Функциональная организация деятельности ЦНС Кафедра физиологии и спортивной

Функциональная организация деятельности ЦНС Кафедра физиологии и спортивной медицины

План: 1. Нервные центры: характеристика, основные свойства 2. Роль тормозных процессов в ЦНС 3. Виды торможения 4. Взаимодействие возбуждающих и тормозящих влияний

Особенности передачи возбуждения в ЦНС • Возбуждение в пределах одной клетки распространяется местными токами • Возбуждение с клетки на клетку передается через синапс химическим способом

1936 Генри Дейл, Отто Лёви Нобелевская премия «За открытия, связанные с химической передачей нервных импульсов»

Нервный центр - совокупность нервных клеток, необходимых для осуществления какой-либо функции • отвечают соответствующими рефлекторными реакциями на внешнее раздражение • реагируют и на непосредственное их раздражение веществами, находящимися в протекающей через них крови

n n n Свойства нервных процессов в ЦНС одностороннее проведение замедленное проведение возбуждения суммация фоновая активность вызванная активность усвоение и трансформация ритма следовые процессы иррадиация возбуждения высокая утомляемость пластичность конвергенция цефализация нервной системы

Одностороннее проведение • возбуждение проводится только в одном направлении, т. к. медиатор находится только в пресинаптической мембране

Замедленное проведение возбуждения затрата времени на процессы от момента прихода импульса в пресинаптическую мембану до появления в постсинаптической мембране ответных потенциалов

ЛВДР - общее время с момента нанесения внешнего раздражения до появления ответной реакции организма

ЛВДР • длительность ЛВДР около 120 -220 мс, при утомлении, недостатке кислорода может увеличиваться до 300 -500 и более мс • величина ЛВДР рефлекса служит показателем функционального состояния нервных центров • укорочение латентного периода одной и той же двигательной реакции в процессе тренировки может отражать повышение функционального состояния нервных центров и перестройку нервных цепей, участвующих в передаче нервных импульсов

Суммация процесс сложения подпороговых возбуждающих влияний

Временная суммация - активизации одного и того же афферентного пути серией последовательных раздражений Пространственная суммация – при одновременном поступлении нескольких импульсов к одному и тому же нейрону по разным волокнам

Фоновая активность • многие нейроны обладают постоянной импульсной активностью • их мембранный потенциал периодически колеблется, когда его увеличение достигает порогового значения, возникает потенциал действия, его могут вызывать случайные импульсы, циркулирующие в нервной системе и при изменении ионных и обменных процессов, колебаний температуры и других причин

Вызванная активность • потенциалы возникают в ответ на внешнее раздражение • в различных нейронах наблюдаются разные типы вызванной активности Одни клетки дают разряды только в момент включения раздражителя - эффект включения Другие - только в момент его выключения -эффект выключения Третьи - в обоих случаях.

Усвоение и трансформация ритма - настройка деятельности нейрона на заданный извне ритм • Нейрон может перестроиться на любой ритм • В процессе ритмического раздражения нервные центры способны усвоить ритм, превышающий их начальную лабильность • Нервные клетки обладают свойством изменять частоту передающихся импульсов - трансформация ритма • Характер ответного разряда зависит от свойств раздражител и от функционального состояния нейрона При высокой возбудимости нейрона может возникать учащение импульсации - мультипликация ритма

Следовые процессы После окончания действия раздражителя активное состояние нейрона (нервного центра) обычно продолжается ещё некоторое время Длительность следовых процессов различна: 1. в спинном мозге несколько с или мин 2. в центрах головного мозга десятки минут, часы и даже дни 3. в КБП до несколько десятков лет Непродолжительные импульсные последействия длительностью до 1 часа лежат в основе кратковременной памяти Длительные следы, связанные с биохимическими перестройками в клетках, в основе долгосрочной памяти!

Иррадиация возбуждения • большое число межнейронных соединений существенно модифицируют направление распространения процесса возбуждения в зависимости от силы раздражителя и функционального состояния нейронов

Высокая утомляемость • длительное повторное раздражение рецептивного поля приводит к ослаблению ответной реакции вплоть до полного исчезновения • • это связано с истощением запасов медиатора и уменьшением энергетических ресурсов

Пластичность • возможность нервного центра существенно модифицировать картину осуществляемых рефлекторных реакций

Конвергенция - «сходимость» разномодальных афферентных импульсов на одни и те же интернейроны • Нервные центры собирают разнородную афферентную информацию • это предопределяет важные интегративные, перерабатывающие информацию функции интернейронов

Цефализация нервной системы • это перемещение сосредоточения функций регуляции и координации деятельности организма в отделах головного мозга ЦНС

Торможение в ЦНС

Торможение в ЦНС - активный процесс, проявляющийся в подавлении или в ослаблении процесса возбуждения

• Подавляет или ослабляет процесс возбуждения • Ограничивает распространение возбуждения на соседние нервные центры • Вместе с возбуждением формирует сложную мозаику активированных и заторможенных зон мозге • Врожденный процесс, который совершенствуется в течение индивидуальной жизни организма Охранительная роль – предотвращает разрушение Интеграция и координация деятельности центральных нервных образований

Сеченовское торможения • центральное торможение - химическое раздражение зрительных бугров тормозит простые спинномозговые безусловные реакции

1963 Нобелевская премия в области физиологии и медицины. Экклс и Реншоу экспериментально доказали существование специальных вставочных тормозных нейронов. Активация этих нейронов приводила к торможению эфферентных нейронов

Тормозная клетка • в ответ на приход возбуждения на нервную клетку из концевой веточки аксона освобождается и поступает в синаптическую щель тормозной медиатор • в постсинаптической мембране возникает эффект гиперполяризации

Тормозные медиаторы Возбуждающие медиаторы • гамма-аминомасляная • ацетилхолин (АХ) кислота (ГАМК) • глутамат • глицин

Виды торможения: • постсинаптическое, • пресинаптическое, • возвратное, • пессимальное.

Возвратное торможение Реншоу

Торможение нейронов промежуточного мозга с участием тормозной корзинчатой клетки

Пресинаптическое торможение

Участие тормозных интернейронов спинного мозга в регуляции деятельности мышц антагонистов

Взаимодействие возбуждающих и тормозящих влияний На мембране нейрона происходит процесс алгебраического суммирования местных возбуждающих и тормозных потенциалов активированных синапсов Ответный разряд нейрона возникает лишь тогда, когда изменения мембранного потенциала достигают порогового значения — критического уровня деполяризации.

Роль процесса торможения в ЦНС • Торможение подавляет или ослабляет процесс возбуждения • Ограничивает распространение возбуждения на соседние нервные центры • Охранительная роль – предотвращает разрушение • Интеграция и координация деятельности центральных нервных образований

Литература: 1. 2. 3. 4. 5. 6. Анохин П. К. Очерки физиологии функциональных систем. - М. : Медицина, 1975. Атлас по нормальной физиологии / Под ред. Н. А. Агаджаняна. - М. : Медицина, 1986. Физиология человека. В 3 -х томах. Пер. с англ. / Под ред. Р. Шмидта, Г. Тевса. - М. : Мир, 2000. Физиология человека. Учебник: в 2 -х томах / Под ред. В. М. Покровского, Г. Ф. Коротько. - М. : Медицина, 1999. Современный курс классической физиологии (избранные лекции) с приложением на компакт-диске / под ред. Ю. В. Наточина, В. А. Ткачука. – М. : ГЭОТАР-Медиа, 2007. – 384 с. : ил. Grégoire Courtine, Susan J. Harkema, Christine J. Dy, Yuri P. Gerasimenko, Poul Dyhre-Poulsen Modulation of multisegmental monosynaptic responses in a variety of leg muscles during walking and running in humans / The Journal of Physiology, 2007. – 582 (3). – Р. 1125 -1139.