Созревание нервной системы это нейроонтогенез

Москва 2013

Место дисциплины в учебном плане.

· Первый семестр первого курса.

· Условия, необходимые для изучения дисциплины: знание анатомии человека, генетики человека, школьного курса общей биологии, эволюции органического мира,.

Аннотация дисциплины.

В разделе, посвящённом гистологии нервной ткани (нейрогистологии) подробно рассматривается строение нейронов и их основных отделов (перикариона, аксонов, дендритов); строение и классификация межнейрональных связей (химических и электрических синапсов), нервно-мышечных соединений. Изучается строение и онтогенетические источники развития нейроглии, гемато-энцефалического, гемато-ликворного и нейро-ликворного барьеров.

Подробно изучается строение оболочек головного и спинного мозга, желудочков мозга и центрального спинномозгового канала; состав, образование и функции ликвора.

Рассматривается строение и развитие спинного мозга человека, его основных отделов, строение спинномозговых нервов и спинальных ганглиев. Уделено должное внимание эволюции спинного мозга. Большое внимание уделено строению белого и серого вещества.

Подробно изучается строение всех отделов головного мозга человека: продолговатый мозг, мост, мозжечок, средний мозг, промежуточный мозг и конечный мозг. Необходимое внимание уделено структурам экранного типа: коре больших полушарий и коре мозжечка. Анализируются современные представления о цитоархитектонике и миелоархитектонике коры больших полушарий. Рассматривается строение проекционных и ассоциативных полей коры. Изучаются специфические человеческие зоны коры больших полушарий. Уделено внимание эволюции конечного мозга, развитию древней, старой и новой коры.

Формируются общие понятия об анализаторах. Даётся морфо-функциональная классификация и изучается строение проводящих путей ЦНС. Используется онтогенетический и филогенетический подход к изучению основных структур мозга человека.

Текущий контроль успеваемости.

Осуществляется на семинарских занятиях в виде устных опросов, тестирования, заслушивания, обсуждения и оценки рефератов, подготовленных студентами по предложенным темам, а также проведение коллоквиумов.

Содержание дисциплины.

Часть 1. Нервная ткань. Нейроонтогенез.

Раздел 1.1. Нейрон - основная структурная и функциональная единица нервной системы.

Тема 1.1.1. Строение и функции отделов нейрона: перикарион, аксон, дендриты. Классификации нейронов.

Вопросы и задания для самостоятельной работы по теме1.1.1.

1. Сделать рисунок нейрона, указать все его основные структуры.

2. Внимательно разобраться с отличительными свойствами нейрона по сравнению с другими клетками организма человека.

3. Генетическая программа нейрона. Особенности её реализации.

4. Значение перикариона в жизнедеятельности нейрона и процессах регенерации его отростков.

5. Разобраться с классификациями нейронов. Сделать рисунки основных типов нервных клеток.

Основная литература [ 1, 2]

Дополнительная литература [ 1,4,5]

Тема 1.1.2. Аксонный транспорт. Миелинизированные и немиелинизированные волокна. Процесс миелинизации.

Вопросы и задания для самостоятельной работы по теме1.1.2.

1. Антероградный и ретроградный транспорт.

2. Роль цитоскелета в организации аксонного транспорта.

3. Миелиновые оболочки отростков нейрона, их строение, функции.

4. Миелинобразующие клетки. Процессы демиелинизации, их причины. Какие патологические состояния становятся следствием процессов демиелинизации?

Основная литература [ 1,2]

Дополнительная литература [ 1, 4, 5]

Тема 1.1.3. Дендриты, особенности строения и развития. Плазматическая мембрана дендритов - рецептивное поле нейрона. Шипиковый аппарат.

Вопросы и задания для самостоятельной работы по теме1.1.3.

1. Изучить особенности строения дендритов, дендритных древ в нейронах разных типов.

2. Особенности строения и функциональная роль шипикового аппарата.

3. Участие проксимальных и дистальных отделов дендритов в межнейрональных связях и процессах памяти.

Основная литература [ 1, 2]

Дополнительная литература [ 1, 4, 5]

Раздел 1.2. Синапсы, их строение и функции.

Тема 1.2.1. Типы синапсов (химические и электрические). Расположение синапсов на отделах нейрона (аксо-дендрические, аксо-соматические, аксо-аксональные синапсы). Нервно-мышечные соединения.

Вопросы и задания для самостоятельной работы по теме1.2.1.

1. Строение химических синапсов. Разобраться с этим вопросом и сделать рисунки.

2. Сделать рисунки различных типов синаптически связей.

3. Разобраться, какие отделы нейронов имеют пресинаптическую и постсинаптическую специализацию.

4. Изучить особенности строения мышечного волокна, возбудимость его плазматической мембраны.

5. Рассмотреть и зарисовать особенности строения нервно-мышечного синапса.

Основная литература [ 1, 7]

Дополнительная литература [ 1, 4, 5]

Тема 1.2.2. Нейромедиаторы. Химическая и функциональная классификация нейромедиаторов. Роль нейромедиаторов в межнейрональных взаимодействиях.

Вопросы и задания для самостоятельной работы по теме1.2.2.

1. Внимательно изучить химическое строение (классификацию), и функции и нейромедиаторов.

2. Синтез нейромедиаторов в нейроне.

3. Разобраться с зонами их секреции, влияние на рецепторы постсинаптической мембраны и дальнейший метаболизм нейромедиаторов.

4. Особенности строения и функционирование безмедиаторных (электрических) синапсов, примеры.

Основная литература [ 1, 7]

Дополнительная литература [ 4, 5]

Раздел 1.3. Нейроглия. Значение и функции нейроглии в нервной системе.4 часа.

Тема 1.3.1. Источники онтогенетического развития нейроглии. Макроглия. Особенности структуры и функции разных видов макроглии (астроциты и олигодендроциты). Эпендима. Микроглия.

Вопросы и задания для самостоятельной работы по теме1.3.1.

1. Глия как важная часть нервной ткани.

2. Классификация нейроглии.

3. Строение астроцитов, их функции, образование и регенерация в постнатальном онтогенезе.

4. Строение олигодендроцитов и их роль в процессах миелинизации в ЦНС.

5. Строение и происхождения микроглиальных клеток, их роль в защитных процессах в мозге (воспаление, иммунологические реакции).

Основная литература [ 1, 2]

Дополнительная литература [ 1, 2, 5]

Тема 1.3.2. Гемато-энцефалический барьер, его строение и функции. Гемато-ликворный барьер, функции и строение. Нейро-ликворный барьер.

Вопросы и задания для самостоятельной работы по теме1.3.2.

1. Разобраться со строением всех трёх типов барьеров в мозге. Сделать рисунки.

2. Уяснить их роль в контроле внутренней среды мозга человека и ликворообразовании.

Основная литература [ 2, 3]

Дополнительная литература [ 2, 7]

Раздел 1.4.Онтогенез нервной системы человека, его основные этапы. Филогенез мозга.

Тема 1.4.1. Нейруляция. Механизм формирование нервной трубки. Дифференцировка нервной трубки: формирование отделов головного (первичный передний мозг и глазные пузыри, средний мозг, первичный задний мозг) и спинного мозга. Филогенез нервной системы. Этапы филогенеза нервной системы. Нервная система беспозвоночных животных. Эволюционное развитие нервной системы позвоночных.

Вопросы и задания для самостоятельной работы по теме1.4.1.

1. Нейруляции как важный этап раннего онтогенеза зародыша.

2. Особенности, сроки, механизмы и регуляция нейруляции.

3. Изучить особенности региональной дифференцировки нервной трубки. Сделать рисунки.

4. Изучить особенности дифференцировки стенок нервной трубки, формирование и развитие эпендимной, плащевой и краевой зон.

Основная литература [ 1, 2]

Дополнительная литература [ 1, 3, 7, 8]

Тема 1.4.2. Формирование из первичного переднего мозга больших полушарий и промежуточного мозга (таламического мозга и гипоталамуса). Формирование среднего мозга. Формирование из первичного заднего мозга продолговатого и собственно заднего мозга (мост и мозжечок).

Тема 1.4.3. Нервный гребень и его производные: 1) нейроны и вспомогательные глиальные клетки сенсорной, симпатической и парасимпатической нервной системы; 2) клетки мозгового вещества надпочечника, синтезирующие адреналин; 3) содержащие пигмент клетки эпидермиса кожи; 4) скелетные и соединительно-тканные компоненты головы.

В данном учебнике освещаются вопросы строения нервной системы, ее формирование в разные периоды развития ребенка, а также причины возникновения, механизмы течения и остаточные проявления неврологических заболеваний. Особое внимание уделяется тем заболеваниям, которые могут привести к нарушениям психофизического развития ребенка. Учебник предназначен для бакалавров специального дефектологического образования, а также для студентов дефектологических факультетов педагогических вузов.

• Значение невропатологии для дефектологии
• Глава 1. Регулирующие системы и их взаимодействие
• Глава 2. Онтогенез нервной системы
• Глава 3. Структура и функции отделов мозга

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Невропатология (Т. М. Уманская, 2015) предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

Онтогенез нервной системы

2.1. Эволюция нервной системы

В развитии нервной системы многоклеточных принято выделять три типа нервной системы – диффузную (кишечнополостные), узловую (членистоногие) и трубчатую (позвоночные).

Эволюция нервной системы, ее структура и функции, как считает Е.К. Сепп, должны рассматриваться в неразрывной связи с эволюцией моторики. Именно с этой позиции можно объяснить и структурные, и функциональные преобразования нервной системы от кишечнополостных до высших позвоночных животных. Движение гидры напоминает амебовидные – в моторике участвует все тело, характер его перистальтический. В каком бы участке тела ни возникло возбуждение, в этот процесс вовлекается вся нервная система, и гидра дает тотальное сокращение всей мускулатуры. Вторая степень моторики – выделение специализированных частей тела, обеспечивающих передвижение (жгутики, реснички). Характер движения сохраняется прежний – перистальтический, бесскелетный. В наиболее чистом виде эта ступень представлена у мягкотелых. Коренное преобразование моторики связано с развитием скелета (третья ступень). В этом случае речь идет о движении с помощью рычагов. Рычаговая форма моторики потребовала чрезвычайного усложнения управляющего аппарата – нервной системы.

Эволюцию структуры и функции нервной системы следует рассматривать как с позиции совершенствования отдельных его элементов – нервных клеток, так и с позиции совершенствования общих свойств, обеспечивающих приспособительное поведение.

Первым этапом развития нервной системы было формирование диффузной нервной системы. Нервные клетки такой нервной системы мало напоминают нейроны позвоночных. Нейроны слабо дифференцированы по функции. Скорость распространения возбуждения по волокнам значительно ниже, чем у животных.

Нейроны узловой нервной системы отличаются от нейронов диффузной. Происходит увеличение количества нервных клеток, возрастает их разнообразие, возникает большее количество вариаций, увеличивается скорость проведения импульса.

Трубчатая нервная система – высший этап структурной и функциональной эволюции нервной системы. Все позвоночные, начиная с самых примитивных форм (ланцетник) и заканчивая человеком, имеют центральную нервную систему в виде нервной трубки, оканчивающейся в головном конце большой ганглиозной массой – головным мозгом.

Центральная нервная система позвоночных, как известно, состоит из спинного и головного отделов. Структурно, строго говоря, трубчатый вид имеет только спинной мозг. Головной мозг, развиваясь как передний отдел нервной трубки и проходя стадии мозговых пузырей, к моменту созревания претерпевает значительные изменения и существенно увеличивается в объеме.

Процесс энцефализации, т. е. совершенствование структуры и функций головного мозга у млекопитающих, дополняется кортикализацией – формированием и совершенствованием коры больших полушарий. Если на уровне стволовых отделов и базальных ганглиев переднего мозга мы встречаемся со специализированными ганглиями, обособленными морфологически и функционально ядрами, то кора дает примеры новых принципов и структурной, и функциональной организации. Построенная по экранному принципу кора больших полушарий содержит не только специфические проекционные (сомато-чувствительные, зрительные, слуховые и т. д.), но и значительные по площади ассоциативные зоны. Последние служат для корреляции различных сенсорных влияний, их интеграции с прошлым опытом для того, чтобы по моторным путям передать сформированные паттерны возбуждения и торможения для поведенческих актов.

В отличие от ганглионарных структур, кора мозга обладает рядом свойств, характерных только для нее. Важнейшее из них – чрезвычайно высокая пластичность и надежность, как структурная, так и функциональная. Изучение этих свойств центральной нервной системы в эволюции позвоночных позволило А.Б. Когану в 60-х гг. XX в. обосновать вероятностно-статистический принцип организации высших функций мозга. Этот принцип в наиболее яркой форме выступает в коре мозга, являясь одним из приобретений прогрессивной эволюции.

2.2. Развитие нервной системы

Нервная система закладывается и развивается из элементов наружного зародышевого листка – эктодермы. Помимо нервной системы из эктодермы образуются покровные ткани организма. У человека в конце 2-й недели эмбрионального развития на дорсальной стороне зародыша обособляется участок эпителия – нервная пластинка, клетки которой интенсивно размножаются и дифференцируются, превращаясь в узкие цилиндрические, резко отличающиеся от соседних клеток покровного эпителия. В результате интенсивного деления и неравномерного роста края нервной пластинки постепенно приподнимаются, образуя валики, которые в конце 3-й недели развития смыкаются в нервную трубку. Нервная трубка погружается в структуры мезодермы зародыша. К концу 4-й недели концы нервной трубки зарастают. Головной конец нервной трубки начинает расширяться, и из него образуются мозговые пузыри. Из туловищного отдела мозговой трубки образуется спинной мозг, а из головного отдела – головной мозг.

Головной отдел нервной трубки в конце 3-й недели развития преобразуется в мешковидное расширение, дающее начало трем первичным мозговым пузырям. Первый пузырь образует первичный передний мозг, средний пузырь – первичный средний мозг, а из третьего пузыря образуется первичный задний мозг. Затем через некоторое время первый и третий первичные мозговые пузыри с помощью борозд – сужений – разделяются, образуя каждый по два вторичных мозговых пузыря. Эта стадия развития головного мозга получила название стадии пяти мозговых пузырей. Из первого мозгового пузыря в последующем образуется полушария головного мозга, из второго – промежуточный мозг, из третьего – средний мозг, из четвертого – мост мозга и из пятого пузыря – продолговатый мозг. Образуются мозговые оболочки. Полушария головного мозга становятся самой большой частью нервной системы, происходит выделение основных долей, начинается образование извилин и борозд. Из оболочек в ткань мозга врастают кровеносные сосуды. В спинном мозге формируются шейное и поясничное утолщения, связанные с иннервацией верхних и нижних конечностей. В последние месяцы эмбрионального развития в нервной системе заканчивается формирование внутренней структуры мозга. В последние два месяца внутриутробного развития начинается процесс активной миелинизации головного мозга, т. е. отложение миелиновой оболочки в отростках нервных клеток, или нейронов (завершение этого процесса происходит после рождения). Миелиновая оболочка отростков нервных клеток является дополнительной, и не все волокна нервной системы покрываются данной оболочкой. Дополнительной миелиновой оболочкой покрываются около половины отростков нервной системы. Наиболее интенсивное покрытие отростков нейронов происходит в первые 2–3 года жизни ребенка. Завершается миелинизация к 10–12 годам жизни ребенка.

2.3. Понятие о критических периодах в развитии нервной системы

Критические периоды проявляются в организме человека на протяжении всей его жизни: во внутриутробном и в постнатальном периоде. Роды, представляют собой сложный и порой небезопасный для организма матери и ребенка процесс. Они также являются критическим периодом в жизни ребенка.

Критическим периодом называется тот период, когда меняется среда обитания, образ питания или накопленное количество переходит в качество.

Критический период может наблюдаться при наличии одного или нескольких вышеперечисленных признаков. Они начинают появляться буквально с первых дней после зачатия. Таким критическим моментом является 7-й день внутриутробного развития, когда оплодотворенная клетка, попав в полость матки, начинает внедряться в её слизистую оболочку, меняет среду обитания, образ питания, переключение с внутриклеточного питания на питание через кровь материнского организма, и внутри ее клетки идет усиленное размножение клеток (бластомеров), которые меняют свою дифференцировку. В это время имеется несколько пунктов, способствующих наступлению критического периода.

Критические периоды в развитии нервной системы эмбриона и плода отмечаются неоднократно. Так в начале наступает период образования нервной трубки. Затем развитие нервной системы наступает в период развития и деления мозговых пузырей. Сбой в делении мозговых пузырей может привести к отсутствию какого-то из отделов головного мозга, что повлечет за собой развитие уродства. Критическим периодом является закладка извилин и борозд, первые извилины появляются на 100-й день внутриутробного развития. И любое негативное воздействие на организм беременной женщины может привести к сбою в развитии эмбриона. Это может вызвать неправильную закладку коры больших полушарий, а без коры больших полушарий человек жить не может. Критическим периодом является дифференцировка клеток в коре больших полушарий головного мозга (расщепление клеток коры на шесть слоев), это происходит на 5-6-м месяцах внутриутробного развития.

2. Перечислите основные периоды онтогенеза и охарактеризуйте их.

3. Перечислите основные этапы формирования нервной системы.

5. Дайте определение критическим периодам.

6. Что такое миелинизация?

7. В какой период жизни человека осуществляется миелинизация?

• Значение невропатологии для дефектологии
• Глава 1. Регулирующие системы и их взаимодействие
• Глава 2. Онтогенез нервной системы
• Глава 3. Структура и функции отделов мозга

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Невропатология (Т. М. Уманская, 2015) предоставлен нашим книжным партнёром — компанией ЛитРес.

Онтогенез — процесс индивидуального развития особи. У человека и многих животных его делят на пренатальный онтогенез (эмбриогенез), начинающийся с момента оплодотворения и длящийся до рождения, и постнатальный онтогенез, который начинается после рождения и продолжается до смерти организма.

Формирование НС начинается у человека на второй неделе эмбриогенеза.

Рассмотрим самые начальные этапы онтогенеза (рис. 4.1).

В результате слияния двух половых клеток образуется зигота. Ее первые деления приводят к образованию клеток, которые называют бластомерами. Бластомеры быстро делятся, практически не увеличиваясь в размерах, поэтому этот процесс называют дроблением. В дальнейшем внутри зародыша образуется полость, которая ограничена одним слоем клеток. Такой однослойный зародыш носит название бластулы. Затем в результате перемещения клеток бластулы (например, частичного впячивания их внутрь) она превращается в двуслойный зародыш — гаструлу. Возникающие при этом слои называются зародышевыми листками. Наружный из них получил название эктодермы, внутренний — энтодермы. В дальнейшем между экто- и энтодермой образуется третий (средний) зародышевый листок — мезодерма. Принципиально важно то, что из каждого зародышевого листка в процессе последующего развития формируются определенные ткани и органы. Вся нервная ткань образуется из эктодермы, за исключением клеток микроглии, имеющей мезодермальное происхождение.

Рис. 4.1. Начальные этапы эмбриогенеза:

а — зигота; б — ж — последовательные этапы дробления; з — бластула; и — начало гасгруляции; к — гаструла; л — начало нейруляции;м — нейрула

Нейруляция (нейральная индукция) — процесс, посредством которого часть клеток эктодермы превращается в специализированную нервную ткань, из которой позже развиваются СМ и ГМ.

Она начинается в конце второй недели зародышевого развития, когда участок эктодермы на дорсальной стороне зародыша утолщается, образуя

нервную пластинку. Клетки ее интенсивно размножаются и принимают узкую цилиндрическую форму. В результате такого деления и неравномерного роста края нервной пластинки поднимаются, образуя нервные валики, между которыми лежит нервная бороздка (нервный желобок) (рис. 4.2.).

Рис. 4.2. Начальный период развития нервной системы (поперечный разрез через зародыша):

а — е — последовательные этапы развития нервной системы

Затем края нервной бороздки смыкаются, образуя нервную трубку — эмбриональный зачаток всей НС. В это же время под нервной трубкой обособляется тяж клеток из соединительной ткани — хорда (см. рис. 4.1, л, м). Это осевой скелет зародыша, который в дальнейшем замещается позвоночником. Нервная трубка постепенно погружается в мезодерму и замыкается — сначала посередине, позже (к концу четвертой недели развития) на переднем и заднем концах (рис. 4.3.).

При смыкании нервной бороздки от нервной трубки но обеим ее сторонам отделяется тяж клеток — ганглиозная пластинка, или нервный гребень. Клетки этого образования впоследствии дают элементы периферической ПС (нейроны сенсорный и вегетативных ганглиев, шванновские клетки), паутинной и мягкой мозговых оболочек, клетки мозгового вещества надпочечников, пигментные клетки и др.

Оставшаяся нервная трубка сначала состоит из одного слоя клеток — нейроэпителия. Эти клетки интенсивно делятся, и на третьей-четвертой неделе развития образуют три слоя:

• — вентрикулярный (матричный, эпендимный) — самый внутренний слой, в котором лежат зачатковые клетки;
• — мантийный — промежуточный слой;
• - маргинальный, или краевая вуаль, — самый наружный слой (рис. 4.4).

Рис. 4.3. Этапы образования нервной трубки.

Дни развития: а — 18-й; 6 — 20-й; в — 22-й

Рис. 4.4. Слои нервной трубки (четвертая неделя развития)

Зачатковые клетки внутреннего слоя делятся, одна из дочерних клеток мигрирует в мантийный слой, из другой формируется эпендимоцит. Таким образом внутренний слой клеток преобразуется в эпендиму. Клетки, оказавшиеся в мантийном слое, преобразуются в нейробласты, из которых формируются нейроны и спонгиобласты, дающие начало астроцитам, олигодендроцитам и радиальным глиоцитам. Нейробласты прекращают делиться и начинают образовывать отростки, т.е. постепенно принимают вид зрелого нейрона. Наружный слой клеток образуют отростки клеток внутренних слоев.

В это же время, т.е. на третьей-четвертой неделе развития, в нервной трубке выделяются две области: на дорсальной стороне крыловидная пластинка и на вентральной — базальная пластинка (см. рис. 4.4). В ходе дальнейшего развития из крыловидной пластинки формируются сенсорные и ассоциативные части НС, а из базальной — двигательные и вегетативные образования. Такая закономерность характерна для спинного мозга и продолговатого мозга. В более ростральных отделах из крыловидной пластинки формируется множество не только сенсорных структур, но и выполняющих все другие функции. Структуры же переднего мозга целиком развиваются из крыловидной пластинки.

Созревающие нейроны не остаются на том месте, где они образовались, а мигрируют к месту своей постоянной локализации в сформированном мозге. В большинстве случаев их движение носит амебоидный характер, причем как направляющие и опорные элементы они используют отростки клеток радиальной глии, тела которых лежат в вентрикулярной зоне, а длинные отростки вытянуты радиально к поверхности нервной трубки (рис. 4.5).

Рис. 4.6. Мигрирующие нейроны:

а — в — последовательные этапы миграции

В самой нервной трубке также происходят изменения. В конце третьей недели развития ее ростральный конец преобразуется в мешковидное расширение, дающее начало ГМ, а каудальный отдел дает начало СМ. На головном конце нервной трубки формируются три расширения — три первичных мозговых пузыря (стадия грех мозговых пузырей). Полости этих пузырей, несколько изменяя форму, сохраняются во взрослом мозгу в виде мозговых желудочков и мозгового водопровода. Самым ростральным пузырем является prosencephalon, или первичный передний мозг, за ним следует mesencephalon — первичный средний мозг, последний пузырь, за которым уже начинается СМ, это rhombencephalon — первичный задний мозг (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Стадии трех (а) и пяти (б) мозговых пузырей

На втором месяце развития первый и третий первичные мозговые пузыри с помощью борозд разделяются, образуя каждый по два вторичных мозговых пузыря (стадия пяти мозговых пузырей). Prosencephalon делится на telencephalon — конечный мозг (полушария большого мозга и базальные ядра) и diencephalon — промежуточный мозг. С каждой стороны промежуточного мозга вырастает глазной пузырь, формирующий нервные элементы сетчатки глаза. Глазной бокал, образованный этим выростом, вызывает изменения в лежащей непосредственно над ним эктодерме, что приводит к отделению от нее клеток, образующих хрусталик. Rhombencephalon разделяется на metencephalon — собственно задний мозг, включающий мозжечок и варолиев мост, и myelencephalon — продолговатый мозг. Средний мозг сохраняется как единое целое.

Отдельные части нервной трубки растут с разной скоростью. В результате этого одновременно с формированием пяти мозговых пузырей образуются изгибы зачатка головного мозга: сначала — среднемозговой (основной) изгиб в области среднего мозгового пузыря, обращенный выпуклостью дорсально; потом шейный изгиб на границе головного и спинного мозга, также выпуклостью дорсально; последний — мостовой изгиб в области заднего мозгового пузыря выпуклостью вентрально (рис. 4.7).

После формирования мозговых пузырей в структурах ЦНС происходят сложные процессы внутренней дифференцировки и роста.

Рис. 4.7. Изгибы зачатка головного мозга (пятая неделя развития)

В возрасте 10—20 недель образуются все основные отделы НС. К этому моменту заканчивается миграционный период ее развития, т.е. все нейроны перемещаются туда, где они будут находиться во взрослом мозгу. Полушария постепенно становятся самой большой частью НС, происходит выделение основных долей (образование борозд и извилин происходит во второй половине эмбриогенеза). Из оболочек в ткань мозга врастают кровеносные сосуды. В спинном мозгу формируются шейное и поясничное утолщения. Окончательный вид приобретает мозжечок.

В последние месяцы эмбрионального развития в НС заканчивается формирование внутренней структуры мозга (его ядер и трактов). Активно идут процессы синаптогенеза (образования синапсов), благодаря чему формируются рефлекторные дуги многих безусловных рефлексов. Начинается активная миелинизация сначала спинного (в возрасте 20 недель), а затем (в возрасте 36—40 недель) головного мозга, которая в основном заканчивается только к 10—12 годам. Отметим, что миелинизация начинается позднее в филогенетически более молодых структурах. Кора больших полушарий к моменту рождения более или менее развита и уже обладает характерной складчатой поверхностью.

Надо отметить, что изначально в НС образуется избыточное количество нейронов. Окончательное число нейронов определяется запрограммированной гибелью клеток как до, так и после рождения. В разных областях мозга количество погибших нейронов может колебаться от 15 до 85%. По имеющимся данным, гибель связана с конкуренцией между нейронами, и их выживание прямо зависит от функциональной активности каждой конкретной клетки.

Мозг новорожденного весит примерно 350 г, т.е. 10% всей массы тела. Вес мозга взрослого человека равен в среднем 1300 г (2% массы тела). Так как деление большинства нервных клеток прекращается еще до рождения, увеличение массы мозга происходит за счет роста тел нейронов и их отростков, образования новых синапсов, миелинизации нервных волокон, деления и роста клеток нейроглии. Мозг растет главным образом в течение первого года жизни, когда его вес увеличивается примерно до 1000 г. Очень показательно, что синаптогенез наиболее активно идет именно в первые годы жизни. Дендритное дерево у двухлетнего ребенка гораздо больше отличается от новорожденного, чем от взрослого (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Развитие дендритного дерева после рождения

После 50—60 лет начинаются структурные и химические изменения мозга. Общее число нейронов снижается, но в разных областях мозга этот процесс проходит неравномерно. Например, в гипоталамусе, который регулирует жизненно важные функции, исчезает очень мало нейронов. Даже когда нейроны сохраняются жизнеспособными, их тела и отростки могут атрофироваться. Чаще это происходит в структурах мозга, участвующих в сложных психических процессах (запоминании, обучении, планировании действий). Однако, по-видимому, мозг обладает значительным физиологическим резервом, позволяющим компенсировать потери и повреждения нейронов. Показано, что мозг 80-летних здоровых людей почти также активен, как и мозг 30-летних.

Таким образом, процесс формирования макроструктур НС достаточно хорошо изучен. В настоящее время изучение онтогенеза НС в первую очередь связано с выяснением механизмов пейрогеиеза, т.е. образования новых клеток нервной ткани, их дифференцировки и формирования связей между ними. Внимание исследователей привлекают три принципиальных вопроса, требующих глубокого изучения, так как понимание механизмов нейрогенеза может иметь очень большое практическое значение для медицины.

Вопрос первый: за счет каких механизмов происходит нейруляция? Почему различные структуры НС формируются в определенных участках организма?

Уже в 1920-х гг. было выяснено, что индуцирующее воздействие на формирование нервной трубки оказывает лежащая под ней хорда. В настоящее время благодаря успехам молекулярной нейрогенетики стало понятно, что развитие НС определяется группой белков, которые синтезируются в клетках хорды в определенные периоды развития, выделяются в окружающую среду и диффундируют в ней. На пространственное детерминирование главных частей НС оказывает влияние распределение этих белков в ростро-каудальном направлении. Различная концентрация специфических белков в вентро-дорсальном направлении приводит к образованию разных типов нейронов (в вентральных областях — мотонейронов, в дорсальных — интернейронов, еще дорсальнее — клеток нервного гребня).

В 1950-х гг. был открыт белок, названный ФРН (фактор роста нервов). Выяснилось, что этот белок выделяется тканями, к которым должно прорастать нервное волокно. Конус роста аксона растет в направлении наибольшей концентрации ФРН, достигает нужной клетки и устанавливает с ней синаптический контакт. Кроме того оказалось, что ФРН необходим для выживания нейрона, который способен поглощать его путем фагоцитоза, и лишенный ФРН нейрон погибает. ФРН обеспечивает также восстановление нервных волокон при их повреждении и у взрослого организма. В дальнейшем не только на периферии, но и в ЦНС было обнаружено целое семейство белков, получившее название нейротрофины, выполняющее сходные функции. Нейротрофины активно индуцируют рост аксонов в направлении клеток-мишеней, а также способствуют восстановлению волокон при повреждении нервной ткани.

В то же время в ЦНС обнаружены белки, которые, напротив, оказывают отталкивающее действие на прорастающие аксоны. Большое значение для работы мозга имеет также тот факт, что между терминалями аксонов существует конкуренция за нейротрофины, и однажды образовавшиеся синаптические контакты могут в дальнейшем изменяться в зависимости от активности терминалей.

Вопрос третий: нейрогенез у взрослых.

В течение длительного времени одним из основных постулатов нейронауки являлся тот, что изменение нейронного состава взрослого организма может быть связано только с гибелью нервных клеток. Открытие ФРН привело к осознанию того, что, по крайней мере, поврежденные нервные волокна могут восстанавливаться. В конце XX в. сначала на птицах, а потом и на млекопитающих были получены данные, что образование новых нейронов может продолжаться в течение всей жизни организма.

В настоящее время в ЦНС известны две области, где сохраняются стволовые клетки, из которых образуются новые клетки нервной ткани. Во-первых, субвентрикулярная зона, расположенная на латеральной поверхности боковых желудочков, и, во-вторых, субгранулярная зона, лежащая в гиппокампе под слоем зернистых клеток зубчатой извилины. В этих зонах у высших приматов каждый день появляется несколько тысяч новых нейронов. Но выживают в дальнейшем только те из них, которые формируют связи с другими нейронами. На животных показано, что если перед мозгом не стоят задачи, требующие научения, то большинство новорожденных нейронов погибают, причем чем познавательная задача сложнее, тем больше новых нейронов в мозге выживет. Есть данные, что при увеличении нагрузки на мозг, а также при различных мозговых патологиях образование новых нейронов усиливается.

В последние годы появляются все новые данные о молекулярных механизмах нейрогенеза и о веществах, регулирующих его. Это открывает огромные перспективы использования этих веществ для терапии различных заболеваний НС (болезнь Паркинсона, болезнь Альцгеймера и т.п.).