Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Анатомия и физиология центральной нервной системы. Учебное пособие (практикум)
.pdf
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«СЕВЕРО-КАВКАЗСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ
(ПРАКТИКУМ)
Специальность
37.05.02 Психология служебной деятельности
Специализация
«Психологическое обеспечение служебной деятельности
в экстремальных условиях»,
«Морально-психологическое обеспечение служебной
деятельности»
Квалификация выпускника – специалист
Ставрополь
2019
УДК 572.788 : 611.8 : 612.8 (075.8)
ББК 28.706/.708 я73
А 64
Печатается по решению
редакционно-издательского совета
Северо-Кавказского федерального
университета
Рецензенты:
д-р мед. наук, профессор Л. Д. Цатурян
(Ставропольский государственный медицинский университет),
д-р биол. наук, профессор Т. И. Джандарова
А 64 Анатомия и физиология центральной нервной систе-
мы: учебное пособие (практикум) / авт.-сост.: Г. В. Бичева, Т. Н. Бобрышева. – Ставрополь: Изд-во СКФУ,
2019. – 183 с.
Пособие составлено в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом, учебным планом и образовательной программой дисциплины и представляет собой курс лабораторных и практических занятий.
Содержит теоретический материал, отражающий содержание
лабораторных работ и практических занятий, методику и последовательность их выполнения, а также указания по технике безопасности,
контрольные вопросы, литературу.
Предназначено для студентов специалитета, обучающихся по
специальности 37.05.02 Психология служебной деятельности, по специализациям «Психологическое обеспечение служебной деятельности
в экстремальных условиях», «Морально-психологическое обеспечение
служебной деятельности».
УДК 572.788 : 611.8 : 612.8 (075.8)
ББК 28.706/.708 я73
Авторы-составители:
канд. биол. наук, доцент Г. В. Бичева,
канд. биол. наук, доцент Т. Н. Бобрышева
© ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский
федеральный университет», 2019
2
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5
ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ
1. Физиология возбудимых тканей биоэлектриче-
ские явления в возбудимых тканях . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2. Нервная ткань. Нейрон. Нейроглия. Нервные во-
локна. Нервные окончания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. Промежуточный мозг. Конечный мозг . . . . . . . . . .
4. Общая характеристика периферической нервной
системы. Спинномозговые нервы. Черепномозговые не-
рвы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5. Физиология спинного мозга . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6. Физиология отделов головного мозга (продолго-
ватый и средний мозг, мозжечок) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7. Анатомия и физиология вегетативной нервной си-
стемы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8. Зрительная сенсорная система . . . . . . . . . . . . . . . . .
9. Слуховая сенсорная система и речь . . . . . . . . . . . . .
7
18
23
37
45
60
78
89
115
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
1. Предмет и задачи курса «Анатомия и физиология
центральной нервной системы». История развития
науки. Методы изучения анатомии и физиологии ЦНС . .
2. Общая характеристика ЦНС. Спинной мозг Ствол
головного мозга . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3. Проводящие пути центральной нервной системы .
4. Общие принципы регуляции физиологических
функций. Рефлекторная теория . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5. Физиология нервных волокон и нервных центров .
6. Торможение в центральной нервной системе . . . . .
7. Координация рефлекторной деятельности. Основ-
ные принципы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
123
126
135
139
143
150
157
3
8. Физиология сенсорной системы скелетно-мышеч-
ного аппарата, вестибулярного, вкусового и обонятель-
ного анализаторов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9. Системный принцип регуляции в процессе реализации
биологических мотиваций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
166
174
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
178
Приложение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
180
4
В системе подготовки специалиста-психолога изучение
анатомии и физиологии центральной нервной системы занимает
особое место. Данный курс является базовым для изучения материального субстрата психики – головного мозга.
Правильно организованные и хорошо оснащенные лабораторным оборудованием занятия необходимы для изучения студентами физиологических фактов и теорий функционирования
нервной системы. Они сухи и мертвы без наблюдения физиологических экспериментов, пусть даже элементарных. И. П. Павлов в конце 90-х годов XX в. отмечал, что такие занятия нужны
«для непосредственного знакомства с фактами физиологии и
для физиологической дисциплины ума».
Основным объектом экспериментов при изучении физиологии центральной нервной системы является лягушка, что обусловлено его доступностью и удобством для самостоятельного
экспериментирования студентов. В тех случаях, когда это возможно, дано описание экспериментов на человеке, объектами
которых могут быть сами студенты.
Целью дисциплины «Анатомия и физиология центральной
нервной системы» является изучение материального субстрата
психики – головного мозга, формирование у студентов готовности к реализации знаний о частной анатомии и физиологии мозга, строении и функционировании сенсорных систем в будущей
профессиональной деятельности, формирование потребности в
самообразовании в области нейрофизиологии на протяжении
всей своей профессиональной деятельности; овладение культурой научного мышления, анализом и синтезом фактов и теоретических положений; формирование умений анализировать
проблем человека с учетом анатомо-физиологических особенностей мозга, анализ функционирования людей с ограниченными
возможностями, в том числе и при различных заболеваниях.
Освоение дисциплины позволит выпускнику успешно работать
в психолого-педагогической сфере, обладать универсальными и
5
предметно-специализированными компетенциями, способствующими его социальной мобильности и устойчивости на рынке
труда.
Основной задачей курса является изучение микроструктуры
основных составных элементов нервной ткани, онто- и филогенеза нервной системы, анатомии и физиологии спинного и головного мозга, проводящих путей центральной нервной системы, вегетативной и периферической нервной системы, а также
сенсорных систем.
Компетенции, формируемые при изучении дисциплины:
ОПК-1 – способностью применять закономерности и методы
науки в решении профессиональных задач.
Для каждого занятия указывается цель, оборудование, необходимое для выполнения работ, указания к выполнению работы, рекомендации к оформлению результатов исследования и
формулировке выводов, вопросы для обсуждения, а также рекомендуемая литература по теме занятия. Описанию экспериментов предшествует теоретическое введение, знакомство с которым позволит более осознано выполнять предстоящую работу и
формулировать выводы. В некоторых случаях в конце описания
опытов даются практические указания, которые должны способствовать более успешному проведению работы. Особое внимание уделено работе студентов с иллюстративным материалом по
анатомии, что позволяет существенно облегчить восприятие
учебного материала. С этой целью студентам предлагается выполнить собственные схемы и рисунки с комментариями, пользуясь гистологическими препаратами и иллюстрациями анатомических атласов и таблиц.
6
1. ФИЗИОЛОГИЯ ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЕЙ.
БИОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ
В ВОЗБУДИМЫХ ТКАНЯХ
Цель: изучить и освоить опыты, подтверждающие наличие «жи-
вотного электричества» в тканях; изучить механизмы происхождения
и генерации потенциалов покоя и действия; наблюдать вторичное сокращение мышцы под влиянием тока действия скелетной и сердечной
мышц.
Знания, умения и владения, приобретаемые обучающимся в
результате освоения темы, в рамках формируемых компетенций:
ОПК-1.
По итогам освоения темы студент должен
знать историю открытия «животного электричества», суть опытов, подтверждающих его наличие; понятия «мембранный потенциал»,
«потенциал действия», механизмы их возникновения и поддержания;
уметь проводить лабораторные эксперименты по теме занятия,
изображать схематично и пояснять фазы одиночной волны возбуждения,
изменение возбудимости в процессе одиночной волны возбуждения;
владеть навыками анализа биоэлектрических явлений в возбуди-
мых тканях.
Теоретическая часть
Все ткани обладают электрической активностью. Открытие
этого явления принадлежит итальянскому ученому Луиджи
Гальвани. Вслед за Л. Гальвани опыты по изучению биоэлектрических явлений проводили А. Вольта, С. Маттеучи, Е. Дюбуа-Реймон.
В настоящее время существуют очень тонкие методы регистрации биоэлектрических явлений. Наиболее точно их можно
зарегистрировать с помощью электронного осциллографа.
Потенциал покоя (ПП) – это разность между электрическими потенциалами внутренней и наружной среды клетки. Его величина обычно варьирует в пределах 30–90 мВ (в волокнах ске-
7
летной мышцы – 60–90 мВ, в нервных клетках – 50–80 мВ,
в гладких мышцах – 30–70 мВ, в сердечной мышце – 80–90 мВ).
Согласно мембранно-ионной теории Г. Берштейна, которая
пользуется всеобщим признанием в настоящее время, непосредственной причиной формирования ПП является неодинаковая
концентрация анионов и катионов внутри и вне клетки. В нервных и мышечных клетках концентрация К+ внутри клетки в 30–
40 раз больше, чем вне клетки; концентрация Na+вне клетки в
10–12 раз больше, нежели в клетке. Ионов CI- вне клетки в 15–
20 раз больше, чем внутри клетки. В клетке имеется небольшое
количество ионов Mg2+. Ca2+ в свободном состоянии находится в
основном вне клетки, он содержится также в эндоплазматической сети (ЭПС), в гиалоплазме его очень мало, что обусловливается отчасти активным транспортом Са
2+
наружу через клеточную мембрану, а отчасти поглощением его ЭПС (резервуар
для Са2+) и другими органеллами, например митохондриями.
Внутри клетки преобладают органические крупномолекулярные
анионы (отрицательно заряженные белковые молекулы).
Препятствием для выравнивания этой разности служит
плазматическая мембрана. В покое она преимущественно проницаема для К+. Его проходит за единицу времени в 25 раз
больше, чем Na+, и в 2,5 раза больше, чем CI-. Существуют
управляемые (с воротным механизмом) и неуправляемые (утечки) (без воротного механизма) каналы.
Неравновесная концентрация ионов сохраняется пока клет-
ка жива. Для объяснения существует 2 теории: доннановского
равновесия и теория калий-натриевого насоса.
В состоянии покоя цитоплазма заряжена отрицательно по
отношению к окружающей среде, а мембранный потенциал
определяется в основном потенциалом К+.
Нормальная величина ПП является необходимым условием
возникновения процесса возбуждения клетки, то есть возникновения и распространения потенциала действия (ПД), инициирующего специфическую деятельность клетки.
Потенциал действия наблюдается в случае, если на клетку
действует раздражитель. Можно использовать любой раздражитель, но наиболее часто пользуются электрическим током.
8
На рис. 1 отражено изменение мембранного потенциала
Е, мВ
3
-55
0
+30
t, мс
КУД
1
5 0 100
I
II
III
IV
возбудимость, %
А
Б
нервной клетки при действии раздражителя, то есть одиночная
волна возбуждения (потенциал действия).
Рис. 1. Потенциал действия одиночной клетки (А) и фазовые измене-
ния возбудимости при генерации потенциала действия (Б):
КУД – критический уровень деполяризации; 1 – локальный ток;
2 – деполяризация; 3 – инверсия (овершут); 4 – реполяризация;
5 – отрицательный следовой потенциал; 6 – положительный следовой
потенциал; I – фаза абсолютной рефрактерности; II – фаза
относительной рефрактерности; III – фаза экзальтации
(супернормальный период); IV – субнормальный период
9
Следует отметить, что одиночный цикл возбуждения можно
получить лишь в условиях эксперимента при воздействии однократными стимулами возбуждения. При этом в ответ на раздражение регистрирующие приборы фиксируют изменение электрических свойств мембраны в виде одиночной волны возбуждения.
Изменение электрической активности зависит от силы раздражителя. Действие подпорогового раздражителя вызывает
уменьшение (по модулю) мембранного потенциала, которое получило название локального или градуального тока (рис. 1, 1).
Локальным он называется потому, что не распространяется
дальше, а градуальным, так как находится в прямо пропорциональной зависимости от силы раздражителя, то есть подчиняется закону силовых отношений. Временной характеристикой локального тока является латентный (скрытый) период.
При действии порогового раздражителя возникает потен-
циал действия. Потенциал, на величину которого нужно снизить
мембранный потенциал (по модулю), чтобы получить потенциал
действия, называется пороговым. Для нейронов величина порогового потенциала составляет 12–15 мВ. Точно такая же реакция
будет и на действие надпорогового раздражителя. То есть потенциал действия подчиняется закону «все или ничего». Величина, до которой нужно снизить мембранный потенциал (по модулю), чтобы получить потенциал действия называется крити-
ческим уровнем деполяризации. Он равен разности модулей
мембранного и порогового потенциала и для нейронов приблизительно равен 55 мВ (70 – 15 = 55).
Далее мембранный потенциал продолжает снижаться.
Уменьшение мембранного потенциала до нуля получило название деполяризации (рис. 1, 2).
На самый пик (рис. 1, 3) приходится инверсия (овершут,
переворачивание) – изменение заряда на мембране клетки на
обратный.
После достижения пика потенциала действия заряд на мембране стремится к исходному уровню, то есть наступает фаза
реполяризации (рис. 1, 4).
При снижении потенциала до критического уровня наблюдаются остаточные явления – следовые потенциалы. Если вели-
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]