Анатомия ЦНС и физиология ВНД

1. Анатомия ЦНС и физиология ВНД

Лекция 1 по дисциплине «Анатомия ЦНС и физиология ВНД»
Блаженова Ирина Владимировна – психолог, преподаватель,
мультимодальный травма-терапевт, гештальт-терапевт,
EMDR-терапевт, супервизор

2. План лекции

Анатомия НС
Ритмы мозга
2

3.

Нервная система — иерархически организованная нервная
ткань, пронизывающая весь организм и связывающая его в
единое целое.
Центральная нервная система (ЦНС) - основная часть
нервной системы животных и человека, представлена
спинным и головным мозгом.
Анатомия ЦНС — изучает морфологию нервной системы на
уровне органов.
Физиология высшей нервной деятельности — исследует
общие закономерности функционирования нервных клеток,
отдельных структур ЦНС и всей нервной системы в целом.
3

4.

Организм человека — открытая биологическая система: для поддержания жизни ему
необходимо непрерывное поступления энергии и вещества из окружающей среды (воздух,
пища, солнце и т. д.).
1.
2.
3.
4.
Функции НС:
Координация взаимодействия
организма с внешней средой
Координация функционирования
различных органов и тканей
Интеграция частей организма в единое
целое
Поддержание гомеостаза – постоянства
внутренней среды
1.
2.
3.
4.
Принципы действия НС:
Воспринимает информацию из
внешней и внутренней среды
Перерабатывает полученную
информацию
Хранит информацию
Генерирует сигналы,
обеспечивающие ответные реакции,
адекватные действующим
раздражителям
4

5. История изучения НС

Череп со следами прижизненной трепанации
Датировка — 7000 лет назад
Леонардо да Винчи, 15 в. н. э.
5

6. История изучения НС

1543 г.
Андреас Везалий «О строении человеческого тела»
6

7. Уровни изучение работы НС

Молекулярный
Нейросети
Клетка — нейрон
Отделы мозга
Глобальные сети
7

8.

8

9. Нервная система

Центральная НС
Периферическая НС
Пары нервов
Головной мозг
Спинной мозг
Соматическая
Иннервация кожи,
суставов и мышц
Под контролем
сознания
симпатическая
Вегетативная
(висцеральная, автономная)
Иннервация внутренних
органов, желез,
кровеносных сосудов
парасимпатическая
9

10. Филогенез

Древние – есть уже у
рыб
Старые – возникают у
четвероногих –
управление
конечностями
Новые –
теплокровные,
птицы,
млекопитающие
10

11. Теория триединого мозга

Пол Маклин, 1960-е
Мозг состоит из трех слоев, которые и последовательно
добавлялись в ходе эволюции.
Рассматриваются как независимые структуры, а
информация в них движется «снизу вверх»: сначала
импульс появляется в рептильном мозге, потом
попадает в лимбическую систему, а затем финальное
решение принимается в неокортексе.
Согласно модели, базальные ганглии отвечают за
первичные инстинкты, лимбическая система отвечает за
эмоции, а неокортекс отвечает за объективные или
рациональные мысли.
Все 3 уровня развиваются и модифицируются
одновременно с усложнением вертикальных
и горизонтальных сетей, которые их
соединяют
11

12. Онтогенез

На второй декаде
развития эмбриона на его
поверхности закладывается
нервная трубка.
12

13.

13

14. Нейрон

Основная структурная и функциональная единица НС
14

15.

1011 нейронов
100 млрд
1016 контактов
между
нейронами
15

16. Классификации нейронов

Нейроны коры головного мозга
По количеству отростков
По дендритам
Звездчатая
клетка
Пирамидальная
клетка
Клетка Гольджи I типа
Проекционные нейроны
Клетка Гольджи II типа
Нейроны локальных сетей
По длине аксона
16

17. Классификации нейронов

По связям и функциям:
Афферентные – сенсорные – первичные чувствительные нейроны –
имеют связи на чувствительных поверхностях тела.
(кожа, сетчатка глаза, язык…)
Эфферентные нейроны — регулируют работу эффекторов (мышц,
желез и т.д.).
Мотонейроны – аксоны связаны с мышцами.
Большинство нейронов НС
Ассоциативные – вставочные – интернейроны – образуют связи только
с другими нейронами.
Секреторные нейроны — это клетки мозга, специализированные на
функции синтеза и секреции биологически активных веществ.
17

18. Нейроглия Гематоэнцефалический барьер

ГЭБ – регулирует какие вещества из крови
могут попадать в нейроны
Нейроглия — совокупность вспомогательных
клеток нервной ткани.
Составляет около 40 % объёма ЦНС.
Функции глиальных клеток:
• Опорная
• Регуляторная
• Трофическая
• Секреторная
• Разграничительную
• Защитная
18

19. Миелинизация

Миелиновая оболочка аксонов - липиднобелковый футляр, состоящий из
олигодендроцитов и швановских клеток.
Ускорение проведения сигнала
Защита от повреждений
Опорная функция
Обеспечение питания аксону
Перехват
Ранвье
Поперечный срез зрительного нерва
19

20. Серое и белое вещество

Серое вещество – скопления тел нейронов и дендритов – зона восприятия и обработки информации.
• кора больших полушарий
• базальные ядра
• спинной мозг
Белое вещество — состоит в основном из пучков аксонов,
покрытых миелином.
20

21. Свойства нервной ткани. Потенциал действия

Возбудимость – способность отвечать на
действие раздражителя
высокоспециализированной реакцией –
генерацией потенциала действия.
Проводимость – способность передавать
возбуждение.
Потенциал действия – кратковременное изменение
разности потенциалов между наружной и внутренней
поверхностями мембраны клетки, которое возникает в
момент возбуждения.
21

22. Потенциал покоя и потенциал действия

Клетки одни ионы накапливают внутри, а
другие – выталкивают наружу с помощью
специализированных мембранных белков.
Составы ионов внутри и снаружи клетки
различаются
На внутренней поверхности мембраны
скапливается заряд – мембранный потенциал
Благодаря работе ионных каналов
мембранный потенциал моет меняться
Потенциал покоя - разность электрических
потенциалов, на внутренней и наружной
сторонах мембраны, когда клетка в покое. У
нейронов и нервных волокон обычно
составляет −70 мВ.
Потенциал действия – состояние возбуждения нейрона.
22

23. Химический синапс

– место контакта двух нейронов
Информация, пришедшая в виде электрического импульса по аксону, в терминали
преобразуется в химический сигнал – именно он пересекает синаптическую щель.
аксон (желтый) и дендрит (синий)
на снимке электронного микроскопа
23

24. Синаптическая передача

– процесс перехода информации через синапс
(1) синаптический пузырек, заполненный
медиатором, в ответ на
(2) поступление кальция по потенциалзависимым кальциевым каналам
(3) выделяет свое содержимое в синаптическую
щель (мембрана пузырька сливается с
пресинаптической мембраной), а затем
(4) нейромедиатор захватывается обратно
24

25. Формы синапсов и нейропластичность

25

26. Нейромедиаторы и нейромодуляторы

Нейромедиаторы (нейротрансмиттеры) —
биологически активные химические
вещества, передающие информацию от
нейрона к нейрону или другим клеткам.
Нейромодуляторы – не действуют на синапсы
напрямую, но модифицируют чувствительность
нейрона к синаптической стимуляции или торможению
(влияют на интенсивность и продолжительность
действия медиатора)
Нейромедиаторы:
Возбуждающие – способствуют генерации
электрических импульсов (ацетилхолин,
дофамин, серотонин, глутамат,
норадреналин)
Тормозные – препятствуют возникновению
электрических импульсов (ГАМК, глицин)
26

27. Цепи и сети нейронов

27

28. Ритмы мозга (ЭЭГ)

Нерегулярный сигнал
Синхронизированный сигнал
28

29. Механизмы синхронного ритма

Результат коллективного поведения всех
участников:
делят и распределяют функцию синхронизации
между собой, взаимно возбуждая или ингибируя
друг друга
Получают сигнал от «центральных часов» или
водителя ритма
29

30. Ритмы мозга

• Дельта — глубокий сон, восстановительные
процессы, низкий уровень активации
• Тетта — сонливое состояния, просоночное
состояние, изменения состояния сознания
(угнетение отклика на стимулы)
Гиппокамп, кора
• Альфа — мышление в покое, в расслабленном
состоянии, с закрытыми глазами
планирование тормозной активности в
различных участках мозга, медитация,
фантазии
• Бетта — повышенное внимание, занятость или
тревожное мышление, умственная активность,
решение сложных задач
• Гамма — активное обучение, творческая
деятельность, разговор, соматосенсорная кора
Биологическая обратная
связь (БОС)
30

31. Ритмы мозга млекопитающих

31

32. Спинной мозг

Сегментарное строение. 31 уровень
Основные функции – управление телом:
- Анализ сенсорных сигналов
болевая (информация о повреждении),
кожная (прикосновение, тепло, холод,
вибрация)
мышечная (о сухожилиях, растяжении мышц,
поворот сустава)
- Вегетативная функция
(управление внутренними органами)
- Двигательная функция
(управление мышцами)
32

33. Спинной мозг

Сегмент спинного мозга – участок, который дает
начало одной паре спинномозговых нервов.
Спинномозговые нервы прикреплены к спинному
мозгу передним и задним корешками.
Передние – эфферентные –
несут информацию к органу/ мышце.
Задние – афферентные — несут информацию к ЦНС,
образуют утолщение – спинальный ганглий.
33

34. Спинной мозг

Канатики белого вещества –
проводящие пути (пучки отростков) соединяют сегменты
между собой и с головным мозгом
Задние рога серого вещества
- Первичная обработка сенсорного сигнала
- Остановить слабый сигнал
- Остановить постоянно действующий сигнал
Если сигнал достаточно сильный или новый, он проходит в
Промежуточное ядро.
Сигналы от головного мозга и от сенсорных нейронов
сходятся на нейронах промежуточного ядра.
34

35. Спинной мозг

Промежуточное ядро -на связи с головным мозгом
«решается», будет или не будет запускаться реакция.
Если реакция запускается – сигнал идет на боковые и
передние рога
Передние рога – мотонейроны – запускают мышечные
сокращения (ацетилхолин).
Боковые рога – вегетативные нейроны.
Грудные, шейные сегменты – Симпатическая НС.
Крестцовые сегменты – Парасимпатическая НС.
35

36. Простой рефлекс

Рефлекс —(от лат. reflexus —
отражённый)
стереотипная (стандартная, одинаковая
для одинаковых условий) реакция живого
организма на какое-либо воздействие
(раздражитель), проходящая с участием
рецепторов и под управлением нервной
системы.
36

37. Вегетативная НС

31 пара спинномозговых
нервов
12 пар черепных нервов –
через них головной мозг
соединяется с телом
(они менее стереотипны)
37

38. Головной мозг

Большие полушария
Промежуточный мозг
Мозжечок
Ствол мозга:
● Средний мозг
● Варолиев мост
● Продолговатый мозг
38

39. Язык координат

Префронтальная - Затылочная
39

40.

Дорсолатеральная
префронтальная кора
Поясная кора
2
4
3
Мозжечок
1
Передняя поясная кора
1+2
5
Дорсальная (1)
Подколенная (2)
Задняя поясная кора
3+4+5
Задняя вентральная (3)
Задняя дорсальная (4)
Ретросплениальная (5)
40

41.

Миндалина = Амигдала
Поясная извилина =
Цингулярная кора
Островковая кора = Инсула
41

42. Система желудочков мозга

Развивается из канала эмбриональной нервной трубки
Система желудочков головного мозга связана с центральным
каналом спинного мозга.
Боковые желудочки
Заполнены спинномозговой жидкостью – ликвором.
Основные функции:
предохраняет головной и спинной мозг от механических и
химических воздействий,
обеспечивает поддержание постоянного внутричерепного
давления и водно-электролитного гомеостаза,
поддерживает трофические и обменные процессы между
кровью и мозгом,
обеспечивает выделение продуктов метаболизма мозга
Третий
желудочек
Четвертый
желудочек
42

43. Ствол мозга

Это прямое продолжение спинного мозга вверх.
В стволе расположены ядра черепных нервов.
Ствол контролирует жизненно важные функции
(самые древние и базовые):
-Дыхание
-Сердцебиение
-Тонус сосудов
-Пищеварение (частично)
-Ритмы сна и бодрствования
Представлен непарными конструкциями
Дыхательный центр:
Пейсмейкеры дыхательного ритма – 1/5 сек
Сосудодвигательный центр
Центр врожденного пищевого поведения
Нейроны имеют врожденно заданную функцию
43

44. Ствол мозга Мост и продолговатый мозг

Таламус
(промежуточный мозг)
Функциональное строение аналогично спинному мозгу:
У каждого черепного нерва есть одно или несколько ядер.
Ядра черепных нервов по функциям аналогичны
передним, боковым и задним рогам серого вещества
спинного мозга.
Ядра в том числе вырабатывают нейромедиаторы.
Ретикулярная формация — промежуточному ядру:
центральная интегративная зона продолговатого мозга и
моста – собирает вместе сенсорные сигналы, запускают
реакций, с учетом влияния высших отделов (коры,
гипоталамуса…).
Средний
мозг
Мост
Продолговатый
мозг
44

45. Ствол мозга. Средний мозг

Четверохолмие — любопытство на самом древнем уровне –
стремление собрать новую информацию.
Передняя пара холмиков – вспомогательное участие в
обработке зрительных сигналов – реакция на новые зрительные
сигналы.
Таламус
Ориентировочный рефлекс:
Детекторы новизны → поворот глаз в сторону нового сигнала
Нижние холмики – слуховые центры (получают сигнал от ядер
VIII пары нервов) – реагируют на новые слуховые сигналы.
Управление движениями глаз – это самые тонкие и точные
движения нашего организма – вращение глаза в
глазодвигательной орбите и настройка зрения на анализ
объекта (аккомодация).
Анализ движения глаз позволяет оценить бессознательные
процессы переработки информации в мозге.
Средний мозг
Мост
Продолговатый
мозг
45

46. Ствол мозга. Средний мозг

Центральное серое вещество – интегративная функция
Реакции связанные с управлением общим уровнем
бодрствования
Центральное
серое вещество
Красное ядро
Центры сна
Регуляция болевой чувствительности
Двигательные центры:
Красное ядро: связано с мозжечком и процессами
двигательного обучения, усиливает сгибательные
движения
Черная субстанция: дофаминовые нейроны
(Паркинсонизм – повреждение черной субстанции)
Сдерживает избыточные глазодвигательные реакции
(латеральная часть)
Черная субстанция
Вентральная тегментальная область:
Дофаминергические нейроны
Аксоны идут к коре больших полушарий и прилежащему ядру
Система контроля уровня эмоций и потребностей, связана со
скоростью обработки информации в коре больших полушарий
46

47.

Средний мозг
Мост
Продолговатый
мозг
Сегменты
спинного мозга
47

48. Промежуточный мозг: таламус и гипоталамус

Таламус
Эпиталамус и эпифиз
Эпифиз: генерация серотонина –
регулирование циклов сон-бодрствование
Гипоталамус
образует единую функциональную систему
с Гипофизом
48

49. Таламус

Подкорковый центр чувствительности
Таламус состоит из большого количества ядер: тот же набор
центров, что и в коре больших полушарий, но в уменьшенном
размере.
Через таламус проходят все кроме обонятельного проводящие
пути.
Ядра таламуса выполняют роль переключателя: проводит,
блокирует или замедляет, ослабляет сигналы в большие
полушария.
Чтобы кора больших полушарий не получала лишних
возбуждающих сигналов и работала эффективно.
ГАМК – тормозные реакции.
Созревает к 8-10 годам, но в пубертат половые гормоны опять
нарушают его работу.
49

50. Таламус

По функциям можно разделить ядра таламуса на 3 класса:
Ядра-реле (переключатели) – получают информацию от
небольшого количества источников и направляют ее в
узкую зону коры – большая часть.
Диффузно-проекционные – получают от большого
количества источников и направляют сразу в несколько зон
коры и подкорковых структур.
Ретикулярное ядро – имеет двусторонние связи с другими
ядрами таламуса и при необходимости тормозит их работу.
50

51. Гипоталамус + Гипофиз

Функция: постоянство внутренней среды организма
•Нейроэндокринная регуляция (постоянно оценивают концентрацию гормонов в крови)
•Вегетативная регуляция
•Центры биологических потребностей
Участвует в регуляции:
- Водный баланс
- Терморегуляция
- Циклы сна и бодрствования
- Половое поведение
- Память
- Обучение
- Эмоциональных состояний
- Социального поведения
Гипоталамус влияет на выработку гормонов гипофизом
Регуляторные контуры
щитовидной железы, коры
надпочечников, половые
железы, гормоны роста
Гипоталамус
(релизинг и ингибирующие
гормоны)
↓
Гипофиз
↓
Железа
51

52.

Гипоталамус + Гипофиз
Латеральное ядро – участвует в пищевом поведении (стимуляция
вызывает чувство голода, разрушение – анорексию)
- поддержании состояния бодрствования
Медиальная группа ядер:
Передняя – вырабатывают вазопрессин и окситоцин По нервным
волокнам попадают в гипофиз,
а оттуда – в кровь
Средняя группа ядер – центр насыщение (стимуляция снижает
чувство голода)
Дугообразное ядро – вырабатывает релизинг и ингибирующие
факторы – они по сосудам попадают в гипофиз –
стимулируют/тормозят выработку гормонов гипофизом
Задняя группа ядер — вегетативное сопровождение стресса
(регуляция АД, расширение зрачков, поддержание бодрствования,
память и обучение)
Центры
голода и жажды,
полового и родительского
поведения
страха и агрессии
52

53. Мозжечок

Участвует в
- Координации движений
- Поддержании равновесия
- Поддержание необходимой позы
через сокращение и расслабление определенных
скелетных мышц
Древний мозжечок (червь и ядра) – связь с
вестибулярными ядрами — поддержание равновесия и
фиксация взгляда
Старый мозжечок – связь со спинным мозгом.
Локомоция – движение в пространстве. Подавляет
нежелательные движения и мелкие подергивания
Новый мозжечок – связь с корой больших полушарий –
координация движений и планирование их
последовательности. Автоматизация и запоминание
произвольных движений. Тонкая моторика пальцев
Кора – нервные клетки
образуют строгие слои
В мозжечке – 3 слоя
Активационный сигнал
идет через ядра мозжечка
10% по объему, но ½ от общего количества клеток мозга
Клетки Пуркинье – двигательная память
Используют тормозный медиатор ГАМК
Тормозная завеса над ядрами
53

54. Большие полушария. Кора и подкорковые ядра

Серое вещество: 6 слоев
клеток
2/3 внутри борозд
боковая борозда
Белое вещество:
Мозолистое тело
лимбическая доля
54

55. Подкорковые/ Базальные ядра

1. Связаны с движением
Мозжечок запоминает конкретные
параметры конкретных движений
Базальные ядра – цепочки движений
Функция – контроль произвольных
движений
(дополнительная коррекция
движений)
*инициация
*плавность
*коррекция нежелательных, лишних
*коррекция тонуса
I. Миндалевидное тело
II. Ограда
III. Полосатое тело
1. Хвостатое ядро
2. Чечевицеобразное ядро
а) Скорлупа
б) Бледный шар
(тормозная завеса для таламуса)
2. Включены в системы потребностей и мотивации: часть системы
вознаграждения – психологическая награда, переживание
удовольствия в ответ на определенные действия
55

56. Гиппокамп

Участвует в:
• формирование эпизодической
памяти:
Что? Где? Когда произошло?
• формировании пространственная
память и навигация – когнитивная
карта пространства
• передняя часть гиппокампа
вовлечена в ответ на стресс и эмоции:
подавление поведения в
неопределенных ситуациях,
регуляции гормональных ответов на
стресс, регуляции работы внутренних
органов
«организует»:
- В пространстве
- Во времени
- В контекстах
- В отношениях
- В усвоении нового материала
(хранит похожие знания вместе,
находит знания по отличиям)
56

57. Миндалевидное тело

Участвует в
•формировании ответов на угрожающие ситуации –
инициирует защитное поведение — бей, беги, замри
•формировании и хранении памяти, особенно
эмоциональной, и принятии решений: запоминание того,
какие признаки указывают на возможную угрозу
•определении ценности события (включая положительные)
•социальном поведении
57

58. Лимбическая система

Функции:
-
Эмоции
Обоняние
Память
Обучение
Сон
Пищевое поведение
Половое поведение
Защитное поведение (направленное на
выживание)
Участие в вегетативной регуляции
Участие в эндокринной регуляции
58

59. Лимбическая система

Мозговой субстрат эмоций.
Круг Пейпеца
Нервные импульсы циркулируют
по кольцу, возникают в
гиппокампальной области и
возвращаясь туда.
59

60. Кора больших полушарий

Выделяется 52 цитоархитектонических поля
Бродмана – различных по строению на клеточном
уровне и выполняемым функциям.
60

61. Области коры больших полушарий

Новая кора 95%
Высшие сенсорные центры
Высшие двигательные центры
Ассоциативные зоны
Старые области 2-3%
Гиппокамп – кратковременная
память и ее перезапись в
долговременную
Ориентация в пространстве
Древние области 1-1,5%
обоняние
61

62. Моторика и сенсорика

Прецентральная извилина (4) – первичная моторная кора. Большие
крупные пирамидальные нейроны – обеспечивают произвольное
сокращение мышц противоположной половины тела
Постцентральная извилина (1,2,3) –
первичная соматосенсорная кора
Чувствительность тела
Премоторная кора (6) – планирование движений – выполнение
движений друг за другом
Функция усложняется по сравнению с первичной премоторной
корой
Новые движения в новых условиях – идут отсюда в мозжечок и
базальные ганглии, чтобы те запоминали новые двигательные
программы
8 – произвольного движения глаз
62

63. Человечек Пенфилда

63

64. Слух и речь

Первичная слуховая кора (41,42)
Восприятие звуков, речи, музыки
Центр вкуса (43)
Речевой двигательный центр Брока (44, 45)
Воспроизведение речи
При поражении человек понимает, что ему говорят, но не
может ничего сказать в ответ, либо говорит невнятно и
непонятно
Центр Вернике (22)
Понимание речи
При поражении — как будто на иностранном языке
Собственную речь тоже не понимает, говорит бессвязно
64

65. Зрение

Первичная (17)
Вторичная зрительная кора – (18,19)
Ассоциативная зрительная – (39)
Ассоциативная соматосенсорная кора (5,7) –
положение предмета в пространстве
Собирает первичные данные воедино и
предоставляет более целостную картину,
например «кот»
65

66. ПФК

Префронтальная кора (9, 10, 11, 12)
Сложные когнитивные функции
Обучение, прогнозирование последствия, принятие
решений, социальное поведение
Наиболее новая и наиболее сложно устроенная
область коры
Центр воли, инициативы, принятия решений,
выбор поведенческих программ и их запуск
Медиальная поверхность — поясная извилина
(23, 24, 29, 30, 31, 32, 33)
12
66

67. Латеральность

Различия в функционировании и строении левого и
правого полушарий – спорный вопрос, не имеет
однозначного ответа в настоящий момент.
Существует гипотеза о том, что сразу после рождения
активно правой полушарие, а левое полушарие
вклчается в работу с 3 х лет с развитвием речи.
Выдвигаются гипотезы о разницые функций парных
структур, например, миндалина и гиппокамп:
Левый гиппокамп – фактическая информация
Правый гиппокамп – память ощущений и
автобиографическая информация.
Правая миндалина – больше включается на страх
Левая миндалина – больше на удовольствие
67

68. Функциональные системы

Функциональная система – схематическая модель
основных блоков мозга, обеспечивающих поведение,
направленное на достижение определенной цели.
Теория функциональных систем
Петр Кузьмич Анохин
68