Лекция Тема Филогенез нервной системы 1 Функции

Лекция Тема: Филогенез нервной системы 1

Функции нервной системы Нервная система выполняет в организме высших животных ряд функций: - анализаторную (анализ поступающей по сенсорным системам информации) - моторную (организация ответных движений) - интегративную (объединение, связь различных сенсорных и моторных структур нервной системы, формирование временных связей, обучение), организацию психических процессов. Кроме того, нервная система регулирует и интегрирует функции внутренних органов (висцеральная функция). 2

Филогенез нервной системы беспозвоночных n У одноклеточных животных функции восприятия выполняют особые участки мембраны клетки (хемочувствительные, фоточувствительные), а моторные функции - специальные органы движения (мембранеллы) типа ресничек, жгутиков и т. п. У таких сложно организованных одноклеточных организмов, как инфузории, обнаружены внутриклеточные органеллы, выполняющие функции анализа поступающей информации (сенсориум) и организации согласованных движений эффекторов (моториум), а также специальные фибриллы (кинотодесмы), по которым передаются команды от моториума к эффекторам. 3

Филогенез нервной системы беспозвоночных Появление многоклеточных организмов явилось первичным стимулом для дифференциации систем связи, которые обеспечивают взаимодействие между его тканями и органами. Это взаимодействие может осуществляться - гуморальным путем посредством поступления гормонов и продуктов метаболизма в кровь, лимфу и тканевую жидкость - за счет функции нервной системы, которая обеспечивает быструю передачу возбуждения, адресованного к вполне определенным мишеням. 4

Типы нервной системы n Диффузная нервная система n Стволовая нервная система (ортогон) n Узловая нервная система, или сложная ганглионарная система n Трубчатая нервная система (нервная трубка) 5

Диффузная нервная система § Диффузная нервная система — представлена у кишечнополостных. Нервные клетки образуют диффузное нервное сплетение в эктодерме по всему телу животного, и при сильном раздражении одной части сплетения возникает генерализованный ответ — реагирует все тело. 6

Диффузная нервная система 7

Стволовая нервная система n Стволовая нервная система (ортогон)— некоторые нервные клетки собираются в нервные стволы, наряду с которыми сохраняется и диффузное подкожное сплетение. Такой тип нервной системы представлен у плоских червей и нематод (у последних диффузное сплетение сильно редуцировано), а также многих других групп первичноротых — например, гастротрих и головохоботных. 8

Стволовая нервная система 9

Узловая нервная система n Узловая нервная система или сложная ганглионарная система — представлена у аннелид, членистоногих, моллюсков и других групп беспозвоночных. Большая часть клеток центральной нервной системы собраны в нервные узлы — ганглии. У многих животных клетки в них специализированы и обслуживают отдельные органы. У некоторых моллюсков (например, головоногих) и членистоногих возникает сложное объединение специализированных ганглиев с развитыми связями между ними — единый головной мозг или головогрудная нервная масса (у пауков). У насекомых особенно сложное строение имеют некоторые отделы протоцеребрума ( «грибовидные тела» ). 10

Узловая нервная система 11

Трубчатая нервная система n Трубчатая нервная система (нервная трубка) характерна для хордовых. 12

Типы нервной системы 13

Направления эволюции нервной системы беспозвоночных n n Таким образом, эволюция нервной системы беспозвоночных идет в направлении концентрации нервных клеток в узлы (ганглионизация) и в направлении усложнения структурных взаимоотношений в пределах ганглиев. В последующем, начиная с кольчатых червей и членистоногих, имеет место цефализация – концентрация органов чувств и нервной ткани в области ротового аппарата 14

Направления эволюции нервной системы беспозвоночных n n У различных членистоногих головной мозг значительно отличается по своей сложности, выделяют: - протоцеребрум – находятся асоциативные зоны и зрительные центры - дейтоцеребрум – располагаются антеннальные центры и «обонятельные доли - тритоцеребрум – координирует ходьбу, плавание и полет. 15

Развитие нервной системы позвоночных n n Нервная система позвоночных закладывается в виде сплошной нервной трубки, которая в процессе онто— и филогенеза дифференцируется на различные отделы. У позвоночных нервная трубка преобразуется в центральную нервную систему, а нервные гребни формируют периферическую нервную систему. 16

Развитие нервной системы позвоночных n Следующим этапом в формировании нервной системы является реализация признаков подтипа Позвоночные, которая включает дифференциацию нервной трубки на головной и спинной мозг. 17

Развитие головного мозга n 1. Головной мозг закладывается в виде вздутияпередней части нервной трубки. n 2. Вздутие делится на три мозговых пузыря: n - передний (proencephalon) n - средний (mesencephalon) n - ромбовидный (rhombencephalon)

Развитие головного мозга Стадия пяти мозговых пузырей 3. На пятой неделе передний мозговой пузырь делится на два отдела: передний (telencephalon) и промежуточный (diencephalon). Средний мозговой пузырь не делится, а преобразуется в средний мозг. Ромбовидный пузырь делится на 2 отдела: задний (metencephalon) и продолговатый. 19

Развитие головного мозга n n n 4. Одновременно происходит преобразование невроцеля: Расширение невроцеля в переднем мозге формирует боковые желудочки. Полость невроцеля промежуточного мозга преобразуется в третий желудочек. Полость невроцеля заднего мозга формирует четвертый желудочек. Таким образом, у всех позвоночных головной мозг состоит из 5 отделов: переднего, промежуточного, среднего, заднего и 20 продолговатого

Основные типы мозга позвоночных Ихтиопсидный n (рыбы и амфибии) n n Зауропсидный n (рептилии и птицы) n Маммальный n (млекопитающие) 21

Ланцетник n У наиболее примитивного представителя хордовых - ланцетника - ЦНС организована в виде малодифференцированной трубки. Головной мозг не развит. Соответственно и все примитивные функции (моторные, сенсорные и интегративные) осуществляются на уровне спинного мозга. 22

Ихтиопсидный тип мозга n Характерен для рыб и амфибий. Состоит из пяти основных отделов, ведущим из которых является средний мозг. Он координрует работу всей нервной системы, принимает информацию, осуществляет ее анализ и вырабатывает ответные реакции. Разделен на две зрительные доли, имеющие в крыше слой серого вещества – кору или тектум. 23

Ихтиопсидный тип мозга рыб n n n n - Головной мозг рыб примитивен. - Передний мозг мал и не разделен на полушария. - Крыша переднего мозга тонкая. - От переднего мозга вперед отходят две обонятельные доли. По существу, передний мозг рыб - только обонятельный центр. - Промежуточный мозг сверху прикрыт передним и средним. От его крыши отходит вырост - эпифиз, от дна - воронка с прилегающим к ней гипофизом и зрительные нервы. - Средний мозг - наиболее развитый отдел мозга рыб. Это зрительный центр рыб, состоит из двух зрительных долей. На поверхности крыши находится слой серого вещества (кора). Мозжечок рыб развит хорошо, поскольку движения рыб отличаются разнообразием. - Продолговатый мозг у рыб обладает сильно развитыми висцеральными долями, связан с сильным развитием органов вкуса. 24

Мозг рыб 25

Ихтиопсидный мозг амфибий n n n - Головной мозг амфибий имеет ряд прогрессивных изменений, что связано с переходом к жизни на суше, которые выражаются в увеличении общего объема мозга и развитии его переднего отдела. - Передний мозг разделен на два полушария. Он имеет значение лишь обонятельного центра. - Крыша переднего мозга состоит из нервной ткани. - Промежуточный мозг хорошо виден сверху. Крыша его образует придаток - эпифиз, а дно - гипофиз. - Средний мозг меньше по размерам, чем у рыб. Полушария среднего мозга хорошо выражены и покрыты корой. Это ведущий отдел ЦНС, т. к. здесь происходит анализ полученной информации и выработка ответных импульсов. Он сохраняет значение зрительного центра. - Мозжечок развит слабо. Слабое развитие мозжечка соответствует простым движениям амфибий. 26

Мозг амфибий 27

Зауропсидный тип мозга n n n n - У рептилий наблюдается дальнейшее увеличение объема головного мозга. Передний мозг ведущий. - Передний мозг становится наиболее крупным отделом за счет развития полосатых тел, т. е. основания. - Крыша (мантия) остается тонкой. На поверхности крыши впервые в процессе эволюции появляются нервные клетки или древней кора - археокортекс. - Передний мозг. перестает быть только обонятельным центром. Он становится ведущим отделом ЦНС. - Промежуточный мозг интересен строением дорзального придатка (теменной орган или теменной глаз), который достигает наивысшего развития у ящериц, приобретая структуру и функцию органа зрения. - Средний мозг уменьшается в размерах, теряет свое значение ведущего отдела, уменьшается его роль и как зрительного центра. - Мозжечок развит сравнительно лучше, чем у амфибий.

Мозг рептилий 29

Зауропсидный тип мозга n n n - Для мозга птиц характерно дальнейшее увеличение его общего объема и огромный размер переднего мозга, прикрывающего собой все остальные отделы, кроме мозжечка. - Увеличение переднего мозга, который, как и у рептилий, является ведущим отделом головного мозга, происходит за счет дна, где сильно развиваются полосатые тела. - Крыша переднего мозга развита слабо, имеет небольшую толщину. - Кора не получает дальнейшего развития, даже подвергается обратному развитию - исчезает латеральный участок коры. -Промежуточный мозг мал, эпифиз развит слабо, гипофиз выражен хорошо. - В среднем мозге развиты зрительные доли, т. к. зрение играет ведущую роль в жизни птиц. - Мозжечок достигает огромных размеров, имеет сложное строение. Развитие мозжечка связано с полетом. 30

Мозг птиц 31

Маммальный тип мозга n n n Эволюция головного мозга пошла в направлении развития крыши переднего мозга и полушарий. Увеличение размера переднего мозга происходит за счет крыши, а не дна, как у птиц. На всей поверхности крыши появляется слой серого вещества - кора. - Кора млекопитающих не гомологична древней коре пресмыкающихся, выполняющей роль обонятельного центра. Это совершенно новая структура, возникающая в процессе эволюции нервной системы. У низших млекопитающих поверхность коры гладкая, у высших - она образует многочисленные извилины, резко увеличивающие ее поверхность. Кора приобретает значение ведущего отдела головного мозга, что является характерным для маммального типа мозга. Обонятельные доли сильно развиты, т. к. у многих млекопитающих являются органом чувств. 32

Маммальный тип мозга n n - Промежуточный мозг имеет характерные придатки - эпифиз, гипофиз. - Средний мозг уменьшен в размерах. Его крыша, кроме продольной борозды, имеет еще и поперечную. Поэтому вместо двух полушарий (зрительные доли) образуется четыре бугра. Передние связаны со зрительными рецепторами, а задние - со слуховыми. - Мозжечок прогрессивно развивается, что выражается в резком увеличении размеров органа и его сложной внешней и внутренней структуре. - В продолговатом мозгу по бокам обособляется путь нервных волокон, ведущих к мозжечку, а на нижней поверхности - продольные валики (пирамиды). 33

Млекопитающие n Головной мозг млекопитающих развивался по пути увеличения относительной площади новой коры и появления складчатости. Так сформировались новые мозговые структуры. Из тела мозжечка низших позвоночных животных развиваются червь и два полушария. Благодаря связям новой коры с полушариями мозжечка, oформилась в особое анатомическое образование ромбовидного мозга его передняя часть, она приобрела вид моста. Отделившись от продолговатого мозга, он образовал задний мозг. Появились средние ножки мозжечка. 34

Млекопитающие n Червь и полушария мозжечка испещрены ветвящимися внутри бороздами, что значительно увеличивает площадь его коры. Вырос и его объем мозжечок теперь четко делится на пять отделов. Возникли дополнительные структуры и в среднем мозге: на дорсальной поверхности - заднее двухолмие, в результате чего образовалось четверохолмие; а на вентральной - основание ножек мозга, по которому проходят корково-мостовые и корковоспинномозговые пути. На вентральной стороне продолговатого мозга появились пирамиды, связанные с развитием кортикоспинальных путей. 35

Млекопитающие n Новая кора, берет на себя основную часть функций (происходит кортикализация функций). За старой и древней корой сохраняются лишь обонятельные и висцеральные функции. У низших млекопитающих (насекомоядные, грызуны) представительство моторных и сенсорных функций в новой коре занимает всю ее поверхность, разные сенсорные зоны перекрывают друга. У высших млекопитающих постепенно уменьшается относительная площадь представительства как основных сенсорных (зрительной, слуховой, общей соматической чувствительности, вкусовой), так и моторных функций. Одновременно с уменьшением площади усложняется организация этих зон. 36

Млекопитающие Начиная с зайцеобразных, и далее у хищных, копытных и антропоидов, появляются и расширяются так называемые ассоциативные зоны (теменные, височные и лобные), связанные с выполнением высших интегративных и психических функций. Особенно развиты ассоциативные поля коры больших полушарий у человека. Говоря об интегративных функциях мозга млекопитающих, следует учитывать уровень их филогенетического развития. У низших млекопитающих, у которых еще не развиты ассоциативные зоны коры, эти функции осуществляются преимущественно стриатумом вместе с новой корой, а у высших млекопитающих и человека - ассоциативными зонами новой коры совместно со стриарными и другими подкорковыми структурами. 37

38