Нейрофизиология. Понятие о фундаментальном принципе работы мозга

НЕЙРОФИЗИОЛОГИЯ ЛЕКЦИЯ 4, 24.02.2012

• Физиология нейронных сетей
• Нервный центр и его свойства
• Рефлекторный принцип работы ЦНС, структура рефлекторной дуги, виды рефлексов, особенности соматических и вегетативных рефлексов

Нейроны 100 миллиардов, глиальные клетки – в 10 раз больше, способны делиться Типы глиальных клеток: а, б – астроциты в-олигодендроцит г - микроглия д – клетка эпендимы

а

б

г

в

д

Функции глиальных клеток

• Астроциты: участвуют в создании гематоэнцефалического барьера и обмене медиаторов; поглощают ионы (калия); синтезируют факторы роста.
• Олигодендроциты: формируют миелиновые оболочки.
• Микроглия: обеспечивает фагоцитоз
• Эпендимные клетки: секретирует спинномозговую жидкость; участвуют в создании гематоэнцефалического барьера

Понятие о гематоэнцефалическом барьере (ГЭБ)

• ГЭБ – это барьер между клетками мозга и кровью
• Мозг получает кровь через крупные артерии: внутренние сонные (в 4 раза больше крови) и позвоночные. Эти артерии делятся на более мелкие, которые с поверхности мозга идут в глубину и ветвятся в ткани мозга до капилляров.С глией и нейронами контактируют капилляры – самые мелкие (микроскопические) сосуды сосудистой системы.

Схема циркуляции жидкости в мозге

Артериальная система: Внутренние сонные, позвоночные

Капилляры мозга артериальная часть

Капилляры сплетений желудочков мозга

Барьер

Барьер

Межклеточная жидкость

Спинномозговая жидкость желудочков

Нейроны

Глия

Подпаутинное пространство

Капилляры мозга венозная часть

Венозная система

Структура и особенности ГЭБ

• ГЭБ образован стенкой капилляров – один слой клеток эндотелия, прикрепленных к базальной мембране и астроцитами
• Отростки астроцитов образуют «футляр» вокруг капилляров, покрывая 85 % его площади
• В эндотелии мало пор, между клетками плотные контакты, у клеток эндотелия плохая способность к пиноцитозу
• Базальная мембрана имеет большую толщину

Функции ГЭБ

• Защитная - ограничение поступления в мозг различных веществ из крови: физиологически активных, многих лекарств
• Регулирующая - контроль избирательной проницаемости барьера для питательных веществ, ионов, медиаторов
• Существуют безбарьерные области мозга: гипоталамус, нейрогипофиз, эпифиз, граница продолговатого и спинного мозга

ПОНЯТИЕ О ФУНДАМЕНТАЛЬНОМ ПРИНЦИПЕ РАБОТЫ МОЗГА

Фундаментальный принцип работы мозга – формирование объединений нейронов. С помощью отростков нейроны формируют сети разного уровня сложности.

ВИДЫ и СТРУКТУРА нейрональных сетей

1. ИЕРАРХИЧЕСКИЕ СЕТИ а) Нейроны лежат на разных уровнях; каждый уровень выполняет свои функции; Восходящая иерархия – в сенсорных системах. Нисходящая иерархия – в двигательных системах. 2. ЛОКАЛЬНЫЕ СЕТИ Нейроны расположены на одном уровне; сеть суживает или расширяет; усиливает, продлевает или наоборот тормозит поток информации

3. ДИВЕРГЕНТНЫЕ СЕТИ С 1 ВХОДОМ: а) один нейрон образует связи с большим числом других нейронов; Таких сетей много в ретикулярной формации ствола мозга. Они обеспечивают интеграцию процессов в мозге; 4. НЕЙРОННЫЕ ЦЕПИ – это сеть из последовательно соединенных нейронов; Такая цепь называется рефлекторной дугой

Нисходящая иерархическая сеть локальная сеть

Виды нейронов в сети: Афферентные –чувствительные; Вставочные; Эфферентные -двигательные

Восходящая иерархическая сеть

Объединения нейронов формируются для выполнения функций В различных отделах мозга нейроны, выполняющие одинаковые функции объединяются в ядра, колонки, слои, нервные центры, нейронные ансамбли

ПРИНЦИПЫ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ В ЦНС 1. Одностороннее проведение возбуждения в сетях нейронов

Расхождение сигналов от одной клетки к нескольким

КОНВЕРГЕНЦИЯ НЕРВНЫХ ИМПУЛЬСОВ

Схождение ПД к одной нервной клетке

Виды конвергенции возбуждений на одном нейроне

Б

А

В

А - мультисенсорная, Б - мультибиологическая, В – сенсорно-биологическая

МУЛЬТИПЛИКАЦИЯ ВОЗБУЖДЕНИЯ В НЕРВНОЙ СЕТИ

Усиление возбуждения в сети нейронов

2

1

3

5

4

РЕВЕРБЕРАЦИЯ И ПРОЛОНГИРОВАНИЕ ВОЗБУЖДЕНИЯ В НЕРВНОЙ СЕТИ по Лоренто-де-Но

Циркуляция сигналов в замкнутых сетях нейронов удлиняет время возбуждения нейронов в сети

Понятие о НЕРВНОМ ЦЕНТРЕ

Нервный центр – объединение нейронов (разных этажей нервной системы), обеспечивающих регуляцию определенных функций организма

СВОЙСТВА НЕРВНЫХ ЦЕНТРОВ

1. Одностороннее проведение 2. Центральная задержка рефлекса 3. Последействие 4. Трансформация ритма 5. Тонус нервного центра

6. Суммация в ЦНС

6.1. Последовательная или временная суммация

6.2. Пространственная суммация

6.3. Центральное облегчение раздражитель пороговый

При раздражении А возбуждаются 2 нейрона (1,2)

В

При раздражении В возбуждаются 2 нейрона (5, 6)

А

Нейроны с пороговой возбудимостью

1

2

3

4

5

6

Нейроны с подпороговой возбудимостью

При раздражении А + В возбуждаются 6 нейронов (1, 2, 3, 4, 5, 6)

Ответ при одновременном раздражении А и В больше

6.4. Центральная окклюзия раздражитель суперпороговый

При раздражении А возбуждаются 4 нейрона (1,2,3,4)

При раздражении В возбуждаются 4 нейрона (3, 4, 5, 6)

В

А

1

2

3

4

5

6

Клетки нервного центра

При раздражении А + В возбуждаются 6 нейронов (1, 2, 3, 4, 5, 6)

Ответ при одновременном раздражении А и В меньше

7. ПЛАСТИЧНОСТЬ способность синапсов изменять проводимость ОСНОВАНА НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ И МОРФОЛОГИЧЕСКИХ ПЕРЕСТРОЙКАХ СИНАПСОВ

Кратковременные формы (минуты): 7.1 Синаптическая потенциация – при ритмичном раздражении синапса 100 имп/с амплитуда ВПСП увеличивается. Механизмы: увеличение Са в пресинаптической области; 7.2. Депрессия – Высокочастотное раздражение уменьшает амплитуду ВПСП. Механизмы: инактивация кальциевых каналов; истощение запаса медиатора.

7. ПЛАСТИЧНОСТЬ

• Долговременные формы:
• часы, месяцы, годы
• 7.3. Долговременная потенциация
• 7.4. Долговременная депрессия
• Механизмы: активация в локальных сетях разлuчных модулuрующuх нейронов

8. УТОМЛЯЕМОСТЬ

• 9. ВЫСОКАЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ к
• БИОЛОГИЧЕСКИ-АКТИВНЫМ ВЕЩЕСТВАМ
• НЕДОСТАТКУ КИСЛОРОДА И ИЗБЫТКУ УГЛЕКИСЛОГО ГАЗА
• ФАРМАКОЛОГИЧЕСКИМ ВЕЩЕСТВАМ

Основные положения рефлекторной теории