангиоматоз (с-м Штурге-Вебера) Миграция (2 -5 месяц) Шизэнцефалия Лисэнцефалия Пахигирия Полимикрогирия Нейрональные гетеротопии Агенезия мозолистого тела Организация (6 -й месяц – постнатально) Умственная отсталость с судорогами или без них Миелинизация (постнатально) Гипоплазия белого вещества мозга
Аномалии развития головного мозга l Дисгенезии мозга, возникающие на 1 -ой стадии онтогенеза, чаще всего оказываются несовместимыми с жизнью (эмбриопатии) l Дисгенезии мозга, возникающие во 2 -ю стадию онтогенеза, практически в 100% случаев сочетаются с нарушениями в неврологическом статусе, задержкой умственного развития и эпилептическими приступами.
Стандарты диагностики аномалий головного мозга у детей практическому врачу l Отсутствие критического периода, в том числе тяжелой гипоксии в неонатальном периоде, при наличии патологии неврологического статуса дает возможность предполагать аномалию развития головного мозга, особенно у доношенного новорожденного. l Особое внимание к увеличению размеров желудочков мозга: у недоношенного ребенка изолированная вентрикуломегалия чаще всего является следствием гипоксического поражения нервной системы. У доношенного новорожденного вентрикуломегалия нередко является радиологическим проявлением аномалии мозга.
Стандарты диагностики аномалий головного мозга у детей практическому врачу l l Для дифференциальной диагностики с внутриутробной инфекцией помогут специфические иммунологические исследования ликвора и крови. При наличии судорожного синдрома в неонатальном периоде ребенок должен пройти радиологическое обследование на наличие аномалий головного мозга. Гипотония в период новорожденности является частым симптомом грубых пороков развития головного мозга. Задержка темпов психомоторного развития и нарушение развития постуральных рефлексов часто также являются синдромами аномалий головного мозга.
Итоговый контроль 1. Какой возраст является наиболее оптимальным для рождения первого ребенка? а) 10 -15 лет; б) 20 -25 лет; в) 35 -40 лет. 2. Какова продолжительность беременности человека? а) 20 недель; б) 30 недель; в) 40 недель. 3. Почему беременной женщине противопоказано курить? а) может получить ожог; б) ребенок рано начнет курить; в) таким образом будущая мать заведомо обрекает ребенка на гипоксию.
Итоговый контроль 4. Какой период в онтогенезе человека относят к критическому? а) женитьба/замужество; б) оплодотворение; в) рождение ребенка в семье человека; 5. Онтогенез – это: а) весь период жизни особи с момента слияния сперматозоидов с яйцом и образованием зиготы до гибели организма; б) весь период жизни от поступления в школу до получения профессии; в) весь период формирования личности человека
Спасибо за внимание!