Свойства нервной системы
Лекция
Биологическое значение, общий план строения, свойства и развитие нервной системы
ПЛАН
1. Биологическое значение нервной системы.
2. Общий план строения нервной системы.
3. Свойства нервной системы.
4. Понятие о рефлексе. Рефлекторная дуга.
5. Основные этапы развития нервной системы.
Основные понятия: нервная система, центральная нервная система, серое вещество, белое вещество, нервная ткань, нейрон, аксон, дендриты, нейроглия, возбудимость, проводимость, торможения, рефлекс, рефлекторная дуга.
Литература:
1. Бугаев К.Е., Маркусенко Н.Н. и др. Возрастная физиология. - Ростов-на-Дону: «Ворошиловградская правда», 1975.- С.107-115.
2. Ермолаев Ю.А. Возрастная физиология: Учеб. пособ. для студ. пед. вузов. - М .: Высш. шк., 1985. С. 293-313.
3. Киселев Ф.С. Анатомия и физиология ребенка с основами школьной гигиены. - М .: Просвещение, 1967.- С. 133-143.
4. Мамчур Ф.И. Справочник по физиотерапии.- К .: Здоровье, 1986. -280с.
5. Присяжнюк М.С. Человек и его здоровье: Учеб. пособие М .: Феникс, 1998.-120-135с.
6. Старушенко Л .И. Клиническая анатомия и физиология человека: Учеб. пособие М .: УСМП, 2001. С. 77-86.
7. Хрипкова А.Г. Возрастная физиология.- М .: Просвещение, 1978. - С. 209-222.
1. Биологическое значение нервной системы
Нервная система регулирует, объединяет, согласовывает деятельность органов и систем организма, обусловливает оптимум функционирования, объединяя все части организма в единое целое.
Нервная система обеспечивает связь организма с окружающей средой, а также деятельность человека не только как биологической, но и социальной существа. Нервная система обеспечивает психические процессы (восприятие, речь, обучение, память, мышление, эмоции), с помощью которых человек не только узнает окружающую среду, но и изменяет ее.
Высшим объединяющим и координирующим отделом нервной системы человека является мозг, главная роль в котором принадлежит коре больших полушарий.
2. Общий план строения нервной системы
Основной структурной и функциональной единицей нервной системы - есть нейрон. Это сложно построена нервная клетка, которая воспринимает, перерабатывает раздражение и передает их различных органов тела.
Тела нейронов, сочетаясь друг с другом своими отростками, образуют отдельные скопления, называемые ядрами и нервными центрами. Миллиарды взаимосвязанных нейронов, формирующих нервную систему, находятся под защитой и в окружении нейроглии.
Скопление отростков нервных клеток - нервных волокон - покрыто сверху соединительнотканной оболочкой и называется нервом. Каждый нерв состоит из очень многих нервных волокон. Нервы, по которым возбуждение распространяется в направлении ЦНС, называются центростремительными, или афферентными. Если в составе нерва являются нервные волокна, передающие возбуждение из центральной нервной системы (ЦНС) к иннервированным органам, то такие нервы называют центробежными или эфферентными. Большинство нервов смешанные.
Нервная система делится на центральную и периферическую. Центральная нервная системасостоит из головного и спинного мозга. Головной мозг находится внутри мозгового отдела черепа, спинной мозг - в позвоночном канале. Головной и спинной мозг состоит из серого и белого вещества. Серое вещество образовано телами клеток и их короткими отростками - дендритами. Белое вещество образовано длинными отростками до 1-1,5 м - аксонами.
К периферической нервной системе относятся 12 пар черепно-мозговых нервов и 31 пара спинномозговых нервов, их сплетения, нервные узлы или ганглии (небольшие скопления тел нейронов, лежащих в резы частях тела).
Нервная система человека условно делится на соматическую и автономную (вегетативную).
Соматическая нервная система иннервирует произвольную мускулатуру скелета и некоторых внутренних органов - языка, глотки, гортани, глазного яблока, среднего уха.
Автономная (вегетативная) нервная система иннервирует все внутренние органы, эндокринные железы и непроизвольные мышцы кожи, сердце и сосуды, то есть органы, осуществляющие вегетативные функции в организме (пищеварение, дыхание, выделение, кровообращение и т.д.) и составляют внутреннюю среду организма. Вегетативные волокна доходят и до скелетных мышц, но они не вызывают сокращения мышц, а активизируют в них обмен веществ. Такое воздействие называется трофическим. Автономная нервная система производит трофическое влияние на центральную нервную систему. Центры автономной нервной системы расположены в стволе головного и спинного мозга. Периферическая часть дается из нервных узлов и нервных волокон. Отростки клеток вегетативных центров выходят из спинного мозга в составе передних корешков спинномозговых нервов, а из головного мозга - в составе черепных нервов. Эти отростки покрытые миелиновой оболочкой, тела их расположены в центральной нервной системе. После выхода из мозга отросток заканчивается в нервном узле. Отростки клеток, находящихся в периферических нервных узлах, идут к внутренним органам. Путь от центра к органу, иннервируется в автономной нервной системе, состоит из двух нейронов. Это типичный признак автономной (вегетативной) нервной системы, так как волокна соматической нервной системы от центральной нервной системы доходят не прерываясь к органу, который они иннервируют. Волокна автономной (вегетативной) нервной системы имеют низкую возбудимость и небольшую скорость распространения нервных импульсов 1-30 м / с.
Автономная (вегетативная) нервная система делится на симпатическую и парасимпатическую.
Центры симпатической части вегетативной нервной системы расположены в грудных и поясничных сегментах спинного мозга (от 1 грудного до I-IV поясничного). В боковых рогах серого вещества спинного мозга лежат тела нейронов, аксоны которых выходят из спинного мозга в составе передних корешков и в виде отдельной ветви направляются к симпатического ствола. Каждый симпатичный ствол составляет цепь нервных узлов, соединенных друг с другом. Симпатические нервы иннервируют все органы и ткани организма (ускоряют и усиливают сокращения сердца, расширяют зрачки, повышают кровяное давление, усиливают обмен веществ и т.п.).
Тела центральных парасимпатических нейронов содержатся в продолговатом и среднем отделах головного мозга и спинном мозге. С продолговатого мозга выходят парасимпатические волокна 7-9, 10, 12 черепных нервов. Главная масса парасимпатических волокон, которые идут с продолговатого мозга, покидает его в составе блуждающего нерва. Его волокна иннервируют органы шеи, груди, живота. В спинном мозге парасимпатические нервные центры располагаются от 2 до 4 крестцовых сегментов.
Ганглии парасимпатической части вегетативной нервной системы расположены в стенках внутренних органов. Внутриорганные ганглии расположены в мышечных стенках сердца, бронхов, пищевода, желудка, кишечника, желчного пузыря, мочевого пузыря, а также в железах внешней и внутренней секреции.
Большинство внутренних органов имеет двойную иннервацию: к каждому из них подходят 2 нервы - симпатичный и парасимпатический. Симпатичная часть автономной нервной системы способствует интенсивной деятельности организма, особенно в экстремальных условиях, когда требуется напряжение сил. Парасимпатическая часть автономной нервной системы способствует восстановлению утраченных организмом ресурсов, обеспечивает нормальную жизнедеятельность человеческого организма в состоянии покоя и во время сна (замедляет сокращения сердца и уменьшает их силу, сужает зрачки, снижает кровяное давление).
Рефлекторные реакции поддержания артериального давления на относительно постоянном уровне, теплорегуляция, ускорения и усиления сердечных сокращений при мышечной работе связаны с деятельностью автономной нервной системы.
Все отделы автономной нервной системы подчинены высшим вегетативным центрам, расположенным в промежуточном мозге. В центры автономной нервной системы поступают импульсы от ретикулярной формации ствола мозга, мозжечка, четверохолмия, подкорковых ядер и коры больших полушарий.
Функционально уже на первом году жизни ребенка формируется вегетативная нервная система. Однако развитие ее и усовершенствования продолжается долгое время и происходит одновременно с развитием центральной нервной системы.
У детей дошкольного и младшего школьного возраста характерным является не полная уравновешенность симпатического и парасимпатического отделов ее о влиянии их на иннервированные органы. До 7 лет преобладает влияние парасимпатической нервной системы. Поэтому часто наблюдается нарушение ритма дыхания и сердечной деятельности, сужение зрачка, повышенная потливость, особенно у физически ослабленных детей и больных.
Однако есть дети, у которых преобладает влияние симпатической нервной системы, поэтому наблюдается повышенная возбудимость нервов, регулирующих деятельность сердца и кровеносных сосудов. Заметная в них бледность и сухость кожи и слизистых оболочек, зябкость и прочее.
На ранних стадиях эмбрионального развития для нервной клетки характерно наличие большого ядра, окруженного небольшим количеством цитоплазмы. На 3-м месяце внутриутробного развития начинает расти аксон, позже вырастают дендриты. Рост миелиновой оболочки ведет к повышению скорости проведения возбуждения по нервному волокну - и растет возбудимость нейрона. Миелинизация, прежде всего, отмечается в периферических нервах, затем распространяется на волокна спинного мозга, стволовой части головного мозга и позже на волокна большого мозга. Двигательные нервные волокна покрыты миелиновой оболочкой еще до момента рождения. До 3-х лет в основном завершается миелинизация нервных волокон, хотя рост миелиновой оболочки и осевого цилиндра продолжается.
Свойства нервной системы
Основными свойствами нервной системы являются возбудимость, проводимость и торможение.
Возбудимость проявляется в возникновении возбуждения в ответ на действие того или иного раздражителя. Способность живых систем под влиянием раздражителей переходить из состояния физиологического покоя в состояние активности называется раздражительностью.
Раздражители организма делятся на внутренние и внешние. Внутренние раздражители - это физические и химические изменения внутренней среды, например, изменение осмотического давления, химического состава крови, влияние гормона, углекислого газа, нервного импульса.
Внешние (контактные и дистантные) раздражители бывают трех видов:
° физические - механические (давление, укол), температурные, звуковые, световые, электрические;
° химические - кислоты, щелочи, соли, пахучие и вкусовые вещества, яды и т.д.;
° биологические - все живые существа, вирусы.
По физиологическим значением различают адекватные и неадекватные раздражители. Адекватный раздражитель - агент, действующий на ткань, приспособленную для его восприятия (например, свет - на глаз, нервный импульс на мышцу). Все остальные раздражители для этой ткани неадекватны.
Номинальная сила раздражения, способная вызвать возбуждение, называется пороговой силой.Сила раздражения, не вызывает возбуждение, называется подпороговой. Сила раздражение, больше пороговой, называется надпороговая.
Возникновение и распространение возбуждения связанные с изменением электрического заряда живой ткани, с так называемыми биоэлектрическими явлениям. Между наружной поверхностью клетки и ее цитоплазмой в состоянии покоя создается разность потенциалов (около 60-90 мВ), причем поверхность клетки заряжена электроположительны по цитоплазмы. Разность потенциалов между наружной и внутренней поверхностями мембраны называется мембранным потенциалом, в условиях покоя волокна - потенциалом покоя. Для нервных клеток мембранный потенциал равен примерно 80 мВ. Он обусловлен распределением ионов Na + и К + по разным сторонам мембраны. Ионы Nа + концентрируются на внешнем ее стороне, а ионы К + - внутри клетки. В клеточных мембранах встроенные многочисленные ионные каналы, которые имеют избирательную проницаемость. Так, Na +-канал в норме пропускает только ионы Na +, а К +-канал - только ионы К +. При этом большую часть времени мембрана бывает непроницаемой для ионов Ка +, так как Na + -каналы находятся в закрытом состоянии.
Ионы К + способны диффундировать наружу, и, казалось бы, можно ожидать, что через некоторое время концентрации ионов внутри и снаружи клетки сравняются и потенциал покоя упадет до нуля. Однако этого не происходит, потому что стабильность разницы концентраций поддерживается путем активного транспорта ионов. Одним из основных механизмов поддержания постоянной концентрации является работа на + / К + -насоса. Это белок, который при использовании одной молекулы АТФ переносит в клетку два ионы Na +, и выносит из нее три иона К +. На поддержание стабильного мембранного потенциала клетка тратит от 30 до 70% вырабатываемой ею энергии.
Следствием существования мембранного потенциала является способность некоторых клеток (нервные, мышечные, некоторые секреторные) до генерации возбуждения, приводит к возникновению потенциала действия. Потенциалом действия называется мембранный потенциал, испытывает быстрых изменений. При таких изменениях отрицательный заряд цитоплазмы меняется на положительный, тогда как заряд с внешней стороны мембраны становится отрицательным. Это обусловлено тем, что в ответ на внешнее воздействие Na + -каналы открываются и поток ионов Na + направляется внутрь клетки, а ионы К + выходят из нее. Возникновение потенциала действия вызывает быстрое изменение заряда мембраны. Затем Na + -каналы закрываются, и поляризация мембраны быстро восстанавливается. Именно такой механизм распространения возбуждения по отросткам нервных клеток.
Проводимость - способность передавать возбуждение, которое возникло, - является вторым важным свойством нервной ткани. Проведение возбуждения возможно лишь при условии сохранности нерва и сохранения его жизненных свойств. В условиях целого организма все импульсы в нервной системе проводятся только в одном направлении. Объясняется это тем, что контакты между соседними нейронами, так называемые синапсы, проводящие возбуждение только в направлении от центростремительного нейрона на центробежный и не способны проводить его в обратном направлении. Синапсобразован двумя мембранами - пресинаптической, которая находится на нервном окончании и имеет вид пуговиц, колец, бляшек, и постсинаптической, которая содержится на теле или дендритах нейрона, к которому передается нервный импульс. Возбуждения в синапсах передается химическим путем с помощью медиатора, который содержится в синаптических пузырьках, расположенных в синаптической бляшке. Наиболее распространенными медиаторами являются: ацетилхолин, адреналин и норадреналин. Поступления нервного импульса к пресинаптической мембраны сопровождается выбросом в синаптическую щель, которая находится между мембранами, медиатора с синаптических пузырьков. Чем больше сила раздражения, тем больше выделяется медиатора в синаптическую щель, размеры которого очень малы, и медиатор быстро достигает постсинаптической мембраны, взаимодействуя с ее веществом. В результате этого взаимодействия проницаемость для ионов натрия повышается, что ведет к перемещению ионов, и, как следствие возникает возбуждающий постсинаптический потенциал, возникает возбуждение, которое распространяется. Через несколько миллисекунд медиатор разрушается специальными ферментами. Считают, что в специализированных тормозящих нейронов, в нервных окончаниях аксонов вырабатывается особый медиатор, который действует тормозящее на следующий нейрон. В коре головного мозга таким медиатором считают γ-аминомасляной кислоты. Медиатор торможения, взаимодействуя с веществом постсинаптической мембраны, увеличивает ее проницаемость для ионов калия и хлора. В результате происходит не снижение величины внутреннего заряда мембраны, а повышение внутреннего заряда постсинаптической мембраны, происходит ее гиперполяризация, в результате чего наступает торможение.
Проведение возбуждения обусловлено тем, что потенциал действия, возникший в одной клетке или в одном из ее участков, становится раздражителем, вызывает возбуждение соседних участков. Возбуждение в миелиновых волокнах возникает только в тех участках, не покрытые миелиновой оболочкой, в узлах нервного волокна и распространяется по ним скачкообразно (120 м / сек). По немиелинових нервных волокнах возбуждение распространяется медленно (от 1 до 30 м / сек). Это связано с тем, что ионные процессы, проходящие через мембрану волокна, проходят по всей длине волокна. Возбуждение от одной нервной клетки к другой передается с аксона одного нейрона на тело клетки и дендриты нейрона.
Кроме процессов возбуждения, в деятельности ЦНС важную роль играют и процессы торможения, которые являются своеобразным деятельным состоянием, вызванный возбуждением и с ним связан. Торможение предотвращает истощение нервных клеток при очень сильных и частых раздражениях. Различают пресинаптическое, постсинаптическое и вторичное торможение. Пресинаптическое торможение развивается в пресинаптических разветвленных афферентных аксонов, благодаря чему блокируется проведение импульсов к синапсов и возникает торможение реакции ответа. При постсинаптическом торможенииимпульс, который пришел к тормозному синапсу, приводит гиперполяризацию постсинаптической мембраны. При этом возрастает величина мембранного потенциала и возникает тормозной постсинаптический потенциал, в результате чего наступает торможение. Вторичное торможение осуществляется без участия специальных тормозных структур и развивается в возбуждающих синапсах при действии раздражителей чрезмерной силы. Многочисленными опытами установлено, что возбуждение в одних центрах нервной системы вызывает торможение в других (рецепторное торможение). Например, когда мышцы-сгибатели правой ноги и разгибатели левой сокращаются, разгибатели правой ноги и сгибатели левой находятся в расслабленном состоянии. Такая координированная деятельность мышц нижних конечностей объясняется тем, что возбуждение в нервных центрах сгибателей вызывает тормозное состояние в центрах этой же конечности. При этом возбуждение в центрах сгибателей одной конечности связано с торможением в центре сгибателей второй. Согласно учению выдающегося русского физиолога М.Е. Введенского, процессы торможения и возбуждения есть только два проявления одного и того же нервного процесса, которые зависят только от силы и частоты раздражения. Периферические нервные волокна, открыты или частично перерезаны, медленно регенерируют, если тело клетки и сегменты миелиновой оболочки непрерывные. Регенерация волокон не происходит в головном и спинном мозге. Поврежденные нервные волокна трансформируются в ткань рубца и инактивируются.
Если нервное волокно повреждается в месте, наиболее удаленном от тела клетки, то наступает дегенерация вследствие недостатка жизненно важных белков и энзимов, и миелиновая оболочка становится полой.
Неповрежденное тело нейрона стимулирует рост нескольких нервных отростков в остатках волокна. Один из этих отростков может прорасти через пустую, но неповрежденную миелиновую оболочку.
Новое нервное волокно, которое растет со скоростью около 1,5 мм в день, достигает предыдущего местоположения, функция и ощущение медленно восстанавливаются, а не использованы нервные отростки дегенерируют.