Физиология ЦНС ПЗ 1 Физиология нервов и

Физиология ЦНС. ПЗ № 1. Физиология нервов и синапсов

Формируемые компетенции: • Актуальность темы: данная тема вносит вклад в формирование следующих компетенций: ОК 1, ПК 1, ПК 5, ПК 9, ПК 16, ПК 27, ПК 31. • Знание изучаемой темы необходимо для понимания процессов регуляции функций организма человека.

Цели занятия: • Учебная: • Изучить функции нервной системы (ПК 5, ПК 16). • Изучить особенности функционирования нервных клеток, нервных волокон (ПК 5, ПК 16). • Изучить законы проведения возбуждения в нервах (ПК 5, ПК 16). • Изучить функционирование синапсов (ПК 5, ПК 16). • Научиться применять терминологию по изучаемой теме (ПК 5, ПК 16, ПК 27, ПК 31).

Цели занятия: • Развивающая: • Формирование системного подхода к пониманию регуляции функций организма человека (ОК 1, ПК 5, ПК 9, ПК 16, ПК 27). • Воспитательная: • Формирование способности и готовности реализовать этические и деонтологические аспекты врачебной деятельности в общении с коллегами (ПК 1).

Межпредметные связи Фармакология Патологическая физиология Биохимия Неврология Физиология нервов и синапсов Гистология, цитология, эмбриология Нормальная физиология Клиническая патофизиология Анатомия Физика. Математика

Внутрипредметные связи ПЗ№ 2. Возбуждение в ЦНС. Торможение и координационная деятельность ЦНС. Рефлекс и функциональная система ПЗ№ 8. Методы исследования функций ЦНС ПЗ№ 7. Нервная регуляция висцеральных функций. Физиологияавтономной (вегетативной) нервной системы ПЗ№ 3. Частная физиология ЦНС. Спинной мозг Физиология нервов и синапсов ПЗ№ 6. Кора больших полушарий ПЗ№ 4. Частная физиология ЦНС. Продолговатый мозг, мост, мозжечок ПЗ№ 5. Частная физиология ЦНС. Ретикулярная формация. Промежуточный, передний мозг. Лимбическая система

Задания входного контроля Подпишите структуры, обозначенные буквами и цифрами.

1. Установите соответствие Состояние мембраны обусловлена во время возбуждения 1. Начальная А избыточным выходом деполяризация калия из клетки на ее (предспайк) поверхность. 2. Полная деполяризация В уменьшением натриевого мембраны тока в клетку и (приближение к увеличением калиевого вершине потенциала тока из клетки. действия) 3. Реполяризация С резким увеличением калиевого тока в клетку. 4. Гиперполяризация D резким увеличением натриевого тока в клетку. Е незначительным входом ионов натрия в клетку.

2. Установите соответствие 1. 2. 3. 4. 5. Фаза потенциала действия Начальная деполяризация (предспайк) Восходящая часть спайка Нисходящая часть спайка Отрицательный следовый потенциал Положительный следовый потенциал соответствует А абсолютной рефрактерности. В относительной рефрактерности. субнормальной возбудимости. супернормальной возбудимости. фазе экзальтации. С D Е

3. Установите соответствие Свойство нервных обусловлено волокон 1. Изолированное А наличием шванновской проведение возбуждения оболочки. по нервным волокнам 2. Сальтаторный принцип В наличием в миелиновой проведения возбуждения оболочке перехватов в нервных волокнах Ранвье. 3. Различная скорость С коротким периодом проведения возбуждения рефрактерности. в нервных волокнах D толщиной волокон и наличием или отсутствием миелиновой оболочки. Е синтезом медиатора в нервных окончаниях.

4. Установите соответствие Свойство нервносвязано с мышечного синапса 1. Синаптическая А наличием хеморецепторов на задержка постсинаптической мембране. 2. Одностороннее В следовыми колебаниями проведение потенциала на постсинаптической мембране. 3. Низкая С нечувствительностью лабильность пресинаптической мембраны к медиатору. 4. Повышенная D накоплением медиатора на чувствительность к постсинаптической мембране. химическим веществам Е диффузией медиатора через синаптическую щель.

Установите правильную последовательность: • 1. смены состояний мембраны в одиночном цикле возбуждения: • 1) следовая гиперполяризация • 2) следовая деполяризация • 3) местная деполяризация • 4) реполяризация мембраны • 5) деполяризация мембраны.

Установите правильную последовательность • 2. смены фаз возбудимости при генерации потенциала действия: • 1) субнормальная возбудимость • 2) экзальтация • 3) относительная рефрактерность • 4) абсолютная рефрактерность • 5) латентное дополнение.

Функции НС Основная задача нервной системы — интеграция внешнего воздействия с соответствующей приспособительной реакцией организма. Основные функции нервной системы: получение, хранение, переработка информации из внешней и внутренней среды, регуляция и координация деятельности всех органов и органных систем.

Развитие нервной системы

Классификация НС

Разновидности нейронов

Разновидности нейронов

Строение нейрона

Нейрон • Нейрофибриллы формируют цитоскелет клетки. • Дендриты входная структура, получают сигналы, поступающие к нейрону, и проводят их к телу клетки. • Аксон – проводит сигнал от тела нервной клетки. • В аксоне белок не синтезируется. • В области аксонного холмика генерируется ПД. • Аксоны заканчиваются терминалями аксона (до 2000), в которых имеются синаптические пузырьки, содержащие медиатор.

Нейрон и его компоненты

Особенности метаболизма нейронов ◘ высокое потребление О 2: полная гипоксия в течение 5 6 минут ведет к гибели клеток коры ◘ способность к альтернативным путям обмена ◘ способность к созданию крупных запасов веществ ◘ нервная клетка живет только вместе с глией ◘ способность к регенерации отростков (0, 5 4 мк/сут. )

Функции нейрона • Нейрон – функциональная единица нервной системы. – Тело клетки выполняет функцию сумматора – Аксон проводит нервный импульс к другим клеткам – Дендриты воспринимают возбуждающие и тормозные влияния от других нейронов

Виды активности нейронов • Нервные клетки ЦНС делятся на: • ФОНОВОАКТИВНЫЕ – разряжаются импульсами без раздражения, спонтанно (например, сенсорные нейроны вестибулярной системы); такая активность называется фоновой. • Фоновоактивные нейроны делятся на • тормозящиеся урежающие частоту разрядов в ответ на сигнал, • возбуждающиеся учащающие частоту разрядов в ответ на какое либо раздражение. • МОЛЧАЩИЕ это нейроны, разряжающиеся импульсами только в ответ на какое либо раздражение.

Виды активности нейронов • Фоновоактивные нейроны участвуют в поддержании тонуса коры и других структур мозга, в повышении чувствительности нейронов к раздражению, так как даже самые слабые воздействия изменяют частоту следования импульсов. Таким способом нейрон сигнализирует о приходе к нему возбуждающих или тормозящих сигналов. • Частота нервных импульсов в фоновоактивных нейронах может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от интенсивности действующего на вторичные рецепторы стимула; кроме того, она может определяться направлением, в котором отклоняются чувствительные волоски механорецепторов. • Например, отклонение волосков вторичных механорецепторов в одну сторону сопровождается повышением фоновой активности сенсорного нейрона, которому они принадлежат, а в противоположную сторону понижением его фоновой активности. • Этот способ рецепции позволяет получать информацию об интенсивности стимула и о направлении, в котором он действует.

Виды фоновой активности • ПАЧЕЧНЫЙ характеризуется появлением группы импульсов с коротким межимпульсным интервалом, после чего наступает период молчания, и вновь возникает пачка импульсов. Межимпульсные интервалы в таких пачках приблизительно равны 1 3 мс. • ГРУППОВОЙ характеризуется апериодическим появлением в фоне группы импульсов, межимпульсные интервалы в этих группах могут быть разные от 3 до 30 мс. • НЕПРЕРЫВНО АРИТМИЧНЫЙ характеризуется наличием в фоне возникающих через близкие, но разные промежутки времени импульсных разрядов. • Нейроны могут реагировать: • на включение раздражения «оn» нейроны, • на выключение раздражения «оff» нейроны, • на включение и выключение раздражения «оn off» нейроны.

НЕЙРОГЛИЯ: обеспечивает поддержку, питание нейронов и выполняет защитные функции. Шванновские клетки: формируют миелиновые оболочки в ПНС. Миелин изолирует нервные волокна, увеличивает скорость передачи импульсов по нерву. • Олигодендроциты: формируют миелиновые оболочки в ЦНС. • Астроциты: регулируют концентрацию К+. • Микроглия: макрофаги ЦНС. • Эпендимальные клетки

• Распределение клеток нейроглии

Нейрон и миелиновая оболочка

Аксональный транспорт • Многие ФАВ (медиаторы, факторы роста нервов, митохондрии, некоторые питательные вещества) поступают в нервные окончания путем аксонального транспорта. • Существует также ретроградный аксональный транспорт.

Классификация нервных волокон по Гассеру Эрлангеру Тип волокна Миелиновая оболочка Средний диаметр, мкм Средняя скорость распространения возбуждения, м/с А альфа Есть 15 100 (двигательные во локна скелетных мышц) А бета Есть 8 50 (тактильная чувстви тельность) А гамма Есть 5 20 (двигательные волок на мышечных веретен) А А дельт а Есть <3 15 (ранний компонент боли) Группа В Есть <3 7 (преганглионарные симпатические волокна) Группа С Нет 1 1 Г Р У П П А (постганглионарные

Проведение возбуждения в безмякотном нервном волокне

Проведение возбуждения в мякотном нервном волокне

Законы проведения возбуждения по нервному волокну • Закон анатомо-физиологической целостности • Проведение импульсов по нервному волокну возможно лишь в том случае, если не нарушена его целостность. • При нарушении физиологических свойств нервного волокна путем охлаждения, применения различных наркотических средств, сдавливания, а также повреждениями анатомической целостности проведение нервного импульса по нему будет невозможно.

Законы проведения возбуждения по нервному волокну • Закон изолированного проведения возбуждения • В периферических нервных волокнах возбуждение передается только вдоль нервного волокна, но не передается на соседние, которые находятся в одном и том же нервном стволе. • В мякотных НВ роль изолятора выполняет миелиновая оболочка. За счет миелина увеличивается удельное сопротивление и происходит уменьшение электрической ёмкости оболочки. • В безмякотных НВ возбуждение передается также изолированно, так как сопротивление жидкости в межклеточных щелях значительно ниже сопротивления мембраны НВ и ток, возникающий между деполяризованным участком и неполяризованным, проходит по межклеточным щелям и не заходит при этом в соседние НВ.

Законы проведения возбуждения по нервному волокну • Закон двустороннего проведения возбуждения • Нервное волокно проводит нервные импульсы в двух направлениях – центростремительно и центробежно. • В живом организме возбуждение проводится только в одном направлении. Двусторонняя проводимость НВ ограничена в организме местом возникновения импульса и клапанным свойством синапсов, которое заключается в возможности проведения возбуждения только в одном направлении.

Конус роста При регенерации поврежденного отростка нейрона образуется конус роста волокна утолщение со множеством длинных и тонких отростков толщиной 0, 1 0, 2 мкм и длиной до 50 мкм, отходящих в разные стороны. Конус роста является зоной интенсивного экзо и эндоцитоза. Мембранный материал для регенерации образуется в теле нейрона и переносится быстрым транспортом в виде пузырьков к конусу роста и посредством экзоцитоза встраивается в клеточную мембрану, удлиняя ее. Для передвижения конуса роста необходимы актиновые филаменты, разрушение которых (например, цитохолазином В) прекращает рост.

Утомление нерва • Нервные волокна мало утомляемы из за низкого расхода энергии и интенсивного ресинтеза АТФ и креатинфосфата. • В опытах Н. Е. Введенского (1884) нерв подвергался непрерывному раздражению индукционным током многие часы без заметного ослабления действия нерва на мышцу. • В целом организме малой утомляемости нервных волокон способствует то, что частота импульсации из нервных центров (50 100 имп. /с) на периферию значительно ниже предельных возможностей волокон генерировать импульсы, т. е. лабильность нервных волокон значительно выше лабильности тела нервной клетки.

Виды взаимодействия нейронов • ДИСТАНТНОЕ взаимодействие обеспечивается двумя нейронами, расположенными в разных структурах организма, посредством синтезируемых ими и выделяемых в интерстициальную жидкость веществ. • Пример: в клетках ряда структур мозга образуются нейрогормоны, нейропептиды, которые способны воздействовать гуморально на нейроны других отделов.

Виды взаимодействия нейронов • СМЕЖНОЕ соединение – между нейронами, расположенными в непосредственной близости, разделенными межклеточным пространством (≈20 нм). • Это облегчает перемещение из одной клетки в межклеточную щель химических веществ (ионов, метаболитов нейронов), которые оказывают влияние как на ту же самую клетку, так и на отростки соседних нейронов, что обеспечивает участие соседних нейронов в выполнении единой функции. • Смежное взаимодействие может в ряде случаев обеспечивать передачу электрической информации от нейрона к нейрону.

Виды взаимодействия нейронов • КОНТАКТНОЕ взаимодействие обусловлено специфическими контактами мембран нейронов, которые образуют электрические и химические синапсы. • химические синапсы - передача сигнала происходит с помощью химического вещества – медиатора): • между нейронами – межнейронные, • между нейроном и клеткой внутреннего органа – нейроэффекторные, • между нейроном и клеткой скелетной мышцы – нервно-мышечные); • электрические синапсы мембраны клеток тесно контактируют, передача сигнала происходит с помощью местных токов.

Синапсы на теле нейрона Число синапсов на нейроне сильно варьирует: от нескольких в ядрах среднего мозга до 10 000 на мотонейронах спинного мозга. В сенсорной коре до 98 % синапсов локализованы на дендритах и только 2 % - на теле нейрона.

Классификация синапсов • I. По локализации: • 1) центральные синапсы; • лежат в пределах ЦНС, а также находятся в ганглиях ВНС; это контакты между двумя нервными клетками. Различают синапсы: • аксосоматический, образованный аксоном одного нейрона и телом другого нейрона; • аксодендритный, образованный аксоном одного нейрона и дендритом другого; • аксональный (аксон первого нейрона образует синапс на аксоне второго нейрона); • дендродентритный (дендрит первого нейрона образует синапс на дендрите второго нейрона).

Классификация синапсов • 1. По локализации: • 2) периферические синапсы: • мионевральный (нервно мышечный), образованный аксоном мотонейрона и мышечной клеткой; • нервно эпителиальный, образованный аксоном нейрона и секреторной клеткой.

Классификация синапсов • II. Функциональная классификация синапсов: • возбуждающие синапсы; • тормозящие синапсы. • III. По механизмам передачи возбуждения в синапсах: • химические; • электрические.

Виды синапсов • Электрический синапс • Химический синапс

Виды синапсов

ХИМИЧЕСКИЙ СИНАПС • контакт между двумя нейронами • обязателен химический посредник • на одном нейроне может быть до 10 000 синапсов • на теле нейрона осуществляется временная и пространственная суммация • результат может быть возбуждающим или тормозным

Классификация химических синапсов • холинэргические (м. ацетилхолин); • адренэргические (м. катехоламины); • дофаминэргические (м. дофамин); • гистаминэргические (м. гистамин); • ГАМКэргические (м. гаммааминомасляная тормозный синапс). ГАМК кислота;

Синапс в ЦНС

Схема работы химического синапса

Этапы передачи сигнала в химическом синапсе • 1. В пресинаптическое окончание поступает ПД. • 2. ПД вызывает открывание потенциалчувствительных кальциевых каналов в мембране пресинаптического окончания. • 3. Через кальциевые каналы в пресинаптическое окончание входит Са++.

Этапы передачи сигнала в химическом синапсе • 4. Са++ активирует белки, отвечающие за слияние содержащих медиатор пузырьков с пресинаптической мембраной. • 5. Слившись с мембраной, пузырьки посредством экзоцитоза высвобождают медиатор в синаптическую щель. • 6. Молекулы медиатора взаимодействуют с постсинаптическими рецепторами и активируют их.

Химические синапсы • Chemical (neurotransmitter) Fast small molecules (e. g. acetylcholine) ligand gated ion channels Slow neurotransmitters synthesised from aa’s (e. g. noradrenaline) G protein signalling pathway Fig. 6 -11

Взаимодействие нейротрансмиттера с рецептором • Модель ключ-замок: • Нейротрансмиттер • связывается с рецептором • НТ = ключ • Рецептор = замок Рецептор изменяет структуру и открывает ионные каналы, что приводит к генерации ВПСП или ТПСП или активирует ферменты.

Быстрая и медленная химическая синаптическая передача • БЫСТРАЯ • МЕДЛЕННАЯ СИНАПТИЧЕСКАЯ ТРАНСМИССИЯ • Нейротрансмиттер выделяется и связывается с рецептором и хемочувствительным активирует ионным каналом. высвобождение вторичного • Ответ регистрируется мессенджера в через несколько постсинаптической миллисекунд. клетке. • Ответ регистрируется через несколько секунд или минут.

• Быстрый химический синапс – НТ – ацетилхолин – Рецептор связан с лиганд управляемым ионным каналом (Na+, K+) – Происходит ферментативная инактивация НТ

Медленная синаптическая передача li Нейротрансмиттер drenalin receptor Рецептор OUT MEMBRANE a IN Посредник G protein Усилитель adenylate cyclase c. AMP Вторичный мессенджер

Инактивация медиатора • Диффузия из синаптической щели в окружающие ткани. • Обратный захват пресинаптическим окончанием. • Ферментативный распад.

Диффузия • Самый простой способ, не требующий ферментов и белков переносчиков. • Самый медленный способ, позволяющий медиатору действовать долго, но тем самым делающий невозможным передачу частых сигналов. • Позволяет медиатору действовать сразу на много клеток, но тем самым делает невозможной точную прицельную регуляцию.

Обратный захват • Требует специализированных белков, обеспечивающих перенос медиатора в пресинаптическое окончание, а затем – в пузырьки. • Существенно быстрее диффузии. • Экономичен – позволяет многократно использовать медиатор. • Может регулироваться, что позволяет изменять эффективность синаптической передачи.

Ферментативный распад • Требует ферментов, отвечающих за разрушение медиатора. • Самый быстрый способ, обеспечивающий передачу импульсов высокой частоты. • Пример: передача возбуждения с нейрона на скелетную мышцу.

Физиологические свойства синапсов • ОДНОСТОРОННЕЕ ПРОВЕДЕНИЕ: обусловлено направлением потока медиатора – он выделяется из пресинаптического окончания и действует на постсинаптические рецепторы. • СИНАПТИЧЕСКАЯ ЗАДЕРЖКА: обусловлена сравнительно длительным временем, необходимым для выделения медиатора, его диффузии к рецепторам, активации рецепторов и последующих постсинаптических процессов.

Физиологические свойства синапсов • НИЗКАЯ ЛАБИЛЬНОСТЬ • Мерой лабильности служит максимальная частота импульсов, которую может воспроизвести ткань. • В НВ лабильность ограничена временем периода рефрактерности; этот период короткий (около 1 мс), лабильность НВ высока. • Синапсы становятся готовы к проведению очередного сигнала лишь после того, как будет инактивирована очередная порция медиатора, на что требуется достаточно много времени. • Таким образом, лабильность синапса ограничена временем полного оборота медиатора (медиаторного цикла) и синапсы могут проводить лишь импульсы низкой частоты, то есть обладают низкой лабильностью.

Физиологические свойства синапсов • ВЫСОКАЯ УТОМЛЯЕМОСТЬ: заключается в снижении величины реакции клетки при длительном раздражении. • Причина – исчерпание ресурсов клетки, накопление метаболитов и пр. • В нервных клетках теоретически при чрезвычайно длительном раздражении могут выравниваться концентрации ионов во внутренней и наружной среде, но практически это невозможно благодаря работе ионных насосов. • В синапсе при длительном раздражении могут истощаться запасы медиатора, и тогда развивается утомление.

Регуляция синаптической передачи • на пресинаптическом уровне сводится к изменению: • количества медиатора в синаптической щели достигается за счет регуляции высвобождения медиатора; • времени пребывания медиатора в синаптической щели достигается за счет регуляции обратного захвата медиатора.

Типы хемочувствительных ионных каналов на постсинаптической мембране • A. Контакт нейротрансмиттера с рецептором приводит к открытию хемочувствительного ионного канала B. Изучены 4 типа хемочувствительных ионных каналов: a. Na+ каналы b. Ca+ каналы • c. K+ каналы d. Cl каналы

Постсинаптические потенциалы ТПСП Мембранный потенциал Время ВПСП

Возбуждающий постсинаптический потенциал • Волна деполяризации, которая приближает МП к КУД, облегчая возможность генерации ПД.

Тормозный постсинаптический потенциал • Волна гиперполяризации, которая увеличивает величину МП и уменьшает вероятность генерации ПД.

Постсинаптическая передача сигнала • Постсинаптические рецепторы делятся на 2 группы: • рецепторы, сопряженные с ионными каналами – ионотропные рецепторы; • рецепторы, сопряженные с внутриклеточными ферментативными системами – метаботропные рецепторы.

Нервно-мышечный синапс • Образован окончанием аксона двигательного нейрона на скелетной мышце. • Пресинаптическое окончание нейрона ветвится, образуя синапс очень больших размеров. • Поверхность постсинаптической мембраны дополнительно увеличена за счет многочисленных складок. • Медиатор – ацетилхолин. • Рецепторы АХ в нервно мышечном синапсе относятся к типу N холинорецепторов (чувствительных к никотину). Это ионотропные рецепторы; с ними связаны ионные каналы, пропускающие катионы.

Нервно-мышечный синапс • При активации N холинорецепторов каналы открываются, в мышечную клетку входит Nа+ (каналы пропускают все катионы, но из всех катионов наибольшим электрохимическим градиентом обладает Nа+ , и этот градиент направлен внутрь клетки) и возникает ВПСП, называемый в данном синапсе потенциалом концевой пластинки. • Потенциал концевой пластинки всегда сверхпороговый; это обусловлено большими размерами синапса и одновременным выбросом большого количества медиатора. • Т. о. , один ПД в нервном окончании всегда вызывает один ПД в скелетной мышце.

Нервно-мышечный синапс

Нервно-мышечный синапс • Инактивация ацетилхолина происходит в синаптической щели с помощью фермента ацетилхолинэстеразы. • Эта инактивация осуществляется чрезвычайно быстро, поэтому нервно мышечный синапс способен проводить импульсы высокой частоты.

Нервно мышечная передача в гладких мышцах • Обязательное условие возникновения сокращение гладких мышц, как и скелетных, увеличение концентрации Са 2+ в миоплазме. • Считается, что процесс сокращения активизируется преимущественно внеклеточным Са 2+, поступающим в мышечные клетки через потенциалзависимые Са 2+ каналы. • Особенность в том, что иннервация осуществляется вегетативной нервной системой и она может оказывать как возбуждающее, так и тормозящее влияние.

Нервно мышечная передача в гладких мышцах • По типу различают холинергические (м. АХ) и адренергические (м. НА) синапсы. Первые обычно содержатся в мышцах пищеварительной системы, вторые в мышцах кровеносных сосудов. • Один и тот же медиатор в одних синапсах может быть возбуждающим, а в других тормозным (в зависимости от свойств циторецепторов). • Адренорецепторы делят на α и β. НА, воздействуя на α адренорецепторы, суживает кровеносные сосуды и тормозит моторику пищеварительного тракта, а воздействуя на β адренорецепторы, стимулирует деятельность сердца и расширяет кровеносные сосуды некоторых органов, расслабляет мышцы бронхов.

Нервно мышечная передача в гладких мышцах • В ответ на действие возбуждающего медиатора происходит деполяризация клеток гладких мышц, которая проявляется в виде возбуждающего синаптического потенциала (ВСП). Когда он достигает критического уровня, возникает ПД. Это происходит тогда, когда до нервного окончания друг за другом доходят несколько импульсов. • Возникновение ВСП является следствием увеличения проницаемости постсинаптической мембраны для Na+, Са 2+.

Нервно мышечная передача в гладких мышцах • Тормозной медиатор вызывает гиперполяризацию постсинаптической мембраны, что проявляется в тормозном синаптическом потенциале (ТСП). • В основе гиперполяризации лежит повышение проницаемости мембраны в основном для К+. • Роль тормозного медиатора в гладких мышцах, возбуждаемых АХ (например, мышцы кишки, бронхов), играет НА, а в гладких мышцах, для которых возбуждающих медиатором является НА (например, мышцы мочевого пузыря), АХ.

Причины нарушения проведения нервного импульса в синапсе • Истощение запасов медиатора • Инактивация рецепторов на постсинаптической мембране • Стойкая деполяризация постсинаптической мембраны

Способы нарушения проведения нервного импульса в синапсе • Нарушение поступления ионов кальция в пресинаптическое окончание • Связывание медиатора в синаптической щели • Конкурентное связывание рецепторов на постсинаптической мембране • Стойкая деполяризация постсинаптической мембраны • Разрушение фермента, осуществляющего ферментативный распад медиатора

Механизм утомления синапса • связан главным образом с полным или частичным истощением запаса медиатора в пресинаптических терминалях. • Возбуждающие терминали на многих нейронах содержат только такое количество возбуждающего медиатора, которое необходимо для вызывания около 10000 ПД, поэтому при высокой частоте стимуляции медиатор может истощиться в течение нескольких секунд или минут. • ? частично процесс утомления связан также с действием двух других факторов: • (1) прогрессирующей инактивацией многих постсинаптических мембранных рецепторов; • (2) медленным изменением аномальных концентраций ионов в постсинаптической нервной клетке.

Влияние ацидоза на синаптическую передачу • Большинство нейронов очень чувствительны к изменениям р. Н окружающей межклеточной жидкости. • Ацидоз очень угнетает активность нервной системы: • снижение р. Н от уровня 7, 4 до величин ниже 7, 0 обычно ведет к коматозному состоянию. • Например, при тяжелом диабетическом или уремическом ацидозе практически всегда развивается кома.

Влияние алкалоза на синаптическую передачу • Обычно алкалоз значительно увеличивает возбудимость нервной системы. Так, повышение р. Н артериальной крови от нормальной величины 7, 4 до 7, 8 8, 0 часто вызывает эпилептические приступы из за увеличенной возбудимости некоторых или всех мозговых нейронов. • Пример реакция человека, предрасположенного к эпилептическим приступам, на гипервентиляцию (усиленное дыхание в покое). • Гипервентиляция вымывает из крови СО 2, в результате на мгновение поднимается уровень р. Н крови, но даже это кратковременное изменение р. Н может спровоцировать эпилептический припадок.

Влияние гипоксии на синаптическую передачу • Возбудимость нервных структур во многом зависит от адекватного снабжения кислородом. • Прекращение доставки кислорода даже на несколько секунд может привести к полной потере возбудимости в некоторых нейронах. • Это наблюдают при временном прерывании мозгового кровотока, в этом случае через 3 7 с человек теряет сознание.

Влияние лекарств на синаптическую передачу • Среди лекарственных средств многие известны как повышающие возбудимость нейронов, а другие как снижающие их возбудимость. • Например, кофеин, теофиллин и теобромин, которые содержатся в кофе, чае и коке, соответственно, повышают нервную возбудимость, по видимому, путем снижения порога возбуждения нейронов.

Влияние лекарств на синаптическую передачу • Стрихнин один из самых известных агентов, увеличивающих возбудимость нейронов. • Стрихнин не уменьшает порог возбуждения нейронов, а подавляет действие некоторых тормозных медиаторов, особенно тормозной эффект глицина в спинном мозге. • При этом влияние возбуждающих медиаторов становится преобладающим, что резко повышает возбудимость нейронов, при этом они начинают генерировать частые разряды, сопровождаемые развитием сильных тонических мышечных спазмов.

Влияние лекарств на синаптическую передачу • Большинство анестетиков увеличивают порог возбуждения мембраны нервных клеток, снижая таким образом эффективность синаптической передачи во многих участках нервной системы. • Поскольку многие из анестезирующих средств хорошо растворимы в липидах, предполагают, что некоторые из них могут изменять физические свойства мембран нейронов, делая их менее чувствительными к возбуждающим агентам.

Рецепторный потенциал • В результате действия адекватного раздражителя у большинства рецепторов увеличивается проницаемость клеточной мембраны для катионов, что приводит к ее деполяризации. • Исключение фоторецепторы, где после поглощения энергии квантов света в связи особенностями управления ионными каналами происходит гиперполяризация мембраны.

Рецепторный потенциал • Изменение величины мембранного потенциала рецепторов в ответ на действие стимула представляет собой рецепторный потенциал — входной сигнал первичных сенсорных нейронов. • Если величина рецепторного потенциала достигнет критического уровня деполяризации или превысит его, генерируются потенциалы действия (ПД), с помощью которых сенсорные нейроны передают в ЦНС информацию о действующих стимулах.

Рецепторный потенциал • Генерация ПД происходит в ближайшем к рецепторам перехвате Ранвье миелинизированных волокон или ближайшей к рецепторам части мембраны безмиелинового волокна. • Минимальная сила адекватного стимула, достаточная для генерации потенциалов действия в первичном сенсорном нейроне, определяется как его абсолютный порог. • Минимальный прирост силы стимула, сопровождающийся значимым изменением реакции сенсорного нейрона, представляет собой дифференциальный порог его чувствительности.

• Информация о силе действующего на рецепторы стимула кодируется двумя способами: • частотой потенциалов действия, возникающих в сенсорном нейроне (частотное кодирование), • числом сенсорных нейронов, возбудившихся в ответ на действие стимула.

• Длительность ощущения зависит от реального времени между началом и прекращением воздействия на рецепторы, а также от их способности уменьшать или даже прекращать генерацию нервных импульсов при продолжительном действии адекватного стимула. • При длительном действии стимула порог чувствительности рецепторов к нему может повышаться, что определяется как адаптация рецепторов. • Механизмы адаптации не одинаковы в рецепторах разных модальностей, среди них различают быстро адаптирующиеся (например, тактильные рецепторы кожи) и медленно адаптирующиеся рецепторы (например, проприоцепторы мышц и сухожилий).

• Быстро адаптирующиеся рецепторы (фазические) сильнее возбуждаются в ответ на быстрое нарастание интенсивности стимула (фазический ответ), быстро и коротко реагируют на стимуляцию группой импульсов. • Их быстрая адаптация способствует освобождению восприятия от биологически незначительной информации (например, контакт между кожей и одеждой). • Возбуждение медленно адаптирующихся рецепторов мало зависит от скорости изменения стимула и сохраняется при его длительном действии (тонический ответ), они длительное время генерируют ПД. Например, медленная адаптация проприоцепторов позволяет человеку получать нужную ему для сохранения позы информацию в течение всего необходимого времени.

Рецепторный и генераторный потенциалы • Рецепторы специализированные образования, воспринимающие определенные виды раздражений, обладают наибольшей чувствительностью к адекватным для них раздражениям. • Рецепторы делят на четыре группы: механо , термо , хемо и фоторецепторы. • Каждую группу подразделяют на более узкие диапазоны рецепции. • Например, • Зрительные рецепторы делятся на воспринимающие освещенность, цвет, • слуховые определенный тон, • Вкусовые – определенные вкусовые раздражения (соленое, сладкое, горькое) и т. д.

Рецепторный и генераторный потенциалы • Рецепторный потенциал возникает при раздражении рецептора как результат деполяризации и повышения проводимости участка его мембраны, который называется рецептивным. • Рецептивный участок мембраны имеет специфические свойства, в том числе биохимические, отличающие его от мембраны тела и аксона. • Возникший в рецептивных участках мембраны рецепторный потенциал электротонически распространяется на аксонный холмик рецепторного нейрона, где возникает генераторный потенциал.

• Возникновение генераторного потенциала в области аксонного холмика объясняется тем, что этот участок нейрона имеет более низкие пороги возбуждения и ПД в нем развивается раньше, чем в других частях мембраны нейрона. • Чем выше генераторный потенциал, тем интенсивнее частота разрядов распространяющегося ПД от аксона к другим отделам нервной системы. • Следовательно, частота разрядов рецепторного нейрона зависит от амплитуды генераторного потенциала.

• Таким образом, реакция рецепторного нейрона, предназначенного для передачи информации из области восприятия, имеет 5 стадий: • 1) преобразование сигнала внешнего раздражения; • 2) генерация рецепторного потенциала; • 3) распространение рецепторного потенциала по нейрону; • 4) возникновение генераторного потенциала; • 5) генерация нервного импульса.

Поясните, как можно блокировать передачу нервного импульса: 1 в. – в области нейрона А; 2 в. – в области нейрона В.

Ионотропные рецепторы • Это ионные каналы, на наружной поверхности которых имеются собственно рецепторы медиаторов. • Медиатор активирует рецептор. • Активация рецептора приводит к открыванию (реже – закрыванию) ионного канала. • Меняется поток через канал ионов, для которых данный канал избирательно проницаем. • Поток ионов вызывает изменение заряда мембраны; возникает постсинаптический потенциал, обладающий всеми свойствами местных потенциалов (распространяется с затуханием, подчиняется закону силовых отношений; не обладает рефрактерностью; способен к суммации).

Метаботропные рецепторы • Эти рецепторы активируются не только медиаторами, но также и гормонами и другими биологически активными веществами. • Они сопряжены с внутриклеточными ферментативными системами: активация рецептора непосредственно или через промежуточные этапы приводит к активации фермента.

Метаботропные рецепторы • Делятся на: • рецепторы с собственной ферментативной активностью (трансмембранные белки, внеклеточный участок которых является собственно рецептором, а внутриклеточный ферментом), • рецепторы, сопряженные с ферментами (внеклеточный участок является собственно рецептором, а внутриклеточный активирует определенный фермент), • рецепторы, сопряженные с G белками (внеклеточный участок является собственно рецептором, а внутриклеточный активирует так называемый G белок; последний, в свою очередь, активирует функционально важные внутриклеточные белки, многие из которых являются ферментами).

Рецептивное поле. Рефлексогенная зона • рецептивное поле рефлекса, область расположения рецепторов, раздражение которых вызывает специфический безусловный рефлекс. • Пример: раздражение поверхности роговицы глаза вызывает рефлекс мигания, слизистой оболочки носоглотки рефлекс чихания; при раздражении барорецепторов дуги аорты и каротидного синуса изменяется АД и ЧСС. • Формирование рефлексогенной зоны определено организацией нервных связей, но видоизменяется в процессе индивидуального развития организма. • Осуществление рефлекса при раздражении одной и той же РЗ зависит от функционального состояния организма и от интенсивности раздражения.

Рефлексогенная зона • РЗ, находящиеся на поверхности кожи, могут перекрывать одна другую, вследствие чего раздражение, наносимое на определённый участок кожи, в зависимости от его силы и состояния ЦНС вызывает то один, то другой рефлекс. • Сложно организованные РЗ находятся во внутренних органах и участвуют в рефлекторной регуляции их функциональной деятельности. • Рефлекторный ответ на раздражение РЗ может иногда тормозиться под влиянием других нервных центров, не имеющих отношения к данному рефлексу (Доминанта). • РЗ относятся к структурной организации только безусловных рефлексов, так как условные рефлексы не имеют стабильных рефлекторных дуг.

Функциональные свойства железистых клеток • Большинство гландулоцитов отличаются наличием секреторных включений в цитоплазме, развитыми эндоплазматической сетью и аппаратом Гольджи, а также полярным расположением органелл и секреторных гранул. • Гландулоциты лежат на базальной мембране. В цитоплазме гландулоцитов, которые вырабатывают секреты белкового характера (например, пищеварительные ферменты), хорошо развита гранулярная эндоплазматическая сеть. В клетках, синтезирующих небелковые секреты (липиды, стероиды), выражена агранулярная эндоплазматическая сеть. Многочисленные митохондрии накапливаются в местах наибольшей активности клеток, т. е. там, где образуется секрет. Число секреторных гранул в цитоплазме клеток колеблется в связи с фазами секреторного процесса.

Секреторный цикл • Периодические изменения железистой клетки, связанные с образованием, накоплением, выделением секрета и восстановлением ее для дальнейшей секреции, получили название секреторного цикла: поступление веществ синтез и накопление секрета выведение секрета. • Для образования секрета из крови и лимфы в железистые клетки поступают неорганические соединения, вода и низкомолекулярные органические вещества: АК, моносахариды, жирные кислоты. Путем пиноцитоза в клетку проникают более крупные молекулы органических веществ, например белки. • Из этих продуктов в эндоплазматической сети синтезируются секреты. Они перемещаются в зону аппарата Гольджи, где накапливаются, подвергаются химической перестройке и оформляются в виде гранул, которые выделяются из гландулоцитов.

Секреторный цикл • В секреторном цикле выделяют несколько фаз: • поступление в клетку исходных веществ (ведущее значение в этом имеют диффузия, активный транспорт и эндоцитоз), • синтез и транспорт исходного секреторного продукта, • формирование секреторных гранул, • выделение секрета из клетки экзоцитоз. • Из клетки выделяются и негранулированные продукты секреции. • Существуют клетки с разными типами внутриклеточных процессов и видами выделения секретов. В зависимости от типа выделения секрета секрецию делят на голокриновую, апокриновую (макро и микро ) и мерокриновую двух видов в зависимости от механизма выхода секрета через апикальную мембрану: секрет покидает гландулоцит через отверстия, образующиеся при контакте с ней секреторной гранулы в апикальной мембране, или через мембрану, не меняющую свою структуру.

Типы секреции • Мерокриновый тип – при этом типе секреции железистые клетки полностью сохраняют свою структуру (клетки слюнных желез). • Апокриновый тип – происходит частичное разрушение железистых клеток (клетки молочных желез), т. е. вместе с секреторными продуктами отделяются либо апикальная часть цитоплазмы железистых клеток, либо верхушки микроворсинок. • Голокриновый тип – сопровождается накоплением секрета в цитоплазме и полным разрушением железистых клеток (клетки сальных желез кожи). • Восстановление структуры железистых клеток происходит либо путем внутриклеточной регенерации, либо с помощью клеточной регенерации, т. е. деления и дифференцировки камбиальных клеток. • Нервные механизмы регуляции секреции действуют через высвобождение клеточного кальция, гуморальные преимущественно путем накопления ц. АМФ.

Биопотенциалы гландулоцитов • Биопотенциалы секреторных клеток имеют ряд особенностей в покое и при секреции: • низкую величину и скорость изменения, • градуальность, • различную поляризованность базальной и апикальной мембран, • гетерохронность изменения поляризованности мембраны при секреции и др. • МП гландулоцитов различных экзокринных желез в состоянии относительного покоя равен от 30 до 75 м. В. Стимуляция секреции меняет мембранный потенциал. Это изменение поляризованности мембраны называется секреторным потенциалом. У разных гландулоцитов он имеет существенные различия, характеризует секреторный процесс, влияет на секреторный цикл и сопряжение его фаз, синхронизацию активности гландулоцитов в составе данной железы (это не исключает химического взаимодействия их через межклеточные контакты). Оптимальной для возник новения секреторных потенциалов считается поляризованность мембран, равная 50 м. В.

Биопотенциалы гландулоцитов • Для возбуждения большинства видов гландулоцитов характерна деполяризация их мембран, но описаны гландулоциты, при возбуждении которых мембраны гиперполяризуются, формируя двухфазные потенциалы. • Деполяризация мембраны обусловлена потоком ионов Na+ в клетку и выходом из нее ионов К+. • Гиперполяризация мембраны обусловлена транспортом в клетку ионов Сl и выходом из нее ионов Na+ и К+. • Различие в поляризованности базальной и апикальной мембран составляет 2 3 м. В, что создает значительное электрическое поле (20 30 В/см). Его напряженность при возбуж дении секреторной клетки возрастает примерно вдвое, что способствует перемещению секреторных гранул к апикальному полюсу клетки и выходу секреторного материала из клетки.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ