构建大脑(神经发育导论)(精)

本书主要介绍大脑是如何从简单的早期胚胎成为地球上最复杂的生物结构的。本书内容涉及细胞如何变成神经元，如何控制细胞的增殖，如何调控它们变成的神经细胞的类型，神经元之间如何相互连接，如何在神经活动的影响下塑造这些连接，以及为什么有些神经元会凋亡等。本书还介绍了脑图谱以及特征脑图谱的发育，并有专门的章节阐述了经历依赖的发育，也就是大脑的可塑性。本书图文并茂，易于理解。

中国传媒大学脑科学与智能媒体研究院院长，教授，博士生导师；北京市协同创新研究院智能传媒技术中心主任。北京市首批\\\\\\\"脑科学研究”专项指导组受聘专家；中国人工智能学会(CAAI)智能传媒专委会主任。北京市欧美同学会理事。专注于仿生大脑/类脑计算模拟平台的建设及应用，采用深度学习和类脑计算相结合的方法，实现现代传媒技术的智能化。David J. Price戴维·J.普赖斯，与Andrew P. Jarman、John O. Mason、Peter C. Kind合著编写了\\\\\\\"Building Brains：An Introduction to Neural Development\\\\\\\"一书。

第1章 研究神经发育的模型和方法 001 1.1 什么是神经发育？ 001 1.2 为什么研究神经发育 002 1.2.1 当前对神经发育的认识尚不明确 002 1.2.2 对人类健康的影响 003 1.2.3 对未来技术的影响 004 1.3 有助于理解神经发育机制的关键进展 005 1.4 无脊椎动物模型 005 1.4.1 果蝇 005 1.4.2 线虫 009 1.4.3 其他无脊椎动物 012 1.5 脊椎动物模型 012 1.5.1 青蛙 012 1.5.2 鸡 013 1.5.3 斑马鱼 013 1.5.4 小鼠 015 1.5.5 人类 022 1.5.6 其他脊椎动物 024 1.6 观察与实验：研究神经发育的方法 025 1.7 小结 026 第2章 神经发育解剖学 027 2.1 神经系统从胚胎神经外胚层发育而来 027 2.2 描述胚胎结构的解剖术语 028 2.3 无脊椎动物线虫的发育 029 2.3.1 秀丽隐杆线虫（C.elegans） 029 2.3.2 果蝇（Drosophila） 031 2.4 脊椎动物神经外胚层发育及神经胚形成 033 2.4.1 青蛙（Frog） 033 2.4.2 鸡（Chick） 036 2.4.3 斑马鱼（Zebrafish） 038 2.4.4 小鼠（Mouse） 038 2.4.5 人（Human） 045 2.5 脊椎动物的次级神经胚形成 049 2.6 无脊椎动物和脊椎动物外周神经系统的形成 050 2.6.1 无脊椎动物 050 2.6.2 脊椎动物：神经嵴和基板 051 2.6.3 脊椎动物：感觉器官的发育 053 2.7 小结 054 第3章 神经诱导：细胞间信号如何决定细胞命运的一个例证 056 3.1 什么是神经诱导 056 3.2 特化与定型 057 3.3 神经诱导的发现 057 3.4 近期的突破：鉴别介导神经诱导的分子 059 3.5 果蝇神经诱导机制的保守性 062 3.6 默认模型之外——神经诱导涉及的其他信号通路 064 3.7 信号传导：细胞如何对细胞间信号做出反应 068 3.8 细胞间信号调节基因表达 069 3.8.1 转录调控的一般机制 070 3.8.2 参与神经诱导的转录因子 072 3.8.3 转录因子控制哪些基因 075 3.8.4 基因功能也能通过其他机制得到调控 078 3.9 发育的本质：细胞间和细胞内信号的复杂相互作用 080 3.10 小结 080 第4章 神经外胚层的形成 082 4.1 神经系统的区域性形成 082 4.1.1 成形素决定基因表达的模式 083 4.1.2 发育是逐步完成的 085 4.2 果蝇中枢神经系统AP轴的形成 086 4.2.1 从信号分子梯度到转录因子表达区域 086 4.2.2 外胚层分化产生体节 088 4.2.3 编码体节身份特征——同源异形盒基因 089 4.3 脊椎动物中枢神经系统AP轴的形成 091 4.3.1 Hox基因是高度保守的 092 4.3.2 初始AP轴信息来源于中胚层 093 4.3.3 调控前脑区形成的基因 095 4.4 果蝇局部的形成：体节内神经形成的细化 097 4.4.1 果蝇体节边界处的体节信号为其提供了AP轴位置信息 098 4.4.2 果蝇背腹轴（DV）的形成 100 4.4.3 神经干细胞的身份信息来自AP和DV轴形成中信息的整合 102 4.5 脊椎动物神经系统的区域构建 103 4.5.1 在脊椎动物大脑中，AP轴边界组织了局部区域的构建 103 4.5.2 脊椎动物CNS中DV轴的形成 105 4.5.3 信号梯度驱动DV轴的形成 106 4.5.4 SHH和BMP是神经管DV轴前体结构域的成形素 107 4.5.5 AP轴和DV轴构建信息的整合 108 4.6 小结 110 第5章 神经发生：神经细胞的产生 111 5.1 神经细胞的产生 111 5.2 果蝇的神经发生 112 5.2.1 原神经基因促进神经定型 112 5.2.2 侧向抑制：Notch信号抑制定型 115 5.3 脊椎动物中的神经发生 117 5.3.1 原神经基因是保守的 117 5.3.2 在脊椎动物CNS中，神经发生与放射性胶质细胞有关 118 5.3.3 在脊椎动物CNS中的原神经因子和Notch信号 120 5.4 神经亚型身份的调控 122 5.4.1 不同的原神经基因——不同的神经发生方案 122 5.4.2 转录因子的组合控制形成神经元的多样性 123 5.5 在神经发生过程中细胞增殖的调控 125 5.5.1 促进细胞增殖的信号 125 5.5.2 神经发生过程中的细胞分裂模式 126 5.5.3 在果蝇中不对称细胞分裂需要Numb 128 5.5.4 脊椎动物神经发生中非对称细胞分裂的控制 130 5.5.5 在脊椎动物中，分裂模式被调控以产生大量的神经元 132 5.6 神经身份的时序调控 135 5.6.1 神经细胞诞生的时间对于神经身份的确定是重要的 135 5.6.2 细胞出生时间决定神经元的空间分布模式 136 5.6.3 出生时间如何影响一个神经元的命运 138 5.6.4 果蝇神经干细胞中的时间控制内在机制 138 5.6.5 在哺乳动物大脑皮层中细胞的出生日期、神经元分层和性能 140 5.7 我们为什么需要了解神经发生？ 144 5.8 小结 144 第6章 神经元形态的发育 146 6.1 两种特殊类型的神经元分支 146 6.1.1 轴突和树突 147 6.1.2 成熟的轴突和树突内的细胞骨架 148 6.2 生长中的神经突 150 6.2.1 神经突的延伸源自其端的生长 150 6.2.2 生长锥的动力学机制 151 6.3 神经突的生长阶段 152 6.3.1 体外培养的海马体神经元中神经突的生长 152 6.3.2 体内的神经突生长 154 6.4 神经突的生长受神经元周围环境的影响 155 6.4.1 细胞外诱因的重要性 155 6.4.2 细胞外信号促进或抑制神经突生长 156 6.5 生长锥中的分子应答 158 6.5.1 细胞内信号转导的关键事件 158 6.5.2 小G蛋白是神经突生长的关键调控因素 158 6.5.3 效应分子直接影响微丝动力学 161 6.5.4 其他神经突延伸过程的调控 162 6.6 沿轴突的主动运输对于生长十分重要 162 6.7 神经元极性的发育调控 163 6.7.1 轴突特化过程中的信号 163 6.7.2 轴突唯一性的保障 165 6.7.3 哪一个神经突将成为轴突？ 166 6.8 树突 167 6.8.1 树突分枝的调控 167 6.8.2 树突分枝的自我回避 168 6.8.3 树突域平铺 170 6.9 小结 170 第7章 神经元迁移 172 7.1 在神经系统的形成过程中许多神经元都会进行远程迁移 172 7.2 如何观察神经元迁移？ 173 7.2.1 观察活体胚胎中神经元的迁移 173 7.2.2 观察培养组织中的神经元迁移 173 7.2.3 间接追踪细胞迁移的方法 176 7.3 主要迁移模式 180 7.3.1 由支架引导神经元迁移 180 7.3.2 神经元的群体迁移 182 7.3.3 神经元的单独迁移 184 7.4 迁移的起始 185 7.4.1 神经嵴细胞迁移的起始 186 7.4.2 神经元迁移的起始 187 7.5 如何将迁移细胞引导到目的地？ 188 7.5.1 秀丽隐杆线虫神经元的定向迁移 188 7.5.2 神经嵴细胞迁移的引导 189 7.5.3 斑马鱼中神经前体细胞在侧线发育中的导向 191 7.5.4 放射状胶质纤维的导向 192 7.6 移动 195 7.7 运动结束——迁移的终止 198 7.8 胚胎大脑皮层包含放射状和切向迁移的细胞 200 7.9 小结 202 第8章 轴突导向 203 8.1 许多轴突穿越长而复杂的路径 203 8.1.1 轴突如何被引导至靶点 203 8.1.2 生长锥 205 8.1.3 分解旅程——中间目标 206 8.2 接触引导 208 8.2.1 行动中的接触引导：先驱者和追随者、成束和解束 208 8.2.2 Eph和ephrin：起接触引导作用的多功能细胞表面分子 211 8.3 趋化性——通过可扩散的诱导因子引导轴突 212 8.3.1 Netrin——在腹中线表达的一种趋化诱因 214 8.3.2 Slit蛋白 217 8.3.3 信号素 217 8.3.4 其他轴突导向分子 218 8.4 轴突如何在选择点改变它们的行为 218 8.4.1 连合轴突一旦穿过底板就会失去对netrin的吸引力 218 8.4.2 综合分析——诱导因子及其受体在腹侧中线处协调指导连合轴突寻路 221 8.4.3 穿越中线后，连合轴突朝向大脑投射 225 8.5 少量诱导因子如何引导大量轴突 226 8.5.1 多个轴突路径遵循同一引导线索 227 8.5.2 诱导因子及其受体之间的相互作用可以被辅助因子改变 227 8.6 一些轴突可能通过不同机制在非常短的距离内形成特定连接 228 8.7 生长锥在响应诱导因子方面具有自主性 228 8.7.1 生长锥与细胞体分离后仍然可以导航 228 8.7.2 生长锥的局部翻译 229 8.8 转录因子调控轴突的