Нервная система человека – это совокупность клеток (нейроны, глия) и коммуникационных элементов (нервные волокна, синапсы), которая созидает целостность тела и формирует его связь с внешней средой.

 Кроме этого функциональными частями нервной системы являются жидкостные среды.

 

Нейроны имеют многообразную форму и выполняют столь же разносторонние функции. Выделяют 3 основных вида нервных клеток:

• Сенсорные – воспринимают и преобразуют разнообразные по физической и химической природе стимулы внешней среды в электрические сигналы, понятные нервной системе (рис. 2, поз. В). К сенсорным нейронам относятся псевдоуниполярные и биполярные нервные клетки, которые образуют афферентную часть рефлекторных дуг.

• Интегративные – анализируют, распределяют и хранят всю входящую информацию. Они составляют большую часть нейронов в нервной системе и различаются по форме, размерам и несут черты функциональной специфики, которые характеризуют их принадлежность к различным отделам нервной системы. По морфологии и функции их можно разделить на вставочные и эфферентные (рис. 2, поз. А).

• Моторные – это часть эфферентных нервных клеток, выполняющих интеграцию разнородных сенсорных раздражений путем управления произвольными (скелетные мышцы) и не произвольными (гладкие мышцы сосудов и полых органов) движениями.(рис. 2, поз. Б).

Рис. 2. Три основных вида нейронов. Разделить и по ходу текста вставить. Убрать фон на рис.

Различные виды нейронов контактируя между собой образуют рефлекторные дуги (рис....)

Рис.... Схема образования рефлекторной дуги сенсорным, интегративным и моторным нейронами.

  Нейроны, несмотря на морфологическое и функциональное многообразие, состоят из стандартных структурных элементов, которые имеют общие физиологические свойства.

•  Обладают возбудимой мембраной.

• Возбудимость мембраны различных частей нервной клетки неоднородна: самой большой возбудимостью располагает аксонный холмик, он имеет в 1 тыс. раз больше потенциалуправляемых Nа⁺ каналов чем тело и дендриты. Мембрана тела нейрона менее возбудима и самая низкая возбудимость у  дендритов.

В связи с изложенным и опираясь на знания полученные в разделе "Физиология возбудимых мембран", ответьте на вопрос: какая часть нейрона из перечисленных выше имеет самую низкую величину МП _________________.

 

Возбудимость определяется величиной МП. Плазматическая мембрана некоторых нервных клеток, например, ретикулярной формации (РФ) имеет низкую фоновую (исходную) величину МП, причем их МП спонтанно колеблется, то уменьшаясь, то увеличиваясь. Всякий раз, когда МП уменьшается до уровня критической деполяризации, на аксонном холмике (начальном сегменте) нейрона возникает ПД. Такие нервные клетки обладают постоянной фоновой импульсной активностью. Они генерируют ПД в   спонтанном режиме. Спонтанная генерация ПД связана, например, с изменениями ионного состава окружающей нейрон среды, его метаболизма, локальной температуры, количества сенсорных сигналов.

В нервной системе существуют и нейроны, работающие в ждущем режиме, они генерируют ПД только в ответ на внешний входной сигнал. Фоновая величина МП таких нейронов более высокая. К ним относят мотонейроны спинного мозга.

• Мембрана нейрона генерирует ПД, который является  носителем информации возбуждения и отвечает закону «Все или ничего». Кодирование информации о силе приходящих на нейрон сигналов происходит с помощью изменения частоты ПД.

• Синапсы нервной системы передают информацию от одного нейрона к другому с помощью химических сигналов (рис. 4).   

 

 

.

Рис.3. Структура нейрона. Убрать фон на рис

 

Дайте названия частям нервной клетки, обозначенным цифрами на рисунке 3 и кратко опишите функции этих элементов нейрона:

1                                                                                                                   

2                                                                                                                    

3                                                                                                                    

4                                                                                                                    

5                                                                                                                    

6                                                                                                                

7                                                                                                                    

 

По функции нейроны разделяют на:

1                                                                      нейроны;

2                                                                       нейроны;                                 

3                                                                      нейроны;

 

 Нервные центры осуществляют контроль за деятельностью отдельных органов и функциональных систем  в организме.

 

• Нервный центр (НЦ) – это объединение нейронов для контроля какой-либо строго определенной функции. Нейроны, анатомически входящие в нервный центр могут быть распределены в одном или нескольких отделах ЦНС, на разных ее уровнях. НЦ по структуре и функциональной значимости могут быть простыми и  сложными по количеству входящих в их состав нервных клеток и локализации их на одном или многих уровнях нервной системы.  Приведем примеры: центр управления коленным рефлексом (находится в сегментах спинного мозга L₃-L₄), является простым, поскольку имеет в своем составе небольшое количество нейронов и локализован на одном отделе ЦНС.

Примером сложного НЦ может служить НЦ контроля дыхания. Дыхательный центр устроен более сложно, контроль за дыханием осуществляется с участием объединений нейронов, располагающихся на нескольких уровнях нервной системы, включая шейные и грудные сегменты спинного мозга, ствол мозга, гипоталамус и кору больших полушарий. В основу деятельности таких сложных нервных центров заложена не только морфологическая организация, но и функциональная соподчиненность, своего рода иерархия. Вместе с тем нервные центры работают и по принципу полной автономии. Иными словами, нервные центры работают и независимо друг от друга и в составе содружества, соподчинения. Например, человек может произвольно (усилием своей воли) затормозить простой коленный рефлекс. Локализация основных НЦ генетически детерминирована.Однако, полноценное функционирование НЦ особенно тех, которые, располагаются на нескольких уровнях нервной системы, не начинается сразу после рождения. Дело в том, что созревание и миелинизация разных типов нервных клеток, а также образование синапсов между ними происходит по мере роста организма. Поэтому требуется время для координации последовательности действий в работе отдельных нервных клеток, составляющих НЦ, "понимания" соподчиненности их друг другу. Более того, в процессе онтогенеза "жесткие" генетически запрограммированные взаимоотношения расширяются за счет возникновения функциональных более подвижных связей между нервными центрами. У детей до года жизни преобладают спонтанные движения. В этом возрасте высшие двигательные центры еще не «созрели», и простые спинальные рефлексы не интегрированы в сложное двигательное поведение. В тоже время автоматические сгибательные рефлексы сохраняются и у взрослых например, отдергивание руки от горя­чего предмета или босой ноги от острого камня. Более того в случае децеребрации простые сгибательные и разгибательные рефлексы могут быть вызваны.

Таким образом на протяжении индивидуальной жизни нейроны, входящие в состав НЦ, созревают, воспитываются и могут включаться в контроль других функций, что в итоге, и составляет основу обучения и памяти.

• НЦ обладают рядом общих и специальных свойств, которые зависят от структурно-функциональных особенностей нейронов и синапсов, входящих в его состав. Назовем главные:

замедление проведения ПД в связи с химической природой передачи сигнала в синапсе:

время тратится на вход ионов кальция в пресинаптическое окончание, экзоцитоз нейромедиатора в синаптическую щель, его диффузию в направлении постсинаптической мембраны, связь химических молекул с рецепторами постсинаптической мембраны, их взаимодействие, изменение проницаемости и ферментативных реакций постсинаптической мембраны. В результате перечисленных событий   синаптическая задержка может составлять 0,2-0,5 мс;

низкая функциональная лабильность определяется невозможностью воспроизводства постсинаптической мембраной высокой частоты входных сигналов, так как хемочувствительные каналы постсинаптической мембраны имеют период рефрактерности;

   высокая утомляемость предохраняет НЦ от перевозбуждения. Формирование утомления в НЦ обусловлено израсходованием запаса нейромедиатора в синапсе;

одностороннее проведение ПД в химических синапсах обеспечивается тем, что нейромедиатор содержится и выделяется только в пресинаптических окончаниях;

высокая чувствительность к  гипоксии, изменению рН окружающей нейроны среды и температуре обусловлена зависимостью метаболизма нейронов от доставки кислорода, вызывает нарушение активного транспорта в нейронах и глие. Гипоксия быстро ведет к тяжелым расстройствам функции нейронов, так нервные клетки спинного мозга более всего толерантны к гипоксии и переживают без кислорода в течение 25-30 минут, нейроны ствола мозга - в течение 15-20 минут. Нейроны коры больших полушарий наиболее чувствительны к гипоксии и выключаются из работы через 3-7 минут, человек теряет сознание. Гипоксия способствует развитию ацидоза среды окружающей нервные клетки, разрушает мембраны нейронов и проницаемость стенки капилляров, подавляет возбудимость нервных клеток. Алкалоз снижает порог возбудимости нейронов.

  высокая чувствительность к действию химических молекул широко используется в лечебной практике для модуляции синаптической передачи, например, для химической блокады проведения ПД через синапс  от одной нервной клетки к другой (см. подробно ниже).

 

Врачу важно понимать механизм работы НЦ. Почему? Ответ на этот вопрос лежит в решении следующей задачи. Больной длительное время лечился в клинике, причем соблюдал строгий постельный режим. Следует ли врачу оставить больного без поддержки при первом после болезни вставании с постели, то есть  сразу же после того, как больной получил разрешение встать и ходить самостоятельно: ____________________________________________________. Объясните, почему: __________________________________________________.

 

Вся информация, которую принимает, анализирует и выдает нервная система, представляет собой стандартные электрические (ионные токи в виде ПД) и химические (нейротрансмиттеры)  сигналы.

 

Рис.10. Синаптический механизм обмена сигналами между нейронами Перерисовать, сделать контуры всех частей рисунка четкими.