5神经元发生及突触形成课件.ppt

1、Development of Central Nervous System and Synaptic Plasticity-Preliminary Remarks神经系统是机体最重要、最复杂的系统神经系统是机体最重要、最复杂的系统v数量大数量大 1011个神经元个神经元v种类多种类多v其表达的基因的数量呈量级超出其他系统其表达的基因的数量呈量级超出其他系统v神经系统是以神经元之间的纤维联系为其构造特点神经系统是以神经元之间的纤维联系为其构造特点神经元的纤维联系有其特定的靶细胞，很多时间需要神经元的纤维联系有其特定的靶细胞，很多时间需要 在发育的过程中在发育的过程中“翻山越岭翻山越岭”、“长途跋

2、涉长途跋涉”才能到达目的才能到达目的地。地。 因此，神经系统的发育是自然对科学家提出的巨大的挑战。因此，神经系统的发育是自然对科学家提出的巨大的挑战。神经科学是生命科学的最后前沿，发育神经生物学是最后前沿中神经科学是生命科学的最后前沿，发育神经生物学是最后前沿中的最后前沿的最后前沿“For those of us now working in the field, it is hard to resist the sense that we are truly in the Golden Age of Developmental neurobiology”Current Opinion in

3、Neurobiology -目录目录 Contents The Elimination of Cells and Synapse Elementary Mechanisms of Cortical Synaptic Plasticity -中枢神经系统的诱导中枢神经系统的诱导(induction)和模式和模式(patterning) The entire nervous system arises from the ectoderm (外胚层外胚层)启动于中胚层启动于中胚层(mesoderm)- The neural plate (神经板神经板) is induced by signals f

4、rom adjacent mesoderm （中胚叶）（中胚叶）- The neural plate is patterned along its dorsoventral axis (背腹轴背腹轴) by signals from adjacent nonneural cells The ventral (腹侧腹侧) NT the notochord（脊索）（脊索） The dorsal (背侧背侧) NT the epidermal ectoderm（表皮外胚层）（表皮外胚层） The neural tube (NT，神经管，神经管) formationneural plate (神经板)

5、neural groove（神经沟）neural fold（神经褶）neural tube(神经管)-Cranial neuropore 前神经孔前神经孔Anlage brain脑原基脑原基Anlage spinal cord脊髓原基脊髓原基Caudal neuropore后神经孔后神经孔CNS-基基本本保保持持三三层层结结构构边缘层边缘层白质白质套层套层脊髓灰质脊髓灰质管腔管腔中央管中央管两侧壁套层神经母细胞和成胶质细胞的迅速增生而增厚两侧壁套层神经母细胞和成胶质细胞的迅速增生而增厚神经管顶壁和底壁薄而窄神经管顶壁和底壁薄而窄 神经管的尾侧段分化、发育为脊髓神经管的尾侧段分化、发育为脊髓腹侧

6、腹侧两基板两基板背侧背侧两翼板两翼板顶顶 板板底底 板板- 三个原始脑泡是脑的原基三个原始脑泡是脑的原基 前脑泡前脑泡中脑泡中脑泡菱脑泡菱脑泡 （后）（后）前前N N孔闭合孔闭合脑脑 泡泡Brain Brain vesiclevesicle端脑端脑 间脑间脑后脑后脑末脑末脑第三脑室第三脑室左、右大脑半球左、右大脑半球两个侧脑室两个侧脑室背：四叠体背：四叠体腹：大脑脚腹：大脑脚 中脑中脑脑桥、小脑脑桥、小脑延髓延髓脑泡腔脑泡腔第四脑室第四脑室中：中脑导水管中：中脑导水管-n发育异常是指由于各种因素导致的先天畸形。狭义的概念仅指出生时解剖结构畸形。广义的包括出生时各种解剖结构畸形、功能缺陷及代谢、

7、遗传行为的发育异常。n据WHO(1966) 调查了包括16个国家的25个医学中心的421 781次妊娠，发现严重畸形占0.46%，轻度畸形占1.27%，总发生率为1.73%。n我国1986-1987年作为国家攻关课题进行了大规模的出生缺陷调查，对全国29个省市自治区的945所医院124万多围产儿进行了监测，发现出生缺陷的总发生率平均为1.301%n一些流行病学调查结果显示某些出生类型的缺陷，发生率与地理条件有密切关系。山西省出生缺陷总发生率最高，湖北省最低 中枢神经系统发育异常并不少见中枢神经系统发育异常并不少见-n中枢神经系统畸形绝大部分是由于神经管发育缺陷或神中枢神经系统畸形绝大部分是由于

8、神经管发育缺陷或神经管前后孔未闭引起经管前后孔未闭引起,占总先天畸形发病率的占总先天畸形发病率的17.主要主要是无脑畸形、隐性脊柱裂、脊髓脊膜膨出，脑积水等。是无脑畸形、隐性脊柱裂、脊髓脊膜膨出，脑积水等。此外，脑过小畸形、胼胝体不发育、苯丙酮尿症、精神此外，脑过小畸形、胼胝体不发育、苯丙酮尿症、精神发育迟滞等均属神经系统的发育异常，但较少见。发育迟滞等均属神经系统的发育异常，但较少见。n遗传因素：包括单基因遗传性疾患，多基因遗传性疾患遗传因素：包括单基因遗传性疾患，多基因遗传性疾患及染色体病；及染色体病；n环境因素：包括药物和环境化学物质、微生物感染、电环境因素：包括药物和环境化学物质、微生

9、物感染、电离辐射、母体疾病等因素。此外，营养因素如已知某些离辐射、母体疾病等因素。此外，营养因素如已知某些维生素缺乏，特别是叶酸缺乏可影响神经管的正常封闭。维生素缺乏，特别是叶酸缺乏可影响神经管的正常封闭。 导致发育畸形的因素远未完全清楚导致发育畸形的因素远未完全清楚-Normal Anencephaly spinal bifida-在大脑成熟的过程中神经元间的联系在大脑成熟的过程中神经元间的联系 是如何形成并如何进行调节的？是如何形成并如何进行调节的？-中枢神经系统形态发生的过程中枢神经系统形态发生的过程 神经系统的形态发生是较复杂的，也是引人注目的。它包括神经系统的形态发生是较复杂的，也是

10、引人注目的。它包括几种组织的形态形成以及这些组织结构之间的相互联系。其几种组织的形态形成以及这些组织结构之间的相互联系。其主要过程可归纳主要过程可归纳 ： 神经诱导神经诱导(neural induction)神经上皮细胞的增殖神经上皮细胞的增殖(proliferation)细胞间的联系细胞间的联系(connection)和黏附和黏附(adhesion)细胞的迁移细胞的迁移(migration)神经细胞的分化神经细胞的分化(differentiation)细胞群体中特殊联系的建立细胞群体中特殊联系的建立神经元之间的联系和细胞死亡神经元之间的联系和细胞死亡已建立联系的神经组织的功能发育已建立联系的

11、神经组织的功能发育-神经系统发育过程中的三个特点神经系统发育过程中的三个特点 神经系统发育过程中的三个特点神经系统发育过程中的三个特点：中枢神经系统源自排列紧密、缺少细胞间质的神经上皮细胞中枢神经系统源自排列紧密、缺少细胞间质的神经上皮细胞在发育过程中，由于细胞间的相互作用导致细胞及其突起的在发育过程中，由于细胞间的相互作用导致细胞及其突起的重新配布重新配布发育过程中任一精密的时空整合程序均反映了基因及基因外发育过程中任一精密的时空整合程序均反映了基因及基因外因素的相互作用，其中细胞间的相互作用是起着关键作用的因素的相互作用，其中细胞间的相互作用是起着关键作用的因素因素-神经元的发生神经元的发

12、生 The Genesis of Neurons -神经元的发生神经元的发生 The Genesis of Neurons -神经元的发生神经元的发生 The Genesis of Neurons -神经元的发生神经元的发生 The Genesis of Neurons Return-神经联系的发生神经联系的发生 The Genesis of Neural Connections ReturnThree phases of pathway formation: 通路的选择通路的选择(pathway selection),靶目标选择靶目标选择(target selection)及地点选择及地点选

13、择(address selection)上述每一步骤严格地取决于细胞间的通讯：上述每一步骤严格地取决于细胞间的通讯： 细胞细胞-细胞的直接的通讯细胞的直接的通讯细胞与其他细胞的细胞外分泌物质的通讯细胞与其他细胞的细胞外分泌物质的通讯通过长距离化学物质扩散而实现的细胞间通讯通过长距离化学物质扩散而实现的细胞间通讯-神经联系的发生神经联系的发生 The Genesis of Neural Connections 轴突生长轴突生长(growing axon):在在neuron发育的过程中，发育的过程中，axon沿着特定沿着特定的路线生长、延长，并伸向将与它发生突触联系的靶细胞或的路线生长、延长，并伸

14、向将与它发生突触联系的靶细胞或soma、dendrites or axonaxon 靠识别行进道路上的导向分子朝向其正确靠识别行进道路上的导向分子朝向其正确方向行进的方向行进的 -细胞骨架细胞骨架 -微管：在轴突所有的微管均朝同一方向排列，即微管：在轴突所有的微管均朝同一方向排列，即“头头”或称正或称正端朝向生长锥，端朝向生长锥，“尾尾”或负端朝向神经元胞体的微管组织中心。或负端朝向神经元胞体的微管组织中心。它是微管开始聚合的地方，微管从该中心以正端离开胞体向树突它是微管开始聚合的地方，微管从该中心以正端离开胞体向树突和轴突伸展。其主要化学成分为和轴突伸展。其主要化学成分为tubulin. 微

15、管每一个二聚体都有一个秋水仙碱和一个长春花碱的特异微管每一个二聚体都有一个秋水仙碱和一个长春花碱的特异性结合点。如果被药物占据，微管即发生解聚。微管还有性结合点。如果被药物占据，微管即发生解聚。微管还有GTP和和Mg2+结合位点，结合位点，GTP将有利于微管聚合将有利于微管聚合-神经联系的发生神经联系的发生 The Genesis of Neural Connections 微管结合蛋白：微管结合蛋白：MAP2成熟神经元，成熟神经元，MAP3 和和MAP4则则主要在星型胶质细胞中。神经元胞体，树突和轴突中均可见主要在星型胶质细胞中。神经元胞体，树突和轴突中均可见MAP5. Tau蛋白仅在神经元

16、中发现，主要定位于轴突蛋白仅在神经元中发现，主要定位于轴突，功能功能与促进微管蛋白聚合有关与促进微管蛋白聚合有关。MAP2有高分子量和低分子量两有高分子量和低分子量两种，前者主要分布于成熟神经元内，是成年动物脑内含量最种，前者主要分布于成熟神经元内，是成年动物脑内含量最丰富的丰富的MAP,后者在胚胎脑内含量丰富，主要分布于胶质细后者在胚胎脑内含量丰富，主要分布于胶质细胞和发育神经元的树突。但树突成熟时，低分子量胞和发育神经元的树突。但树突成熟时，低分子量MAP2消消失。失。MAP1A和和MAP2A主要在生后生长旺盛的树突上中表达主要在生后生长旺盛的树突上中表达-神经联系的发生神经联系的发生 T

17、he Genesis of Neural Connections -微丝：在轴膜下胞质、突触前膜下、树突棘和生长锥等地方。微丝：在轴膜下胞质、突触前膜下、树突棘和生长锥等地方。 其功能与神经元细胞形态的维持和运动有关。肌动蛋白其功能与神经元细胞形态的维持和运动有关。肌动蛋白 (actin)是微丝的基本蛋白。是微丝的基本蛋白。G-actin单体和二聚体单体和二聚体F- actin-中间丝：神经丝蛋白只在中枢和外周神经系统的神经元中表达。中间丝：神经丝蛋白只在中枢和外周神经系统的神经元中表达。 胶质纤维酸性蛋白胶质纤维酸性蛋白(GFAP)只在中枢神经系统的星型胶只在中枢神经系统的星型胶 质细胞中表

18、达，波形纤维蛋白质细胞中表达，波形纤维蛋白(vimentin)主要在间质主要在间质 细胞和中胚层起源的细胞表达，但也可在未成熟的胶细胞和中胚层起源的细胞表达，但也可在未成熟的胶 质细胞、反应的小胶质细胞及分裂的神经上皮表达。质细胞、反应的小胶质细胞及分裂的神经上皮表达。成熟神经元的胞体和树突主要含成熟神经元的胞体和树突主要含NF-L和和NF-M,而轴突则含而轴突则含NF-H-神经联系的发生神经联系的发生 The Genesis of Neural Connections -生长锥生长锥( growth cone)神经突发育和再生时其末端膨大呈扇形的结构。它有神经突发育和再生时其末端膨大呈扇形的

19、结构。它有利于利于neutites的生长、的生长、axon特殊途径的选择、对靶细胞的特殊途径的选择、对靶细胞的识别识别neurites的生长、伸长仅发生在的生长、伸长仅发生在growth cone. growth cone 是所有是所有axon and dendrites生长活跃的地方生长活跃的地方-神经联系的发生神经联系的发生 The Genesis of Neural Connections 介导轴突生长的机制介导轴突生长的机制 （mechanisms for axon guidance）-axon growth受到细胞外基质受到细胞外基质(extracellular matrix, EC

20、M),细胞粘连分子细胞粘连分子(cell adhesion molecule, CAM)及其周围的及其周围的可溶性物质如可溶性物质如growth factor和靶细胞释放的可溶性物质和靶细胞释放的可溶性物质的影响，这些物质可增强和吸引或抑制和排斥的影响，这些物质可增强和吸引或抑制和排斥growth cone的生长的生长 集束化集束化(fasciculation): axon沿着细胞外基质沿着细胞外基质(extracellular matrix, ECM)上上分子行进最后生长在一起形成束状结构分子行进最后生长在一起形成束状结构-神经联系的发生神经联系的发生 The Genesis of Neur

21、al Connections -介导介导growth cone生长的机制可概括为以下生长的机制可概括为以下4点点: 接触介导吸引接触介导吸引(contact mediated attraction)作用：作用： -如如growth cone表面整合素与其周围组织的表面整合素与其周围组织的CAMs的吸引作用，的吸引作用，它可以介导生长锥黏附在细胞外基质的胶原和层粘连蛋白上，依靠它可以介导生长锥黏附在细胞外基质的胶原和层粘连蛋白上，依靠调节生长锥内第二信使水平来转换跨膜信号，并直接与生长锥的细调节生长锥内第二信使水平来转换跨膜信号，并直接与生长锥的细胞骨架蛋白相互作用胞骨架蛋白相互作用 -钙黏着蛋

22、白能促进神经突起的生长；当轴突表面的钙黏着蛋白能促进神经突起的生长；当轴突表面的N-CAD与靶与靶细胞表面的细胞表面的N-CAD 亲和并相互作用，可能会出现突触连接的形成；亲和并相互作用，可能会出现突触连接的形成；或轴突之间表面的或轴突之间表面的N-CAD互相亲和，则介导轴突互相靠近形成小的互相亲和，则介导轴突互相靠近形成小的神经束。神经束。-神经联系的发生神经联系的发生 The Genesis of Neural Connections 化学吸引作用化学吸引作用(chemoattraction): -如靶组织和如靶组织和glia释放某些可溶性物质对释放某些可溶性物质对growth cone吸

23、引的作用吸引的作用 如神经生长因子如神经生长因子 (nerve growth factor, NGF)对对sensory neuron (感觉神经元感觉神经元) growth cone的吸引作用的吸引作用 -网蛋白网蛋白(Netrin)在引导神经元轴突生长的双重作用，一方面是在引导神经元轴突生长的双重作用，一方面是 化学吸引分子，另一方面又是化学排斥分子。化学吸引分子，另一方面又是化学排斥分子。 -神经联系的发生神经联系的发生 The Genesis of Neural Connections 接触介导排斥接触介导排斥(contact mediated repulsion)或抑制作用，如或抑制

24、作用，如中枢神经系统和外周神经系统的轴突之间的排斥作用，和中枢神经系统和外周神经系统的轴突之间的排斥作用，和鼻侧视网膜节细胞和颞侧视网膜节细胞的轴突之间的排斥鼻侧视网膜节细胞和颞侧视网膜节细胞的轴突之间的排斥作用作用化学排斥化学排斥(chemorepulaion)或抑制作用或抑制作用 -如在体外培养，胶质原蛋白有抑制或排斥轴突生长作用如在体外培养，胶质原蛋白有抑制或排斥轴突生长作用 -导向蛋白导向蛋白(semaphorin)在神经系统的发育中，一般对神经在神经系统的发育中，一般对神经元的轴突生长起排斥作用，调控它们的生长方向，防止轴元的轴突生长起排斥作用，调控它们的生长方向，防止轴突误入非支配

25、区。突误入非支配区。-神经联系的发生神经联系的发生 The Genesis of Neural Connections 轴突生长发育过程中的信息转导：在引导生长锥生长过程轴突生长发育过程中的信息转导：在引导生长锥生长过程中，与细胞膜表面表面结合的和可扩散的分泌性配性中，与细胞膜表面表面结合的和可扩散的分泌性配性(细胞细胞外基质和细胞粘连分子外基质和细胞粘连分子)及生长锥表面的相应受体结合，触及生长锥表面的相应受体结合，触发生长锥内第二信使。后者通过对细胞骨架的直接作用来发生长锥内第二信使。后者通过对细胞骨架的直接作用来调控生长锥的生长。生长锥内调控生长锥的生长。生长锥内F-actin位置的变动

26、和调节对位置的变动和调节对生长锥生长方向起重要作用。例如，吸引生长锥向前生长生长锥生长方向起重要作用。例如，吸引生长锥向前生长的信号似乎与的信号似乎与F-actin在前沿的积聚有关，而排斥信号，可在前沿的积聚有关，而排斥信号，可使生长锥前沿的使生长锥前沿的F-actin消失。消失。-神经联系的发生神经联系的发生 The Genesis of Neural Connections -生长锥内的第二信使系统包括生长锥内的第二信使系统包括: 受体或非受体的酪氨酸激酶受体或非受体的酪氨酸激酶(RTX和和NRTX)、酪氨酸磷酸化酶、酪氨酸磷酸化酶(RTP和和NRTP)、钙、钙调蛋白、钙、钙调蛋白(cal

27、modulin, CaM)、cAMP、G蛋白、三磷酸肌醇蛋白、三磷酸肌醇(IP3)、NO 、蛋白激酶蛋白激酶C、二酰基甘油、二酰基甘油(DAG)、生长相关蛋白、生长相关蛋白-43(GAP-43)和和GTP酶等。酶等。GTP酶在介导生长锥内酶在介导生长锥内F-actin的积聚中起重要作用的积聚中起重要作用-神经联系的发生神经联系的发生 The Genesis of Neural Connections 树突的生长发育树突的生长发育:His (1890) 命名树突。主要执行整合传入信息命名树突。主要执行整合传入信息功能的作用。功能的作用。-树突晚于轴突长出树突晚于轴突长出-轴突从支配的靶区中逆行运

28、输一些化学信息轴突从支配的靶区中逆行运输一些化学信息(如神经营养因子等如神经营养因子等) 到神经元胞体，启动树突的生长到神经元胞体，启动树突的生长-树突发育早期，会出现过多生长和分支，后来通过树突发育早期，会出现过多生长和分支，后来通过“修剪修剪”过过程，把与功能不相适应的树突分支程，把与功能不相适应的树突分支“修剪修剪”，保留其基本分支，保留其基本分支-树突发育的时空规律胞体大、轴突长的神经元树突发育起始树突发育的时空规律胞体大、轴突长的神经元树突发育起始时间早于胞体小、轴突短的神经元树突，因此在进行神经元不同时间早于胞体小、轴突短的神经元树突，因此在进行神经元不同发育状况的研究时，一定要注

29、意限定在神经系统的某个特定区域发育状况的研究时，一定要注意限定在神经系统的某个特定区域内进行比较观察。在脑内，长轴突的神经元的树突发育、分化早内进行比较观察。在脑内，长轴突的神经元的树突发育、分化早于短轴突的神经元于短轴突的神经元-神经联系的发生神经联系的发生 The Genesis of Neural Connections 树突生长发育的影响因素树突生长发育的影响因素-传入纤维的支配：传入纤维支配的多寡是决定神经元树突树大传入纤维的支配：传入纤维支配的多寡是决定神经元树突树大小和复杂程度的一个重要因素小和复杂程度的一个重要因素-刺激和剥夺刺激对树突发育的影响刺激和剥夺刺激对树突发育的影响-

30、神经递质对树突发育的影响神经递质对树突发育的影响-神经联系的发生神经联系的发生 The Genesis of Connections 神经系统拓扑结构的建立神经系统拓扑结构的建立(Establishing topographic maps)nasaltemporal-神经联系的发生神经联系的发生 The Genesis of Connections 神经系统拓扑结构的建立神经系统拓扑结构的建立(Establishing topographic maps)Chemoaffinity hypothesis-Sperry-化学亲和学说化学亲和学说:axon是靠识别行进道路上的导向分子朝向其是靠识别行

31、进道路上的导向分子朝向其正确的靶组织生长。一些导向分子是位于正确的靶组织生长。一些导向分子是位于growth cone行进道行进道路上其他细胞膜或细胞外基质的蛋白质，它们能提供吸引或路上其他细胞膜或细胞外基质的蛋白质，它们能提供吸引或排斥的接触性引导，另外一些导向分子是来源于远处扩散而排斥的接触性引导，另外一些导向分子是来源于远处扩散而来的可溶性蛋白质，它们具有吸引或排斥生长锥的作用。因来的可溶性蛋白质，它们具有吸引或排斥生长锥的作用。因此，这些导向分子与轴突生长锥相互作用保证轴突能正确到此，这些导向分子与轴突生长锥相互作用保证轴突能正确到达其所支配的靶细胞达其所支配的靶细胞-突触的形成突触的

32、形成 Synapse Formation Synapse1897 Sherrington 1954 Palade and Paly当当growth cone接触到其相应接触到其相应target后即形成了后即形成了synapse，在发育，在发育过程中过程中postsynaptic component发发育在前，育在前，presynaptic component发发育在后。育在后。Synapse形成的影响因素：形成的影响因素：postsynaptic Component与与presynaptic component相互作用的相互作用的结果结果Ca2+ 发挥重要作用发挥重要作用蛋白聚集素蛋白聚集素(

33、agrin)在在synapse形成形成过程中发挥正性调节的作用过程中发挥正性调节的作用-突触的消退突触的消退 Elimination of Synapses Programmed synapse formation突触形成的程序性突触形成的程序性Synapse formation的启动是按照一个明确不变的程序发生的。的启动是按照一个明确不变的程序发生的。Synapse是突然出现，随后迅速增多，并形成过量的是突然出现，随后迅速增多，并形成过量的synapse，最后多余无用的最后多余无用的synapse迅速消失迅速消失在在CNS的发育期间，的发育期间，synapse的消退被认为是一种消除错误结构的

34、消退被认为是一种消除错误结构 的机制，有利于的机制，有利于neuron之间相互作用及其功能发挥的有效性之间相互作用及其功能发挥的有效性考虑，消除一些与功能不相适应的考虑，消除一些与功能不相适应的synapse，确定最后有用的结构，确定最后有用的结构，是很必要的。通过是很必要的。通过neuron之间的相互作用之间的相互作用, 选择性促进选择性促进neuron之间之间可以共存和依赖的结构发育，这样可以使得可以共存和依赖的结构发育，这样可以使得CNS的功能和该动物的的功能和该动物的生存环境更加匹配生存环境更加匹配-活性依赖的突触重派活性依赖的突触重派 Activity Dependent Synap

35、se Rearrangement Synapse rearrangement 是神经活动是神经活动及突触传递及突触传递(synapse transmission)的结果的结果神经活动神经活动是驱动皮质内神经环路发育的重要因素是驱动皮质内神经环路发育的重要因素,同时也是突触联系同时也是突触联系通路三个阶段中通路三个阶段中address selection中的最后步骤中的最后步骤-活性依赖的突触重派活性依赖的突触重派 Activity Dependent Synapse Rearrangement Synapse Segregation 依赖于突触的稳定性，依赖于突触的稳定性，neuron fir

36、ing together wiring together-活性依赖的突触重派活性依赖的突触重派 Activity Dependent Synapse Rearrangement Segregation of ocular dominance columns in cat striate cortex-活性依赖的突触重派活性依赖的突触重派 Activity Dependent Synapse Rearrangement Modification of ocular dominance stripes after monocular deprivation-活性依赖的突触重派活性依赖的突触重派 A

37、ctivity Dependent Synapse RearrangementSynapse convergence (突触的汇聚突触的汇聚)Binocular connection,依赖依赖于不同于不同neuron的同步放电的同步放电-活性依赖的突触重派活性依赖的突触重派 Activity Dependent Synapse RearrangementSynapse competition (突触竞争突触竞争)-strabimus(斜视斜视)-活性依赖的突触重派活性依赖的突触重派 Activity Dependent Synapse RearrangementModulatory influ

38、encese-enabling factors -皮层突触可塑性产生的机制皮层突触可塑性产生的机制 elementary mechanisms of cortical synapse plasticity突触修饰基本原则关键在于不同突触修饰基本原则关键在于不同neuron之间的相互关联之间的相互关联 (correlation)correlation based synaptic modificationNeurons that fires together wire together突触前及突触后神经元突触前及突触后神经元共同兴奋使突触联系产生及维持共同兴奋使突触联系产生及维持Neurons

39、that fires out of sync lose their link突触前神经元兴奋，突触前神经元兴奋， 突触后神经元反应性弱突触联系减弱甚至消退突触后神经元反应性弱突触联系减弱甚至消退 突触修饰的机制突触修饰的机制未成熟视觉系统兴奋性突触传递未成熟视觉系统兴奋性突触传递glutamate as a transmitter长时程突触增强长时程突触增强(long-term synaptic potentiation)长时程突触压抑长时程突触压抑(long-term synaptic depression) -突触的形成突触的形成 Synapse Formation 神经元联系最终模式的建

40、立与下列的五个过程有关神经元联系最终模式的建立与下列的五个过程有关轴突的长出。选择合适的途径到达正确的靶细胞轴突的长出。选择合适的途径到达正确的靶细胞树突的长出并形成特定的树突形态树突的长出并形成特定的树突形态轴突选择特定的靶细胞轴突选择特定的靶细胞除去不正确的和多余的突触和轴突及树突的分枝，除去不正确的和多余的突触和轴突及树突的分枝， 并剔除错配的神经元并剔除错配的神经元突触联系最终模式的功能性改造突触联系最终模式的功能性改造-关于突触可塑性的关键期终止的几点假说？关于突触可塑性的关键期终止的几点假说？ Why do critical periods end?关于突触修饰关键期终止的三种假说

41、：关于突触修饰关键期终止的三种假说：Plasticity diminishes when axon growth ceasesPlasticity diminishes when synaptic transmission maturesPlasticity diminishes when cortical activation is constrained-结语结语 Concluding RemarksBrainGenesEnvironmentaxonSynapse formationSynapse connectioninfancyadultBefore birth大脑皮层神经元之间的联系

42、由两个基本不同的发育程序即大脑皮层神经元之间的联系由两个基本不同的发育程序即分子线索分子线索和和神经活动神经活动获得。分子线索控制神经元的身份，引导轴突从特定周获得。分子线索控制神经元的身份，引导轴突从特定周围区投射到靶区并激发突触联系的形成。然而突触接触一旦形成，围区投射到靶区并激发突触联系的形成。然而突触接触一旦形成，他们的继续发育与成熟则主要取决于突触前后成分之间的协调的他们的继续发育与成熟则主要取决于突触前后成分之间的协调的神经活动。神经活动。-室管膜层或室管膜层或脑室层脑室层缘层缘层This mode of nerve cell division predominationin ea

43、rly development neuronal precursorThis mode predominates in later development neuronal precursor The choreography of cell proliferation-How does the cleavage plane during cell division determine the cells fate?the cell to cease division and migrate away from the ventricular zoneDivision again-Inside

44、-out development of cortex-The three phrases of pathway formation-Return片状伪足片状伪足lamellipodia丝状伪足丝状伪足filopodia中心区中心区central core 生长锥生长锥(Growth Cone)-ChemoattractionChemorepulsion-Fasciculation-Glutamate receptors at excitatory synapses-NMDA receptors activated by simultaneously presynaptic and postsy

45、naptic activity-The lasting synaptic effects of strong NMDA receptor activation-Silent synapse and their maturation-Ca2+i5mm 蛋白激酶Ca2+i1mm蛋白磷酸酶突触蛋白去磷酸化突触蛋白磷酸化Long-Term Synaptic Depression-Why Dont Axons Regenerate in Our CNS?Oligodendroglia damage- nogo release-inhibit axon growth myelin-inhibit axon growth after injury-