第三節　神經胚胎學

一、神經系統的組織來源

整個神經系統都起源于神經板（neural plate），即羊膜囊底部外胚層（ectodermal）。為了方便理解，下面分別敘述神經胚形成、脊神經、腦泡及腦室系統和脈絡叢形成。

（一）神經胚形成（neurulation）

1.在受精后的第三周，神經板形成成對的神經褶（neural folds），神經褶皺向中間卷曲合攏形成神經管（neural tube）和神經管道（neural canal），（圖3-3-1）。神經褶的合攏過程開始于胚胎的未來頸部區域，并向頭尾兩端延伸。神經管的頭端和尾端敞開，即神經孔（neuropore），在第4周結束前閉合。從外胚層形成神經管的過程稱為神經胚形成（neurulation）。

圖3-3-1　神經板發育成神經管的過程

A.胚胎20天發育出3體節；B.胚胎22天發育出8體節。屬外胚層的神經板卷曲合攏成神經溝，進一步卷曲合攏最終形成神經管。

2.每側神經褶皺邊緣的細胞從結合線中遷移出來，并沿著神經管形成神經嵴（neural crest）。神經嵴的細胞類型包括脊髓和自主神經節細胞、黑色素細胞和周圍神經的施萬細胞。

3.神經板兩端發育不同，神經管的頭端部分變得更為寬大，將來發育成腦；而較為狹窄的尾端伸延生長得較快，則發育成脊髓。

（二）脊神經（spinal nerves）

1.神經管（neural tube）的背側部分稱為翼板（alar plate），腹側部分稱為基板（basal plate）（圖3-3-2）。

圖3-3-2　胚胎6周時神經管和脊神經示意圖

神經管腹側的基板發育成司運動功能的腹側神經根；背側的翼板發育成司感覺功能的背側神經根。

2.由翼板發育的神經元主要是具有感覺（sensory）功能的生長于脊神經節的背側神經根（dorsal nerve roots），而來自基板的神經元主要是具有運動（motor）功能的腹側神經根（ventral nerve roots）。在脊髓的適當水平，腹根也含有自主神經纖維。背根和腹根聯合形成脊神經，在間充質椎體（mesenchymal vertebrae）形成的神經弓（neural arches）之間的間隙中穿出椎管。

3.脊（背根）神經節的細胞最初是兩極的（bipolar）。它們通過在母細胞（parent cells）一側的兩個突起的結合而變成單極性（unipolar）。

（三）腦泡發育成腦

在第4周晚些時候，神經管（neural tube）的頭端部分（rostral part）在未來的中腦水平上發生了彎曲（圖3-3-3），這個區域就是中腦（mesencephalon）；其輕度的收縮處是它與前腦（prosencephalon）和菱形腦（rhombencephalon）連接的標志。

1.前腦的翼板向兩側擴張（圖3-3-3），形成端腦（telencephalon）。在此基板（basal plate）殘留下來以形成間腦（diencephalon）。最后，間腦（diencephalon）的視覺產物（optic outgrowth）是視網膜和視神經的前體。

圖3-3-3　腦泡發育示意圖

A和B.右側面分別觀察4周和6周腦泡的發育情況，星號標注了小腦最初發育的部位。

2.間腦（diencephalon）、中腦（mesencephalon）和菱腦（rhombencephalon）構成胚胎腦干（embryonic brainstem）。

3.腦干隨著發育而卷曲，結果，中腦（mesencephalon）被帶到腦的頂端。菱腦（rhombencephalon）自身折疊，導致翼板爆裂，形成呈菱形（diamond-shaped）的第四腦室（fourth ventricle）。菱腦的頭端部分（rostral part）形成腦橋（pons）和小腦（cerebellum），尾端部分（caudal part）形成延髓（medulla oblongata）（圖3-3-4）。

（四）腦室系統和脈絡叢

1.發育成大腦半球的神經管（neural canal）擴張形成側腦室；側腦室與間腦內的第三腦室相通。兩個側腦室通過Monro孔（室間孔interventricular foramen）與第三腦室（third ventricle）相通。第三和第四腦室通過中腦（midbrain）的腦導水管（cerebral aqueduct）（或Sylvius導水管）進行溝通（圖3-3-5）。

2.前腦（forebrain）和后腦（hindbrain）的薄頂被一簇毛細血管插入，形成第四腦室的脈絡叢（choroid plexuses）。脈絡叢分泌腦脊液（cerebrospinal fluid, CSF）在腦室系統中流動。腦脊液通過第四腦室頂板的三個孔流出第四腦室（圖3-3-6）。

圖3-3-4　腦泡衍生出的神經結構

圖3-3-5　神經管發育成神經系統示意圖

整個神經系統均發育自神經板，神經板卷曲形成神經管，圖中顯示頭側神經管壁發育成端腦、間腦、中腦、后腦，尾側神經管壁發育成脊髓。與此同時，神經管腔相應發育成腦室、導水管、脊髓中央管，它們相互溝通。

圖3-3-6　發育中的后腦后面觀

A.胚胎8周時，第四腦室背側發育出小腦；B.胚胎12周時，第四腦室隱于小腦腹側，第四腦室頂板出現3個孔。

（五）總結

1.神經系統最初為由外胚層形成的細胞神經管，并包圍成神經管道。一條細胞帶沿著神經管向兩側遷移，形成兩側的神經嵴。神經管的尾部形成脊髓。神經嵴形成脊神經節細胞，將背神經根送入脊髓的感覺性翼板。脊髓的基板含有運動神經元，它們發出腹根，通過連接背根來完成脊髓神經。

2.神經管的頭端形成三個腦泡（brain vesicles）。其中，前腦（prosencephalon）形成背側的大腦半球（端腦）和腹側的間腦（diencephalon）；中腦（mesencephalon）形成中腦（midbrain）；菱腦（rhombencephalon）變為后腦（hindbrain）——即腦橋、延髓和小腦。

3.頭端神經管擴張（neural tube expands），形成腦室系統。腦脊液由脈絡叢分泌，該脈絡膜毛細血管叢內陷腦室頂。

二、神經胚胎發育的啟示

（一）感覺運動分布規律

1.神經管發育過程中，具有腹側運動、背側感覺的特點，到成人的脊髓同樣有這樣的規律。

2.腦干背側由于開放（第四腦室），背側的感覺核到了兩側，運動神經核位于正中溝兩側，在發育過程中，感覺核和運動核由溝緣劃分。

3.成人仍可見沿第四腦室側壁的溝緣（即界溝），從腹側將運動核與背側感覺核分開。

（二）從發育角度理解脊柱和腦干的細胞功能柱

1.在腦干內，功能類別相同的腦神經細胞集中在一起，形成細胞功能柱，在胚胎早期，功能柱本為長條灰柱縱向排列，以后長柱斷裂，分隔成各個長度不等的腦神經核（圖3-3-7）。

圖3-3-7　原始和成人脊髓以及腦干中的細胞功能柱

原始脊髓、成人脊髓和腦干的細胞功能柱雖然各有特點，但其排列的共同點為：腹側運動背側感覺，由于腦干背側裂開，背側的感覺柱排列在外側。

2.7類腦神經纖維當然有7類腦神經核。

3.由于特殊內臟感覺（味覺）和一般內臟感覺細胞存在于同一細胞功能柱（孤束核），所以腦干內只有6個細胞功能柱。

4.6個腦干細胞功能柱斷裂形成18個腦神經核，但腦神經核的排列還是按功能柱的分布特點（界溝以內為運動，界溝以外為感覺）排列。

（三）腦干內腦神經核及腦神經的特點

1.腦神經核側重記憶其功能（一核一功能）。

2.腦神經側重記憶其分布或支配的組織器官（一神經一區域）。