Функциональная организация НСи ее генетическая детерминация (6, 18)

Уровни анализа генетической детерминации ЦНСПри изучении строения и работы ЦНС как относительно самостоятельные выделяются следующие уровни анализа: клеточный, орфофункциональный и системный. Каждый уровень имеет собственные объекты исследования и изучает присущие этим объектам закономерности функционирования. Соответственно вопрос о роли генотипа в формировании ЦНС также должен рассматриваться применительно к трем перечисленным уровням. Первый связан с генетической детерминацией функций клеточных элементов и нервной ткани, второй — морфологических и функциональных особенностей отдельных образований, из которых состоит головной мозг, третий — организации функциональных систем, лежащих в основе поведения и психики. Нейронный уровень

«Строительные блоки» нервной системы — нейроны. Главной особенностью является способность наружной мембраны генерировать нервные импульсы и через синапс передавать информацию. Импульс передается с помощью медиаторов. Нейроны химически, морфологически и функционально специализированы. Каждый нейрон реализует генетически обусловленную программу жизнедеятельности, выполняя предназначенные ему задачи: обработку приходящих возбуждений и генерацию собственного ответа. Для выполнения данных задач он нуждается в ресурсах, а для пополнения ресурсов нейроактивныx веществ, «расходующихся» в процессах жизнедеятельности необходим определенный уровень их синтеза. Принято считать, что все эти процессы находятся под контролем генотипа. По современным представлениям, функциональная специализация нейронов складывается на молекулярно-генетическом уровне. Она проявляется: во-первых, в формировании хеморецепторов, которые обладают избирательной чувствительностью к действующим на нейрон биологически активным веществам; во-вторых, в особенностях секреторного аппарата нейрона. Биохимическая специализация возникает в результате взаимодействия генетической программы нейрона и той информации, которая поступает из его внешнего окружения. Подобные представления в значительной степени априорны, потому что конкретные генетические механизмы, контролирующие жизнедеятельность нейронов и нервной системы в целом, еще далеко не изучены. По некоторым данным, в мозге экспрессируется не менее 2500 генов, но так или иначе охарактеризованы около 5% от этого числа. Каждый нейрон несет в себе полную генетическую информацию о морфофункциональных особенностях организма, однако число экспрессируемых в них генов больше чем в других. Мощность работы генетической информации в нейронах доказывается методом ДНК-РНК-гибридизации и путем прямого анализа синтезируемых белков. Метод ДНК-РНК-гибридизации позволяет оценить число участков ДНК, с которых в клетках данной ткани считывается генетическая информация. Не исключено, что именно различия в объеме экспрессируемой генетической информации лежат в основе функциональной специализации разных отделов мозга.Одной из наиболее поразительных особенностей нервной системы является высокая точность связей нервных клеток друг с другом и с различными периферическими органами. В процессе формирования нервной системы отростки нейронов растут по направлению к своему органу — «мишени», игнорируя одни клетки, выбирая другие и образуя контакты (синапсы) в определенной области нейрона. В основе столь высокой точности образования связей лежит принцип химического сродства, в соответствии с которым большинство нейронов или их малых популяций приобретают химические различия на ранних этапах развития в зависимости от занимаемого положения. Эта дифференцированность выражается в наличии своеобразных химических меток, которые и позволяют аксонам «узнавать» либо аналогичную, либо комплементарную метку на поверхности клетки-«мишени». Предполагается также, что в этом процессе важную роль играют топографические взаимоотношения нейронов и временная последовательность созревания клеток и их связей. Согласно современным представлениям, значительную роль в процессах развития нервной ткани играет временной режим экспресси генов. Еще одной важной особенностью ранних этапов развития ЦНС является генетически обусловленная избыточность в образовании количества нейронов, их отростков и межнейронных контактов. Гибель лишних нейронов служит устранению избыточных отростков и синапсов и выступает как один из способов «уточнения» плана формирования нервной системы. Апоптоз — активный процесс, реализация которого требует активации специфических генов. Интенсивный и избыточный синаптогенез происходит в течение первых двух лет жизни. Их число доходит до типичного для взрослых уровня приблизительно к 7-10 годам. Сохраняются те контакты, которые оказываются непосредственно включенными в обработку внешних воздействий, т.е. под влиянием опыта происходит процесс избирательной стабилизации синапсов. Избыточная синаптическая плотность рассматривается как морфологическая основа усвоения опыта. Гипотеза генетического программирования предлагает, что специфическое химическое «сродство» между окончаниями аксонов и постсинаптической клеткой генетически запрограммировано и однозначно приводит к формированию стабильных межклеточных контактов и связей, но синапсов 1014, а в геноме 106 генов. Маловероятно, что специфичность каждого отдельного синапса программируется отдельным геном или его определенным участком. Одним или несколькими генами кодируется медиаторная специфичность нейронов, а их рост до органа-«мишени» контролируется одним общим регуляторным механизмом. Такой эпигенетический механизм мог бы производить тонкую настройку связей нейронной сети, не известен. С начала 90-х годов XX в. ведется систематическая работа по составлению всеобъемлющего каталога генов, активных в мозге человека.

ЦНС включает те части нервной системы, которые лежат внутри черепа или позвоночного столба. Головной мозг - это часть ЦНС , заключенная в полости черепа. Вторым крупным отделом ЦНС явл-ся спинной мозг. Нервы входят в ЦНС и выходят из неё. Если эти нервы лежат вне черепа или позвоночника, они становятся частью периферической НС. Некоторые компоненты периферической системы имеют весьма отдаленные связи с ЦНС. Многие ученые считают даже, что они могут функционировать при весьма ограниченном контроле со стороны ЦНС. Эти компоненты, которые, по-видимому, работают самостоятельно, составляют автономную, или вегетативную, НС, которая в основном ответственна за регуляцию внутренней среды: она управляет работой сердца, легких, кровеносных сосудов и др внутренних органов. Мозг состоит из ряда хорошо различимых отделов. Внутри этих отделов имеется много произвольных границ м/у подотделами. Передний мозг: включает кору БП, миндалину, гиппокамп, базальные ганглии и перегородку. Структурам переднего мозга обычно приписывают «высшие» интеллектуальные ф-ции. Затылочная доля (зрение), височная доля (слух, а у людей и речь), теменная доля (реакции на сенсорные стимулы и управление движениями), лобная доля (координация ф-ций других областей коры). Средний мозг: таламус и гипоталамус. В особых таламических полях и ядрах происходит переключение почти всей информации, входящей в передний мозг и выходящей из него. Гипоталамические поля и ядра служат передаточными (релейными) станциями для внутренних регуляторных систем - они контролируют информацию, поступающую от вегетативной НС, и управляют организмом с помощью вегетативных нервов и гипофиза. Задний мозг: (варолиев) мост, продолговатый мозг, ствол мозга и мозжечок (малый мозг). Структуры, лежащие внутри моста, продолговатого мозга, ствола мозга и мозжечка, как правило, взаимодействуют со структурами переднего мозга ч/з реле в среднем мозге. Ч/з мост и ствол идут главные пути, связывающие передний мозг со спинным мозгом и периферической НС. Поля и ядра моста и ствола мозга контролируют дыхание и сердечный ритм и имеют важнейшее значение для поддержания жизни. Из того факта, что мозжечок прикреплен к крыше заднего мозга был сделан вывод, что он получает и модифицирует информацию о положении тела и конечностей, прежде, чем эта информация поступит в таламус или кору. В мозжечке хранятся основные программы усвоенных двигательных реакций, которые могут потребоваться двигательной коре. Некоторые клетки мозга или нейроны объединяются для выполнения специфических ф-ций. Лимбическая система помогает регулировать эмоциональные состояния. Такие объединения носят функциональные названия: «сенсорная система», «двигательная система» и т.д. Каждая функциональная система (ФС) включает все нервные структуры, участвующие в выполнении данных ф-ций.