Развитие нервной системы. Развитие нервной системы. Роль нервной системы в восприятии, переработке и передачи информации
 Скачать 206.56 Kb.
|
|
Развитие нервной системы. Роль нервной системы в восприятии, переработке и передачи информации. Нервная система ответственна за все, что мы делаем, осознаем, за наши мысли и чувства. Именно благодаря нервной системе мы контактируем с окружающим нас миром. Нервная система позволяет нам «видеть», «слышать» и т. д. Для адекватного взаимодействия организма с внешней средой нужно как минимум три этапа, за каждый из которых отвечает именно нервная система: Восприятие раздражителя, будь то свет, боль, давление, температура или любое другое воздействие. Это происходит за счет различных рецепторов, специальных «устройств», каждое из которых реагирует на свой раздражитель. Передача информации к нервным центрам. Мы осознаём далеко не всю информацию, которую воспринимает наш организм. Значительная часть информации воспринимается и обрабатывается нервной системой без участия нашего сознания. Поэтому важно, чтобы информация дошла до центров, которые смогут обработать ее и своевременно среагировать. Обработка поступающей информации. Уже изученная информация, жизненный опыт, в сумме с недавно поступившей информации, — благодаря этой совокупности и определяются наши решения, действия, поведение. Таким образом, нервная система — главный наш механизм для восприятия и взаимодействия с внешней средой. Все, что МЫ делаем, наше Я — это и есть нервная система, все что воспринимает наш организм, все рефлексы (неконтролируемые ответы на раздражители) — тоже нервная система. Что такое нейрон? Нейрон (от греч. néuron — нерв) — это структурно-функциональная единица нервной системы. Эта клетка имеет сложное строение и высоко специализирована. В организме человека насчитывается более триллиона нейронов. Функционирование нейронов поддерживают специальные клетки, называемые нейроглией. Строение нейрона.  Общая схема строения нейрона Нервная клетка ограничена мембраной из фосфолипидного бислоя. Тело нервной клетки в диаметре составляет от 3 до 100 мкм, содержит ядро (с большим количеством ядерных пор) и другие органеллы (в том числе сильно развитый шероховатый ЭПР с активными рибосомами, аппарат Гольджи). От тела клетки отходят отростки. Выделяют два основных вида отростков: дендриты — обычно разветвлённые и короткие отростки, служащие для приёма сигналов от других нейронов. аксоны — обычно длинные и передающие сигнал отростки, часто разветвлённые на конце, иногда дающие длинные боковые отростки, называемые коллатералями. Синапсы. Существует два принципиально разных синапса: электрический и химический Электрический синапс представляет собой высокопроницаемый контакт, образуемый специальными белками коннексонами (коннексоны состоят из шести субъединиц). Расстояния между клетками при таком контакте около 3,5 нм. Сигнал через него передаётся так же как и по всей мембране аксона. Химический синапс представляет собой особую структуру, состоящую из трёх частей: пресинаптической мембраны — мембраны нейрона, передающего сигнал, постсинаптической мембраны — мембраны клетки, принимающей сигнал и синаптической щели — щели между ними. Все эти три структуры вместе также называются синаптической бляшкой. Химический синапс отличается от электрического тем, что передача сигнала через него происходит за счёт химических веществ, например, ацетилхолина. В отличие от электрических, химические синапсы могут как вызывать нервный импульс на другом нейроне, так и подавлять его. Такие синапсы называются возбуждающими и тормозными соответственно. Работа нейрона.Потенциал покоя — разность зарядов снаружи и внутри мембраны. При покое концентрация K+ больше в клетке, а Na+ — во внешней среде. В мембране есть Na+- и K+-каналы. Все натриевые каналы в покое закрыты. Так как снаружи натрия больше, чем калия внутри, цитоплазма внутри нейрона заряжена отрицательно относительно межклеточной жидкости. Открыты часть калиевых каналов, но тока через них нет, так как ионы калия удерживаются возникшим из-за неравномерного распределения заряда электрическим полем, которое остаётся постоянным, пока отсутствует ток ионов натрия через мембрану. Для физического описания этого явления используется уравнение Нернста. При возбуждении на некотором участке открываются потенциал зависимые натриевые каналы. Натрий устремляется в клетку, так как его наружная концентрация больше внутренней, да и внутренняя сторона мембраны заряжена отрицательно, что притягивает положительно заряженные ионы. Заряд внутренней стороны мембраны очень быстро становится положительным. Этот процесс называется деполяризацией. Натрий будет входить в клетку до определённого изменения потенциала. Из-за большого тока натрия по градиенту концентрации и маленького тока калия мембрана быстро меняет потенциал. После этого потенциалзависимые натривые каналы закрываются и не могут открываться некоторое время. Этот период называется рефрактерностью. В то же время, как закрылись натриевые каналы, открываются дополнительные потенциалзависимые калиевые каналы, ток калия наружу резко увеличивается и потенциал возвращается даже чуть меньше чем до открытия натриевых каналов. Как уже было сказано, натриевые каналы некоторое время закрыты и не могут более открываться. Это время называется временем рефрактерности. За этот период концентрация по обе стороны мембраны возвращается примерно к начальной, засчёт диффузии и работы специального фермента — Na+/K+ ATP-азы, которая перекачивает ионы, за счёт расщепления ATP. Весь этот процесс называется нервный импульс или спайк. Нетрудно понять, что подобные скачки потенциала будут вызывать открытие и соседних каналов, приводящему к волнообразному «движению» спайка. А период рефрактерности не позволит распространяться сигналу в обратную сторону. 2.Нервные центры и их свойства. Строение нервного центра. Нервный центр — это совокупность нейронов, необходимых для осуществления определенного рефлекса или регуляции определенной функции. Основными клеточными элементами нервного центра являются многочисленные нейроны, скопление которых формирует нервные ядра. В состав центра могут входить нейроны, рассеянные за пределами ядер. Нервный центр может быть представлен структурами мозга, располагающимися на нескольких уровнях центральной нервной системы (например, центры регуляции дыхания, кровообращения, пищеварения). Любой нервный центр состоит из ядра и периферии. Ядерная часть нервного центра представляет собой функциональное объединение нейронов, в которое поступает основная информация от афферентных путей. Повреждение этого участка нервного центра приводит к повреждению или существенному нарушению осуществления данной функции. Периферическая часть нервного центра получает небольшую порцию афферентной информации, и ее повреждение вызывает ограничение или уменьшение объема выполняемой функции (рис. 1). Функционирование центральной нервной системы осуществляется благодаря деятельности значительного числа нервных центров, представляющих собой ансамбли нервных клеток, объединенных с помощью синаптических контактов и отличающихся огромным разнообразием и сложностью внутренних и внешних связей. Рабочий отдел нервного центра ответствен за осуществление данной функции. Например, рабочий отдел дыхательного центра представлен центрами вдоха, выдоха и пневмотаксиса, расположенными в продолговатом мозге и варолиевом мосту; нарушение этого отдела вызывает остановку дыхания. Регуляторный отдел нервного центра — это центр, расположенный в коре больших полушарий мозга и регулирующий активность рабочего отдела нервного центра. В свою очередь, активность регуляторного отдела нервного центра зависит от состояния рабочего отдела, который получает афферентную информацию, и от внешних стимулов среды. Так, регуляторный отдел дыхательного центра расположен в лобной доле коры больших полушарий и позволяет произвольно регулировать легочную вентиляцию (глубину и частоту дыхания). Однако эта произвольная регуляция небезгранична и зависит от функциональной активности рабочего отдела, афферентной им пульсации, отражающей состояние внутренней среды (в данном случае рН крови, концентрации углекислого газа и кислорода в крови). Исполнительный отдел нервного центра — это двигательный центр, расположенный в спинном мозге и передающий информацию от рабочего отдела нервного центра к рабочим органам. Исполнительный отдел дыхательного нервного центра расположен в передних рогах грудного отдела спинного мозга и транслирует приказы рабочего центра к дыхательным мышцам. С другой стороны, одни и те же нейроны головного и спинного мозга могут участвовать в регуляции разных функций. Например, клетки центра глотания участвуют в регуляции не только акта глотания, но и акта рвоты. Этот центр обеспечивает все последовательные стадии акта глотания: движение мышц языка, сокращение мышц мягкого неба и его поднятие, последующее сокращение мышц глотки и пищевода при прохождении пищевого комка. Эти же нервные клетки обеспечивают сокращение мышц мягкого нёба и его поднятие во время акта рвоты. Следовательно, одни и те же нервные клетки входят и в центр глотания, и в центр рвоты. Свойства нервных центров Свойства нервных центров зависят от их строения и механизмов передачи возбуждения в синапсах. Выделяются следующие свойства нервных центров: Односторонность проведения возбуждения Синаптическая задержка Суммация возбуждения Трансформация ритма Утомляемость Конвергенция Дивергенция Иррадиация возбуждения Концентрация возбуждения Тонус Пластичность Облегчение Окклюзия Реверберация Пролонгирование 3.Строение и функциональное значение различных отделов ЦНС. Спинной мозг Спинной мозг представляет собой длинный тяж. Он заполняет полость позвоночного канала и имеет сегментарное строение, соответствующее строению позвоночника. В центре спинного мозга расположено серое вещество — скопление нервных клеток, окруженное белым веществом, образованным нервными волокнами (см. рис. 68). В спинном мозге находятся рефлекторные центры мышц туловища, конечностей и шеи. С их участием осуществляются сухожильные рефлексы в виде резкого сокращения мышц (коленный, ахиллов рефлексы), рефлексы растяжения, сгибательные рефлексы, рефлексы, направленные на поддержание определенной позы. Рефлексы мочеиспускания и дефекации, рефлекторного набухания полового члена и извержения семени у мужчин (эрекция и эякуляция) также связаны с функцией спинного мозга. Спинной мозг осуществляет и проводниковую функцию. Нервные волокна, составляющие основную массу белого вещества, образуют проводящие пути спинного мозга. По этим путям устанавливается связь между различными частями ЦНС и проходят импульсы в восходящем и нисходящем направлениях. По этим путям поступает информация в вышележащие отделы мозга, от которых отходят импульсы, изменяющие деятельность скелетной мускулатуры и внутренних органов. Деятельность спинного мозга у человека в значительной степени подчинена координирующим влияниям вышележащих отделов ЦНС. Обеспечивая осуществление жизненно важных функций, спинной мозг развивается раньше, чем другие отделы нервной системы. Когда у эмбриона головной мозг находится на стадии мозговых пузырей, спинной мозг достигает уже значительных размеров. На ранних стадиях развития плода спинной мозг заполняет всю полость позвоночного канала. Затем позвоночный столб обгоняет в росте спинной мозг, и к моменту рождения он заканчивается на уровне третьего поясничного позвонка. У новорожденных длина спинного мозга 14–16 см, к 10 годам она удваивается. В толщину спинной мозг растет медленно. На поперечном срезе спинного мозга детей раннего возраста отмечается преобладание передних рогов над задними. Увеличение размеров нервных клеток спинного мозга наблюдается у детей в школьные годы. Головной мозг Головной мозг состоит из трех основных отделов — заднего, среднего и переднего мозга, объединенных двусторонними связями. Задний мозг является непосредственным продолжением спинного мозга. Он включает продолговатый мозг, мост и мозжечок. Продолговатый мозг играет значительную роль в осуществлении жизненно важных функций. В нем расположены скопления нервных клеток — центры регуляции дыхания, сердечно-сосудистой системы и деятельности внутренних органов. На уровне моста находятся ядра черепно-мозговых нервов. Через него проходят нервные пути, соединяющие вышележащие отделы с продолговатым и спинным мозгом. Позади моста расположен мозжечок, с функцией которого в основном связывают координацию движений, поддержание позы и равновесия. Усиленный рост мозжечка отмечается на первом году жизни ребенка, что определяется формированием в течение этого периода дифференцированных и координированных движений. В дальнейшем темпы его развития снижаются. К 15 годам мозжечок достигает размеров взрослого. Средний мозг (мезенцефалон) включает ножки мозга, четверохолмие и ряд скоплений нервных клеток (ядер). В области четверохолмия расположены первичные центры зрения и слуха, осуществляющие локализацию источника внешнего стимула. Эти центры находятся под контролем вышележащих отделов мозга. Они играют важнейшую роль в раннем онтогенезе, обеспечивая первичные формы сенсорного внимания. Ядра (черная субстанция и красное ядро) играют важную роль в координации движений и регуляции мышечного тонуса. В среднем мозге расположена так называемая сетчатая, или ретикулярная, формация. В ее состав входят переключательные клетки, аккумулирующие информацию от афферентных путей. Восходящие пути от клеток ретикулярной формации идут во все отделы коры больших полушарий, оказывая тонические активирующие влияния. Это так называемая неспецифическая активирующая система мозга, которой принадлежит важная роль в регуляции уровня бодрствования, организации непроизвольного внимания и поведенческих реакций. Передний мозг состоит из промежуточного мозга (диэнцефалона) и больших полушарий. Промежуточный мозг включает две важнейшие структуры: таламус (зрительный бугор) и гипоталамус (подбугровая область). Гипоталамус играет важнейшую роль в регуляции вегетативной нервной системы. Вегетативные эффекты гипоталамуса, разных его отделов имеют неодинаковые направленность и биологическое значение. При функционировании задних отделов возникают эффекты симпатического типа, при функционировании передних отделов — эффекты парасимпатического типа. Восходящие влияния этих отделов также разнонаправлены: задние оказывают возбуждающее влияние на кору больших полушарий, передние — тормозящее. Связь гипоталамуса с одной из важнейших желез внутренней секреции — гипофизом — обеспечивает нервную регуляцию эндокринной функции. В клетках ядер переднего гипоталамуса вырабатывается нейросекрет, который по волокнам гипоталамо-гипофизарного пути транспортируется в нейрогипофиз. Этому способствуют и обильное кровоснабжение, и наличие сосудистых связей гипоталамуса и гипофиза. Гипоталамус принимает участие в регуляции температуры тела, водного обмена, обмена углеводов. Ядра гипоталамуса участвуют во многих сложных поведенческих реакциях (половые, пищевые, агрессивно-оборонительные). Гипоталамус играет важную роль в формировании основных биологических мотиваций (голод, жажда, половое влечение), а также положительных и отрицательных эмоций. Многообразие функций гипоталамуса дает основание расценивать его как высший подкорковый центр регуляции жизненно важных процессов, их интеграции в сложные системы, обеспечивающие целесообразное приспособительное поведение. Дифференцировка ядер гипоталамуса к моменту рождения не завершена и протекает в онтогенезе неравномерно. Развитие ядер гипоталамуса заканчивается в период полового созревания. Таламус составляет значительную часть промежуточного мозга. Это многоядерное образование, связанное двусторонними связями с корой больших полушарий. В его состав входят три группы ядер. Релейные ядра передают зрительную, слуховую, кожно-мышечно-суставную информацию в соответствующие проекционные области коры больших полушарий. Ассоциативные ядра связаны с деятельностью ассоциативных отделов коры больших полушарий. Неспецифические ядра (продолжение ретикулярной формации среднего мозга) оказывают активизирующее влияние на кору больших полушарий. Центростремительные импульсы от всех рецепторов организма (за исключением обонятельных), прежде чем достигнут коры головного мозга, поступают в ядра таламуса. Здесь поступившая информация перерабатывается, получает эмоциональную окраску и направляется в кору больших полушарий. К моменту рождения большая часть ядер зрительных бугров хорошо развита. После рождения размеры зрительных бугров увеличиваются за счет роста нервных клеток и развития нервных волокон. Онтогенетическая направленность развития структур промежуточного мозга состоит в увеличении их взаимосвязей с другими мозговыми образованиями, что создает условия для совершенствования координационной деятельности его различных отделов и мозга в целом. В развитии промежуточного мозга существенная роль принадлежит нисходящим влияниям коры больших полушарий. Базальные ганглии (хвостатое ядро, полосатое тело, бледный шар) играют важнейшую роль в осуществлении двигательной функции, являясь связующим звеном между ассоциативными и двигательными областями коры больших полушарий. Большие полушария головного мозга у взрослого человека составляют 80 % массы головного мозга. Они соединены пучками нервных волокон, образующих мозолистое тело. В глубине больших полушарий расположена старая кора — гиппокамп, являющийся одной из важнейших структур лимбической системы. Лимбическая система, функционально объединяющая гиппокамп, гипоталамус, некоторые ядра таламуса и области коры, является важнейшей частью регуляторного контура (система структур, участвующих в регуляции нервных процессов в коре больших полушарий). Лимбическая система участвует в когнитивных, аффективных и мотивационных процессах. Основной структурой больших полушарий является новая кора (неокортекс), покрывающая их поверхность. Кора больших полушарий Кора больших полушарий представляет собой тонкий слой серого вещества на поверхности полушарий. В процессе эволюции поверхность коры интенсивно увеличивалась по размеру за счет появления борозд и извилин. Общая площадь поверхности коры у взрослого человека достигает 2200–2600 см2. Толщина коры в различных частях полушарий колеблется от 1,3 до 4,5 мм. В коре насчитывается от 12 до 18 млрд нервных клеток. Отростки этих клеток образуют огромное количество связей, что создает условия для обработки и хранения информации. В коре каждого из полушарий выделяют четыре доли — лобную, теменную, височную и затылочную (рис. 45). Каждая из этих долей содержит функционально различные корковые области.  4.Автономная нервная система. Автономная (вегетативная) нервная система - часть нервной системы осуществляющая иннервацию сердца, кровеносных и лимфатических сосудов, внутренностей и других органов, имеющих в своем составе гладкомышечные клетки и железистый эпителий. Эта система координирует работу всех внутренних органов, регулирует обменные, трофические процессы во всех органах и тканях тела человека, поддерживает постоянство внутренней среды организма. Функция автономной (вегетативной) нервной системы не автономна, хотя и не подконтрольна нашему сознанию; она находится в подчинении спинного мозга, мозжечка, гипоталамуса, базальных ядер конечного мозга и высших отделов нервной системы - коры головного мозга. Однако в коре большого мозга специализированные отделы (ядра) , ответственные непосредственно на функции вегетативной нервной системы, до настоящего времени не обнаружены. Выделение автономной (вегетативной) нервной системы обусловлено некоторыми особенностями ее строения. К этим особенностям относятся следующие: очаговость локализации вегетативных ядер в ЦВС; скопление тел эффекторных нейронов в виде узлов (ганглиев) в составе вегетативных сплетений; двухнейронность нервного пути от вегетативного ядра в ЦВС к иннервируемому органу. Автономная (вегетативная) нервная система подразделяется на центральный и периферический отделы. К центральному отделу относятся: парасимпатические ядра 3, 7, 9 и 10 пар черепных нервов, лежащие в мозговом стволе; вегетативное (симпатическое) ядро, образующее боковой промежуточный столб 8 шейного, всех грудных и двух верхних поясничных сегментов спинного мозга; крестцовые парасимпатические ядра, залегающие в сером веществе трех крестцовых сегментов спинного мозга; К периферическому отделу относятся: вегетативные (автономные) нервы, ветви и нервные волокна, выходящие ив головного и спинного мозга; вегетативные (автономные, висцеральные) сплетения); узлы вегетативных (автономных, висцеральных) сплетений; симпатический ствол (правый и левый) , с его узлами, межузловыми и соединительными ветвями и симпатическими нервами; концевые узлы парасимпатической части вегетативной нервной системы. Нейроны ядер центрального отдела вегетативной нервной системы являются первыми эфферентными нейронами на пути от ЦВС (спинной и головной мозг) к иннервируемому органу. Нервные волокна, образованные отростками этих нейронов, носят название предузловых (преганглионарных) волокон, так как они идут до узлов периферической части вегетативной нервной системы и заканчиваются синапсами на клетках этих узлов. Вегетативные узлы входят в состав симпатических стволов, крупных вегетативных сплетений брюшной полости и таза, располагаются в области головы и в толще или возле органов пищеварительной и дыхательной систем, а также мочеполового аппарата, которые иннервируются вегетативной нервной системой. Преганглионарные волокна имеют миелиновую оболочку, благодаря чему отличаются беловатым цветом. Они выходят ив мозга в составе корешков соответствующих черепных нервов и передних корешков спинномозговых нервов. Узлы периферической части вегетативной нервной системы содержат тела вторых (эффекторных) нейронов, лежащих на пути к иннервируемым органам. Отростки этих вторых нейронов эфферентного пути, несущих нервный импульс из вегетативных узлов к рабочим органам (гладкая мускулатура, железы, ткани) , являются послеузелковыми (постганглионарными) нервными волокнами. Из-за отсутствия миелиновой оболочки они имеют серый цвет. Строение рефлекторной вегетативной дуги отличается от строения рефлекторной дуги соматической части нервной системы. В рефлекторной дуге вегетативной части нервной системы эфферентное звено состоит не из одного нейрона, а из двух. В целом простая вегетативная рефлекторная дуга представлена тремя нейронами. Первое звено рефлекторной дуги - это чувствительный нейрон, тело которого располагается в спинномозговых узлах и в чувствительных узлах черепных нервов. Периферический отросток такого нейрона, имеющий чувствительное окончание - рецептор, берет начало в органах и тканях. Центральный отросток в составе задних корешков спинномозговых нервов или чувствительных корешков черепных нервов направляется к соответствующим ядрам в спинной или головной мозг. Второе звено рефлекторной дуги является эфферентным, поскольку несет импульсы из спинного или головного мозга к рабочему органу. Этот эфферентный путь вегетативной рефлекторной дуги представлен двумя нейронами. Первый из этих нейронов, второй по счету в простой вегетативной рефлекторной дуге, располагается в вегетативных ядрах ЦВС. Его можно называть вставочным, так как он находится между чувствительным (афферентным) звеном рефлекторной дуги и вторым (эфферентным) нейроном эфферентного пути. Эффекторный нейрон представляет собой третий нейрон вегетативной рефлекторной дуги. Тела эффекторных (третьих) нейронов лежат в периферических узлах вегетативной нервной системы (симпатический ствол, вегетативные узлы черепных нервов, узлы внеорганных и внутриорганных вегетативных сплетений). Отростки этих нейронов направляются к органам и тканям в составе органных вегетативных или смешанных нервов. Заканчиваются постганглионарные нервные волокна на гладких мышцах, железах и в других тканях соответствующими концевыми нервными аппаратами. На основании топографии вегетативных ядер и узлов, различий в длине первого и второго нейронов эфферентного пути, а также особенностей функции вегетативная нервная система подразделяется на две части: симпатическую и парасимпатическую. |