Физиология центральной нервной системы Методы исследования функций

Физиология центральной нервной системы

Методы исследования функций ЦНС Экспериментальная физиология: - активация (адекватным или неадекватным стимулом); - подавление (удаление, функциональное выключение, денервация); - регистрация электрических процессов; - радиоизотопные методы; - условнорефлекторный метод; Теоретическая физиология: - моделирование (сходство по аналогии); - выдвижение и проверка гипотез.

Эволюция нервной системы • Первый этап – диффузная нервная система (наиболее выражена у кишечнополостных). • Второй этап – узловая нервная система (моллюски, членистоногие). • Третий этап – трубчатая нервная система (позвоночные).

Диффузная нервная система

Строение нервной системы кишечнополостных на примере гидры.

Узловая нервная система

Строение нервной системы плоского червя.

Головные ганглии и нервы немертины.

Строение нервной системы брюхоногого моллюска.

Строение нервной системы каракатицы.

Головные ганглии осьминога.

Общие свойства нервной системы червей и моллюсков • Скопления нейронов в головном конце тела способствует выделению этого конца в ведущую часть тела. • Образовавшиеся ганглии претерпевают изменения, в результате чего образуется нейропиль, а у высокоорганизованных тела нейронов погружаются внутрь ганглия. • Нейроны формируются окончательно, возникает рецептивная зона и зона выхода нейрона (аксон). • Существенную роль приобретает синаптическая форма связи между нейронами. • У высших моллюсков (головоногих) формируется головной мозг с отделами, функционально схожими с отделами головного мозга позвоночных.

Строение нервной системы членистоногих.

Надглоточный нервный узел с грибовидными телами.

Особенности нервной системы членистоногих. • Возникает отдел нервной системы, играющий роль вегетативного. • Развиваются специфические образования головного мозга – грибовидные тела, играющие существенную роль в осуществлении временных связей. • Развивается аппарат брюшной цепочки, осуществляющей регуляцию локомоции. • Большая экономичность нервной системы за счет количества нейронов.

Трубчатая нервная система

Стадии формирования головного мозга у эмбриона человека

Рефлекторный принцип регуляции функций И. М. Сеченов «Рефлексы головного мозга» (1863) Рефлекторная дуга (рецептивное поле, афферентные, центральные, эфферентные нейроны, эфферент, обратная связь) Классификация рефлексов: - условные – безусловные; - экстеро-, интеро- и проприоцептивные; - от уровня активации мозга (спиномозговые, бульбарные, мезенцефальные, диэнцифальные, кортикальные); - по биологической значимости (пищевые, оборонительные, половые, информационные и т. д. ); - по уровню эволюционного развития (элементарные безусловные, координационные безусловные, интегративные безусловные, инстинкты, элементарные условные, сложные формы ВНД)

Торможение в центральной нервной системе Торможение в ЦНС – активный процесс, проявляющийся в подавлении или ослаблении процесса возбуждения и характеризующийся определенной интенсивностью и длительностью Типы торможения: - Постсинаптическое (ГАМК) - Возвратное (клетки Реншоу) - Пресинаптическое - Пессимальное

Свойства нервных центров Нервный центр – совокупность структур ЦНС, координированная деятельность которых обеспечивает регуляцию отдельных функций организма или определенный рефлекторный акт Локализация функций: - узкая локализация; - эквипотенционализм; - динамическая локализация (ядерные структуры, рассеянные элементы)

Свойства нервных центров: - Односторонность проведения - Иррадиация возбуждения (силовые отношения) - Суммация возбуждения (пространственная, временная) - Синаптическая задержка - Высокая утомляемость - Тонус - Пластичность - Конвергенция - Интеграция в нервных центрах - Свойство доминанты - Цефализация нервной системы

Принципы интеграции и координации в ЦНС Дивергенция и конвергенция

Принципы интеграции и координации в ЦНС Взаимодействие рефлексов

Принципы интеграции и координации в ЦНС Взаимодействие рефлексов - реципрокность

Принципы интеграции и координации в ЦНС Посттетаническая потенциация

Принципы интеграции и координации в ЦНС Облегчение Окклюзия

Нейронные комплексы в ЦНС Модули (нейронные ансамбли) Кооперативная деятельность нейронов: - локальный синергизм - наличие тормозной окантовки - жесткие реакции - вариабельные реакции

Гематоэнцефалический барьер Совокупность физиологических механизмов и анатомических образований, участвующих в регулировании состава цереброспинальной жидкости

Гематоэнцефалический барьер

Желудочки мозга Вид сверху

Гематоэнцефалический барьер Цереброспинальная жидкость – прозрачная бесцветная жидкость, заполняющая полости желудочков мозга, субарахноидальное пространство головного мозга и спиномозговой канал, периваскулярные и перицеллюлярные пространства в ткани мозга. Функции – питательная, регуляция внутричерепного давления, содержатся биологически активные вещества (гормоны гипофиза и гипоталамуса, ГАМК, АХ, норадреналин, дофамин, серотонин и т. д. ). Система ликворообращения - желудочки, водопроводы среднего мозга и сильвиев, цистерны головного и спинного мозга. Ликворопродукция - обеспечивается путем фильтрации. сосудистыми сплетениями Ликвороциркуляция (за счет внутричерепного давления и сокращения сосудов мозга): боковые желудочки мозга – межжелудочковое отверстие Монро – III желудочек – водопровод среднего мозга – отверстия Мажанди и Лушки – цистерны основания мозга – сильвиева борозда – субарохноидальное пространство полушарий. Отток ликвора – (а) арахноидальное пространство – продольный синус (30 -40%); (б) сосудистое сплетение желудочков мозга (10%); (в) лимфатическая система (до 30%); (г) резорбируется эпендимой желудочков мозга и сосудистыми сплетениями. В сутки вырабатывается до 500 мл, циркулирует в среднем 140 мл.

Спинной мозг

Спинной мозг 1. Сегментарность (31 -33) (8 шейных, 12 - грудных, 5 поясничных, 5 – крестцовых, 1 -3 – копчиковых), 2. Два утолщения (шейное, поясничное) 3. Метамеры, задние и передние корешки, клеточная масса 4. Каждый сегмент иннервирует 3 метамера (надежность) 5. Рецепция: - проприорецепция - кожная рецепция - висцерорецепция 6. Задние рога (сенсорные) 7. Передние рога (моторные) 8. Боковые рога (вегетативные)

Спинной мозг 9. Серое вещество (ядро Кахаля, желатинозная субстанция Роланда) 10. Типы нейронов -мотонейроны (альфа, гамма) - интернейроны - симпатические (грудной отдел), парасимпатические центры (сакральный отдел) - ассоциативные

Морфология

11. Белое вещество: Короткие (ассоциативные) и длинные (проекционные) волокна Канатики (передние, задние, боковые) 12. Проводящие пути спинного мозга: - проприоспинальные (один или несколько сегментов) - спиноцеребральные пути: проприоцептивный путь (проприорецепторы задние канатики (нежный, клиновидный) – ядра Голля и Бурдаха – (#) латеральные ядра таламуса – соматосенсорная кора; спиноталамический путь (кожа - боль, t 0, тактильные, барро-) ганглион спинале – задний рог – (#) боковой канатик – таламус – сенсорная кора) спиномозжечковые пути (проприорецепция, +кожа), (боковые канатики) неперекрещивающийся пучок Говерса и дважды перекрещивающийся пучок Флексига) - цереброспинальные (кортикоспинальный - движение, рубро-, вестибуло- и ретикулоспинальный - тонус )

Рефлексы спинного мозга 1. Сегментарная рефлекторная дуга

Миотатический Т-рефлекс

Миотатический Н-рефлекс

Регуляция тонуса скелетных мышц (гамма-петля)

Рефлексы спинного мозга 1. Миотатические рефлексы 2. С рецепторов кожи 3. Висцеромоторные 4. Рефлексы автономной нервной системы 5. Эффекторная часть произвольного движения (пирамидный путь-экстрапирамидная системаальфа- и гамма-мотонейроны, экстра- и интрафузальные волокна мышечного веретена) 6. Перерезка спинного мозга 7. Спинальный шок

Ствол мозга Продолговатый мозг, мост, средний мозг, промежуточный мозг, мозжечок Функции: 1. Организация рефлексов для различных форм поведения 2. Проводниковая 3. Ассоциативная

Продолговатый мозг 1. Особенности строения: Отсутствие метамерности Серое вещество в виде ядер (на периферии) Оливы Пирамиды Тонкое и клиновидное ядра Ретикулярная формация Ядра VIII-XII пары черепно-мозговых нервов (предверно-улитковый, языко-глоточный, блуждающий, добавочный, подъязычный)(не перекрещиваются)

Ядра продолговатого мозга

Локализация ядер черепно-мозговых нервов

Продолговатый мозг Функции: 1. Сенсорные (анализ силы и качества раздражения, далее биологическая значимость): - кожная чувствительность лица (тройничный) - рецепция вкуса (языкоглоточный) - слуховое раздражение (улитковый нерв) - вестибулярные раздражения (верхнее вестибулярное ядро) - проходят пути кожной, глубокой, висцеральной чувствительности (нежное и клиновидное ядра)

2. Проводниковые: - проходят восходящие и нисходящие пути спиноталамический, кортикоспинальный, руброспинальный (двигательные реакции); - берут начало вестибулоспинальный, оливоспинальный, ретикулоспинальный (тонус, координация мышечных реакций); - заканчиваются корково-ретикулярные (активация), тонкий и клиновидный (проприорецепция) Участие в регуляции: (а) тонуса мускулатуры, (б) вегетативных и высших интегративных функций, (в) анализ сенсорных раздражений.

3. Рефлексы: - защитные (рвота, чихание, кашель, слезоотделение, смыкание век); - пищевого поведения (сосание, жевание, глотание); - поддержание позы статические (регуляция тонуса мышц для поддержания позы) и статокинетические (перераспределение тонуса для организации позы соответствующей моменту прямолинейного или вращательного движения) (вестибулярная система, вестибулоспинальный путь); - автономные (вегетативные) (а) блуждающий нерв: сердце, сосуды, пищеварительный тракт, легкие, пищеварительные железы; (б) центр слюноотделения; (в) дыхательный центр (вдох, выдох) (РФ); (г) сосудодвигательный центр (гипоталамус) (РФ); (д) голубое пятно (норадреналин, ретикуло-спинальный путь торможение спинальных рефлексов в фазу «быстрого» сна).

Вестибулярные рефлексы

МОСТ 1. Особенности строения: Ядра лицевого, тройничного, отводящего, предверно-улиткового нервов Ретикулярная формация Средняя ножка мозжечка Функции: 1. Сенсорные 2. Проводниковые 3. Двигательные 4. Интегративные

Функции: МОСТ 1. Сенсорные: - анализ вестибулярной информации (преддверно-улитковый нерв) - кожная чувствительность лица (тройничный) - анализ слуховой информации (верхняя олива) 2. Проводниковые: - проходят восходящие и нисходящие пути спиноталамический, кортикоспинальный (пирамидный и экстрапирамидный) - средняя ножка мозжечка (к коре мозжечка) Участие в регуляции: (а) тонуса мускулатуры, (б) вегетативных и высших интегративных функций, (в) анализ сенсорных раздражений.

Средний мозг 1. Особенности строения: Четверохолмие Ножки мозга Красное ядро Черное вещество Ядра черепномозговых нервов (глазодвигательный, блоковый) Ядра ретикулярной формации

Функции: 1. Сенсорные: - анализ зрительной информации - анализ слуховой информации 2. Проводниковые: - проходят основные восходящие и нисходящие пути - спиноталамический, кортикоспинальный (пирамидный и экстрапирамидный),

Функции: 3. Двигательные: - красные ядра – регуляция тонуса мускулатуры (децеребрационная регидность); - черное вещество – регулирует акты жевания, глотания, точные движения пальцев кисти рук (при письме), (разрушение – нарушение пластического тонуса мышц, тонких движений); - ядра глазо-двигательного и блокового нервов движение глаз; - добавочное ядро регулирует просвет зрачка и кривизну хрусталика;

Функции: 4. Рефлекторные: бугры четверохолмия - первичное переключение зрительной и слуховой информации к коре, а также к ретикулярной формации ствола и мотонейронам спинного мозга; - организация реакции настораживания и стартл-рефлексов; - организация ориентировочных реакций; - при нарушении не может быстро переключаться с одного движения на другое (организация произвольных движений)

Ретикулярная формация ствола мозга

Ретикулярная формация ствола мозга 1. Основные функции: Неспецифическая система Конвергенция информации от различных структур Контроль информации, идущей через таламус (внимание, привыкание, адаптация) Ощущение боли (внутренние органы) Регуляция мышечного тонуса Функционирование дыхательного и сердечнососудистого центров Регуляция тонуса коры мозга (Мэгун, Моруцци) Регуляция цикла бодрствование-сон Синхронизация и десинхронизация ЭЭГ

Промежуточный мозг Состав: Таламус Гипоталамус Эпиталамус Метаталамус Гипофиз Функции: 1. Сенсорные 2. Двигательные 3. Вегетативные с целью целостной интеграции организма для реализации

Таламус - Функции: обработка и интеграция всех сигналов, идущих в кору большого мозга центр организации и реализации инстинктов, влечений, эмоций регуляция функционального состояния организма в целом Строение - 120 ядер объединяются в комплексы: передняя группа (проекции в поясную извилину) медиальная группа (проекции в лобную долю) латеральная группа (проекции в теменную, височную, затылочную кору)

Таламус (обработка и интеграция всех сигналов, идущих в кору мозга от спинного, среднего мозга, мозжечка, базальных ганглиев) Функционально ядра делятся: - Специфические (переднее вентральное, медиальное, вентролатеральное, постмедиальное, латеральное и медиальное коленчатые тела) релейная (III-IV слои коры, топическая организация, от – кожи, глаз, ушей, мышц, интерорецепция, вегетатика); Ассоциативные (переднее медиодорсальное – лимбическая кора, латеральное дорсальное – лобная доля коры, подушка – ассоциативные зоны теменной и височной коры) полимодальная конвергенция, пердача информации в ассоциативные области коры Неспецифические (срединный центр, парацентральное, центральное медиальное и латеральное, субмедиальное, вентральное переднее, парафасцикулярное, ретикулярное ядрами и перивентрикулярной и центральной серой массой) диффузные связи, произвольное и непроизвольное внимание

Гипоталамус Функции: организация эмоциональные, гомеостатические и поведенческие реакции Особенности: - чувствительность нейронов к составу омывающей крови - отсутствие гематоэнцефалического барьера - способность нейронов к нейросекреции пептидов, нейромедиаторов Строение: передняя группа ядер (парасимпатическая) вазопрессин (антидеуретический гормон), окситоцин; средняя группа ядер (снижение влияния симпатической системы) релизинг-факторы – (либерины), ингибирующие факторы (статины) задняя группа ядер (симпатическая)

Гипоталамус - Центры: Гомеостаза Теплопродукции Голода и насыщения Жажды и ее удовлетворения Полового поведения Страха Ярости Регуляция цикла «бодрствование-сон»

Гипофиз - Функция: Задний отдел (нейрогипофиз), регулирует водносолевое равновесие, функции матки и молочных желез Передний отдел (аденогипофиз) – вырабатывает - АКТГ (стимулирует работу надпочечников) - Тиреотропный гормон – активация щитовидной железы - гонадотропный гормон – активация половых желез - соматотропный гормон – активация роста костной системы - пролактин – стимулирует рост и активность молочных желез и т. д.

Мозжечок

Мозжечок Интегративная структура мозга, принимающая участие в координации и регуляции произвольных и непроизвольных движений, в регуляции вегетативных и поведенческих функций

Мозжечок 1. Анатомо-функциональное строение: Древняя часть (архицеребеллум, клочковофлоккулярная доля) – связь с вистибулярным анализатором Старая часть (палеоцеребеллум, червь, пирамиды мозжечка, язычка, околоклочкового отдела) получает информацию от проприорецепторов Новая часть (неоцеребеллум, кора мозжечка, участки червя) получает информацию от коры, слуховой и зрительной систем

Мозжечок Ядро шатра – медиальная зона коры- мотонейроны спинного мозга Пробковидное и шаровидное ядро промежуточная кора – (а) красное ядро, (б) двигательная кора Зубчатое ядро – латеральная кора – моторная кора

Мозжечок 1. Особенности строение: Кора мозжечка – быстрая обработка информации (однотипность строения, параллельность обработки) Клетки Пуркинье – имеют много входов и формирует единственный выход На клетки Пуркинье конвергируют практически все виды сенсорной информации Связан с корой, стволом и спинным мозгом.

Мозжечок мост олива

Мозжечок 2. Контроль двигательной активности: - сила мышечных сокращений; - тонус мышц - переход соразмерность произвольных движений 3. Повреждение: - астения (слабое сокращение, утомление) - астазия (невозможность длительного сокращения (поза) - дистония (тонус) - тремор - дисметрия (несоразмерность движения) - атаксия (нарушение координации) - дизартрия (скандирующая речь)

Мозжечок 4. Принимает участие: ЦНС: - в различных видах деятельности - через другие структуры ЦНС - оптимизация отношений между структурами - активация отдельных структур - удержание этой активности в определенных рамках

Мозжечок Ядро шатра – медиальная зона коры мозжечка мотонейроны спинного мозга

Пробковидное и шаровидное ядро промежуточная кора мозжечка – (а) красное ядро, (б) двигательная кора

Зубчатое ядро – латеральная кора мозжечка – моторная кора

Лимбическая система 1. Организация эмоционально-мотивационного поведения (пищевой, половой, оборонительный инстинкты) 2. Регуляция цикла «бодрствование-сон» 3. Регуляция уровня активности корковых структур

ЛИМБИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Лимбическая система Состоит из 3 -х корковых комплексов: 1. Древняя кора, обонятельные луковицы и бугорок, прозрачная перегородка. 2. Старая кора (гиппокамп, зубчатая фасция, поясная извилина). 3. Островковая кора, парагиппокампальная извилина А также подкорковые структуры: миндалевидные тела, ядра прозрачной перегородки, переднее таламическое ядро, сосцевидные тела

Лимбическая система Много двусторонних и сложных связей между структурами, образуя множество замкнутых кругов (длительная циркуляция возбуждения): 1. Круг Пейпеса (гиппокамп – сосцевидные тела – передние ядра таламуса – кора поясной извилины – парагиппокамповая извилина – гиппокамп) паямять, обучение. 2. Круг (миндалевидное тело – гипоталамус – мезенцефальные структуры – миндалевидное тело) регулирует агрессивно-оборонительное поведение, пищевые и сексуальные формы поведения. 3. Кортико-лимбико-таламо-кортикальный круг формирует кратковременную (иконическую) память Обонятельный, висцеральный мозг.

Лимбическая система Гиппокамп (в височное доле, стереотипно повторяющиеся модули, связанные между собой и другими структурами – циркуляция активности при обучении – потенциация синапсов). Генез тета-ритма (ориентировочная реакция, настороженность, повышение внимания, обучение, страх агрессия, голод, жажда, психо-эмоциональная напряженность). Полисенсорность.

Гиппокамп

Лимбическая система Миндалевидное тело – миндалина (подкорковая структура – в глубине височной доли) Оборонительное поведение Вегетативные, двигательные и эмоциональные реакции Мотивация Полисенсорность, полимодальность Стимуляция – выраженный парасимпатический эффект

Конечный мозг - полушария • 1. Кора головного мозга • 2. Базальные ганглии

Базальные ганглии Располагаются под белым веществом внутри переднего мозга, преимущественно в лобных отделах. Хвостатое ядро, скорлупа, ограда, бледный шар. Функции: - интегративные процессы - организация и регуляция двигательной активности - регуляция вегетативных центров

Ядра базальных ганглиев

Базальные ядра конечного мозга

Базальные ганглии