МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Международный институт компьютерных технологий Кафедра общей и социальной психологии Курс « Физиология центральной нервной системы » Подготовлен проф. В.И.Даниленко для студентов МИКТ по специальности –«Психология» Воронеж 2006
Номальная физиология- наука о жизнедеятельности здорового организма. Основные показатели здоровья : нормальные показатели функций организма в состоянии покоя (статическое здоровье - гомеостаз); нормальные физиологические резервы организма (динамическое здоровье-гомеокинез); достаточный уровень морально-волевых и мотивационных установок личности (психическое здоровье). Методы исследования в физиологии: 1) наблюдение; 2) острый и хронический эксперимент; 3) использование функциональных нагрузок; 4) клинико- физиологические лабораторные методы; 5) кибернетическое (математическое) моделирование Методологические принципы в физиологии. 1-Нервизм: главная роль в регуляции процессов играет нервная система 2-Целостность : организм во взаимодействии со средой выступает как единый целостный объект. Компонент (орган) может существовать только в составе целостного организма. 3-Единство организма и внешней среды. "Организм и внешняя среда нерасчленимое единство". 4- Детерминизм учение о всеобщей связи и обусловленности объективных явлений. Задание1 : 1)- укажите, что обозначено цифрами 1, 2,3,4,5?, 2)Орган 5 связан с : а)органом 3 или б)органом 4? 5
Функция специфическая жизнедеятельность клеток, тканей, органов, организма в целом, проявляющаяся как физиологический процесс или совокупность процессов. Функциональные изменения - выражение внутренних перестроек структуры живого. Структура - совокупность устойчивых связей элементов организма, обеспечивающая его целостность при различных изменениях ("внутренняя форма "). Физиологические системы:. Нервная прием, обработка и хранение информации, интеграция организма, адаптация к внешней среде, целенаправленное поведение, познание Мира и самого Человека. Эндокринная регуляция функций органов и тканей целостного организма через выделение гормонов. Иммунная обеспечение антигенного гомеостаза Системы кровообращения и лимфообращения обмен веществ, газообмен, терморегуляторная функции. Система крови дыхательная, трофическая, выделительная, иммунологическая, регуляторная, Tpaнcnopт теплоты, регуляция кислотно-основного состояние (КОС ). Задача 2- Напишите, каким цифрам соответствуют какие из ниже перечисленных объектов ? (а- э ффектор, б- нейро-мышечный синапс, в- чувствительный корешок, г- двигательный корешок, д- двигательный рог, е- ганглий, ж- двигательный нейрон, з- чувствительный нейрон, и- рецептор)
Физиологические системы (продолжение):. Пищеварительная секреторная, ферментативная переработка пищи, моторная, всасывательная, экскреторная иммунобиологическая, регуляция КОС. Мочевыделительная выделение конечных продуктовобмена, сохранение гомеостаза, поддержание водно-солевого баланса, регуляция КОС, инкреторная функция Система воспроизведения образование половых клеток и гормонов, оплодотворение, развитие эмбриона и плода, вскармливание ребенка. Покровная (кожа) барьерная, защитная, терморегуляторная, выделительная, сенсорная Главную роль в формировании целостности организма играют нервная, эндокринная, иммунная системы и кровообращение. Функциональная система (ФС), временно объединяющая функции организма для достижения какого-либо полезного результата, является важнейшим физиологическим механизмом формирования целостности организма задача 3- Напишите названия систем обозначенных цифрами 1-6?
Нервная регуляция осуществляется с участием безусловных и условных рефлексов, высшая форма нервной регуляции реализуется в рамках деятельности функциональных систем. Гуморальная регуляция осуществляется преимущественно с помощью тканевых и дистантных гормонов. К тканевым гормонам относятся различные виды веществ амины (гистамин), пептиды (брадикинин), гликопептиды ( цитокины интерлейкины, интерфероны). Тканевые гормоны действуют преимущественно аутокринно (выделяются клеткой и действуют на рецепторы этой же клетки) и паракринно (действуют на рецепторный аппарат рядом лежащих клеток). Дистантные гормоны выделяются специализированными эндокринными клетками эндокринных желез и некоторых органов, а действуют преимущественно в других органах и тканях. Единство нервной и гуморальной регуляции: нейроны некоторых структур ЦНС (напр., ядер гипоталамуса) образуют гормоны, регулирующие деятельность эндокринной системы; циторецепторы различных структур нейрона (особенно синапсов) являются объектом действия гормонов, изменяющих их функциональную активность; Задача 4- 1)Орган из какой системы показан на рисунке. 2) Что за образование находится внутри этого органа, 3)он управляется в основном: а)-нервной регуляцией или б)-с помощью гормонов?
1. Возбудимость как специализированная форма раздражимости 1.1. Возбудимость способность специализированной ткани (нервной, мышечной, железистой) отвечать процессом возбуждения на действие раздражителей. Возбуждение процесс электрического, сократительного или секреторно ответа специализированной ткани, в котором обязательным компонентом является быстрое колебание электрического потенциала клеточной мембраны Виды электрических ответов возбудимых тканей. Местные: возбуждающий и тормозной постсинаптические потенциалы, рецепторный потенциал. Импульсный, активно распространяющийся (потенциал действия). Задание 5 Подобные картины рассчитаны на: а-возбудимость, б-возбуждение, в- выделение тканевых или г-дистантных гормонов?
Нервная система физиологическая система, специализированная на приеме, переработке и сохранении информации Физиологически выделяют: 1) соматическую (анимальную) нервную систему, иннервирующую скелетные мышцы и регулирующую их сокращение; 2) автономную (вегетативную) нервную систему, регулирующую деятельность внутренних органов, сосудов и желез Виды нейронов. 1- По характеру отростков: псевдоуниполярные (напр., нейроны спинальных узлов), биполярные (напр., обонятельные рецепторы, биполярные нейроны сетчатки), муль- типолярные (напр., мотонейроны). 2- По звеньям рефлекторного пути: афферентные, вставочные (интернейроны), эфферентные. 3- Релейные (проекционные) нейроны: нейроны сенсорных путей с длинными аксонами. 4-Импульсные (генерируют потенциал действия) и неимпульсные нейроны (передают влияние с помощью локальных потенциалов: рецепторного, постсинаптического). 5-По виду медиатора: холинергические, адренергические, и другие нейроны. 6-Нейросекреторные нейроны способны трансформировать нервный импульс в секрецию гормонов. 7-По модальности характеру воспринимаемого и передаваемого сигнала: механорецепторные, хеморецепторные, зрительные, обонятельные, вкусовые и др. 8-Структурно-функциональные элементы нейрона: рецепторы, отростки, сома, синапсы. Задание 6.(1)-Как называются представленные нейроны по характеру отростков?(2)-Какое звено представляет нейрон 3 в рефлекторном пути?
Структуры нейронаВажнейшие функции Рецепторы (первичные афферентные нейроны) Восприятие раздражения : ДендритыВосприятие раздрежения. Проведение возбуждения. Тело нейрона1)Интеграция возбуждающих и тормозных влияний (постсинаптических потенциалов) : 2)Трофический центр нейрона : (перинуклеарная зона) : Аксональный холмикВозникновение нервного импульса (ПД) АксонПроведение нервного : импульса : Аксональный транспорт веществ Синаптические бляшкиПередача возбуждения : (освобождение медиатора) : 1 Задание7- Напишите, каким отделам нейрона на схеме соответствуют какие функции ( отдела-функции)
Рецепторы специализированные структуры, воспринимающие раздражители внешней и внутренней сред и трансформирующие энергию раздражения в рецепторный потенциал (РП), который преобразуется в нервные импульсы(ПД).. Классификация рецепторов. 1 По структуре рецепторов: свободные нервные окончания (болевые, температурные, механорецепторы), инкапсулированные нервные окончания (тельца Пачини, Мейсснера,Меркеля мышечные веретена), специализированный нейрон (напр., фото-, хеморецепторы), эпителиальная волосковые клетки (напр., слуховые и вестибулярные рецепторы 2. По расположению в организме: экстеро- и интерорецепторы, центральные и периферические рецепторы. 3. В зависимости от вида раздражителя: механо-, хемо- термо-, фоторецепторы, ноцицепторы(боль). 4. По психофизиологическому критерию: зрительные, слуховые, вкусовые, обонятельные, тактильные. 5. По степени специфичности: моно- и полимодальные (воспринимающие 1 или много видов раздражителей) 6. По скорости адаптации: быстро- и медленно адаптирующиеся, смешанные. 7. По электрофизиологическому критерию: первично чувствующие (рецепторный потенциал и потенциал действия возникают в одной клетке) и вторичные рецепторы РП возникает в волосковой клетке или фоторецепторе,а ПД в нейроне (напр., зрительные, слуховые, вестибулярные). Задание 8- Укажите, какие (по структуре) рецепторы 1-4?,и как какие из них как называются по расположению в организме?
В рецепторе сила раздражителя кодируется амплитудой рецепторного потенциала, а в аксонном холмике и аксоне частотой нервных импульсов. Свойства рецепторов и регуляция их функции. 1- Высокая возбудимость рецепторов (напр., пороговая сила, для слухового рецептора 5 х Дж) 2. Снижение возбудимости (адаптация рецепторов). Повышение возбудимости (сенситизация) рецепторов. Спонтанная активность рецепторов. 3- Нейрогуморальная регуляция возбудимости рецепторов «Биохимические" рецепторы представляют собой специализированные белки мембран и имеются в любой клетке Рецепторный потенциал (РП) в рецепторах и генерация потенциала действия (ПД) в сенсорных нейронах. РП- это изменение мембранного потенциала, возникшее в рецепторе при действии раздражителя при действии нескольких следующих друг за другом раздражителей их РП могут склеиваться. Кодирование интенсивности раздражителя в сенсорном нейроне Б – РП при раздражениях возрастающей силы В - генерация потенциалов действия под влиянием рецепторных потенциалов МПП - мембранный потенциал покоя КУД - критический уровень деполяризации РП, имея значительную амплитуду (40-6О мВ), распространяется по дендриту электротонически (пассивно) с постепенным затуханием через 4-6 мм. Когда РП достигнет электровозоудимых участков мембраны нейрона, перехвата Ранвье - может возникнуть «локальный ответ» (генераторный потенциал). Если локальный ответ достигает критического уровня деполяризации(КУД), то генерируется потенциал действия(ПД). Задание9- Во сколько раз сигнал на графике Б справа мощнее крайнего слева сигнала ? Задание10: Напишите, Вы просчитали ответ : а-примерно сравнив амплитуды или б-сравнив частоты?
4.1.-Синапсы специализированные межклеточные контакты, обеспечивающие передачу возбуждающих или тормозных влияний от нейрона на иннервируемую клетку (нервную, мышечную, железистую) Классификация синапсов. По виду соединяемых клеток: межнейронные, нейроэффекторные, нейрорецепторные. По характеру действия: возбуждающие и тормозные. По способу передачи сигнала: химические, электрические, смешанные. По природе медиатора: адрен-,холин-ергические и др Структурные элементы химических синапсов. Пресинаптическое окончание имеет везикулы с молекулами медиатора. Количество медиатора (несколько тысяч молекул), содержащегося в одной везикуле, называется квантом медиатора. Синаптическая щель (~50 нм). Постсинаптическая мембрана имеет рецепторы, с которыми соединяются молекулы медиатора. Механизмы синаптической передачи. Поступление нервного импульса стимулирует экзоцитоз везикул (квантов медиатора).Медиатор в синаптической щели связывается с рецепторами постсинаптической мембраны, что приводит к появлению возбуждающего постсимпатического потенциала (ВПСП). Характеристика медиаторов. По химическому строению: ацетилхолин, серотонин, аминокислоты (глицин)и др. Один и тот же медиатор в разных синапсах может передавать как возбуждающее, так и тормозное влияние Уменьшение выброса медиатора в синапсе всего на 5 % приводит к уменьшению ВПСП на 50 %. Функциональная роль ХИМСИНАПСОВ: они позволяют тормозить синаптические входы на нейроне, что регулирует приток сенсорной импульсации в ЦНС. Задача11- Напишите, каким: а)по виду, б)-по характеру действия, в)-по способу передачи сигнала, является синапс представленный на схемах 1,2? Задача 12 –схема3-отражает:а)-структурный элемент синапса или б)механизм синаптической передачи? 1 2 3
Основные свойства химических синапсов. > Одностороннее проведение возбуждения связано с тем, что медиатор выделяется из пресинаптического окончания, а постсинаптические потенциалы формируются только на постсинаптической мембране. > Синаптическая задержка (0,51,0 мс) обусловливает здесь самую низкую скорость проведения возбуждения (~ 2 мм/с). *> Низкая лабильность, равная передаваемым импульсам в секунду (в сравнении с 1000 импульсами в аксоне). Синоптическая пластичность свойство синапсов изменять (увеличивать или уменьшать) эффективность передачи сигнала с нейрона на нейрон в зависимости от характера их предшествующей активации. Увеличение эффективности синаптической передачи может быть в виде кратковременной потенциации (синаптическое облегчение и посттетаническая потенциация) и долговременной потенциации. Синаптическое облегчение кратковременное (до 1 с) повышение амплитуды ВПСП в течение ритма-перехода от низко- к высокочастотной стимуляции, и при восстановлении условных рефлексов.) *> Высокая чувствительность синапсов к фармакологическим веществам (блокаторы и активаторы ферментов синтеза и распада медиаторов). > Трофическая функция синапсов осуществляется в результате неквантовой утечки медиатора в синапсе и выделения полипептидов-спутников, оказывающих тpофическое действие на иннервируемую клетку. 1 2 Задача14- что показано на схемах 1 и 2 ? (как можно более полные и точные ответы)
4.5. Электрические синапсы являются вариантом щелевых клеточных контактов с низким омическим сопротивлением, они наиболее характерны для пренатального периода. * Особенности структуры: узкая синаптическая щель (24 нм) с поперечными белковыми мостиками, шунтирующими каналы, пропускающими электролиты и низко мопекулярные вещества. Механизмы передачи возбуждения: токи ПД свободно, проникают в постсинаптическую клетку и деполяризуют в ней мембрану до критического уровня (КУД) (нет необходимости в медиаторе). * Основные свойства: быстрая и надежная передача возбуждения, высокая лабильность и низкая утомляемое; однако в них плохо выражена односторонность и возможность регуляции передачи, среди них практически нет тормозных синапсов. Задача15- на схеме цифрами 2,3,4 соответственно показаны: а-аксо-дендритический, б-аксо-соматический, в-аксо-аксональный синапсы, г-химический, д-электрический?