การพัฒนาของไขสันหลัง

การพัฒนาของไขสันหลังคือการสร้างแบบแผนและการจำแนกความแตกต่างของท่อประสาทส่วนท้ายให้เป็นเนื้อสีเทาและเนื้อสีขาวที่มีการจัดระเบียบของไขสันหลัง ตามแนวแกนหลัง-ท้อง สัญญาณที่ตรงกันข้ามจะแบ่งท่อออกเป็นแผ่นฐานด้านหลัง (dorsal alar plate) ซึ่งจะกลายเป็นบริเวณที่เกี่ยวข้องกับประสาทสัมผัส และแผ่นฐานด้านหน้า (ventral basal plate) ซึ่งจะกลายเป็นบริเวณที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหว จากนั้นโดเมนของเซลล์ต้นกำเนิดที่แตกต่างกันจะสร้างเซลล์ประสาทประเภทต่างๆ ที่ประกอบเป็นวงจรไขสันหลัง

Definition

การพัฒนาของไขสันหลังคือกระบวนการที่ท่อประสาทส่วนท้ายถูกสร้างแบบแผนตามแนวแกนหลัง-ท้องให้เป็นโดเมนของเซลล์ต้นกำเนิดที่แยกจากกัน และแผ่นฐานด้านหลังและด้านหน้า ซึ่งสร้างประชากรเซลล์ประสาทที่เกี่ยวข้องกับประสาทสัมผัสและเซลล์ประสาทสั่งการที่ประกอบเป็นไขสันหลัง

Scope

บทความนี้ครอบคลุมถึงการสร้างแบบแผนตามแนวหลัง-ท้องของท่อประสาท, โดเมนของเซลล์ต้นกำเนิดและรหัสการถอดรหัสพันธุกรรมที่กำหนดเอกลักษณ์ของเซลล์ประสาทไขสันหลัง, การจัดระเบียบของแผ่นฐานด้านหลังและด้านหน้า, และการงอกของแอกซอนของเซลล์ประสาทสั่งการไปยังเป้าหมายส่วนปลาย เป็นข้อมูลอ้างอิงทางการศึกษาเกี่ยวกับกายวิภาคศาสตร์พัฒนาการ ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิก

Key concepts

• แผ่นฐานด้านหลังและด้านหน้า
• แผ่นหลังคาและแผ่นพื้น
• การไล่ระดับของมอร์โฟเจนตามแนวหลัง-ท้อง
• โดเมนของเซลล์ต้นกำเนิดและรหัสปัจจัยการถอดรหัสพันธุกรรม
• การกำหนดเซลล์ประสาทสั่งการ
• ร่องลิมิตันส์
• การนำทางของแอกซอนของเซลล์ประสาทสั่งการ
• ประชากรเซลล์ประสาทรับความรู้สึกและเซลล์ประสาทเชื่อมโยง

Mechanisms

เอกลักษณ์ตามแนวหลัง-ท้องในไขสันหลังถูกสร้างขึ้นโดยสัญญาณที่ตรงกันข้าม: สัญญาณที่ทำให้เกิดลักษณะด้านท้องจากแผ่นพื้น (floor plate) และโนโตคอร์ด (notochord) และสัญญาณที่ทำให้เกิดลักษณะด้านหลังจากแผ่นหลังคา (roof plate) และเนื้อเยื่อชั้นนอกที่อยู่ติดกัน สัญญาณแบบไล่ระดับเหล่านี้จะแบ่งนิวโรเอพิธีเลียมออกเป็นโดเมนของเซลล์ต้นกำเนิดที่แยกจากกัน โดยแต่ละโดเมนถูกกำหนดโดยการรวมกันของปัจจัยการถอดรหัสพันธุกรรมที่ควบคุมซึ่งกันและกันเพื่อทำให้ขอบเขตของโดเมนคมชัดขึ้น แต่ละโดเมนจะสร้างเซลล์ประสาทประเภทเฉพาะ รวมถึงเซลล์ประสาทสั่งการด้านท้องและเซลล์ประสาทเชื่อมโยงด้านหลังและด้านท้องหลายชุด โดยแผ่นฐานด้านหลังจะให้กำเนิดประชากรที่เกี่ยวข้องกับประสาทสัมผัส และแผ่นฐานด้านหน้าจะให้กำเนิดประชากรที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหว โดยมีร่องลิมิตันส์ (sulcus limitans) เป็นตัวแบ่ง เซลล์ประสาทสั่งการที่เพิ่งถูกกำหนดจะขยายแอกซอนออกจากไขสันหลังและนำทางไปยังเป้าหมายส่วนปลายโดยใช้สัญญาณนำทาง ซึ่งเป็นการสร้างผลลัพธ์การเคลื่อนไหวของวงจรไขสันหลัง

Clinical relevance

การพึ่งพาอาศัยกันในช่วงแรกของท่อประสาทส่วนท้ายในการปิดและสร้างแบบแผนที่ถูกต้อง เป็นพื้นฐานการพัฒนาสำหรับความบกพร่องของท่อประสาทส่วนท้ายและความผิดปกติของไขสันหลังและกระดูกสันหลังส่วนล่าง บทความนี้อธิบายกายวิภาคศาสตร์พัฒนาการปกติเพื่อการอ้างอิงและการศึกษา และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาเฉพาะบุคคล

History

คัพภวิทยาแบบดั้งเดิมได้อธิบายแผ่นฐานด้านหลังและด้านหน้า และร่องลิมิตันส์ว่าเป็นจุดสังเกตการจัดระเบียบของไขสันหลัง งานวิจัยระดับโมเลกุลในภายหลังได้ยืนยันว่าสัญญาณแบบไล่ระดับและรหัสปัจจัยการถอดรหัสพันธุกรรมแบบผสมผสานกำหนดการจัดเรียงที่เป็นระเบียบของโดเมนเซลล์ต้นกำเนิดไขสันหลังและประเภทเซลล์ประสาท ซึ่งเป็นกรอบแนวคิดที่ได้รับการสังเคราะห์ในบทความทบทวนที่มีอิทธิพล

Key figures

• Thomas M. Jessell
• Samuel L. Pfaff

Seminal works

• jessell-2000

Frequently asked questions

แผ่นฐานด้านหลังและด้านหน้าคืออะไร?

เป็นบริเวณตามยาวด้านหลังและด้านท้องของท่อประสาทที่กำลังพัฒนา ซึ่งถูกแบ่งโดยร่องลิมิตันส์; แผ่นฐานด้านหลังจะให้กำเนิดเซลล์ประสาทที่เกี่ยวข้องกับประสาทสัมผัส และแผ่นฐานด้านหน้าจะให้กำเนิดเซลล์ประสาทสั่งการ

เซลล์ประสาทไขสันหลังได้รับเอกลักษณ์ที่แตกต่างกันได้อย่างไร?

สัญญาณตามแนวหลัง-ท้องที่ตรงกันข้ามจะแบ่งนิวโรเอพิธีเลียมออกเป็นโดเมนของเซลล์ต้นกำเนิดที่แยกจากกัน โดยแต่ละโดเมนจะแสดงการรวมกันของปัจจัยการถอดรหัสพันธุกรรมที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งกำหนดประเภทของเซลล์ประสาทที่สร้างขึ้น