การพัฒนาและการเปลี่ยนแปลงของระบบประสาท

การพัฒนาและการเปลี่ยนแปลงของระบบประสาทครอบคลุมถึงวิธีการสร้างระบบประสาท: การที่เซลล์ต้นกำเนิดและเซลล์ตั้งต้นสร้างเซลล์ประสาทและเซลล์เกลีย (การสร้างเซลล์ประสาทและการสร้างเซลล์เกลีย), การที่เซลล์เหล่านั้นได้รับเอกลักษณ์ที่แตกต่างกัน (การเปลี่ยนแปลง), และการที่เซลล์เหล่านั้นเคลื่อนย้าย, ส่งแอกซอนออกไป, และสร้างการเชื่อมต่อไซแนปส์ที่เชื่อมโยงวงจรการทำงาน กระบวนการนี้เกิดขึ้นส่วนใหญ่ในช่วงตัวอ่อนและช่วงหลังคลอดตอนต้น แต่ยังคงมีอยู่, ในรูปแบบที่จำกัด, ไปจนถึงวัยผู้ใหญ่

Definition

การพัฒนาและการเปลี่ยนแปลงของระบบประสาทคือชุดของกระบวนการที่เซลล์ต้นกำเนิดระบบประสาทเพิ่มจำนวน, กำหนดชะตาเป็นเซลล์ประสาทหรือเซลล์เกลีย, เคลื่อนย้ายไปยังตำแหน่งของตน, และเชื่อมต่อกันเป็นวงจร, สร้างโครงสร้างของระบบประสาท

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมลำดับตั้งแต่การชักนำระบบประสาทไปจนถึงการเพิ่มจำนวนเซลล์, การกำหนดชะตาเซลล์, การเคลื่อนย้ายเซลล์, การนำทางแอกซอน, การสร้างไซแนปส์, และการปรับแต่งวงจรที่ขึ้นกับกิจกรรม, รวมถึงการคงอยู่ของการสร้างเซลล์ประสาทในบริเวณสมองของผู้ใหญ่บางส่วน นี่คือข้อมูลอ้างอิงทางวิทยาศาสตร์พื้นฐานและไม่ได้กล่าวถึงการจัดการทางคลินิกของความผิดปกติในการพัฒนา

Core questions

• เซลล์ต้นกำเนิดระบบประสาทตัดสินใจที่จะกลายเป็นเซลล์ประสาทหรือเซลล์เกลียได้อย่างไร, และเป็นชนิดย่อยใด?
• เซลล์ประสาทที่เกิดใหม่เคลื่อนย้ายไปยังตำแหน่งที่ถูกต้องและยื่นแอกซอนไปยังเป้าหมายได้อย่างไร?
• การเชื่อมต่อไซแนปส์เริ่มต้นถูกสร้างขึ้นและปรับแต่งโดยกิจกรรมทางระบบประสาทได้อย่างไร?
• การสร้างเซลล์ประสาทยังคงดำเนินต่อไปในสมองของผู้ใหญ่ที่ใดและในขอบเขตใด?

Key concepts

• เซลล์ต้นกำเนิดและเซลล์ตั้งต้นระบบประสาท
• การสร้างเซลล์ประสาทและการสร้างเซลล์เกลีย
• การกำหนดชะตาเซลล์และการเปลี่ยนแปลง
• การเคลื่อนย้ายเซลล์ประสาท
• การนำทางแอกซอนและการสร้างไซแนปส์
• การปรับแต่งวงจรที่ขึ้นกับกิจกรรม
• การสร้างเซลล์ประสาทในวัยผู้ใหญ่

Mechanisms

เซลล์ต้นกำเนิดระบบประสาทจะเพิ่มจำนวนและจากนั้นกำหนดชะตาเป็นเซลล์ประสาทหรือเซลล์เกลียที่จำเพาะภายใต้การควบคุมของสัญญาณการสร้างรูปแบบและโปรแกรมปัจจัยการถอดรหัส หลังจากนั้นเซลล์ประสาทอ่อนจะเคลื่อนย้ายไปยังตำแหน่งสุดท้าย, ยื่นแอกซอนที่ถูกนำทางโดยสัญญาณโมเลกุล, และสร้างไซแนปส์ การเชื่อมต่อเริ่มต้นเหล่านี้จำนวนมากมีมากเกินไปและจะถูกตัดทิ้งในภายหลัง: กิจกรรมทางไฟฟ้าที่เป็นรูปแบบจะทำให้การเชื่อมต่อที่เหมาะสมคงที่อย่างเลือกสรรและกำจัดส่วนอื่น ๆ ออกไป, เพื่อให้วงจรที่สมบูรณ์ถูกปรับแต่งโดยกิจกรรมมากกว่าที่จะถูกกำหนดโดยยีนเพียงอย่างเดียว (Katz & Shatz, 1996) ในบริเวณที่จำกัด เช่น dentate gyrus ของฮิปโปแคมปัส, เซลล์ต้นกำเนิดระบบประสาทจะยังคงสร้างเซลล์ประสาทใหม่ไปจนถึงวัยผู้ใหญ่, ซึ่งเป็นกระบวนการที่รวมเซลล์ใหม่เข้ากับวงจรที่มีอยู่ (Ming & Song, 2011)

Clinical relevance

การหยุดชะงักของการพัฒนาและการเปลี่ยนแปลงของระบบประสาทเป็นสาเหตุของภาวะทางระบบประสาทที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาหลายประการ, และชีววิทยาของการสร้างเซลล์ประสาทในวัยผู้ใหญ่ให้ข้อมูลสำหรับการวิจัยเกี่ยวกับการเรียนรู้, อารมณ์, และการซ่อมแซม ข้อมูลนี้อธิบายกลไกการพัฒนาเหล่านี้เพื่อเป็นข้อมูลอ้างอิงและไม่ใช่แนวทางในการวินิจฉัยหรือรักษาภาวะใด ๆ

Evidence & guidelines

ความรู้ในที่นี้ส่วนใหญ่มาจากการศึกษาด้านพัฒนาการและเซลล์ในสิ่งมีชีวิตต้นแบบร่วมกับการศึกษาทางเนื้อเยื่อวิทยาและการถ่ายภาพในมนุษย์; ตำราเรียนประสาทวิทยามาตรฐานได้สังเคราะห์ข้อมูลในสาขานี้ (Kandel et al., 2021) การสร้างเซลล์ประสาทในวัยผู้ใหญ่ในมนุษย์ยังคงเป็นพื้นที่ของการวิจัยที่กำลังดำเนินอยู่, โดยขอบเขตและบทบาทการทำงานยังคงเป็นที่ถกเถียงกัน (Ming & Song, 2011)

History

มุมมองแบบดั้งเดิมที่ว่าสมองของผู้ใหญ่ไม่สร้างเซลล์ประสาทใหม่ถูกล้มล้างโดยหลักฐานที่ว่าการสร้างเซลล์ประสาทยังคงมีอยู่ในบางบริเวณ, ซึ่งเป็นการปรับเปลี่ยนสาขาวิชานี้ไปอย่างสิ้นเชิง ในขณะเดียวกัน, งานวิจัยเกี่ยวกับระบบการมองเห็นที่กำลังพัฒนาได้แสดงให้เห็นว่ากิจกรรมที่เกิดขึ้นเองและที่ถูกกระตุ้นด้วยประสาทสัมผัสจะปรับแต่งการเชื่อมต่อที่ไม่แม่นยำในตอนแรก, ซึ่งฝังแนวคิดที่ว่าวงจรถูกสร้างขึ้นผ่านการทำงานร่วมกันของการนำทางโมเลกุลและกิจกรรมทางไฟฟ้า

Debates

การสร้างเซลล์ประสาทที่มีความหมายยังคงมีอยู่ในสมองของผู้ใหญ่หรือไม่?

การสร้างเซลล์ประสาทในวัยผู้ใหญ่ได้รับการบันทึกไว้อย่างดีในบางชนิดและบางบริเวณ, แต่ระดับของการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในฮิปโปแคมปัสของผู้ใหญ่, และสิ่งที่เซลล์เหล่านั้นมีส่วนร่วม, ยังคงเป็นที่ถกเถียงกันในการศึกษาที่ใช้วิธีการที่แตกต่างกัน

Key figures

• Carla Shatz
• Guo-li Ming
• Hongjun Song

Seminal works

• katz-shatz-1996
• ming-song-2011

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่างการสร้างเซลล์ประสาทและการเปลี่ยนแปลงคืออะไร?

การสร้างเซลล์ประสาทคือการสร้างเซลล์ประสาทใหม่จากเซลล์ตั้งต้น; การเปลี่ยนแปลงคือกระบวนการที่กว้างกว่าซึ่งเซลล์เหล่านั้นได้รับเอกลักษณ์ที่จำเพาะและคุณสมบัติการทำงาน, รวมถึงชนิดของเซลล์ประสาทหรือเซลล์เกลียที่พวกมันจะกลายเป็น

สมองของผู้ใหญ่สร้างเซลล์ประสาทใหม่หรือไม่?

ในบางบริเวณ, ใช่ การสร้างเซลล์ประสาทยังคงดำเนินต่อไปในวัยผู้ใหญ่ในบริเวณต่างๆ เช่น dentate gyrus ของฮิปโปแคมปัสในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายชนิด, แม้ว่าขอบเขตและความสำคัญในสมองของผู้ใหญ่ยังคงมีการศึกษาอย่างต่อเนื่อง