Физиология центральной нервной системы. Возбуждение и торможение в ЦНС. Общие принципы координационной деятельности ЦНС

1.

ФИЗИОЛОГИЯ ЦЕНТРАЛЬНОЙ
НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ (ЦНС)
Возбуждение и торможение в ЦНС. Общие
принципы координационной деятельности ЦНС.
Лекция №3
Для стоматологического факультета ПИМУ
Кафедра нормальной физиологии им. Н.Ю.Беленкова
доцент Продиус Петр Анатольевич
2022 г.

2.

ПЛАН ЛЕКЦИИ
• Функции ЦНС.
• Рефлекс. Рефлекторная теория .
• Классификация рефлексов.
• Нейрон. Классификация нейронов.
• Синапс. Классификация синапсов.
• Механизм проведения возбуждения через
химический синапс.
• Законы проведения возбуждения по
рефлекторной дуге.

3.

Нервная система
• Нервная система позвоночных животных
подразделяется на центральную (головной и
спинной мозг) и
периферическую (нервы,
расположенные на периферии нервные узлы –
ганглии, сплетения).
• Периферическая делится на соматическую
(регулирующую деятельность поперечно-полосатой
мускулатуры) и вегетативную (автономную),
регулирующую деятельность внутренних органов.

4.

Центральная нервная система

5.

Функции ЦНС
1). Объединение и согласование всех функций
тканей, органов и систем организма.
2). Связь организма с внешней средой,
регуляция функций организма в соответствии
с его внутренними потребностями.
3). Основа психической деятельности
человека.
Основной вид деятельности ЦНС – рефлекс.

6.

Рефлексом называется ответная реакция
организма, возникающая на раздражение
рецепторов и осуществляемая с участием ЦНС.

7.

Рефлекторная теория Сеченова
1.Структурности (структурной основой рефлекса
является рефлекторная дуга)
2.Детерминизма
(принцип
причинноследственных отношений). Ни одна ответная
реакция организма не бывает без причины.
3.Анализа и синтеза (любое воздействие на
организм
сначала
анализируется,
затем
обобщается).
Академик П.К. Анохин добавил к этой теории
принцип
обратной
связи
(отображающий
точность реакций и адаптацию).

8.

9.

Рефлекторная дуга состоит из :
рецепторов, которые преобразуют энергии внешних
раздражений (информации) в энергию нервного
импульса.
афферентного
(чувствительного)
нейрона,
проводящего нервный импульс в нервный центр;
интернейрона
(вставочного)
нейрона,
представляющего
собой
центральную
часть
рефлекторной дуги;
эфферентного
(двигательного)
нейрона,
проводящего нервный импульс до эффектора;
эффектора (рабочего органа), осуществляющего
соответствующую деятельность.

10.

Рефлекторная дуга
Функционально, рефлекторная дуга
состоит из:
-афферентного,
-центрального и
-эфферентного звеньев,
-связанных между собой
синаптическими соединениями.

11.

Классификация рефлексов
А. По происхождению:
■ Врожденные (безусловные)
■ Приобретенные (условные)
Б. По характеру ответа:
■ Соматические (двигательные, или моторные)
■ Висцеральные (симпатические, парасимпатические,
метасимпатические)

12.

Классификация рефлексов
В. По биологическому значению:
■ Защитные, в т.ч. гомеостатические
■ Приспособительные, в т.ч. ориентировочные
■ Сохранение и продолжение вида (половые,
родительские)
Г. По локализации рецепторов:
■ Интероцептивные
■ Экстрацептивные
■ Проприоцептивные

13.

Классификация рефлексов
В. По уровню замыкания в ЦНС:
• Спинальные
• Бульбарные
• Мезенцефальные
• Диэнцефальные
• Подкорковые
• Корковые

14.

Классификация рефлексов
• Е. По характеру раздражителя:
• ■ Хемочувствительные
• ■ Осмочувствительные
• ■ Механочувствительные
• ■ Термочувствительные
• ■ Фоточувствительные
• ■ Фоночувствительные
• ■ Вестибулярные

15.

Нейрон
Нейрон - (от греч.
neuron — нерв),
нейрон, нервная
клетка, основная
функциональная и
структурная единица
нервной системы

16.

Нейрон состоит из :
Тела нейрона – трофическая,
интеграция сигналов, поступающих
от других нейронов.
Дендритов – восприятие
информации, передача
информации к телу клетки.

17.

Нейрон состоит из :
Аксона (входит в состав нервов)проведение нервного импульса.
Начальный участок аксона (аксональный
холмик) - генерация потенциала
действия.
Пресинаптическое окончания аксона —
передача возбуждения другой клетке.

18.

19.

Классификация нейронов
1 Функциональная
• Тормозные и возбуждающие нейроны
2 Иммуноцитохимическая
• Глутаматергические, ГАМКергические – по
нейромедиатору
3 Морфологическая
• Униполярные, биполярные, мультиполярные
• Пирамидные клетки, гранулярные клетки,
корзинчатые клетки

20.

Структура и функции глии
• Функции глии:
• 1. Защитная (микроглия способна к
фагоцитозу),
• 2. Опорная
• 3. Изолирующая (невозбудимая ткань,
олигодендроциты и Шванновские клетки
образуют миелиновую оболочку).
• 4. Обменная (астроциты снабжают нейроны
питательными веществами)
• 5. Модуляция синаптической передачи
импульса (астроциты)

21.

Структура и функции глии

22.

СИНАПС
Синапс
–
специализированый
межклеточный
контакт,
обеспечивающий
передачу
возбуждающих или тормозных
влияний
от
нейрона
на
иннервируемую клетку

23.

ТИПЫ СИНАПСОВ
Синапсы различаются по:
по механизму действия - электрический, химический и
смешанный;
по локализации на поверхности нервной клетки - аксосоматические, аксо-дендрические и аксо-шипиковые, аксоаксональные;
на поверхности миоцита - мионевральный синапс.
по функции - возбуждающие или тормозящие.

24.

СИНАПС

25.

Электрический синапс
Химический синапс

26.

Этапы синаптической передачи
1. Деполяризация пресинаптической
мембраны.
2. Увеличение проницаемости для
Са2+ (открываются
потенциалзависимые каналы).

27.

Этапы синаптической передачи
3. Выброс
кванта
медиатора
в
синаптическую
щель
методом
экзоцитоза.
При наличии Са2+
везикула, подойдя к внутренней
поверхности
мембраны
пресинаптического окончания в области
активной
зоны,
сливается
с
пресинаптической мембраной.

28.

Этапы синаптической передачи
4. Диффузия
медиатора
к
постсинаптической мембране
и
соединение его с рецептором
постсинаптической мембраны.

29.

Этапы синаптической передачи
5.Открытие
лиганд-зависимых
ионных
каналов постсинаптической мембраны.
Рецептор изменяют свою конформацию,
вследствие чего сразу (при взаимодействии
с ионотропными рецепторами) или через
ряд
биохимических
реакций
(при
взаимодействии
с
метаботропными
рецепторами) происходит открытие ионного
канала.

30.

Этапы синаптической передачи
6. Увеличение тока ионов через
мембрану вызывает изменение заряда
мембраны и формирование локального
ответа.
В
возбуждающем
синапсе
при
открывании Na+ ионных каналов –
формируется
ВОЗБУЖДАЮЩИЙ
ПОСТСИНАПТИЧЕСКИЙ
ПОТЕНЦИАЛ
(ВСПС).

31.

Этапы синаптической передачи
7. Возникновение потенциала действия
(ПД) за счет суммации локальных
ответов в зоне аксонного холмика.
Откуда ПД распространяется по аксону в
сторону пресинаптического окончания.

32.

Этапы синаптической передачи
8. Удаление нейротрансмиттера из
синаптической щели происходит
несколькими путями: диффузией,
ферментативным
разложением,
обратным захватом – эндоцитозом,
глией.

33.

Закономерности проведения возбуждения
по рефлекторной дуге
1.Одностороннее проведение;
2.Замедленное проведение;
3.Суммация подпороговых возбуждений;
4.Трансформация ритма возбуждения;
5.Рефлекторное последействие;
6.Посттетаническая потенциация.

34.

Закономерности проведения возбуждения по
рефлекторной дуге
1.Одностороннее
проведение.
Обусловлено
особенностями
проведения
возбуждения
по
химическому
синапсу. Медиаторы, к которым
рецепторы находятся в постсинаптической мембране,
выделяются только в пресинаптическом окончании.
2.Замедленное проведение. Связано с синаптической
задержкой в центральной части рефлекторной дуги.
Составляет 0.2-0.5 мс и определяет время рефлекса (от
начала раздражения до начала ответной реакции).

35.

Закономерности проведения возбуждения
по рефлекторной дуге
Синаптическая задержка – время
между началом пресинаптической
деполяризации
и
началом
постсинаптического потенциала.
Обусловлена:
Временем,
необходимым
для
деполяризации нервного окончания;
Временем открывания кальциевых
каналов;
Временем увеличения внутриклеточной
концентрации
кальция,
который
запускает процесс экзоцитоза

36.

Закономерности проведения возбуждения по
рефлекторной дуге
3. Суммация подпороговых раздражений. Например,
чихательный рефлекс. И.М. Сеченов открыл, изучил. Два типа:
Суммация временная - ответная реакция возникает при
действии нескольких следующих друг за другом раздражителей.
Механизм: суммируются возбуждающие постсинаптические
потенциалы рецептивного поля одного рефлекса. Суммация
пространственная (одновременная) - возникновение ответной
реакции
при
одновременном
действии
нескольких
подпороговых
раздражителей.
Механизм:
суммация
возбуждающего постсинаптического потенциала от разных
рецептивных полей.

37.

Закономерности проведения возбуждения по
рефлекторной дуге
4. Трансформация ритма возбуждения- изменение ритма возбуждения
нервным как понижая, так и повышая частоту следования импульсов.
Понижение связано с низкой лабильностью синапса (максимально – 100
имп/с).
Повышение обусловлено: возникновением повторных разрядов на
фоне
длительной
следовой
деполяризации;
наличием
полисинаптических нервных цепей; циркуляцией импульсов в
замкнутых нейронных цепях.
5. Рефлекторное последействие - продолжение рефлекторной реакции
после окончания действия раздражителя. Механизмы те же, что и
механизмы повышающей трансформации.

38.

6.Посттетаническая потенциация
– усиление рефлекторного ответа после тетанических
раздражений.
Длительность посттетанической потенциации может составлять от
нескольких минут до нескольких часов. С функциональной точки
зрения посттетаническая потенциация представляет собой
процесс облегчения в ЦНС, связанный с приобретением опыта, т.е.
процесс научения, памяти.
Посттетаническая депрессия – угнетение
рефлекторного ответа во время частотного
раздражения
Ритмическая активация синапса
сопровождается значительным
увеличением амплитуды
синаптических потенциалов

39.

Иррадиация возбуждения
Пфлюгер в 19 веке описал явление Иррадиации в ЦНС
Процесс возбуждения, возникающий в ЦНС может
иррадиировать
(распространяется).
Иррадиация
возбуждения зависит от силы и длительности действия
раздражителя: с увеличением силы и длительности
действия раздражителя иррадиация возбуждения
возрастает. Внешне это выражается в том, что в ответную
реакцию вовлекаются новые нервные центры и новые
группы мышц и движение усиливается.

40.

Нейронные сети
Нейронные сети – совокупность синаптически связанных
нейронов, участвующих в получении, передаче,
хранении и воспроизведении информации.

41.

ОСОБЕННОСТИ НЕЙРОННЫХ СЕТЕЙ
Активность нейронов при передаче и обработке нервных импульсов
регулируется свойствами мембраны;
Функции нейрона могут меняться и адаптироваться к условиям
среды;
Схемы проводящих путей мозга являются генетически
запрограммированными;
В процессе развития возможно локальное изменение нейронных
сетей с формированием новых соединений между нейронами
(пластичность нейронных сетей).
Нейронные сети взаимодействуют с клетками других типов
(глиальные сети).
Нейронные сети могут формировать функциональные системы.

42.

НЕЙРОННЫЕ СЕТИ
1. Дивергенция – это способность нервной клетки
устанавливать многочисленные синаптические связи с
различными
нервными
клетками.
Иррадиация
распространение возбудительного процесса в центральных
нервных образованиях (кашлевой рефлекс).
2. Конвергенция – это схождение различных импульсных
потоков от нескольких нервных клеток к одному нейрону.
Интегративная функция. Мотонейрон – общий конечный путь
двигательной системы (англ. физиол. Шеррингтон)
3. Циркуляция циркуляция нервного импульса по
замкнутой нервной цепочке. Реверберация.

43.

НЕЙРОННЫЕ СЕТИ
1. Дивергенция – это способность нервной клетки
устанавливать многочисленные синаптические связи с
различными
нервными
клетками.
Иррадиация
распространение возбудительного процесса в центральных
нервных образованиях (кашлевой рефлекс).
2. Конвергенция – это схождение различных импульсных
потоков от нескольких нервных клеток к одному нейрону.
Интегративная функция. Мотонейрон – общий конечный путь
двигательной системы (англ. физиол. Шеррингтон)
3. Циркуляция циркуляция нервного импульса по
замкнутой нервной цепочке. Реверберация.

44.

НЕЙРОННЫЕ СЕТИ

45.

Дивергентные нейронные сети
Иррадиация в ЦНС объясняется наличием
дивергентных нейронных сетей

46.

Конвергентные нейронные сети
Нервные центры могут иметь общие
эффекторы (мотонейроны)

47.

Кольцевые нейронные сети
для рефлекторного последействия нужны
кольцевые сети

48.

ТОРМОЖЕНИЕ В ЦНС
Торможение – самостоятельный нервный процесс,
который вызывается возбуждением и проявляется
в подавлении другого возбуждения.
Центральное торможение открыто Иваном
Михайловичем Сеченовым 1862 году в опыте на
таламическом препарате лягушке.

49.

50.

Функции ТОРМОЖЕНИя В ЦНС
1. Координация рефлекторных актов. Направляет
возбуждение к определенным нервным центрам или
по определенному пути, выключая те нейроны и
пути, деятельность которых в данный момент
является несущественной. Результатом такой
координации является определенная
приспособительная реакция.
2. Ограничение иррадиации.
3. Охранительная. Предохраняет нервные клетки от
перевозбуждения и истощения. Особенно при
действии сверхсильных и длительно действующих
раздражителей.

51.

Виды ТОРМОЖЕНИя В ЦНС
Первичное торможение:
1. постсинаптическое,
2. пресинаптическое
Вторичное торможение
1. пессимальное,
2.постактивационное.

52.

Виды ТОРМОЖЕНИя В ЦНС

53.

Виды ТОРМОЖЕНИя В ЦНС
Осуществляется без участия специальных
тормозных структур и развивается в
возбуждающих синапсах.
Было изучено Н.Е.Введенским
и названо пессимальным.
Н.Е. Введенский показал, что возбуждение
может сменяться торможением в любом
участке, обладающем низкой
лабильностью.
В ЦНС наименьшей лабильностью
обладают синапсы.

54.

Торможение вслед
за возбуждением
Разновидность вторичного торможения
1) возникает во время следовой
гиперполяризации мембраны нейрона после
очередного его возбуждения.
2) Для него характерна кратковременность

55.

Тормозные нейронные сети

56.

Латеральное торможение
Пример (сетчатка глаза) происходит
торможение передачи информации в
соседних участках.
Таким способом создаются условия для
четкого видения предмета так как две
точки на сетчатке рассматриваются как
две раздельные точки в том случае, если
между ними есть невозбужденные
участки.

57.

Координация в цнс
Координация в цнс – морфофункциональное
взаимодействие нервных центров, направленное на
осуществление определенного рефлекса или
регуляции функции.
Морфологическая основа координации: связь между
нервными центрами (конвергенция, дивергенция).
Функциональная основа: возбуждение и
торможение.

58.

Принципы Координации в цнс
1.Сопряженное
(реципрокное)
торможение.
Например,
координация
антагонистических
отношений
между
мотонейронами сгибателей и разгибателей, иннервирующих
соответствующие мышцы.
2.Обратная связь. Положительная – сигналы, поступающие на
вход системы по цепи обратной связи, действуют в том же
направлении, что и основные сигналы, что ведет к усилению
рассогласования в системе. Отрицательная – сигналы,
поступающие на вход системы по цепи обратной связи, действуют
в противоположном направлении и направлены на ликвидацию
рассогласования.

59.

реципрокное торможение

60.

реципрокное торможение

61.

Принципы Координации в цнс
3.Облегчение. Это интегративное взаимодействие нервных
центров,
при
котором
суммарная
реакция
при
одновременном раздражении рецептивных полей двух
рефлексов выше суммы реакций при изолированном
раздражении этих рецептивных полей.
4.Окклюзия. Это интегративное взаимодействие нервных
центров,
при
котором
суммарная
реакция
при
одновременном раздражении рецептивных полей двух
рефлексов меньше, чем сумма реакций при изолированном
раздражении каждого из рецептивных полей.

62.

Принципы Координации в цнс
5.Общий конечный путь (принцип «воронки» Шеррингтона).
Конвергенция нервных сигналов на уровне эфферентного звена
рефлекторной дуги определяет физиологический механизм
принципа «общего конечного пути». Механизм слюноотделения.
6.Субординация. Восходящие влияния преимущественно носят
возбуждающий стимулирующий характер, нисходящие носят
угнетающий тормозной характер. Эта схема согласуется с
представлениями о росте в процессе эволюции роли и значении
тормозных процессов в осуществлении сложных интегративных
рефлекторных реакций. Имеет регулирующий характер.

63.

Общий конечный путь
Самые разнообразные стимулы
могут стать причиной одной и той
же рефлекторной реакции, т.е.
происходит борьба за «общий
конечный путь».
Самые разнообразные стимулы
могут стать причиной одной и той
же рефлекторной реакции, т.е.
происходит борьба за «общий
конечный путь».

64.

Принципы Координации в цнс
6. Доминанта. Доминантным называется
временно
господствующий в нервных центрах очаг (или
доминантный центр) повышенной возбудимости в
ЦНС. По А.А. Ухтомскому, доминантный очаг
характеризуется:
- повышенной возбудимостью,
- стойкостью и инертностью возбуждения,
- повышенной суммацией возбуждения.