Ответы к ситуационным задачам по разделу II «Физиология центральной нервной системы»

1. В первом случае в реакции участвует мышца (или двигательный нерв, иннервирующий её), а во 2 - нервный центр. Нервные центры в отличие от нервных или мышечных волокон способны к трансформации ритма приходящих раздражений чаще всего в сторону учащения, что и приводит к тетаническому сокращению мышцы, которая получает множество нервных импульсов, исходящих из нервного центра.

2. Мышечное волокно не обладает интегративной функцией. Оно должно сократиться в любом случае, когда величина ПКП превышает пороговый уровень. Нейрон же получает множество сигналов и поэтому ему приходится каждый раз выбирать, на какие из них отвечать, и нужно ли вообще отвечать. Поэтому необходимо одновременное возбуждение многих синапсов и его алгебраическая суммация. В результате выявится преобладание ВПСП над ТПСП или наоборот и сформируется интегративный ответ.

3. Если один медиатор всегда вызывает только возбуждение (или только торможение), значит, определяющую роль играют его свойства. Если нет, - то свойства постсинаптической мембраны. Например, ацетилхолин возбуждает мышечные волокна, клетки Реншоу, некоторые клетки вегетативных ганглиев, но тормозит кардиомиоциты. Следовательно, главное заключается в свойствах постсинаптической мембраны, её рецепторах, специфически отвечающих на действие медиатора.

4. Возбудятся все 3 нейрона. В 3^ем нейроне произойдёт пространственная суммация, лежащая в основе свойства облегчения.

5. Мышечным тонусом называется напряжение, поддерживаемое за счёт импульсов, поступающих из нервных центров, которые тоже находятся в состоянии повышенного тонуса. Когда говорят о рефлекторном поддержании тонуса, это значит, что возбуждение нейронов центра постоянно подпитывается импульсами, возникающими в рецепторах и приходящими в центр по афферентным нервам. Для доказательства рефлекторной природы мышечного тонуса необходимо прервать нервные центры. Для этого следует перерезать задние корешки. Перерезка же передних корешков просто лишает мышцы иннервации, но не доказывает рефлекторную природу тонуса этих мышц. Значит, прав второй студент.

6. Нервные центры утомляются быстрее, чем мышцы, поэтому за счёт нарушения процессов координации движений, осуществляемой нервными центрами, нарушается их точность.

7. При вызывании коленного рефлекса обычным путём раздражаются только рецепторы четырёхглавой мышцы. Если же сцепить руки, то дополнительно раздражаются рецепторы мышц верхних конечностей. При этом в мотонейроны спинного мозга поступает ещё один поток афферентных импульсов и возникает явление облегчения, что и проявляется в усилении коленного рефлекса.

8. В данном случае имеет место процесс иррадации возбуждения. При сильном приступе бронхиальной астмы возникающее удушье вызывает значительное возбуждение дыхательного центра, что приводит к сокращению не только основных дыхательных мышц, но и вспомогательных.

9. При замедлении освобождения медиатора ВПСП достигает порогового уровня за более длительное время, значит, возрастает продолжительность синаптической задержки и общее время рефлекса. Чем больше синапсов в рефлекторной дуге, тем в большей степени возрастает общее время рефлекса.

10.В основе этого явления лежит свойство облегчения. 12-(3+5)=4. Аксоны конвергируют на 4^х нейронах. Каждый из аксонов в отдельности вызывает в этих нейронах подпороговое раздражение, а при совместном действии - надпороговое.

11.Последействие - это свойство нервного центра, заключающееся в сохранении возбуждения в течение некоторого времени после прекращения действия раздражителя. Нервные волокна таким свойством не обладают. Поэтому ответом на вопрос задачи является следующий: не сохранится.

12.Сильное возбуждение, которое возникает при недостаточном освоении двигательного навыка, приводит к иррадации возбуждения и вовлечению в процесс дополнительных мышц. Многие знают это по себе и не только при игре на пианино.

13.Ионы кальция способствуют освобождению медиатора из синаптических пузырьков. При накоплении ионов в пресинапсе будет выделяться повышенное количество медиатора.

14.Этим скульптором является процесс торможения, ограничивающий возбуждение в ЦНС, придавая ему нужный характер, интенсивность и направление.

15.Первое можно сравнить с пресинаптическим торможением, при котором уменьшается или прекращается выделение медиатора из пресинаптических нервных окончаний. Второе можно уподобить постсинаптическому торможению, при котором снижается возбудимость постсинаптичесой мембраны по отношению к медиатору, то есть её способность эффективно взаимодействовать с молекулами медиатора.

16.При возбуждении одного из двух центров - антагонистов второй тормозится. Но одни и те же импульсы не могут возбуждать одни нейроны и тормозить другие. Поэтому в процессе участвует промежуточная тормозная клетка. Под влиянием раздражения рецепторов мышечных веретён по афферентным путям пойдут импульсы, которые вызовут возбуждение мотонейронов центра разгибателей и одновременно подействуют на промежуточный тормозной нейрон. Афферентные импульсы вызывают ВПСП в мотонейронах "своего" центра, а ТПСП - в мотонейронах центра антагониста - через промежуточный тормозной нейрон. В последнем случае поэтому появится дополнительная синаптическая задержка и за счёт этого ТПСП будет зарегистрирован позже. Возможно и следующее объяснение: импульсы в центр разгибателей приходят непосредственно от рецепторов и вызывают ВПСП. В центр сгибателей они попадают после предварительного возбуждения тормозной клетки, поэтому ТПСП появится позже.

17.Потому, что в естественных условиях на афферентные входы организма могут действовать раздражители, требующие взаимоисключающих реакций. Пример А. А. Ухтомского: собака бежит к пище, и в этот момент её кусает блоха. Бег и чесательный рефлекс несовместимы. Поэтому одна из этих реакций должна быть временно заторможена. Но даже, если какие-либо реакции не являются взаимоисключающими, ЦНС всегда осуществляет интегративную функцию. Это значит, что из множества раздражителей, постоянно действующих на организм, выбирается тот, который в данный момент наиболее важен, а реакции на другие раздражители тормозятся.

18.ВПСП - это деполяризация, а ТПСП - гиперполяризация мембраны. При гиперполяризации степень отрицательности МП возрастает (например, до 80 мВ). Поэтому шкалы прибора в данном случае не хватит и величину ТПСП он зарегистрировать не сможет.

19.Нейрон имеет множество афферентных входов. Пресинаптическое торможение может выключить все эти входы или только некоторые из них. Постсинаптическое же торможение понижает возбудимость всего нейрона. Поэтому для избирательного действия предпочтительнее усиливать пресинаптическое торможение.

20.Сущность пресинаптического торможения заключается в том, что тормозной синапс расположен на аксоне, который в свою очередь образует синапсы на каком-то мотонейроне. Когда в промежуточном тормозном синапсе возникает длительная деполяризация, это препятствует проведению возбуждения по аксону к мотонейрону. В результате в возбуждающих синапсах на мотонейроне выделяется слишком мало медиатора и мотонейрон не возбуждается. Сущность постсинаптического торможения в том, что тормозной синапс расположен непосредственно на мотонейроне. Выделяющийся тормозной медиатор вызывает гиперполяризацию постсинаптической мембраны. Это приводит к снижению возбудимости. Таким образом, противоречия нет.

21.Если препарат выключит клетки Реншоу (тормозные нейроны спинного мозга), наступит перевозбуждение мотонейронов и, как следствие - судорожные сокращения мышц.

22.Обычно четвероногое животное, например, лошадь, передвигает конечности следующим образом: правая передняя нога - левая задняя - левая передняя - правая задняя и т. д. При этом возникают реципрокные взаимоотношения между центрами мышц - антагонистов. Однако, известно, что лошади могут передвигаться и по-другому, например, иноходью - обе правые ноги, затем обе левые и т. д. При этом характер реципрокных отношений изменяется.

23.При сгибании ног в коленях под действием силы тяжести растягиваются четырёхглавые мышцы бёдер и заложенные в них мышечные веретёна. Увеличивается импульсация от рецепторов веретён, возбуждаются альфа - мотонейроны четырёхглавой мышцы, возникает рефлекс на растяжение, который сразу же прекращает начавшееся сгибание в коленях и восстанавливает исходную длину мышц-разгибателей.

24.Мышечные веретёна имеют двойную иннервацию: афферентную и эфферентную. По афферентным волокнам поступает информация о степени растяжения мышечных волокон, т.к. при этом растягиваются и веретёна. Эфферентная иннервация мышечных веретён осуществляется гамма-мотонейронами. Они вызывают сокращения интрафузальных волокон веретена. При этом растягивается центральная часть веретён и возбуждаются чувствительные окончания. Возникает поток афферентных импульсов, аналогично тому, как это происходит при растяжении покоящейся мышцы. Если мышца начинает сокращаться под влиянием импульсов, приходящих уже из альфа - мотонейронов, поток сигналов от предварительно растянутых веретён уменьшается. Отсюда следует, что должна существовать определённая зависимость между сокращением мышцы и степенью сокращения интрафузальных волокон мышечных веретён. Таким образом, гамма - мотонейроны задают веретёнам уровень чувствительности, который в свою очередь влияет на характер сокращения.

25.Если не используется аппаратура, значит, изучать состояние мотонейронов непосредственно невозможно. Следовательно, можно судить о состоянии нейронов косвенно, по состоянию мышц, иннервируемых этими нейронами. Для этого достаточно их прощупать. Во время сгибательного рефлекса мышцы - разгибатели расслаблены. Следовательно, иннервирующие их мотонейроны заторможены. Такой прием использовали в начале 20 века, когда не существовало электрофизиологической аппаратуры.

26.Возможность изменить течение рефлекса, усилить или затормозить его, связана, прежде всего, с его центральным звеном, с наличием в нём совокупности нейронов. Чем больше нейронов участвует в рефлексе, чем больше синапсов, тем больше вероятность того, что произведённое действие как-то изменит протекание рефлекса. Сгибательный (оборонительный) рефлекс имеет полисинаптическую рефлекторную дугу, а миотатический - моносинаптическую. Поэтому при прочих равных условиях легче повлиять на протекание первого рефлекса, чем второго.

27.Если рефлексы могут появиться у больного человека, значит, они не исчезают полностью, а переходят в скрытое, заторможенное состояние. Спинной мозг всегда находится под контролирующим вниманием головного, который может усиливать или подавлять спинномозговые рефлексы. У маленьких детей высшие отделы головного мозга ещё не полностью созрели, поэтому они не могут подчинить себе спинальные центры и подавить некоторые относительно примитивные рефлексы спинного мозга. Но по мере созревания головного мозга такое подавление происходит. При патологии головного мозга его функции, в частности, тормозящие влияния на спинной мозг ослабевают, и ранее подавленные рефлексы могут появиться, что свидетельствует о нарушении работы мозга и является серьёзным диагностическим симптомом.

28.Если наступил паралич только ног, то разрыв спинного мозга произошёл выше поясничного и крестцового отделов. В последнем находятся центры, управляющие функциями мочеполовой системы. Следовательно, будут нарушены и они.

29.Мотонейроны диафрагмального нерва, управляющего движениями диафрагмы, находятся в 3-4 шейных сегментах спинного мозга. Нейроны межрёберных нервов находятся в грудном отделе. Значит, перерезка произведена ниже 4-го шейного сегмента, но выше 1-го грудного.

30.Рефлекс Тюрка заключается в том, что лягушка отдёргивает лапку при погружении её в слабый раствор кислоты. Это оборонительный рефлекс, центр которого находится в спинном мозге. Следовательно, раздражение центров мозга, на которые накладывалась соль, оказывают нисходящее тормозное влияние на мотонейроны спинного мозга.

31.Если в мотонейронах спинного мозга наблюдается гиперполяризация мембран, то возбудимость этих нейронов снижена. В свою очередь этот эффект может быть обусловлен или усилением нисходящих тормозных влияний, или ослаблением нисходящих облегчающих (повышающих возбудимость) влияний. Так как при спинальном шоке связь с головным мозгом прервана, может иметь место только прекращение возбуждающего влияния супраспинальных центров на нейроны спинного мозга.

32.Если влияние на мотонейроны исключено, остаётся возможность воздействия на вставочные нейроны или на афферентные входы. Временное угнетение последних нисходящими влияниями может видоизменить или даже подавить двигательную активность.

33.Если произвести перерезку ниже красного ядра, то исчезнет его возбуждающее действие на тонус сгибателей и тормозящее действие на ядро Дейтерса. В результате возникает децеребрационная ригидность. Если теперь перерезать спинной мозг ниже ядра Дейтерса, то ригидность исчезнет. Если на фоне ригидности удалить мозжечок, то ригидность усиливается. При перерезке задних корешков ригидность исчезает. При этом перерезаются волокна гамма-петли, по которым идут импульсы от сократившихся мышечных веретен разгибателей, что способствует дальнейшему укорочению мышцы.

34.При "затаивании" кошка прижимается к земле, при этом увеличивается тонус сгибателей. При броске, наоборот, резко возрастает тонус разгибателей. Тонус сгибателей повышают руброспинальный и латеральный ретикулоспинальный пути, они возбуждены при "затаивании". Тонус сгибателей повышают вестибулоспинальный и медиальный ретикулоспинальный пути, они возбуждены при прыжке.

35.Центры зрачкового рефлекса находятся в передних буграх четверохолмия, центры болевой чувствительности - в таламусе. Учитывая условие задачи, можно заключить, что перерезка произведена между четверохолмием и таламусом.

36.Утомление мышц возникает, когда мышцы испытывают недостаток энергии, или, если она тратится неэффективно. Нарушение функций мозжечка сопровождается расстройством мышечного тонуса и координации движений, поэтому для осуществления даже простого движения приходится выполнять целую серию вспомогательных сокращений мышц, прежде чем будет достигнут нужный результат. Эти излишние движения и приводят к астении.

37.Импульсы, исходящие от рецепторов шейных мышц играют важную роль в распределении тонуса мышц конечностей, поэтому голова спортсмена должна занимать определённое положение при выполнении движений. Если конькобежец при беге на повороте повернёт голову в сторону, противоположную направлению движения, он может упасть. Подумайте почему.

38.Главное отличие вертикального положения от горизонтального состоит в изменении положения головы по отношению к горизонту, что приводит к раздражению вестибулярных рецепторов. Возникает лабиринтный выпрямительный рефлекс и голова устанавливается горизонтально. Это вызывает раздражение рецепторов шейных мышц, под влиянием чего повышается тонус разгибателей передних конечностей. Если подвести опору под передние лапы и освободить животное, кошка быстро примет нормальное положение.

39.Вестибулярные ядра имеют связи не только с мотонейронами, но и с вегетативной нервной системой, регулирующей дыхание, кровообращение, пищеварение. При укачивании ("морской болезни") происходит возбуждение нейронов вегетативной нервной системы, что и обусловливает симптомы "морской болезни".

40.Если снимки сделали до эксперимента, значит, собаку поднимали в лифте, если после эксперимента, то опускали. В любом случае в момент начала и прекращения движения возникали лифтные рефлексы - увеличение тонуса разгибателей при линейном ускорении книзу и увеличение тонуса сгибателей при линейном ускорении кверху. Эти изменения скажутся на мозге стоящей собаки и будут видны на фотоснимках. Для решения задачи необходимо уточнить, какой из двух снимков сделан в начале движения, а какой в момент остановки. Например, если снимок сделан в начале движения и на нём видно, что конечности собаки выпрямлены, значит, лифт двигался вниз; если на снимке лапы согнуты, то лифт двигался вверх. Тогда на втором снимке, сделанном в момент остановки лифта, при движении вниз - сгибание, при движении вверх - разгибание.

41.Если деятельность центров "притормаживается" под влиянием других нервных образований, то регуляторным влиянием будет изменение степени этого торможения. Так, при поступлении в мозжечок афферентных импульсов от определённой группы мышц, возбуждаются звездчатые и корзинчатые клетки. Они тормозят клетки Пуркинье, а это приводит к уменьшению тормозящего влияния клеток Пуркинье на вестибулярные ядра. В результате усиливается возбуждающее влияние этих ядер, например, на тонус разгибателей.

42.Возвратное торможение в таламусе происходит при помощи специальных тормозных нейронов, возбуждающихся коллатералями от аксона, идущего к нейронам коры полушарий большого мозга. Но физиологический смысл его по сравнению с тем. что происходит в спинном мозге, несколько иной. Клетки Реншоу предохраняют мотонейроны от перевозбуждения. А в таламусе возвратное торможение ограничивает количество информации поступающей к коре полушарий большого мозга. Таким образом, если кора - директор, то таламус - его секретарь.

43.При нагревании до 50⁰С белковые молекулы денатурируют, значит, вентромедиальное ядро было разрушено. Это ядро является центром насыщения. После его разрушения собака будет испытывать повышенное чувство голода, разовьётся гиперфагия, в результате чего возникнет ожирение и собака потолстеет.

44.Для состояния сна характерно постепенное исчезновение альфа - ритма, появление тета - волн, сонных веретён и К-комплексов, тета - и дельта ритма (что характерно для фазы медленного сна). При раздражении РФСМ животное просыпается, при этом на ЭЭГ наблюдается реакция десинхронизации в разных зонах коры, т.к. восходящие влияния РФСМ генерализованные.

45.При раздражении какого-либо рецептивного поля афферентные импульсы через таламус поступают в соответствующую проекционную зону коры и вызывают первичный ответ (ВП) с коротким латентным периодом. Одновременно это возбуждение по коллатералям направляется в РФ и уже от её нейронов поступает в кору, вызывая вторичный ответ с более длительным латентным периодом. Следовательно, при отключении ретикулярных нейронов вторичный ответ будет исчезать, а первичный сохранится.

46.Неспецифические ядра таламуса оказывают на корковые нейроны возбуждающее действие за счёт суммации вызываемой ими дендритной деполяризации и ВПСП в синапсах, образуемых в нейронах коры аксонами от проекционных ядер таламуса. Таким образом, неспецифические ядра таламуса вызывают локальную активацию коры.

47.Нормальное функционирование коры полушарий большого мозга зависит не только от её собственного состояния, но и от состояния других структур, обеспечивающих её тонус. В первую очередь это относится к РФСМ и неспецифическим ядрам таламуса. Разрушение последних приводит к немедленной потере сознания.

48.Болевая чувствительность тесно связана с таламусом. Поэтому, если пациент испытывает сильную боль, это говорит о возможной локализации опухоли в таламусе. Не исключено и то, что опухоль находится в другом отделе мозга и оказывает давление на чувствительные структуры, что также вызывает сильную боль. Но из условия задачи следует, что опухоль имеет малые размеры, поэтому более вероятно первое предположение.

49.Наиболее чувствительны к действию химических веществ и ядов синапсы нервных центров. Эфир и хлороформ блокируют возбуждающие синапсы, в результате – тормозная реакция.

50.Недостаток кислорода в помещении приводит к гипоксии. Наиболее чувствительны к гипоксии нервные клетки, в первую очередь, грушевидные клетки мозжечка. Мозжечок обеспечивает координацию быстрых и медленных целенаправленных движений, поддержание мышечного тонуса, вегетативные реакции (за счет многочисленных связей с другими отделами мозга).

51.В данном случае в результате клещевого энцефалита в большей степени пострадала область полосатого тела, при поражении которого развиваются гипотония мышц и гиперкинез.

52.У больного поврежден спино-таламический путь справа. Этот путь проводит импульсы от всех рецепторов кожи: температурных, болевых, тактильных. Он перекрещивается в спинном мозгу и переходит на противоположную сторону в составе волокон передней серой спайки Тактическая чувствительность сохранена, потому что волокна, несущие импульсы от тактильных рецепторов, выходят к головному мозгу не только в составе спино-таламического пути, но и по волокнам пути Голля и Бурдаха, который у больного не поврежден.

53.Поддержание равновесия при вынужденной рабочей позе обеспечивается установочными тоническими рефлексами. Эти рефлексы возникают с рецепторов вестибулярного аппарата, замыкаются на уровне ствола мозга (продолговатый и средний мозг), исполнительными органами являются мышцы туловища и конечностей. В результате рефлекторного перераспределения мышечного тонуса между сгибателями и разгибателями сохраняется положение тела в пространстве.