Краткая функциональная характеристика основных отделов ЦНС

1.

Кафедра нормальной физиологии ДГМУ
Раздел: «Физиология центральной
нервной системы»
ТЕМА ЛЕКЦИИ:
«Краткая функциональная характеристика
основных отделов ЦНС»
Доцент А.Х. Измайлова
1

2.

Вопросы частной нейрофизиологии
2

3.

Физиология спинного мозга
• Спинной мозг (СМ) - наиболее древнее образование ЦНС.
• Характерная особенность его строения - сегментарность.
• Сегмент – это участок СМ с отходящими от него двумя парами
задних (дорсальных) и передних (вентральных) корешков.
Таких сегментов в СМ 31-33 (8 - шейных, 12 - грудных, 5 поясничных, 5 - крестцовых и 1-3 копчиковых).
• Каждый сегмент СМ иннервирует определенный участок тела
(метамер).
• Нейроны СМ образуют серое вещество в виде передних и
задних рогов, а также промежуточной зоны. Они выполняют
рефлекторную функцию спинного мозга.
• Задние рога содержат нейроны, в которых переключается вся
сенсорная информация от рецепторов; они передают
импульсы дальше - в вышележащие структуры головного
мозга.
• Передние рога содержат нейроны (мотонейроны), дающие
аксоны к мышцам, они являются эфферентными. Все
нисходящие
пути
двигательных
реакций
от
коры,
подкорковых структур и ствола мозга заканчиваются в
передних рогах СМ.
3

4.

На поперечном разрезе СМ:
• В центре – серое вещество (тела нейронов,
дендриты): обработка информации.
• Вокруг серого – белое вещество (аксоны) – обмен
информацией с головным мозгом.
• Серое вещество делится на задние, боковые и
передние рога.
• В задние рога входят задние корешки (аксоны
нейронов спинальных ганглиев);
• Из передних и боковых рогов выходят передние
корешки.
• Передние и задние корешки сливаются в
спинномозговой нерв. На задних корешках
находятся спинномозговые ганглии, которые
содержат афферентные (сенсорные) нейроны.
4

5.

6.

Закон Белла-Мажанди
Согласно этому закону – функция задних и передних корешков
различна: задние корешки являются чувствительными
(афферентными), по ним нервные сигналы от рецепторов
доставляются в ЦНС, передние корешки – двигательные
(эфферентные), они доставляют информацию от ЦНС к мышцам
и внутренним органам.

7.

Функции спинного мозга
Спинной мозг выполняет 2 функции - рефлекторную и
проводниковую.
Рефлекторная функция состоит в том, что в СМ находятся
нервные центры, регулирующие соматические и
вегетативные рефлексы.
Проводниковая функция заключается в том, что через
спинной мозг проходят проводящие нервные пути восходящие - от рецепторов к структурам головного
мозга и нисходящие - от структур головного мозга через
СМ к исполнительным органам.
Рефлексы,
которые
регулируются
центрами
СМ
называются спинальными. Различают двигательные
(соматические)
рефлексы,
которые
регулируют
двигательные функции тела и вегетативные рефлексы,
регулирующие деятельность внутренних органов и
кровеносных сосудов.
7

8.

8

9.

Рефлексы спинного мозга
• Двигательные рефлексы СМ делятся на простые и
сложные.
Наиболее
простыми
соматическими
рефлексами спинного мозга являются сухожильные
рефлексы или рефлексы растяжения.
• Рефлекторная дуга этих рефлексов не содержит
вставочных нейронов, поэтому путь, по которому они
осуществляются, называются моносинаптическим, а
сами рефлексы моносинаптическими.
• Вызываются эти рефлексы ударом неврологического
молоточка по сухожилиям. Рефлекторная реакция
проявляется в виде резкого сокращения мышцы.
• Особенно выражены сухожильные рефлексы в мышцах
разгибателей ноги, таких, как четырехглавая мышца
бедра (коленный рефлекс) или трехглавая мышца
голени (ахиллов рефлекс).
9

10.

Рефлексы спинного мозга
• Однако сухожильные рефлексы вызываются и в
мышцах-сгибателях. На руке они четко проявляются
на двуглавой и трехглавой мышцах, на лице —
на мышцах нижней челюсти.
• Замыкание цепи ахиллова рефлекса происходит на
уровне 1-2 сегмента крестцового отдела СМ, коленного
рефлекса – 2-4 поясничного, рефлекса сгибания
предплечья – 4-6-го шейного сегментов.
• Эти рефлексы имеют важное диагностическое значение в
неврологической практике. С помощью этих рефлексов
можно определить:
На каком уровне СМ локализован патологический
процесс.
Определить
недостаточность
или
избыточность
возбуждения нервных центров.
Установить сторону поражения СМ, определяя рефлексы
на правой и левой стороне тела.
10

11.

12.

13.

14.

Рефлексы спинного мозга
• Существует вторая группа рефлексов, осуществляемых с
участием СМ, которые являются более сложными, так как
включают много вставочных нейронов и поэтому
называются полисинаптическими.
• Выделяют три группы этих рефлексов:
Ритмические - к ним относится чесательный рефлекс у
животных, ходьба у человека.
Позные (поддержание позы). - это большая группа
рефлексов, направленных на поддержание определенной
позы, что возможно при наличии определенного
мышечного тонуса.
Шейные или тонические рефлексы. Они возникают при
поворотах и наклонах головы, что вызывает растяжение
мышц
шеи,
в
результате
чего
происходит
перераспределение тонуса мышц тела.
14

15.

Шейные тонические рефлексы
• Шейные тонические рефлексы запускаются при возбуждении
проприоцепторов мышц шеи. Как показали опыты голландского
ученого Р. Магнуса, шейные тонические рефлексы в зависимости от
положения головы относительно туловища вызывают следующие
изменения тонуса у животных:
• откидывание головы назад - возрастание тонуса разгибателей
передних и уменьшение тонуса задних конечностей;
• опускание головы - понижение разгибательного тонуса передних
конечностей при увеличении тонуса разгибателей задних
конечностей;
• наклон или поворот головы - компенсаторное усиление
разгибательного тонуса передней и задней конечностей на той
половине тела, в сторону которой произошел наклон (или поворот)
головы.
15

16.

17.

18.

19.

20.

Основные отделы головного мозга

21.

Физиология ствола мозга
• Ствол мозга включает: продолговатый мозг, варолиев
мост с мозжечком (задний мозг), а также средний мозг.
Продолговатый мозг (ПМ)
• Является продолжением СМ; его длина составляет
примерно 2,5 см.
• Рефлекторная функция ПМ осуществляется ядрами
черепно-мозговых нервов (от VIII по XII пары).
• ПМ регулирует жизненно важные функции: дыхание,
работу сердца и сосудов, ЖКТ.
• Здесь расположены центры защитных рефлексов
(чихания, кашля, слезоотделения, мигания, рвоты).
• Осуществляет регуляцию сложно координированных
рефлексов жевания, глотания, сосания.
• Регулирует рефлексы позы, положения тела в
пространстве при выполнении различных движений.
21

22.

23.

Продолговатый мозг – как «жизненный узел»
• Продолговатый мозг, где расположены дыхательный
центр, центры регуляции сердца и сосудов, а также
других жизненно важных функций называют «жизненным
узлом», т.к. даже небольшая травма этого отдела ЦНС,
протяженностью всего в 25 мм, несовместима с жизнью
(у
человека
останавливается
дыхание,
падает
артериальное давление, может произойти остановка
сердца).
• За счет комплекса расположенных в ПМ вестибулярных ядер
осуществляются
важные
статические
и
статокинетические
рефлексы.
Статические рефлексы обеспечивают определенное позу тела в
пространстве в условиях покоя. Например, при неудобном
положении тела включаются выпрямительные рефлексы.
Статокинетические рефлексы обеспечивают перераспределение
тонуса мышц туловища и шеи при выполнении движений, связанных
с изменением скорости - ускоренные, замедленные, вращательные.
Они направлены на поддержание равновесия тела. Примером
статокинетического рефлекса является лифтный рефлекс.
23

24.

24

25.

Варолиев мост
Варолиев мост (pons) – это часть заднего мозга, расположенный
между продолговатым и средним мозгом. Варолиев мост состоит
из покрышки, в которой расположены скопления серого вещества —
ядра черепных нервов, и основания, содержащего проводящие
пути.
Здесь находятся ядра черепных нервов от V по VIII.
5 пара – тройничный нерв иннервирует жевательные мышцы и
обеспечивает процесс жевания; осуществляет напряжение мышц
мягкого неба и барабанной перепонки.
6 пара - отводящие нервы содержат двигательные волокна, которые
обеспечивают поворот глаза кнаружи.
7 пара – лицевой нерв отвечает за мимику лица.
8 пара – преддверно-улитковый нерв доставляет информацию о
положении тела в пространстве.
Также здесь находится пневмотаксический центр, регулирующий
продолжительность фаз вдоха, выдоха и паузы между ними.
Основание варолиевого моста включает в себя пути, идущие от коры
к мосту, продолговатому, спинному мозгу и мозжечку.
25

26.

27.

28.

Физиология мозжечка
• Мозжечок является древней структурой ЦНС.
• Он состоит из двух полушарий, червя и клочковоузелковых (флоккулонодулярных) долей.
• Полушария
мозжечка
покрыты
корой
и
имеют
подкорковые ядра (пробковидное, зубчатое, шаровидное
ядра, ядро шатра).
• Мозжечок участвует в координации и регуляции
произвольных и непроизвольных движений, а также в
регуляции поведения и вегетативных функций.
• Функционально в нем выделяют древнюю, старую и
новую части.
• Древняя
часть
(архицеребеллюм)
представлена
клочково-узелковой долей – она участвует в регуляции
тонуса мышц, позы и равновесия (получая информацию
от вестибулярного аппарата и вестибулярных ядер).
28

29.

Физиология мозжечка
• Старый мозжечок (палеоцеребеллюм) состоит из участков
червя, язычка и околоклочкового отдела. Получает в основном
информацию от проприорецепторов. Участвует в координации
позы и целенаправленных движений.
• Новый
мозжечок
(неоцеребеллум)
представлен
корой
полушарий мозжечка и участками червя; в него поступает
информация от коры головного мозга, зрительной и слуховой
сенсорной
систем.
Участвует
в
программировании
и
контролировании произвольных движений.
• Кора мозжечка состоит из 3 слоёв: 1) верхний (молекулярный);
2) средний (ганглиозный) составляют грушевидные нейроны
(клетки Пуркинье). Это главная функциональная единица коры
мозжечка и они являются единственными эфферентными
нейронами коры мозжечка, которые связывают её с
внутримозжечковыми нейронами и вестибулярными ядрами; 3)
нижний (гранулярный) образован из клеток-зёрен и клеток
Гольджи.
29

30.

30

31.

Физиология мозжечка
• Из мозжечка информация направляется через верхние ножки: в таламус, ядра ствола мозга, РФ;
через средние ножки: в лобные отделы коры головного
мозга;
через
нижние
ножки:
к
вестибулярным
ядрам
продолговатого мозга, оливам, РФ.
• При повреждении мозжечка нарушаются двигательные и
вегетативные функции.
• Впервые удаление мозжечка в эксперименте провел
итальянский
физиолог
Лючиани (1907), который
наблюдал у собаки три характерных симптома (триада
Лючиани): 1) атония - отсутствие мышечного тонуса; 2)
астения - повышенная утомляемость, снижение силы
мышц; 3) астазия - утрата способности к длительному
сокращению мышц.
31

32.

Последствия повреждения мозжечка
У человека повреждение мозжечка проявляется
следующими симптомами:
атаксия
нарушение
координации
движений,
невозможность выполнения движений в нужном порядке
или в определённой последовательности (адиадохокинез,
«пьяная» походка, асинергия);
дистония - непроизвольное повышение или понижение
мышечного тонуса;
тремор - дрожание пальцев рук, кистей, головы в покое;
астения; астазия (см выше); в результате астазии
затрудняется стояние, сидение;
дисметрия - нарушается равномерность движений, они
либо излишние (гиперметрия), либо недостаточные
(гипометрия).
адиадохокинез - больной не может выполнять быструю
смену движений: сгибание-разгибание пальцев, смену
пронации супинацией и наоборот.
32

33.

33

34.

35.

35

36.

Физиология среднего мозга
• В состав среднего мозга входят бугры четверохолмия, красное
ядро, чёрная субстанция, ядро глазодвигательного нерва (III
пара черепных нервов) и ядро блокового нерва (IV пара).
• Бугры четверохолмия включают в себя верхнее и нижнее
двухолмие.
• Верхнее двухолмие является первичным центром зрения,
здесь происходит переключение импульсов, поступающих от
рецепторов глаза на нейроны, которые посылают сигналы в
зрительную
область
коры.
Они
осуществляют
ориентировочную реакцию на свет - поворот головы и глаз на
световой раздражитель.
• Нижнее двухолмие осуществляет ориентировочные реакции
на звук, т.е. здесь находятся первичные центры слуха.
• В целом ядра четверохолмия осуществляет сторожевые
рефлексы, т.е. вздрагивание, настораживание на сильный
звуковой
или
световой
раздражители,
которые
сопровождаются вегетативными реакциями.
36

37.

Физиология среднего мозга
• В чёрной субстанции среднего мозга находятся нейроны, которые
осуществляют координацию рефлексов жевания и глотания,
координацию мелких движений пальцев (игра на пианино, скрипке),
обеспечивает пластический тонус человека, участвуют в сокращении
мимических мышц.
• При поражении дофаминергических нейронов чёрной субстанции
(например, при атеросклерозе сосудов головного мозга) развивается
болезнь - паркинсонизм (тремор; амимия – маскообразное лицо;
расстройство эмоций и др. симптомы).
• Красное ядро получает импульсы от мозжечка, моторной зоны коры
и ядер подкорки. Они оказывают тормозящее влияние на
мотонейроны разгибателей (через вестибулярное ядро Дейтерса и
ретикулярную формацию).
• При повреждении красных ядер наступает децеребрационная
ригидность. Децеребрация – это операция перерезки между
верхними и нижними бугорками четверохолмия, когда красное ядро
остаётся выше перерезки. При этом у животного поднят хвост,
запрокинута голова, разогнуты все конечности. То есть, резко
повышен тонус мышц-разгибателей.
37

38.

Красное ядро – регулирует
мышечный тонус и
правильное положение
тела в пространстве.
Черная субстанция –
также регулирует
мышечный тонус, тонкие
движения пальцев рук,
участвует в регуляции
актов жевания, глотания,
артериального давления и
дыхания.
Четверохолмие. Верхние
холмики четверохолмия –
реакция на новые зрительные
стимулы. Нижние холмики
четверохолмия – реакция на
новые звуковые стимулы.
При появлении новых стимулов
холмики четверохолмия запускают
ориентировочную реакцию –
поворот глаз, головы и всего тела
в сторону источника сигнала («что
такое?»).
Центральное серое вещество (ЦСВ) –
продолжение ретикулярной формации
продолговатого мозга и моста, является главным
центром сна.
38

39.

40.

41.

Физиология ретикулярной формации
• Ретикулярная формация (РФ) – это диффузная сеть нейронов,
тянущаяся от СМ до неспецифических ядер таламуса.
• РФ связана практически со всеми структурами ЦНС и состоит
из нейронов разных размеров с огромным количеством
отростков, коллатералей, множеством электрических и
химических синапсов.
• Различают
восходящие
и
ниcходящие
влияния
РФ.
Восходящие
влияния
(на
кору
б.п.)
обычно
носят
активирующий характер - РФ повышает тонус коры и
возбудимость её нейронов, не изменяя характера ответов на
раздражители.
• Нисходящее влияние (на спинной мозг) открыто И.М.
Сеченовым (1862) в опыте «центрального торможения», с
кристалликом хлорида натрия, помещённым на таламус
лягушки. При этом он наблюдал торможение сгибательного
рефлекса задней лапки. В настоящее время установлено, что
РФ может оказывать на функцию СМ не только тормозящее, но
и стимулирующее влияние.
41

42.

43.

Промежуточный мозг
• Расположен между средним и конечным мозгом вокруг III желудочка
мозга. Он состоит из таламической области и гипоталамуса.
• Таламическая область включает таламус, метаталамус (коленчатые
тела) и эпиталамус (эпифиз).

44.

45.

ТАЛАМУС
• Таламус - «зрительный бугор», в котором до 40
ядер, которые объединяются по функции в 3
группы:
1) специфические (релейные);
2) ассоциативные;
3) неспецифические.
• Сенсорные
(релейные)
ядра
делятся
на:
сенсорные и несенсорные.
• Сенсорные релейные ядра переключают всю
афферентную импульсацию от рецепторов
(зрительных, слуховых, вкусовых и др.) в
сенсорные зоны коры большого мозга.
• Несенсорные релейные ядра переключают в кору
несенсорные импульсы из разных отделов ЦНС.

46.

Функциональная роль ядер таламуса
• Ассоциативные ядра таламуса получают входы не от
сенсорных систем, а от других ядер таламуса.
Эфферентные выходы от этих ядер направляются в
основном в ассоциативные поля коры б.м.
• В свою очередь кора мозга посылает сигналы к
ассоциативным ядрам, регулируя их активность.
• Интегративная функция ассоциативных ядер заключается
в объединении деятельности как таламических ядер, так и
различных зон ассоциативной коры полушарий мозга.
• Неспецифические ядра являются эволюционно более
древней частью таламуса. К ним поступает информация
по коллатералям через РФ от специфических сенсорных
систем.
• Неспецифические ядра имеют двусторонние связи с
другими таламическими ядрами и структурами ствола
мозга.
• Они имеют диффузные проекции ко всем областям коры,
регулируют активность корковых нейронов.

47.

Таламус
Гипофиз
Эпифиз
Гипоталамус
Таламус – фильтрует информацию,
Мозжечок
поднимающуюся в кору
Продолговатый мозг пропуская сильные и новые
больших полушарий,
сигналы (непроизвольное внимание), а также
сигналы, связанные с текущей деятельностью коры
(«по заказу» коры, произвольное внимание).
Ножки мозга
Четверохолмие
Мост
47

48.

Функции гипоталамуса
• Гипоталамус (ГТ) объединяет функции вегетативной,
соматической и эндокринной систем, играет важную роль
в поддержании постоянства внутренней среды организма
(гомеостазиса).
• Включает до 40 парных ядер. Главные афферентные
входы в ГТ - от коры б.м., лимбической системы,
базальных ганглиев и РФ ствола мозга. Эфферентные
выходы - на РФ, вегетативные центры ствола мозга и СМ.
• Гипоталамус является высшим подкорковым центром,
регулирующим вегетативные функции (деятельность
внутренних органов, обмен в-в, энергии и т.д.).
• Здесь расположены центры голода и насыщения,
терморегуляции, всех видов обмена веществв, центры сна,
бодрствования, центры биологических мотиваций и
эмоций.
• Гипоталамус составляет важную часть лимбической
системы мозга.

49.

Лимбическая система

50.

Лимбическая система
• Лимбическая система (ЛС) - это функциональное
объединение структур среднего, промежуточного и
конечного мозга, которые участвуют в организации
мотивационных, эмоциональных и вегетативных реакций
организма.
• Сюда
входит
древняя
кора
(препериформная,
периамигдалярная кора, обонят. луковицы, обонят.
тракты), старая кора (гиппокамп, зубчатая фасция и
поясная извилина), срединная кора (островковая кора,
парагиппокампальная извилина).
• ЛС включает в себя также подкорковые образования:
миндалины
мозга,
ядра
перегородки,
переднее
таламическое ядро, сосцевидные (мамилярные) тела.
• Особенность ЛС - наличие между её структурами
двусторонних связей, образующих замкнутые круги.

51.

Лимбическая система
• В так называемый «круг Пейпеса» входят:
гиппокамп - маммилярные тела - передние ядра
таламуса
кора
поясной
извилины
парагиппокампальная извилина - гиппокамп.
Этот
круг
обеспечивает
за
эмоции,
формирование памяти и обучение
• Другой круг: миндалина – гипоталамус –
мезенцефальные
структуры
–
миндалина
регулирует агрессивно-оборонительные, пищевые
и сексуальные формы поведения.
• ЛС называют также висцеральным мозгом,
подчеркивая тем самым важную роль, которую
она играет в регуляции деятельности внутренних
органов.

52.

53.

Лимбическая система
• Более всего изучены такие структуры ЛС как
гипоталамус, миндалина и гиппокамп. Так,
доказано, что гиппокамп и связанные с ним зоны
лобной коры играют важную роль в механизмах
памяти и обучения.
• В эволюционном аспекте ЛС сформировалась в процессе
усложнения форм поведения организма, перехода от
жестких,
генетически
запрограммированных
форм
поведения к пластичным, основанным на обучении и
памяти.
•В
настоящее
время
довольно
распространенным
эмоциональным
нарушением,
связанным
с
патологическими функциональными изменениями в
структурах ЛС, является состояние тревоги, которое
проявляется в двигательных и вегетативных нарушениях,
возникновение чувства страха перед реальной или
вымышленной опасностью.

54.

Базальные ядра
• Базальные ганглии (БГ) или подкорковые ядра расположены внутри переднего мозга, в основном
в лобных долях.
• К ним относят - хвостатое ядро и скорлупу
(которые объединяют под названием «полосатое
тело»), ограду и бледный шар.
• БГ участвуют в организации двигательной
функции организма:
играют главную роль в
процессе перехода от замысла (фазы подготовки)
движения к выбранной программе действия (фазе
выполнения движения).
• Полосатое
тело
принимает
участие
в
организации
и
регуляции
движений
и
обеспечении перехода одного вида движения в
другое;
участвуют
в
закреплении
профессиональных двигательных автоматизмов.

55.

Базальные ядра
• Полосатое
тело
регулирует
сложные
двигательные
функции,
безусловнорефлекторные
реакции
цепного
характера (бег, плавание, прыжки), инстинкты.
При его поражении возникают гиперкинезы –
избыточные движения.
• Бледный шар является центром сложных
двигательных реакций (ходьба, бег), формирует
сложные мимические реакции, распределение
мышечного тонуса. При поражении бледного
шара
движения
теряют
свою
плавность,
становятся
скованными,
неуклюжими.
Разрушение – ведет к адинамии, отвращению ко
всякому движению.

56.

Базальные ядра
• Связи БГ с др. структурами мозга имеют характер
функциональных петель.
• Так, скелетомоторная петля: «кора - БГ- двиг. ядра
таламуса - кора» - регулирует силу, амплитуду,
направление движения.
• Другая петля - глазодвигательная - регулирует движение
глаз.
• Симптомы, связанные с нарушением двигательных
функций при поражении БГ, можно разделить на
гипофункциональные
(дефицит
движений),
и
гиперфункциональные (избыточность движений).
• Поражение БГ приводит к возникновению болезни
Паркинсона, имеющей целый ряд симптомов, из которых
главными являются ригидность, тремор и акинезия
(отсутствие движений).

57.

Дорогие студенты!
• Успешность усвоения Вами вопросов частной нейрофизиологии
на 99% зависит от ваших «анатомических» знаний мозга.
• Мозг, как Вы убедились, устроен сложно - и структурно, и
функционально.
• Выражение «как много надо знать, чтобы знать, как мало мы
знаем», в полной мере относится к нашим знаниям о работе
мозга.
• Этот «черный ящик» полон загадок и домыслов, а «ключ» к
разгадке многих тайн спрятан так же хитро как смерть Кащея в
детских сказках (на кончике иглы…).
• Очень сомневаюсь, что кому-то удастся создать «искусственный
интеллект» такого уровня, чтобы он мог соперничать с мозгом
«homo sapiens»!
• А у Вас он есть! К тому же не особенно загруженный
медицинской информацией!
• И в этом Ваше преимущество: раз Ваши нейроны испытывают
«информационный голод», то они готовы «съесть» всё!
• Даже самые сложные вопросы физиологии ЦНС. Приятного им
аппетита!