Развитие нервной системы человека

Примерно 2000 лет назад римский философ Сенека Младший предположил, что человеческий эмбрион является копией взрослого человека в миниатюре, поэтому основная задача развития состоит в том, чтобы просто стать больше. Эта идея преформизма была настолько привлекательной, что многие веками в нее верили. Даже с изобретением микроскопа привлекательность этой теории была настолько сильной, что биологи утверждали, что видели микроскопических лошадей в сперме лошади.

И только к середине 1800-х годов теория преформизма начала терять свои позиции, поскольку люди увидели, что эмбрионы не похожи на взрослых особей, в которых они превратятся. Стало очевидно, что эмбрионы разных видов более похожи друг на друга, чем взрослые особи. На рисунке 1, в верхнем ряду показано поразительное сходство между эмбрионами разных видов — саламандры, цыпленка и человека, в нижнем ряду они изображены уже в виде плода.

Рисунок 1. Эмбрионы и эволюция. Физическое сходство эмбрионов разных видов на ранних этапах развития действительно поражает. На рисунке представлены эмбрионы саламандры, цыпленка и человека. Такое сходство указывает на то, что эмбрионы не являются просто миниатюрными копиями взрослого организма

На раннем этапе формирования эмбрионы всех видов позвоночных имеют схожие черты: примитивная голова, область с выпуклостями или складками и хвост. И только по мере развития зародыш приобретает отличительные признаки своего вида. Сходство зародышей на ранних этапах развития настолько велико, что многие биологи XIX в. увидели в этом доказательство теории Дарвина о происхождении всех позвоночных от общего предка миллионы лет назад.

Эмбриональная нервная система позвоночных, так же как и тело, имеет определенную структуру. На рисунке 2 показана стадия трех мозговых пузырей эмбриона позвоночного животного: передний мозг, средний мозг и задний мозг. Оставшаяся нервная трубка образует впоследствии спинной мозг. Как развиваются эти три части? Мы можем проследить эти события по мере созревания эмбриона.

Рисунок 2. Нервная система позвоночных животных. Передний мозг, средний мозг и задний мозг, а также остатки нервной трубки, из которой сформируется спинной мозг, можно выделить у эмбриона человека примерно на 28-е сутки развития

Когда сперматозоид оплодотворяет яйцеклетку, то образуется зигота, состоящая лишь из одной клетки. Но вскоре эта клетка начинает делиться. К 15-му дню, после оплодотворения, развивающийся зародыш (эмбрион) напоминает жареное яйцо (рис. 3). Видна структура, образованная несколькими слоями клеток, с приподнятой областью посередине, которая носит название эмбриональный диск и, по существу, является зачатком тела.

Рисунок 3. От оплодотворения до эмбриона. Развитие организма начинается с образования зиготы, при оплодотворении (1-й день). На 2-й день зигота начинает делиться. На 15-й день начинает формироваться зародышевый диск

Через 3 недели после зачатия зачаточная нервная ткань, или нервная пластинка, видна во внешнем слое эмбриональных клеток. Сначала нервная пластинка прогибается, образуя нервный желобок, как показано на рис. 4. Затем желобок сворачивается, образуя нервную трубку, точно так же можно скрутить бумажный лист, чтобы сделать цилиндр.

Рисунок 4. Формирование нервной трубки. Длинное углубление, или желобок нервной трубки, сначала формируется в нервной пластинке. К 21-му дню, помимо желобка нервной трубки можно увидеть примитивный мозг. На 23-й день развития уже можно увидеть формирование нервной трубки, которая образуется при прогибании нервной пластинки внутрь по всей длине дорсальной поверхности эмбриона. На данной фотографии показан эмбрион на 24-й день развития.

Клетки, образующие нервную трубку, можно рассматривать как источник формирования отделов центральной нервной системы. В центре трубки остается полость, из которой образуются желудочки головного мозга и позвоночный капал. На микрофотографиях, представленных на рис. 5, показано, как происходит закрытие нервной трубки на примере эмбриона мыши.

Рисунок 5. Развитие нервной трубки. Фотографии сканирующего электронного микроскопа демонстрируют процесс смыкания нервной трубки у эмбриона мыши.

В течение последующих 3 недель эмбрионального развития человеческое тело и нервная система быстро меняются (рис. 6). К 7-й педеле (49-й день) зародыш начинает напоминать человека. Примерно на 100-й день после зачатия мозг зародыша становится похожим на мозг взрослого человека, а формирование борозд и извилин начинается примерно на 7-м месяце развития.

Рисунок 6. Развитие мозга в пренатальном периоде. Развитие человеческого мозга проходит несколько стадий. По мере того как отделы мозга формируются в ходе внутриутробного развития, ориентируясь по цвету, можно выделить передний, средний и задний мозг (см. рис. 2). В возрасте б месяцев развивающийся передний мозг скрывает структуры среднего мозга.

К концу 9-го месяца мозг плода имеет тот же вид, что и у взрослого человека, но его клеточная структура еще отличается.

P.S. Стволовые клетки мозга взрослого человека, выстилающие субвентрикулярную зону, также, найдены в гиппокампе, спинном мозге и сетчатке.

- Читать далее "Происхождение нейронов и глии нервной системы"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 7.9.2023