Лекция 5. Основы физиологии спинного и головного мозга
1. Физиология спинного мозга.
2. Продолговатый мозг.
3. Средний мозг.
4. Мозжечок.
5. Промежуточный мозг. Физиология таламуса.
6. Физиология гипоталамуса.
7. Ретикулярная формация и лимбическая система.
8. Физиология эмоций.
9. Подкорковые ядра.
Физиология спинного мозга
Спинной мозг находится в спинномозговом канале. Характерная особенность строения — сегментарность. Сегмент - отрезок спинного мозга, соответствующий двум парам корешков спинномозговых нервов (два передних и два
задних).
Нейроны спинного мозга образуют его серое вещество в виде передних и задних рогов. Они выполняют рефлекторную функцию спинного мозга.
Задние рога содержат нейроны (интернейроны), которые передают импульсы в вышележащие центры, в симметричные структуры противоположной стороны, к передним рогам спинного мозга. Задние рога содержат афферентные нейроны, которые реагируют на болевые, температурные, тактильные, вибрационные, проприоцептивные раздражения.
Передние рога содержат нейроны (мотонейроны), дающие аксоны к мышцам, они являются эфферентными. Все нисходящие пути ЦНС двигательных реакций заканчиваются в передних рогах. В боковых рогах шейных и двух поясничных сегментов располагаются нейроны симпатического отдела вегетативной нервной системы, во втором—четвертом сегментах — парасимпатического.
В составе спинного мозга имеется множество вставочных нейронов, которые обеспечивают связь с сегментами и с вышележащими отделами ЦНС, на их долю приходится 97 % от общего числа нейронов спинного мозга. В их состав входят ассоциативные нейроны — нейроны собственного аппарата спинного мозга, они устанавливают связи внутри и между сегментами.
Белое вещество спинного мозга образовано миелиновыми волокнами (короткими и длинными) и выполняет проводниковую роль.
Короткие волокна связывают нейроны одного или разных сегментов спинного мозга.
Длинные волокна (проекционные) образуют проводящие пути спинного мозга. Они формируют:
- восходящие пути - нервные сигналы от рецепторов скелетных мышц, сухожилий, связок направляются в кору больших полушарий головного мозга и мозжечок. В промежуточный мозг идут импульсы сенсорной рецепции, тактильной, болевой, температурной и др;
- нисходящие пути, идущие от головного мозга.
Особенностью иннервации спинным мозгом отдельных частей тела является корешковая метамерия – морфологическая приуроченность сегментов спинного мозга к частям тела. Причем, каждый метамер тела обеспечивается перекрывающейся иннервацией: кроме «главного» сегмента спинного мозга нервы идут и от верхнего и от нижележащего сегмента. Спинной мозг обеспечивает также сопряженную иннервацию двигательных актов, что достигается сопряжением возбуждения и торможения скелетных мышц.
Спинной мозг выполняет две функции: проводниковую и рефлекторную.
Рефлекторная функция позволяет реализовать все двигательные рефлексы тела, рефлексы внутренних органов, терморегуляции и т. д. Рефлекторные реакции зависят от места, силы раздражителя, площади рефлексогенной зоны, скорости проведения импульса по волокнам, от влияния головного мозга.
Рефлексы делятся на:
1) экстероцептивные (возникают при раздражении агентами внешней среды сенсорных раздражителей);
2) интероцептивные (возникают при раздражении прессо-, механо-, хемо-, терморецепторов):
- висцеро-висцеральные — рефлексы с одного внутреннего органа на другой,
- висцеро-мышечные — рефлексы с внутренних органов на скелетную мускулатуру;
3) проприоцептивные (собственные) рефлексы с самой мышцы и связанных с ней образований. Они имеют моносинаптическую рефлекторную дугу. Проприоцептивные рефлексы регулируют двигательную активность за счет сухожильных и позотонических рефлексов. Сухожильные рефлексы (коленный, ахиллов, с трехглавой мышцы плеча и т. д.) возникают при растяжении мышц и вызывают расслабление или сокращение мышцы, возникают при каждом мышечном движении;
4) позотонические рефлексы (возникают при возбуждении вестибулярных рецепторов при изменении скорости движения и положения головы по отношению к туловищу, что приводит к перераспределению тонуса мышц (повышению тонуса разгибателей и уменьшению сгибателей) и обеспечивает равновесие тела).
Исследование проприоцептивных рефлексов производится для определения возбудимости и степени поражения ЦНС.
Рефлекторная функция спинного мозгатакже испытывает сильное влияние со стороны головного мозга. Особенностью морфологической структуры спинного мозга является количественное преобладание чувствительных нервов над двигательными. Это создает возможность некоторого первичного анализа, но при этом большая часть функций, несомненно, регулируется корой. В спинном мозге происходит, и отсекание лишних нервных импульсов, и на конечный общий путь выходит наиболее важный по биологическому значению импульс.
Проводниковая функция обеспечивает связь нейронов спинного мозга друг с другом или с вышележащими отделами ЦНС.
Продолговатый мозг
Продолговатый мозг является и морфологически и функционально продолжением спинного мозга. В результате филогенеза скопление клеточных тел привели к образованию т.н. ядер продолговатого мозга - центров более или менее сложных рефлекторных функций. Часть этих ядер входит в состав ретикулярной формации продолговатого мозга. Из 12 пар черепно-мозговых нервов 8 (с5 по 12) берут начало в продолговатом мозге.
Здесь расположены первичные центры дыхания, сердечной деятельности, а также центры потоотделения и пищеварения.
Продолговатый мозг контролирует рефлексы сосания, глотания, рвоты, кашля, чихания, мигания. Эти рефлексы возникают в ответ на раздражение волокон языкоглоточного, слухового, вестибулярного, тройничного и блуждающего нервов. Так раздражение чувствительных окончаний тройничного нерва при прикосновении к губам ребенка вызывает сосательные движения. Эфферентные импульсы направляются к мышцам, участвующим в акте сосания, по лицевому и подъязычному нервам.
Афферентные пути рефлекса глотания идут в составе тройничного, языкоглоточного и блуждающего нервов. По эфферентным волокнам тройничного, подъязычного и языкоглоточного нервов от центров глотания поступают сигналы к исполнительным приборам глотания.
Рефлекторные реакции рвоты, кашля, чихания, реализуются по той же схеме. По двигательным путям этих центров импульсы из продолговатого мозга передаются на исполнительные органы.
Основная биологическая роль рефлекторной деятельности продолговатого мозга - поддержание гомеостаза. Рефлекторная деятельность так же обеспечивает тоническое напряжение прежде всего разгибателей, для преодоления силы тяжести (позно-тонические рефлексы).
Проводниковая функция. Продолговатый мозг является также важной точкой проведения нервных импульсов от коры больших полушарий и ретикулярной формации к спинному мозгу.
Через продолговатый мозг осуществляется эфферентная связь между двигательными зонами коры больших полушарий и двигательными центрами спинного мозга (пирамидный тракт), а также афферентная связь между спинным мозгом и вышележащими отделами.
Средний мозг
Основная биологическая роль - расширение и усовершенствование рефлекторной деятельности продолговатого мозга. Средний мозг состоит из четверохолмия и ножек среднего мозга. Основные его центры – красное пятно, черная субстанция, ядра глазодвигательного и блокового нервов. Здесь находятся первичные подкорковые центры мышечного тонуса, зрительных, ориентировочных и слуховых рефлексов и высшие подкорковые центры глотания и жевания.
Средний и продолговатый мозг реализуют врожденные тонические рефлексы. Средний мозг обеспечивает также ориентировочные и двигательные рефлексы.
В передних буграх четверохолмия находятся первичные зрительные центры. Они осуществляют поворот глаз и головы в сторону раздражителя. Задние бугры являются рефлекторными центрами слуховых ориентировочных рефлексов. Их функция схожа с функцией передних бугров, но в ответ на звуковую информацию.
Двигательные ядра среднего мозга - красное пятно - является регулятором тонуса скелетных мышц. Сюда сходятся все импульсы, касающиеся тонуса, идущие от коры больших полушарий, подкорковых ядер, мозжечка и ретикулярной формации. Повышение тонуса скелетной мускулатуры чаще всего связано с выключением красного пятна.
Важная группа рефлексов среднего мозга - установочные (выпрямительные) рефлексы (рефлексы перемены и поддержания позы), а также статокинетические рефлексы (сочетание движения головы и глаз при вращении - например нистагм). Все эти рефлексы осуществляются при участии рецепторов вестибулярного аппарата и проприорецепторов шейных мышц и тела, и позволяют поддерживать выбранную позу и координировать движения тела при ее смене.
3. Мозжечок
Мозжечок – это центр координации сложных двигательных актов и произвольных движений. Он состоит из двух полушарий и покрыт тонким слоем серого вещества, называемым корой мозжечка. Серое вещество содержит множество разнообразных нервных клеток, наибольшее значение среди которых имеют клетки Пуркинье. Мозжечок связан с другими отделами мозга с помощью афферентных и эфферентных путей. Афферентные пути идут к нему из спинного мозга, продолговатого мозга, варолиевого моста, четверохолмия. От клеток Пуркинье начинаются пути к ядрам мозжечка - зубчатому, пробковидному, шарообразному. От этих ядер эфферентные волокна идут к среднему мозгу. А через красное пятно мозжечок соединяется эфферентными путями и с корой больших полушарий.
При повреждении мозжечка движения становятся резкими и плохо управляемыми, наблюдаются:
1. Атония - выпадение тонуса, вялость мышц.
2. Астения - упадок силы мышц, преждевременное расслабление тетанических сокращений.
3. Атаксия - невозможность точно соразмерять движение с целью.
4. Астазия - наклонность к колебательным движениям.
Роль мозжечка сводится к воздействиям на нижележащие центры, направленные на поддержание тонуса, устойчивости реакций в нервных центрах в точном соответствии с выдвигаемыми перед организмом задачами.
Функция мозжечка - рефлекторное обеспечение правильного перемещения тела в пространстве за счет правильного напряжения различных групп мышц, торможением лишних движений, лишних примитивных двигательных рефлексов.
Все двигательные функции мозжечка осуществляются без участия сознания, но на разных этапах тренировки могут включать элемент научения. При обучении мозжечком управляет кора больших полушарий, при этом необходимы определенные волевые усилия. Например, волевые усилия нужны при обучении ходьбе, плаванию или езде на велосипеде. После выработки навыка мозжечок берет на себя функцию контроля движений. Этому способствует наличие в мозжечке огромного числа синапсов.
Так же мозжечок оказывает постоянное влияние на течение процессов вегетативной нервной системы - питание мышц.