Общая схема строения нервной системы. Строение и функции спинного мозга. Функции автономной нервной системы
1. Строение нервной системы
Изучите § 7 учебного пособия и заполните схемы.
Функции нервной системы: обеспечивает гомеостаз, обеспечивает связь с внешней средой, согласованная работа органов и систем.
Нервная система (классификация по топографическому принципу): центральная $→$ головной мозг, спинной мозг; периферическая $→$ нервы, нервные окончания, нервные узлы.
Анализ натриевого канала, управляемого напряжением, выявил две особенности, с которыми мы столкнемся снова, когда рассмотрим ацетилхолиновый рецептор. Во-первых, несколько участков гидрофобных аминокислот, по-видимому, соответствуют трансмембранным альфа-спиралям. Во-вторых, канал симметричен, состоящий из аналогичных субъединиц, расположенных в плоскости мембраны вокруг центральной водной поро. Эти ранние результаты побуждают нас думать, что все мембранные каналы могут иметь определенные общие структурные особенности.
Как только они будут поняты, может оказаться, что все мембранные каналы работают одинаково. Но в настоящее время концептуальный разрыв между первичной структурой канальных белков и их функцией слишком велик, чтобы позволить нам делать это предсказание с любой степенью уверенности.
Нервная система (анатомо-функциональная классификация): соматическая; автономная $→$ симпатическая, парасимпатическая.
2. Строение и виды нейронов. Рефлекс и рефлекторная дуга
1 . Вспомните строение нервной ткани (§ 3 учебного пособия). Рассмотрите рисунок и подпишите названия указанных частей нейрона.
2 . Рассмотрите рисунок. Подпишите названия частей синапса.
В состоянии покоя все нервные клетки обладают электрическим потенциалом по своим плазматическим мембранам около 50 милливольт, причем внутренняя часть клетки отрицательна по отношению к внешней стороне. Потенциал действия представляет собой сигнал «все или ничего», который не только уменьшает, но и фактически изменяет потенциал мембраны, перемещая его в сумме около 100 мВ от его остаточной величины от -50 мВ до 50 мВ. Потенциал действия генерируется движением ионов через два типа собственных мембранных белков, называемых «каналами с напряжением»: для натрия и калия.
3 . Изучите материал § 8 учебного пособия о классификации ней-ронов и заполните схему.
Типы нейронов $→$ чувствительные $→$ проведение импульса в УНС $←$ Функции нейронов ;
Типы нейронов $→$ вставочные $→$ соединяют нейроны $←$ Функции нейронов ;
Типы нейронов $→$ двигательные $→$ от УНС к рабочему органу $←$ Функции нейронов .
Каждый из этих каналов закрыт в покое и открывается полностью или полностью, в результате уменьшения мембранного потенциала ниже критического значения. При открытии каждый канал позволяет быстро перемещать ионы через мембрану, приводя к возникновению импульсов тока переменной продолжительности, но постоянной амплитуды. Натрий, являющийся положительно заряженным ионом, который в состоянии покоя находится в большей концентрации вне нейрона, быстро перемещается в клетку снаружи, принося положительный заряд; это движение вызывает рост деполяризующей фазы потенциала действия.
4 . По § 8 учебного пособия изучите строение нерва. Подпишите названия его частей.
5 . Используя материал § 8 учебного пособия, дайте определения понятиям.
Нейрон — нервная клетка.
Сплине — место функционального контакта нейронов.
Медиатор — химические посредники в передаче возбуждения.
Нерв — пучки нервных волокон, снабжённые кровеносными сосудами и покрытые общей оболочкой.
Синаптическая передача: нервно-мышечный переход как прототипический пример
В свою очередь, ионы калия несут положительный заряд из клетки; это движение отвечает за фазу снижения или реполяризации потенциала действия. Нервный импульс представляет собой, по существу, форму электрической сигнализации, при которой волна ионных токов подметает поверхность аксона на скоростях в диапазоне от 1 до 100 метров в секунду. Связь между различными нейронами и между нейронами и другими клетками в большинстве случаев является химическим - высвобождение из нервных окончаний небольшого количества специализированного нейротрансмиттера, который диффундирует через пространство, разделяющее две клетки.
6 . По материалу учебного пособия (§8) изучите строение рефлек-торной дуги. Перечислите основные структуры рефлекторной дуги, обозначенные на рисунке.
7 . Сформулируйте определения понятий.
Рефлекс — ответная реакция организма на раздражение из внешней или внутренней среды.
Рефлекторная дуга — основа рефлекса, образованная нейронами.
Связывание передатчика с молекулами-рецепторами в мембране постсинаптической клетки приводит, в свою очередь, к новому классу сигналов, называемых синаптическими потенциалами. Таким образом, хотя потенциал действия является чисто электрическим сигналом, синаптический потенциал является электрическим сигналом, инициированным химическим.
В течение последних 30 лет каждая из ступеней, участвующих в синаптической передаче, была охарактеризована в значительной степени, прежде всего, за счет использования внутриклеточных микроэлектродов и тонкоточной электронной микроскопии. Из-за его легкости доступа и потому, что это был первый сайт, на котором была идентифицирована химическая передача, нервно-мышечный переход - между терминалами аксонного мотора и мышечными клетками - как наиболее интенсивно изучаемый синапс и иллюстрирует основные особенности синаптической передачи.
Нервная система
По вертикали: 2. Ответная реакция организма на раздражение (рефлекс ).
По горизонтали: 1. Пучки длинных отростков нейронов (нервы ). 2. Нейроны, передающие импульсы от органов чувств в центральную нервную систему (чувствительные ). 4. Часть нервной системы, представленная нерва-ми, нервными узлами и нервными окончаниями (периферические ). 5. Рефлексы, кото-рые формируются в течение жизни (условные ). 6. Нейроны, передающие им-пульсы от центральной нервной системы к рабочему органу (двигательные ). 7. Отросток нервной клетки (аксон ). 8. Нейроны, осуществляющие связь между чувствительными и двигательными нейронами (вставочные ).
Взаимодействие передатчика с рецептором приводит к конформационному изменению рецептора и открытию его канала. Затем следует приток ионов натрия, который деполяризует постсинаптические мембраны. В нормальных ионных условиях потенциал конечной пластины обычно достаточно велик, чтобы вызвать потенциал действия, который затем отводится от области конечной пластины вдоль поверхности мышечной клетки.
Пятый, амфипатический домен, расположенный между третьей и четвертой гидрофобными областями, также может охватывать мембрану. Этот рецептор теперь клонирован, как и β-адренергический рецептор. Относительно мало известно о молекулярных деталях высвобождения передатчика в нервно-мышечном соединении. В дополнение к двум основным токам, участвующим в потенциале действия, третий, незначительный ток особенно важен на пресинаптических терминалах синапса: ток кальция. Скорее, он служит в качестве мессенджера, несущего информацию о ячейке, которая необходима для выпуска химического передатчика.
3. Строение и функции спинного мозга
Изучите материал § 9 учебного пособия. Подпишите структуры спинного мозга, обозначенные на рисунке.
4. Строение и функции головного мозга
1 . Используя материал § 10 учебного пособия, дайте определения понятиям.
Ствол мозга — продолговатый, задний, средний, промежуточный мозг и ретикулярных форм.
Функция кальция в этом контексте лучше всего понять, если мы отвлечем наше внимание от рецепторов на постсинаптической клетке - мышцы - до пресинаптических терминалов моторного нейрона. Экзоцитоз происходит только в определенных точках, называемых активными зонами, в терминале аксона. В этих активных зонах сетчатый массив «плотных проекций» обеспечивает кластер узлов стыковки везикул. Считается, что кальций необходим для слияния синаптических везикул с наружной мембраной аксона, и поэтому его вход в терминал аксона является необходимой предпосылкой для экзоцитотического высвобождения передатчика.
Черепные нервы — нервы, которые иннервируют органы чувств, ткани, органы груди и брюшной полостей.
2 . Укажите, центры каких рефлексов располагаются в продолгова-том мозге.
3 . Рассмотрите рисунок. Подпишите названия основных отделов головного мозга.
5. Организация и значение больших полушарий головного мозга
Существует множество нейротрансмиттеров
Число предполагаемых нейротрансмиттеров и нейромодуляторов синаптической функции за последнее десятилетие значительно увеличилось, и многие из них, вероятно, еще предстоит идентифицировать. Хотя было показано, что многие из этих пептидов возбуждают или ингибируют обстрел близлежащих нейронов при относительно низких концентрациях, и хотя их избирательное распределение внутри нервной системы сильно утверждает, что они могут функционировать в качестве нейротрансмиттеров, в настоящее время подавляющее большинство нейроактивных пептидов все еще должно можно рассматривать как кандидатов-передатчиков.
Заполните таблицу.
Головной и спинной мозг
По вертикали: 2. Нервная система, представленная головным и спинным мозгом (центральная ).
По горизонтали: 1. Специализированные клетки, расположен-ные в органах чувств (рецепторы ). 3. Отдел головного мозга, участвующий в ко-ординации движений, поддержании позы и равновесия тела (мозжечок ). 4. Ко-решок спинномозгового нерва, состоящий из двигательных волокон (передний ). 5. Доля коры больших полушарий головного мозга (затылочная ). 6. Вещество моз-га, образованное скоплениями тел нейронов (серое ). 7. Отдел головного мозга (таламус ). 8. Складки коры больших полушарий (извилины ). 9. Зона, расположенная в затылочной доле больших полушарий (зрительная ). 10. Мозг, расположенный в полости черепа (головной ). 11. Доля коры больших полушарий, ответственная за поведение человека (лобная ). 12. Доля коры больших полушарий, в которой находится обонятельная зона (височная ).
Нейропептиды, как правило, изменяют мембранные свойства целевых нейронов в более медленном масштабе времени, заставляя их реагировать по-разному на другие текущие синаптические луки; по этой причине термин нейромодулятор может быть более подходящим, чем нейротрансмиттер.
Еще одно различие между пептидами и более обычными передатчиками - это способ, которым они синтезируются. Большинство обычных передатчиков синтезируются ферментами, расположенными в нервных окончаниях; пептиды, с другой стороны, синтезируются как части более крупных полипротеинов на полирибосомах в организме клетки. Полипротеин может содержать несколько активных пептидов или несколько копий одного и того же пептида. Чтобы привести только один пример, про-опиомеланокортин приводит к развитию адренокортикотропного гормона, β-эндорфина, меланоцитарно-стимулирующего гормона и другого небольшого пептида, все из которых расщепляются от родительский белок соответствующими ферментами.
6. Общий план строения автономной нервной системы
1 . Изучите § 12 учебного пособия и заполните таблицу.
Различия между симпатическим и парасимпатическим отделами автономной нервной системы
| Особенность | Отдел автономной нервной системы | |
| симпатический | парасимпатический | |
| 1 | 2 | 3 |
| Место выхода волокон из спинного мозга | грудной поясничный сегмент | средний, продолговатый, крестцовый отдел спинного мозга |
| Расположение ганглиев | по обе стороны позвоночника | вблизи и внутри инертных органов |
| Длина преганглионарных и постганглионарных нервных волокон | преганглионарные короче постганглионарных | преганглионарные длиннее постганглионарных |
| Медиатор | адреналин | ацетилхолин |
| Условия | усиление и ускорение работы органов | замедление ритма |
| Общие эффекты | активация систем организма в критических ситуациях | контроль «повседневных» функций |
2 . Сформулируйте определения понятий, запишите их в тетрадь и запомните.
Некоторые синаптические рецепторы активируют ионные каналы с помощью вторых посланников
В зависимости от того, какие ионы проходят через мембрану, воздействие на постсинаптические клетки будет возбуждающим или тормозящим. Независимо от знака, эффект является кратким, поскольку он зависит от изменения конформации молекул рецепторного белка. В отличие от ионофорических рецепторов, другие рецепторы соединяются с ионными каналами гуанозинтрифосфатными белками, которые связывают с вторыми мессенджерами, такими как циклический аденозинмонофосфат, циклический гуанозинмонофосфат, кальций, диацилглицерин или арахидоновая кислота.
Преганглионарные нейроны — путь от спинного мозга до ганглии.
Постганглионармыс нейроны — путь от ганглии до рабочего органа.
7. Функции автономной нервной системы
Изучите § 13 учебного пособия и заполните таблицу.
Влияние стимуляции симпатического и парасимпатического отделов автономной нервной системы на различные функции и процессы
Функции автономной нервной системы
Вторичные мессенджеры обычно диффундируют внутри клетки, чтобы доставлять информацию от рецептора на различные целевые белки, изменяя активность этих белков и тем самым модулируя физиологические реакции этой клетки. Информация, которую поставляет второй посыльный, может быть усилена для изменения как величины, так и продолжительности сигнала. В кратчайшие сроки эти изменения сохраняются до тех пор, пока длится запас рецепторов, стимулированных вторыми мессенджерами - обычно минут до часа. Однако активация одного канала второго мессенджера может привести к изменениям в других, и в совокупности эти изменения могут быть продлены на несколько часов.
| Органы и физиоло-гические показатели | Симпатический отдел | Парасимпатический отдел |
| 1 | 2 | 3 |
| Сердце | усиливает сокращение | замедляет сокращение |
| Сосуды | повышает артериального давления | понижает артериального давления |
| Кишечник | сужает сосуды | — |
| Потовые железы | усиливает секрецию | не влияет |
| Слюнные и слез-ные железы | уменьшает секрецию | уменьшает секрецию |
| Количество сахара в крови | увеличивает | уменьшает |
| Мочевой пузырь | стенки ослабевают | стенки сокращаются |
| Потребление кислорода | увеличивает | уменьшается |
8. Гигиена нервной системы
Изучите раздел «гигиена нервной системы» (§ 14 учебного по-собия). Составьте план ответа на тему «влияние наркогенных веществ на нервную систему».
- Виды наркогенных веществ
- механизм их действия на нервную систему
- негативные последствия
Человек не полностью управляет своим телом: нельзя приказать сердцу ускорить биение, желудку - перестать переваривать пищу, человек не замечает, как моргает и дышит. Организм человека - это сложный механизм, состоящий из множества частей; для правильной и слаженной работы необходима согласованная работа каждой части. Такую согласованность обеспечивает нервная система человека (рис. 1).
Если каскад рецептор-стимулированных реакций изменяет экспрессию генов, эффекты могут выдержать в течение дней, недель или даже месяцев. Все второстепенные мессенджеры, изученные до сих пор, действуют путем модификации активности белков в стимулированных клетках. Хотя большинство изученных модификаций получают в конечном счете путем активации того или иного фермента, некоторые второстепенные мессенджеры могут действовать непосредственно на их молекулы-мишени без вмешательства других ферментов.
Цитоскелет и перенос материалов в нервных клетках
Среди клеток животных нейроны отличаются количеством, длиной и разнообразием их процессов. Поскольку некоторые из процессов могут быть чрезвычайно длинными, и поскольку все генетические и большинство биосинтетических механизмов клетки ограничены телом клетки, разработана развитая транспортная система для поддержки и поддержания нейронных процессов. Хотя одна и та же транспортная система доставляет материал дендритам, ее обычно называют аксональным транспортом.
Рис. 1. Нервная система человека ()
Нервная система соединяет все части организма в единое целое и руководит его работой. Это похоже на локальную сеть, соединяющую все части организма с мощным сервером - центральной нервной системой , которую образуют головной и спинной мозг . От центральной нервной системы отходит множество тончайших нервов к каждому органу, каждой мышце в теле человека. Если все нервы человека соединить в одну нить, она будет в 4 раза длиннее расстояния от Земли до Луны. Нервы образуют периферическую нервную систему (рис. 2).
Материалы, перемещаемые вдоль нейронных процессов, движутся с разной скоростью в диапазоне от около 5 до 500 миллиметров в день. Более медленно движущиеся материалы связаны с транспортом цитоскелетных компонентов - микротрубочками, промежуточными волокнами и т.д. Тогда как более быстрыми движениями являются мембранные и синаптические компоненты.
Ключевыми проблемами, связанными с аксональным транспортом, являются: Какие материалы транспортируются по каждой ставке? Какова природа транспортного механизма? Какую роль играет аксональный транспорт при росте нейронных процессов и при нормальной нейронной функции?
Рис. 2. Центральная и периферическая нервная система ()
По одним нервам информация от органов чувств поступает в специальные отделы головного и спинного мозга в виде электрических импульсов, где она, как в компьютере, обрабатывается (расшифровывается, сравнивается с полученной ранее, запоминается), и в результате принимается какое-либо решение. По другим нервам команды головного мозга поступают к мышцам тела, заставляя их расслабляться или сокращаться. Например, человек увидел красный свет светофора, головной мозг отдал мышцам ног прекратить движение. Или, нечаянно коснувшись горячего, человек отдернет руку еще до того, как почувствует боль. Это защитный механизм организма . Когда чувствительные клетки руки почувствовали жар, этот сигнал отправился в спинной мозг, который отдал приказ мышцам руки резко сократиться, чтобы быстро отдернуть руку от источника опасности. Одновременно сигнал клеток руки о жжении поступил в головной мозг, который отдал приказ о боли. Боль - это реакция организма на опасность.
Гигиена нервной системы
Несколько компонентов медленного аксонального транспорта были определены, и, вероятно, они будут понятны с точки зрения молекулярных и физических механизмов в течение следующих 5 лет. В зрелых нейронах медленный перенос аксонов поддерживает процессы нервных клеток, тогда как при развитии аксонов скорость расширения процесса довольно точно соответствует скорости медленного переноса аксонов. Обнаружение в аксонах, обработанных иминодипропионитрилом, что промежуточные волокна отделены от микротрубочек с образованием периферического цилиндра, предполагает наличие по меньшей мере двух подвижных комплексов, что согласуется с более ранней характеристикой переноса аксоплазмы.
Рис. 3. Строение нейрона ()
Слаженную работу нервной системы обеспечивают нейроны (рис. 3), нервные клетки, которые похожи на паучка, сидящего в центре паутины. Каждый нейрон состоит из тела и множества отростков, короткие ветвистые отростки называются дендриты, один длинный - аксон. Именно по отросткам нервных клеток в виде слабых электрических сигналов передается информация. Соседние нейроны соединяются между собой при помощи отростков (рис. 4).
Рис. 4. Сообщение нейронов ()
Часть пути электрические сигналы проходят через спинной мозг . Спинной мозг находятся внутри позвоночника. Главная задача спинного мозга - обработка информации, идущей от мозга к телу и обратно. Его можно назвать «информационной дорогой» (рис. 5).
Рис. 5. Головной и спинной мозг ()
Спинной мозг разделен на 31 участок, от каждого участка влево и вправо отходят нервы, пронизывающие все тело.
Спинной мозг отвечает за работу опорно-двигательной системы и некоторых внутренних органов, собирает информацию об окружающей среде от органов чувств.
Очень важно сохранять правильную осанку, следить за состоянием позвоночника, чтобы спинной мозг мог комфортно работать. Стоит заниматься физкультурой и активным физическим трудом, чтобы укреплять мышцы спины. Помните, что перелом позвоночника ведет к повреждению нервных тканей, что может привести к частичной или полной потере чувствительности, парализации. Поэтому важно не перемещать пострадавшего при серьезном несчастном случае до приезда врачей.
Спинной мозг соединяется с головным мозгом - «центральным компьютером» человеческого организма. Мозг человека надежно защищен черепом (рис. 6).
|
|
|
|
|
Рис. 6. Головной мозг защищен черепом () |
Рис. 7. Головной мозг младенца - 360 г () |
Рис. 8. Головной мозг взрослого человека - около 1,5 кг () |
Масса мозга новорожденного ребенка - 360 г (рис. 7), к 20 годам масса мозга достигает предела - до 1,5 кг (рис. 8).
Головной мозг контролирует движения, отвечает за ощущения, эмоции, мысли, руководит работой внутренних органов. Мозг состоит из трех основных отделов: большие полушария, мозжечок и ствол мозга (рис. 9).
Рис. 9. Строение головного мозга ()
Мозг разделен на левое и правое полушария. Каждое полушарие разделено на 4 доли : лобную, теменную, затылочную и височную (рис. 10).
Рис. 10. Доли головного мозга ()
Полушария снаружи покрыты слоем серого вещества, корой головного мозга, которая покрыта щелями и бороздками, напоминает грецкий орех (рис. 11).
Рис. 11. Кора головного мозга ()
Правое полушарие контролирует левую сторону тела, а левое полушарие - правую сторону тела. У большинства людей одна половина развита сильнее; от этого зависит, правша человек или левша. Если больше развито левое полушарие, человек - правша, если правое полушарие - левша.
Мозг разделен на зоны, каждая из которых выполняет определенные обязанности (например, есть зоны, отвечающие за умение двигаться, петь, различать звуки и вкус и т. д.), но, в случае необходимости, сигналы посылаются всем остальным, таким образом, мозг функционирует как единое целое.
В затылочной части головного мозга есть мозжечок , который координирует движения человека и помогает держать равновесие (рис. 12).
Рис. 12. Мозжечок ()
Когда человек идет, он не задумывается о том, когда и какую ногу поднимать или опускать - об этом думает мозжечок. Если мозжечок работает неправильно, у человека возникают проблемы с движениями.
Ствол мозга - это протяженное образование, продолжающее спинной мозг и соединяющее все участки мозга между собой (рис. 13).
Рис. 13. Ствол головного мозга ()
Из-за того что мозг работает непрерывно, его клетки получают пищи и кислорода в 10 раз больше других. Неслучайно кора головного мозга покрыта сетью кровеносных сосудов, по которым к нейронам поступает пища и кислород. Если человек находится в душной комнате, у него начинает болеть голова - это клетки мозга сигнализируют о недостатке кислорода. Необходимо подышать свежим воздухом или проветрить помещение.
Как и любая другая часть тела, клетки мозга устают и требуют отдыха. Нервная система отдыхает во время сна (рис. 14).
Весь день мозг воспринимал информацию и впечатления, а ночью он готовится к новому дню: обрабатывает полученные данные, выделяет главное и запоминает. Человек спит в то время, когда мозг выполняет эту работу и отдыхает. Поток крови к сосудам головного мозга ночью существенно уменьшается, почти наполовину, поэтому так важно высыпаться. Для того чтобы выспаться и не чувствовать усталости, человек должен спокойно спать не менее 8-10 часов. Смена видов деятельности во время дня, занятия физкультурой и физическим трудом позволяют мозгу не уставать дольше. Мозг, как и мышцы, можно тренировать: играть в шахматы, решать логические задачи, учить на память стихи.
На следующем уроке мы узнаем о географическом расположении нашей страны, размерах ее территории. Также рассмотрим ее границы, узнаем, какими океанами и морями омываются ее берега, с какими странами она соседствует. Обсудим, что означает слово «федерация», какие субъекты входят в состав России.
Список литературы
- Вахрушев А.А., Данилов Д.Д. Окружающий мир 4. - М.: Баллас.
- Дмитриева Н.Я., Казаков А.Н. Окружающий мир 4. - М.: ИД «Федоров».
- Плешаков А.А. Окружающий мир 4. - М.: Просвещение.
- Uchportal.ru ().
- Nsportal.ru ().
- Фестиваль педагогических идей "Открытый урок" ().
Домашнее задание
- Составьте короткий тест (6 вопроса с тремя вариантами ответа) на тему «Головной мозг человека».
- Подготовьте небольшое сообщение о защитных механизмах человека.
- Составьте памятку-совет по охране здоровья нервной системы.
- * Используя полученные на уроке знания, составьте кроссворд на тему «Нервная система человека».