Физиология ЦНС

Лекция 2.03.13

Методы изучения нервной системы

1. Почему необходимы эксперименты на животных?

2. Экстирпация — самый старый метод изучения НС.

3. Электрофизиологические методы исследования: микроэлектродная техника, метод вызванных потенциалов, микроионофорез, регистрация ЭЭГ.

4. Стереотоксический метод: раздражение зон положительного и отрицательного подкрепления, удаление патологических участков глубинных структур мозга, вживление стимулирующих электродов.

5. Неинвазивные методы исследования.

1. Эксперименты на виноградных улитках. Препараты для сердца лучше всего исследовать на больших собаках. Исследование аксона кальмара. Испытание препаратов на сердце лягушки. Такие эксперименты необходимы при испытании новых лекарств, новых методов лечения.

2. Экстирпация — удалить какую-то структуру и посмотреть результат.

Гольц (1888): убрал кору больших полушарий у собаки, она осталась жива. Не за все функции отвечает кора.

Лючиани (1893) — изучение мозжечка: удалял одно полушарие или его часть, исследовал, как меняется поведение собаки, движение и т.д. Четверть коры занимает соматосенсорная зона. Половина от оставшегося — лобные доли.

1848, Финеас Гейдж: после травмы лобных долей не меняется интеллект, меняется личность, эмоциональное состояние человека.

Эгош Мониш — работал с крайне агрессивными больными; тогда разработали лоботомию — удаление лобных долей. Мониш предложил разрывать связи между лобными долями и остальным мозгом. Персевирация — возникает после удаления лобных долей; человек не может изменить поведение в какой-то ситуации, разработать стратегию поведения. Лобные доли участвуют в препятствии выполнения поступков, которые угрожают жизни человека.

Если разрушается черная субстанция, возникает немотивированное возбуждение моторной зоны коры больших полушарий, постоянная дрожь рук и головы — не поступает тормозное влияние на базальные ганглии. (Любая информация сначала поступает в таламус). 1817 — Паркинсон описал это заболевание. 1917 — доказано, что болезнь связано с разуршением черной субстанции. Еще через 50 лет объяснили, почему так происходит: в черной субстанции вырабатывается дофамин; когда его не хватает, возникает тремор. L-дофа — предшественник дофамина; он уменьшает тремор. Разрушение переднего ядра таламуса — тремор проходит.

Эпилепсия. Иногда возникает из-за травм или инфекции — в гиппокампе и миналевидном комплексе. Часто бывает при родовой травме. Если фокус эпилепсии в одной миндалине, его можно удалить.

3. Микроэлектрод вживляется в мозг к какой-то одной клетке. Можно регистрировать отдельные потенциалы, которые возникают в клетке. Можно определить, на какие внешние биологически значимые сигналы реагирует та или иная структура мозга. Можно определить конвергентность (конвергентные клетки — могут анализировать сигналы разной модальности, есть не во всех структурах мозга). Как определили, связаны ли разные структуры мозга друг с другом: стимулируют таламус — смотрят, есть ли реакция в коре, и т.д. Так исследовали все структуры. Моносинаптические связи — связи напрямую. Если структуры связаны через третью структуру — полисинаптические.

Микроионофорез: вводят малое количество вещества, электрод регистрирует реакцию. Так нарисовали химическую карту мозга, его чувствительность к веществам.

ЭЭГ — регистрация суммарной электрической активности мозга. При эпилепсии, расстройстве сна

4. Стереотаксический метод — позволяет вводить электроды в заданную структуру. Стереотаксический прибор закрепляет голову в определенном положении. В стереотаксичесом атласе — разрезы мозга, по нему можно определить, где делать отверстие в черепе, как глубоко опускать электрод и тд.

Зоны положительного и отрицательного подкрепления (Пенфилд и Джаспер) — опыт с крысой, которая постоянно жала на педаль.

5. Томография. Можно прижизненно определить, что происходит в мозге, предотвратить заболевания.

Лекция 9.03.2013

1. Нейрон. Особенности строения и функции.

2. Афферентные нейроны. Афферентация и ее роль.

3. Рецепторы: строение, функции. Формирование афферентного залпа. Тельца Пачини, мышечные веретена, хеморецепторы.

4. Эфферентные, вставочные нейроны.

5. Дендриты — рецептивное поле нейрона. Роль шипиков.

6. Аксон и аксональный транспорт (быстрый и медленный, антероградный и ретроградный).

1. Разнообразие нейронов. У всех есть сома и аксон. Дендриты есть не у всех.

Различия нейронов по форме/строению:

- различие по форме сом

- по наличию/отсутствию дендритов (густоветвистые/маловетвистые, с шипиками/без шипиков)

- аксоны различаются по ветвлению в конце

Различия нейронов по функциям:

- от рецепторов к ЦНС

- передают сигналы из ЦНС к органам-эффекторам

- от афферентных к эфферентным нейронам в самой ЦНС

- возбуждающие и тормозные

Различия по хим. составу:

- разные белки

- разные липиды

- разные медиаторы

Задачи нейронов: восприятие, обработка, хранение, извлечение и передача сигналов другим клеткам или эффекторам.

Отличия нейронов от других клеток:

- очень чувствительны к уровню глюкозы в крови (возможна гипокликемическая кома, норма 0,11%; инсулин повышает проницаемость клеточных мембран для глюкозы)

- гематоэнцефалических барьер

- в них синтезируется специфич. РНК

- не происходит редупликация ДНК

- доля генов, способных к транскрипции, доходит до 40% (гены позволяют нервной клетке менять функции)

- в каждой нервной клетке до 1000 специфических белков

- уникален липидный состав нейронов

- очень зависят от уровня кислорода в крови

2. Афферентные нейроны (ан).

См рисунок 1. Любой АН начинается с рецептора. Есть округлая сома. От нее идет коротенький отросток-аксон. Делится на 2 веточки: одна образует рецептор на периферии, другая входит в ЦНС. В рецептор поступает информация — энергия внешнего стимула. В рецепторе происходит преобразование энергии внешнего стимула в нервный импульс.

Как определить, к чему чувствителен тот или иной рецептор? На нерв (языка лягушки, например) накладывают электроды и следят, что возникает, когда капают соленое/сладкое и тп. Рецептор — воздействие на рецептор раздражителем — возникновение афферентного залпа (потока нервных импульсов). Частота нервных импульсов отражает, насколько сильна реакция на раздражитель + меняется латентный период — период от стимуляции до возникновения первого импульса. Детье изучал вкусовые детекторы у мясной мухи.

Тельце Пачини. См рисунок 2. С разной силой прикасаются к нему.

Мышечное веретено. Рисунок 3. Рецептор растяжения: его помещают между двух стоек, одну начинают отодвигать, веретено растягивается, мембрана афферентного волокна деформируется, в нервном волокне возникает поток нервных импульсов. Чем больше растягивают — тем частота биопотенциалов выше.

Сома АН не принимает участия в передаче сигнала. Там ядро, которое регулирует все метаболические процессы, обеспечивает жизнедеятельность нейрона.

4. Эфферентные (ЭН) и вставочные нейроны. Имеют сходное строение. См рисунок 4. Основную роль в восприятии, формировании информации выполняет мембрана сомы (!). Шипики — морфофункциональные образования.

Задачи ЭН:

- передача инфы от ЦНС к органам-эффекторам

2 типа ЭН:

- перенос информации к скелетным мыщцам (соматическая НС)

- те, которые из боковых рогов — вегетативные нейроны, передача информации к внутренним органам

Вставочных (промежуточных) нейронов больше всего в ЦНС. Не имеют длинных отростков, которые не выходят за пределы ЦНС. Предают информацию от АН к ЭН.

Шипики возникают, когда НК активно работает, то есть воспринимает информацию. На шипиках заканчиваются отростки других нервных клеток. От шипиков - дендриты - мембрана сомы (там формируется или процесс возбуждения, или торможения — решается только здесь); если возникает возбуждение, аксон передает информацию к аксонной терминали, дальше или вставочный нейрон, или орган-эффектор. Если торможение, то в аксоне ничего не возникает. Шипики очень чувствительны к уровню кислорода, алкоголю и тп; но могут восстанавливаться. Шипики формируются при общении ребенка с окружающей средой.