ЛЕКЦИЯ 2
ФИЗИОЛОГИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
ПЛАН ЛЕКЦИИ
1. Организация и функции нервной системы.
2. Структурная композиция и функции нейронов.
3. Функциональные свойства нервной ткани.
ОРГАНИЗАЦИЯ И ФУНКЦИИ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
Нервная система человека – регулятор согласованной активности всех систем жизнедеятельности организма делится на:
– соматическую – с центральными отделами (ЦНС) – головным и спинным мозгом и периферическим отделом – 12-ю парами черепно-мозговых и спинальных нервов, иннервирующих кожный покров, мышцы, костную ткань, суставы.
– вегетативную (ВНС) – с высшим центром регуляции вегетативных функций гипоталамусом – и периферическим отделом, включающим совокупность нервов и узлов симпатической, парасимпатической (вагусной) и метасимпатической систем иннервации внутренних органов, служащих обеспечению общей жизнеспособности человека и специфической спортивной деятельности.
Нервная система человека объединяет в своей функциональной структуре порядка 25 миллиардов нейронов мозга и примерно 25 миллионов клеток находятся на периферии.
Ф у н к ц и и ЦНС:
1/ обеспечение целостной деятельности мозга в организации нейрофизиологических и психологических процессов сознательного поведения человека;
2/ управление сенсо-моторной, конструктивной и креативной, творческой деятельностью, направленной на достижение конкретных результатов индивидуального психофизического развития;
3/ освоение двигательных и инструментальных навыков, способствующих совершенствованию моторики и интеллекта;
4/ формирование адаптивного, приспособительного поведения в изменяющихся условиях социальной и природной среды;
5/ взаимодействие с ВНС, эндокринной и иммунной системами организма в целях обеспечения жизнеспособности человека и его индивидуального развития;
6/ соподчинение нейродинамических процессов мозга изменениям в состоянии индивидуального сознания, психики и мышления.
Нервная ткань мозга организована в сложную сеть тел и отростков нейронов и нейроглиальных клеток, упакованных в объёмно-пространственные конфигурации – функционально специфичные модули, ядра или центры, которые содержат следующие типы нейронов:
<> сенсорные (чувствительные), афферентные, воспринимающие энергию и информацию из внешней и внутренней среды;
<> моторные (двигательные), эфферентные, передающие информацию в системе центрального управления движениями;
<> промежуточные (вставочные), обеспечивающие функционально необходимое взаимодействие между первыми двумя типами нейронов или регуляцию их ритмической активности.
Нейроны – функциональные, структурные, генетические, информационные единицы головного и спинного мозга - обладают особыми свойствами:
<> способностью изменять ритмически свою активность, генерировать электрические потенциалы – нервные импульсы с определённой частотой, создавать электро-магнитные поля;
<> вступать в резонансные межнейронные взаимодействия в связи с притоком энергии и информации через нейронные сети;
<> посредством импульсных и нейрохимических кодов передавать конкретную смысловую информацию, регулирующие команды к другим нейронам, нервным центрам головного и спинного мозга, мышечным клеткам и вегетативным органам;
<> поддерживать целостность собственной структуры, благодаря программам, закодированным в ядерном генетическом аппарате (ДНК и РНК);
<> синтезировать специфические нейропептиды, нейрогормоны, медиаторы – посредники синаптических связей, адаптируя их продукцию к функциям и уровню импульсной активности нейрона;
<> передавать волны возбуждения – потенциалы действия (ПД) только однонаправленно – от тела нейрона по аксону через химические синапсы аксотерминалей.
Нейроглия – (от греч. – glia – клей) связующая, опорная ткань мозга, составляет около 50% его объёма; глиальные клетки почти в 10 раз превышают количество нейронов.
Глиальные структуры обеспечивают:
<> функциональную независимость нервных центров от других образований мозга;
<> отграничивают местоположение отдельных нейронов;
<> обеспечивают питание (трофику) нейронов, доставку энергетических и пластических субстратов для их функций и обновления структурных компонентов;
<> генерируют электрические поля;
<> поддерживают метаболическую, нейрохимическую и электрическую активность нейронов;
<> получают необходимые энергетические и пластические субстраты от популяции «капиллярной» глии, локализующейся вокруг сосудистой сети кровоснабжения мозга.
2. СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ НЕЙРОНОВ
Нейрофизиологические функции реализуются благодаря соответствующей структурной композиции нейронов, включающей в себя следующие цитологические элементы: (см. рис. 1)
1 – сома (тело), имеет вариативные размеры и форму в зависимости от функционального назначения нейрона;
2 – мембрана, покрывающая тело, дендриты и аксон клетки, избирательно проницаемая для ионов калия, натрия, кальция, хлора;
3 – дендритное дерево – рецепторная зона восприятия электрохимических стимулов от других нейронов через межнейронные синаптические контакты на дендритных шипиках;
4 – ядро с генетическим аппаратом (ДНК, РНК) – «мозг нейрона», регулирует синтез полипептидов, обновляет и поддерживает целостность структуры и функциональную специфичность клетки;
5 – ядрышко – «сердце нейрона» – проявляет высокую реактивность в отношении физиологического состояния нейрона, участвует в синтезе РНК, белков и липидов, усиленно снабжая ими цитоплазму при нарастании процессов возбуждения;
6 – клеточная плазма, содержит: ионы K, Na, Ca, Cl в концентрации, необходимой для электродинамических реакций; митохондрии, обеспечивающие окислительный метаболизм; микроканальцы и микроволоконца цитоскелета и внутриклеточного транспорта;
7 – аксон (от лат. axis - ось) – нервное волокно, миэлинизированный проводник волн возбуждения, переносящих энергию и информацию от тела нейрона к другим нейронам посредством вихреобразных токов ионизированной плазмы;
8 – аксонный холмик и инициальный сегмент, где формируется распространяющееся нервное возбуждение – потенциалы действия;
9 – терминали - конечные разветвления аксона, отличаются по количеству, размерам и способам ветвления в нейронах разных функциональных типов;
10 – синапсы (контакты) – мембранные и цитоплазматические образования со скоплениями пузырьков-молекул нейромедиатора, активирующего проницаемость постсинаптической мембраны для ионных токов. Различают три типа синапсов: аксо-дендритные (возбуждающие), аксо-соматические (чаще – тормозящие) и аксо-аксонные (регулирующие передачу возбуждения через терминали).
М – митохондрия,
Я – ядро,
Яд.– ядрышко,
Р – рибосомы,
В – возбуждающий
синапс,
Т – тормозящий синапс,
Д – дендриты,
А – аксон,
X – аксонный холмик,
Ш – Шванновская клетка
миелиновой оболочки,
О – окончание аксона,
Н – следующий нейрон.
Рис. 1. Функциональная организация нейрона
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ Свойства неРВНОЙ ТКАНИ
1}. Возбудимость – фундаментальное природное свойство нервных и мышечных клеток и тканей, проявляется в виде изменения электрической активности, генерации электромагнитного поля вокруг нейронов, целого мозга и мышц, изменения скорости проведения волны возбуждения по нервным и мышечным волокнам под воздействием стимулов различной энергетической природы: механической, химической, термодинамической, лучистой, электрической, магнетической и психической.
Возбудимость в нейронах проявляется в нескольких формах возбуждения или ритмов электрической активности:
1/ потенциалов относительного покоя (ПП) при отрицательном заряде мембраны нейрона,
2/возбуждающих и тормозных потенциалов постсинаптических мембран (ВПСП и ТПСП)
3/распространяющихся потенциалов действия (ПД), суммирующих энергию потоков афферентных импульсов, поступающих через множество дендритных синапсов.
Посредники передачи возбуждающих или тормозных сигналов в химических синапсах – медиаторы, специфические активаторы и регуляторы трансмембранных ионных токов. Они синтезируются в телах или окончаниях нейронов, обладают дифференцированными биохимическими эффектами во взаимодействии с мембранными рецепторами и отличаются по своим информационным влияниям на нервные процессы различных отделов мозга.
Возбудимость различна в структурах мозга, отличающихся своими функциями, своей реактивностью, ролью в регуляции жизнедеятельности организма.
Ее пределы оцениваются порогами интенсивности и длительности внешней стимуляции. Порог – это минимальная сила и время стимулирующего энергетического воздействия, вызывающего ощутимую ответную реакцию ткани– развитие электрического процесса возбуждения. Для сравнения укажем соотношение порогов и качества возбудимости нервной и мышечной тканей:
Ткани | Порог | Возбудимость |
нервная | низкий | более высокая |
мышечная | высокий | >низкая (требует >сильной стимуляции) |