Нейробиология Структурная организация нервной системы

Андреас Везалий (Andreas Vesalius) ( ) – итальянский естествоиспытатель, посвятивший свои основные работы изучению анатомии человека, и рисунок «Размышляющий скелет» из его книги

Поверхность мозга с бороздами и извилинами. Рисунок революционной книги Андреаса Везалия «О строении человеческого тела», опубликованной в 1543 г. с иллюстрациями художников мастерской Тициана.

Развитие нервной системы в онтогенезе

Формирование нервной трубки зародыша

Схематический поперечный срез через верхнюю часть 20-дневного эмбрионального диска человека

Процесс замыкания нервной трубки происходит неравномерно по всей его длине. Прежде всего замыкание нервной трубки происходит в средней части, затем этот процесс распространяется к заднему и переднему ее концам. На концах трубки сохраняется два нейропора - передний и задний.

Последовательность смыкания валиков и аномалии развития

Расщелина позвоночника (Spina bifida)

Анэнцефалия – полное или почти полное отсутствие головного мозга

Стадии развития человеческого мозга. На 30-дневной стадии можно распознать основные отделы мозга, хотя и в зачаточной форме. К двум месяцам достаточно развита и большая часть подкорковых структур. Кора больших полушарий и мозжечка продолжает развиваться на протяжении всего внутриутробного периода и даже после рождения.

Развитие мозга (стадия трех первичных мозговых пузырей)

Вначале в передней части нервной трубки образуются три утолщения – мозговые пузыри: передний, средний и задний (слева – вид сбоку, справа – развертка)

Дальнейшая дифференциация мозговых пузырей с образованием пяти основных отделов мозга и четырех желудочков (слева – горизонтальный срез с распрямлением изгибов, справа – развертка)

Головной мозг подразделяется на следующие основные отделы в соответствии с их происхождением из первичных мозговых пузырей: передний мозг: конечный мозг и промежуточный мозг средний мозг: средний мозг ромбовидный (задний) мозг: задний мозг (мост и мозжечок) и продолговатый мозг.

Развитие отделов мозга из первичных мозговых пузырей

Ростральный конец нервной трубки в начале 4 недели внутриутробного развития разделяется на 3 мозговых пузыря: передний мозг, средний мозг, ромбовидный мозг), а к 9 неделе – на 5 мозговых пузырей, из которых впоследствии развиваются основные отделы головного мозга: конечный мозг, промежуточный мозг, средний мозг, задний мозг, продолговатый мозг.

С 3 по 7 недели развития формирующийся головной мозг человека приобретает 3 изгиба: среднемозговой (А), шейный (В) и мостовый (С).

К моменту рождения структура дендритов нейронов коры мозга человека немногим совершеннее, чем у крысы… Показано, что длина ветвей дендритов и число ветвей с годами возрастает. Предпоследний рисунок показывает строение веретенообразной клетки 2-летнего ребенка, тогда как последний соответствует взрослому.

К моменту рождения мозг человека содержит полный набор нейронов, однако строение их дендритного дерева в значительной степени проще, чем у взрослого

Рост нервного волокна эмбриона лягушки в культуре ткани, наблюдаемый в микроскоп через указанные промежутки времени. Эллипс эритроцит, который остается на месте.

Процессы регенерации в мозге взрослого. Фронтальные срезы префронтальной доли мозга макака-резуса. А. Инъекция меченых аминокислот в правое полушарие показывает, как распределяются проекции, проходящие через мозолистое тело, в левом полушарии. Б. У этого животного за два месяца до инъекции удалили контралатеральную часть префронтальной коры. Регенерировавшие волокна, обнаруживаемые с помощью меченых аминокислот, иннервируют другую область коры. Обратите внимание на колончатый характер иннервации в обоих случаях.

Строение нервной системы человека

Нервная система по своему расположению подразделяется на: - центральную нервную систему (ЦНС), в составе которой головной и спинной мозг, и - периферическую нервную систему, состоящую из нервов, нервных сплетений и нервных узлов (ганглиев) за пределами ЦНС

Центральная нервная система (выделена красным цветом) полностью заключена внутри черепа и позвоночника. Периферические нервы направляются из этих костных вместилищ к мышцам и коже. Другие важные отделы периферической нервной системы - вегетативная система и диффузная нервная система кишечника - здесь не показаны.

Центральная нервная система человека: головной и спинной мозг спинномозговые нервы

Препарат головного и спинного мозга человека

Функционально ЦНС и периферическая нервная система может быть разделена на соматическую и вегетативную: Соматическая нервная система (организм - внешняя среда): отвечает в том числе за (1) сознательное восприятие, (2) произвольные движения, и (3) быструю обработку информации Вегетативная (автономная) нервная система (организм - внутренние органы): отвечает за (1) поддержание постоянства внутренней среды (гомеостаз) и (2) регуляцию функционирования органов в соответствии с условиями внешней среды

Как соматическая, так и вегетативная нервная система характеризуются афферентной и эфферентной передачей сигналов: Афференты: волокна, передающие импульсы с периферии (например, от кожи, внутренних органов) в центр (в головной или спинной мозг) Эфференты: волокна, передающие импульсы на периферию (например, к поперечно-полосатым скелетным мышцам, гладким мышцам внутренних органов и кровяных сосудов, клеткам желез) из центра (из головного или спинного мозга)

В связи с прямохождением на задних конечностях у человека происходит разворот шеи и туловища относительно головы – головной мозг развернут относительно спинного на 90 градусов

Координаты, используемые в анатомии и физиологии

Центральная нервная система: головной мозг

Большие полушария человеческого мозга (вид сзади и сверху)

Вверху - доли коры, в том числе области, связанные с телесными ощущениями и контролем произвольной мускулатуры. Внизу - вид срединной поверхности правого полушария.

Цитоархитектонические поля коры больших полушарий по Бродману (наружная поверхность)

Цитоархитектонические поля коры больших полушарий по Бродману (внутренняя поверхность)

Конечный мозг Кора больших полушарий: палеокортекс (древняя кора) - обонятельная доля архикортекс (старая кора) - миндалина - гиппокамп - зубчатая извилина - поясная извилина неокортекс (новая кора) - лобная доля - теменная доля - височная доля - затылочная доля Базальные ядра: бледный шар скорлупа хвостатое ядро

Промежуточный мозг Таламус (несколько десятков ядер): центральная передаточная станция сенсорных трактов (боль, температура, давление, прикосновение) на пути к коре, а также других трактов (от мозжечка, от базальных ядер и др.) на пути к коре Метаталамус (медиальное и латеральное коленчатые тела): центральная передаточная станция для зрительных и слуховых путей на пути к коре Гипоталамус (несколько десятков ядер): центр, управляющий деятельностью вегетативной нервной системы (например, поддержанием температуры, водного баланса, питанием), а через гипофиз – всей эндокринной системой Гипофиз: основной орган, управляющий эндокринной системой (гормоны гипофиза управляют деятельностью других эндокринных желез – надпочечников, щитовидной железы, гонад и др.) Эпиталамус (шишковидная железа, =эпифиз): эндокринный орган, участвующий в управлении суточным ритмом

Ствол мозга включает в себя средний мозг, мост, и продолговатый мозг.

Средний мозг Крыша - образована четверохолмием (верхние и нижние холмы) - передаточные станции для зрительных и слуховых рефлекторных путей, пункты реализации ряда рефлекторных движений в ответ на зрительные и слуховые стимулы (движения глаз, поворот головы, настораживание ушей). Покрышка – содержит множество ядер, в т.ч. - красное ядро - черное вещество (черная субстанция) - ядра черепно-мозговых нервов III и IV (глазодвигательный и блоковый). Ножки мозга (восходящие и нисходящие тракты)

Задний мозг Мост - помимо восходящих и нисходящих трактов, мост содержит ядра черепно-мозговых нервов V, VI и VII (тройничного, отводящего и лицевого). Мозжечок - отвечает за поддержание равновесия, мышечный тонус, координацию движений. Соединяется со стволом мозга ножками мозжечка. - Кора мозжечка - Внутримозжечковые ядра

Продолговатый мозг Продолговатый мозг - содержит дыхательный и сосудодвигательный центры и ядра черепномозговых нервов VIII-XII (преддверно- улиткового, языкоглоточного, блуждающего, добавочного и подъязычного). На его передней сторон по обеим сторонам от передней срединной щели располагаются пирамиды (содержат пути), а чуть ниже - перекрест пирамид.

Центральная нервная система: спинной мозг

Серое вещество спинного мозга На поперечном срезе через спинной мозг серое вещество имеет форму бабочки, располагается в середине спинного мозга и окружено белым веществом. Передний рог: содержит мотонейроны - клетки, аксоны которых покидают спинной мозг через передний корешок и иннервируют поперечнополосатую скелетную мускулатуру. Задний рог: содержит сенсорные нервные клетки, на которых образуют синапсы некоторые из афферентных волокон, входящих в спинной мозг через задние корешки. Боковой рог: содержит нервные клетки вегетативной нервной системы, эфферентные аксоны которых покидают спинной мозг через передник корешки и иннервируют в т.ч. гладкую мускулатуру внутренних органов.

Дерматомы на теле человека. Указаны иннервирующие их сегменты спинного мозга. Обратите внимание на перекрученное расположение дерматомов на нижних конечностях, что связана с поворотом конечности при формировании ради возможности ходить на двух ногах.

Оболочки мозга

Оболочки головного мозга - твердая (dura mater) - паутинная (arachnoidea mater) - мягкая (pia mater)

Желудочки и протоки, заполненные спинномозговой жидкостью

Кровоснабжение мозга

Кровоснабжение мозга обеспечивается с каждой стороны тела двумя артериями - внутренней сонной артерией и позвоночной артерией. Четыре артерии анастомозируют друг с другом в артериальном круге (виллизиевом круге) Отток венозной крови происходит преимущественно через поверхностные и глубокие мозговые вены и венозные синусы. В конечном счете, кровь направляется во внутреннюю яремную вену.

Периферическая нервная система

В состав периферической нервной системы входят нервы, идущие от спинного мозга (спинномозговые нервы) и от ствола мозга (черепно- мозговые нервы III - XII), а также скопления тел нервных клеток (ганглии). Периферические нервы являются смешанными нервами, т.е. они содержат как эфферентные и афферентные соматические, так и вегетативные аксоны. Ганглии представляют собой узелковые расширения толщиной в несколько миллиметров, располагающиеся на периферических нервах или на спинномозговых корешках и содержащие тела нейронов.

Строение нерва периферической нервной системы

Черепно-мозговые нервы (I) обонятельный (II) зрительный (III) глазодвигательный (IV) блоковый (V) тройничный (VI) отводящий (VII) лицевой (VIII) преддверно-улитковый (IX) языкоглоточный (X) блуждающий (XI) добавочный (XII) подъязычный

Вегетативная нервная система

Воздействие парасимпатической (слева) и симпатической (справа) нервной системы на внутренние органы. Парасимпатическая система обеспечивает покой, отдых, пищеварение и т.п., а симпатическая – физическую нагрузку, стресс, готовность к действию. Регуляторные уровни вегетативной нервной системы располагаются в центральной нервной системе (в головном и спинном мозге), а исполнительные - в периферической нервной системы (в том числе в вегетативных ганглиях).

Основные структуры головного мозга (для повторения)

На этих отдельных срезах мозга можно увидеть важнейшие области и детали строения мозга. Левое и правое большие полушария, а также целый ряд структур, лежащих в срединной плоскости, разделены пополам. Внутренние части левого полушария изображены так, как если бы их полностью отпрепарировали. Глаз и зрительный нерв, как видно, соединяются с гипоталамусом, от нижней части которого отходит гипофиз. Мост, продолговатый мозг и спинной мозг являются продолжением задней стороны таламуса. Левая сторона мозжечка находится под левым большим полушарием, но не прикрывает обонятельную луковицу. Верхняя половина левого полушария разрезана так, что можно увидеть некоторые базальные ганглии (скорлупу) и часть левого бокового желудочка.