中华影像医学?儿科卷(第2版)
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第一篇 中枢神经系统

第一章 组织学与解剖学

第一节 胚胎发育与生理

神经系统(nerve system)起源于胚胎的外胚层,由神经管和神经嵴分化而成。包括中枢神经系统(脊髓、脑)和周围神经系统两部分,其功能主要是直接或间接调控机体各系统、器官的活动,对体内、外各种刺激做出迅速而完善的适应性反应。
(一)脑的发生
颅脑从胚胎的第3周开始发育,最初由背侧和腹侧诱导胚胎神经管的形成。在脊索的诱导下出现神经外胚层,构成神经板,随着脊索的延长,神经板逐渐长大并形成神经沟,愈合为神经管,愈合过程中向头尾两端两个方向进展,最终各留一神经孔,称之为前、后神经孔,于胚胎25~27天前、后神经孔闭合形成完整的神经管,神经管管壁增厚折叠进而发育成脑和脊髓,神经管中央存留的管腔将来发育成脑室系统及脊髓的中央管。
脑起源于神经管的头段,约在第4周末,神经管的头段形成三个膨大的脑泡:前脑泡、中脑泡、菱脑泡,中脑泡与菱脑泡之间的缩窄区域称为菱脑峡,约在胚胎第5周,前脑泡的头端向两侧膨大,形成左右两个端脑,尾端形成间脑,端脑继续发育成两侧的大脑半球、纹状体及侧脑室等结构,间脑继续发育成上丘脑、丘脑、下丘脑、第三脑室等结构;中脑泡形成中脑,菱脑泡发育成头侧的后脑及尾侧的末脑,后脑经菱脑峡与头端的中脑相连,后脑继续发育形成脑桥和小脑,末脑形成延髓,与脊髓相连。菱脑的泡腔形成第四脑室。最终,随着脑泡的发育与演化,前脑泡腔演变为两侧的侧脑室及间脑的第三脑室,中脑泡腔演变为中脑导水管,菱脑泡腔演变为第四脑室。
1.大脑的发生
大脑皮质由套层的成神经细胞迁移和分化而成,其种系发生经历了三个阶段:原皮质、旧皮质、新皮质。其中海马和齿状回是最早出现的皮质结构,相当于种系发生的原皮质。胚胎第7周,大量的成神经细胞在纹状体外侧聚集并分化、形成梨状皮质,相当于种系发生中的旧皮质。旧皮质出现不久,随其神经上皮细胞分裂增殖,分批分期的迁移至表层并分化为神经细胞,形成新皮质。胚胎第8~10周时,室管膜层产生的成神经细胞向外迁移、穿过套层,在套层和边缘层之间形成较浅的细胞层,称之为皮质板(cortical plate),至10~11周时,皮质板内分化出锥体细胞。最初的皮质板较薄,位于边缘层的下方,位于未来大脑皮质的最深层。然后,室管膜层由内向外迁移,后继迁出的细胞抵达已形成细胞层的浅部,所以皮质最浅层形成最晚,而且迁移的路程也较长,人的新皮质在胚胎第6个月时基本完成细胞的增生。
2.小脑的发生
小脑是后脑两侧的翼板背侧部分的菱唇对称性增厚发育分化而成。左右菱唇在中线融合形成小脑板。在胚胎12周时,小脑板的两外侧部膨大,形成小脑半球,中部变细形成小脑蚓部,之后,由一条横裂从小脑蚓分出了小结,从小脑半球分出了绒球。早期小脑板具有室管膜层、套层、边缘层三层结构。胚胎10~11周,小脑板增厚,室管膜层的神经上皮细胞增殖并通过套层迁移至边缘层表面,形成一薄的细胞层,称为颗粒层,其在小脑表面增殖,使之迅速扩大并产生皱褶,形成小脑叶片,部分成神经细胞从室管膜层迁移至外颗粒层下方,形成浦肯野细胞层,胚胎16周前后,外颗粒层细胞迅速增殖,分化出不同的细胞类型,部分向内迁移,分化为颗粒细胞,位于浦肯野细胞层深部,构成内颗粒层。胚胎21周后,随着外颗粒层细胞的内迁,内颗粒层逐渐增厚,这种行为一直持续到出生后。内迁的过程中,边缘层的细胞逐渐稀少,使原来的边缘层形成了小脑表面的分子层,原来的内颗粒层则成为颗粒层。内层的成神经细胞则聚集成团,分化为小脑白质中的核团,如齿状核。
3.胼胝体的发生
胚胎发生中胼胝体膝部后份首先出现,随后形成胼胝体的体部、压部,此后胼胝体膝部前份出现,最后形成胼胝体嘴部。胚胎20周时,完整的胼胝体基本形成,但胼胝体的发育远未完成。从胚胎20周到足月,胼胝体长度增长25%,体部厚度增长30%,膝部厚度增长270%。
(二)脊髓的发生
神经管的头段发育为脑时,其尾段发育为脊髓。早期的神经管脊髓部横断面的管腔呈菱形,随着神经管壁的增厚,管腔逐渐缩小。后期,由于神经管背侧部左右侧壁的合并,该部管腔逐渐消失,腹侧部管腔则变圆并演化为脊髓中央管,尾端的管腔形成终室。胚胎第3个月前,脊髓与脊柱等长,其下端可达脊柱的尾骨。第3个月后,由于脊柱增长比脊髓快,并逐渐超越脊髓向尾端延伸,而脊髓位置相对上移。至第4个月时,脊髓形成明显的颈膨大、腰膨大。出生前,脊髓下端与第3腰椎平齐。成人脊髓尾端则平第1腰椎下缘,由于脊柱与脊髓的长度不同,骶尾神经丛脊髓尾部发出后,与脊髓长轴平行下行。由于脊髓末端与尾椎相连,因此随着脊柱的迅速生长,脊髓末端的终丝被拉得更长。而脊髓的发育基本保持了室管膜层、套层、边缘层三层结构。
脊髓灰质是由套层分化而来,中央管腹侧的底板停止发育,而基板内细胞继续增多,并向腹侧突出,致使在脊髓腹侧正中、左右两基板之间形成一纵沟,称前正中裂。当中央管背侧部闭合时,左右翼板增大并向内侧推移,在中线合并形成一隔膜,称后正中隔。而位于中央管腹、背侧的套层,形成脊髓灰质的前联合和后联合。脊髓中央管的室管膜由室管膜层分化而来。
脊髓的白质由边缘层分化而来。由于后根神经纤维在脊髓背外侧穿入,前根神经纤维由腹外侧穿出,从而把边缘层分为后索、侧索、前索,左右侧的神经纤维在灰质前联合的腹侧交叉,形成白质前联合。
神经管发育过程中,如果后神经孔闭合失败,则出现临床上常见的脊柱裂畸形,以其闭合失败的早晚,脊柱裂发生的部位亦不相同,闭合失败越早,脊柱裂发生的部位越高,合并的相应畸形越严重。如果前神经孔未闭,则可发生无脑畸形,常伴有颅顶骨发育不全等。