ОБЩАЯ ХАРАКТ. ОРГАНИЗАЦИИ И ФУНКЦИЙ ЦНС

Нервную систему подразделяют на периферическую (саматический – осуществляет связь организма с внеш.средой:мышцы, кости; вегетативный – регул. деят. всех внутр. оргонов,обмен веществ) и центральную( ЦНС) относят спинной и головной мозг.

Все важнейшие поведенческие реакции человека осуществляются с помощью ЦНС. Основными функциями ЦНС в оргонизме являются: 1) объединение всех частей организма в единое целое и их регуляция; 2) управление состоянием и поведением организма в соответствии с условиями внешней среды и его потребностями.

Функции ЦНС: 1.регулирует по механизму рефлексов различные физиологические процессы; 2. формирует двигательную задачу, регулирует произвольные и непроизв. движения; 3.явл.центром всех сенсорных систем, формирует ощущения организма; 4.центр мыслительной деятельности, осуществляют механизмы памяти; 5.ЦНС связана с механизмом сознания, формирует эмоции; 6. регулирует деятельность желез внутр. секреции; 7.связь организма с внеш. средой;

У высших животных и человека ведущим отделом ЦНСявляется кора больших полушарий. Она управляет наиболее сложными функ­циями в жизнедеятельности человека — психическими процессами (сознание, мышление, речь,памятьидр.)Основными методами изучения функций ЦНС являются методы удаления и раздражения (в клинике и на животных), регистрации электрических явлений, метод условных рефлексов.

8. ПОНЯТИЕ О РЕФЛЕКСЕ В деятельности нервной системы основным является рефлектор­ный механизм. Рефлекс — это ответная реакция организма на внешнее раздражение, осуществляемая с участием нервной сис­темы. Нервный путь рефлекса называется рефлекторной дугой. В состав рефлекторной дуги входят: 1) воспринимающее образова­ние — рецептор, 2) чувствительный или афферентный нейрон, свя­зывающий рецептор с нервными центрами, 3) промежуточные (или вставочные) нейроны нервных центров, 4) эфферентный нейрон, связывающий нервные центры с периферией, 5) рабочий орган, от­вечающий на раздражение — мышца или железа.

П ростые рефлекторные дуги включают всего две не­рвные клетки, однако множество рефлекторных дуг в организме состоят из значительного количества разнообразных нейронов, рас­положенных в различных отделах центральной нервной системы. Выполняя ответные реакции, нервные центры посылают команды к рабочему органу (например, скелетной мышце) через эфферент­ные пути, которые выполняют роль так называемых каналов прямой связи. В свою очередь, в ходе осуществления рефлек­торного ответа или после него рецепторы, находящиеся в рабочем органе, и другие рецепторы тела посылают в центральную нервную систему информацию о результате действия. Афферентные пути этих сообщений — каналы обратной связи. Полученная информация используется нервными центрами для управления дальнейшими действиями, т. е. прекращением рефлекторной реак­ции, ее продолжением или изменением. Следовательно, основу целостной рефлекторной деятельности составляет не отдельная реф­лекторная дуга, а замкнутое рефлекторное кольцо, образованное прямыми и обратными связями нервных центров с пе­риферией.

9. НЕРВНАЯ И ГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ФУНКЦИЙ Регуляция различных функций у высокоорганизованных животных и человека осуществляется двумя путями: гуморальным (лат. гумор—жидкость) — через кровь, лимфу и тканевую жидкость и не­рвным –осуществляется путем передачи нервных импульсов по нервным волокнам.

Возможности гуморальной регуляции функций ограничены тем, что она действует сравнительно медленно и не может обеспе­чить срочных ответов организма (быстрых движений, мгновен­ной реакции на экстренные раздражители).Хим. регуляторы функции могут быть гармоны, медиаторы, вещ-ва поступающие с пищей и т.дщ. Кроме того, гумо­ральным путем происходит широкое вовлечение различных ор­ганов и тканей в реакцию. Вотличие от этого, с помощью нервной системы возможно быстрое и точное управление различными отделами целостного организма, доставка сообщений точному адресату. Оба эти механизма тесно свя­заны, однако ведущую роль в регуляции функций играет нервная система. 32механизма (в оргонизме человека) существуют в виде нейрогуморальных регуляций.

10. НЕЙРОН КАК СТРУКТУРНАЯ ЕДИНИЦА НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ Основным структурным элементом нервной системы является нервная клетка, или нейрон. Через нейроны осуществляются передача информации от одного участка нервной системы к другому, обмен информацией между нервной системой и различными участками тела. В нейронах происходят сложнейшие процессы обработки информации. С их помощью формируются ответные реакции организма(рефлексы) на внешние и внутренние раздражения.Основными функциями нейронов являются восприятие внешних раздражение (рецепторная функция), их переработка (интегративная функция) и передача нервных влияний на другие нейроны или различные рабочие органы {эффекторная функция).

Различные структурные элементы нейрона имеют свои функцио­нальные особенности и разное физиологическое значение. Нервная клетка состоит из тела, или сомы, и отростков. Многочислен­ные древовидно разветвленные отростки — дендриты (от греч. дендрон — дерево) служат входами нейрона, через которые сигналы поступают в нервную клетку. Выxoдом нейрона является отходящий от тела клетки отросток — аксон(от греч. аксис — ось), который передает нервные импульсы дальше — другой нервной клетке или рабочему органу (мышце, железе). Форма нервной клетки, длина и расположение отростков чрезвычайно разнообразны и зависят от функционального назначения нейрона. В крупных нейронах 1/з — 1/4 их тела занимает ядро. Нервная клетка покрыта плазматической мембраной — полупроницаемой клеточной оболочкой. При возбуждении проницаемость клеточной мембраны изменяется, что играет важнейшую роль в возникновении потенциала действия и передаче нервных импульсов.Аксоны многих нейронов покрыты изолирующей миелиновой оболочкой. Начальная часть аксона и расширение в месте его выхода из тела клетки — аксонный холмик нейрона обладают вы­сокой возбудимостью — это так называемый начальный сегмент клетки, где возникает нервный импульс.

Механизм возникновения нервного импульса. При раздражении нервной клетки увеличивается проницаемость клеточной мембраны, в результате чего ионы натрия начинают проникать внутрь волокна. Поступление положительно заряженных ионов натрия снижает электроотрицателъность на внутренней стороне мембраны, разность потенциалов на мембране уменьшается. Снижение мембранного потенциала покоя называется деполяризацией мембраны. Если раздражение достаточно сильное, то изменение мембранного потенциала достигает пороговой величины, так называе­мого критического уровня деполяризации, в результате чего возникает потенциал действия.

Развитие потенциала действия обусловлено ионными токами. Когда регистрируется пик потенциала действия, происходит лавинообразное вхождение ионов натрия через натриевые каналы мембраны внутрь нервного волокна. Поэтому внутренняя сторона мембраны временно заряжается положительно. Почти одновременно начинается медленное увеличение проницаемости для ионов калия, выходящих из клетки.Высокая натриевая проницаемость очень кратковременна — она длится всего доли миллисекунд, после чего ворота натриевых каналов закрываются. К этому моменту достигает большой величины калиевая проницаемость. Ионы калия устремляются наружу. В процессе восстановления после потенциала действия работа натрий-калиевого насоса обеспечивает «откачку» ионов натрия наружу, и «накачивание» ионов калия внутрь, т. е. возвращение к исходной асимметрии их концентраций по обе стороны мембраны, что приводит к восстановлению исходного уровня поляризации мембраны (потен­циала покоя).

Во время развития потенциала действия мембрана полностью теряет возбудимость, т. е. никакое раздражение в этот период не мо­жет вызвать развитие нового потенциала действия. Это состояние полной невозбудимости называется абсолютной рефрактерностью.

Механизм проведения возбуждения по нервному волокну. Потенциал действия (нервный импульс) обладает способностью распространяться вдоль по нервному волокну. Между зоной возбужде­ния (имеющей на поверхности отрицательный заряд и на внутренней стороне мембраны — положительный) и соседним невозбужденным участком мембраны (с обратным соотношением зарядов) возникают электрические токи — так называемые местные токи. В результате развивается деполяризация соседнего участка, увеличива­ется его ионная проницаемость и появляется потенциал действия. В исходной же зоне возбуждения, находящейся в периоде рефрактерности, восстанавливается потенциал покоя. Затем возбуждением охваты­вается следующий участок мембраны и т. д.

11. СИНАПС, ЕГО СТРУКТУРА. Связь нейронов друг с другом и с эффекторными клетками осуществляется с помощью синапсов (контакт) – специализированная структура обеспечивающая передачу возбуждающих или тормозящих влияний между 2 возбуждающими клетками.. В зависимости от эффекта действия различают возбуждающие и тормозящие синапсы. В с труктуре синапса выделяют три элемента: 1) концевую часть аксона одного нейрона — пресинаптическое волокно, 2) участок поверхности другого нейрона — постсинаптическую мембрану, 3) разделяющую эти два элемента синаптическую щель. Чем больше синапсов у нервной клетки, тем больше воспринимает она различные раздражения, следовательно, шире сфера влияния на ее деятельность и возможность участия в разнообразных реакциях организма. Особенно много синапсов у нейронов высших отделов нервной системы с наиболее сложными функциями. На телах крупных мотонейронов спинного мозга насчитывают до 15 000—20 000 синапсов. Наибольшее число синапсов находится на дендритах, причем многие из них расположены на специальных шипиковых выростах, или шипиках, которые еще больше увеличивают воспринимающую по­верхность нейронов. В большинстве случаев передача возбуждения от нейрона к нейрону осуществляется химическим путем. Приходящий в пресинаптическую часть контакта нервный импульс вызывает опорожнение синаптических пузырьков. В результате находящееся в них химическое вещество — медиатор выводится в синаптическую щель. Медиа­торами, т. ё. веществами, передающими нервные влияния в синапсах нервных клеток, могут быть ацетилхолин (в некоторых клетках спинного мозга, в вегетативных ганглиях), норадреналин (в окончаниях симпатических нервных волокон, в гипоталамусе), некоторые амино­кислоты и др. Проведения возбуждения через синапсы. Свойства нервных центров в значительной мере связаны с особенно­стями проведения возбуждения через синапсы, соединяющие различные нервные клетки. Поскольку проведение волны возбуждения от одного нейрона к другому через синапс происходит с помощью медиатора, а последний содержится лишь в пресинаптической части, то возможно только одностороннее проведение нервных влияний через синапс — от пресинаптической мембраны к постсинаптической. В связи с этим поток нервных импульсов в рефлекторной дуге имеет определенное направление: от афферентных нейронов к вста­вочным, а затем к эфферентным — мотонейронам и вегетативным нейронам.

Большое значение в деятельности ц.н.с. имеет замедленное проведение возбуждения через синапс. Это связано с затратой времени на процессы, происходящие от момента прихода пресинаптического импульса до появления изменений поляризации постсинаптической мембраны. Такой интервал называется синаппической задержой и составляет в мотонейронах и большинстве других клеток ц.н.с. примерно 0,3 мс. В вегетативной нервной системе длительность синаптической задержки более 10 мс. За это время пресинаптический импульс вызывает опорожнение синаптических пу­зырьков, происходят диффузия медиатора через синаптическую щель, увеличение под его влиянием ионной проницаемости постсинаптической мембраны, в результате чего и возникает постсинаптичёский потенци­ал.

12. ПОНЯТИЕ О НЕРВНОМ ЦЕНТРЕ. Нервным центром называют совокупность нервных клеток, необходимых для осуществления какой-либо функции. Эти центры от­вечают соответствующими рефлекторными реакциями на внешнее раздражение, поступившее от связанных с ними рецепторов. Клетки нервных центров реагируют и на непосредственное их раздражение веществами, находящимися в протекающей через них крови (гумо­ральные влияния). В целостном организме имеется строгое согласо­вание — координация их деятельности.

Проведение волны возбуждения от одного нейрона к другому через синапс происходит в большинстве нервных клеток химическим пу­тем — с помощью медиатора, а медиатор содержится лишь в пресинаптической части синапса и отсутствует с постсинаптической мем­бране. Поэтому важной особенностью проведения возбуждения через синоптические контакты является одностороннее прове­дение нервных влияний, которое возможно лишь от пресинаптической мембраны к постсинаптической и невозможно в обратном направлении. В связи с этим поток нервных импульсов в рефлек­торной дуге имеет определенное направление от афферентных ней­ронов к вставочным и затем к эфферентным — мотонейронам или вегетативным нейронам.

Большое значение в деятельности нервной системы имеет дру­гая особенность проведения возбуждения через синапсы— замед­ленное проведение. Затрата времени на процессы, происходящие от момента подхода нервного импульса к пресинаптической мембране до появления в постсинаптической мемб­ране потенциалов, называется синаптической задерж­кой. В большинстве центральных нейронов она составляет около 0.3 мс. После этого требуется еще время на развитие возбуждаю­щего постсинаптического потенциала (ВПСП) и потенциала дей­ствия. Весь процесс передачи нервного импульса (от потенциала действия одной клетки до потенциала действия следующей клет­ки) через один синапс занимает примерно 1.5 мс. При утомлении, охлаждении и ряде других воздействий длительность синаптичес­кой задержки возрастает. Если же для осуществления какой-либо реакции требуется участие большого числа нейронов (многих со­тен и даже тысяч), то суммарная величина задержки проведения по нервным центрам может составить десятые доли секунды и даже целые секунды. При рефлекторной деятельности общее время от момента нане­сения внешнего раздражения до появления ответной реакции организ­ма— так называемое скрытое или латентное время ре­флекса определяется в основном длительностью проведения через синапсы. Величина латентного времени рефлекса служит важным показателем функционального состояния нервных центров. Измере­ние латентного времени простой двигательной реакции человека на внешний сигнал широко используется в практике для оценки функ­ционального состояния ЦНС.

Характер ответного разряда нейрона зависит не только от свойств раздражителя, но и от функционального состояния самого нейрона(его мембранного заряда, возбудимости, лабильности). Не­рвные клетки обладают свойством изменять частоту передающихся импульсов,т.е. свойством трансормации ритма.

При высокой возбудимости нейрона (например, после приема ко­феина) может возникать учащение импульсации (мультипликация ритм а ), а при низкой возбудимости (например, при утомлении) происходит урежение ритма, так как несколько приходящих им­пульсов должны суммироваться, чтобы наконец достичь порога воз­никновения потенциала действия. Эти изменения частоты импуль­сации могут усиливать или ослаблять ответные реакции организма на внешние раздражения.

При ритмических раздражениях активность нейрона может на­строиться на ритм приходящих импульсов,т. е. наблюдается явле­ние усвоения ритма. Развитие усвоения ритма обеспечивает сонастройку активности многих не­рвных центров при управлении сложными двигательными актами, особенно это важно для поддержания темпа циклических упражнений.

14. Т ОРМОЖЕНИЕ В ЦНС

Процессы координации деятельности ЦНС основаны на согласо­вании двух нервных процессов — возбуждения и торможения. Тор­можение является активным нервным процессом, который предуп­реждает или угнетает возбуждение.

ЗНАЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ТОРМОЖЕНИЯ В ЦНС. Явление торможения в нервных центрах было впервые открыто И. М. Сеченовым в 1862 г. Опуская лапку лягушки в кислоту и одновременно раздражая не­которые участки головного мозга (например, накладывая кристал­лик поваренной соли на область промежуточного мозга), И. М.Сече­нов наблюдал резкую задержку и даже полное отсутствие «кислотно­го» рефлекса спинного мозга (отдергивания лапки). Отсюда он сде­лал заключение, что одни нервные центры могут существенно изменять рефлекторную деятельность в других центрах, в частности вышележащие нервные центры могут тормозить деятельность ниже­лежащих. Описанный опыт вошел в историю физиологии под назва­нием Сеченовское торможение.

Тормозные процессы—необходимый компонент в координации нервной деятельности. Во-первых, процесс торможения ограничива­ет распространение возбуждения на соседние нервные центры, чем способствует его концентрации в необходимых участках нервной си­стемы. Во-вторых, возникая в одних нервных центрах параллельно с возбуждением других нервных центров, процесс торможения тем са­мым выключает деятельность ненужных в данный момент органов. В-третьих, развитие торможения в нервных центрах предохраняет их от чрезмерного перенапряжения при работе, т. е. играет охранителъную роль.

ПОСТСИНАПТИЧЕСКОЕ И ПРЕСИНАПТИЧЕСКОЕ ТОРМОЖЕНИЕ Процесс торможения, в отличие от возбуждения, не может рас­пространяться по нервному волокну— это всегда местный процесс в области синаптических контактов. По месту возникновения различа­ют пресинаптическое и постсинаптическое торможение.

Постсинаптическое торможение — это тормозные эффекты, возникающие в постсинаптической мембране. Чаще всего этот вид торможения связан с наличием в ЦНС специальных тор­мозных нейронов. Они представляют собой особый тип вставочных нейронов, у которых окончания аксонов выделяют тормозный медиатор. Одним из таких медиаторов является гамма-аминомасляная кислота (ГАМК).

Нервные импульсы, подходя к тормозным нейронам, вызывают в них такой же процесс возбуждения, как и в других нервных клетках. В

ответ по аксону тормозной клетки распространяется обычный потен­циал действия. Однако, в отличие от других нейронов, окончания аксона при этом выделяют не возбуждающий, атормозный медиа­тор. В результате тормозные клетки тормозят те нейроны, на которых оканчиваются их аксоны.

К специальным тормозным нейронам относятся клетки Рэншоу в спинном мозге, клетки Пуркинье мозжечка, корзинчатые клетки в промежуточном мозге и др.

Клетки Пуркинье мозжечка своими тормозными влияниями на клетки подкорковых ядер и стволовых структур уча­ствуют в регуляции тонуса мышц.

Корзинчатые клетки в промежуточном мозге являются как бы воротами, которые пропускают или не пропускают импульсы, идущие в кору больших полушарий от различных областей тела.

Пресинаптическое торможение возникает перед синаптическим контактом — в пресинаптической области. Оконча­ние аксона тормозной нервной клетки образует синапс на окончании аксона возбуждающей нервной клетки, вызывают чрезмерно силь­ную деполяризацию мембраны этого аксона, которая угнетает про­ходящие здесь потенциалы действия и тем самым блокирует переда­чу возбуждения. Этот вид торможения ограничивает поток афферентных импульсов к нервным центрам, выключая посторонние для ос­новной деятельности влияния.

15. ОБЩИЙ ПЛАН ОРГАНИЗАЦИИ И ФУНКЦИИ СЕНСОРНЫХ СИСТЕМ

Сенсорная система – совокупность центральных и переферических образований, воспринимающих и анализирующих изменение внутр. и внеш. сред организмарегулирующая различные отделы с помощъю прямой и обратной связи.

В составе сенсорной системы различают 3 отдела :. 1) переферический, состоящий из рецепторов, воспринимающих определен­ные сигналы, и специальных образований, способствующих работе рецепторов (эта часть представляет собой органы чувств—глаз, ухо и др.); 2) проводниковый, включающий проводящие пути и подкорковые нервные центры; 3) корковый — области коры больших полушарий, которым адресуется данная информация.

Нервные путь, связывающий рецептор с корковыми клетками обычно состоит из четырех нейронов: первый, чувствительный, ней­ронрасположен вне ЦНС — в спинномозговых узлах или узлах черепномозговых нервов (спиральном узле улитки, вестибулярном узле и др.); второй нейрон находится в спинном, продолговатом или среднем мозге; третий нейрон — в релейных (переключательных) ядрах таламуса (промежуточного мозга); четвертый нейрон пред­ставляет собой корковую клетку проекционной зоны коры больших полушарий.

Основные функции сенсорных систем: 1)сбор и обработка информациио внешней и внутренней среде организма; 2)осуществление обратных связей, информирующих нервные центры о результатах деятельности организма; 3)поддержание нормального уровня (тонуса) функционального со­стояния мозга.