神経調節

神経胚形成は、神経管に神経板の形質転換を含む脊椎動物胚における折り処理、を指します。この段階の胚は神経細胞と呼ばれます。

このプロセスは、脊索がその上の外胚葉胚葉に信号を送り、厚くて平らな神経板を形成することにより、中枢神経系（CNS）の形成を誘導するときに始まります。神経板はそれ自体に折り畳まれて神経管を形成し、後に脊髄と脳に分化し、最終的に中枢神経系を形成します。

神経管の異なる部分は、異なる種で、一次および二次神経形成と呼ばれる2つの異なるプロセスによって形成されます。

一次神経形成では、神経板は内側に折り目が付き、縁が接触して融合します。
二次神経形成では、チューブは固体前駆体の内部からくり抜くことにより形成されます。

一次神経支配

一次神経誘導

誘導の概念は1817年にパンドールの仕事に始まりました。誘導を証明する最初の実験は、ヴィクトルハンバーガーが1901年にドイツのハンススペマンと1904年にアメリカのウォーレンルイスの両方を発見したことに起因しました。神経形成中の外胚葉の神経組織への最初の分化に関する用語「一次神経誘導」。胚形成の最初の誘導イベントであると考えられていたため、「プライマリ」と呼ばれていました。ノーベル賞を受賞した実験は、彼の学生ヒルダマンゴールドによって行われました。発生中のサンショウウオ胚の胞胚の背唇の領域から外胚葉を別の胚に移植し、この「オーガナイザー」組織は、元の胚の周囲組織を外胚葉から神経組織に変える完全な二次軸の形成を「誘導」しました。したがって、ドナー胚からの組織は、変化を誘発するため、インデューサーと呼ばれていました。オーガナイザーは胞胚の背唇であるが、これは細胞のセットではなく、先端が収縮したボトル細胞を形成することにより胞胚の背唇上を移動する細胞の絶えず変化するグループであることに注意することが重要です。原腸形成中の任意の時点で、オーガナイザーに異なるセルがあります。

20世紀にわたる科学者によるインデューサーに関するその後の研究は、胞胚孔の背唇がインデューサーとして作用するだけでなく、一見無関係な他の膨大な数のアイテムも作用することを実証しました。これは、ゆでられた外胚葉がヨハネス・ホルトフレッターによってまだ誘導できることがわかったときに始まりました。低pH、サイクリックAMP、床のほこりなどの多様なアイテムは、かなりの驚きにつながるインデューサーとして機能する可能性があります。生きているときに誘導できない組織でさえ、煮たときに誘導することができます。ラード、ワックス、バナナの皮、凝固したカエルの血液などの他のアイテムは誘発しませんでした。化学ベースの誘導分子の探索は、発達分子生物学者によって取り上げられ、誘導能力を有することが示されたアイテムの膨大な文献が成長し続けました。より最近では、インデューサー分子は遺伝子に起因するものであり、1995年には「Spemannのオーガナイザーの分子的性質」を決定するために、一次神経誘導に関与するすべての遺伝子とその相互作用をカタログ化することが求められました。骨形成タンパク質などの可溶性成長因子、およびノギンやフォリスタチンなどの「阻害シグナル」の要件を含む、いくつかの他のタンパク質および成長因子もインデューサーとして呼び出されています。

1894年にHans Drieschから始まって、用語誘導が一般化される前でさえ、一次神経誘導は本質的に機械的である可能性があることを示唆しました。一次神経誘導のメカノケミカルベースのモデルは、1985年にBrodland＆Gordonによって提案されました。実際の収縮の物理的な波は、スペマンオーガナイザーの正確な位置から発生することが示されており、その後、推定神経上皮を通過し、2006年に主要な神経誘導が提案された方法の完全な作業モデルになります。一次神経誘導が機械的効果によって開始される可能性を検討する分野。一次神経誘導の完全な説明はまだ見つかっていない。

形状変化

誘導後に神経形成が進むと、神経板の細胞は円柱状になり、顕微鏡で周囲の推定上皮外胚葉（羊膜の胚盤葉内胚葉）とは異なることが確認できます。細胞は横方向に移動し、中心軸から遠ざかり、角錐台形状に変化します。このピラミッド形状は、細胞の先端部分のチューブリンとアクチンを介して達成され、それらは移動すると収縮します。セルの形状の変化は、セル内の核の位置によって部分的に決定され、セルの領域に膨らみが生じて、セルの高さと形状が強制的に変更されます。このプロセスは、心尖部狭窄として知られています。その結果、分化中の神経板が平坦化されます。これは、以前の丸い原腸が平らな上部の丸いボールになったときに、サンショウウオで特に顕著です。神経板を参照

折り畳み

円筒形神経管に折り畳まれる平らな神経板のプロセスは一次神経形成と呼ばれます。細胞形状の変化の結果として、神経板は内側ヒンジ点（MHP）を形成します。表皮が拡大すると、MHPに圧力がかかり、神経板が折りたたまれ、神経のと神経溝が形成されます。神経は背外側のヒンジ点（DLHP）を形成し、このヒンジに圧力がかかると、神経が正中線で交わり融合します。融合には、細胞接着分子の調節が必要です。神経板は、E-カドヘリン発現からN-カドヘリンおよびN-CAM発現に切り替わり、お互いを同じ組織として認識し、チューブを閉じます。この発現の変化は、神経管の表皮への結合を停止します。神経板の折り畳みは複雑なステップです。

脊索は、神経管の発達に不可欠な役割を果たします。神経形成の前に、上胚葉内胚葉細胞が低芽細胞内胚葉に向かって移動する間に、脊索プロセスは脊索板と呼ばれるアーチに開き、神経板の上にある神経上皮を付着させる。脊索板は、神経板のアンカーとして機能し、中央部を固定したまま、板の2つの端を押し上げます。脊索細胞のいくつかは、後に神経管の床板を形成するために中央部の神経板に組み込まれます。脊索板は分離し、固体脊索を形成します。

実際の管を形成するための神経管の折り畳みは、一度に起こるわけではありません。代わりに、カーネギーステージ9（人間の胚の20日目頃）の4番目の体節のレベルで始まります。神経板の外側の縁は正中線で接触し、結合します。これは頭側（頭に向かって）と尾側（尾に向かって）の両方で続きます。頭蓋および尾部に形成される開口部は、 頭蓋および尾部の神経孔と呼ばれます。ヒト胚では、頭蓋の神経孔は約24日目、尾の神経孔は28日目に閉じます。頭蓋（上）と尾（下）の神経孔の閉鎖に失敗すると、それぞれ無脳症と二分脊椎と呼ばれる状態になります。さらに、神経管が体の長さ全体にわたって閉じることができないと、裂孔症と呼ばれる状態になります。

パターニング

開発の段階が遺伝子産物の勾配によって指示されるフランス国旗モデルによれば、いくつかの遺伝子は、特に神経原性プラコードの開発のために、オープン神経板のパターンを誘導するために重要であると考えられています。これらのプラコードは最初に、開いた神経板で組織学的に明らかになります。脊索からの音速ハリネズミ（SHH）シグナル伝達がその形成を誘導した後、初期神経管の床板もSHHを分泌します。閉鎖後、神経管は、SHHと屋根板から分泌されるBMP4を含む因子の複合効果に応じて、基底板または床板と屋根板または翼板を形成します。基底板は、脊髄の運動部分と脳幹を含む神経系の腹側部分のほとんどを形成します。翼板は背部を形成し、主に感覚処理に専念します。

背表皮はBMP4およびBMP7を発現します。神経管の屋根板は、より多くのBMP4および他のトランスフォーミング成長因子ベータ（TGF-β）シグナルを発現して、神経管間に背側/腹側の勾配を形成することにより、これらのシグナルに応答します。脊索はSHHを表現します。床板は、独自のSHHを生成し、勾配を形成することでSHHに応答します。これらの勾配により、転写因子の差次的発現が可能になります。

モデルの複雑さ

神経管の閉鎖は完全には理解されていません。神経管の閉鎖は種によって異なります。哺乳動物では、複数のポイントで会議を行うことにより閉鎖が行われ、その後、閉鎖します。鳥類では、神経管の閉鎖は中脳の一点から始まり、前後に動きます。

二次神経支配

二次神経形成では、神経外胚葉および内胚葉からのいくつかの細胞が髄質を形成します。髄質コードは凝縮して分離し、空洞を形成します。その後、これらの空洞は融合して単一のチューブを形成します。二次神経形成は、ほとんどの動物の後部で発生しますが、鳥ではよりよく発現します。一次神経および二次神経の両方からの管は、最終的に開発の約6週目に接続します。

初期の脳の発達

神経管の前部は、脳の3つの主要部分、前脳（前脳）、中脳（中脳）、および後脳（菱脳）を形成します。これらの構造は、神経管閉鎖の直後に、Hox遺伝子、Emx、Otx、Pax遺伝子などの他の転写因子、線維芽細胞増殖などの分泌シグナル伝達因子など、前後のパターニング遺伝子によって指定されたパターンで脳小胞と呼ばれる隆起として現れます因子（FGF）およびWnt。これらの脳小胞はさらに小領域に分かれます。前脳は終脳と間脳を引き起こし、菱脳は中脳と髄脳を生成します。脊索動物の脳の進化的に最も古い部分である後脳も、菱形筋と呼ばれる異なる部分に分かれています。ロンボメアは、呼吸と心拍数を制御するものを含む、生命に必要な最も重要な神経回路の多くを生成し、脳神経の大部分を生成します。神経堤細胞は、各ロンボメアの上に神経節を形成します。初期の神経管は、主に胚室神経上皮で構成され、後には心室帯と呼ばれ、放射状グリア細胞と呼ばれる一次神経幹細胞を含み、神経発生の過程を通じて脳の発達中に産生されるニューロンの主な供給源として機能します。

非神経外胚葉組織

両側の脊索を取り巻く近軸中胚葉は体節に発達します（将来の筋肉、骨、および脊椎動物の手足の形成に貢献します）。

神経堤細胞

神経堤と呼ばれる組織の塊は、折りたたみ神経管の外側板のまさに端に位置し、神経管から分離し、移動してさまざまな異なるが重要な細胞になる。

神経堤細胞は胚を通って移動し、色素細胞や末梢神経系の細胞を含むいくつかの細胞集団を生じさせます。

神経管欠損

神経形成の失敗、特に神経管の閉鎖の失敗は、人間の最も一般的で障害のある先天性欠損症の1つであり、生児500人に約1人に発生します。