Общая характеристика функций нервной системы Деятельность нервной

Общая характеристика функций нервной системы

Деятельность нервной системы складывается из двух процессов: возбуждение торможение

Характеристика процессов возбуждения в ЦНС. Возбуждение в ЦНС осуществляется благодаря активности возбуждающих синапсов. Возбуждающий медиатор взаимодействует с хеморецепторами постсинаптической мембраны. В результате на постсинаптической мембране возникает ВПСП, связанный с увеличением проницаемости главным образом для ионов натрия (возможно кальция). При этом выходящий ток калия несколько снижает деполяризацию, вызванную натрием. Под влиянием ВПСП в аксонном холмике развивается потенциал действия.

Процессы в возбуждающем синапсе Возбуждающий медиатор Деполяризация постсинаптической мембраны Возникновение ВПСП Хеморецепторы постсинаптической мембраны Повышение проницаемости постсинаптической мембраны для Na (возможно Са) Возникновение в аксонном холмике ПД

Проявление активности нейронов Спонтанная Вызванная

Спонтанная активность это самопроизвольное возбуждение нейронов (автоматия). Различают: нерегулярную активность, когда импульсы в нейроне возникают через различные промежутки времени; взрывную – возникает серия частых импульсов; регулярную – с высокой частотой.

Вызванная активность возникает в ответ на поступление информации : от барорецепторов (при изменении давления), от проприорецепторов (при изменении тонуса мышц), от хеморецепторов (при изменении состава микросреды), от осморецепторов (при изменении осмотического давления).

Результат стимуляции нейронов В результате возникает активность ранее молчавших или изменение активности уже работающих нейронов.

Торможение в ЦНС. Явление центрального торможения было открыто в 1862 году Иваном Михайловичем Сеченовым. Он обнаружил торможение рефлексов спинного мозга при раздражении зрительного бугра. Было установлено, что есть специальные структуры, вызывающие торможение рефлексов. В дальнейшем было показано, что торможение рефлекторной деятельности одной стороны тела может возникнуть при возбуждении противоположной. Например, возбуждение сгибателя правой ноги вызывает торможение сгибателя левой ноги (работы Введенского, Шеррингтона).

Торможение это не утомление. Это самостоятельный процесс, вызываемый возбуждением и проявляющийся в подавлении другого возбуждения.

Торможение проявляется в форме локального процесса. Всегда связано с наличием тормозных синапсов. Такие синапсы образуются аксонами специальных тормозных нейронов, угнетающих активность всех нервных клеток, с которыми они связаны.

Виды центрального торможения Пресинаптическое Постсинаптическое Прямое Возвратное Латеральное

Характеристика торможения в ЦНС

Пресинаптическое торможение Обнаружено в мозговом стволе и особенно в спинном мозге. Морфологической основой является аксо-аксональный синапс.

Схема пресинаптического торможения 3 1 тормозной нейрон 2

Механизм пресинаптического торможения. В случае избыточного притока сенсорной информации с рецепторов происходит активация тормозных интернейронов. Тормозной синапс высвобождает ГАМК (гаммааминомасляную кислоту), которая вызывает уменьшение входа Са в нервное окончание I нейрона. Это приводит к снижению квантового выхода медиатора из окончаний I нейрона. Следствие этого – снижение потока афферентной информации к II нейрону, снижение вероятности возникновения потенциала действия у второго нейрона и торможение его активности. .

Значение пресинаптического торможения Позволяет выключить отдельные синаптические входы на нейроне и ограничить доступ определенной информации к нейрону.

Постсинаптическое торможение

Морфологической основой постсинаптического торможения является тормозной аксосоматический синапс. • Тормозные синапсы на нейроне локализуются близко к аксонному • холмику. Торможение осуществляется за счет процессов, происходящих на постсинаптической мембране.

Механизм постсинаптического торможения В тормозном синапсе выделяются тормозные медиаторы (например – глицин). Медиатор взаимодействует с рецепторами постсинаптической мембраны. Увеличивается проницаемости для калия и хлора. Постсинаптическая мембрана и аксонный холмик гиперполяризуются. Возбудимость аксонного холмика нейрона снижается и уменьшается вероятность ответа на приходящие сигналы.

Характеристика видов постсинаптического торможения

Схема опыта Сеченова Na. Cl тормозные влияния на мотонейрон Н 2 SO 4

Прямое торможение Пример прямого торможения: рефлекс с рецепторов возбуждение Гольджи при рецептора сильном сокращении мышцы (отрицательная обратная связь) тормозной нейрон торможение мотонейрона

Реципрокное торможение

Схема реципрокного торможения Афферентный путь Коллатераль афферентного пути Рецептивное поле Мотонейрон сгибателя Тормозной нейрон Сгибатель Мотонейрон разгибателя Разгибатель

Роль реципрокного торможения Обеспечивает противоположное состояние центров антагонистов при выполнении движений.

Схема возвратного торможения Полисинаптическая рефлекторная дуга Коллатераль аксона Тормозной нейрон

Роль возвратного торможения Возвратное торможение ограничивает активность мотонейронов при их чрезмерной стимуляции. Обеспечивает защиту нервных центров от перевозбуждения

Значение процесса торможения Процесс торможения чрезвычайно важен для деятельности ЦНС. Он обеспечивает: реципрокное состояние центров – антагонистов; ограничивает иррадиацию возбуждения в ЦНС; лежит в основе рациональных движений.

Воздействия на процесс торможения. Пресинаптический уровень Столбнячный токсин (нарушает высвобождение тормозных медиаторов) Постсинаптический уровень Стрихнин (конкурирует с тормозным медиатором за рецептор на постсинаптической мембране).

Особенности передачи информации в нервных центрах. Нервный центр это совокупность нейронов, расположенных в различных отделах ЦНС и объединенных выполнением одной функции. Нейроны в нервном центре связаны синаптически и образуют нейронные сети.

Многоуровневая организация нервного центра Нервные центры имеют многоуровневую организацию. Например, регуляция тонуса мышц и движений осуществляется с участием центров спинного мозга, продолговатого, моста, коры.

Свойства нервных центров Низкая лабильность Легкая утомляемость Высокая чувствительность к недостатку кислорода

Низкая лабильность нервных центров. Лабильность – максимальное количество импульсов, которое ткань может генерировать в единицу времени синхронно с раздражением. Чувствительные нервы до 1000 имп. /сек. , двигательные нервы до сотни импульсов. Нервный центр имеют самый низкую лабильность. Связано это с функциональными возможностями центральных синапсов.

Утомляемость нервных центров Проявляется в постепенном снижении и прекращении рефлекторного ответа при продолжительном раздражении афферентных центров. Нервные центры имеют самую высокую утомляемость. Механизм легкой утомляемости нервных центров связан с синаптическими процессами: снижением количества легко доступного медиатора, снижением чувствительности постсинаптической мембраны к медиатору, снижением активности энзимов синапса.

Нервные центры характеризуются высокой чувствительностью к дефициту кислорода, что связано с высокой интенсивностью обменных процессов.

Процессы в нейронных сетях Регуляция входа информации Трансформация ритма Усиление и ослабление сигналов

Регуляция ввода информации Осуществляется благодаря наличию нейронных сетей с конвергенцией и дивергенцией.

Конвергенция Процесс схождения импульсов по многим афферентным путям на одном нейроне.

Результат конвергенции Благодаря конвергенции на нейроне происходят процессы пространственной суммации.

Механизм пространственной суммации. На нейроне происходит алгебраическая суммация ВПСП и ТПСП, возникающих в различных синапсах. Если преобладает активность возбуждающих синапсов и суммарная величина деполяризации будет достаточной для возникновения ПД, то нейрон будет в возбужденном состоянии. Если преобладает активность тормозных синапсов и суммарные тормозные потенциалы подавляют активность возбуждающих синапсов или снижают величину суммарного возбуждающего потенциала, то нейрон заторможен.

Пространственная суммация возникает снижение ПП поступление информации через один афферентный вход Поступление информации через три афферентных входа – возникает ПД

Роль конвергенции в деятельности нервного центра 1. Благодаря тому, что некоторые нейроны могут оказаться общими для различных рефлекторных дуг возникает явление окклюзии. Суть заключается в том, что рефлекторный ответ, возникающий при одновременном раздражении двух рецептивных полей оказывается меньше суммы рефлекторных ответов при раздельном раздражении этих же рецептивных полей.

Роль конвергенции 2. Благодаря конвергенции возникает, и облегчение рефлекторной деятельности при одновременном раздражении различных рецептивных полей. 3. Вследствие конвергенции возбуждающих и тормозных путей на нейронах нервного центра рефлекторный ответ может быть заторможен при активации другого рецептивного поля.

Временная суммация. Этот процесс не связан с конвергенцией и заключается в суммировании ВПСП в одном и том же возбуждающем и ТПСП в тормозном синапсе. В результате частые, но слабые сигналы, суммируясь, могут вызывать рефлекторный ответ или наоборот, затормозить его.

Временная суммация Последовательное поступление афферентных сигналов одно раздражение два раздражения три раздражения

Дивергенция Это способность нейрона устанавливать, многочисленные связи с другими нейронами. Благодаря процессу дивергенции одна и та же информация может поступать в различные нервные центры, что обеспечивает иррадиацию возбуждения и торможения в ЦНС. В нормальных условиях иррадиации возбуждения препятствует деятельность тормозных нейронов.

Трансформация ритма заключается в том, что информация, выходящая из нервного центра отличается по частоте и ритму от приходящей к нему афферентной информации. Возможно как учащение, так и урежение импульсации.

Ослабление сигналов. Такое явление может происходить при длительной работе нервного центра. В его синапсах развивается синаптическая депрессия. Проявляется в снижении постсинаптических потенциалов и связана со стойкой деполяризацией постсинаптической мембраны при длительной работе синапса. Возможно это нейронный коррелят привыкания нервных центров.

Усиление поступающих сигналов 1) путем посттетанической потенциации. Ответ на слабый сигнал усиливается, если этот сигнал поступает после предварительного ритмического раздражения. Механизм этого явления заключается в том, что ритмическое раздражение привело к накоплению ионов кальция в пресинаптическом окончании. В результате этого слабый сигнал вызвал увеличенное выделение медиатора и большую величину ВПСП на нейроне.

Усиление сигналов 2) путем реверберации. Реверберация – это циркуляция импульсов по замкнутым нейронным сетям. На этом механизме основана кратковременная память, обучение.

Координация рефлекторной деятельности. Под координацией рефлекторной деятельности понимают совокупность процессов, протекающих в нервных центрах и обеспечивающих выполнение определенного рефлекторного акта. Для координации рефлекторной деятельности важны следующие процессы и принципы:

1. Взаимоотношение возбуждения и торможения. Этот процесс протекает: 1. на уровне нейрона; 2. на уровне нервных центров. 1) на уровне нейрона в виде процессов суммации возбуждающих и тормозных постсинаптических потенциалов ( пространственная и временная суммация). 2) на уровне нервного центра. Проявляется в виде явления реципрокности (сопряженности): центры -антогонисты одновременно находятся в противоположном состоянии. Если центр голода возбужден, то центр насыщения заторможен.

II Принцип общего конечного пути. Один и тот же мотонейрон входит в состав многих рефлекторных дуг. Эфферентные нейроны образуют общий конечный путь самых разнообразных по своему происхождению рефлексов (эффект конвергенции). Рефлексы, дуги которых имеют общий конечный путь, принято разделять на союзные и антагонистические. Первые взаимно подкрепляют, усиливают друга. Вторые оказывают друг на друга тормозящее влияние, как бы конкурируя на захват общего конечного пути.

Взаимное усиливание рефлексов обусловлено тем, что афферентные импульсы различных рецептивных полей конвергируют на одних и тех же промежуточных и эффекторных нейронах, вследствие чего возбуждение суммируется. Исход борьбы антагонистических рефлексов зависит от силы приложенных раздражений и функционального состояния нервных центров. Раздражения, вызывающие важные в биологическом смысле рефлексы легче вызывают реакции и оказываются господствующими в борьбе за общий конечный путь.

Принцип общего конечного пути Так, на мотонейроне сходятся сигналы от афферентных волокон, от различных нисходящих трактов, от возбуждающих и тормозных нейронов. Мотонейрон становится общим для многих рефлекторных дуг (принцип общего конечного пути).

III. Принцип обратной связи. При осуществлении рефлекторных реакций в исполнительных органах возникают афферентные сигналы, информирующие ЦНС о «выполнении задания» . Эти сигналы получили название обратной связи. Обратные связи могут быть положительными и отрицательными. Положительная обратная связь усиливает рефлекторную реакцию. Отрицательная обратная связь тормозит рефлекторную реакцию.

IV. Принцип доминанты. Был сформулирован А. А. Ухтомским как основной принцип работы нервных центров. Доминантными обычно становятся те центры, которые связаны с удовлетворением жизненно важных потребностей данного времени. Доминантный или господствующий очаг возбуждения в ЦНС формируется под влиянием изменившихся констант гомеостаза. Например, снижение питательных веществ в крови формируют голод и доминанту поиска пищи. Доминантный очаг возбуждения обладает свойствами: 1) повышенной возбудимостью; 2) стойкостью возбуждения; 3) способностью к суммации; 4) инерцией. Возникновение доминантного очага возбуждения всегда тормозит деятельность других центров.