Общая физиология центральной нервной системы Лекция 2 Клетки центральной нервной системы, их функции и особенности строения Проф. Савченков Ю.И.

НЕРВНАЯ СИСТЕМА - сложная сеть структур, пронизывающая весь организм и обеспечивающая саморегуляцию его жизнедеятельности благодаря способности реагировать на внешние и внутренние воздействия (стимулы).

Нервная система: Центральная - головной и спинной мозг; Периферическая - все нервы и узлы, лежащие за пределами ЦНС. Соматическая - регулирует работу скелетных мышц и органов чувств; Вегетативная - регулирует работу внутренних органов и желез.

Функции нервной системы: Низшие: регуляция работы органов и систем организма. Высшие: лежат в основе психической деятельности человека, формировании свойств личности: темперамента, характера, способностей, потребностей и интересов. 1. Взаимосвязь организма с окружающей средой; 1. Взаимосвязь систем организма; 2. Трофическая функция.

НЕРВНАЯ СИСТЕМА - нервные клетки (нейроны) – 10% Обеспечивают генерацию, проведение, анализ нервных импульсов; Схематическое изображение взаимоотношений нейрона (1), глиальной клетки (2) и капилляра (3); 4 окончание отростка глиальной клетки на стенке капилляра. клетки нейроглии – 90%; Выполняют опорные, защитные, трофические, изоляционные функции.

Нейроглиальные клетки: Астроциты; Астроциты; Олигодендроциты; Олигодендроциты; Микроглиальные клетки; Микроглиальные клетки; Эпендимные клетки. Эпендимные клетки.

Астроциты 1. Астроциты участвуют в создании гематоэнцефалического барьера, ограничивающего свободное проникновение различных соединений из крови. 2. Астроциты участвуют в разрушении ряда медиаторов ЦНС, их обмене и обеспечении обратного возврата готовых нейромедиаторов в активно функционирующий нейрон. 3. Астроциты обеспечивая высокую работоспособность нейронов, поглощая часть ионов в период активного функционирования ионов. 4. Астроциты участвуют в регуляции функций организма. 5. Астроциты участвуют в регуляции роста и развития нейронов, синтезируя ряд факторов, относимым к регуляторам роста. 6. Иммунная функция. 60% всех клеток

Олигодендроциты около 25-30% всех глиальных клеток Функции: Изоляционная (образуют миелиновую оболочку нейронов); Иммунная (поглощают микроорганизмы).

Эпендимные клетки выстилают желудочки головного мозга; участвуют в процессах секреции спинномозговой жидкости участвуют в создании гематоэнцефалического барьера. Микроглия ( (составляет около 10 % всех глиальных клеток). Защитная функция (ФАГОЦИТОЗ - процесс активного захватывания, поглощения и переваривания микроорганизмов, повреждённых клеток, инородных частиц).

Нейрон -структурно-функциональная единица нервной системы; -специализированные клетки, способные принимать, обрабатывать, кодировать, передавать и хранить информацию, организовывать реакции на раздражения, устанавливать контакты с другими нейронами, клетками органов. -Размеры нейронов колеблются от 6 до 120 мкм. -На одном нейроне может быть от 5 тысяч до 200 тысяч синапсов

Тело (перикарион) Функция: сбор, анализ поступающей информации, синтез медиатора и АТФ; Дендрит Функция : получение сенсорной информации и проведение ее к телу клетки; Аксон Функция: проведение нервного импульса от тела клетки к рабочему органу или соседней нервной клетке; Аксонный холмик Функция: генерация нервного импульса; Строение нейрона

Строение нейрона: Митохондрии Митохондрии органеллы, обеспечивающие энергетические потребности нейрона и играют важную роль в клеточном дыхании. Ядро Ядро нейрона содержит генетический материал. Регулирует синтез белка нейрона в течение всей его жизни. Рибосомы осуществляют синтез белка на матрицах тРНК. Лизосомы и их ферменты обеспечивают в нейроне гидролиз ряда веществ. Пластинчатый комплекс (аппарат Гольджи) участвует в синтезе нейросекреторных и других биологически активных соединений клетки. Микротрубочки Нейрофиламенты Микротрубочки (диаметр 300 нм) и Нейрофиламенты (диаметр 100 нм) идут от тела нервной клетки в аксон и дендриты и представляют собой внутриклеточную транспортную систему.

Обмен веществ в нейроне Белки нейронов Белки нейронов - пластические и информационные функции; Липиды нейронов Липиды нейронов выполняют энергетические, пластические, изоляционные функции (присутствие в миелиновой оболочке липидов обусловливает их высокое электрическое сопротивление);. Углеводы нейронов Углеводы нейронов являются основным источником энергии для них. Глюкоза расщепляется в нейроне преимущественно аэробным путем (окислительное фосфорилирование глюкозы), этим объясняется высокая чувствительность нервных клеток к недостатку этого газа. Соли К+, Na+, Mg2+, Са 2+, анионы Сl-, НСОз Соли К+, Na+, Mg2+, Са 2+, анионы Сl-, НСОз – создают состояние поляризации, участвуют в процессах возбуждения, активируют ферменты.

Виды нейронов По количеству отростков: 1. Униполярные 1. Униполярные (один отросток) - 2. Биполярные 2. Биполярные (два отростка) - встречаются в основном в периферических частях зрительной, слуховой и обонятельной систем ; 3. Псевдоуниполярные 3. Псевдоуниполярные – от тела отходит один отросток, который на периферии раздваивается 4. Мультиполярные 4. Мультиполярные (много отростков).

Виды нейронов По форме: Пирамидные; Пирамидные; Веретенообразные; Веретенообразные; Звездчатые; Звездчатые; Сферические; Сферические; Зернистые и др., Зернистые и др.,

По химической структуре преимущественно выделяемых в окончаниях их аксонов веществ: холинергические, пептидергические, норадренергические, дофаминергические, серотонинергические и др. По чувствительности к действию раздражителей: Моносенсорные (располагаются чаще в первичных проекционных зонах коры и реагируют только на сигналы своей модальности); Бисенсорные (чаще располагаются во вторичных зонах коры какого- либо анализатора и могут реагировать на сигналы как своей, так и другой модальности ); Полисенсорные (это чаще всего нейроны ассоциативных зон мозга; они способны реагировать на сигналы нескольких сенсорных систем). Виды нейронов

Молчащие нейроны Молчащие нейроны - проявляют импульсную активность только в ответ на какое-либо раздражение. Фоновые нейроны Фоновые нейроны (фоновоактивные)- проявляющие свою активность вне воздействия раздражителя; Типы активности фоновых нейронов: 1)непрерывно-аритмичный тип (нейроны могут генерировать импульсы непрерывно с некоторым замедлением или увеличением частоты разрядов ); значение – обеспечивают тонус нервных центров. 2) пачечный тип (нейроны выдают группу импульсов с коротким межимпульсным интервалом, после этого наступает период молчания и вновь возникает группа, или пачка, импульсов 3) Групповой тип активности – характеризуется апериодическим появлением в фоне группы импульсов (межимпульсные интервалы составляют от 3 до 30 мс), сменяющихся периодом молчания.

По выполняемым функциям: Чувствительные (афферентные) Функция: получение информации от рецепторов и передача ее в вышележащие структуры ЦНС. Вставочные (ассоциативные). Функция: получение информации от одной нервной клетки и передача ее другой. Обеспечивают взаимодействие между нейронами ЦНС. Двигательные (эфферентные); Функция: передача информации от нервной клетки к рабочим органам (мышцам, секреторным клеткам). Виды нейронов

Возбудимость - свойство тканей отвечать на действие раздражителя изменением ее ионной проницаемости и формированием возбуждения; Проводимость- способность ткани проводить возбуждение по всей своей длине; Свойства нейрона:

Возбудимость нейрона Порог возбудимости аксонного холмика - 10 мВ, тела клетки - 50 мВ; Порог возбудимости аксонного холмика - 10 мВ, тела клетки - 50 мВ; Величина потенциала покоя составляет мВ; Величина потенциала покоя составляет мВ; Длительность спайка мс; Длительность спайка мс; Длительность следовой электроотрицательности мс; Длительность следовой электроотрицательности мс; Длительность следовой электроположительности мс; Длительность следовой электроположительности мс; Лабильность нейронов в среднем 400 ПД, интер нейронов спинного мозга до 1000 ПД/с. Лабильность нейронов в среднем 400 ПД, интер нейронов спинного мозга до 1000 ПД/с.

Проводимость нейрона Скорость проведения по нейрону зависит от строения нервного волокна (наличия, отсутствия миелиновой оболочки) и его диаметра Скорость проведения по нейрону зависит от строения нервного волокна (наличия, отсутствия миелиновой оболочки) и его диаметра. Миелиновые волокна проводят нервный импульс со скоростью м/с; Миелиновые волокна проводят нервный импульс со скоростью м/с; Немиелинезированные нервные волокна – 0,5-2 м/с. Немиелинезированные нервные волокна – 0,5-2 м/с.

Функциональные межнейронные образования в ЦНС А. НЕРВНЫЕ ЦЕПИ Б. ДИВЕРГЕНТНЫЕ СЕТИ В. КОНВЕРГЕНТНЫЕ СЕТИ Г. КОЛЬЦЕВЫЕ СЕТИ НЕЙРОННЫЕ АНСАМБЛИ - группа нейронов, всегда работающих совместно НЕРВНЫЕ ЦЕНТРЫ - это совокупность нейронов, расположенных в различных отделах ЦНС, которые принимают участие в осуществлении какого-либо рефлекторного акта.

СВОЙСТВА НЕРВНЫХ ЦЕНТРОВ Обусловлены: 1. Свойствами входящих в его состав нейронов 2. Свойствами синаптических образований 3. Особенностями структурной организации центра

СВОЙСТВА НЕРВНЫХ ЦЕНТРОВ 1. Одностороннее проведение возбуждения Связано с тем, что химические синапсы пропускают возбуждение только в сторону постсинаптической мембраны

2. Суммация подпороговых возбуждений в ЦНС Последовательная (временная) суммация Пространственная суммация

СВОЙСТВА НЕРВНЫХ ЦЕНТРОВ 3. Центральная задержка возбуждения Время прохождения возбуждения через синапс составляет 0,05-0,07 мсек. Чем больше синапсов в нервном центре, тем больше центральное время рефлекса.

СВОЙСТВА НЕРВНЫХ ЦЕНТРОВ 4. Последействие Нервный центр продолжает посылать импульсы после прекращения его возбуждения на входе. Причины: 1. Суммация следовой деполяризации при длительном возбуждении 2. Циркуляция возбуждения по замкнутым нейронным цепям

5 а. Трансформация ритма А. Триггерные свойства аксонного холмика Ек Ео Тело нейрона Аксонный холмик Порог 30 мв Порог 10 мв «На ружейный выстрел нейрон отвечает пулеметной очередью» СВОЙСТВА НЕРВНЫХ ЦЕНТРОВ

5 в. Трансформация ритма В. Фазовые соотношения входящих импульсов 50 ? А В А В А В А В (следующие попадают в рефрактерность предыдущего СВОЙСТВА НЕРВНЫХ ЦЕНТРОВ

6. Центральное облегчение А В При раздражении А возбуждаются 2 нейрона (1,2) При раздражении В возбуждаются 2 нейрона (5, 6) При раздражении А + В возбуждаются 6 нейронов (1, 2, 3, 4, 5, 6) Клетки периферической каймы Клетки центральной части нейронного пула СВОЙСТВА НЕРВНЫХ ЦЕНТРОВ

7. Центральная окклюзия А В При раздражении А возбуждаются 4 нейрона (1,2,3,4) При раздражении В возбуждаются 4 нейрона (3, 4, 5, 6) При раздражении А + В возбуждаются 6 нейронов (1, 2, 3, 4, 5, 6) Клетки центральной части нейронного пула СВОЙСТВА НЕРВНЫХ ЦЕНТРОВ

8. Тонус нервного центра Поддерживается потоком импульсов, постоянно поступающих к нервному центру по афферентным волокнам от рецепторов

СВОЙСТВА НЕРВНЫХ ЦЕНТРОВ 9. Высокая чувствительность к гипоксии Обусловлена тем, что энергию для своей работы нервные клетки получают исключительно за счет окислительного фосфорилирования глюкозы. Чем более «продвинут» эволюционно отдел ЦНС, тем меньшее время он может жить без кислорода. Кора мозга – 5 минут, спинальные нейроны – до 1 часа.

СВОЙСТВА НЕРВНЫХ ЦЕНТРОВ 10. Селективная хемочувствительность Избирательная чувствительность к различным химическим агентам обусловлена наличием на мембране нейронов разнообразных белковых рецепторов.

СВОЙСТВА НЕРВНЫХ ЦЕНТРОВ 11. Пластичность Высокая способность к функциональным перестройкам. В случае нарушения функции одного центра, другой может взять на себя его функции.

Посттетаническая потенциация - свойство нервных центров предполагает повышение возбудимости центра, сопровождающееся значительным увеличением амплитуды синаптических потенциалов, после поступления частых импульсов; Свойства нервного центра: Рефлекторный тонус нервных центров – наличие фоновой активности нервного центра; Быстрое утомление нервных центров; Высокая чувствительность недостатку кислорода и действию ядов;

Торможение в ЦНС Опыт И.М. Сеченова - активный самостоятельный нервный процесс, проявляющийся внешне в подавлении или ослаблении процесса возбуждения и характеризующийся определенной интенсивностью и длительностью.

Виды торможения Первичное торможение – вид торможения, для возникновения которого необходимо наличие специальных тормозных структур; Постсинаптическое Пресинаптическое Вторичное торможение – состояние, развивающееся на фоне предыдущего возбуждения и не требующее для своего возникновения специальных тормозных структур; Пессимальное Пессимальное развивается в возбуждающих синапсах в результате сильной деполяризации постсинаптической мембраны под влиянием частого поступления нервных импульсов, не соответствующее лабильности синапсов; Парабиотическое развивается при патологических состояниях, когда лабильность структур центральной нервной системы снижается или происходит очень массивное одновременное возбуждение большого числа афферентных путей, как, например, при травматическом шоке; Индукционное торможение развивается в нейронах после окончания возбуждения в результате сильной следовой гиперполяризации мембраны (постсинаптической).

Постсинаптическое торможение Тормозной постсинаптический потенциал ( ТПСП ) мв Ео ГИПЕРПОЛЯРИЗАЦИЯ Ек

ПРЕСИНАПТИЧЕСКОЕ ТОРМОЖЕНИЕ 1 - аксон тормозного нейрона; 2 - аксон возбуждающего нейрона; 3 - постсинаптическая мембрана альфа-мотонейрона Катодическая депрессия в аксо-аксональном синапсе при длительной деполяризации его постсинаптической мембраны

Посттетаническое торможение Суммация следовой гиперполяризации после серии возбуждений

Пессимальное торможение Развитие катодической депрессии в результате длительной деполяризации при длительном частом раздражении

Виды (способы) торможения - торможение элементов соседних нервных цепочек в конкурирующих сенсорных каналах связи. - взаимное (сопряженное) торможение центров антагонистических рефлексов, обеспечивающее координацию этих рефлексов. - процесс самоторможения нейрона после того, как он произвёл потенциал возбуждения. Осуществляется посредством клеток Реншоу, замкнутых на нейронах и генерирующих постсинаптический потенциал торможения

Благодарю за внимание!