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研究神经系统发育借鉴神经科学和发育生物学来描述复杂神经系统在胚胎发育和整个生命过程中出现的细胞和分子机制。

胚胎神经发育的一些里程碑包括神经元从干细胞前体的诞生和分化，未成熟神经元从胚胎的诞生地迁移到最终位置，神经元轴突的生长和运动生长锥通过胚胎向突触后伙伴的引导，这些轴突与其突触后伙伴之间产生突触，最后是突触的终身变化，突触被认为是学习和记忆的基础。

通常，这些神经发育过程可以大致分为两类:活动独立机制和活动依赖机制。活动无关机制通常被认为是由遗传程序决定的硬连线过程，在单个神经元中发挥作用。这些包括分化、迁移和轴突引导到它们最初的目标区域。这些过程被认为是独立于神经活动和感觉经验的。一旦轴突到达它们的目标区域，依赖活动的机制就开始发挥作用。神经活动和感觉体验将介导新突触的形成，以及突触可塑性，这将负责新生神经回路的细化。

发育神经科学使用包括小鼠在内的各种动物模型亩骶，果蝇黑腹果蝇斑马鱼鲐鱼类，非洲爪蟾蜍光滑的蝌蚪和蠕虫秀丽隐杆线虫等等。