第1章 研究神經(jīng)發(fā)育的模型和方法 001
1.1 什么是神經(jīng)發(fā)育？ 001
1.2 為什么研究神經(jīng)發(fā)育 002
1.2.1 當(dāng)前對(duì)神經(jīng)發(fā)育的認(rèn)識(shí)尚不明確 002
1.2.2 對(duì)人類健康的影響 003
1.2.3 對(duì)未來(lái)技術(shù)的影響 004
1.3 有助于理解神經(jīng)發(fā)育機(jī)制的關(guān)鍵進(jìn)展 005
1.4 無(wú)脊椎動(dòng)物模型 005
1.4.1 果蠅 005
1.4.2 線蟲(chóng) 009
1.4.3 其他無(wú)脊椎動(dòng)物 012
1.5 脊椎動(dòng)物模型 012
1.5.1 青蛙 012
1.5.2 雞 013
1.5.3 斑馬魚 013
1.5.4 小鼠 015
1.5.5 人類 022
1.5.6 其他脊椎動(dòng)物 024
1.6 觀察與實(shí)驗(yàn)：研究神經(jīng)發(fā)育的方法 025
1.7 小結(jié) 026
第2章 神經(jīng)發(fā)育解剖學(xué) 027
2.1 神經(jīng)系統(tǒng)從胚胎神經(jīng)外胚層發(fā)育而來(lái) 027
2.2 描述胚胎結(jié)構(gòu)的解剖術(shù)語(yǔ) 028
2.3 無(wú)脊椎動(dòng)物線蟲(chóng)的發(fā)育 029
2.3.1 秀麗隱桿線蟲(chóng)（C.elegans） 029
2.3.2 果蠅（Drosophila） 031
2.4 脊椎動(dòng)物神經(jīng)外胚層發(fā)育及神經(jīng)胚形成 033
2.4.1 青蛙（Frog） 033
2.4.2 雞（Chick） 036
2.4.3 斑馬魚（Zebrafish） 038
2.4.4 小鼠（Mouse） 038
2.4.5 人（Human） 045
2.5 脊椎動(dòng)物的次級(jí)神經(jīng)胚形成 049
2.6 無(wú)脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物外周神經(jīng)系統(tǒng)的形成 050
2.6.1 無(wú)脊椎動(dòng)物 050
2.6.2 脊椎動(dòng)物：神經(jīng)嵴和基板 051
2.6.3 脊椎動(dòng)物：感覺(jué)器官的發(fā)育 053
2.7 小結(jié) 054
第3章 神經(jīng)誘導(dǎo)：細(xì)胞間信號(hào)如何決定細(xì)胞命運(yùn)的一個(gè)例證 056
3.1 什么是神經(jīng)誘導(dǎo) 056
3.2 特化與定型 057
3.3 神經(jīng)誘導(dǎo)的發(fā)現(xiàn) 057
3.4 近期的突破：鑒別介導(dǎo)神經(jīng)誘導(dǎo)的分子 059
3.5 果蠅神經(jīng)誘導(dǎo)機(jī)制的保守性 062
3.6 默認(rèn)模型之外——神經(jīng)誘導(dǎo)涉及的其他信號(hào)通路 064
3.7 信號(hào)傳導(dǎo)：細(xì)胞如何對(duì)細(xì)胞間信號(hào)做出反應(yīng) 068
3.8 細(xì)胞間信號(hào)調(diào)節(jié)基因表達(dá) 069
3.8.1 轉(zhuǎn)錄調(diào)控的一般機(jī)制 070
3.8.2 參與神經(jīng)誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子 072
3.8.3 轉(zhuǎn)錄因子控制哪些基因 075
3.8.4 基因功能也能通過(guò)其他機(jī)制得到調(diào)控 078
3.9 發(fā)育的本質(zhì)：細(xì)胞間和細(xì)胞內(nèi)信號(hào)的復(fù)雜相互作用 080
3.10 小結(jié) 080
第4章 神經(jīng)外胚層的形成 082
4.1 神經(jīng)系統(tǒng)的區(qū)域性形成 082
4.1.1 成形素決定基因表達(dá)的模式 083
4.1.2 發(fā)育是逐步完成的 085
4.2 果蠅中樞神經(jīng)系統(tǒng)AP軸的形成 086
4.2.1 從信號(hào)分子梯度到轉(zhuǎn)錄因子表達(dá)區(qū)域 086
4.2.2 外胚層分化產(chǎn)生體節(jié) 088
4.2.3 編碼體節(jié)身份特征——同源異形盒基因 089
4.3 脊椎動(dòng)物中樞神經(jīng)系統(tǒng)AP軸的形成 091
4.3.1 Hox基因是高度保守的 092
4.3.2 初始AP軸信息來(lái)源于中胚層 093
4.3.3 調(diào)控前腦區(qū)形成的基因 095
4.4 果蠅局部的形成：體節(jié)內(nèi)神經(jīng)形成的細(xì)化 097
4.4.1 果蠅體節(jié)邊界處的體節(jié)信號(hào)為其提供了AP軸位置信息 098
4.4.2 果蠅背腹軸（DV）的形成 100
4.4.3 神經(jīng)干細(xì)胞的身份信息來(lái)自AP和DV軸形成中信息的整合 102
4.5 脊椎動(dòng)物神經(jīng)系統(tǒng)的區(qū)域構(gòu)建 103
4.5.1 在脊椎動(dòng)物大腦中，AP軸邊界組織了局部區(qū)域的構(gòu)建 103
4.5.2 脊椎動(dòng)物CNS中DV軸的形成 105
4.5.3 信號(hào)梯度驅(qū)動(dòng)DV軸的形成 106
4.5.4 SHH和BMP是神經(jīng)管DV軸前體結(jié)構(gòu)域的成形素 107
4.5.5 AP軸和DV軸構(gòu)建信息的整合 108
4.6 小結(jié) 110
第5章 神經(jīng)發(fā)生：神經(jīng)細(xì)胞的產(chǎn)生 111
5.1 神經(jīng)細(xì)胞的產(chǎn)生 111
5.2 果蠅的神經(jīng)發(fā)生 112
5.2.1 原神經(jīng)基因促進(jìn)神經(jīng)定型 112
5.2.2 側(cè)向抑制：Notch信號(hào)抑制定型 115
5.3 脊椎動(dòng)物中的神經(jīng)發(fā)生 117
5.3.1 原神經(jīng)基因是保守的 117
5.3.2 在脊椎動(dòng)物CNS中，神經(jīng)發(fā)生與放射性膠質(zhì)細(xì)胞有關(guān) 118
5.3.3 在脊椎動(dòng)物CNS中的原神經(jīng)因子和Notch信號(hào) 120
5.4 神經(jīng)亞型身份的調(diào)控 122
5.4.1 不同的原神經(jīng)基因——不同的神經(jīng)發(fā)生方案 122
5.4.2 轉(zhuǎn)錄因子的組合控制形成神經(jīng)元的多樣性 123
5.5 在神經(jīng)發(fā)生過(guò)程中細(xì)胞增殖的調(diào)控 125
5.5.1 促進(jìn)細(xì)胞增殖的信號(hào) 125
5.5.2 神經(jīng)發(fā)生過(guò)程中的細(xì)胞分裂模式 126
5.5.3 在果蠅中不對(duì)稱細(xì)胞分裂需要Numb 128
5.5.4 脊椎動(dòng)物神經(jīng)發(fā)生中非對(duì)稱細(xì)胞分裂的控制 130
5.5.5 在脊椎動(dòng)物中，分裂模式被調(diào)控以產(chǎn)生大量的神經(jīng)元 132
5.6 神經(jīng)身份的時(shí)序調(diào)控 135
5.6.1 神經(jīng)細(xì)胞誕生的時(shí)間對(duì)于神經(jīng)身份的確定是重要的 135
5.6.2 細(xì)胞出生時(shí)間決定神經(jīng)元的空間分布模式 136
5.6.3 出生時(shí)間如何影響一個(gè)神經(jīng)元的命運(yùn) 138
5.6.4 果蠅神經(jīng)干細(xì)胞中的時(shí)間控制內(nèi)在機(jī)制 138
5.6.5 在哺乳動(dòng)物大腦皮層中細(xì)胞的出生日期、神經(jīng)元分層和性能 140
5.7 我們?yōu)槭裁葱枰�了解神�?jīng)發(fā)生？ 144
5.8 小結(jié) 144
第6章 神經(jīng)元形態(tài)的發(fā)育 146
6.1 兩種特殊類型的神經(jīng)元分支 146
6.1.1 軸突和樹(shù)突 147
6.1.2 成熟的軸突和樹(shù)突內(nèi)的細(xì)胞骨架 148
6.2 生長(zhǎng)中的神經(jīng)突 150
6.2.1 神經(jīng)突的延伸源自其端的生長(zhǎng) 150
6.2.2 生長(zhǎng)錐的動(dòng)力學(xué)機(jī)制 151
6.3 神經(jīng)突的生長(zhǎng)階段 152
6.3.1 體外培養(yǎng)的海馬體神經(jīng)元中神經(jīng)突的生長(zhǎng) 152
6.3.2 體內(nèi)的神經(jīng)突生長(zhǎng) 154
6.4 神經(jīng)突的生長(zhǎng)受神經(jīng)元周圍環(huán)境的影響 155
6.4.1 細(xì)胞外誘因的重要性 155
6.4.2 細(xì)胞外信號(hào)促進(jìn)或抑制神經(jīng)突生長(zhǎng) 156
6.5 生長(zhǎng)錐中的分子應(yīng)答 158
6.5.1 細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵事件 158
6.5.2 小G蛋白是神經(jīng)突生長(zhǎng)的關(guān)鍵調(diào)控因素 158
6.5.3 效應(yīng)分子直接影響微絲動(dòng)力學(xué) 161
6.5.4 其他神經(jīng)突延伸過(guò)程的調(diào)控 162
6.6 沿軸突的主動(dòng)運(yùn)輸對(duì)于生長(zhǎng)十分重要 162
6.7 神經(jīng)元極性的發(fā)育調(diào)控 163
6.7.1 軸突特化過(guò)程中的信號(hào) 163
6.7.2 軸突唯一性的保障 165
6.7.3 哪一個(gè)神經(jīng)突將成為軸突？ 166
6.8 樹(shù)突 167
6.8.1 樹(shù)突分枝的調(diào)控 167
6.8.2 樹(shù)突分枝的自我回避 168
6.8.3 樹(shù)突域平鋪 170
6.9 小結(jié) 170
第7章 神經(jīng)元遷移 172
7.1 在神經(jīng)系統(tǒng)的形成過(guò)程中許多神經(jīng)元都會(huì)進(jìn)行遠(yuǎn)程遷移 172
7.2 如何觀察神經(jīng)元遷移？ 173
7.2.1 觀察活體胚胎中神經(jīng)元的遷移 173
7.2.2 觀察培養(yǎng)組織中的神經(jīng)元遷移 173
7.2.3 間接追蹤細(xì)胞遷移的方法 176
7.3 主要遷移模式 180
7.3.1 由支架引導(dǎo)神經(jīng)元遷移 180
7.3.2 神經(jīng)元的群體遷移 182
7.3.3 神經(jīng)元的單獨(dú)遷移 184
7.4 遷移的起始 185
7.4.1 神經(jīng)嵴細(xì)胞遷移的起始 186
7.4.2 神經(jīng)元遷移的起始 187
7.5 如何將遷移細(xì)胞引導(dǎo)到目的地？ 188
7.5.1 秀麗隱桿線蟲(chóng)神經(jīng)元的定向遷移 188
7.5.2 神經(jīng)嵴細(xì)胞遷移的引導(dǎo) 189
7.5.3 斑馬魚中神經(jīng)前體細(xì)胞在側(cè)線發(fā)育中的導(dǎo)向 191
7.5.4 放射狀膠質(zhì)纖維的導(dǎo)向 192
7.6 移動(dòng) 195
7.7 運(yùn)動(dòng)結(jié)束——遷移的終止 198
7.8 胚胎大腦皮層包含放射狀和切向遷移的細(xì)胞 200
7.9 小結(jié) 202
第8章 軸突導(dǎo)向 203
8.1 許多軸突穿越長(zhǎng)而復(fù)雜的路徑 203
8.1.1 軸突如何被引導(dǎo)至靶點(diǎn) 203
8.1.2 生長(zhǎng)錐 205
8.1.3 分解旅程——中間目標(biāo) 206
8.2 接觸引導(dǎo) 208
8.2.1 行動(dòng)中的接觸引導(dǎo)：先驅(qū)者和追隨者、成束和解束 208
8.2.2 Eph和ephrin：起接觸引導(dǎo)作用的多功能細(xì)胞表面分子 211
8.3 趨化性——通過(guò)可擴(kuò)散的誘導(dǎo)因子引導(dǎo)軸突 212
8.3.1 Netrin——在腹中線表達(dá)的一種趨化誘因 214
8.3.2 Slit蛋白 217
8.3.3 信號(hào)素 217
8.3.4 其他軸突導(dǎo)向分子 218
8.4 軸突如何在選擇點(diǎn)改變它們的行為 218
8.4.1 連合軸突一旦穿過(guò)底板就會(huì)失去對(duì)netrin的吸引力 218
8.4.2 綜合分析——誘導(dǎo)因子及其受體在腹側(cè)中線處協(xié)調(diào)指導(dǎo)連合軸突尋路 221
8.4.3 穿越中線后，連合軸突朝向大腦投射 225
8.5 少量誘導(dǎo)因子如何引導(dǎo)大量軸突 226
8.5.1 多個(gè)軸突路徑遵循同一引導(dǎo)線索 227
8.5.2 誘導(dǎo)因子及其受體之間的相互作用可以被輔助因子改變 227
8.6 一些軸突可能通過(guò)不同機(jī)制在非常短的距離內(nèi)形成特定連接 228
8.7 生長(zhǎng)錐在響應(yīng)誘導(dǎo)因子方面具有自主性 228
8.7.1 生長(zhǎng)錐與細(xì)胞體分離后仍然可以導(dǎo)航 228
8.7.2 生長(zhǎng)錐的局部翻譯 229
8.8 轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控軸突的引導(dǎo)決策 230
8.9 小結(jié) 232
第9章 神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育中的生與死 233
9.1 正常發(fā)育過(guò)程中細(xì)胞死亡的發(fā)生和生理意義 233
9.2 細(xì)胞死亡的兩種主要方式：凋亡或壞死 235
9.3 無(wú)脊椎動(dòng)物的研究揭示了很多關(guān)于細(xì)胞如何自我毀滅的信息 238
9.3.1 啟動(dòng)階段 239
9.3.2 死亡階段 240
9.3.3 吞噬階段 240
9.4 線蟲(chóng)中調(diào)控程序性細(xì)胞死亡的大部分基因在脊椎動(dòng)物中是保守的 241
9.5 神經(jīng)發(fā)育過(guò)程中程序性細(xì)胞死亡發(fā)揮重要作用的例子 243
9.5.1 早期祖細(xì)胞群中的程序性細(xì)胞死亡 243
9.5.2 程序性細(xì)胞死亡對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)的性別差異有所貢獻(xiàn) 244
9.5.3 程序性細(xì)胞死亡會(huì)移除已完成其使命的暫時(shí)功能細(xì)胞 246
9.5.4 程序性細(xì)胞死亡的數(shù)量與相互作用的神經(jīng)組織中的細(xì)胞
數(shù)量相匹配 250
9.6 神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子是細(xì)胞存活和死亡的重要調(diào)控因子 252
9.6.1 神經(jīng)生長(zhǎng)因子 254
9.6.2 細(xì)胞因子 254
9.7 電活動(dòng)在調(diào)節(jié)程序性細(xì)胞死亡中的作用 256
9.8 小結(jié) 256
第10章 腦圖譜的形成 258
10.1 什么是腦圖譜 258
10.2 腦圖譜的類型 259
10.2.1 粗略圖 260
10.2.2 精細(xì)圖 261
10.3 腦圖譜的形成原理 263
10.3.1 發(fā)育過(guò)程中的軸突有序生長(zhǎng) 264
10.3.2 圖譜的形成理論 266
10.4 粗略圖的發(fā)育：皮質(zhì)區(qū) 267
10.4.1 圖譜源假說(shuō)與皮層源假說(shuō) 267
10.4.2 皮層區(qū)的空間位置 267
10.5 精細(xì)圖的發(fā)育：拓?fù)鋱D 269
10.5.1 視網(wǎng)膜通路 269
10.5.2 化學(xué)親和假說(shuō) 271
10.5.3 ephrins在小雞視頂蓋中起分子編碼作用 273
10.6 腦圖譜發(fā)生碰撞時(shí)，來(lái)自多個(gè)結(jié)構(gòu)的輸入 275
10.6.1 從哺乳動(dòng)物的視網(wǎng)膜到皮層 276
10.6.2 活動(dòng)依賴性眼特異性分離：視網(wǎng)膜波的作用 277
10.6.3 眼優(yōu)勢(shì)帶的形成 280
10.6.4 眼優(yōu)勢(shì)帶是由丘腦皮層軸突的向內(nèi)生長(zhǎng)形成的 281
10.6.5 神經(jīng)活動(dòng)和眼優(yōu)勢(shì)帶的形成 282
10.6.6 感覺(jué)圖譜的整合 282
10.7 特征圖的發(fā)育 283
10.7.1 視覺(jué)系統(tǒng)中的特征圖 283
10.7.2 經(jīng)驗(yàn)在方位圖和方向圖形成中的作用 286
10.8 小結(jié) 287
第11章 功能屬性的成熟 288
11.1 神經(jīng)元是可興奮的細(xì)胞 289
11.1.1 引起細(xì)胞興奮 290
11.1.2 神經(jīng)元的電學(xué)特性 290
11.1.3 內(nèi)在神經(jīng)生理學(xué)調(diào)控 293
11.2 發(fā)育中的神經(jīng)元興奮性 294
11.2.1 神經(jīng)元興奮性在發(fā)育過(guò)程中發(fā)生顯著變化 295
11.2.2 早期動(dòng)作電位由Ca2+驅(qū)動(dòng)，而不是Na+ 295
11.2.3 在突觸形成前，神經(jīng)遞質(zhì)受體調(diào)節(jié)興奮性 297
11.2.4 GABA受體的激活使興奮變?yōu)橐种?297
11.3 由神經(jīng)元興奮性調(diào)節(jié)的發(fā)育過(guò)程 299
11.3.1 電興奮性可調(diào)節(jié)神經(jīng)元的增殖和遷移 299
11.3.2 神經(jīng)元活動(dòng)和軸突導(dǎo)向 301
11.4 突觸生成 302
11.4.1 突觸 302
11.4.2 樹(shù)突的電學(xué)特性 304
11.4.3 突觸生成的階段 305
11.4.4 突觸特異化和誘導(dǎo)（Synaptic specification and induction） 306
11.4.5 突觸形成 310
11.4.6 突觸選擇：穩(wěn)定和消退 311
11.5 樹(shù)突棘生成 312
11.5.1 樹(shù)突棘形態(tài)和動(dòng)力學(xué) 314
11.5.2 樹(shù)突棘的理論 315
11.5.3 樹(shù)突棘生成的小鼠模型：weaver突變體 317
11.5.4 樹(shù)突棘發(fā)育的分子調(diào)節(jié)劑 318
11.6 小結(jié) 319
第12章 依賴于經(jīng)驗(yàn)的發(fā)育 320
12.1 經(jīng)驗(yàn)對(duì)視覺(jué)系統(tǒng)發(fā)育的影響 321
12.1.1 雙眼看世界：皮層細(xì)胞的眼優(yōu)勢(shì) 321
12.1.2 視覺(jué)經(jīng)驗(yàn)對(duì)眼優(yōu)勢(shì)的調(diào)節(jié) 323
12.1.3 競(jìng)爭(zhēng)會(huì)調(diào)節(jié)依賴于經(jīng)驗(yàn)的可塑性：黑暗飼養(yǎng)和斜視的影響 324
12.1.4 解剖結(jié)構(gòu)發(fā)生變化前眼優(yōu)勢(shì)的生理變化 326
12.1.5 協(xié)作的雙眼交互作用和視覺(jué)皮層可塑性 329
12.1.6 發(fā)育可塑性的時(shí)機(jī)：敏感期或關(guān)鍵期 331
12.1.7 發(fā)育中視覺(jué)系統(tǒng)的多個(gè)敏感期 332
12.2 經(jīng)驗(yàn)如何改變功能性連接 334
12.2.1 可塑性的細(xì)胞基礎(chǔ)：突觸增強(qiáng)和減弱 334
12.2.2 單眼被剝奪引發(fā)突觸權(quán)重變化的時(shí)間進(jìn)程 337
12.2.3 誘發(fā)LTP/LTD的細(xì)胞和分子機(jī)制 339
12.2.4 調(diào)節(jié)LTP/LTD的表達(dá)和依賴于經(jīng)驗(yàn)的可塑性的突觸變化 341
12.2.5 再可塑性 345
12.2.6 脈沖時(shí)間依賴的可塑性 345
12.3 可塑性的細(xì)胞基礎(chǔ)：抑制型網(wǎng)絡(luò)的發(fā)育 348
12.3.1 抑制有助于單眼剝奪效應(yīng)的表達(dá) 349
12.3.2 抑制通路的發(fā)育調(diào)節(jié)單眼剝奪敏感期的時(shí)間進(jìn)程 350
12.4 穩(wěn)態(tài)可塑性 351
12.5 結(jié)構(gòu)可塑性和細(xì)胞外基質(zhì)的作用 354
12.6 小結(jié) 355
術(shù)語(yǔ)表 356