История физиологии ЦНС

Лекция 1

Введение

Предмет физиологии ЦНС

Физиология ЦНС – это наука о функциях центральной нервной системы.

Физиология ЦНС изучает работу нервной системы на всех ее уровнях структурно-функциональной организации, начиная с субклеточного уровня и заканчивая организменным уровнем.

 

История физиологии ЦНС

Доэкспериментальный период начинается в Древней Греции. Экспериментальный период начинается в XIX столетии.  

Древняя Греция

Аристотель (384-322 до н.э.) считал, что мозг является органом для охлаждения крови, а местом души является сердце.   Древний Рим

Эпоха Возрождения

    Знания о мозге до периода экспериментального исследования

Нервы – это волокна, по которым распространяются электрические сигналы

Было сделано заключение, что нервы - это провода, по которым распространяются электрические сигналы в мозг и из мозга. Белл (шотландский врач) и Мажанди (французский физиолог) показали, что внутри нервов существуют чувствительные…

Клинические данные

Постмортальное исследование мозга больного показало, что у него была разрушена часть лобной коры в левом полушарии мозга, которая была названа в… Брока предположил, что этот участок мозга отвечает за двигательную речь…  

Данные по электрической стимуляции мозга

Немецкие физиологи Густав Фритц и Эдуард Хитциг показали, что слабая электрическая стимуляция некоторых участков коры вызывает различные дискретные движения.

 

 

Данные по удалению различных участков мозга

Немецкий физиолог Герман Мунк показал, что удаление затылочной области у обезьяны приводит к слепоте.   Полученные экспериментальные данные привели к появлению учения «узкий локализационизм».

Нейрон – основная функциональная единица мозга

Английский анатом Аугуст фон Валлер разработал химический метод, позволивший выделять пучки отмирающих нервных волокон. Окрашивание по этому методу показало, что длинные волокна, образующие…  

Молекулярный уровень

На молекулярном уровне изучаются разнообразные химические вещества, которые играют важную роль в работе мозга:

1. медиаторы, с помощью которых сигналы передаются с одного нейрона на другой;
2. ионы, которые обеспечивают процессы возбуждения и торможения нервных клеток, а также проведение возбуждения по нервному волокну.

Клеточный уровень

На клеточном уровне изучаются следующие вопросы:

1. Какие функции выполняют различные нейроны?
2. Как нейроны влияют на другие нейроны?
3. Как нейроны соединяются и образуют нейронные сети во время развития мозга.
4. Как нейроны обрабатывают информацию?

Системный уровень

На этом уровне изучаются сложные нейронные сети, которые обеспечивают

1. восприятие и хранение сенсорной информации,
2. организацию двигательной активности,
3. регуляцию деятельности организма, его отдельных органов и систем.

Поведенческий уровень

Когнитивный уровень

На когнитивном уровне изучается вопрос, каким образом нервная система обеспечивает высшие психические функции человека –

1. самосознание,
2. речь
3. мышление.

Разделы физиологии ЦНС

Неврология

Изучает нарушения в работе нервной системы.

Возрастная нейробиология

Изучает развитие и созревание мозга и нервной системы.

Молекулярная нейробиология и нейрохимия

Изучает структуру и функцию различных химических веществ, которые обеспечивают работу нервной системы.

 

Нейроэтология

Изучает нейральные основы инстинктов

 

Нейрофармакология

Изучает влияние различных химических веществ (лекарств, наркотиков и т.д.) на работу нервной системы.

 

Нейрофизиология

Изучает электрическую активность нервной системы.

 

Психофизиология и психобиология

Изучает биологические и физиологические основы поведения и психики.

 

Вычислительная нейронаука

Моделирует работу нервных систем и мозга с помощью компьютеров и программ.

Заболевания нервной системы

  Синдром Паркинсона Прогрессирующее заболевание мозга, которое приводит к трудностям в совершении произвольных движений …   Предупреждение и лечение заболеваний нервной системы требует понимание нормальной работы мозга, и это понимание…

Методы изучения функционирования ЦНС

  Электроэнцефалография (ЭЭГ) ЭЭГ – это метод регистрации, анализа и интерпретации суммарной биоэлектрической активности мозга, отводимой от…

Метод вызванных потенциалов

  Используется для изучения 1. сенсорных функций человека в норме и при патологии.

Регистрация импульсной активности нейронов

  Активность нейронов регистрируют у животных в эксперименте, у человека в…  

Электрическая стимуляция мозга

Этот метод позволяет установить связь между раздражаемым отделом мозга и вызванной реакцией у человека или животных (исследования Пенфилда).   Непрямая стимуляция мозга с помощью электродов, размещающихся на поверхности черепа.

Разрушение участков мозга

Применяется только в экспериментах на животных. Анализ поведения пациентов, у которых в результате травмы или операции…  

Лекция

Потенциал действия

Темы:

1. Механизм потенциал действия.
2. Механизм распространения ПД вдоль нервного волокна.

 

Свойства ПД

ПД имеет несколько универсальных свойств, которые одинаковы у всех животных организмов, имеющих нервную систему.

 

Вопросы:

1. Как выглядит ПД?
2. Как возникает ПД?
3. Как часто нейрон может продуцировать ПД?

Графическое представление ПД

  ПД имеет несколько фаз: Восходящая фаза ПД (быстрая деполяризация… Продолжительность ПД – приблизительно 2 мсек.

Потенциал действия

Генерация (продуцирование) ПД

Критический (пороговый) уровень деполяризации мембраны (КУД) – это значение мембранного потенциала нейрона, при котором на мембране нейрона… ПД возникает в результате деполяризации мембраны до критического… Другими словами, генерация ПД подчиняется закону «Все или ничего».

Генерация множественного ПД

Частота ПД зависит от силы внешнего воздействия: чем больше сила электрического тока, тем выше частота импульсации нейрона. Таким образом, частотой импульсации нейрон может кодировать силу внешнего раздражителя.

Ограничение частоты генерации ПД

Абсолютный рефрактерный период – это период времени после возникновения ПД, в который мембрана нейрона не способна генерировать ПД.   После окончания абсолютного рефрактерного периода наступает относительный рефрактерный период(примерно несколько…

Ионный механизм потенциала действия в идеальном нейроне

ПД – это быстрое смена электрического заряда на мембране.

Ионный механизм: деполяризация мембраны вызывается мощным током ионов Na+ внутрь клетки, а реполяризация вызывается утечкой ионов К+ из клетки.

 

Гипотетический пример

Условия:

1. Мембрана нейрона имеет три структуры: Na-K насос, Na+ каналыи К+ каналы.
2. Na-K насосвызывает и поддерживает разницу концентраций ионов Na+ и К+ во внутриклеточной и внеклеточной среде.
3. Na+ каналыи К+ каналызакрыты.

Результат: на мембране отсутствует разница потенциалов (мембранный потенциал).

 

Изменим условие:

1. К+ каналыначинают открываться.

Результат: ионы К+ начинают выходит из клетки и это вызывает появление мембранного потенциала (который будет равен -80 mV).

 

Введем новые условия:

1. Na+ каналыначинают открываться.
2. При этом открытых Na+ каналовмного больше, чем открытых К+ каналов (другими словами, проницаемость мембраны для ионов Na+ становится выше, чем для ионов К+).

Результат: ионы Na+ начинают быстро проникать внутрь клетки, так как на них одновременно действуют две силы, направленную в одну сторону:

1. сила концентрационного градиента
2. электрическая сила (положительные ионы Na+ притягиваются к отрицательному внутреннему слою мембраны).

Этот ток ионов продолжается до тех пор, пока на мембране не возникнет натриевый равновесный потенциал(62 mV).

Таким образом, открытие Na+ каналов приводит к эффекту смены знака на мембране (от -80 mV до 62 mV).

 

Вывод: только лишь изменение уровня проницаемости мембраны для ионов Na+ и К+ привело к быстрому изменению разности потенциалов на мембране (смену знака заряда).

 

Таким образом, восходящая фаза ПД может быть объяснена быстрым током ионов Na+ через открытые Na+ ионные каналы.

 

Как возникает нисходящая фаза ПД?

В этой ситуации проницаемость мембраны для ионов К+ начинает превосходит проницаемость для ионов Na+ , что приводит к току ионов К+ из клетки во… Вывод: ПД может в идеальном нейроне может быть объяснен просто движением…  

Ионный механизм ПД в реальном нейроне

  Важным свойством этих каналов является то, что их состояние зависит от…  

Характеристика Na+ потенциалзависимого канала

При отрицательном МП эти каналы находятся в закрытом состоянии. Когда МП достигает критического уровня деполяризации, конфигурация канала…  

Ионный механизм ПД в реальном нейроне

Очень короткое время открытости Na+ каналов (1 мсек) объясняет, почему ПД протекает так быстро. Инактивация Na+ каналов объясняет наличие фазы абсолютной рефрактерности…  

Нарушения в работе Na+ каналов

Na+ каналы детерминируются несколькими генами. Различия в экспрессии этих генов среди нейронов могут привести к… Например, было показано, что мутация одного из генов, детерминирующего Na+ канал, приводит к появлению врожденного…

Нарушения в работе Na+ каналов

Существуют вещества, которые могут нарушать работу Na+ каналов. Тетродотоксин (ТТХ) - это сильный яд, содержащийся в яичниках и других…   Тетродотоксин и сакситоксин блокируют только Na+ каналы, что приводит к отсутствию Na+ тока. Батрахотоксин – яд,…

Калиевые потенциалзависимые каналы

Свойства K+ каналов: открываются в ответ на деполяризацию мембраны. открываются с задержкой (примерно на 1 мсек) по отношению к открытию… В реальном нейроне нисходящая фаза ПД возникает в результате инактивации Na+…  

Калиевые потенциалзависимые каналы

После того как K+ потенциалзависимые каналы закрываются, ток ионов K+ становится таким же как и в состоянии покоя. Вывод: Na+ и K+ потенциалзависимые каналы, а также ток ионов Na+ и K+ через…

Лекция

Проведение Потенциала Действия

Общий принцип проведения ПД

Каждый участок мембраны, генерируя нервный импульс, своей деполяризацией возбуждает соседний участок. Распространение ПД вдоль аксона напоминает движение пламени по бикфордову…  

Проведение ПД в миелинизированных волокнах

  Расстояние между перехватами Ранвье составляет от 0.2 до 2.0 мм (чем толще…  

Проведение ПД в миелинизированных волокнах

  При рассеянном склерозе наблюдается истончение миелиновой оболочки, что…  

Проведение возбуждения в дендритах

  В связи с этим возбуждение по дендритам и телу происходит благодаря… Исключение составляют дендриты чувствительных нейронов, по которым возбуждение распространяется в виде ПД.

Лекция

Синапс

Синаптическая передача

Введение

Синапс – это специализированный контакт между нейронами или между нейронами и эффекторными клетками (мышечными, железистыми), используемый для передачи сигналов.

Понятие «синапс» было предложено английским физиологом Чарльзом Шеррингтоном в 1897 году.

В начале XX столетия существовало две гипотезы, которые пытались объяснить механизм передачи сигнала через синапс – химическая и электрическая.

Электрическая гипотеза

Передача сигнала происходит благодаря электрическому току, который протекает от мембраны одного нейрона к мембране другого нейрона.

Существование электрических синапсов было доказано в 1959 году физиологами из Гарвардского университета– Фуршпаном и Поттером.

Химическая гипотеза

Эта гипотеза была высказана и подтверждена австрийским физиологом Отто Леви в 1921 году. Было показано, что в нервной системе млекопитающих большая часть контактов… Рассмотрим следующие вопросы: Какие бывают синапсы и как они устроены? Каким образом синтезируются…

Классификация синапсов

По способу передачи сигналов

1. Электрические
2. Химические

 

Электрические синапсы

Морфологическим субстратом электрической связи являются щелевые контакты.

Щелевые контакты образуются коннексонами, которые дают возможность протекания электрического ионного тока между нейронами.

Коннексоны образуются 6 специфическими белками – коннексинами.

Два коннексона формируют один канал - щелевой контакт.

Канал позволяет ионам напрямую проходить из цитоплазмы одного нейрона в цитоплазму другого нейрона.

 

 

Свойства щелевых контактов:

1. Ионный ток через щелевые контакты может проходить в обоих направлениях.
2. Передача сигнала происходит быстрее, чем в химических синапсах.
3. Расстояние между мембранами контактирующих нейронов меньше, чем в химических синапсах.

Значение электрических контактов.

Химические синапсы Свойства: Синаптическая щель примерно в 10 раз толще, чем в…  

Механизм синаптической передачи в химических синапсах

Передача сигнала в химических синапсах происходит с помощью нейротрансмиттеров

Нейротрансмиттеры (медиаторы) – это химические вещества, с помощью которых передается сигнал через синапс.

 

 

Классификация медиаторов

Аминокислоты	Амины	Пептиды
Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) Глутамат Глицин	Ацетилхолин Дофамин Адреналин Норадреналин Серотонин Гистамин	Энкефалины Эндорфины Вещество Р Соматостатин

 

Медиаторы аминокислоты и амины содержаться в везикулах, а медиаторы пептиды – в секреторных гранулах.

Очень часто в синаптических окончаниях находятся и везикулы, и секреторные гранулы. Таким образом, в одном и том же синапсе могут находиться два типа медиаторов - аминокислоты или амины и пептиды. Однако они могут высвобождаться в синаптическую щель при разных условиях.

Разные нейроны используют разные медиаторы:

1. нейроны, расположенные в ЦНС, чаще всего используют три медиатора – глутамат, ГАМК и глицин;
2. в нервно-мышечных синапсах используется ацетилхолин.

 

Синтез и хранение медиаторов

Медиаторы аминокислоты и амины синтезируются в аксонном окончании с помощью ферментов из химических предшественников. Далее они переносятся в… Медиаторы пептиды синтезируются в комплексе Гольджи, который формирует…

Высвобождение медиатора

Мембрана везикулы встраивается в пресинаптическую мембрану и высвобождает свое содержимое в синаптическую щель. Скорость экзоцитоза очень высокая – менее 0,2 мсек. С помощью эндоцитоза из пресинаптической мембраны формируется новая везикула, которая вновь заполнятся медиатором,…

Постсинаптические рецепторы

Взаимодействие медиатора и рецептора приводит к изменению конфигурации последнего.   Существует более 100 видов рецепторов, но их можно поделить на два типа:

Ионотропные рецепторы

Медиатор присоединяется к специфическому месту на внешней стороне рецептора, что вызывает изменение конфигурации рецептора на несколько…   Ионотропные рецепторы различаются по виду медиаторов, на которые они реагируют (например, ацетилхолиновые …

Метаботропные рецепторы

Они приводят к открытию ионных каналов опосредовано.   Процесс работы метаботропных рецепторов включает три этапа: медиатор соединяется с метаботропным рецептором,…

Зависимость эффекта действия медиатора от свойств постсинаптической мембраны

Например, ацетилхолин вызывает возбуждение скелетной мускулатуры и, наоборот, торможение сердечной мышцы. Объяснение: Мембрана мышечных клеток сердца содержит метаботропные рецепторы, которые в ответ на действие ацетилхолина открывают…

Восстановление и разрушение медиаторов

Есть несколько путей удаления медиатора: освобождения медиатора и выход его из синаптической щели в межклеточную жидкость; обратная …   Нарушение процесса удаления медиатора с рецепторов может приводить к нарушению синаптической передачи.

Нейрофармакология

Ботулизм вызывается бактериями Clostridium botulinium, которые вырабатывают вещество, которое блокирует выброс медиатора в синаптическую щель. Яд паука черная вдова также нарушает выброс медиатора в синаптическую… Яд кураре, а также яд кобры содержит молекулы, которые присоединяются к ацетилхолиновым рецепторам (в течение…

Принципы синаптической интеграции

Синаптическая интеграция – это процесс суммации большого количества синаптических потенциалов в пределах одного постсинаптического нейрона.

 

Интеграция постсинаптических потенциалов

В большинстве синапсов, находящихся в пределах ЦНС, один ПД вызывает высвобождение одного везикула, что вызывает постсинаптический потенциал (мини… Поэтому в центральных нейронах необходима суммация большого количества мини…  

Суммация ВПСП

Ø Суммация ВПСП является самой простой формой синаптической интеграции в ЦНС. Ø Существует пространственная и временная суммация. Пространственная суммация – это суммирование нескольких ВПСП, одновременно возникающих в различных синапсах на…

Суммация ВПСП

  Торможение (ингибирование) Кроме возбуждающих синапсов в нервной системе существуют тормозные синапсы.

Модуляция

В модулирующих синапсах активация постсинаптических рецепторов не приводит к появлению ТПСП или ВПСП, но может изменять эффективность работы… Такой тип синаптической передачи называется модулирующей. В модулирующих синапсах на постсинаптической мембране находятся метаботропные рецепторы, которые в ответ на действие…

Дивергенция и конвергенция в нейротрансмиттерных системах

Например, глутамат может воздействовать на разные глутамат-рецепторы на постсинаптической мембране, которые вызывают разные эффекты. Дивергенция – это способность медиатора активировать разные типы рецепторов… Все известные медиаторы удовлетворяют принципу дивергенции.

Дивергенция и конвергенция в нейротрансмиттерных системах

Дивергенция может наблюдаться не только на уровне рецепторов, но и на уровне эффекторов. Рецептор может активировать разные G-белки, что приводит… Эффектор 3   Эффектор…  

Лекция

Торможение в ЦНС

Введение

Торможение в ЦНС – это особый нервный процесс, который характеризуется отсутствием способности к активному распространению возбуждения по нервной клетке.

Торможение в нервной системе было открыто И.М.Сеченовым.

И.М. Сеченов продемонстрировал торможение защитного рефлекса у лягушки при раздражении таламуса.

Виды торможения в ЦНС

Первичное торможение Осуществляется с помощью специфических тормозных структур. Два вида первичного торможения:

Вторичное торможение

Вторичное торможение возникает без участия специфических тормозных структур как следствие избыточной активации нейрона.

Два вида вторичного торможения

Пессимальное торможение

Пессимальное торможение возникает в возбуждающих синапсах в результате сильной деполяризации постсинаптической мембраны под влиянием слишком частого поступления к ней нервных импульсов.

Утомление синапсов

Связано с уменьшением количества медиатора в синаптическом окончании при интенсивной работе синапса.

 

 

 

Лекция

Биохимия мозга

Введение

В нервной системе существует три мозговые системы, которые оказывают широкое и долговременное действие на работу мозга:

Гипоталамус

Вегетативная нервная система

Диффузная модуляторная система

 

Секреторная функция гипоталамуса

Гомеостаз – это постоянство внутренней среды организма (температуры, давления крови, содержании сахара в крови и т.д.). Гомеостазис – процессы регуляции, с помощью которых поддерживается…  

Нейросекреторные нейроны

Эти нейроны регулируют функции гипофиза – аденогипофиза и нейрогипофиза.

Регуляция нейрогипофиза

В паравентрикулярной зоне гипоталамуса находятся два крупных ядра, которые вырабатывают два нейрогормона – вазопрессин (супраоптическое ядро), окситоцин (паравентрикулярное ядро).

 

 

Нейросекреторные нейроны

Вазопрессин (антидиуретический гормон) регулирует водно-солевой обмен. При недостатке воды в организме происходит выброс вазопрессина в кровь. Гормон воздействует на почки – уменьшая мочевыделение.

Регуляция аденогипофиза

Аденогипофиз находится под контролем гипоталамуса. Нейроны мелких ядер гипоталамуса вырабатывают рилизинг-факторы(гипофизотропные гормоны),…    

Пример

Одним из гормонов надпочечников (железы внутренней секреции) является кортизол.

Кортизол мобилизует энергетические запасы и подавляет иммунную систему, подготавливая организм к переживанию стрессовых состояний (потеря крови, сильные эмоции, возбуждение связанное с экзаменом и т.д.).

Если на организм действует какой-либо стрессовый стимул, то клетки гипоталамуса начинают вырабатывать кортикотропин-рилизинг гормон, который поступает в гипофиз и через 15 секунд активирует секреторную активность клеток, синтезирующих гормон кортикотропин (адренокортикотропный гормон).

В свою очередь кортикотропин начинает поступать в кровь и через несколько минут активирует клетки надпочечников, которые начинают выбрасывать в кровь гормон кортизол.

Кортизол с током крови распространяется по всему организму, в частности, попадает в мозг, где воздействует на различные зоны, включая гипоталамус, где он снижает выброс кортикотропин-рилизинг гормона (для того чтобы предотвратить слишком высокую концентрацию гормона кортизола в крови).

По схожему механизму действуют и другие гипофизотропные гормоны, которые регулируют выработку гипофизом таких гормонов как тиреотропный гормон (ТТГ), лютеотропин (ЛТ), пролактин, фоллитропин (ФСГ), соматотропин.

 

 

Физиология автономной нервной системы

Автономная нервная система реализует свои функции автоматически, без сознательного, произвольного контроля. Соматическая и автономная нервная система формируют основной выход… Соматическая нервная система имеет единственную функцию – иннервация и регуляция скелетной мускулатуры.

Сравнение активности СНС и ПСН

ПНС – это система текущей регуляции физиологических процессов, обеспечивающая гомеостаз организма. Она непрерывно корригирует сдвиги, вызванные…  

Диффузная модуляторная система мозга

Они могут регулировать уровень возбудимости больших ансамблей нейронов, уменьшая или увеличивая их возбудимость, синхронную активность и т.д. Несмотря на то, что диффузные модуляторные системы различаются по структуре…  

Ацетилхолинергическая система

Ядра перегородкичерез медиатор ацетилхолин воздействуют на гиппокамп. Базальные ядра Мейнертачерез медиатор ацетилхолин воздействуют на… Функции этих ядер изучены слабо. Известно, что во время болезни Альцгеймера наблюдается дегенерация клеток этих…

Лекция

Мозговая организация движений

Введение

Моторная система состоит из мышц и нейронов, которые контролируют их.

Моторная система является одной из наиболее сложных систем человеческого организма.

Поведение связано с координированной работой различных комбинаций почти 700 различных видов мышц в изменяющихся и часто непредсказуемых условиях.

 

Принципы организации моторной системы:

1. Моторный контроль организован иерархически.
2. Сенсорный контроль движений с помощью положительных и отрицательных обратных связей.

 

 

Спинномозговой уровень организации движений

Введение

Скелетная мускулатура иннервируется мотонейронами, которые находятся в вентральных рогах спинного мозга.

Аксоны мотонейронов формируют вентральный корешок СМ, который объединяется с дорсальным корешком СМ и образует спинномозговой нерв.

 

Моторная единица – одиночный мотонейрон, иннервирующий группу мышечных волокон, и эти мышечные волокна.

Число мышечных волокон, которые входят в моторную единицу, может варьировать от нескольких волокон (мышцы пальцев руки), до нескольких тысяч (мышцы задних конечностей).

Возбуждение моторной единицы приводит к одновременному сокращению всех мышечных волокон, входящих в нее.

Моторный пул – совокупность мотонейронов, иннервирующих определенную мышцу.

 

Двигательные рефлексы спинного мозга

Спинальные рефлексы – это рефлексы, центральное звено которых находится в сером веществе спинного мозга.

1. Рефлексы растяжения
2. Сгибательные рефлексы

Рефлексы растяжения

Значение: участвуют в сохранении статики и положения тела, регулируют степень сокращения мышцы в соответствии с воздействующими на неё… Пример: коленный рефлекс.  

Сгибательные рефлексы

Принцип реципрокной иннервации – активность одной группы мышц сопровождается торможением антагонистов. Значение: защитное. Примеры: отдергивание руки при болевом воздействии на палец руки.

Генерация ритмичных движений

Генераторы центрального ритма – это нервная сеть, которая обеспечивает ритмическую моторную активность. Пример: ходьба, бег, дыхание. Генерация центрального ритма обеспечивается за счет периодической эндогенной активности нейронов – водителей ритма…

Организация двигательных путей

Организация двигательных путей

  Правило: латеральные пути участвуют в организации произвольных движений дистальной мускулатуры (например, движения пальцев…

Участие коры в произвольных движениях

Двигательная кора входит в состав лобной доли коры больших полушарий.                 Дополнительная моторная кора …

Участие коры в произвольных движениях

Зона 4 является первичной двигательной корой (М1). Первичная двигательная кора имеет соматотопическую организацию. Стимуляция разных участков М1 приводит к появлению локальных движений в различных участках противоположной стороны…

Участие мозжечка в двигательной активности

Роль мозжечка может быть выявлена при анализе симптомов нарушений движений, которые возникают после повреждения мозжечка.

 

Симптомы повреждения мозжечка

Двигательная кора способна частично компенсировать нарушения двигательной активности, возникшие в результате удаления мозжечка. Удаление одного полушария мозжечка приводит к увеличению тонуса…  

Симптомы повреждения мозжечка

 

Роль мозжечка в организации движений

Мозжечок получает сенсорную информацию, необходимую для регуляции двигательной активности - проприоцептивную через спинно-мозжечковый тракт,…

Роль мозжечка в организации движений

Мозжечок обеспечивает непроизвольный компонент двигательной активности:

1. регуляцию тонуса мышц,
2. координацию движений (позных и целенаправленных),
3. синергичность (содружественность) движений.

 

Роль мозжечка в организации движений

восходящий путь: мозжечок получает информацию из ассоциативной двигательной коры больших полушарий о готовящемся движении, обрабатывает эту… нисходящий путь: мозжечок одновременно подготавливает (настраивает) тонус…  

Синдромы, возникающие при повреждении базальных ганглиев

Синдром Паркинсона

Включает следующие симптомы:

1. тремор конечностей, который наблюдается как в покое, таки и при осуществлении движений;
2. увеличенный тонус мышц (из-за совместной активации мышц-антагонистов);
3. гипокинезия (затрудненное начало и медленный ход выполнения движения).

 

Синдромы, возникающие при повреждении базальных ганглиев

(2) Синдром Хантингтона (хорея)

Включает ведущий симптом – гиперкинез - генерация спонтанных непроизвольных движений:

1. тики (непроизвольные мимические реакции),
2. подергивания головы, конечностей (хорея),
3. размашистые, разболтанные движения.

 

Роль базальных ганглиев в организации движений

Скорректированная в базальных ганглиях двигательная программа поступает в двигательные ядра таламуса, где интегрируется с информацией, поступающей… Из двигательных ядер таламуса созревшая программа поступает в первичную…  

Лекция

Мотивации и эмоции

Физиология мотиваций

Роль гипоталамуса в создании мотиваций

Биологические мотивации тесно связаны с биологическими потребностями, которые детектируются нейронами гипоталамуса. Гипоталамическая регуляция гомеостаза начинается с обработки сенсорной… Ответ включает три компонента:

Пищевое поведение

Пищевое поведение стимулируется в случае, когда специфические нейроны в паравентрикулярной зоне гипоталамуса обнаруживают снижение уровня гормона… Пищевое поведение запускается нейронами, расположенными в латеральной зоне… Уменьшение гормона лептина вызывает появления состояния голода, стимулирует пищевое поведение, уменьшает расход…

Структуры мозга, участвующие в эмоциях

Лимбическая система находится выше ствола мозга, но ниже коры. Ряд структур ствола и некоторые части коры тоже участвуют в порождении… Все структуры, участвующие в эмоциях, связаны друг с другом нервными путями.

II. Миндалина

(миндалевидное ядро).

1. Миндалина ответственна за агрессивное поведение и реакцию страха.
2. При локальном раздражении миндалин у животных возникают эмоциональные реакции типа страха, ярости и агрессии.
3. При удалении миндалин исчезают агрессивные реакции.

 

III. Ствол мозга

Голубое пятно

Недостаток норадреналина в мозге приводит к депрессии, а при длительном избыточном воздействии норадреналина возникают тяжелые стрессовые… Возможно, норадреналин играет также роль в возникновении реакций,…

Черная субстанция

  IV. Кора больших полушарий Области коры, играющие наибольшую роль в эмоциях,…  

Лекции

МПП

Мембранный потенциал покоя нейрона

Введение

Нервная система регулирует деятельность организма благодаря проведению информации (возбуждения) по сети нервных клеток.

Цель нейрофизиологии – это понять биологические механизмы, которые лежат в основе проведения информации по нервной системе.

Нейроны проводят информацию на большие расстояния с помощью электрических сигналов, которые распространяются по аксону.

 

Используется специальный тип электрических сигналов – нервный импульс или потенциал действия.

 

Потенциал действия является основным носителем информации в нервной системе

 

Процесс генерации и распространения ПД происходит на мембране нейрона.

 

Клетки, которые способны генерировать и проводить нервный импульс, имеют возбудимую мембрану.

 

Если на нейрон не действует раздражитель, то он находится в состоянии покоя.

В состоянии покоя внешняя сторона мембраны нейрона заряжена положительно, а внутренняя – отрицательно. Это состояние называется мембранным потенциалом покоя.

Мембранный потенциал покоя (МПП) – это разность потенциалов на мембране нейрона, которую нейрон имеет в состоянии относительного физиологического покоя.

 

Потенциал действия – это кратковременное изменение мембранного потенциала, при котором внешняя сторона мембраны на одну тысячную секунду становится отрицательной, а внутренняя – положительной.

 

Чтобы понять, как нейрон передает информацию, необходимо изучить:

1. каким образом в состоянии покоя на мембране нейрона возникает и поддерживается мембранный потенциал покоя;
2. каким образом мембранный потенциал кратковременно изменяется во время генерации нервного импульса;
3. каким образом нервный импульс распространяется вдоль мембраны нейрона.

 

Механизм возникновения МПП

Движение ионов

Ионы – это атомы или молекулы, которые имеют положительный (катионы) или отрицательный (анионы) заряд. Например, K+, Na+, Cl¯, Ca2+ и т.д.  

Термины

  Сила концентрационного градиента – это сила химической природы, которая…  

I = V/R

Сила тока равна нулю в двух случаях:

1. либо электрический потенциал равен нулю,
2. либо существует очень большое сопротивление.

 

Движение специфических ионов через мембрану под действием электрической силы может быть только при одновременном соблюдении двух условий:

1. мембрана содержит каналы, которые проницаемы для данного вида ионов;
2. существует разность потенциалов по обе стороны мембраны.

 

Ионный механизм мембранного потенциала покоя

Мембранный потенциал (МП) – это разность потенциалов на мембране нейрона, которую нейрон имеет в данный момент времени (Vm). Мембранный потенциал нейрона может быть измерен с помощью микроэлектрода,…

Равновесный потенциал

  В этих условиях, несмотря на наличие разности концентраций ионов, не…

Заключение

Механизм возникновения МПП

1. Активность натрий-калиевого насоса обеспечивает и поддерживает высокую концентрацию ионов K+ во внутриклеточной среде нейрона.
2. Мембрана нейрона в состоянии покоя обладает высокой проницаемостью для ионов K+, так как имеет многочисленные калиевые каналы.
3. Движение ионов K+ через мембрану нейрона по градиенту их концентрации приводит к появлению отрицательного заряда на внутренней стороне мембраны и положительного заряда на внешней стороне мембраны.
4. Разница потенциалов на мембране нейрона может рассматриваться как заряд электрической батарейки, который постоянно поддерживается за счет ионных насосов, работающих на основе энергии АТФ.