Центральная нервная система

Центральная нервная система представлена головным и спинным мозгом. Основные клетки – нейроны разных видов. Общее количество у человека - 13,6 млрд.

Кроме того, - глиальные клетки и межклеточное вещество, составляющее около 20% объема мозга.

Глиальные клетки трех видов: олигодендроциты, астроциты, микроглиальные клетки. Функции глии многообразны: опорная, трофическая, иммунная, миелинообразуюшая, дренажная, участие в синаптической пластичности и формировании долговременной памяти.

Олигодендроциты своими отростками образуют: а) миелиновую оболочку аксонов, толщину которой они контролируют с учетом функциональной активности нейрона, б) глимфатическую систему для управления притоком и оттоком воды и веществ в мозг и из мозга.

У астроцитов, кроме трофической и энергетической функций, выявлена важная роль в управлении толщиной миелиновой оболочки и шириной перехватов Ранвье в результате блокирования тромбина, расщепляющего белки, связывающие между собой листки миелина в области перехватов Ранвье. Астроциты, лежащие вблизи синапсов, влияют на синаптическую передачу, поглощая или выделяя нейромедиатор. Это пути участия астроцитов глии в формировании долговременной памяти.

Микроглиальные клетки выполняют иммунную функцию – фагоцитируют ненужные молекулы, потенциально вредные вещества, обломки погибших клеток. Никогда не покидают пределов мозга. Очень важная функция микроцитов – участие в синаптической пластичности: уничтожают лишние синапсы, помогают создавать новые синапсы, прокладывают для них путь в межклеточном пространстве, «проедая» туннель, влияют на количество дендритных шипиков, т.е. редактируют нейронные сети; контролируют также качество миелиновой оболочки.

Нейрон – структурно-функциональная единица нервной системы.

Функции нейронов: восприятие, кодирование, передача, переработка информации, декодирование в психонервный процесс, запоминание.

Нейрон имеет тело и 2 вида отростков: • аксон (всегда один),

• дендриты.

Дендриты проводят возбуждение к телу нейрона, аксон – от тела нейрона к другим клеткам. Возбуждение в нервных волокнах возникает и проводится благодаря потенциалзависимым Na⁺ каналам плазматической мембраны

В безмиелиновых волокнах каналы располагаются по всей мембране с плотностью 110-120 на 1 мкм², в миелиновых – в зоне перехватов Ранвье.

Скорость проведения по безмиелиновым волокнам – 0,5 - 3 м/с, миелиновым – 3 - 120 м/с.

По скорости проведения ПД нервные волокна делят на 3 группы: • А, V= 20-120 м/с

• В, V= 3-20 м/с

• С, V= 0,5-3 м/с

Виды нейронов:

• афферентные (рецепторные, чувствительные), воспринимают, кодируют и передают информацию от рецепторов к вставочным или двигательным нейронам.

• вставочные (промежуточные, интернейроны) связывают между собой афферентные и эфферентные нейроны.

• эфферентные (исполнительные) нейроны 2-х видов: - двигательные (моторные, соматические),

- вегетативные (преганглионарные и постганглионарные нейроны симпатической и парасимпатической систем).

• ассоциативные нейроны (обеспечивают связь между нервными центрами).

Законы проведения:

1. ЗАКОН БЕЗДЕКРЕМЕНТНОГО ПРОВЕДЕНИЯ. ПД не меняет свою амплитуду на протяжении всего пути.

ЗАКОН ИЗОЛИРОВАННОГО ПРОВЕДЕНИЯ

2. В нервном пучке ПД не передается с одного волокна на соседнее.

Нейрон интегрирует все поступающие к нему сигналы. Ответ формируется на аксонном холмике, здесь возникает ПД.

Если доминируют возбуждающие сигналы, возникает серия ПД. Если преобладают тормозные – нейрон молчит. ПД нейрона = 100-120 мв, пикообразный, в виде импульсной активности, следовые потенциалы могут быть длительными, до 500 мс.

Виды межнейрональных структур:

1. Нейронные цепи: Рефлекторные дуги,

Проводящие пути.

2. Нейронные сети:

локальные,

иерархические (расположены на разных уровнях ЦНС).

Взаимоотношения нейронов с другими клетками.

Виды и структура синапсов.

Контакты аксона нейрона с другими клетками называют синапсом. Они могут быть: 1) с другими нейронами (центральные синапсы и синапсы

вегетативных ганглиев) или

2) с рабочими клетками – периферические синапсы:

• нервно-мышечные синапсы со скелетными мышцами,

• вегетативные синапсы с гладкими мышцами и железистыми клетками.

По механизму работы синапсы могут быть возбуждающими и тормозящими.

В структуре синапса выделяют:

1. Пресинаптическую часть. Она представлена утолщением терминали.

2. Синаптическую щель.

3. Постсинаптическую часть – часть мембраны клетки, с которой образован синапс.

Синаптическая щель в химическом синапсе – 20-50 нм. Здесь есть ферменты для расщепления медиатора – ферменты-дворники.

Механизм работы возбуждающих синапсов:

1. ПД распространяется по терминали и открывает п/з Са⁺⁺ -каналы пресинаптической мембраны.

2. Са⁺⁺ входит в терминаль, взаимодействует с мембраной синаптических пузырьков, которые сливаются с пресинаптической мембраной, образуя

канал.

3. Медиатор изливается в синаптическую щель (экзоцитоз), диффундирует к постсинаптической мембране.

4. Медиатор взаимодействует с хеморецепторами постсинаптической мембраны, это приводит к открытию х/з ионных каналов для Na⁺, он входит в клетку, возникает ЛО или возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП).

5. Если ЛО достигает КУМП, открываются п/з Na⁺ каналы внесинаптической мембраны, возникает ПД (в нейроне – это мембрана аксонного холмика).

6. Медиатор инактивируется ферментами, которые очищают рецепторы постсинаптической мембраны, рецепторы готовы к новому взаимодействию с медиатором.

Ферменты-дворники специализированы к работе с

определенным медиатором (ацетилхолин + холестеринэстераза

= холин + уксусная к-та; норадреналин + моноаминоксидаза или катехол-Ометилтрансфераза = Н₂О₂ + NН₃ + альдегиды).

Продукты метаболизма вновь используются для ресинтеза медиатора или удаляются.

Не использованный медиатор может подвергаться

обратному захвату.

На синаптическую передачу расходуется 0,5-1,0 мс – синаптическая задержка.

Механизм работы тормозящих синапсов.

Первые этапы (экзоцитоз):

1. 2. 3. как и в возбуждающем синапсе.

4. Медиатор взаимодействует с хеморецепторами постсинаптической мембраны, это приводит к открытию ионных каналов для К⁺ или Cl^-. К⁺ выходит из клетки через постсинаптическую мембрану (Clвходит в клетку).

5. Это вызывает гиперполяризацию постсинаптической мембраны. Возбудимость клетки снижается и она не реагирует на возбуждающие сигналы, т.е.

тормозится.

Более детально этапы жизни везикул с медиатором и механизм экзоцитоза представлен на рисунках ниже.

Виды центральных синапсов.

Аксон может контактировать с

• дендритом (аксо-дендритный синапс),

• телом (аксо-соматический синапс)

• аксоном другой клетки (аксо-аксональный синапс)

Аксо-дендритные синапсы всегда возбуждающие, аксо-соматические – возбуждающие и тормозящие, аксо-аксональные – тормозящие.

На одном нейроне – до 6000 синапсов.

Строение синапса типичное: окончание терминали, синаптическая щель, постсинаптическая часть.

Центральные медиаторы и хеморецепторы

Каждый нейрон синтезирует свойственный ему медиатор.

Виды медиаторов:

ацетилхолин (АХ), норадреналин (НА), адреналин (А), серотонин, гистамин, вещество «Р»,

эндорфины, энкефалины,

аденозин, АТФ и др. возбуждающие медиаторы, глицин, гаммааминомасляная кислота (ГАМК) – тормозные медиаторы.

Виды хеморецепторов.

Каждому медиатору на постсинаптической мембране соответствует свой хеморецептор.

Его называют по виду медиатора:

АХ – холинорецептор, норадреналин – адренорецептор и т.д.

По механизму работы:

1. Ионотропные хеморецепторы.

Они являются ионными каналами. При взаимодействии с медиатором белок-рецептор изменяет форму («открывается» канал) и пропускает ион.

2. Метаботропные хеморецепторы.

Медиатор взаимодействует с белком-рецептором и запускает цепочку событий, приводящих к открытию ионных каналов с помощью вторичных посредников. Эти рецепторы работают с участием G-белка (Нобелевская премия 2014 года).

Рефлекс - ответная реакция организма на раздражение с участием ЦНС.

Сигнал может поступить из внешней или внутренней среды. Рефлекс осуществляется по рефлекторной дуге. Это – цепь нейронов: афферентный, вставочный, эфферентный. В ней выделяют звенья:

1) рецептор. Виды:

• Экстерорецепторы воспринимают сигналы из внешней среды (свет, звуки, запахи, прикосновение, температура и др.)

• Интерорецепторы воспринимают сигналы из внутренней среды организма (давление крови, рН, рО₂,рСО₂, и др.).

• Проприорецепторы реагируют на сокращение и расслабление мышц, движение в суставах. Скопление рецепторов – рецептивное поле, имеет размеры от 0,02 до 20 см.

Чувствительные нейроны.

Аксоноподобный дендрит чувствительных нейронов заканчивается рецептором, который реагирует на раздражение.

По строению и механизму возбуждения рецепторы классифицируются на:

• первичночувствующие,

• вторичночувствующие.