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神経板の驚くべき変化：平らな構造から管状構造にどのように変化するのか？
脊椎動物の胚の発達においては、神経板が神経管に折り畳まれるプロセスである神経板形成と呼ばれる重要なプロセスが起こります。胚がこの段階にあるとき、それは神経胚と呼ばれます。このプロセスは中枢神経系の始まりである脊索の形成から始まり、脊索は上にある外胚葉に信号を送り、厚く平らな神経板を形成します。神経板が内側に折り畳まれると、結果として生じる神経管は最終的に脊髄と脳に分化し、最終的には中枢神経系になります。
科学者によるコンピューターシミュレーションは、細胞の挿入と異なる成長速度が哺乳類の神経板形成のプロセスに不可欠であることを示している。
一次神経新生
一次神経誘導の概念は、1817 年のパンドールの研究から生まれました。 20 世紀には、ハンス・シュペーマンとウォーレン・ルイスによる一連の実験により、誘導過程が理解されるようになりました。スペーマンは、弟子のヒルダ・マンゴールドが行った、胚の外層の誘導を実証した実験によりノーベル賞を受賞した。
これらの発見は、脊索背唇以外の要因、例えば低pHや成長因子などが神経誘導を引き起こす可能性があることを示唆している。これらの発見は、化学的誘導因子に関する一連の議論を引き起こし、大量の関連文献を生み出しました。
形状の変化
神経誘導が進むにつれて、神経板細胞は形状が変化し、背の高い円柱状の細胞になります。細胞の形状と位置の変化は、細胞内微小管とアクチンの相互作用、つまり頂端収縮と呼ばれるプロセスによって影響を受けます。細胞の変形により、最終的に神経板は平坦化します。
この変化は、特にサンショウウオなどの一部の動物において、分岐過程の目に見える特徴です。
折り畳み工程
神経板を管状の構造に折りたたむプロセスは、一次神経管形成と呼ばれます。細胞の形状の変化の結果、神経板は中間のヒンジポイントを形成し、外側の表皮の圧力により神経板が折り畳まれ、神経襞と神経溝が形成されます。
神経襞の形成には細胞接着分子の調節が必要であり、この過程でE-カドヘリンの発現がN-カドヘリンとN-CAMに変換され、神経管が閉じます。このプロセスの詳細なメカニズム、特に神経管の発達における脊索の役割については、まだ調査中です。
パターン形成
フランス国旗モデルによれば、神経板の開口は遺伝子産物の勾配によって誘導されることになる。胚発生の初期段階では、SHH などの因子と他の転写因子の相互作用が神経板の形状と機能に不可欠です。
これらの信号は、運動神経や感覚神経の発達を含む、神経板のさまざまな領域におけるニューロンの生成に影響を与えます。
二次神経新生
一次神経管形成後、尾側の神経孔が最終的に閉じると、二次神経管形成へと発達が進みます。このプロセスの間、内胚葉と神経外胚葉の一部の細胞が髄質索を形成し、それが凝縮して分離し、最終的に空洞を形成します。
ヒトにおける二次神経新生のプロセスは、後部脊椎の正しい形成に重要です。発達中に何か問題が発生すると、髄質索遺残などの問題が発生する可能性があります。
早期脳の発達
神経管の前部からは、前脳、中脳、後脳という 3 つの主要な脳部分が形成されます。これらの構造は、神経管が閉じた後に脳小胞と呼ばれる膨らみとして最初に現れ、その発達と区画化はさまざまな遺伝子によって制御されます。
初期の神経管は主に生殖神経上皮で構成されており、その中には神経新生と呼ばれるプロセスを通じて脳内のニューロンを生み出す主要な神経幹細胞が含まれています。
神経管欠損
神経板の発達中に神経管が閉じないことは、人間において最も一般的で障害を引き起こす先天異常の 1 つです。この場合、脳が未発達である無脳症、または脊髄が適切に閉じない二分脊椎症が比較的よく見られる結果です。
これらの複雑で神秘的な生物学的プロセスは私たちに考えさせます。探求されるのを待っている未知の謎はどれくらいあるのでしょうか?
