Нейронная теория. Строение нервной системы

 

Преобладание тормозных синаптических воздействий приводит к гиперполяризации мембраны и торможению деятельности клетки. При сдвиге мембранного потенциала в сторону деполяризации повышается возбудимость клетки. Ответный разряд нейрона возникает лишь тогда, когда изменения мембранного потенциала достигают порогового значения - критического уровня деполяризации. Для этого величина ВПСП клетки должна составлять примерно 10 мв. В крупных (афферентных и эфферентных) нейронах возбудимость различных участков мембраны неодинакова. С момента достижения критического уровня деполяризации начинается лавинообразное вхождение натрия в клетку и регистрируется потенциал действия (ПД)

 

1.6  Эффекторная функция нейрона

 

С появлением ПД, который в отличие от местных изменений мембранного потенциала (ВПСП и ТПСП) является распространяющимся процессом, нервный импульс начинает проводиться от тела нервной клетки вдоль по аксону к другой нервной клетке или рабочему органу, т.е. осуществляется эффекторная функция нейрона. Синапсы, расположенные ближе к возбудимой низкопороговой зоне на теле клетки оказывают большее влияние на возникновение потенциала действия, чем более удаленные, расположенные на окончаниях дендритов.

 

Импульсы, приходящие через аксосоматический синапс, как правило, вызывают ответный разряд нейрона, а импульсы, действующие на аксодендрический синапс - лишь подпороговое изменение его возбудимости. Так, разряды мотонейронов спинного мозга и пирамидных нейронов коры, вызывающие двигательные реакции организма, являются ответом на специфические аксосоматические влияния. Но возникнет ли этот ответ или нет, определяется характером воздействий, поступающих через аксодендритические синапсы от других нервных путей. Так складываются адекватные реакции, зависящие от многих раздражений, действующих на организм в данный момент времени, и осуществляется тонкое приспособление поведения к меняющимся условиям внешней среды.

 

Процессы, происходящие в активном нейроне, можно представить в виде следующей цепи: потенциал действия в пресинаптическом окончании предыдущего нейрона - выделение медиатора в синаптическую щель - увеличение проницаемости постсинаптической мембраны - её деполяризация (ВПСП) или гиперполяризация (ТПСП) - взаимодействие ВПСП и ТПСП на мембране сомы и дендритов нейрона - сдвиг мембранного потенциала в случае преобладания возбуждающих влияний - достижение критического уровня деполяризации - возникновение потенциала действия в низкопороговой зоне (мембране начального сегмента) нейрона - распространение потенциала действия вдоль по аксону (процесс проведения нервного импульса) - выделение медиатора в окончаниях аксона (передача нервного процесса на следующий нейрон или на рабочий орган).

 

Таким образом, передача информации в нервной системе происходит с помощью двух механизмов - электрического (ВПСП, ТПСП, потенциалы действия) и химического (медиаторы).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава II.

 Структурные элементы нервной клетки

 

Различные структурные элементы нейрона имеют свои функциональные особенности и разное физиологическое значение. Нервная клетка состоит из тела, или сомы, и различных отростков. Многочисленные древовидно разветвлённые отростки дендриты служат входами нейрона, через которые сигналы поступают в нервную клетку. Выходом нейрона является отходящий от тела клетки отросток аксон, который передаёт нервные импульсы дальше - другой нервной клетке или рабочему органу (мышце, железе). Форма нервной клетки, длина и расположение отростков чрезвычайно разнообразны и зависят от функционального назначения нейрона.

 

Среди нейронов встречаются самые крупные клеточные элементы организма. Размеры их поперечника колеблются от 6-7 мк (мелкие зернистые клетки мозжечка) до 70 мк (моторные нейроны головного и спинного мозга).

 

В крупных нейронах почти четверть их тела составляет ядро. Оно довольно постоянное количество дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). Входящие в его состав ядрышки участвуют в снабжении клетки рибонуклеиновыми кислотами (РНК) и протеинами. В моторных клетках при двигательной деятельности ядрышки заметно увеличиваются в размерах. Нервная клетка покрыта плазматической мембраной - полупроницаемой клеточной оболочкой, которая обеспечивает регуляцию концентрации ионов внутри клетки и её обмен с окружающей средой. При возбуждении проницаемость клеточной мембраны изменяется, что играет важнейшую роль в возникновении потенциала действия и передаче нервных импульсов. Аксоны многих нейронов покрыты миелиновой оболочкой, образованной Шванновскими клетками, многократно «обёрнутыми» вокруг ствола аксона. Однако начальная часть аксона и расширение в месте его выхода из тела клетки - аксоный холмик лишены такой оболочки. Мембрана этой немиелинизированной части нейрона - так называемого начального сегмента - обладает высокой возбудимостью.

 

Внутренняя часть клетки заполнена цитоплазмой, в которой расположены ядро и различные органоиды. Цитоплазма очень богата ферментными системами и белком. Её пронизывает сеть трубочек и пузырьков - эндоплазматический ретикулюм. В цитоплазме также имеются отдельные зёрнышки - рибосомы и скопления этих зёрнышек - тельца Ниссля, представляющие собой белковые образования, содержащие до 50% РНК. Это белковые депо нейронов, где также происходит синтез белков и РНК. При чрезмерно длительном возбуждении нервной клетки, вирусных поражениях ЦНС и других неблагоприятных воздействиях величина этих рибосомных зёрнышек резко уменьшается.

 

В специальных аппаратах нервных клеток - митохондриях совершаются окислительные процессы с образованием богатых энергией соединений. Это энергетические станции нейрона. В них происходит трансформация энергии химических связей в такую форму, которая может быть использована нервной клеткой. Митохондрии концентрируются в наиболее активных частях клетки. Их дыхательная функция усиливается при мышечной тренировке. Интенсивность окислительных процессов нарастает в нейронах более высоких отделов ЦНС, особенно в коре больших полушарий. Резкие изменения митохондрий вплоть до разрушения, а, следовательно, и угнетение деятельности нейронов отмечаются при различных неблагоприятных воздействиях (длительном торможении в ЦНС, при интенсивном рентгеновском облучении, кислородном голодании и гипотермии).

 

2.1 Основные функции нервной клетки

 

Основными функциями нервной клетки является восприятие внешних раздражений (рецепторная функция), их переработка (интегративная функция) и передача нервных влияний на другие нейроны или различные рабочие органы (эффекторная функция)

 

Особенности осуществления этих функций позволяют разделить все нейроны ЦНС на две большие группы:

 

1) Клетки, передающие информацию  на большие расстояния (из одного  отдела ЦНС в другой, от периферии  к центру, от центра к исполнительному органу). Это крупные афферентные и эфферентные нейроны, имеющие на своём теле и отростках большое количество синапсов, как тормозящих, так и возбуждающих, и способные к сложным процессам переработки поступающих через них влияний.

 

2) Клетки, обеспечивающие  межнейроальные связи в пределах  органических нервных структур (промежуточные  нейроны спинного мозга, коры  больших полушарий и др.). Это  мелкие клетки, воспринимающие нервные  влияния только через возбуждающие  синапсы. Эти клетки не способны  к сложным процессам интеграции  локальных синоптических влияний  потенциалов, они служат передатчиками  возбуждающих или тормозящих  влияний на другие нервные  клетки.

 

2.2 Кровоснабжение нервных клеток

 

Высокая потребность нейронов в кислороде и глюкозе обеспечивается интенсивным кровотоком. Кровь протекает через мозг в 5-7 раз скорее, чем через покоящиеся мышцы. Мозговая ткань обильно снабжена кровеносными сосудами. Наиболее густая сеть их находится в коре больших полушарий (занимает около 10% объёма коры). Каждый крупный нейрон имеет несколько собственных капилляров у основания тела клетки, а группы мелких клеток окутаны общей капиллярной сетью. При активном состоянии нервной клетки, она нуждается в усиленном поступлении через кровь кислорода и питательных веществ.

 

Вместе с тем жёсткий каркас черепа и малая сжимаемость нервной ткани препятствует резкому увеличению кровоснабжения мозга при работе. Однако это компенсируется выраженными в мозгу процессами перераспределения крови, в результате которых активный участок нервной ткани получает значительно больше крови, чем находящийся в покое. Возможность перераспределения крови в мозгу обеспечена наличием в основаниях артериальных ветвей крупных пучков гладких мышечных волокон - сфинктерных валиков. Эти валики могут уменьшать или увеличивать диметр сосудов и тем самым производить раздельную регуляцию кровоснабжения разных участков мозга. Мышечная работа вызывает снижение тонуса стенок мозговых артерий. При развитии физического и умственного утомления тонус артериальных сосудов повышается, что ведёт к уменьшению кровотока через нервную ткань.

 

В головном мозгу имеется богато развитая система анастомозов между различными артериями, между венозными сосудами и между артериями и венами. Эта система уменьшает пульсацию внутричерепного кровотока, обусловленную ритмическими сокращениями сердца и дыхательными движениями грудной клетки. Уменьшение пульсовых колебаний способствует улучшению тканевого кровотока.

 

Благодаря наличию артериовенозных анастомозов пульсовые колебания кровотока передаются с артерии мозга на вены, минуя капилляры. Анастомоз между системами сонных и позвоночных артерий гарантирует постоянство кровотока в различных отделах головного мозга при любом положении головы по отношению к туловищу и направлении силы тяжести, связанном с изменением положения тела в пространстве.

 

2.3 Клетки глии

 

В процессе питания нервных клеток и их обмене веществ участвуют также окружающие нейрон клетки глии (глиальные клетки, или нейроглия). Эти клетки заполняют в мозгу всё пространство между нейронами. В коре больших полушарий их примерно в 5 раз больше, чем нервных клеток. Капилляры в центральной нервной системе плотно окружены клетками глии, которые покрывают сосуд или оставляют небольшую часть (15%) свободной. Выросты некоторых глиальных клеток расположены частично на кровеносных сосудах и частично в нейроне.

 

Полагают, что расположение этих клеток между сосудом и нейроном указывает на их роль в снабжении нервных клеток питательными веществами из крови. Глиальные клетки активно участвуют в функционировании нейрона. Показано, что при длительном возбуждении в нейроне высокое содержание белка и нуклииновых кислот поддерживается за счёт клеток глии, в которых их количество соответственно уменьшается. В процессе восстановления после работы запасы белка и нуклииновых кислот сначала нарастают в клетках глии, а затем в цитоплазме нейрона. Глииальные клетки обладают способностью перемещаться в пространстве по направлению к наиболее активным нейронам.

 

Это наблюдается при различных афферентных раздражениях и при мышечной нагрузке. Например, уже через 20 мин плавания у крыс было обнаружено увеличение числа глииальных клеток вокруг мотонейронов переднего рога спинного мозга.

 

Возможно, клетки глии участвуют в условно-рефлекторной деятельности мозга и в процессах памяти.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава III.

Значение нервной системы

 

Нервная система играет важнейшую роль в регуляции функций организма. Она обеспечивает согласованную работу клеток, тканей, органов и их систем. При этом организм функционирует как единое целое. Благодаря нервной системе осуществляется связь организма с внешней средой.

Деятельность нервной системы лежит в основе чувств, обучения, памяти, речи и мышления – психический процессов, с помощью которых человек не только познает окружающую среду, но и может активно ее изменить.

 

3.1 Нервная ткань

 

Нервная система образована нервной тканью, которая состоит из нейронов и  мелких клеток-спутников.

Нейроны – главные клетки нервной ткани: они обеспечивают функции нервной системы.

Клетки-спутники окружают нейроны, выполняя питательную, опорную и защитную функции. Клеток –спутников примерно в 10 раз больше, чем нейронов.

 

Нейрон состоит из тела и отростков. Различают два типа отростков: дендриты и аксоны.

Отростки могут быть длинными и короткими.

Большинство дендритов – короткие, сильно ветвящиеся отростки. У одного   нейрона их может быть несколько. По дендритам нервные импульсы поступают к телу нервной клетки.

Аксон – длинный, чаще всего мало ветвящийся отросток, по которому импульсы идут от тела клетки. Каждая нервная клетка имеет только 1 аксон, длина которого может достигать нескольких десятков сантиметров. По длинным отросткам нервных клеток импульсы в организме могут передаваться на большие расстояния.

Длинные отростки часто покрыты оболочкой из жироподобного вещества белого цвета.

Их скопления в центральной нервной системе образуют белое вещество . Короткие отростки и тела нейронов не имеют такой оболочки. Их скопления образуют серое вещество.

Нейроны различаются по форме и функциям. Одни нейроны, чувствительные , передают импульсы от органов чувств в спинной и головной мозг. Тела чувствительных нейронов лежат на пути к центральной нервной системе в нервных узлах. Нервные узлы – это скопления тел нервных клеток за пределами центральной нервной системы. Другие нейроны, двигательные , передают импульсы от спинного и головного мозга к мышцам и внутренним органам.