Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Строение и функции развивающегося мозга. Учебное пособие
.pdf
ГЛАВНЫЕ ЭТАПЫ
РАЗВИТИЯ МОЗГА ЧЕЛОВЕКА
Согласно современным представлениям, в развитии ЦНС может
быть выделено несколько этапов. В названии каждого этапа от
ражено основное онтогенетическое событие, которое происхо
дит в этот период.
Этапы развития мозга:
1. Нейруляция — 3–4-я недели внутриутробного развития.
2. Прозэнцефалическое развитие — 5–6-я недели внутриут
робного развития.
3. Нейрональная пролиферация — 2–4-й месяцы внутриутробного развития.
4. Миграция — 3–5-й месяцы внутриутробного развития.
5. Организация — начиная с 6-го месяца внутриутробного
развития и годы постнатальной жизни.
6. Миелинизация — начиная с 6-го месяца внутриутробного
развития и годы постнатальной жизни.
-
-
-
НЕЙРУЛЯЦИЯ
Основным событием первого этапа является выделение и обо
собление зачатка ЦНС. Зачаток нервной системы образуется из
дорсальной эктодермы под влиянием нейроиндуцирующих сти
мулов, поступающих от хордомезодермы, поэтому этот этап так
же называют дорсальной индукцией.
Стадии нейруляции
1. Образование нервной пластинки. Нервная пластинка появ
ляется на 16-е сутки в виде утолщения срединно-дорсальной об
ласти эктодермы, покрывающей хордомезодермальный зачаток
(рис. 1, à). Сигналы, поступающие в эмбриональную эктодерму
от подлежащего зачатка хордомезодермы, отменяют дифферен
цировку эктодермальных клеток в эпидермис и предписывают
им нейральный путь развития. В результате узкие цилиндриче
ские нейроэпителиальные клетки нервной пластинки отличают
11
-
-
-
-
-
-
-
-

ся от соседних клеток покровного эпителия. Данные экспери
ментальной эмбриологии свидетельствуют о том, что различные
области нервной пластинки характеризуются различными диф
ференцировочными потенциями. Передняя часть нервной плас
тинки в дальнейшем формирует передний и средний мозг, сред
няя область превращается в заднемозговые структуры, а наибо
лее задняя зона образует спинной мозг. Такая регионализация
нейроэктодермального зачатка определяется в основном его
взаимодействиями с подлежащей дорсальной мезодермой, сек
ретирующей сигнальные молекулы, определяющие судьбу кле
ток воспринимающего зачатка. Таким образом, дорсальная ме
зодерма выступает в роли эмбрионального индуктора по отно
шению к нейроэпителию нервной пластинки.
2. Образование нервного желобка (бороздки). На 18-е сутки, в
результате роста и пролиферации клеток нервной пластинки, ее
края приподнимаются, и нервная пластинка превращается в
нервный желобок (рис. 1, á). Нервный желобок ограничен нервными валиками.
3. Образование нервной трубки с обособлением клеток нервного
гребня. Смыкание нервных валиков приводит к образованию
нервной трубки с каналом внутри, который называется невроцель (рис. 1, â). Клетки нервной трубки, расположенные между
нервными валиками и кожной эктодермой, образуют нервный
гребень. Клетки нервного гребня способны к обширным, но
строго регулируемым миграциям. Они образуют два основных
потока — поверхностный и вентральный. Клетки, мигрирующие
в составе поверхностного потока, превращаются в пигментные
клетки кожи. Из клеток, движущихся в брюшном направлении,
образуются вегетативные ганглии и мозговое вещество надпо
чечников. Но часть клеток остается по бокам от нервной трубки.
Они становятся источником формирования чувствительных ган
глиев. Клетки нервного гребня также участвуют в создании мяг
ких тканей и костей лицевой области, а также включаются в со
став передней доли гипофиза и околощитовидных желез. Обра
зование нервной трубки происходит не одновременно по всей
длине зародыша. В первую очередь нервная трубка замыкается в
середине зародыша, затем процесс распространяется к концам
эмбриона. Первые участки смыкания трубки индуцируют ее да
льнейшее закрытие. Первоначально открытые концы нервной
трубки — краниальный и каудальный нейропоры закрываются
на 24-е и 26-е сутки соответственно.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
12

Ðèñ. 1. Стадии нейруляции (по И. В. Алмазову, 1978):
á — формирование нервного желобка; 2 — нервный желобок; 3 — нервный валик;
à — формирование нервной пластинки; 1 — нервная пластинка;
4 — кожная эктодерма; 5 — хорда; 6 — мезодерма;
â — формирование нервной трубки; 7 — нервная трубка; 8 — нервный гребень;
9 — эктодерма; 10 — хорда; 11 — мезодерма
Клетки нервной трубки — медуллобласты являются стволо
выми клетками, которые дают начало двум линиям дифферен
цировки, образуя пронейробласты и проглиобласты. Эти клетки
относятся к категории полустволовых и являются предшествен
никами нейронов и глиоцитов соответственно. В результате ак
тивной пролиферации медуллобластов стенка нервной трубки
становится многослойной.
В этот период в стенке нервной трубки на всем ее протяже
нии можно дифференцировать три следующих зоны (рис. 2):
13
-
-
-
-
-

Ðèñ. 2. Строение стенки нервной трубки:
1 — твердая мозговая оболочка; 2 — мягкая мозговая оболочка;
3 — крыловидная пластинка; 4 — матричная зона; 5 — задний корешок;
6 — мантийная зона; 7 — краевая зона; 8 — базальная пластинка;
9 — передняя мозговая спайка; 10 — передний корешок; 11 — спинальный ганглий
Внутренняя — вентрикулярная, матричная, или эпендимная.
В вентрикулярной зоне находятся стволовые и полустволовые
клетки. Это зона активного деления клеток и максимальной кле
точной плотности.
Промежуточная — плащевая, или мантийная. Мантийная
зона пополняется за счет перемещения из вентрикулярной зоны
образовавшихся там клеток. Эти клетки уже завершили деление
и вступили в процесс дифференцировки.
Наружная — краевая, или маргинальная. Краевая зона бедна
клеточными элементами и содержит отростки клеток, располо
женных в двух более глубоких зонах.
Головной конец нервной трубки растет более интенсивно, и
уже в конце 3-й недели образуется головное утолщение — буду
щий головной мозг, тогда как вся остальная часть нервной труб
ки является зачатком спинного мозга. На 20-е сутки в области
14
-
-
-
-

Ðèñ. 3. Стадия трех мозговых пузырей (по Б. М. Пэттену, 1959):
1 — передний мозг; 2 — средний мозг; 3 — ромбовидный (задний) мозг;
4 — спинной мозг; 5 — глазной пузырь; 6 — слуховая ямка
головного утолщения формируется три мозговых пузыря — передний (prosencephalon), средний (mesencephalon) и задний (ромбовидный — rhombencephalon) (рис. 3). Передний мозговой пузырь является наиболее широким в связи с наличием глазных
пузырей, которые возникают в виде выростов из его латеральных
стенок. Средний мозговой пузырь отделен от переднего и несколько менее четко от заднего пузыря небольшими сужениями
нервной трубки. На данной стадии развития нервная трубка интенсивно удлиняется, и на 22-е сутки удвоение клеточной популяции происходит каждые 8 часов.
ПРОЗЭНЦЕФАЛИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ
Основное онтогенетическое событие этого этапа — выделение и
преобразование конечного мозга, т. е. больших полушарий. На
5-й неделе внутриутробного развития передний мозговой пузырь
расщепляется на первичный конечный мозг (telencephalon)и
первичный промежуточный мозг (diencephalon) (ðèñ. 4).
Затем вскоре ромбовидный мозговой пузырь дифференци
руется на первичный продолговатый мозг (myelencephalon)и
первичный собственно задний мозг (metencephalon) (рис. 5).
Первичный конечный мозг образует два боковых выроста, кото
рые называются телэнцефалическими пузырьками. Латеральные
стенки пузырьков растут и формируют полушария мозга. Далее
-
-
15

Ðèñ. 4. Прозэнцефалическое развитие: выделение конечного мозга
(по Б. М. Пэттену, 1959):
1 — конечный мозг; 2 — промежуточный мозг; 3 — средний мозг;
4 — ромбовидный (задний) мозг; 5 — спинной мозг
Ðèñ. 5. Стадия пяти мозговых пузырей (по Б. М. Пэттену, 1959):
1 — конечный мозг; 2 — промежуточный мозг; 3 — средний мозг;
4 — задний мозг; 5 — продолговатый мозг; 6 — спинной мозг
16

на протяжении 5-й недели развития вследствие интенсивного
удлинения нервной трубки и утолщения ее стенок головной ко
нец изгибается.
На 6-й неделе развития на вентральной поверхности каждого
телэнцефалического пузырька появляется обонятельная лукови
ца. Сначала обонятельная луковица имеет полость, которая сое
диняется с полостью телэнцефалического пузырька (в дальней
шем бокового желудочка полушария). Обонятельный стебелек,
соединяющий обонятельную луковицу и мозговой пузырек, бы
стро вытягивается и истончается, утрачивая полость и превра
щаясь в обонятельный тракт. Полость луковицы к этому време
ни также почти полностью исчезает.
НЕЙРОНАЛЬНАЯ ПРОЛИФЕРАЦИЯ
Основным событием этого этапа является стремительное наращивание числа пронейробластов — предшественников нервных
клеток. С 8-й по 16-ю неделю образуются почти все нейроны
ЦНС. С 16-й недели пролиферация замедляется, а к 20–24-й неделе общее число нервных клеток в составе ЦНС достигает максимальной величины, в начале постнатального периода оно несколько уменьшается, а затем стабилизируется. Вместе с тем
описаны так называемые гранулярные и микронейронные клетки, способные пролиферировать еще несколько месяцев после
рождения. По мнению ряда авторов, способность к размножению сохраняется и у части клеток головного мозга взрослого. В
названии этапа подчеркнуто, что речь идет о пролиферации
предшественников нейронов, а не глиальных клеток, но в этот
же период происходит образование особой формы эмбриональ
ной глии — радиальных глиоцитов. Они существуют только в пе
риод внутриутробного развития и в последующем, по-видимому,
превращаются в астроглию. Их клеточное тело расположено
около просвета нервной трубки, а отростки протягиваются через
всю ее толщу до наружной поверхности. По отросткам радиаль
ных глиоцитов происходит расселение нейробластов (радиаль
ная миграция). Пролиферация клеток глии, так называемая гли
альная мультипликация, приходится на период второй полови
ны внутриутробного развития и первые годы постнатальной
жизни.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
17

Пролиферация происходит в вентрикулярной зоне всех отде
лов развивающейся нервной системы (рис. 6). Процесс деления
клеток сопровождается непрерывным перемещением полуство
ловых клеток от просвета к периферии вентрикулярной зоны.
Деление осуществляется возле просвета, дочерние клетки сме
щаются по направлению к промежуточной зоне. Однако, гото
вясь к делению, вновь возвращаются к поверхности, обращен
ной в полость трубки. В некоторых областях переднего мозга вы
деляют также субвентрикулярную зону пролиферации. Клетки
этой зоны в ходе пролиферации не мигрируют к просвету. Пола
гают, что вентрикулярная зона содержит нейроны более ранних
генераций, а субвентрикулярная — более поздних.
На самых ранних стадиях пролиферации стволовые клетки
делятся симметрично, т. е. из каждой материнской клетки обра
зуются две структурно и функционально идентичные дочерние
-
-
-
-
-
-
-
-
18
в вентрикулярной зоне нервной трубки (ïî J. J. Volpe, 1995)
Ðèñ. 6. Схема нейрональной пролиферации

клетки. В результате образуется определенное число производ
ных клеток, получивших название «пролиферативные едини
цы». Численность пролиферативных единиц детерминирована.
Во второй половине второго месяца развития число пролифера
тивных единиц стабилизируется, и клетки матричной зоны на
чинают делиться асимметрично. Одна из дочерних клеток оста
ется способной к пролиферации, а вторая уже больше не делится
(постмитотическая клетка) и вступает в дифференцировку. По
стмитотические клетки называют аполярными нейробластами.
Это клетки округлой формы с крупным ядром и небольшим обо
дком цитоплазмы, лишенные отростков. Считается, что все про
изводные одной пролиферативной единицы (клон) мигрируют
вместе, формируя структурно-функциональные единицы (моду
ли) в определенных областях ЦНС. Например, в коре мозга про
изводные пролиферативной единицы образуют кортикальную
колонку. Аполярные нейробласты начинают активно мигрировать к местам окончательной локализации в ЦНС, знаменуя переход к следующему этапу нейроонтогенеза.
МИГРАЦИЯ
На 3–5-й месяцы внутриутробного онтогенеза приходится пик
миграции. Безусловно, перемещение клеток развивающегося
мозга происходит и в конце второго и спустя пять месяцев.
Основное событие этого этапа — расселение нервных клеток.
Когда клетки выходят из митотического цикла и утрачивают
пролиферативную активность, они мигрируют в плащевую (ман
тийную) зону. Плащевая зона спинного мозга и мозгового ство
ла образует серое вещество, которое окружает полость нервной
трубки. Краевая зона образует белое вещество. В полушариях
большого мозга и мозжечка часть клеток мигрирует и в краевую
зону, формируя так называемые кортикальные пластинки (плас
ты) — будущую кору полушарий.
Формирование коры больших полушарий. Стенка телэнцефали
ческого мозгового пузыря сначала, как и в других отделах нер
вной трубки, состоит из вентрикулярной, мантийной и краевой
зон (рис. 7). К концу второго месяца внутриутробного развития
нейробласты в стенке полушарий начинают мигрировать из ман
тийной зоны в краевую, где формируют кортикальную пластинку.
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
19

Ðèñ. 7. Изменение цитоархитектоники стенки телэнцефалических пузырей
в результате миграции нейробластов (ïî J. J. Volpe, 1995):
В — вентрикулярная зона; К — краевая зона; МН — мантийная зона;
СВ — субвентрикулярная зона; КП — кортикальная пластинка
Выделяют три волны миграции: первая на 6–7-й неделе, вторая на 8–10-й неделе и третья, значительно более мощная, на
13–14-й неделе. Образованию кортикальной пластинки, или,
как ее называют, кортикального пласта, — будущей коры головного мозга предшествует появление в маргинальной зоне так называемого препласта. Клетки препласта мигрируют в краевую
зону еще до начала основного процесса радиальной миграции.
Они выделяют сигнальные молекулы, стимулирующие мигра
цию нейробластов из вентрикулярной зоны в краевую.
После формирования кортикальной пластинки, препласт подразделяется на краевой и подпластиночный слои. Краевой слой
препласта в дальнейшем превращается в первый (молекулярный)
слой коры. Из кортикальной пластинки образуются слои со второ
го по шестой. Ниже кортикальной пластинки лежит подпласти
ночный слой. Клетки подпластиночного слоя выделяют сигналь
ные молекулы в отношении прибывающих нейронов, замещая
функцию препласта. Нейробласты быстро и синхронно переме
щаются из вентрикулярной зоны, через промежуточную зону, в
кортикальную пластинку. Позднее туда же мигрируют клетки из
субвентрикулярной зоны. Клетки, которые прибывают первыми,
занимают положение в глубоких слоях кортикальной пластинки,
тогда как мигрирующие позже располагаются на поверхности,
проходя через нейронный слой ранее мигрировавших клеток.
-
-
-
-
-
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
