Phát triển và biệt hóa thần kinh

Phát triển và biệt hóa thần kinh bao gồm cách hệ thống thần kinh được hình thành: cách các tế bào gốc và tế bào tiền thân tạo ra tế bào thần kinh và tế bào thần kinh đệm (quá trình sinh tế bào thần kinh và sinh tế bào thần kinh đệm), cách các tế bào đó có được các đặc tính riêng biệt (biệt hóa), và cách chúng di chuyển, gửi sợi trục và hình thành các kết nối khớp thần kinh để tạo nên các mạch chức năng. Quá trình này diễn ra chủ yếu trong giai đoạn phôi thai và đầu sau sinh nhưng vẫn tiếp tục, dưới dạng hạn chế, cho đến tuổi trưởng thành.

Definition

Phát triển và biệt hóa thần kinh là tập hợp các quá trình mà các tế bào tiền thân thần kinh tăng sinh, cam kết trở thành tế bào thần kinh hoặc tế bào thần kinh đệm, di chuyển đến vị trí của chúng và kết nối thành các mạch, xây dựng cấu trúc của hệ thống thần kinh.

Scope

Chủ đề này bao gồm trình tự từ cảm ứng thần kinh thông qua tăng sinh, xác định số phận tế bào, di chuyển, dẫn hướng sợi trục, hình thành khớp thần kinh và tinh chỉnh mạch phụ thuộc vào hoạt động, cùng với sự tồn tại của quá trình sinh tế bào thần kinh ở các vùng não cụ thể của người trưởng thành. Đây là một mục tham khảo khoa học cơ bản và không đề cập đến việc quản lý lâm sàng các rối loạn phát triển.

Core questions

• Các tế bào tiền thân thần kinh quyết định trở thành tế bào thần kinh hay tế bào thần kinh đệm, và loại phụ nào?
• Các tế bào thần kinh mới sinh di chuyển đến vị trí chính xác của chúng và kéo dài sợi trục đến các mục tiêu của chúng như thế nào?
• Các kết nối khớp thần kinh ban đầu được hình thành và sau đó được tinh chỉnh bởi hoạt động thần kinh như thế nào?
• Quá trình sinh tế bào thần kinh tiếp tục ở đâu và ở mức độ nào trong não người trưởng thành?

Key concepts

• Tế bào gốc và tế bào tiền thân thần kinh
• Sinh tế bào thần kinh và sinh tế bào thần kinh đệm
• Xác định số phận và biệt hóa tế bào
• Di chuyển tế bào thần kinh
• Dẫn hướng sợi trục và hình thành khớp thần kinh
• Tinh chỉnh mạch phụ thuộc vào hoạt động
• Sinh tế bào thần kinh ở người trưởng thành

Mechanisms

Các tế bào tiền thân thần kinh tăng sinh và sau đó cam kết trở thành các tế bào thần kinh hoặc tế bào thần kinh đệm cụ thể dưới sự kiểm soát của các tín hiệu tạo hình và các chương trình yếu tố phiên mã, sau đó các tế bào thần kinh non di chuyển đến vị trí cuối cùng của chúng, kéo dài sợi trục được dẫn hướng bởi các tín hiệu phân tử và hình thành khớp thần kinh. Nhiều kết nối ban đầu này rất phong phú và sau đó được cắt tỉa: hoạt động điện theo mẫu chọn lọc ổn định các kết nối phù hợp và loại bỏ những kết nối khác, để mạch trưởng thành được định hình bởi hoạt động chứ không chỉ được xác định bởi gen (Katz & Shatz, 1996). Ở các vùng hạn chế như hồi hải mã, các tế bào gốc thần kinh tiếp tục tạo ra các tế bào thần kinh mới cho đến tuổi trưởng thành, một quá trình tích hợp các tế bào mới vào các mạch hiện có (Ming & Song, 2011).

Clinical relevance

Sự gián đoạn của quá trình phát triển và biệt hóa thần kinh là nguyên nhân cơ bản của một loạt các tình trạng phát triển thần kinh, và sinh học của quá trình sinh tế bào thần kinh ở người trưởng thành cung cấp thông tin cho nghiên cứu về học tập, tâm trạng và phục hồi. Mục này mô tả các cơ chế phát triển này như tài liệu tham khảo và không phải là hướng dẫn chẩn đoán hoặc điều trị bất kỳ tình trạng nào.

Evidence & guidelines

Kiến thức ở đây chủ yếu dựa trên các nghiên cứu phát triển và tế bào trên các sinh vật mô hình cùng với công trình mô học và hình ảnh ở người; các sách giáo khoa thần kinh học tiêu chuẩn tổng hợp lĩnh vực này (Kandel et al., 2021). Quá trình sinh tế bào thần kinh ở người trưởng thành vẫn là một lĩnh vực nghiên cứu tích cực, với mức độ và vai trò chức năng của nó vẫn còn đang được tranh luận (Ming & Song, 2011).

History

Quan điểm cổ điển cho rằng não người trưởng thành không tạo ra tế bào thần kinh mới đã bị lật đổ bởi bằng chứng cho thấy quá trình sinh tế bào thần kinh vẫn tồn tại ở các vùng cụ thể, định hình lại lĩnh vực này. Song song đó, công trình nghiên cứu về hệ thống thị giác đang phát triển đã xác định rằng hoạt động tự phát và hoạt động do cảm giác điều khiển tinh chỉnh các kết nối ban đầu không chính xác, củng cố ý tưởng rằng các mạch được xây dựng thông qua sự tương tác giữa dẫn hướng phân tử và hoạt động điện.

Debates

Liệu quá trình sinh tế bào thần kinh có ý nghĩa có tồn tại trong não người trưởng thành không?

Quá trình sinh tế bào thần kinh ở người trưởng thành được ghi nhận rõ ràng ở một số loài và vùng, nhưng mức độ mà các tế bào thần kinh mới được tạo ra trong hồi hải mã của người trưởng thành, và những gì chúng đóng góp, vẫn còn gây tranh cãi giữa các nghiên cứu sử dụng các phương pháp khác nhau.

Key figures

• Carla Shatz
• Guo-li Ming
• Hongjun Song

Seminal works

• katz-shatz-1996
• ming-song-2011

Frequently asked questions

Sự khác biệt giữa sinh tế bào thần kinh và biệt hóa là gì?

Sinh tế bào thần kinh là sự tạo ra các tế bào thần kinh mới từ các tế bào tiền thân; biệt hóa là quá trình rộng hơn mà các tế bào đó có được một đặc tính và các đặc tính chức năng cụ thể, bao gồm loại tế bào thần kinh hoặc tế bào thần kinh đệm mà chúng trở thành.

Não người trưởng thành có tạo ra tế bào thần kinh mới không?

Ở các vùng cụ thể, có. Quá trình sinh tế bào thần kinh tiếp tục cho đến tuổi trưởng thành ở các khu vực như hồi hải mã ở nhiều loài động vật có vú, mặc dù mức độ và ý nghĩa trong não người trưởng thành vẫn đang được nghiên cứu tích cực.