Задача №3. Молодой человек шел в институт. В голове вертелась навязчивая мелодия, услышанная утром по радио. В институте он встретился с друзьями, начался разговор, и мелодия вылетела из головы.
Вопрос 1.Какой принцип распространения возбуждения в нервных центрах лежит в основе данной ситуации (в голове вертится навязчивая мелодия)?
Принцип рефлекторного последействия.
Вопрос 2.Объясните суть данного принципа.
Заключается в том, что рефлекторная реакция заканчивается позже прекращения действия раздражителя. Обусловлено двумя причинами: 1) длительной следовой деполяризацией мембраны нейрона, на фоне которой могут возникать несколько потенциалов действия, обеспечивающих кратковременное рефлекторное последействие; 2) пролонгированием выхода возбуждения к эффектору в результате циркуляции возбуждения в нейронной сети типа «нейронной ловушки». Возбуждение, попадая в такую сеть, может длительное время циркулировать в ней, обеспечивая рефлекторное последействие. Циркуляция возбуждения в нейронной ловушке может продолжаться до тех пор, пока какое-либо внешнее воздействие не затормозит активность одного или нескольких нейронов или в ней не наступит утомление.
Вопрос 3.Почему мелодия вылетела из головы после начала разговора с друзьями?
Из-за возникновения доминантного очага возбуждения. Возбуждение в доминантном очаге затормозило возбуждение в нейронной ловушке.
Вопрос 4.Какие еще принципы распространения возбуждения в нервных сетях вы знаете?
Принцип суммации возбуждений: 1) временная суммация – импульсы возбуждения приходят к нейрону по одному и тому же пути через один синапс с интервалом меньше, чем время полной реполяризации постсинаптической мембраны. В этих условиях ВПСП на постсинаптической мембране суммируются и доводят деполяризацию до критического уровня; 2) пространственная – наблюдается в том случае, когда импульсы возбуждения поступают к нейрону одновременно через разные синапсы.
Принцип трансформации ритма возбуждений: изменение количества импульсов возбуждения, выходящих из нервного центра, по сравнению с количеством импульсов, приходящих к нему. Различают: 1) понижающую трансформацию – в основе лежит явление суммации возбуждений, когда в ответ на несколько возбуждений, пришедших к нервной клетке, в последней возникает только одно возбуждение; 2) повышающую трансформацию – в основе лежат механизмы умножения (мультипликации), способные резко увеличить количество импульсов возбуждения.
Тонус: выражается в том, что даже при отсутствии специальных раздражений нервный центр постоянно посылает импульсы к рабочим органам.
Пластичность: способность нервного центра изменять собственное функциональное назначение и расширять свои функциональные возможности.
Принцип одностороннего распространения возбуждения: от рецептора к эффектору, что обуславливается свойством химических синапсов односторонне проводить возбуждение от пресинаптической мембраны к постсинаптической.
Принцип задержки проведения возбуждения: обусловлено замедленным проведением возбуждения через синапсы.
Высокая чувствительность к недостатку кислорода.
Высокая чувствительность к действию различных химических веществ.
Быстрая утомляемость.
Низкая лабильность.
Низкая аккомодационная способность.
Вопрос 5.Расскажите о функциональной организации ЦНС, которая лежит в основе данных принципов.
Блочно-модульная функциональная организация ЦНС:
1) блок переработки сенсорной информации – переработка информации, поступающей от сенсорных систем о состоянии внешней и внутренней среды организма.
2) блок анализа и синтеза информации, интеграции и координации – анализ значимости поступающей информации для сохранения постоянства внутренней среды, сохранения целостности организма, его «вписанности» во внешнюю среду и принятие соответствующих решений о необходимых адаптивных актах на основе синтеза имеющейся информации, интеграции и координации программ деятельности различных систем в реализации адаптивных актов.
3) блок организации эфферентных функций, организации движений – реализация принятых решений путем формирования соответствующего поведения с адекватным его обеспечением вегетативными процессами.
В основе организации каждого из этих блоков лежат нервные клетки, объединяющиеся в нервные сети нескольких типов:
1) локальные сети – образованные нейронами с короткими аксонами; функционируют в пределах одного иерархического уровня ЦНС; основная функция – фильтрация поступающей информации.
2) иерархические сети – образованные нейронами с длинными аксонами; интегрируют нервные клетки разных уровней ЦНС, участвующие в переработке одной и той же информации.
3) дивергентные цепи с одним входом – обеспечивают широко расходящиеся связи нейронов как на своем, так и на отдаленных иерархических уровнях ЦНС; служат для вовлечения в один какой-то процесс большого количества нейронных ансамблей, руководят согласованными действиями больших групп нейронных сетей.
4) распределенные сети – объединяют локальные сети нейронов на разных уровнях ЦНС для управления единой функцией.
Нервные сети интегрируются в модули – объединения нейронов и их локальных сетей в группы со сходными функциональными свойствами. Модули организуются из корковых колонок – групп клеток коры (100-200 нейронов) со множеством связей по вертикальной оси и малым числом по горизонтальной. Микроколонки отвечают за выделение какого-либо одного признака раздражителя. Макроколонки – объединение микроколонок, выделяющие один общий признак. Гиперколонки – объединение макроколонок, обрабатывающие самые разные характеристики стимула.
Задача №4. При разрушении у животного определенного участка продолговатого мозга наступает смерть от остановки дыхания. При разрушении некоторых структур среднего мозга и моста наблюдаются изменения в дыхательных движениях.
Вопрос 1.Какой термин объединяет данные структуры?
Дыхательный центр.
Вопрос 2.Дайте определение нервного центра.
Нервный центр – это совокупность нейронов, принимающих участие в осуществлении и регуляции конкретного рефлекса.
Вопрос 3.Что такое нервный центр в широком и узком смысле этого слова?
В целом организме при формировании сложных адаптивных процессов происходит функциональное объединение нейронов, расположенных на различных уровнях ЦНС. Такое объединение (нервный центр в широком смысле слова) позволяет управлять определенной функцией организма в изменяющихся условиях существования.
В узком смысле, нервный центр отвечает за осуществление конкретного рефлекса, его нейронная основа – локальные иерархические сети.
Вопрос 4.Что является нейронной основой нервного центра?
Нейронной основой нервного центра являются локальные и иерархические нервные сети.
Вопрос 5.Перечислите свойства нервных центров.
Принцип рефлекторного последействия: заключается в том, что рефлекторная реакция заканчивается позже прекращения действия раздражителя. Обусловлено двумя причинами: 1) длительной следовой деполяризацией мембраны нейрона, на фоне которой могут возникать несколько потенциалов действия, обеспечивающих кратковременное рефлекторное последействие; 2) пролонгированием выхода возбуждения к эффектору в результате циркуляции возбуждения в нейронной сети типа «нейронной ловушки». Возбуждение, попадая в такую сеть, может длительное время циркулировать в ней, обеспечивая рефлекторное последействие. Циркуляция возбуждения в нейронной ловушке может продолжаться до тех пор, пока какое-либо внешнее воздействие не затормозит активность одного или нескольких нейронов или в ней не наступит утомление.
Принцип суммации возбуждений: 1) временная суммация – импульсы возбуждения приходят к нейрону по одному и тому же пути через один синапс с интервалом меньше, чем время полной реполяризации постсинаптической мембраны. В этих условиях ВПСП на постсинаптической мембране суммируются и доводят деполяризацию до критического уровня; 2) пространственная – наблюдается в том случае, когда импульсы возбуждения поступают к нейрону одновременно через разные синапсы.
Принцип трансформации ритма возбуждений: изменение количества импульсов возбуждения, выходящих из нервного центра, по сравнению с количеством импульсов, приходящих к нему. Различают: 1) понижающую трансформацию – в основе лежит явление суммации возбуждений, когда в ответ на несколько возбуждений, пришедших к нервной клетке, в последней возникает только одно возбуждение; 2) повышающую трансформацию – в основе лежат механизмы умножения (мультипликации), способные резко увеличить количество импульсов возбуждения.
Тонус: выражается в том, что даже при отсутствии специальных раздражений нервный центр постоянно посылает импульсы к рабочим органам.
Пластичность: способность нервного центра изменять собственное функциональное назначение и расширять свои функциональные возможности.
Принцип одностороннего распространения возбуждения: от рецептора к эффектору, что обуславливается свойством химических синапсов односторонне проводить возбуждение от пресинаптической мембраны к постсинаптической.
Принцип задержки проведения возбуждения: обусловлено замедленным проведением возбуждения через синапсы.
Высокая чувствительность к недостатку кислорода.
Высокая чувствительность к действию различных химических веществ.
Быстрая утомляемость.
Низкая лабильность.
Низкая аккомодационная способность.