Neuroanatomy (신경해부학)
2강 – 신경 발달
신경 시스템의 발달은 태아 상태로부터 시작되는데, Genetically determined connectivity는 태아 상태에서 발생하는 신경 구조를 칭한다. 출생 후 우리는 다양한 경험을 하면서 이 신경 구조를 기능적으로 연결하며 재조직화하는데 이를 Experience-dependent reorganization라 부른다.
중추신경계는 Neural tube(신경관)로부터 형성되는데 신경관은 배아가 태아로 성숙하는 시기에 발달한다. 신경관은ectoderm (외배엽) 으로 불리는 신경 조직 레이어로부터 발달하며 외배엽은 mesoderm (중배엽)으로 알려진 주변 레이어로부터 신호를 받는다. Mesoderm이 신호를 보내어 ectoderm이 원주형으로 변화하여 신경판이 되는 과정을 Neural induction이라고 부르며 Neurulation는 변화한 레이어들로부터 신경관이 형성되는 과정을 뜻한다.
Neuromeres (신경분절)의 형성은 4주에 일어나며, 신경관의 rostral part에서 형성되며 이는 곧 뇌가 된다. 신경분절의 각 부분은 발달을 거쳐 뇌의 각 부분이 되는데 이는 아래 표에 자세히 나타나 있다.
Eight stages of cellular and fetal development (배아&태아 세포 발달의 여덟 단계)
다음 여덟 단계는 한 뉴런에서 순차적으로 일어나지만 태아 발달 전체를 보면 여러 세포에서 동시다발적으로 발생한다.
1. Mitosis/proliferation : 새로운 세포의 탄생, Choroid plexus(맥락총)은 CSF를 생성하는 구조이며 뇌실에 위치하고 있다. 뇌실에는 몇가지 층이 있는데 intermediate zone에서 발생한 세포들은 subcortical structures가 되거나 cortex가 되며 ventricular layer에서 발생하는 세포들은 cortical plate가 된다.
2. Migration : 세포가 새로운 층으로 이동
더 깊은 레이어의 피질일수록 더 먼저 발달한 구조이다. Subplate는 최초로 이주한 세포들로 형성되며 Cortical plate는 이주한 cortical 세포들로 형성된다. Migration은 안에서 밖으로 이루어지며 세포 이동과 피질층 발달이 어떻게 이루어 지는지는 아래 그림을 보면 이해할 수 있다.
3. Differentiation – 세포 종류의 특수화
Neuroblasts(신경모세포)는 특정한 세포와 특성을 결정하도록 변화시킨다. 세포는 성상세포와 아세포로 변화할 수 있다.
4. Aggregation – 유사한 세포끼리 군집을 형성
5. Synaptogenesis – 새로운 시냅스 형성
Growth cone이라고 불리는 손 같은 것이 발생하여 뻗어나가는데, axonal pathfinding을 가능케한다.
6. Neuron death – 성공적으로 자리잡지 못한 세포들의 사망
7. Synapse rearrangement – 신경 활동에 기반한 시냅스 수정
8. Myelination – 수초 형성
Protection of the Nervous system
신경 시스템의 발달과 더불어 이를 보호하기 위한 구조도 함께 발달한다. 이에는, 두개골과 뇌척수액 뇌실 등이 포함된다.
Malformations
발달 초기 단계는 신경 시스템 발달에 가장 중요한 시기인데, 수정 후 모체가 하는 모든 것들은 신경 시스템 발달에 큰 영향을 미치며 선천적인 malformation, 구조적인 비정상을 유발할 수 있다.
Neural Tube defects (NTD, 신경관 결손)은 태아 상태에서 발생할 수 있는 발달 상의 문제이다.
Anencephaly (무뇌증)
무뇌증의 경우, 두개골의 결함에 의해 뇌가 유출되어 점차 파괴된다. 결국 남은 것은 비조직화된 무질서한 신경 구조이다. 눈은 뇌가 파괴되기 이전에 보존되어 전뇌에서 빠져 나오고 두개/두피는 없거나 바닥에 깔리게 된다. 출생 후 생존은 불가능하다.
Spina bifida (척추 파열)
척수와 척추 발달의 결함이 있을시 발생하며 뇌와 척수 그리고 이를 감싸는 근육에 영향을 미친다. 다리와 발의 감각 손실, 마비, 그리고 배변 운동과 방광 기능에 이상을 불러올 수 있다.
Agenesis of corpus callosum, ACC (뇌량무형성증)
뇌의 두 반구를 연결하는 뇌량의 결함을 보이는 질환으로 비교적 흔하게 발견된다. 다른 중추신경계의 이상이 없는 단독 뇌량 무형성증인 경우 다수가 정상적인 발달을 보인다.
Postnatal development and Neuroplasticity
출생 후에도 신경 시스템은 계속해서 변화하며 발달한다. 뇌의 성숙은 posterior에서 anterior로 그리고 left 에서 right로 이루어지며, 시각->감각->운동->전두영역순으로 이루어진다. 또한, Neural plasticity (신경가소성)에 의해 우리의 경험은 CNS의 구조와 기능에 영향을 미치고 변화시킬 수 있다.
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