План урока:

Нервная ткань. Клетки нервной системы

Отделы нервной системы

Спинной мозг: строение и функции

Рефлексы и их роль в работе нервной системы

Нервная ткань. Клетки нервной ткани

Поначалу считалось, что нервная ткань – это сеть клеток. Во второй половине XIX века Камилло Гольджи стал окрашивать препараты нервной ткани соединениями серебра. И тогда световом микроскопе он увидел множество разных клеток: крупных и мелких, похожих на звёзды и пирамиды.

Нейрон

Нейрон – это основная рабочая клетка нервной ткани. Она передаёт сигнал (нервный импульс) в виде электрического возбуждения по нервной системе, а также подводит его к мышцам и железам. Диаметр нейрона колеблется от нескольких микрометров до 140 микрометров.

Нейрон очень активно работает. С его ДНК постоянно считывается информация и синтезируются белки. Поэтому у него есть одно, два или три ядрышка и хорошо развита шероховатая эндоплазматическая сеть (шЭПС, также её называют гранулярная ЭПС; грЭПС). Для шЭПС нейрона существуют другие названия: хроматофильная субстанция, тельце Ниссля, тигроидное вещество, тигроид.

В гипоталамусе есть нейроны, которые в ответ на нервный импульс синтезируют белковые гормоны.

Большое количество митохондрий даёт нейрону много энергии для проведения импульса. Все элементы цитоскелета транспортируют молекулы внутри нейрона.

От тела клетки отходят отростки.Те из них, которые проводят возбуждение к телу нейрона, называются дендритами. Они сильно ветвятся, напоминая дерево (греческое слово «дендрит» по своему значению близко к русскому слову «дерево»). В крупных дендритах есть все виды органелл. Отростки, которые проводят импульс от тела нейрона к другим нейронам, называются аксонами или нервными волокнами.От конца аксона может отходить несколько веточек. Нейроны человека имеют только один аксон, который может достигать 1,5 метра в длину.

Двигательные нейроны в спинном мозге

Nucleus - ядро

Nucleolus - ядрышко

Neuron cell body – тело нейрона

Axon - аксон

A - астроцит

O - олигодендроцит

Nucleolus - ядрышко

Rough endoplasmic reticulum – шероховатая эндоплазматическая сеть

Smooth endoplasmic reticulum – гладкая эндоплазматическая сеть

Mitochondria - митохондрия

Lysosome - лизосома

Axon – аксон

Изображение нейрона, полученное с помощью электронного микроскопа

Nucleus – ядро

Nucleolus – ядрышко

Rough endoplasmic reticulum – шероховатая эндоплазматическая сеть

Mitochondria – митохондрия

Golgiapparatus – комплекс Гольджи

Dendrite – дендрит

Импульс от нейрона к нейрону передаётся с помощью особых соединений – синапсов. Аксон первого нейрона подходит к телу или дендритам второго нейрона и передаёт ему возбуждение. Чаще всего первый нейрон выбрасывает химическое вещество – нейромедиатор, который вызывает возбуждение второго нейрона. Под влиянием возбуждения второй нейрон тоже выбрасывает нейромедиатор, вызывая возбуждение третьего нейрона.

В таких синапсах возбуждение распространяется строго в одном направлении: от дендрита к аксону и переходит на дендриты или тело следующего нейрона. Также аксоны проводят импульсы к клеткам мышц и желёз. В аксоне тоже есть органеллы и цитоскелет, который передвигает пузырьки с нейромедиатором.

Синапс. Аксон выбрасывает химические вещества, которые порождают новый импульс на дендрите другого нейрона

Клетки нейроглии

Рудольф Вирхов обнаружил в нервной ткани мелкие клетки, которые назвал «глия», что в переводе с греческого «glios» означает «клей». Сейчас самые популярные термины – нейроглия или глиальные клетки.В головном мозге глиальные клетки занимают около половины его объёма. После рождения человека они могут делиться, а нейроны нет.

Астроцит – это самая крупная глиальная клетка. Она охватывает своими отростками капилляры, образуя барьер между нервной тканью и кровью. Это и есть гематоэнцефалический барьер (ГЭБ). Для головного мозга нужны свои концентрации ионов и других химических веществ, он должен быть отделён от иммунной системы, у него есть свои специальные иммунные клетки. В головной мозг не должны проникать микроорганизмы, большинство лекарств и чужеродных молекул, всем им препятствует ГЭБ.

Астроциты поддерживают оптимальные концентрации ионов калия и других химических веществ для правильной работы нейронов. Также они участвуют в защитных реакциях при повреждении мозга.

Астроцит охватывает капилляр и образует гематоэнцефалический барьер

Эпендимоциты соединяются в пласты и напоминают эпителий, покрытый ресничками. Они участвуют в образовании спинномозговой жидкости.

Одна из функций олигодендроцитов – ускорение проведения нервного импульса. Отростки олигодендроцитов и так называемых шванновских клеток образуют изолирующую оболочку на аксонах, которая не проводит нервный импульс. Они обхватывают аксон таким хитрым образом, что вдоль него чередуются проводящие участки и миелиновая оболочка. Благодаря этому электрическое возбуждение передаётся скачками от одного проводящего участка к другому. Скорость его распространения достигает 120 м/с.

Олигодендроцит охватывает аксоны нейронов, образуя миелиновую оболочку

Neuron - нейрон

Oligodendrocyte - олигодендроцит

Myelin - миелин

Non-myelinoverlaps – аксон без миелинового покрытий

Красными стрелками показано распространение возбуждения по миелиновому волокну

Cellbody – тело нейрона

Schwanncell – шванновская клетка (олигодендроцит в периферической нервной системе)

Depolarized region (node of Ranvier) – безмиелиновый участок (перехват Ранвье)

Myelinsheath – миелиновая оболочка

Axon - аксон

Микроглиальные клетки – это специализированные иммунные клетки головного мозга. Они происходят от стволовых клеток, которые являются предшественниками моноцитов.

Нейроны создают множество связей друг с другом. Они образуют скопления, которые называются серым веществом. Аксоны нейронов образуют белое вещество, белый цвет им придаёт миелиновая оболочка.

Нерв – группа аксонов, которая окружена соединительной тканью, внутри которой проходят кровеносные и лимфатические сосуды.

Строение нерва

Connective tissue – соединительная ткань

Myelinsheath – миелиновая оболочка

Axons - аксоны

Blood vessels – кровеносные сосуды

Отделы нервной системы

Нервную систему разделяют на несколько отделов.

По анатомическому строению выделяют два отдела.

• Центральная нервная система (ЦНС).

• Периферическая нервная система (ПНС).

Различия между центральной нервной системой и периферической нервной системой

Чередование нервных узлов и ганглиев в ПНС – это отголосок узловой нервной системы беспозвоночных. ЦНС – это представитель нервной системы трубчатого типа, она главенствует над ПНС.

В ЦНС нейроны могут располагаться в несколько слоёв, образуя кору. Ею покрыты головной мозг и мозжечок.

Головной и спинной мозг особо защищены. Они располагаются в прочных костных футлярах – черепе и позвоночнике – и покрыты мягкой, паутинной и твёрдой мозговыми оболочками. В ЦНС находится спинномозговая жидкость (ликвор), которая поддерживает концентрацию молекул, необходимых для работы нейронов, и удаляет ненужные вещества. В ней находятся иммунные клетки, которые защищают ЦНС от микроорганизмов.

Можно сказать, что человеческое тело работает в двух режимах.

• Первый – работа внутренних органов, поддержание постоянства внутренней среды, кровообращение, дыхание, пищеварение, которые человек не осознаёт. Этим занимается вегетативная нервная система (ВНС).
• Второй – активная деятельность, связанная с движением: повседневная жизнь, профессиональные действия, занятия спортом, речь. Они возможны благодаря соматической (анимальной) нервной системе. «Анимальная» означает «животная», то есть дающая движение и активную жизнь.

В медицине есть термин «вегетативное состояние»; «вегетативное» значит «растительное». Оно возникает в результате серьёзных повреждений головного мозга. Сохраняется дыхание, кровообращение, кишечник и почки работают. Но человек не реагирует на внешние стимулы, не разговаривает. Считается, что он не осознаёт самого себя и происходящее вокруг, хотя по этому вопросу до сих пор идут споры.

В ВНС есть симпатический и парасимпатический отделы. Задача симпатического отдела – повысить активность организма для нападения или бегства. Парасимпатический отдел больше отвечает за отдых и питание. В ВНС много безмиелиновых нервных волокон, они проводят нервный импульс медленно, со скоростью 0,5 – 2 м/с.В то время как в миелиновых волокнах он прошёл бы несколько десятков метров за одну секунду.

Нервные центры симпатического отдела находятся в спинном мозге. От спинного мозга к органам тянутся нервы, по которым проходят сигналы. Нервные центры парасимпатического отдела находятся в головном мозге и частично в спинном мозге. От головного мозга сигналы идут по черепным нервам.

Функции симпатического и парасимпатического отделов

Есть органы, работой которых руководит преимущественно один отдел ВНС. Мочевым пузырём управляет в основном парасимпатический отдел, а потовыми железами и мышцами, которые поднимают волоски кожи, – симпатический. Большинство органов находятся под контролем обоих отделов. Нельзя говорить, что активность симпатического отдела «выключает» парасимпатическое влияние на орган. Их взаимодействие более сложное.

ВНС иногда называют «автономной», потому что она работает без сознательного контроля. Человек не замечает, как он дышит, как у него бьётся сердце, как кишечник переваривает пищу. Для большинства людей невозможно управлять своим сердцебиением, почками или желудком. Однако ВНС работает не изолированно, а под управлением головного мозга. Она неотделима от ЦНС.

Спинной мозг: строение и функции

Спинной мозг сочетает в себе черты древнего узлового и современного трубчатого типов нервной системы. Он появился у хордовых и похож на трубку, просвет которой заполнен спинномозговой жидкостью. Одновременно с этим в строении спинного мозга есть сегментарность, сохранившаяся от беспозвоночных. Сегменты спинного мозга очень похожи друг на друга, от каждого сегмента отходят нервы к «своим» ближайшим участкам тела.

Спинной мозг управляет работой скелетных мышц. Также в нём есть центры ВНС, а значит, он командует работой внутренних органов. Многое из этого он мог бы делать сам, но всё равно его контролирует головной мозг.

Сегменты спинного мозга и зоны их влияния. На рисунке не указан ещё один сегмент - копчиковый

Так как человек совершает сложные движения ногами и ещё более сложные движения руками, у него сформировались шейное и пояснично-крестцовое утолщения спинного мозга.

Как работает спинной мозг

Если упрощать схему строения спинного мозга, то его задняя часть является чувствительной, а передняя двигательной.Внутренними органами управляют нейроны боковых рогов, которые входят в состав ВНС.

Человек ощущает горячий песок под ногами и прохладу воды, мягкость травы и твёрдость камня благодаря чувствительным нейронам. Эту информацию они передают в спинной мозг. Сами чувствительные нейроны лежат в спинномозговых узлах рядом со спинным мозгом. Нейроны серого вещества спинного мозга обрабатывают полученную информацию.

Для того, чтобы ответить на ситуацию движением, например, что-то поймать или убежать, спинной мозг посылает команду с двигательных нейронов.

Белое вещество спинного мозга состоит из аксонов нейронов, которые передают информацию между спинным мозгом и головным мозгом.

Рефлексы и их роль в работе нервной системы

Нервная система даёт быстрый и адекватный ответ на сигналы окружающей среды. Если человек наступит на осколок стекла, он, не задумываясь, отдёрнет ногу. Он не останется стоять и не убежит. Его реакция будет соответствовать ситуации.

Нервная система получает сигнал и отражает его в ответной реакции организма. Это и есть суть рефлекса, слово «рефлекс» означает «отражение». Цепь нейронов, которая воспринимает сигнал и управляет ответом на него, называется рефлекторной дугой.

В рефлекторной дуге чувствительный нейрон воспринимает сигнал, вставочный обрабатывает информацию, а двигательный передаёт команду мышце.

На уровне только спинного мозга работают самые простые рефлексы. Они сформировались ещё у животных и позволяют избежать опасности.Есть и более сложные дуги с несколькими вставочными нейронами. Вставочные нейроны могут входить в состав головного мозга.Если человек отдёрнул ногу, наступив на осколок стекла, спинной мозг регулирует напряжение мышц тела, чтобы сохранить равновесие. Головной мозг контролирует равновесие, формирует ощущение боли и восклицание наподобие «ай!».

Рефлекторная дуга – это одно из представлений о том, как работает нервная система. На самом деле всё сложнее и интереснее. Если человеку нужно взять со стола книгу, ЦНС передаёт сигналы к мышцам руки. Рука движется к книге и в её мышцах возникают импульсы, которые по чувствительным нервам снова идут в ЦНС. Нервная система проверяет, правильно ли совершается движение и отправляет следующие импульсы. При этом глаза непрерывно оценивают расстояние между рукой и книгой. Поток сигналов от рабочего органа называется «обратная афферентация».

Получается замкнутая кольцевая цепочка «ЦНС – рабочий орган (рука) – ЦНС». По ней ЦНС не только отправляет команды рабочему органу, но и получает от него обратную связь. На основе обратной связи ЦНС уточняет программу действий.