Контакт аксона с дендритом или телом другой нервной клетки называется

В теле человека бессчетное количество клеток, каждая из которых имеет собственную функцию. Среди них самые загадочные – нейроны, отвечающие за любое совершаемое нами действие. Попробуем разобраться как работают нейроны и в чем их предназначение.

Что такое нейрон (нейронные связи)

В переводе с греческого нейрон, или как его еще называют неврон, означает «волокно», «нерв». Нейрон – это специфическая структура в нашем организме, которая отвечает за передачу внутри него любой информации, в быту называемая нервной клеткой.

Нейроны работают при помощи электрических сигналов и способствуют обработке мозгом поступающей информации для дальнейшей координации производимых телом действий.

Эти клетки являются составляющей частью нервной системы человека, предназначение которой состоит в том, чтобы собрать все сигналы, поступающие из вне или от собственного организма и принять решение о необходимости того или иного действия. Именно нейроны помогают справиться с такой задачей.

Каждый из нейронов имеет связь с огромным количеством таких же клеток, создаётся своеобразная «паутина», которая называется нейронной сетью. Посредством данной связи в организме передаются электрические и химические импульсы, приводящие всю нервную систему в состояние покоя либо, наоборот, возбуждения.

К примеру, человек столкнулся с неким значимым событием. Возникает электрохимический толчок (импульс) нейронов, приводящий к возбуждению неровной системы. У человека начинает чаще биться сердце, потеют руки или возникают другие физиологические реакции.

Мы рождаемся с заданным количеством нейронов, но связи между ними еще не сформированы. Нейронная сеть строится постепенно в результате поступающих из вне импульсов. Новые толчки формируют новые нейронные пути, именно по ним в течение жизни побежит аналогичная информация. Мозг воспринимает индивидуальный опыт каждого человека и реагирует на него. К примеру, ребенок, схватился за горячий утюг и отдернул руку. Так у него появилась новая нейронная связь.

Стабильная нейронная сеть выстраивается у ребенка уже к двум годам. Удивительно, но уже с этого возраста те клетки, которые не используются, начинают ослабевать. Но это никак не мешает развитию интеллекта. Наоборот, ребенок познает мир через уже устоявшиеся нейронные связи, а не анализирует бесцельно все вокруг.

Даже у такого малыша есть практический опыт, позволяющий отсекать ненужные действия и стремиться к полезным. Поэтому, например, так сложно отучить ребенка от груди — у него сформировалась крепкая нейронная связь между приложением к материнскому молоку и удовольствию, безопасности, спокойствию.

Познание нового опыта на протяжении всей жизни приводит к отмиранию ненужных нейронных связей и формированию новых и полезных. Этот процесс оптимизирует головной мозг наиболее эффективным для нас образом. Например, люди, проживающие в жарких странах, учатся жить в определенном климате, а северянам нужен совсем другой опыт для выживания.

Сколько нейронов в мозге

Нервные клетки в составе головного мозга занимают порядка 10 процентов, остальные 90 процентов это астроциты и глиальные клетки, но их задача заключается лишь в обслуживании нейронов.

Подсчитать «вручную» численность клеток в головном мозге также сложно, как узнать количество звезд на небе.

Тем не менее ученые придумали сразу несколько способов для определения количества нейронов у человека:

• Рассчитывается число нервных клеток на небольшой части мозга, а затем, количество умножается пропорционально полному объему. Исследователи исходят из постулата о том, что нейроны равномерно распределены в нашем мозге.
• Происходит растворение всех мозговых клеток. В результате получается жидкость, в составе которой можно увидеть клеточные ядра. Их можно посчитать. При этом служебные клетки, о которых мы сказали выше, не учитываются.

В результате описанных экспериментов установлено, что число нейронов в головном мозге человека — 85 миллиардов единиц. Ранее, на протяжении многих веков считалось, что нервных клеток больше, порядка 100 миллиардов.

Строение нейрона

На рисунке приведено строение нейрона. Он состоит из основного тела и ядра. От клеточного тела идет ответвление многочисленных волокон, которые именуются дендритами.

Мощные и длинные дендриты называются аксонами, которые в действительности намного длиннее, чем на картинке. Их протяженность варьируется от нескольких миллиметров до более метра.

Аксоны играют ведущую роль в передаче информации между нейронами и обеспечивают работу всей нервной системы.

Место соединения дендрита (аксона) с другим нейроном называется синапсом. Дендриты при наличии раздражителей могут разрастись настолько сильно, что станут улавливать импульсы от других клеток, что приводит к образованию новых синаптических связей.

Синаптические связи играют существенную роль в формировании личности человека. Так, личность с устоявшимся позитивным опытом будет смотреть на жизнь с любовью и надеждой, человек, у которого нейронные связи с негативным зарядом, станет со временем пессимистом.

Виды нейронов и нейронных связей

Нейроны можно обнаружить в различных органах человека, а не исключительно в головном мозге. Большое их количество расположено в рецепторах (глаза, уши, язык, пальцы рук – органы чувств). Совокупность нервных клеток, которые пронизывают наш организм составляет основу периферической нервной системы. Выделим основные виды нейронов.

Вид нейронной клетки	За что отвечает
Аффекторные	Являются переносчиками информации от органов чувств в головной мозг. У этого вида нейронов самые длинные аксоны. Импульс из вне поступает по аксонам строго в определенный участок головного мозга, звук — в слуховой «отсек», запах – в «обонятельный» и т.д.
Промежуточные	Промежуточные нервные клетки обрабатывают сведения, поступившие от аффекторных нейронов и передают ее периферическим органам и мышцам.
Эффекторные	На заключительном этапе в дело вступают эфференты, которые доводят команду промежуточных нейронов до мышц и других органов тела.

Слаженная работа нейронов трех типов выглядит так: человек «слышит» запах шашлыка, нейрон передает информацию в соответствующий раздел мозга, мозг передает сигнал желудку, который выделяет желудочный сок, человек принимает решение «хочу есть» и бежит покупать шашлык. Упрощенно так это действует.

Самыми загадочными являются промежуточные нейроны. С одной стороны, их работа обуславливает наличие рефлекса: дотронулся до электричества – отдернул руку, полетела пыль –зажмурился. Однако, пока не объяснимо как обмен между волокнами рождает идеи, образы, мысли?

Единственное, что установили ученые, это тот факт, что любой вид мыслительной деятельности (чтение книг, рисование, решение математических задач) сопровождается особой активностью (вспышкой) нервных клеток определенного участка головного мозга.

Есть особая разновидность нейронов, которые именуются зеркальными. Их особенность заключается в том, что они не только приходят в возбуждение от внешних сигналов, но и начинают «шевелиться», наблюдая за действиями своих собратьев – других нейронов.

Функции нейронов

Без нейронов невозможна работа организма человека. Мы увидели, что эти наноклетки отвечают буквально за каждое наше движение, любой поступок. Выполняемые ими функции до настоящего времени в полной мере не изучены и не определены.

Существует несколько классификаций функций нейронов. Мы остановимся на общепринятой в научном мире.

Функция распространения информации

Данная функция:

• является основной;
• изучена лучше остальных.

Суть ее в том, что нейронами обрабатываются и переносятся в головной мозг все импульсы, которые поступают из окружающего мира или собственного тела. Далее происходит их обработка, подобно тому, как работает поисковик в браузере.

По результатам сканирования сведений из вне, головной мозг в форме обратной связи передает обработанную информацию к органам чувств или мышцам.

Мы не подозреваем, что в нашем теле происходит ежесекундная доставка и переработка информации, не только в голове и на уровне периферической нервной системы.

До настоящего времени создать искусственный интеллект, который бы приблизился к работе нейронных сетей человека, не удалось. У каждого из 85 миллиардов нейронов имеется, как минимум, 10 тысяч обусловленных опытом связей, и все они работают на передачу и обработку информации.

Функция аккумуляции знаний (сохранения опыта)

Человек обладает памятью, возможностью понимать суть вещей, явлений и действий, которые он единожды или многократно повторял. За формирование памяти отвечают именно нейронные клетки, точнее нейротрансмиттеры, связующие звенья между соседними нейронами.

Таким образом, за память отвечает не какая-то отдельная часть мозга, а маленькие белковые мостики между клетками. Человек может потерять память, когда произошло крушение этих нервных связей.

Функция интеграции

Данная функция позволяет взаимодействовать между собой отдельным долям головного мозга. Как мы уже сказали, сигналы от разных органов чувств поступают в разные отделы мозга.

Нейроны посредством «вспышек» активности передают и принимают импульсы в разных частях мозга. Так происходит процесс появления мыслей, эмоций и чувств. Чем больше таких разноплановых связей, тем эффективнее человек мыслит. Если человек способен к размышлениям и аналитике в определенном направлении, то он будет хорошо соображать и в другом вопросе.

Функция производства белков

Нейроны – настолько полезные клетки, что не ограничиваются только передаточными функциями. Нервные клетки вырабатывают необходимые для жизни человека белки. Опять же ключевую роль в производстве белков имеют нейротрансмиттеры, которые отвечают за память.

Всего в невронах индуцируется порядка 80 белков, вот основные из них, влияющие на самочувствие человека:

• Серотонин – вещество, вызывающее радость и удовольствие.
• Допамин – ведущий источник бодрости и счастья для человека. Активизирует физическую активность, помогает проснуться, переизбыток может привести к состоянию эйфории.
• Норадреналин – это «плохой» гормон, вызывающий приступы ярости и гнева. Наряду с кортизолом его называют гормоном стресса.
• Глутамат – вещество, отвечающие за хранение памяти.

Прекращение выработки белков или их выпуск в недостаточном количестве способны привести к тяжелым заболеваниям.

Восстанавливаются ли нервные клетки

При нормальном состоянии организма нейроны могут жить и функционировать очень долго. К сожалению, случается так, что они начинают массово погибать. Причин разрушения нервных волокон может быть много, но до конца механизм их деструкции не изучен.

Установлено, что нервные клетки погибают из-за гипоксии (кислородное голодание). Нейронные сети рушатся при отдельных травмах головного мозга, человек теряет память или утрачивает способность к хранению информации. В этом случае сами нейроны сохранены, но теряется их передаточная функция.

Отсутствие допамина ведет к развитию болезни Паркинсона, а его переизбыток является причиной шизофрении. Почему прекращается выработка белка не известно, спусковой механизм не выявлен.

Гибель нервных клеток происходит при алкоголизации личности. Алкоголик со временем может совершенно деградировать и утратить вкус к жизни.

Формирование нервных клеток происходит при рождении. Долгое время ученые полагали, что со временем нейроны отмирают. Поэтому с возрастом человек утрачивает способность накапливать информацию, хуже соображает. Нарушение функции по выработке допамина и серотонина связывается с наличием практически у всех пожилых людей депрессивных состояний.

Гибель нейронов, действительно неизбежна, в год исчезает примерно 1 процент от их количества. Но есть и хорошие новости. Последние исследования показали, что в коре головного мозга есть особенный участок, именуемый гипокаммом. Именно в нем генерируются новые чистые нейроны. Подсчитано примерное количество генерируемых ежедневно нервных клеток – 1400.

В науке обозначилось новое понятие «нейропластичность», обозначающее возможность мозга регенерироваться и перестраиваться. Но есть одна тонкость: новые нейроны еще не имеют никакого опыта и наработанных связей. Поэтому с возрастом или после заболевания мозг нужно тренировать, как и все иные мышцы тела: получать новые знания, анализировать происходящие события и явления.

Подобно тому, как мы усиливаем бицепс при помощи гантели, активизировать процесс включения новых нервных клеток можно следующими способами:

• изучение новых сфер знаний, которые ранее были не нужны или не интересны. К примеру, математику можно начать изучать живопись, а юристу – основы физики.
• через постановку сложных задач и поиск их решения;
• составлением планов деятельности, которые включают в себя множество исходных данных.

Механизм возрождения прост. У нас имеются совершенно не задействованные новые клетки, которые нужно заставить работать, а сделать это можно лишь путем постановки новых задач и изучения неизвестных предметных сфер.

Нервная система выполняет ряд важных функций:

• обеспечивает связь организма с окружающим миром;
• управляет работой всех органов; 
• координирует функционирование всех систем органов, обеспечивая их согласованную работу.

Нервная ткань

Нервная ткань отличается от других тканей нашего организма тем, что обладает особыми свойствами — возбудимостью и проводимостью. Эти свойства нервной ткани обусловлены особенностями её строения.

В состав нервной ткани входят клетки двух видов. Основные функции выполняют нейроны, а клетки-спутники (клетки нейроглии) служат опорой и обеспечивают обмен веществ.

Рис. (1). Нервная ткань

Функции нейронов: генерирование и передача нервных импульсов; обработка и хранение поступающей информации.

Нервный импульс — это волна возбуждения (биоэлектрическая волна), распространяющаяся по нервным клеткам.

Аксон — это отросток, по которому импульсы передаются от тела клетки. Аксон обычно ветвится только на конце. У каждого нейрона всего один аксон.

Передача нервных импульсов с одной клетки на другую происходит в синапсах.

Рис. (3). Строение синапса

В аксоне пресинаптического нейрона вырабатывается медиатор — особое вещество, с  помощью которого происходит передача нервного импульса.

Под действием нервного импульса медиатор выделяется в синаптическую щель. Рецепторы постсинаптической мембраны реагируют на его появление и генерируют возникновение нервного импульса в следующем нейроне. Так в синапсе происходит химическая передача возбуждения с одной клетки на другую.

Нейроны различаются по своему строению и выполняемым функциям.

Рис. (4). Виды нейронов

По выполняемым функциям выделяют три типа нейронов.

Чувствительные (сенсорные) нейроны проводят информацию от органов в мозг. Тела таких нейронов находятся в нервных узлах вне центральной нервной системы.

Другая группа нейронов передаёт информацию от головного и спинного мозга к органам. Это двигательные (моторные) нейроны. Их тела находятся в сером веществе центральной нервной системы, а аксоны находятся за пределами ЦНС.

Третий вид нейронов осуществляет связь между чувствительными и двигательными нейронами. Это вставочные нейроны, они находятся в головном и спинном мозге.

Связь между органами и центральной нервной системой осуществляется через нервы.

Рис. (6). Нерв

Нервы выполняют проводниковую функцию. Они связывают головной и спинной мозг с кожей, органами чувств и с внутренними органами.

Нервы бывают чувствительные, двигательные и смешанные.

Чувствительные нервы проводят нервные импульсы от рецепторов в мозг. В их состав входят дендриты чувствительных нейронов.

Двигательные нервы состоят из аксонов двигательных нейронов. Их функция — проведение импульсов от мозга к рабочим органам.  

Смешанные нервы образованы чувствительными и двигательными волокнами и способные проводить импульсы как к ЦНС, так и от ЦНС.

Наиболее известное солнечное сплетение находится в брюшной полости.

Нервная система — целостная морфологическая и функциональная совокупность различных взаимосвязанных нервных структур, которая совместно с эндокринной системой обеспечивает взаимосвязанную регуляцию деятельности всех систем организма человека и реакцию на изменение условий внутренней и внешней среды. Нервная система действует как интегративная система, связывая в одно целое чувствительность, двигательную активность и работу других регуляторных систем (эндокринной и иммунной).

Основные понятия

Нейрон – основная структурная и функциональная (то есть элементарная) единица нервной ткани.

Рисунок 1. Строение нейрона

На рисунке показано типичное строение нейрона. Его отличительной чертой являются множественные отростки. Также стоит отметить, что нейроны всегда имеют только одно ядро. Мы остановимся на элементах рисунка более подробно:

1. Аксон – длинный отросток нейрона, может достигать в длину 1 м. Покрыт миелиновой оболочкой. Передает информацию от тела нейрона. Такое направление называется центробежным.

2. Дендриты – короткие, сильно ветвящиеся отростки нейрона, несут информацию к нейрону. Такое направление называют центростремительным.

Информация в нервной системе передается с помощью нервного импульса – электрической волны, бегущей по отросткам. Чтобы передавать информацию от клетки к клетке, а также к исполнительным органам (мышцам, железам), существуют специальные контакты, они называются синапсами.

3. Синапс — место соединения аксона одной нервной клетки с дендритом (или телом) другой, а также с мышечным волокном или секретирующей железой. Внешне он напоминает щель, полость между двумя этими элементами. В синапсе осуществляется специфическая реакция: с помощью особых химических соединений (медиаторов) реакция с одного конца синапса переходит на другой. В результате происходит возбуждение (или торможение) следующего нейрона, сокращение мышцы или стимуляция секреции железы.

Рисунок 2. Синапс

Нерв – совокупность аксонов, организованных в пучок и покрытых соединительной тканью. Их задача – связь ЦНС и иннервируемых органов. Волокна, которые несут информацию к центру, называют чувствительными. Те, которые несут импульсы к исполнительному органу, называются двигательными. В одном нерве могут присутствовать как чувствительные, так и двигательные волокна.

Нервный узел (ганглий) – скопления тел нейронов за пределами ЦНС.

Также необходимо знать, что в нервной системе помимо нервных клеток присутствуют специальные клетки-спутники, основная задача которых – создание поддержки и опоры для нервных клеток, а также их защита и питание.

Центральная и периферическая нервная система

Нервная система делится на центральную и периферическую.

К центральной нервной системе относятся головной и спинной мозг.

Головной мозг

Головной мозг – передний отдел центральной нервной системы, состоящий из пяти частей: переднего, промежуточного, среднего, заднего (мост и мозжечок) и продолговатого мозга. Необходимо знать взаиморасположение и функции каждого отдела.

Рисунок 3. Отделы головного мозга

Кора больших полушарий

Кора больших полушарий головного мозга представляет собой наиболее молодое образование центральной нервной системы. Деятельность коры больших полушарий основана на принципе условного рефлекса, поэтому ее называют условно-рефлекторной. Она осуществляет быструю связь с внешней средой и приспособление организма к изменяющимся условиям внешней среды.

Глубокие борозды делят каждое полушарие большого мозга на лобную, височную, теменную, затылочную доли и островок. Островок расположен в глубине сильвиевой борозды и закрыт сверху частями лобной и теменной долей мозга.

Рисунок 4. Доли коры больших полушарий

В сером веществе коры больших полушарий различают сенсорные, моторные и ассоциативные зоны:

• сенсорные зоны коры больших полушарий — участки коры, в которых располагаются центральные отделы анализаторов:
  зрительная зона — затылочная доля коры больших полушарий;
  слуховая зона — височная доля коры больших полушарий;
  зона вкусовых ощущений — теменная доля коры больших полушарий;
  зона обонятельных ощущений — гиппокамп и височная доля коры больших полушарий.

Соматосенсорная зона находится в задней центральной извилине, сюда приходят нервные импульсы от проприорецепторов мышц, сухожилий, суставов и импульсы от температурных, тактильных и других рецепторов кожи;

• моторные зоны коры больших полушарии — участки коры, при раздражении которых появляются двигательные реакции. Располагаются в передней центральной извилине. При ее поражении наблюдаются значительные нарушения движения. Пути, по которым импульсы идут от больших полушарий к мышцам, образуют перекрест, поэтому при раздражении моторной зоны правой стороны коры возникает сокращение мышц левой стороны тела;

• ассоциативные зоны — отделы коры, находящиеся рядом с сенсорными зонами. Нервные импульсы, поступающие в сенсорные зоны, приводят к возбуждению ассоциативных зон. Особенностью их является то, что возбуждение может возникать при поступлении импульсов от различных рецепторов. Разрушение ассоциативных зон приводит к серьезным нарушениям обучения и памяти.

Спинной мозг

Спинной мозг – вторая часть ЦНС. Расположен в позвоночном канале. Представляет собой сплошную трубку, полую внутри (полость заполнена спинномозговой жидкостью). Условно спинной мозг разделяют на несколько частей в соответствии с их расположением: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой.

Необходимо знать, как выглядит спинной мозг:

Рисунок 5. Спинной мозг. Цифрой 1 обозначено серое вещество, оно образовано телами нейронов (на рисунке виды темные точки – нервные клетки, они все вместе образуют фигуру, напоминающую бабочку). Цифрой 2 обозначено белое вещество, оно образовано длинными отростками нейронов. В головном мозге серое и белое вещество расположены иначе: серое снаружи, белое внутри.

К периферической нервной системе (ПНС) относят все структуры, находящиеся за пределами ЦНС: 12 пар черепных нервов (и их ответвления), 31 пара спинномозговых нервов (и их ответвления), их корешки, чувствительные (спинномозговые) нервные узлы, нервные сплетения, вегетативные нервы и ганглии.

Соматическая и вегетативная нервная система

Периферическую нервную систему делят на соматическую и вегетативную.

Соматическая нервная система подконтрольна нашему сознанию. Она регулирует деятельность соматической мускулатуры (с ее помощью мы двигаемся, общаемся, улыбаемся, жестикулируем, дышим). Также она отвечает за связь нашего организма с внешней средой, так как ее частью являются чувствительные волокна, которые собирают информацию со всех видов рецепторов и несут ее к ЦНС.

Вегетативная нервная система отвечает за деятельность внутренних органов: контролирует работу гладкой мускулатуры (которая является частью стенки кишечника, мочеточников, сосудов и других органов), сердца, желез. Ее другое название – автономная. Мы не можем контролировать ее действие.

Симпатическая и парасимпатическая нервная система

Вегетативную нервную систему делят на симпатическую и парасимпатическую. Их действие практически полностью противоположно. Они действуют постоянно и одновременно, однако в каждый определенный момент времени может доминировать как симпатическая, так и парасимпатическая система. Это зависит от условий, в которых находится организм.

Приведем пример задания, иллюстрирующего важность понимания разницы в действии симпатической и парасимпатической нервной системы.

Что лежит в основе изменения кровяного давления человека в спокойном состоянии и во время работы? Какие отделы нервной системы это обеспечивают?

Это задание признано самым сложным заданием в Блоке. 3 балла за него смогли получить только 1% учеников. (2 балла – 5%)

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно помнить 2 факта:

1. Вегетативная нервная система контролирует тонус гладкой мускулатуры, которая находится в стенке всех сосудов человеческого организма.

2. Симпатическая нервная система повышает АД, парасимпатическая – снижает.

Если учитывать, что АД прямо зависит от сосудистого сопротивления (чем больше просвет сосуда, тем меньше он сопротивляется кровотоку, тем проще сердцу пронести через него кровь, тем меньше давление), то можно прийти к следующему ответу:

1. в спокойном состоянии расслабляются гладкие мышцы сосудов и увеличивается их просвет, давление понижается;

2. во время работы сокращаются гладкие мышцы сосудов, сужается их просвет, давление повышается;

3. в изменении кровяного давления участвуют симпатический (повышает) и парасимпатический (понижает) отделы вегетативной нервной системы.

Рефлексы

Когда мы с вами говорили о свойствах живого, мы упомянули раздражимость.

Раздражимость – это способность всего живого реагировать на внешние воздействия изменением своей активности или своих физико-химических свойств.

У животных, имеющих нервную систему, раздражимость может проявляться на качественно новом уровне – в виде возбуждения, то есть в виде активной, специфической реакции на раздражитель.

Только говоря о представителях Царства Животные (в том числе о человеке), мы можем пользоваться таким термином как рефлекс.

Рефлекс – ответная реакция организма на действие внешнего или внутреннего раздражителя, которая осуществляется при непосредственном участии нервной системы.

И.М.Сеченов доказал, что все акты сознательной и бессознательной деятельности есть рефлексы.

И.П.Павлов разработал учение о безусловных и условных рефлексах.

Виды рефлексов

Рефлексы бывают условными и безусловными.

Безусловные рефлексы – наиболее простые, но в тоже время очень важные реакции, которые помогают нам поддерживать нормальную жизнедеятельность. Эти рефлексы присутствуют у нас с самого рождения и передаются по наследству нашим детям. Они постоянны и не поддаются торможению. Дуги этих рефлексов проходят через спинной мозг, а также через рефлекторные центры в продолговатом мозге (центр дыхания, сосудистый центр, центр защитных рефлексов), в среднем мозге (центр ориентировочных рефлексов), на них не влияет кора больших полушарий, поэтому мы не можем управлять реакциями, которые происходят на этом уровне.

Жизнь без безусловных рефлексов, как правило, невозможна. (Речь не идет об искусственном поддержании жизнедеятельности посредством ИВЛ, кардиостимулятора и других средств)

Примеры безусловных рефлексов: дыхательный, сосательный, глотательный, слюноотделительный и др.

Условные рефлексы приобретаются нами в течение жизни и являются индивидуальными. У разных людей разные условные рефлексы, они даже могут различаться у одного и того же человека в разном возрасте, так как им свойственно угасание. Не имеют готовых рефлекторных дуг, формируются на базе безусловных, и тем более стабильны, чем чаще условный раздражитель подкрепляется безусловным. Осуществляются за счет деятельности коры головного мозга, являются основой навыков.

Примеры условных рефлексов: слюноотделение у собаки в ответ на условный раздражитель (свет) в классических опытах И.П.Павлова, дрессировка животных, индивидуальные привычки каждого человека, соблюдение режима дня, реакция ребенка, находящегося на искусственном вскармливании, на его бутылочку с питательной смесью.

Рефлекторная дуга

Рефлекторная дуга – нервный путь, по которому передается возбуждение и ответная реакция на него.

Необходимо знать элементы, входящие в состав рефлекторной дуги, мы их разберем на примере как соматического, так и вегетативного рефлекса.

Рисунок 6. Левая часть рисунка – соматический рефлекс, правая – вегетативный.

Цифрами обозначены: 1 – рецептор, 2 – чувствительный нейрон, 3 – спинной мозг, 4 – двигательный нейрон соматического рефлекса, 5 – рабочий (исполнительный) орган (мышца слева, справа – железа), 6 – вставочный нейрон, его функция – передача возбуждения с чувствительного нейрона на двигательный, 7 – вегетативный ганглий, находится вне спинного мозга, 8 – спинномозговой нервный узел, образован телами чувствительных нейронов.

Такую дугу имеет большинство безусловных рефлексов. Опишем ее путь: рецептор воспринимает действие раздражителя, по чувствительному нейрону передает его в спинной мозг, там происходит переключение сначала на вставочный (который может отсутствовать в более простых дугах), а затем с него на двигательный нейрон, который передает нервный импульс на исполнительный орган.

чувствительный нейрон→ вставочный нейрон→двигательный нейрон

Рецептор Спинной мозг Исполнительный орган

Дуга условного рефлекса имеет свои особенности, их необходимо знать. Проследите, как она изменяется:

Рецептор реагирует на условный раздражитель, преобразуют его в нервный импульс и передают его по чувствительному нерву в подкорковые образования (например, для зрительного анализатора – в таламус), а затем в кору больших полушарий. В коре информация передается по сформированному временному пути в какой-либо другой центр (в опытах Павлова – слюноотделительный), из которого по двигательному нейрону импульс идет к исполнительному органу.

Торможение условного рефлекса

Торможению поддаются только условные рефлексы. Существует внутреннее (условное) и внешнее (безусловное) торможение.

Внутреннее торможение осуществляется в случае, когда условный рефлекс длительно не подкрепляется безусловным раздражителем. Это ведет к постепенному угасанию и исчезновению рефлекса.

Пример: если подопытной собаке перестать давать корм при зажигании лампы, со временем она перестанет вырабатывать желудочный сок при включении осветительного прибора.

Внешнее торможение возникает при воздействии нового раздражителя достаточной силы. При этом в коре возникает новый очаг возбуждения, который превосходит по силе уже существующий очаг.

Пример: при острой зубной боли перестает болеть раненый палец. Это врожденное свойство нервной системы, обеспечивающее адаптацию к меняющимся условиям.

Дополнительные термины

Инстинкт – совокупность сложных, наследственно обусловленных актов поведения, характерных для особей данного вида в данных условиях среды. Составляют основу поведения животных. Формируются на базе безусловных рефлексов.

Привычка – сложившийся способ поведения, осуществление которого в определенных условиях для индивида становится потребностью, которая «заставляет» действовать определенным образом.

Навык – отработанное до автоматизма действие (например, езда на велосипеде).

Высшая нервная деятельность

И.П.Павлов – создатель науки о высшей нервной деятельности.

Человеческое мышление существенно отличается от мышления даже самых развитых представителей Царства Животные.

Особенностью развития человека в процессе эволюции стало появление у него второй сигнальной системы, которая характеризует качественно новый уровень нервной деятельности. Система речевых сигналов (слышимых, видимых и произносимых), речь, образное мышление – все это недоступно никому, кроме Человека.

Первая сигнальная система, свойственная и другим животным, сводится к совокупности условных и безусловных рефлексов на непосредственные раздражители. Она относится только к восприятию и ощущению предметов и явлений как таковых, и не касается оценки, передачи и обмена данными о данных ощущениях.

Вторая сигнальная система, свойственная человеку качественно особая форма высшей нервной деятельности — система речевых сигналов (произносимых, слышимых и видимых). Понятие, выдвинутое И. П. Павловым (1932) для определения принципиальных различий в работе головного мозга животных и человека. Мозг животного отвечает лишь на непосредственные зрительные, звуковые и другие раздражения или их следы; возникающие ощущения составляют первую сигнальную систему (П. с. с.) действительности. Человек же обладает помимо того способностью обобщать словом бесчисленные сигналы П. с. с.; при этом слово, по выражению И. П. Павлова, становится сигналом сигналов.

Вторая сигнальная система возникла в процессе эволюции, в процессе общественного труда.

Итак, высшей нервной деятельности человека свойственны следующие характеристики:

* мышление словами,

* абстрактное (образное) мышление,

* понимание смысла речи (сравните: животные реагируют на слова, не понимая их значения),

* накопление, хранение и воспроизведение полученной информации. Человек способен к обучению через объяснение (сравните: животное может уловить связь, но не может понять объяснение этой связи, выраженное словами человека).

Строение и виды синапсов. Механизм их функционирования. Механизм их функционирования. Роль медиаторов.

 Синапсы – это специализированная структура, которая обеспечивает передачу нервного импульса из нервного волокна на эффекторную клетку – мышечное волокно, нейрон или секреторную клетку.

Синапсы – это места соединения нервного отростка (аксона) одного нейрона с телом или отростком (дендритом, аксоном) другой нервной клетки (прерывистый контакт между нервными клетками).

Все структуры, обеспечивающие передачу сигнала с одной нервной структуры на другую – синапсы.

Значение – передает нервные импульсы с одного нейрона на другой => обеспечивает передачу возбуждения по нервному волокну (распространение сигнала).

Большое количество синапсов обеспечивает большую площадь для передачи информации.

 Виды синапсов:

I.   по расположению.

1.  Аксодендритические синапсы — на дендритах и теле нейронов. Передатчики — аксоны.

2.  Аксосоматические синапсы — между аксоном и телом нейрона.

3.  Аксошипиковые синапсы — на шипиках (выросты на дендритах. С их изменением меняется работа нейронов).

4.  Аксоаксональные синапсы — между аксонами нейронов.

5.  Дендродендритические синапсы — между дендритами нейронов.

6.  Сомосоматические синапсы — между телами нейронов.

II.                по способу передачи сигналов.

1.  Химические синапсы – возбуждение передается посредством медиаторов.

2.  Электрические синапсы — возбуждение передается посредством ионов.

3.  Смешанные синапсы — возбуждение передается посредством и медиаторов, и ионов.

III.             по анатомо-гистологическому принципу.

1.  Нейросекреторные.

2.  Нервно-мышечные.

3.  Межнейронные.

IV.             по нейрохимическому принципу.

1.  Адренергические – медиатор норадреналин.

2.  Холинэргические – медиатор ацетилхолин.

V.по функциональному принципу.

1.  Возбуждающие.

2.  Тормозные.

Между окончаниями двигательного нейрона и мышечным волокном существует нервно-мышечное соединение, отличающееся по строению, но сходное в функциональном отношении с синаптическими контактами.

Строение синапса:

1.                  Пресинаптическая мембрана — принадлежит нейрону, ОТ которого передается сигнал.

2.                  Синаптическая щель, заполненная жидкостью с высоким содержанием ионов Са.

3.                  Постсинаптическая мембрана — принадлежит клеткам, НА которые передается сигнал.

Между нейронами всегда существует перерыв, заполненный межтканевой жидкостью.

В зависимости от плотности мембран, выделяют:

—                     симметричные (с одинаковой плотностью мембран)

—                     асимметричные (плотность одной из мембран выше)

Пресинаптическая мембрана покрывает расширение аксона передающего нейрона.

Расширение — синаптическая пуговка/синаптическая бляшка.

На бляшке — синаптические пузырьки (везикуль).

С внутренней стороны пресинаптической мембраны – белковая/гексогональная решетка (необходима для высвобождения медиатора), в которой находится белок — нейрин.Заполнена синаптическими пузырьками, которые содержат медиатор – специальное вещество, участвующее в передаче сигналов.

В состав мембраны пузырьков входит — стенин (белок).

Пузырьки содержат молекулы медиатора (внутри) — вещество, необходимое для передачи сигнала.

Постсинаптическая мембрана покрывает эффекторную клетку. Содержит белковые молекулы, избирательно чувствительные к медиатору данного синапса, что обеспечивает взаимодействие.

Эти молекулы – часть каналов постсинаптической мембраны + ферменты (много), способные разрушать связь медиатора с рецепторами.

Рецепторы постсинаптической мембраны.

Постсинаптическая мембрана содержит рецепторы, обладающие родством с медиатором данного синапса.

Между ними находится снаптическая щель. Она заполнена межклеточной жидкостью, имеющей большое количество кальция. Обладает рядом структурных особенностей – содержит белковые молекулы, чувствительные к медиатору, осуществляющему передачу сигналов.

 Для каждого синапса характерна:

1.                  Химическая специфичность (их делят по типу медиаторов).

2.                  Одностороннее проведение возбуждения (от пре- к постсинаптической мембране).

3.                  Синаптическая задержка проведения возбуждения (5-20 миллисек).

4.                  Высокая избирательная чувствительность к химическим веществам.

Принципы работы синапса.

Передача возбуждения в синапсе представляет собой сложный процесс, который проходит в несколько стадий:

1.                  Синтез медиатора.

2.                  Секреция медиатора.

3.                  Взаимодействие медиатора с рецепторами постсинаптической мембраны.

4.                  Инактивация (полная утрата активности) медиатора.

 При распространении сигнал по аксону достигает пресинаптической мембраны и вызывает ее перезарядку. Во время ПД пресинаптическая мембрана становится проницаемой для ионов Na и Ca, которые входят внутрь синаптической бляшки из синаптической щели, где способствуют замыканию связи между белками гексогональнойрешетки и синаптических пузырьков. Это приводит к выходу медиатора, его проникновению в синаптическую щель и диффузии его на постсинаптическую мембрану.

Достигнув ее, он взаимодействует с ее рецепторами, в результате чего открываются ионные каналы и осуществляется движение ионов по градиенту концентрации.

В результате формируется постсинаптический потенциал на постсинаптической мембране. Связь медиатора с рецепторами разрывается , 30-70% медиатора возвращается, часть разрушается. Синапс готов воспринимать новые медиаторы.

 Развитие возбуждающих и тормозных постсинаптических потенциалов.

В возбуждающих синапсах под действием ацетилхолина открываются специфические натриевые (натрий входит в клетку) и калиевые (калий выходит из клетки) каналы, что вызывает деполяризацию мембраны, или возбудждающий постсинаптический потенциал (ВПСП).

В тормозных синапсах высвобождение медиатора повышает проницаемость мембраны для ионов калия и хлора, которые вызывают гиперполяризацию мембраны, называемую тормозным постсинаптическим потенциалом (ТПСП).

 ПД впервые возникает в области аксонного холмика нейрона – начального сегмента аксона в месте его отхождения от тела клетки. Аксонный холмик – это самый возбудимый участок нейрона с наиболее низким порогом.

Для того, чтобы в постсинаптическом нейроне возник нервный импульс, необходимо деполяризовать мембрану аксонного холмика на величину от -10 до -25 мВ.

ВПСП и ТПСП зависит от природы медиатора и специфики постсинаптической клетки.

 Интеграция синаптических процессов на нейроне, ее значение.

Постсинаптический нейрон может получать сигналы от большего количества пресинаптических нейронов, которые он интегрирует и выдает ответ.

В некоторых синапсах имеет место облегчение, состоящее в том, что после каждого стимула синапс становится более чувствительным к следующему синапсу.

 ВПСП, генерируемый в одном возбуждаемом синапсе, приводит лишь к незначительному колебанию мембранного потенциала в аксоном холмике (1 мВ или <). Это связано с тем, что ВПСП возникает в отдалении от аксонного холмика, а амплитуда его мала.

ПД может появиться лишь в случае повторных разрядов в одной синаптической бляшке (временная суммация – медиатор высвобождается порциями (квантами), а не в виде отдельных молекул) либо при одновременном возбуждении нескольких окончаний (пространственная суммация).

Отдельные ВПСП, генерируемые при повторных или одновременных разрядах, складываются и образуют суммарный ВПСП.

Если местные деполяризующие токи, возникающие под влиянием суммарного ВПСП, достаточно велики для того, чтобы мембрана аксонного холмика деполяризовалась до порогового уровня, возникает ПД.

ТПСП тормозит генерацию ПД, уменьшая величину суммарного ВПСП.

Возникновение нервного импульса зависит от того, достаточна ли амплитуда суммарного синаптического потенциала, образующегося в результате сложения всех ВПСП и ТПСП, для деполяризации мембраны аксонного холмика до порогового уровня.

 Медиаторы.

— (от лат. — посредник) – химические вещества, молекулы которых способны реагировать со специфическими рецепторами клеточной мембраны и изменять ее проницаемость для определенных ионов, вызывая возникновение (генерацию) ПД – активного электрического сигнала.

Выделяясь под влиянием нервных импульсов, медиаторы участвуют в их передаче с нервного окончания на рабочий орган и с одной нервной клетки на другую.

В ЦНС роль медиатора осуществляют – ацетилхолин, норадреналин, дофамин, серотонин, гамма аминомасляная и глутаминовая кислоты, глицин.

Основные медиаторы – ацетилхолин и норадреналин.

Медиаторы сами по себе не обладают возбуждающим и тормозящим действием.