Нейрофизиология и высшая нервная деятельность

Размещено на http://www.allbest.ru/

План

1. Утомление двигательной единицы

2. С помощью каких афферентных (сенсорных) систем осуществляются контакты с внешней средой?

3. Какие структурно-функциональные особенности промежуточного мозга

Литература

1. Утомление двигательной единицы

Сокращение скелетных мышц возникает в ответ на нервные импульсы, идущие от специальных нервных клеток - мотонейронов. Мышцы и иннервирующие их мотонейроны составляют нервно-мы-шечный аппарат человека. Связь мотонейронов с мышцами осуществляется через аксоны. Это длинные отростки, которые отходят от тел мотонейронов и в составе периферических нервов достигают мышцы. Внутри нее каждый аксон многократно ветвится, образуя концевые веточки. Каждая веточка оканчивается на одном мышечном волокне, образуя нервно-мышечный синапс, или концевую пластинку. Мотонейрон, его аксон и мышечные волокна, иннервируемые этим аксоном, составляют двигательную единицу. Она представляет собой основной функционально-структурный элемент нервно-мышечного аппарата. По своему строению, как и по функциональным особенностям, двигательные единицы неодинаковы. Они отличаются друг от друга размерами тела мотонейрона, толщиной его аксона и числом мышечных волокон, входящих в состав двигательной единицы.

Так, малая двигательная единица включает относительно маленький мотонейрон с тонким аксоном, который имеет небольшое число концевых веточек и соответственно иннервирует небольшое число мышечных волокон (самая малая - до нескольких десятков). Малые двигательные единицы входят в состав всех мелких мышц лицевой мускулатуры, пальцев рук и ног, кистей и частично в состав больших мышц туловища и конечностей. Большая двигательная единица включает крупный мотонейрон с относительно толстым аксоном, который образует большое число концевых веточек в мышце и соответственно иннервирует большое число (до нескольких тысяч) мышечных волокон. Большие двигательные единицы входят преимущественно в состав больших мышц туловища и конечностей. Самая малая двигательная единица той или иной мышцы может быть значительно больше, чем самая большая двигательная единица другой мышцы (например, малая двигательная единица мышцы туловища превосходит по размеру большую двигательную единицу мышцы, осуществляющей движение глаза).

Утомлением называют временное снижение работоспособности, которая восстанавливается после отдыха. К утомлению двигательных единиц приводят чрезмерные физические нагрузки и ритм работы (слишком быстрая или очень тяжелая, или медленная монотонная работа). При этом в двигательной единице накапливаются продукты обмена (молочная кислота и другие), которые угнетают работу мышечных волокон, уменьшают их энергетические запасы (гликоген). После отдыха работоспособность двигательной единицы восстанавливается, особенно после активного отдыха, т.е. после изменения характера или вида работы.

2. С помощью каких афферентных (сенсорных) систем осуществляются контакты с внешней средой

Организм животных и человека функционирует, постоянно получая информацию как об особенностях внешней среды, в которой он находится, так и о состоянии всех частей тела: внутренних органов, мышц, кожи и т. д. Физиологические аппараты, воспринимающие эту информацию, получили название органы чувств или сенсорных систем.

В зависимости от характера раздражителей можно условно разделить все сенсорные системы на несколько групп, реагирующих на следующие виды раздражений: механические (тактильный, болевой, двигательный, вестибулярный анализаторы, барорецептивный сосудистый отдел висцерального, или интероцептивного, анализатора), 2) химические (вкусовой, обонятельный анализаторы, хеморецептивный отдел висцерального анализатора в сосудах, в пищеварительном тракте и в других органах), 3) световые (зрительный анализатор), 4) звуковые (слуховой анализатор) и 5) температурные (температурный анализатор).

По среде, из которой воспринимаются раздражения, сенсорные системы делятся на две главные группы: 1) внешними 2) внутренние (воспринимающие раздражения со стороны внутренней среды организма). К внешним сенсорным системам принадлежат зрительная, слуховая, обонятельная, вкусовая и тактильная (осязательная), к внутренним - химическая (реагирующая на изменения химического состава крови и ткани), баростезическая, реагирующая на изменения давления, например, в кровеносных сосудах. Температурная, болевая, вестибулярная и двигательная сенсорные системы могут возбуждаться при действии раздражителей как внешней, так и внутренней среды. Так, наряду с температурными рецепторами кожи, реагирующими преимущественно на изменение температуры внешней среды, имеются температурные рецепторы внутри тканей и органов, функционирующие в связи с изменениями температуры внутри организма; рецепторы вестибулярной и двигательной сенсорных систем могут возбуждаться как при действии внешних сил, так и во время перемещения частей или всего тела, обусловленного сокращениями различных мышечных групп.

Зрительная сенсорная система - одна из важнейших систем, воспринимающих воздействия со стороны находящихся на различных расстояниях объектов внешней среды.

Общие сведения о строении глаза. Глазное яблоко расположено в полости глазницы. Оно имеет шаровидную форму. Стенки его состоят из трех оболочек: наружной, сосудистой и внутренней. Наружная оболочка спереди состоит из роговицы, переходящей в склеру. Сосудистая оболочка, выстилающая глазное яблоко, переходит в ресничное тело и радужную оболочку. Внутренней оболочкой является сетчатая, в которой расположены рецепторы зрительного анализатора - палочки и колбочки. Светопроводящие среды глаза характеризуются прозрачностью. Они состоят из роговицы, влаги передней камеры, хрусталика и стекловидного тела. Между передней камерой и хрусталиком расположена радужка (радужная оболочка), окрашенная у разных людей в разные цвета. Цвет глаз обусловлен окраской радужки, просвечивающей через бесцветную, совершенно прозрачную роговицу. В середине радужки имеется отверстие - зрачок, через которое световые лучи падают на хрусталик. Хрусталик со всех сторон окружен связкой, прикрепляющейся к ресничному телу. Вблизи заднего полюса глазного яблока, несколько внутрь от него, находится место входа зрительного нерва, лишенное светочувствительных элементов, - слепое пятно. У самого заднего полюса расположен слегка углубленный участок - желтое пятно, в середине которого находится центральная ямка. К глазному яблоку прикрепляются наружные глазные мышцы: верхняя прямая, нижняя прямая, внутренняя прямая, наружная прямая, верхняя косая (блоковая) и нижняя косая. Различные комбинации сокращений этих мышц обеспечивают все разнообразие движений глазного яблока. Роговица и передняя часть белочной оболочки покрыты тонкой прозрачной слизистой оболочкой - конъюнктивой, переходящей да веки. Веки служат защитными приспособлениями глаза, предохраняя конъюнктиву от повреждения при соприкосновении с различными внешними объектами.

Преломляющий аппарат глаза. При переходе световых лучей из одной среды в другую происходит их преломление - рефракция. Нормальная рефракция характеризуется таким преломлением параллельных лучей, когда длинник глаза полностью соответствует рефракции и фокус оказывается именно на сетчатке. Это обеспечивает ясное изображение на ней видимых объектов. Близорукая рефракция возникает обычно в результате врожденного удлинения глаза в передне-заднем направлении. При этом из-за большей преломляющей силы, чем это требуется для данной длины глаза, фокусное изображение при преломлении параллельных лучей получается перед сетчаткой и на ней вместо точечного изображения возникает круг светорассеяния, тем больший, чем сильнее близорукость. Дальнозоркая рефракция наблюдается, как правило; при укорочении длинника глаза. Она обусловлена недостаточностью преломляющей силы для данной длины глаза и характеризуется схождением параллельных лучей в фокусе за сетчаткой. Вместо точечного изображения на сетчатке получается, как и при близорукости, круг светорассеяния.

Приспособление глаза к получению на сетчатке фокусного изображения видимых объектов путем изменения преломляющей силы хрусталика называется аккомодацией. Практически степень сокращения аккомодационной (ресничной) мышцы, а следовательно, и увеличение кривизны хрусталика соответствуют расстоянию, на котором расположен рассматриваемый предмет. Поэтому человек может ясно видеть предметы, находящиеся как на далеком, так и на близком расстоянии. Аккомодация уменьшается с возрастом.

С уменьшением освещенности чувствительность зрительного анализатора возрастает, что называется темновой адаптацией. С увеличением освещенности чувствительность этого анализатора снижается, что носит название световая адаптация.

Восприятие цветности обеспечивается колбочковым аппаратом сетчатки. При функционировании одних палочек (например, в темноте) цвета не различаются человеком. Сущность теории цветового зрения заключается в следующем. В сетчатке имеется три рода приемников (рецепторов), из которых красновоспринимающие больше всего возбуждаются длинноволновой частью видимого спектра, зеленовоспринимающие - средневолновой частью, фиолетововоспринимающие - коротковолновой частью спектра. При изолированном действии волн разной длины получаются различные степени возбуждения этих трех родов приемников. Вследствие этого раздражение каждой длиной волны воспринимается как особый цвет.

Зрительное восприятие человеком пространства основано на ряде физиологических механизмов. Важная роль в восприятии пространства принадлежит глубинному зрению, которое может осуществляться как монокулярно (от греч. monos - один, от лат. oculus - глаз), так и бинокулярно (от греч. bi, bin - приставка, указывающая на наличие двух объектов).

Благодаря глубинному зрению человек с большой точностью может определить расположение в видимом пространстве различных предметов, неодинаково удаленных от глаза.

При монокулярном зрении глубина (удаление) находящихся в поле зрения объектов обусловлена следующими факторами: 1) объекты, находящиеся ближе, заслоняют (прикрывают) собою более удаленные предметы; 2) основания близких предметов проецируются в поле зрения ниже, чем основания дальних и пр. Сущность бинокулярного зрения состоит в различении степени смещения на сетчатке правого и левого глаз изображения разноудаленных предметов от изображений точки фиксации.

Восприятие скорости движения предметов в пространстве связано со скоростью перемещения изображения на сетчатке и импульсацией, поступающей в центральную нервную систему из мышц глаза при его движениях.

Слуховая сенсорная система, имеющая важнейшее значение в речевой деятельности, воспринимает звуковые колебания внешней среды. Звуковоспринимающая часть этой системы тесно связана с функциями звукопроводящего аппарата.

Колебания воздушной среды, возникающие при действии различных генераторов звуковых волн, передаются через ушную раковину и наружный слуховой проход барабанной перепонке. Колебания барабанной перепонки воздействуют через слуховые косточки (молоточек, наковальню и стремячко) на мембрану овального окна.

Слуховые косточки, действуя как рычаги, уменьшают амплитуду колебаний мембраны овального окна и вместе с тем увеличивают (до 50 раз) силу этих колебаний. При воздействии звуков большой силы специальные мышцы (мышца, напрягающая барабанную перепонку, и мышца стремени) усиливают натяжение барабанной перепонки и мембраны овального окна. Это приводит к уменьшению колебаний перепонки, что предохраняет ее от разрыва.

Колебания мембраны овального окна передаются перилимфе нижней (барабанной) лестницы, а следовательно, и основной мембране. При колебаниях основной мембраны возникает возбуждение в расположенных на ней волосковых клетках, являющихся слуховыми рецепторами. В них возникает возбуждение, если они касаются покровной мембраны. Это возбуждение передается в центральную нервную систему.

Помимо описанного механизма проведения звуковых колебаний путем воздушной проводимости существует еще и костная проводимость - звуковые волны вызывают колебания в костях черепа, которые, минуя наружное и среднее ухо, передаются непосредственно улитке.

В нервной системе передача возбуждения от слуховых рецепторов осуществляется через ряд нейронов. Клетки первых нейронов слухового анализатора расположены в спиральном. узле, клетки вторых - в продолговатом мозгу, третьих - в зрительных буграх и четвертых - в височной доле коры больших полушарий головного мозга.

Физиологический механизм восприятия звука. Восприятие звука основано на резонансе. Резонирует находящийся в улитке столб жидкости. Высокие тоны вызывают колебания жидкости только у основания улитки. При меньшей частоте возникают колебания и в средней части, а при низких тонах - во всей улитке. Эти колебания передаются волокнами основной мембраны. Резонанс при действии звуков разной высоты зависит не только от длины столба колеблющейся жидкости, но и от места, где отмечается максимальная амплитуда колебаний. Чем ниже звук, тем дальше от основания улитки находится участок жидкости с максимальной амплитудой колебаний.

Таким образом, каждой высоте звука соответствует особый характер колебаний жидкости в улитке. Это вызывает разную интенсивность колебаний основной мембраны и, следовательно, возбуждение неодинаковых ансамблей рецепторов.

При действии звуков разной громкости слуховой анализатор адаптируется к ним: чувствительность его повышается при действии тихих и снижается при действии громких звуков. При адаптации пороги могут изменяться в сотни тысяч и даже миллионы раз.

Человек, слыша звук, способен определять направление к его источнику. Точность определения направления большая (до 1-2°) при бинауральном слухе, т. е. слушании двумя ушами, и хуже (5-10°) при моноуральном слухе, т. е. слушании одним ухом. Бинауральный слух основан на разности фаз звуковых волн и разнице в громкости и времени достижения звуковыми волнами правого уха и левого в том случае, если источник звука находится не в плоскости симметрии головы, а где-то справа или слева.

Функции вестибулярной сенсорной системы связаны с влиянием на организм механических факторов: действия силы тяжести и ускорений прямолинейного и центробежного характера при перемещениях головы или всего тела.

Вестибулярный аппарат. Рецепторы вестибулярного анализатора находятся в различных отделах лабиринта, расположенного в пирамидке височной кости. Лабиринт имеет костные и перепончатые стенки. Составными частями лабиринта являются преддверие, полукружные каналы и улитка.

Первые нейроны вестибулярного анализатора, аксоны которых соединены с рецепторами, расположены в вестибулярном ганглии. Вестибулярный нерв присоединяется к слуховому, и в его составе входит в продолговатый мозг. Отсюда начинаются аксоны вторых нейронов, направляющихся в зрительные бугры и далее в височную долю больших полушарий. Вестибулярный анализатор тесно связан с мозжечком, регулирующим его функции.

Рефлексы, вызываемые при нормальном раздражении вестибулярного анализатора, имеют важное значение как для анализа положения и перемещений головы в пространстве, так и для активации тонуса мышц и поддержания равновесия тела. Существенное влияние вестибулярные рефлексы оказывают (в частности, при значительных раздражениях вестибулярного аппарата) на вегетативные функции.

Адекватными раздражителями для аппарата преддверия являются сила земного притяжения, ускорения при прямолинейных движениях и центробежная сила.

При увеличении давления отолитовой мембраны маточки на чувствительные клетки рефлекторно повышается тонус сгибателей конечностей, туловища и шеи и снижается тонус их разгибателей. Это наблюдается, например, при быстром подъеме и спуске в виде» так называемых лифтных рефлексов. С увеличением давления на рецепторы мешочка на той же стороне тела рефлекторно повышается тонус отводящих мышц конечностей и боковых мышц шеи и туловища, при уменьшении давления - тонус их понижается. Эти рефлексы играют важную роль в сохранении равновесия тела при перемещениях во фронтальной плоскости в борьбе, спортивных играх и др.

Для полукружных каналов адекватными раздражениями являются угловые ускорения и ускорение Кориолиса (добавочное ускорение, достигаемое, например, путем наклона головы вниз при вращении человека вокруг вертикальной оси).

Угловое и добавочное ускорения вызывают у человека нистагм, т. е. вынужденные ритмические движения глазных яблок ("нистагм глаз) и головы (нистагм головы). Нистагм характеризуется движением, состоящим из двух компонентов: медленного, противоположного стороне вращения, и быстрого, направленного в сторону вращения. Общее направление нистагма определяют по быстрому компоненту.

По прекращении вращения нистагм продолжается еще некоторое время, но уже в направлении против вращения. Это изменение направления нистагма объясняется тем, что после остановки движения ток эндолимфы в полукружных каналах в силу инерции приобретает противоположное действие.

Кроме нистагма во время и после вращения наблюдается изменение тонуса мышц. Вследствие этого после вращения человек не всегда может идти прямолинейно и отклоняется в ту сторону, на которой уменьшился тонус мышц.

Вестибулярные рефлексы, возникающие при сильном или среднем, но длительном раздражении рецепторов преддверия и полукружных каналов, могут способствовать появлению рефлексов, ухудшающих состояние организма, вызывающих состояние укачивания, называемое также «морской» или «воздушной» болезнью.

При перераздражении вестибулярного прибора нарушается нормальное протекание целого ряда рефлексов. При этом наблюдаются бледность, потливость, головокружение, слабость, тошнота, рвота, нарушение нормального тонуса мышц, понижение работоспособности.

Роль функций вестибулярной сенсорной системы в спорте. Естественным раздражителем вестибулярной системы является важнейший компонент физических упражнений - движение. Поэтому тренировка функций этого анализатора имеет в спорте очень большое значение.

Организм плохо переносит не только перераздражение, но и отсутствие раздражения вестибулярного аппарата (например, в космическом полете вследствие отсутствия силы тяжести вестибулярный аппарат не раздражается. Если нет соответствующей тренировки, это приводит к расстройству нормального течения физиологических функций и резкому ухудшению самочувствия.

Суставно-мышечная (двигательная) сенсорная система связана с деятельностью различных звеньев двигательного аппарата. При сохранении какого-либо положения тела и при движениях этот анализатор осуществляет обратные связи, информируя центральную нервную систему о степени сокращения мышц, о натяжении сухожилий и связок, о положении суставов.

Импульсация, поступающая через двигательный анализатор, необходима также для поддержания тонуса мышц. При перерыве чувствительных путей двигательной сенсорной системы (проприо-цептивной чувствительности) в соответствующих мышцах исчезает тонус. При движениях отсутствие обратных связей через двигательную сенсорную систему резко нарушает координацию движений. Люди, у которых в результате заболевания спинной сухоткой перерождаются нервные волокна проприоцептивной чувствительности, не способны в темноте ни стоять, ни двигаться, так как их центральная нервная система не получает информации о состоянии двигательного аппарата. На свету такая информация поступает через зрительный анализатор, и стояние и ходьба возможны, но в весьма несовершенной форме. Высокое совершенство выполнения спортивных упражнений всегда связано с непрерывным получением из органов движения через двигательный анализатор точной информации о деятельности мышц и состоянии сухожилий, связок и суставов.

Механорецепторы двигательной сенсорной системы (проприорецепторы.т. е. собственные рецепторы двигательного аппарата) расположены в мышцах, сухожилиях и суставно-связочном аппарате. Проприорецепторы разделяются на 3 основных типа. Первый тип - тельца Гольджи. Они составляют простые разветвления окончаний афферентного нерва, свободно лежащие или оплетающие сухожильные и отчасти мышечные волокна. Второй run - тельца Паччини. Они расположены в фасциях, суставах и сухожилиях. Третий тип представлен более сложными, покрытыми капсулой образованиями удлиненной формы - особыми мышечными веретенами.

Рецепторы первого и второго типов возбуждаются при сокращении мышцы, рецепторы же третьего типа расположенные в интрафузальных веретенах - преимущественно при расслаблении.

Явления адаптации в волокнах двигательного аппарата выражены очень слабо. Это имеет важное биологическое значение, так как ряд мышц непрерывно работает на протяжении многих десятков минут и даже часов. Чувствительность рецепторов в веретенах регулируется центральной нервной системой. К мышцам подходят два рода афферентных нервных волокон: альфа-волокна (70%) и гамма-волокна (30%). Возбуждение, возникшее в рецепторах двигательной сенсорной системы, идет по волокнам первых нейронов проприоцептивной чувствительности (расположенных в спинадвдщ гангдиях) до вторых нейронов в продолговатом мозгу. Третьи нейроны находятся в зрительных, буграх. В высшем отделе центральной нервной системы - в передней центральной извилине коры больших полушарий - локализуются четвертые нейроны двигательного анализатора.

Мышечная деятельность является одним из важнейших стимуляторов функций вегетативных органов. Во время самой мышечной работы усиливаются функции сердечно-сосудистой, дыхательной, выделительной и других систем. После ее окончания повышается потребность в пище и усиливается деятельность пищеварительных органов. Таким образом, импульсация, поступающая в центральную нервную систему через двигательную сенсорную систему, влияет на работу различных вегетативных органов. Это влияние, т. е. моторно-висцеральные реакции, осуществляется как безусловно, так и условнорефлекторным путем.

Спортивная тренировка оказывает большое влияние на проприоцептивную чувствительность. В результате тренировки у спортсменов повышается чувствительность, т. е. снижаются абсолютные пороги раздражения. Это проявляется, в частности, в восприятии человеком меньших минимальных углов смещения звеньев конечностей в суставах. Улучшаются также дифференциальные пороги: снижается минимальная разность в величинах углов перемещения звеньев тела, веса удерживаемых грузов и временных интервалов между последующими раздражениями.

Важная роль в улучшении эффективности функций двигательной сенсорной системы при спортивной тренировке принадлежит инструментальной срочной информации о пространственных и временных особенностях структуры движений. Благодаря ей компенсируется недостаточная осознаваемость информации, поступающей в центральную нервную систему через этот анализатор.

3. Какие структурно-функциональные особенности промежуточного мозга

утомление глаз мозг промежуточный

В состав промежуточного мозга, который является передним концом ствола мозга, входят зрительные буры - таламус и подбугровая область - гипоталамус. Таламус представляет собой важнейшую «станцию» на пути афферентных импульсов в кору больших полушарий. Ядра таламуса подразделяют на специфическими неспецифические.

К специфическим относят подключательные (релейные) ядра и ассоциативные. Через переключательные ядра таламуса передаются афферентные влияния от всех рецепторов тела. Это так называемые специфические восходящие пути. Они характеризуются соматотопической организацией. Особенно большое представительство в таламусе имеют эфферентные влияния, поступающие от рецепторов лица и пальцев рук. От таламических нейронов начинается путь к соответствующим воспринимающим областям коры - слуховым, зрительным и др. Ассоциативные ядра непосредственно не связаны с периферией. Они получают импульсы от переключающих ядер и обеспечивают их взаимодействие на уровне таламуса, т. е. осуществляют подкорковую интеграцию специфических влияний. Импульсы от ассоциативных ядер таламуса поступают в ассоциативные области коры больших полушарий, где участвуют в процессах высшего афферентного синтеза.

Помимо этих ядер, в таламусе имеются не специфические ядра, которые могут оказывать как активирующее, так и тормозящее влияние на кору.

Благодаря обширным связям таламус играет важнейшую роль в жизнедеятельности организма. Импульсы, идущие от таламуса в кору, изменяют состояние корковых нейронов и регулируют ритм корковой активности. Между корой и таламусом существуют кольцевые кортикоталамические взаимосвязи, лежащие в основе образования условных рефлексов. С непосредственным участием таламуса происходит формирование эмоций человека. Таламусу принадлежит большая роль в возникновении ощущений, в частности ощущения боли.

Подбугровая область расположена под зрительными буграми и имеет тесные нервные и сосудистые связи с прилежащей железой внутренней секреции - гипофизом. Здесь расположены важные вегетативные нервные центры, регулирующие обмен веществ в организме, обеспечивающие поддержание постоянства температуры тела (у теплокровных) и другие вегетативные функции. Участвуя в выработке условных рефлексов и регулируя вегетативные реакции организма, промежуточный мозг играет очень важную роль в двигательной деятельности, особенно при формировании новых двигательных актов и выработке двигательных навыков.

Литература

1. Батуев А.С. Высшая нервная деятельность : учебник для вузов / А.С. Батуев. - СПб. : Лань, 2002. - 416 с.

2. Обреимова Н.И. Основы анатомии, физиологии и гигиены детей и подростков: Учебное пособие для студентов вузов / Н.И. Обреимова, А.С. Петрухин. - М. : Издательский центр «Академия», 2000. - 376с.

3. Смирнов В.М. Нейрофизиология и высшая нервная деятельность детей и подростков : учебное пособие для вузов / В.М. Смирнов. - М. : Издательский центр «Академия», 2004. - 400с.

4. Смирнов В.М. Физиология центральной нервной системы : учебное пособие для вузов / В.М. Смирнов, Д.С. Свешников, В.Н. Яковлев. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 368с.

Размещено на Allbest.ru