大3 · 第1學期解剖學組織學基本組織

神經組織

Nerve Tissue

難度 2 · 基礎anatomyhistologyneuroscience

神經組織是人體最複雜的組織，其研究從單一通道到全腦網路，涵蓋神經科學、發育生物學、病理學與腦機介面工程。

一、胚胎學起源

神經板（neural plate）由外胚層於 gastrulation 後誘導（BMP 抑制 + FGF 激活，Spemann organizer 原理）
神經管（neural tube）閉合形成 CNS；前端擴張為 prosencephalon、mesencephalon、rhombencephalon
神經嵴（Neural crest）：背側神經管脫落，遷移產生 PNS 神經元、Schwann 細胞、腎上腺髓質、黑色素細胞、顱面間葉、心臟流出道中膈
Midbrain patterning：Shh（腹側）vs. Wnt/BMP（背側）梯度決定細胞命運
Glia 發育：大多 glia 晚於神經元產生；oligodendrocyte 源自 Olig2⁺ OPC

二、神經元形態與電纜特性

Cable theory（Rall, 1959）描述 dendritic integration：膜時間常數 τ = Rm × Cm；空間常數 λ = √(Rm × a / 2Ri)。Dendritic spine 含 postsynaptic density（PSD-95 scaffold、NMDAR、AMPAR），是 LTP/LTD 的結構基礎。

三、動作電位分子生理

Nav channels：Nav1.1（腦，Dravet）、1.2（腦）、1.6（AIS 與 Ranvier 節）、1.7（DRG，疼痛）、1.8（DRG）
Kv channels：Kv1、Kv3（快速複極）、KCNQ2/3（M-current，良性家族性癲癇）
Ankyrin-G：AIS 與 Ranvier 節的 scaffold，錨定 Nav、βIV-spectrin
Paranode/juxtaparanode：Caspr/contactin、Kv1.1/1.2 區隔

四、突觸可塑性與學習記憶

LTP（Long-term potentiation）：高頻刺激誘發 NMDAR 開啟 → Ca²⁺ 內流 → CaMKII 自磷酸化 → AMPAR 插入質膜 + 磷酸化 → EPSP 增強（Bliss & Lømo, 1973 Schaffer collateral-CA1）
Late-phase LTP：cAMP-PKA-CREB 轉錄 → 蛋白合成依賴性（Kandel 海蛞蝓研究，2000 Nobel）
LTD：低頻刺激 → 中度 Ca²⁺ → PP1/2A → AMPAR 去磷酸化與內吞
Structural plasticity：spine 形態與密度改變

五、神經膠細胞新認識

Astrocyte-neuron coupling：三聯突觸（tripartite synapse），astrocyte 攝取 glutamate（EAAT1/2）、釋放 gliotransmitter（ATP、D-serine）
Glymphatic system（Iliff et al., 2012, Sci Transl Med）：CSF 沿血管周 AQP4⁺ astrocyte endfeet 流通，清除 Aβ 等廢物，睡眠期間增強
Microglia 多樣性：穩態、DAM（disease-associated microglia, Keren-Shaul et al., 2017）、突觸修剪（C1q/C3 補體依賴，Stevens et al., 2007）
Oligodendrocyte heterogeneity：MARSEQ 揭示 >6 個亞群（Marques et al., 2016, Science）

六、髓鞘生物學

MBP：壓縮 myelin 細胞內面，shiverer 小鼠 Mbp 缺失模型
PLP1：CNS myelin 主結構蛋白，突變致 Pelizaeus-Merzbacher 病
MAG、MOG：myelin 外側，MOG 為 MS 自體抗原
Nogo-A (RTN4A)：CNS 再生抑制子，阻斷信號（NgR1-LINGO1-p75/TROY → Rho-ROCK）為再生治療標靶

七、神經退化機制

Alzheimer's：

Aβ42 由 APP 經 β-(BACE1)、γ-secretase 切割
Tau 過磷酸化 → paired helical filaments → NFT
APOE4 等位基因為最強遺傳風險因子（Corder et al., 1993, Science）
最新療法：Lecanemab（抗 Aβ 單株抗體，FDA 2023 核准）

Parkinson's：

α-synuclein 錯折疊 → Lewy body；LRRK2、GBA、SNCA 突變
神經發炎與粒線體功能異常（complex I 缺陷、PINK1/Parkin mitophagy 缺失）

ALS：

C9orf72 hexanucleotide repeat（>30% 家族型）、SOD1、TDP-43、FUS
RNA 毒性與蛋白聚集

八、腦連結組學與功能神經影像

Connectome：C. elegans 302 神經元完全 EM 重建（White et al., 1986）；人腦 ~86×10⁹ 神經元，~10¹⁴ 突觸
fMRI BOLD signal：神經血管耦合，astrocyte 介導 functional hyperemia
Optogenetics（Boyden, Deisseroth 2005）：ChR2 藍光興奮、NpHR 黃光抑制，因果操縱神經迴路

九、CNS 再生與細胞療法

adult neurogenesis：海馬齒狀回（Eriksson et al., 1998, Nat Med; Boldrini et al., 2018 確認終身持續）、嗅球
iPSC 衍生神經元與類腦（Lancaster et al., 2013, Nature）用於疾病建模
Glia 重編程：直接將 astrocyte/NG2 轉為神經元（Chen 實驗室）
脊髓損傷治療：OPC 移植、Nogo 抑制劑、電刺激重啟 locomotor CPG

十、腦機介面（BMI）