Строение мозга

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Промежуточный мозг. Строение и функции. Центры гипоталамуса

Промежуточный мозг в процессе эмбриогенеза развивается из переднего мозгового пузыря. Он образует стенки третьего мозгового желудочка. Промежуточный мозг расположен под мозолистым телом и состоит из таламусов, эпиталамуса и гипоталамуса (рис. 2, 3)

Т а л а м у с. Зрительные бугры - самая большая часть промежуточного мозга, включающая большое количество ядер (около 40). С правой и левой стороны ядра таламуса образуют стенки третьего желудочка мозга. Таламус связан со всеми отделами головного и спинного мозга разнообразными нервными путями.

Рис. 2. Части зрительного мозга (вид сверху и сзади)

1 - таламус (зрительный бугор); 2 - эпиталамус (надбугорная область); 3 - метаталамус (забугорная область); 4 - четверохолмие (средний мозг).

Зрительные бугры служат своеобразными воротами, через которые обязательно должны пройти афферентные сигналы, направляющиеся в кору больших полушарий. К ядрам таламуса стекается информация от различных рецепторов: тактильных, проприоцептивных, температурных, болевых, вкусовых. В коленчатые тела, которые функционально входят в состав зрительных бугров, приходят импульсы от рецепторов органов зрения и слуха. Таким образом, все чувствительные импульсы, за исключением обонятельных, проходят в кору больших полушарий через область зрительных бугров. Разрушение или поражение таламуса приводит к резким нарушениям рецепции. Эти поражения сопровождаются иногда приступами очень сильных болей, иногда, наоборот, полной потерей чувствительности. Таламические боли могут быть глубокими или поверхностными, но всегда носят нечёткий, расплывчатый характер (диффузные боли). Болевые ощущения очень стойкие и почти не поддаются лечению. До недавнего времени таламус считали высшим центром болевой чувствительности. Однако большинство исследователей склоняются к мысли, что высший центр болевых ощущений расположен в коре больших полушарий, таламический же болевой центр, хоть и крайне важный, но промежуточный. Однако таламус - это не просто передаточная станция для афферентных сигналов. В нем осуществляются первоначальный анализ и синтез различных сенсорных импульсов. Дифференцировки на уровне таламуса примитивны, грубы. Так, воспринимается температурная разница только в 10-15°С и больше. Тонкий анализ начинается лишь в коре больших полушарий. В таламусе чувствительные импульсы приобретают эмоциональную окраску (приятные и неприятные ощущения), Зрительные бугры участвуют в регуляции мышечного тонуса. При перерезке мозга по передней границе таламуса происходит повышение мышечного тонуса. Этот тонус в отличие от контрактильного тонуса продолговатого мозга получил название пластического, так как мышцы становятся чрезвычайно пластичными и животное остается в приданной ему позе. При перерезке афферентных проприоцептивных волокон в соответствующих им мышцах пластический тонус пропадает. Следовательно, пластический тонус - это генерализованный проприоцептивный рефлекс, центр которого лежит в таламической области. Этот вид тонуса как бы наслаивается на контрактильный тонус продолговатого мозга (децеребрационная ригидность). Пластический тонус имеет большое значение, так как он освобождает организм от необходимости непрерывно удерживать все мышцы в очень напряженном состоянии и сохранять всегда одну определенную позу. Благодаря пластическому тонусу животное может принимать различные позы.

Рис. 3. Схема строения промежуточного мозга (сагиттальный разрез)

1 - мозолистое тело; А - таламическая область 2 - зрительный бугор (таламус); 3 - эпифиз (эпиталамус); Б - гипоталамус 4 - сосцевидное тело; 5 - серый бугор; 6 - гипофиз; 7 - хиазма зрительных нервов; 8 - конечная пластинка.

После удаления больших полушарий, но при сохранении зрительных бугров животное может совершать координированные акты. Птицы даже способны к поискам корма. У собак возникают координированные реакции на болевые раздражения. Они могут ходить и бегать. Но таламические животные выполняют только определенную серию стереотипных рефлексов. Никаких новых движений у такого животного выработать не удается.

Функциональная значимость ядер таламуса определяется не только их проекцией на другие структуры мозга, но и тем, какие структуры посылают к нему свою информацию. В таламус приходят сигналы от зрительной, слуховой, вкусовой, кожной, мышечной систем, от ядер черепно-мозговых нервов, ствола, мозжечка, продолговатого и спинного мозга. В связи с этим таламус фактически является подкорковым чувствительным центром. Отростки нейронов таламуса направляются отчасти к ядрам полосатого тела конечного мозга (в связи с этим таламус рассматривается как чувствительный центр экстропирамидной системы), отчасти к коре большого мозга, образуя таламокортикальные пути.

Таким образом, таламус является подкорковым центром всех видов чувствительности, кроме обонятельного. К нему подходят и переключаются восходящие (афферентные) проводящие пути, по которым передается информация от различных рецепторов. От таламуса идут нервные волокна к коре большого мозга, составляя таламокортикальные пучки.

Э п и т а л а м у с. Здесь находятся обонятельный центр и железа внутренней секреции - эпифиз.

Гипоталамус. Подбугорье - одно из древнейших образований т головном мозге. У всех хордовых он сформирован и морфологически, и функционально. Гипоталамус имеется у рыб, рептилий. Он отчетливо представлен у птиц и особенно хорошо развит у млекопитающих. Гипоталамус, расположенный под зрительными буграми занимает в мозге очень небольшое пространство, но, несмотря на это, он состоит из большого количества ядер (паравентрикулярное, супраоптическое, серый бугор, сосцевидное тело и т.д.). У млекопитающих наиболее развит серый бугор. В области подбугорья насчитывают 32 пары ядер. Гипоталамус связан со всеми отделами центральной нервной системы: эфферентные пути от него идут к зрительным буграм и гипофизу, спускаются к среднему, продолговатому и спинному мозгу, оканчиваясь на клетках, аксоны которых образуют преганглионарные волокна вегетативной нервной системы. Афферентные импульсы поступают в ядра гипоталамической области главным образом из зрительных бугров, через которые в подбугорье проходят также волокна от обонятельной премоторной и двигательной зон коры мозга. Не исключена и прямая связь ядер гипоталамуса с корой, в частности с филогенетически наиболее старым отделом - обонятельными долями. Подбугорье служит промежуточным звеном между зрительными буграми и корой мозга, с одной стороны, и вегетативной системой - с другой. Поэтому гипоталамус принимает самое активное участие в регуляции вегетативных функций. Этот небольшой участок у основания мозга является средоточием регуляции вегетативных функций организма, отсюда непрерывно поступают импульсы к периферическим отделам вегетативной нервной системы. Именно в гипоталамусе осуществляется координация деятельности вегетативной нервной системы, согласование функций эндокринных желез и объединение нейрогуморальных механизмов.

Гипоталамус участвует в терморегуляции. После разрушения серого бугра животное становится пойкилотермным, у него нарушаются процессы теплопродукции и теплоотдачи, и температура тела не держится на постоянном уровне. При введении иглы кролику через кости черепа в область серого бугра температура тела повышается и через несколько часов достигает максимума (тепловой укол). Аналогичные результаты получают при раздражении этого участка мозга электрическим током. При раздражении ядер переднего гипоталамуса температура тела повышается, а заднего гипоталамуса - понижается. В области вентромедиальных ядер гипоталамуса расположен центр насыщения. Если его разрушить, животное начинает усиленно потреблять пищу, что сопровождается ожирением. В области боковых ядер лежит центр голода. Его двустороннее разрушение приводит к полному отказу животного от пищи. При голодании в крови уменьшается количество глюкозы, аминокислот, жирных кислот и других веществ. Это приводит к активации соответствующих нейронов и формированию поведенческих реакций, направленных на утоление чувства голода. Дорсолатеральной от супраоптического ядра находится центр жажды. В результате его раздражения усиливается потребление воды (полидипсия). Наоборот, при разрушении этих нейронов регистрируют полный отказ от воды (адипсия).

В подбугорье сосредоточены центры, участвующие в регуляции различных видов обмена веществ: белкового, жирового, углеводного, водно-солевого. Гипоталамус находится в теснейшей морфологической и функциональной связи с гипофизом, который как бы «подвешен» к подбугорью на тонкой ножке. Между гипоталамусом и гипофизом имеются обширные нервные и сосудистые связи, поэтому их объединяют в единую гипоталамо-гипофизарную систему.

Гипоталамус имеет огромное значение для эмоциональных и поведенческих реакций. Доказано участие гипоталамуса в половых и агрессивно-оборонительных рефлексах. Так, раздражение точки в вентромедиальном ядре подбугорья вызывает у кошки резко выраженную ярость.

Несмотря на то, что роль ядер гипоталамуса в организме чрезвычайно велика, они отнюдь не являются самостоятельными в своих действиях. Гипоталамус находится под неослабным и постоянным контролем вышележащих центров головного мозга, с которыми он анатомически и функционально связан как прямыми нервными связями, так и при помощи ретикулярной формации.

В гипоталамусе выделяют участки (центры), осуществляющие стимуляцию тонической (постоянной) секреции гормонов передней доли гипофиза, и центры, регулирующие циклическую (периодическую) секрецию гонадотропинов. Сонический центр секреции ГС-РГ функционирует в женском и мужском организме, обеспечивая постоянное выделение гонадотропинов, а циклический центр функционирует только в женском организме и обеспечивает ритмический выброс гонадотропинов.

Согласно современным воззрениям, у плода как мужского, так и женского пола в гипоталамусе заложены три половых центра: в преоптической зоне гипоталамуса - мужской центр полового поведения и женский центр, регулирующий циклическое выделение гипофизом гонадотропина; в вентро-медиальных ядрах гипоталамуса - центр женского полового поведения

В гипоталамусе имеется два сексуальных центра. В передней части гипоталамуса (точнее - в ядре Кахаля) расположен центр, ответственный за сексуальное поведение, который непосредственно <высвобождает> сексуальную активность, а в средней и задней частях гипоталамуса находится центр, обусловливающий сексуальное влечение опосредствованно - через секрецию гонадолиберина, контролирующего функцию передней доли гипофиза (гормональный сексуальный центр).

Оба сексуальных центра гипоталамуса в процессе созревания плода приобретают различия у мужских и женских особей. <Мужской> тип обладает более устойчивой функцией и побуждает гипофиз к равномерному выделению гонадотропных гормонов (ЛГ и ФСГ). <Женский> тип побуждает гипофиз к выделению гонадотропных гормонов циклически: в первой фазе преобладает гонадотропин ФСГ над ЛГ, а во второй - наоборот. Это обусловливает ряд гормональных изменений, следствием которых является, в частности, процесс овуляции в яичниках и менструальный цикл.

2. Газообмен в легких

Организм человека даже в состоянии покоя непрерывно расходует энергию. Во время работы расход энергии значительно повышается. Энергетические расходы организма возмещаются за счет энергии, освобождающейся при окислении питательных веществ. Для окислительных процессов, происходящих в организме, необходимо непрерывное поступление кислорода. Кроме того, под влиянием окисления обезвреживаются некоторые ядовитые продукты распада, образующиеся в клетках и тканях в результате обмена веществ.

Следовательно, организм не может существовать без кислорода. Одновременно с поглощением кислорода при окислительных процессах образуется углекислый газ, который должен быть удален из организма.

Сущность дыхания заключается в обмене газов между организмом и окружающей его воздушной средой. Этот обмен осуществляется у человека при помощи легких.

Обмен газов между кровью и воздухом относится к основной функции легких. Воздух, поступающий в легкие при вдохе, нагревается и насыщается водяными парами при движении в дыхательных путях и достигает альвеолярного пространства, имея температуру 37°С. Парциальное давление водяных паров в альвеолярном воздухе при этой температуре составляет 47 мм рт. ст. Поэтому согласно закону парциальных давлений Дальтона вдыхаемый воздух находится в разведенном водяными парами состоянии и парциальное давление кислорода в нем меньше, чем в атмосферном воздухе.

Обмен кислорода и углекислого газа в легких происходит в результате разницы парциального давления этих газов в воздухе альвеолярного пространства и их напряжения в крови легочных капилляров. Процесс движения газа из области высокой концентрации в область с низкой его концентрацией обусловлен диффузией. Кровь легочных капилляров отделена от воздуха, заполняющего альвеолы, альвеолярной мембраной, через которую газообмен происходит путем пассивной диффузии. Процесс перехода газов между альвеолярным пространством и кровью легких объясняется диффузионной теорией.

Переход О₂ из альвеолярного воздуха в кровь и СО₂ из крови в альвеолы происходит только путем диффузии. Никакого механизма активного транспорта газов здесь не существует. Движущей силой диффузии являются разности (градиенты) парциальных давлений (напряжений) О2 и СО₂ по обе стороны альвеолярно - капиллярной мембраны или аэрогематического барьера. Напряжение газов О₂ и СО₂ (мм рт. ст.) при спокойном дыхании представлено в таблице:

промежуточный гипоталамус дыхательный кровь

Кислород и углекислый газ диффундируют только в растворенном состоянии, что обеспечивается наличием в воздухоносных путях водяных паров, слизи и сурфактантов. В ходе диффузии через аэрогематический барьер молекулы растворенного газа преодолевают большое сопротивление, обусловленное слоем сурфактанта, альвеолярным эпителием, мембранами альвеол и капилляров, эндотелием сосудов, а так же плазмой крови и мембраной эритроцитов. Диффузионная способность легких для кислорода очень велика. Это обусловлено огромным числом (сотни миллионов) альвеол и большой их газообменной поверхностью (около 100 м.кв.), а также малой толщиной (около 1 мкм) альвеолярно - капиллярной мембраны. Диффузионная способность легких у человека примерно равна 25 мл О2 в 1 мин в расчете на 1 мм рт. ст. градиента парциальных давлений кислорода. Учитывая, что градиент рО2 между притекающей к легким венозной кровью и альвеолярным воздухом составляет около 60 мм рт. ст., этого оказывается достаточно, чтобы за время прохождения крови через легочный капилляр напряжение кислорода в ней успело уравновеситься с альвеолярным рО2.

Диффузия СО₂ из венозной крови в альвеолы даже при сравнительно небольшом градиенте рСО₂ происходит достаточно легко, так как растворимость СО₂ в жидких средах в 20-250 раз больше, чем у кислорода. По этому после прохождения крови через легочные капилляры рСО₂ в ней оказывается равным альвеолярному и составляет около 40 мм рт. ст.

Газообмен в легких. Обмен газов между альвеолярным воздухом и венозной кровью малого круга кровообращения происходит вследствие разницы парциальных давлений кислорода (102-40 = 62 мм рт. ст.) и двуокиси углерода (47 - 40 = 7 мм рт. ст.). Эта разница вполне достаточна для быстрой диффузии газов на поверхности соприкосновения стенки капилляров с альвеолярным воздухом (рис. 1). Двуокись углерода диффундирует через альвеолы примерно в 25 раз быстрее кислорода, поэтому достаточно разности давлений всего в 0,03 мм рт. ст. Даже при разнице в давлении О₂ в 30 - 35 мм через 1 см² альвеол проходит за минуту 6,7 см³ а через всю поверхность альвеол человека - 6000 см³ кислорода. Такая скорость и величина диффузии кислорода полностью обеспечивают максимальную интенсивную физическую работу.

Дыхательная функция крови прежде всего обеспечивается доставкой к тканям необходимого им количества О₂. Кислород в крови находится в двух агрегатных состояниях: растворенный в плазме (0.3 об.%) и связанный с гемоглобином (около 20 об.%) - оксигемоглобин. Отдавший кислород гемоглобин считают восстановленным или дезоксигемоглобином. Поскольку молекула гемоглобина содержит четыре частицы гема, она может связать четыре молекулы О₂. Количество О_2, связанного гемоглобином в 100 мм крови, носит название кислородной емкости крови и составляет около 20 мм О_2. Кислородная емкость всей крови человека, содержащей примерно 750 грамм гемоглобина, приблизительно равна 1 л.

Размещено на Allbest.ru