Раздражимость и возбудимость как свойство живых клеток.

Раздражимость и возбудимость как свойство живых клеток.

Раздражимость – это способность реагировать изменением обмена веществ в ответ на действие раздражителя.

Возбудимость – это свойство клеток отвечать на раздражение возбуждением.

К возбудимым относят: нервные, мышечные, некоторые секреторные клетки.

В ответ на раздражение нервная ткань проводит нервный импульс, мышца сокращается, железы выделяют секрет.

Анализ процессов в мембранах возбудимых клеток провели Ходжкин, Хаксли, Катц в опытах на гигантских аксонах кальмара (толщина 1мм) и создали теорию происхождения потенциала покоя (ПП) и потенциала действия (ПД).

Эксперимент.

В аксон кальмара, помещенный в морскую воду, ввели электрод (элемент прибора для связи участка электрической цепи), а второй электрод оставили в морской воде. Внутри аксона зарегистрировали заряд, а снаружи .

Вывод: мембрана поляризована.

Разность потенциалов на мембране – ПП или мембранный потенциал = 70 - 95 мВ.

Потенциал действия (ПД) связан с:

1) разной концентрацией ионов Na⁺ и K⁺ по обе стороны мембраны;

2) из-за избирательной проницаемости мембраны для ионов.

Так в цитоплазме больше K⁺ , чем Na⁺. В мембрану клетки встроен Na-K- насос, который выводит наружу 3 Na⁺, а внутрь клетки вводит 2 K⁺. В итоге снаружи клетки больше заряженных ионов, а внутри клетки ионов.

При действии на участок нервного волокна электрическим током возникает кратковременное повышение проницаемости мембраны для Na⁺ (в 500 раз) и внутренняя поверхность клетки заряжается , а наружная - это ДЕПОЛЯРИЗАЦИЯ.

Возникает ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ - быстрое колебание мембранного потенциала.

РЕПОЛЯРИЗАЦИЯ – восстановление мембранного потенциала.

Проведение возбуждения по нервам.

Нервные волокна – это отростки нейронов (аксоны и дендриты), покрытые оболочками (l = до 1м и более).

В зависимости от строения оболочек различают:

I. МЯКОТНЫЕ (миелиновые) нервные волокна - они толще, чем безмякотные. В них две оболочки:

1) миелиновая на 80% из липидов (ее создают шванновские клетки);

2) шванновская оболочка.

Максимальная скорость проведения нервного импульса в мякотных (миелиновых) нервных волокнах =120 м/с.

II. БЕЗМЯКОТНЫЕ (безмиелиновые) нервные волокна - имеют только одну шванновскую оболочку. Максимальная скорость проведения нервного импульса в безмякотных нервных волокнах =1-2м/с.

В мякотных возбуждение возникает в участках, где отсутствует мякотная оболочка – это перехваты Ранвье. Поэтому возбуждение распространяется скачками от одного перехвата к другому (1-2 мм от одного до другого) – это САЛЬТАТОРНОЕ (скачкообразное) проведение.

Строение мякотного нервного волокна.

1. Осевой цилиндр нервного волокна.

2. Узловой перехват Ранвье.

3. Шванновская клетка.

4. Миелин.

5. Шванновская оболочка.

6. Ядро.

Рецепторы.

Рецепторы - это окончания чувствительных нервных волокон или специальные чувствительные клетки, преобразующие раздражение в нервный импульс.

Классификация рецепторов:

· Экстерорецепторы - воспринимают раздражение извне (зрительные, обонятельные, осязательные);

· Интерорецепторы – получают информацию изнутри (терморецепторы, болевые, висцерорецепторы – сигналы о состоянии внутренних органов);

· Дистантные – воспринимают информацию на расстоянии (зрительные, слуховые, обонятельные);

· Контактные - воспринимают информацию при непосредственном контакте (вкусовые, тактильные);

· Фоторецепторы – зрительные;

· Терморецепторы – кожи;

· Хеморецепторы – вкуса, обоняния;

· Барорецепторы – воспринимают давление в сердечно-сосудистой системе;

· Тактильные – осязательные;

· Болевые - ноцицептивные.

РЕФЛЕКС (открыт Декартом) – ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая с помощью ЦНС.

Рефлексы бывают моносинаптические и полисинаптические; условные и безусловные.

Рефлекторная дуга – это путь, по которому проходят нервные импульсы от рецептора до рабочего органа (мышца, орган, железа) при осуществлении рефлекса.

Рефлекторная дуга состоит из 5 отделов:

1. Рецептор – воспринимает раздражение и преобразует его в нервный импульс;
2. Чувствительный (сенсорный, центростремительный, афферентный нейрон) нервный путь – передает возбуждение в ЦНС;
3. ЦНС- возбуждение переключается с чувствительных нейронов на двигательные (в трехнейронной рефлекторной дуге естьвставочный нейрон);
4. Двигательный(моторный, центробежный, эфферентный нейрон) нерв – передает возбуждение от ЦНС к рабочему органу;
5. Рабочий орган - эффектор (железа, орган, мышца) – реагирует на полученное раздражение.

Моносинаптический рефлекс – в рефлекторной дуге 1 синапс в ЦНС. (Рисунок А).

Полисинаптический рефлекс – в рефлекторной дуге 2 и более синапсов в ЦНС. (Рисунок Б).

Моносинаптический рефлекс.

Пример двунейронной рефлекторной дуги коленного рефлекса.

1. удар по сухожилию четырехглавой мышцы вызывает возбуждение в рецепторах;
2. чувствительный нерв (нейрон);
3. СМ;
4. двигательный нерв (нейрон);
5. рабочий орган (мышца сокращается и колено подпрыгивает).

Полисинаптический рефлекс.

Пример трехнейронной рефлекторной дуги мигательного рефлекса:

1. рецепторы внутреннего угла глаза;
2. чувствительный нерв(нейрон);
3. ЦНС (продолговатый мозг, где центр мигательного рефлекса. Здесь вставочный нейрон связывает чувствительный и двигательный);
4. двигательный нерв (нейрон);
5. рабочий орган – круговая мышца глаза, смыкающая веки.

Рефлекторное кольцо – это рефлекторная дуга, дополненная петлей обратной связи:по чувствительному нерву импульсы передаются в ЦНС, где оцениваются результаты деятельности и мозг посылает сигналы либо о прекращении деятельности, либо об их изменении, либо продолжении деятельности.

Значение: совершенствование рефлекса и выбор оптимального поведения.

Прямые связи – команды, которые поступают от мозга к рабочим органам по двигательным нервам.

Обратные связи – информация передается от рабочего органа в мозг по чувствительному нерву об ответной реакции.

Рефлекторный центр – скопление нейронов ЦНС, вызывающих рефлекторное действие.

Рефлексогенная зона – участок с рецепторами, при раздражении которых возникает данный рефлекс.

НЕРВНАЯ СИСТЕМА.

Нервная система – это совокупность образований (рецепторы, нервы, ганглии, мозг), регулирующих функции организма и обеспечивающие его взаимодействие с внешней средой.

Неврология – учение о нервной системе.

Эволюция нервной системы.

1) Диффузная (сетчатая) -из полисенсорных нейронов, реагирующих на разные раздражения разбросаны по всему телу, образуя нервную сеть. У кишечнополостных (гидра).

1. рецепторная клетка;

2. эпителиально-мышечная клетка;

3. нервная сеть из промежуточных клеток

Преимущества (+) – взаимозаменяемость.

Недостатки (-) – медлительность, расплывчатый характер реакций.

2) Стволовая - у плоских и круглых червей лестничная Н.С.: два нервных узла (1), два нервных ствола, перемычки – комиссуры.

(+)- -н.с. образует головной ганглий, который координирует работу всего организма.

(-) –уменьшение регенерации (восстановление утраченной части тела возможно только при сохранении целостности головного конца).

3)Узловая (цепочечная) нс - нейроны собираются в узлы, которые соединяются в цепочки – этап централизации нервной системы: образуется глоточное нервное кольцо и брюшная нервная цепочка. Появляются синапсы. У кольчатых червей, моллюсков, членистоногих.

1.надглоточный узел;

2.подглоточный узел;

3.брюшная нервная цепочка

(+)-быстрота и точность.

(-) –ранимость, повреждение одного узла = нарушение функций организма.

4) ТрубчатаяН.С. - трубка на спинной стороне, передний конец расширен в головной мозг, а задняя часть - спинной мозг. Усиливается ГМ – цефализация, у высших животных появляется кора ГМ – кортиколизация = сложное поведение (условные и безусловные рефлексы, цепочки безусловных рефлексов – инстинкты). У хордовых.

(+) –точность, быстрота, надежность.

Эволюция ГМ.

(отделы ГМ: передний мозг, промежуточный, средний, мозжечок, продолговатый)

РЫБЫ – развиты обонятельные доли переднего мозга, мозжечок, зрительные доли среднего мозга.

АМФИБИИ – развит передний мозг, он разделен на два полушария (большие полушария - БП), зрительные доли среднего мозга, мозжечок мал. Из органов чувств хорошо развиты зрение и обоняние.

РЕПТИЛИИ – БП увеличены, появилась кора на БП в виде островков, лучше развит мозжечок.

ПТИЦЫ – развиты БП, кора их полностью покрывает = сложное поведение, хорошо развиты зрительные бугры среднего мозга и мозжечок.

МЛЕКОПИТАЮЩИЕ - БП развиты, они связаны мозолистым телом, кора увеличена, она образует складки = сложное поведение, развит мозжечок.

Строение нервной системы.

НЕРВНАЯ СИСТЕМА (НС)
↓	↓
Центральная нервная система (ЦНС)	Периферическая нервная система
1. Головной мозг (ГМ) 2. Спинной мозг (СМ)	1. Нервы 2. Нервные узлы (ганглии)

Нерв - скопление длинных отростков нейронов покрытых общей оболочкой.

Нервы бывают:

а) Двигательные нервы – из аксонов двигательных нейронов.

б) Чувствительные нервы – из дендритов чувствительных нейронов.

в) Смешанные нервы – из аксонов и дендритов, импульсы в 2х направлениях к→ ЦНС→ от ЦНС.

Нервные узлы – скопления тел нейронов за пределами ЦНС, они обрабатывают сигналы, идущие к ЦНС и от ЦНС.

Белое вещество мозга – длинные отростки (аксоны), покрытые миелиновой оболочкой.

Серое вещество мозга – дендриты и тела нейронов без миелиновой оболочки и глиальные клетки.

Нервная система функционально делится на : ↓ ↓
Автономную н.с. (вегетативная) Не контролируется сознанием человека, его волей. ↓ ↓ ↓	Соматическую н.с. Управляется сознанием человека.
метасимпатическая н.с. управляет гладкой мускулатурой и локальным кровотоком	симпатическая н.с. усиливает работу органов	парасимпатическая н.с. ослабляет работу органов

Значение нервной системы.

1. Регуляция работы организма.

2. Поддержание гомеостаза – физико-химическое постоянство внутренней среды организма (кислотно-щелочное равновесие, количество минеральных солей, кислорода, углекислого газа, t), давления крови, питательные вещества и продукты распада.

3. Связь организма с внешней средой. И его выживание.

4. Деятельность Н.С. лежит в основе психических процессов – памяти, мышления, речи, чувств.

Нервные сети.

Согласованную работу организма обеспечивают
↓ ↓
Эндокринная система		Нервная система
↓		↓
с помощью гормонов – биологически активных веществ, действующих через кровь		с помощью импульсов - электрических сигналов

· НЕРВНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ - регулирующее воздействие нервной системы на ткани, органы, системы органов, обеспечивающее их согласованную деятельность с помощью нервных импульсов.

Нейрон – структурно-функциональная единица нервной системы.

Нейроны объединяются в комплексы для совместного выполнения функций. Нейроны, образуя синапсы, друг с другом составляют - цепи нейронов, по которым передаются импульсы. Цепи нейронов образуют сети нейронов, которые включают чувствительные, вставочные, двигательные нейроны.

Цепь нейронов, по которой импульс движется от места возникновения к месту приложения – РЕФЛЕКТОРНАЯ ДУГА. На основе рефлекторной дуги строится деятельность Н.С.

· ГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ - координация физиологических и биохимических процессов в организме, осуществляемая через жидкие среды организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость) с помощью гормонов.

Спинной мозг, его строение.

СМ – отдел ЦНС, расположенный в позвоночном канале.

СМ – цилиндрический тяж из нервной ткани, уплощенный в спинно-брюшном направлении, диаметр=1 см, длина=45 см, m=38 гр, 2% от ГМ. Вверху он переходит в ГМ, внизу доходит до второго поясничного позвонка и заканчивается мозговым конусом. Ниже II поясничного позвонка проводят пункцию. Здесь находится щель со спинномозговой жидкостью (ликвор), которую берут без риска повредить СМ.

ПУНКЦИЯ (lat.укол) – прокол стенки, какой - либо полости тела с лечебными или диагностическими целями.

«Конский хвост»- пучок нервов, идущий от СМ в области второго поясничного позвонка.

СМ находится в спинномозговой жидкости (питание и защита). В центре СМ центральный (спинномозговой) канал (А) со спинномозговой жидкостью. Мозговые оболочки покрывают ГМ и СМ.

СМ покрыт тремя оболочками:

1. Твердая – наружная соединительно-тканная выстилает позвоночный канал, служит для защиты СМ от механических повреждений;

2. Паутинная – тонкая с нервами и сосудами, барьер для проникновения микробов и различных веществ в мозг;

3. Мягкая –сосудистая сращена с СМ, содержит много сосудов, участвующих в секреции спинномозговой жидкости.

СМ имеет два утолщения – шейное и поясничное, иннервирующие верхние и нижние конечности, мышцы, кожу.

Центральная часть СМ из серого вещества в виде бабочки или буквы Н. Передние рога из тел двигательных нейронов (Б) (образуют передние столбы), задние рога из тел вставочных нейронов (В) (образуют задние столбы), боковые рога грудного отдела из вегетативных вставочных нейронов (Г) (здесь ядра симпатической Н.С). РОГ- выступ серого вещества.

Вокруг серого вещества белое вещество (Д) – нервные волокна, образующие восходящие и нисходящие нервные пути, которые связывают ГМ с СМ.

На передней и задней поверхности СМ: передняя срединная щель(1) и задняя срединная борозда(2), которые делят СМ на правую и левую половины. Передние (3)правая и левая боковые борозды и задние боковые борозды(4).

В передних боковых бороздах из СМ выходят (5)передние корешки спинномозговых нервов. В них аксоны двигательных нейронов.

Из задних боковых борозд – задние корешки. В них аксоны чувствительных нейронов.

Через задние корешки импульсы поступают в СМ, а через передние корешки от СМ к эффекторам.

На задних корешках чувствительные спинномозговые (межпозвоночные) узлы(7) с телами чувствительных нейронов.

СЕГМЕНТ СМ – участок СМ, соответствующий паре передних и паре задних корешков спинномозговых нервов. В СМ 31 сегмент.

Передние и задние корешки сливаются в 31 пару смешанных спинномозговых нервов(8).

Различают: 8 пар шейных, 12 пар грудных,5 поясничных, 5 крестцовых, 1 пару копчиковых спинномозговых нервов.

Функции спинного мозга.

• Рефлекторная - в сером веществе СМ проходят рефлекторные дуги многих двигательных реакций (СМ иннервирует всю скелетную мускулатуру). Здесь центры вегетативной НС ( центр мочеиспускания, дефекации, половой, центр диафрагмы).
• Проводниковая - сложные движения (бег, танцы) контролируются ГМ, а СМ выступает как проводник:

Центростремительные импульсы через задние корешки СМ поступают в восходящие проводящие пути СМ→ГМ→нисходящие проводящие пути СМ→двигательные нейроны СМ→передние корешки→эффектор.

Особенности мозга человека.

1). Наличие в мозге речевых центров.

2). Специализация полушарий:

Левое полушарие («мыслительное», «математическое», логическое)	Правое полушарие («художественное», эмоциональное)
Отвечает за регуляцию речевой деятельности, устной речи, письма, счета и логического мышления. Доминантное у правшей.	Участвует в распознавании зрительных, музыкальных образов, формы и структуры предметов, сознательной ориентации в пространстве.

Болезни нервной системы.

1) НАСЛЕДСТВЕННЫЕ:

· Недостаток синтеза ферментов и ядом становятся компоненты пищи в результате слабоумие;

· Плохое усвоение витаминов приводит к задержке умственного развития;

2) ВЫЗВАНЫЕ СРЕДОЙ:

• Бактерии вызывают столбняк; Вирусы - энцефалит- воспаление головного мозга; Бешенство, полиомиелит (разрушение двигательных нейронов СМ), менингит (воспаление мозговых оболочек), вызываются и вирусом и бактерией;
• Холодом – неврит(паралич лицевого нерва), радикулит (воспаление седалищного нерва)
• Травмы СМ – паралич тела ниже места повреждения СМ; сотрясение ГМ, травмы подкорковых ядер –болезнь Паркинсона;
• Яды – алкоголь, соли металлов марганца, свинца, ртути;

3) НАРУШЕНИЕ КРОВОСНАБЖЕНИЯ МОЗГА:

· Инсульт- нарушение мозгового кровообращения;

· Паркинсонизмпри атеросклерозе сосудов ГМ (дрожание рук, форма мышечного паралича).

Раздражимость и возбудимость как свойство живых клеток.

Раздражимость – это способность реагировать изменением обмена веществ в ответ на действие раздражителя.

Возбудимость – это свойство клеток отвечать на раздражение возбуждением.

К возбудимым относят: нервные, мышечные, некоторые секреторные клетки.

В ответ на раздражение нервная ткань проводит нервный импульс, мышца сокращается, железы выделяют секрет.

Анализ процессов в мембранах возбудимых клеток провели Ходжкин, Хаксли, Катц в опытах на гигантских аксонах кальмара (толщина 1мм) и создали теорию происхождения потенциала покоя (ПП) и потенциала действия (ПД).

Эксперимент.

В аксон кальмара, помещенный в морскую воду, ввели электрод (элемент прибора для связи участка электрической цепи), а второй электрод оставили в морской воде. Внутри аксона зарегистрировали заряд, а снаружи .

Вывод: мембрана поляризована.

Разность потенциалов на мембране – ПП или мембранный потенциал = 70 - 95 мВ.

Потенциал действия (ПД) связан с:

1) разной концентрацией ионов Na⁺ и K⁺ по обе стороны мембраны;

2) из-за избирательной проницаемости мембраны для ионов.

Так в цитоплазме больше K⁺ , чем Na⁺. В мембрану клетки встроен Na-K- насос, который выводит наружу 3 Na⁺, а внутрь клетки вводит 2 K⁺. В итоге снаружи клетки больше заряженных ионов, а внутри клетки ионов.

При действии на участок нервного волокна электрическим током возникает кратковременное повышение проницаемости мембраны для Na⁺ (в 500 раз) и внутренняя поверхность клетки заряжается , а наружная - это ДЕПОЛЯРИЗАЦИЯ.

Возникает ПОТЕНЦИАЛ ДЕЙСТВИЯ - быстрое колебание мембранного потенциала.

РЕПОЛЯРИЗАЦИЯ – восстановление мембранного потенциала.