Sự hình thành ống thần kinh và phát triển hệ thần kinh

Sự hình thành ống thần kinh và phát triển hệ thần kinh mô tả cách ngoại bì phôi hình thành não, tủy sống và hệ thần kinh ngoại biên. Quá trình này bắt đầu khi các tín hiệu từ dây sống bên dưới cảm ứng một tấm thần kinh, tấm này sau đó gập lại và hợp nhất thành một ống thần kinh; ống này sau đó phân vùng thành các phần chính của não và tủy sống, trong khi một quần thể tế bào di chuyển được gọi là mào thần kinh phân tán để hình thành phần lớn hệ thần kinh ngoại biên và tự chủ.

Definition

Sự hình thành ống thần kinh (neurulation) là quá trình phôi thai mà tấm thần kinh được định hình, gập lại và hợp nhất để tạo thành ống thần kinh, tiền thân của hệ thần kinh trung ương; sự phát triển hệ thần kinh mở rộng quá trình này đến việc tạo hình não và tủy sống, và đến hệ thần kinh ngoại biên có nguồn gốc từ mào thần kinh.

Scope

Lĩnh vực này định hướng cho người đọc về trình tự từ cảm ứng thần kinh qua đóng ống thần kinh, phân vùng não, tạo hình tủy sống, di cư của mào thần kinh và hình thành dây thần kinh ngoại biên và tự chủ. Đây là một tài liệu tham khảo giáo dục về giải phẫu phát triển và các cơ chế phân tử cốt lõi của hệ thần kinh sớm, không phải là hướng dẫn chẩn đoán hoặc quản lý các tình trạng bẩm sinh.

Sub-topics

• Autonomic and Peripheral Nerve Development
• Brain Regionalization and Vesicle Formation
• Neural Crest Cell Migration and Derivatives
• Neural Tube Formation and Closure
• Spinal Cord Development

Key concepts

• Cảm ứng thần kinh bởi dây sống và nút nguyên thủy
• Tấm thần kinh, nếp gấp thần kinh và rãnh thần kinh
• Sự hình thành ống thần kinh nguyên phát so với thứ phát
• Đóng ống thần kinh tại các vị trí riêng biệt
• Tạo hình trước-sau và lưng-bụng
• Các túi não và tủy sống
• Mào thần kinh và các dẫn xuất của nó
• Tế bào tiền thân thần kinh và sự hình thành tế bào thần kinh

Mechanisms

Sau quá trình tạo phôi vị (gastrulation), dây sống và nút nguyên thủy cảm ứng ngoại bì phía trên để trở thành ngoại bì thần kinh, hình thành tấm thần kinh. Tấm này kéo dài và các cạnh bên của nó nâng lên thành các nếp gấp thần kinh hội tụ và hợp nhất để tạo thành ống thần kinh, một quá trình được thúc đẩy bởi những thay đổi phối hợp về hình dạng tế bào, co thắt đỉnh và kéo dài hội tụ. Ống đóng lại theo cách phân đoạn theo vùng, để lại các lỗ mở tạm thời (lỗ thần kinh) ở đầu sọ và đầu đuôi. Khi đã đóng, các gradient của phân tử tín hiệu tạo hình ống dọc theo các trục của nó và nó mở rộng về phía sọ thành các túi não. Các tế bào ở rìa lưng của các nếp gấp tách ra thành mào thần kinh và di chuyển rộng rãi để hình thành các tế bào thần kinh ngoại biên và tự chủ, tế bào thần kinh đệm và các dẫn xuất không phải thần kinh. Các tế bào tiền thân thần kinh biểu mô và tế bào thần kinh đệm xuyên tâm sau đó tạo ra các tế bào thần kinh và tế bào thần kinh đệm của hệ thần kinh trung ương.

Clinical relevance

Những thất bại trong các bước phát triển này là cơ sở của một nhóm các dị tật bẩm sinh hệ thần kinh đã được công nhận, bao gồm các dị tật ống thần kinh như vô sọ và tật nứt đốt sống. Hiểu biết về trình tự bình thường làm rõ lý do và thời điểm các dị tật đó phát sinh, đồng thời cung cấp nền tảng giải phẫu và phôi học cho các ngành khoa học sức khỏe; mục này mô tả sinh học phát triển và không phải là cơ sở để chẩn đoán hoặc điều trị cá nhân.

Epidemiology

Các dị tật ống thần kinh là một trong những dị tật bẩm sinh cấu trúc phổ biến nhất của hệ thần kinh trung ương trên toàn thế giới, với tần suất khác nhau tùy theo địa lý, nền tảng di truyền và các yếu tố dinh dưỡng; tình trạng folate quanh thời kỳ thụ thai là một yếu tố điều chỉnh nguy cơ đã được ghi nhận rõ ràng ở cấp độ dân số.

History

Nghiên cứu về sự hình thành ống thần kinh phát triển từ phôi học thực nghiệm cổ điển, bao gồm việc chứng minh cảm ứng thần kinh bởi tổ chức lưng vào đầu thế kỷ XX. Công trình nghiên cứu thế kỷ XX đã lập bản đồ các chuyển động hình thái của sự đóng ống thần kinh và sự đóng góp của mào thần kinh, trong khi phôi học phân tử sau đó đã xác định các con đường tín hiệu và các yếu tố phiên mã tạo hình hệ thần kinh đang phát triển.

Key figures

• Thomas M. Jessell
• Andrew J. Copp
• Roberto Mayor
• Nicole Le Douarin

Seminal works

• jessell-2000
• nikolopoulou-2017
• mayor-2013

Frequently asked questions

Sự hình thành ống thần kinh và sự phát triển hệ thần kinh khác nhau như thế nào?

Sự hình thành ống thần kinh đề cập cụ thể đến việc hình thành ống thần kinh từ tấm thần kinh; sự phát triển hệ thần kinh là trình tự rộng hơn cũng bao gồm phân vùng não, tạo hình tủy sống, di cư của mào thần kinh và hình thành các dây thần kinh ngoại biên và tự chủ.

Hệ thần kinh ngoại biên bắt nguồn từ đâu?

Phần lớn hệ thần kinh ngoại biên và tự chủ phát sinh từ mào thần kinh, một quần thể tế bào di chuyển tách ra từ các nếp gấp thần kinh lưng, chứ không phải từ chính ống thần kinh.