Физиология центральной и периферической нервных систем

Физиология центральной и периферической нервных систем

 

Строение нервной системы

Центральная нервная система	Периферическая нервная система
Спинной мозг	Головной мозг	Соматическая нервная система	Вегетативная нервная система
1. Продолговатый мозг 2. Варолиев мост 3. Мозжечок 4. Средний мозг 5. Промежуточный мозг 6. Большие полушария	Черепно-мозговые нервы	Спинно-мозговыенервы	Симпатическая нервная система	Парасимпатическая нервная система

 

Центральная нервная система

Функции ЦНС

1. Интеграция и координация специфической активности организма.

2. Поддержание постоянства внутренней среды организма.

3. Управление деятельностью опорно-двигательного аппарата.

4. Обеспечение сознания и всех видов психической деятельности.

5. Формирование взаимодействия организма с окружающей средой.

 

 

Структурно-функциональная организация спинного мозга

 

Спинной мозг – отдел ЦНС, расположенный в спинномозговом канале.

От спинного мозга с каждой стороны отходит 31 пара корешков. Участок спинного мозга, от которого отходят две пары корешков, называют сегментом. Ясных морфологических границ между сегментами спинного мозга нет, поэтому сегментарное деление является функциональным.

Закон Белла-Мажанди: задние корешки состоят из чувствительных волокон, по ним информация от рецепторов поступает в ЦНС, передние корешки состоят из двигательных волокон, по ним информация из ЦНС распространяется к исполнительным органам.

 

Рефлекторная функция

Принципы рефлекторной деятельности:

1. Рефлекс (от лат. reflexus - отражение) - реакция организма на изменение внешней или внутренней среды, осуществляемая при участии ЦНС в ответ на раздражение рецепторов. Рефлекторная дуга позвоночных состоит из последовательно соединенных между собой афферентного звена (рецепторы, чувствительные волокна), центрального (нервные центры, обрабатывающие информацию и принимающие решения) и эфферентного звена (двигательные волокна и исполнительные органы - эффекторы).

2. Рефлекс имеет рецептивное поле, которое представляет собой совокупность рецепторов, при раздражении которых возникает рефлекс.

3. Каждый сегмент спинного мозга иннервирует (контролирует работу) через свои корешки 3 метамера (участка) тела. В каждом сегменте спинного мозга заканчиваются отростки чувствительных нейронов с трех метамеров тела.

 

Рефлексы спинного мозга:

1. Рефлексы на растяжение мышц - возникают как ответная реакция на раздражение рецепторов мышц и сухожилий. Различают фазические (быстрые) рефлексы, например, коленный рефлекс, ахиллов рефлекс и тонические (медленные) рефлексы, которые принимают участие в сохранении положения тела.

2. Сгибательные рефлексы – представлены в основном рефлексами защитного типа, возникающими при болевых воздействиях.

3. Рефлексы мышц – антагонистов (сгибателей и разгибателей) лежат в основе формирования двигательных актов.

4. Вегетативные рефлексы обеспечивают реакции внутренних органов на раздражение рецепторов. Так, центры сосудодвигательных, потоотделительных, сердечных и дыхательных рефлексов расположены в грудных сегментах спинного мозга. Центры рефлексов мочеиспускания, дефекации и деятельности половых органов расположены в крестцовых сегментах.

 

Проводниковая функция

Структурно-функциональная организация головного мозга

Продолговатый мозг

Продолговатый мозг является продолжением спинного мозга.

 

Рефлекторная функция

Функции продолговатого мозга связаны с наличием в нем ядер IX - XIIчерепномозговых нервов: IX – языкоглоточного;

X – блуждающего;

XI- добавочного;

XII – подъязычного.

Продолговатый мозг за счет специфических ядер и ретикулярной формации принимает участие в реализации вегетативных и соматических рефлексов

1. Дыхательный центр содержит инспираторные (нейроны вдоха) и экспираторные (нейроны выдоха) нейроны. Нейроны обладают спонтанной возбудимостью и высокой чувствительностью к СО₂. Поочередное возбуждение нейронов обеспечивает ритмические дыхательные движения.

2. Сосудодвигательный центр состоит из прессорной, депрессорной и парасимпатической зон. Прессорная и депрессорная зоны относятся к симпатической нервной системе. Импульсы из прессорной зоны поступают с высокой частотой, вызывают увеличение тонуса сосудов и повышение артериального давления. Импульсы из депрессорной зоны поступают низкочастотные, они уменьшают тонус сосудов и снижение давления. Нейроны парасимпатической зоны контролируют в основном сосуды половой системы.

3. Центр организации защитных рефлексов: чихания, кашля, рвоты, слезоотделения, смыкания век и др.Рефлексы возникают при раздражении соответствующих рецепторов корня языка, слизистой оболочки носовой полости, гортани.

4. Центр организации пищевых рефлексов: сосания, жевания, слюноотделения, глотания.

5. Центр организации статических и статокинетических рефлексов. Обеспечивают сохранение положения тела в пространстве в состоянии покоя и при перемещениях. Например, лифтная реакция (подгибание конечностей при резком подъем или спуске) или организация компенсаторных реакций при падении.

Проводниковая функция

Восходящие и нисходящие пути соединяют нижележащие отделы ЦНС с вышележащими отделами.

Варолиев мост

Мост имеет вид поперечно расположенного вала, который сверху граничит со средним мозгом (с ножками мозга), а внизу с продолговатым мозгом (бульбарно-мостовая борозда). Его функции связаны с находящимися в нем ядрами черепномозговых нервов, ядра которых лежат в ретикулярной формации:

VIII - преддверно-улитковый;

VII – лицевой;

VI – отводящий;

V – тройничный.

1.Рефлекторная функция

1. Варолиев мост, вместе с продолговатым мозгом, как единое функциональное образование, принимает участие в реализации сложных актов (жевание, глотание, кашель), а также в регуляции мышечного тонуса и равновесия тела.

2. Пневмотаксический центр состоит из двух типов нейронов – инспираторных и экспираторных, которые регулируют работу нейронов дыхательного центра продолговатого мозга в соответствии с меняющимся состоянием организма.

Проводниковая функция

Варолиев мост является проводником, связывающим вышележащие и нижележащие отделы ЦНС между собой и с мозжечком.

 

Мозжечок

Мозжечок — отдел головного мозга, обра­зующий вместе с мостом и промежуточным мозгом задний мозг. Со­ставляя 10 % массы головного мозга, мозже­чок включает в себя более половины всех нейронов ЦНС. Это свидетельствует о боль­ших возможностях обработки информации и соответствует главной функции мозжечка как органа координации и контроля сложных и автоматизированных движений. В осущест­влении этой функции важную роль играют обширные связи мозжечка с другими отдела­ми ЦНС и рецепторным аппаратом.

Основной нейронный элемент коры мозжечка – клетка Пуркинье. Клетка Пуркинье имеет большое количество синапсов (до 60 тысяч), на которые проецируются практически все виды сенсорных раздражений (проприоцептивные, тактильные, зрительные, слуховые) и единственный аксон, формирующий выход из мозжечка.

 

Рефлекторная функция

Функции: 1. Регуляция силы мышечных сокращений.

2.Сохранение оптимального тонуса мышц в покое и при движениях.

3.Обеспечение согласованности сокращений разных групп мышц.

4.Предотвращение вовлечения лишних групп мышц.

5. Программирование целенаправленных движений.

При повреждении мозжечка наблюдаются следующие расстройства двигательных функций:

1. Астения - снижение силы мышечного сокращения, быстрая утомляемость мышц.

2. Астазия - утрата способности к длительному сокращению мышц, что затрудняет стояние, сидение и т.д.

3. Дистония - непроизвольное повышение или понижение тонуса мышц.

4. Тремор - дрожание пальцев руки, кисти, головы в покое, этот тремор усиливается при движении.

5. Дисметрия - расстройство равномерности движений, выражающееся либо в излишнем, либо недостаточном движении. Больной пытается взять предмет со стола и проносит руку за предмет (гиперметрия) или не доносит ее до предмета (гипометрия).

6. Атаксия – нарушение координации движений. При повреждении мозжечка возникает невозможность выполнения движения в определенной последовательности.

7. Дизартрия - расстройство речевой моторики, речь больного становится растянутой.

8. Повреждение мозжечка затрудняет выработку двигательных условных рефлексов, увеличивает латентный период их проявления.

9. Нарушение последовательности родовой деятельности.

10. Уменьшение тонуса мускулатуры кишечника.

 

Средний мозг

 

К среднему мозгу относят четверохолмие, красное ядро, черную субстанцию. В среднем мозге расположены и ядра двух черепномозговых нервов: третьей пары - глазодвигательных и четвертой пары блоковых. Оба эти нерва иннервируют мышцы глаз.

 

Рефлекторная функция

1. Верхние бугры четверохолмия – центр зрительных ориентировочных рефлексов. К ним подходит часть волокон зрительного нерва, идущих от сетчатки глаза. Координирует движение глаз и головы в сторону раздражителей.

2. Нижние бугрычетверохолмия - центр слуховых ориентировочных рефлексов. Обеспечивает возникновение рефлексов на звуковые раздражители. Ориентировочные рефлексы обеспечивают приспособление организма к новым или внезапным раздражителям за счет реакции настораживания или «старт-рефлексов».

3. Черная субстанция расположена в ножках мозга. Вырабатывает медиатор дофамин, который доставляется аксональным транспортом к базальным ганглиям головного мозга. Регулирует мышечный тонус и координацию движений. Обеспечивает тонкие движения пальцев, например, при письме, игре на музыкальных инструментах. Повреждение черной субстанции вызывает болезнь Паркинсона.

4. Красное ядро - один из наиболее важных двигатель­ных центров ствола головного мозга. Оно имеет многочисленные связи с мозжечком, продол­говатым и спинным мозгом, а также с подкорковым ядром - полосатым телом и с корой больших полушарий головного мозга.

Функции красного ядра непосредственно связаны с регуляцией то­нуса скелетной мускулатуры, возможностью сохранения нормальной позы и равновесия, выполнением сложных координированных движений.

Красное ядро получает информацию от двигательной коры, подкорковых ядер и мозжечка о предстоящем движении и состоянии опорно-двигательного аппарата и посылает координирующие импульсы к двигательным нейронам спинного мозга по руброспинальному пути.

5. Ядро глазодвигательного нерва обеспечивает поднятие верхнего века, регулирует движение глаз вверх, вниз и к носу, регулирует ширину зрачка и кривизну хрусталика.

6. Ядро блокового нерва обеспечивает опускание верхнего века.

 

Проводниковая функция

Через структуры среднего мозга проходят проводящие пути от спинного и продолговатого мозга к высшим центрам головного мозга и от высших центров к ниже­лежащим отделам.

Промежуточный мозг

В процессе эмбриогенеза промежуточный мозг формируется вместе с большими полушариями из переднего мозгового пузыря.

Главными структурами промежуточного мозга являются:

1. Таламус, или зрительный бугор. Ядра таламуса расположены главным образом в области боковой стенки III желудочка.

2. Эпиталамус (надбугорная область). Представлена телом свода. Образует верхнюю стенку III желудочка. Заканчивается железой внутренней секреции эпифизом.

3. Гипоталамус (подбугорнаяобрасть). Образует дно III желудочка. Заканчивается железой внутренней секреции гипофизом.

 

Таламус

Функции: 1. Таламус - коллектор всех, афферентных путей (за исключением обонятельных), идущих к большим полушариям.

2.Обеспечивает обработку и интеграцию практически всех сигналов, идущих в кору головного мозга.

3. Принимает участие в регуляции и определяет функциональное состояния организма в целом.

В таламусе около 120 разнофункциональных ядер, которые образуют около 40 комплексов, которые по признаку проекции в кору можно разделить на 3 группы: переднюю (проецирует аксоны своих нейронов в поясную кору), латеральную (проецирует аксоны своих нейронов в теменную, височную, затылочную кору), медиальную (во все зоны коры).

Функционально ядра делят на: специфические, неспецифические и ассоциативные.

Волокна от специфических ядер - специфические таламические пути - имеют прямые связи с определенными участками коры больших полушарий. Они оканчиваются в 3-4 слоях коры больших полушарий и образуют синапсы на нейронах сенсорных и ассоциативных зон.

Волокна от неспецифических ядер - неспецифические таламические пути - дают многочисленные разветвления в разных участках коры больших полушарий и вовлекают в процесс возбуждения большое количество корковых нейронов. В большинстве случаев неспецифические ядра передают сигналы в подкорковые ядра, от которых импульсы поступают одновременно в разные отделы коры.

Ассоциативные ядра получают импульсы, поступающие не непосредственно из других отделов нервной системы, а от переключающих таламических ядер (то есть к ассоциативным ядрам поступает информация, переработанная в самом таламусе).

Гипоталамус

Структура промежуточного мозга, организующая эмоциональные, поведенческие и гомеостатические функции организма.

Окончательно гипоталамус созревает к 13-14 годам, когда заканчивается формирование гипоталамо-гипофизарных нейросекреторных связей.

 

Особенности нейронов гипоталамуса:

1. Высокая чувствительность нейронов к составу омывающей крови.

2. Отсутствие гематоэнцефалического барьера между нейронами и кровью.

3. Способность нейронов к нейросекреции пептидов, нейромедиаторов и др.

 

Функционально ядра гипоталамуса делят на переднюю, среднюю и заднюю группы. Возбуждение ядер передней группы гипоталамуса приводят к реакциям организма по парасимпатическому типу, т.е. реакциям, направленным на восстановление и сохранение резервов организма. Возбуждение ядер задней группы вызывает симпатические эффекты в работе органов. Средний гипоталамус следит за состоянием внутренней среды организма (нейроны воспринимают основные физико-химические параметры крови и спинномозговой жидкости).

 

Функции гипоталамуса:

1. За счет большого количества связей и полифункциональности структур гипоталамус выполняет интегрирующую функцию вегетативной, соматической и эндокринной регуляции.

2. Терморегуляция. Возбуждение задних ядер вызывает усиление теплопродукции и сохранение тепла, возбуждение передних ядер – потерю тепла за счет расширения сосудов, потоотделения и усиление дыхания.

3. Организация пищевого поведения. Гипоталамус содержит центры поиска пищи, голода, жажды, насыщения.

4. Организация полового поведения. В задних ядрах гипоталамуса располагается центр удовольствия.

5. Организация эмоционального поведения. Гипоталамус содержит нейроны, отвечающие за состояние страха, ярости, агрессивного поведения.

6. Чередование сна (нейроны среднего гипоталамуса) и бодрствования (нейроны заднего гипоталамуса).

7. Поддержание водно-солевого баланса.

8. Средняя область гипоталамуса выделяет нейрогормоны (рилизинг-гормоны), регулирующие работу гипофиза.

 

Кора больших полушарий

 

Высшая нервная деятельность реализуется за счет доминирующего влияния коры больших полушарий головного мозга, как высшего отдела ЦНС, на все нижележащие структуры. Эта новая кора (не­окортекс) представляет собой слой серого вещества толщиной 1,3-4,5 мм, покрывающий белое вещество полушарий. В пост­центральной извилине толщина коры достигает 5 мм. Более 90% всех областей коры головного мозга имеет типичное шес­тислойное строение.

Морфофункциональные особенности коры больших полу­шарий связаны с тем, что в ходе эволюции происходила кор­тиколизация функций ЦНС, то есть передача коре функций нижележащих структур мозга. Кора больших полушарий обеспечивает организацию поведения человека и животных на основе врожденных и приобретенных в онтогенезе функ­ций, осуществляет более совершенный, с учетом опыта, ана­лиз сигналов и организацию оптимальной реакции, форми­рует в структурах мозга следы памяти о сигнале и характере реакции на него.

Древняя и старая кора, в состав которой входят обонятель­ный мозг, миндалина, гиппокамп, поясная извилина, прини­мает участие в формировании инстинктивного поведения (пи­щевого, полового, оборонительного), реакций настораживания и внимания, эмоций, регуляции вегетативных функций.

Новая кора является высшим центром организации всей деятельности (поведения) человека. Интеллект, сознание, воля, творчество связываются с неокортексом. По осуществля­емым функциям принято выделять в коре проекционные – сен­сорные (чувствительные) и моторные (двигательные) зоны, а также ассоциативные. Последние и являются организато­рами сложного целенаправленного поведения, объединяя в деятельности функциональных систем моторные и сенсорные зоны.

Функции новой коры

 

Название центра	Расположение	Функции
Моторные зоны
Общая двигательная зона	Предцентральная из­вилина и передняя часть парацентральной дольки, поле 4	Соматотопическое представительство всех соматических мышц. При поражении возни­кают параличи и паре­зы
Анализатор целе­направленных и согла­сованных движений	Верхний край височной доли	Сенсорный контроль движений
Сенсорные зоны
Соматосенсорная зона	Постцентральная извилина и задняя часть парацентральной дольки, поля 1,2,3.	Соматотопическое представительство бо­левой, температурной и тактильной чувстви­тельности правой поло­вины тела в левом по­лушарии, и наоборот
Зрительная зона	Внутренняя повер­хность затылочной коры. 17 поле – первич­ная зона, 18 и 19 поля – вторичные зрительные зоны	17 поле анализирует зрительные сигналы, 18 и 19 поля обеспечи­вают ассоциацию зри­тельной информации с другими видами чувс­твительности
Слуховая зона	Средняя часть верхней височной извилины, поля 41 и 42	Анализ звуковых сиг­налов, пространствен­ная локализация ис­точника звука, распоз­навание звука
Анализатор вкуса и обоняния	Передний конец гиппо­кампальной извилины, поле 34, 43	Поле 34 анализирует обонятельную инфор­мацию, поле 43 – вку­совую
Ассоциативные зоны
Центр речевых сигналов	Задняя часть верхней височной извилины, поле 22, зона Вернике.	Обеспечение слухового восприятия и понима­ния речи
Центр чтения	Нижняя теменная долька, поле 39.	Обеспечение понима­ния прочитанного. При нарушении утрачи­вается способность из букв складывать слова
Центр артикуляции речи	Задняя часть нижней лобной извилины, поле 44 и 45 (центр Брока).	Обеспечение способности произносить звуки и слова

 

Физиология центральной и периферической нервных систем

 

Строение нервной системы

Центральная нервная система	Периферическая нервная система
Спинной мозг	Головной мозг	Соматическая нервная система	Вегетативная нервная система
1. Продолговатый мозг 2. Варолиев мост 3. Мозжечок 4. Средний мозг 5. Промежуточный мозг 6. Большие полушария	Черепно-мозговые нервы	Спинно-мозговыенервы	Симпатическая нервная система	Парасимпатическая нервная система

 

Центральная нервная система

Функции ЦНС

1. Интеграция и координация специфической активности организма.

2. Поддержание постоянства внутренней среды организма.

3. Управление деятельностью опорно-двигательного аппарата.

4. Обеспечение сознания и всех видов психической деятельности.

5. Формирование взаимодействия организма с окружающей средой.