生长轴突的运动

神经系统发育中，最为神奇的或许是生长轴突穿过复杂的细胞领地找到几个毫米或几个厘米之外与之匹配的突触后靶细胞。现在已经知道轴突的生长能力是生长锥——生长轴突顶端的一个特殊结构所具有的特性。生长锥是运动活跃的结构，不停地探测细胞外环境并对局部信号作出反应，表现为生长速度和方向的改变。生长锥由扁平的板层形伪足及其丝状伪足组成。丝状伪足一会儿伸出，一会儿缩回消失，如同伸出的手指触摸环境以获取“感觉”并决定其何去何从。

小脑内局部神经元回路示意图

生长轴突在旅途中会做出很多生长方向的选择，在“交叉路口”的选择尤为重要。例如人和其他哺乳动物的颞侧视网膜神经节细胞的轴突在视交叉处仍然在脑的同侧延伸，而鼻侧视网膜神经节细胞的轴突则交叉到对侧。因此，视网膜上不同位置的节细胞轴突在抵达视交叉前必须做出是否越过中线的决定。当节细胞轴突抵达视交叉时，生长锥呈流线型，延伸变慢。然而当它越过中线时，形状变得更为复杂。生长锥功能和结构的改变可能反映出重要信号的局部改变。

西班牙神经解剖学家Ramon　Y．Cajal曾认为由靶组织产生的“吸引因子”引导生长轴突到达其靶区。从不同靶区来的信号能选择性影响轴突生长锥的运动，因而吸引它们到达合适的目的地。许多在体和离体的实验均肯定了这一基本理论。然而，鉴别这些信号非常困难，一是因为这些因子在发育胚胎的含量极小，二是如何区分引导轴突伸向其目的地的化学导向因子和支持神经元及其突起存活和生长的神经营养分子的问题。

确实符合化学导向因子全部标准的第一个分子家属是netrins。netrins由发育脊髓腹侧边缘的底板分泌，吸引称为连合纤维的轴突群从脊髓背区长向腹部并交叉至对侧。除对于连合轴突具有正向吸引作用外，netrins对于其他生长轴突还具有负向的抑制生长的效应。因此，同一种信号能指令一种生长轴突（这里为连合纤维）“过来”，同时会命令另一种纤维（非交叉纤维）“走开”。

多数轴突生长导向研究的对象是那些增强轴突生长或吸引生长轴突的导向分子，但是，构建神经系统也有让某些轴突不向某处生长的必要，因此，最近关于抑制或排斥生长轴突的导向分子，也称抑制因子和化学排斥因子已越来越受到注意。神经科学的某些最为棘手的问题，如中枢神经系统的纤维束因外伤或疾病招致损伤后不能再生，可能是因为存在这样的抑制因子而并非缺乏促进生长的因子。

大脑神经回路

突触一旦形成，神经元的继续存活和分化在某种程度上将依赖于靶细胞的存在。如没有突触后靶细胞，发育神经元的轴突和树突将萎缩，神经细胞终究有可能死去。神经元和其靶细胞间的这种长时间的依存关系称为神经营养性（相互）作用，这种作用由神经营养因子介导。神经营养因子不同于葡萄糖或ATP这类代谢性营养成分，而是类似于其他的细胞间信号分子（如促分裂因子和细胞因子）。它们由靶组织合成，起着调节投射神经元的存活和其后的生长与分化作用。

神经回路的构建始于神经细胞轴突的生长，终止于与靶细胞建立稳定的突触联系。生长轴突与其微环境（其他神经细胞和胶质细胞等细胞成分和细胞外基质的非细胞成分）的相互作用是神经回路构建的驱动力。轴突生长的调节控制是其生长微环境中多种细胞外基质分子、细胞表面粘连分子、正向和负向的轴突生长导向因子以及神经营养因子等轴突生长相关因子介导的协同效应。随着轴突生长相关因子和轴突受体的不同时空表达，轴突生长经历路径的选择，直行或转向，集合或分散，分支和定靶，选择合适的靶细胞并与之形成突触结构等一系列过程。