Локализация функций в коре больших полушарий

Нервная система

Общий план строения и значение нервной системы

1. Значение нервной системы

Функции нервной системы можно условно разделить на 2 типа: низшие и высшие.

Низшие функции заключаются в том, что нервная система:

· Регулирует работу органов и систем органов;

· Обеспечивает взаимосвязь между отдельными органами, системами органов, обуславливая их функциональное единство;

· Согласует между собой деятельность разных органов: при беге, например, наряду с сокращениями скелетных мышц усиливается работа сердца, ускоряется движение крови, особенно к работающим мышцам, углубляется и учащается дыхание, увеличивается теплоотдача, тормозиться работа пищеварительного тракта.

· Через нервную систему замыкаются все рефлексы

· Нервная система обеспечивает связь организма с внешней средой и осуществляет приспособления организма к изменяющимся условиям этой среды.

Высшие функции лежат в основе психической деятельности человека, являются основной для развития мышления, сознания и речи.

Вывод: нервная система является ведущей физиологической системой организма, так как без неё было бы невозможно соединение бесчисленного множества клеток, тканей и органов в единое целое.

1. Общая схема строения нервной системы

Нервная система человека состоит из двух основных отделов: центральной и периферической нервной системы.

К центральной нервной системе (ЦНС) относятся головной и спинной мозг, к периферической – все нервные волокна, скопление нервных клеток, расположенных вне ЦНС (ганглии), нервные окончания.

По функциональным свойствам нервная система делится на соматическую и вегетативную. Соматическая - иннервирует опорно-двигательный аппарат и обеспечивает чувствительность нашего тела.

Вегетативная нервная система – регулирует деятельность внутренних органов и обмен веществ.

Выделение выше названных отделов в нервной системе условно. В действительности она представляет собой анатомически и функционально единое целое.

2. Нервная ткань: строение, физиологические свойства.

Нервная ткань состоит из нервных клеток (нейронов) и межклеточного вещества (нейроглии).

Клетки нейроглии, окружая нейроны со всех сторон, выполняют для них опорную, питательную и электроизолирующую функцию.

Свойства нервной ткани:

а) возбудимость – способность ткани быстро реагировать на раздражение.

б) проводимость – способность нервной ткани проводить возбуждение

в) лабильность (функциональная подвижность) – свойство, характеризующее способность возбудимой ткани проводить разное количества импульсов в минуту.

Нервная ткань обладает самой высокой лабильностью.

3. Нейрон как структурная единица нервной ткани

Нейроны представляют собой клетки, весьма разнообразные по форме. Вместе с тем внутреннее строение нейронов не отличается от строения любой другой клетки нашего организма. Здесь так же можно выделить клеточную мембрану, ядро, ядрышко, клеточные органоиды.

Особенностью строения нейронов является большое количество клеточных отростков.

Каждый нейрон имеет один длинный отросток – аксон, и много коротких, сильно ветвящихся отростков – дендритов.

Аксоны проводят возбуждение от тела нервной клетки к другим нейронов, а по многочисленным дендритам информация поступает в клетку.

Специфические функции нейрона: способность принимать внешние сигналы, перерабатывать их в нервные импульсы и проводить последние к нервным окончаниям, контактирующим с другими нейронами и клетками органов эффекторов.

4. Синапсы. Механизм передачи возбуждения в синапсах.

Связь между отдельными нейронами осуществляется с помощью специального приспособления – синапса.

Синапс – место контакта аксона с другими нейронами или клеточными элементами, которые воспринимают его сигналы.

На некотором расстоянии от тела клетки аксон начинает ветвиться, направляя свои отростки к другим нервным клеткам, а так же их дендритам. Каждый отросток оканчивается особым утолщением – синаптической бляшкой, заполненной пузырьками, в которых имеются различные химические вещества - медиаторы.

Между утолщенным окончанием одного нейрона и постсинаптической мембраной другого нейрона имеется микроскопическая синаптическая щель.

Нервные импульсы, покидающие нейрон и передающиеся по аксону, представляют собой специфические электрические сигналы. Электрический импульс, добежав по аксону бляшки, запускает химическую реакцию, в результате которой освобождаются и выбрасываются в синаптическую щель медиаторы. Они приводят нервную клетку в состояние возбуждения, рождая в ней электрический импульс, который передается следующему нейрону.

Таким образом, передача возбуждения с одного нейрона на другой осуществляется с помощью синапсов и происходит это только в одном направлении: от синаптического окончания к постсинаптической мембране. Число и размеры синапсов в процессе постнатального развития человека значительно увеличиваются, причем число межнейронных связей находится в прямой зависимости от процессов обучения: чем интенсивнее идет обучение, тем больше синапсов образуется.

Таким образом, можно полагать, что эффективность работы мозга зависит от его внутренней организации и непременным атрибутом талантливого человека является богатство синаптических связей в мозге.

 

6. НЕРВЫ И НЕРВНЫЕ ВОЛОКНА; виды и СВОЙСТВА НЕРВНЫХ ВОЛОКОН

 

Нервными волокнами называют длинные отростки нервных клеток, покрытые оболочками. Сплетаясь друг с другом, нервные волокна образуют нервы. Нервы в виде белых нитей можно видеть даже невооруженным глазом. Они, как провода, связывают все участки нашего тела с центральными отделами нервной системы. Основная функция нервных волокон и нервов – проведение нервных импульсов. Различают чувствительные (центростремительные, афферентные) нервные волокна, проводящие нервные импульсы в ЦНС и двигательные (центробежные, эфферентные), проводящие нервные импульсы от ЦНС к периферическим органам. Нервы по функциям делятся на чувствительные, двигательные и смешанные, состоящие из чувствительных и двигательных нервных волокон. Некоторые нервные волокна имеют оболочку, образованную жироподобным веществом – миелином. Оболочка не сплошная, через каждые 1-2 мм она прерывается, образуя перехваты Ранвье. Нервные волокна, покрытые миелином, называют мякотными, а не имеющие миелиновой оболочки - безмякотными.

Миелиновая оболочка выполняет трофическую, защитную и электроизолирующую функции. Также миелиновая оболочка увеличивает скорость проведения нервных импульсов. Если в безмякотных нервных волокнах возбуждение проводится со скоростью 30 м / сек., то в мякотных до 120 м /сек.

 

7. ПОНЯТИЕ И НЕРВНОМ ЦЕНТРЕ. СВОЙСТВА НЕРВНЫХ ЦЕНТРОВ

 

Каждый рефлекс имеет свою локализацию в ЦНС, то есть, тот её участок, который необходим для его осуществления. Например, центр мочеиспускания находится в крестцовом отделе спинного мозга, центр коленного рефлекса – в поясничном и т.д. При нарушении соответствующего отдела рефлекс отсутствует. Однако выяснилось, что для регуляции рефлекса, его точности недостаточно первичного или главного центра, а необходимо участие и высших отделов ЦНС, включая кору головного мозга. Только при целостности ЦНС сохраняется все совершенство нервной деятельности.

Нервным центром называется совокупность нервных клеток, расположенных в различных отделах центральной нервной системы, необходимых для осуществления рефлекса и достаточная для его регуляции. Так, например, если у животного удалить кору головного мозга, то дыхание сохраняется, поскольку дыхательный центр продолговатого мозга не нарушен, но не будет точного соответствия вентиляции легких потребностям организма в кислороде. Нервные центры состоят из множества нейронов, связанных между синаптическими связями.

Центральная нервная система

Головной и спинной мозг покрыты мозговыми оболочками: мягкой, паутинной и твёрдой.

Функции мозговых оболочек:

- защищают нервную ткань от механических повреждений

- препятствуют проникновению микробов и других веществ в мозг

- участвуют в секреции спинно-мозговой жидкости

Спинно-мозговая (цереброспинальная) жидкость вырабатывается сосудистыми сплетениями желудочков мозга. По составу похожа на плазму крови. Головной и спинной мозг практически заключены между двумя слоями жидкости.

Функции цереброспинальной жидкости:

- является амортизатором (т.е. предохраняет мозг от сотрясений, ушибов, толчков)

- обеспечивает доставку питательных веществ в мозг и удаление продуктов распада

- поддерживает определённый уровень осмотического давления

ГОЛОВНОЙ МОЗГ

Является важнейшим отделом ЦНС и состоит из стволовой части и конечного мозга, включающего подкорковые ганглии (узлы) и большие полушария. От основания головного мозга отходит 12 пар черепно – мозговых нервов.

 

Развитие головного мозга

Основные части головного мозга выделяются уже к 3 месяцу внутриутробного развития, а к 5 месяцу уже хорошо заметны основные борозды больших полушарий. К моменту рождения общая масса головного мозга составляет около 400 гр, причем у девочек несколько меньше (388-391) - у девочек и мальчиков соответственно. По отношению к массе тела мозг новорожденного значительно больше, чем у взрослого. Так у новорожденного он составляет 1/8 массы тела, а у взрослого только 1/40. Наиболее интенсивно головной мозг развивается в первые два года жизни.

Изменение размеров, формы и массы мозга сопровождается изменением его внутренней структуры. Усложняется строение нейронов, форма межнейронных связей, становится четко разграниченным белое и серое вещество, формируются проводящие пути головного мозга.

Развитие головного мозга идет гетерохронно. Прежде всего, созревают те нервные структуры, от которых зависит нормальная жизнедеятельность организма на данном возрастном этапе.

Функциональной полноценности достигают, прежде всего, стволовые, подкорковые и корковые структуры, регулирующие вегетативные функции организма. Эти отделы приближаются по своему развитию к мозгу взрослого человека уже к 2-4 годам постнатального развития.

Окончательное созревание головного мозга заканчивается только к 17-20 годам. К этому возрасту, масса головного мозга увеличивается и составляет в среднем у мужчин 1400 гр, а у женщин 1260гр.

Но абсолютная масса мозга не определяет непосредственно умственные способности человека. Например, известно, что мозг русского писателя И.С. Тургенева (1818-1883) весил около 2000 гр, а мозг французского писателя

А. Франса, близкого по силе своего таланта к Тургеневу – около 1000 гр. В медицине известен случай, что интеллект человека снижается только в том случае, когда масса мозга уменьшается до 900 гр. и менее.

СТРОЕНИЕ И ФУНКЦИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА

 

А. Стволовая часть головного мозга: продолговатый мог, варолиев мост, средний мозг, промежуточный мозг и мозжечок.

Продолговатый мозг является непосредственным продолжением спинного мозга и схож с ним в нижней части по строению и форме.

Продолговатый мозг не имеет строгого разделения на серое и белое вещество. Серое вещество располагается в белом отдельными группами-ядрами. В продолговатом мозге находятся ядра IX, X, XI и XII пар черепно-мозговых нервов. С наличием этих ядер и связаны функции продолговатого мозга; относительно простые, но жизненно важные: в нем находятся дыхательный, сердечнососудистый, пищеварительный центры, а так же центры таких рефлексов, как глотание, кашель, сосание. При повреждении продолговатого мозга прекращается дыхание, падает кровяное давление и наступает смерть.

Мост – располагается впереди продолговатого мозга и имеет форму поперечного вала. Функция: так же сосательный рефлекс, жевание, глотание, кашель, а так же регуляция мышечного тонуса и равновесия тела.

Средний мозг – расположен над мостом и представлен ножками мозга и четверохолмием. В среднем мозге находятся центры, обеспечивающие ориентировку при световых и звуковых раздражениях. Импульсы, которые идут от среднего мозга к мышцам, поддерживают их в постоянном напряжении – тонусе.

Мозжечок – расположен над мостом и продолговатым мозгом. Поверхность мозжечка складчатая, снаружи он покрыт корой из тонкого слоя серого вещества. Мозжечок многочисленными путями связан со всеми отделами ЦНС. К нему направляются афферентные проводящие пути, несущие импульсы от проприорецепторов мышц, сухожилие, связок, вестибулярных ядер продолговатого мозга, подкорковых ядер и коры больших полушарий. В свою очередь мозжечок посылает импульсы ко всем отделам ЦНС.

Мозжечок участвует в регуляции движений, делая их плавными, точными, соразмеренными. По образному выражению Л.А. Орбели, «мозжечок является помощником коры головного мозга по управлению скелетной мускулатурой и деятельностью вегетативных органов».

Промежуточный мозг – в нем выделяют подбугровую область (гипоталамус) и зрительные бугры (таламус). Таламус представляет собой парные скопления серого вещества, покрытые слоем белого вещества. Его называют «коллектором чувствительности», так как к нему сходятся афферентные пути от всех рецепторов, исключая обоняния. Главной функцией таламуса является интеграция (объединение) всех типов чувствительности. Также в таламусе находится центр боли.

Гипоталамус является высшим вегетативным центром нашего организма. В нем находятся центры, регулирующие все вегетативные функции, обеспечивающие постоянство внутренней среды организма, а так же регулирующие жировой, белковый, углеводный и водно-солевой обмен.

Б. Конечный мозг - в состав входят большие полушария (правое и левое) и расположенные внутри них подкорковые или базальные узлы (ганглии).

Полушария разделены глубокой продольной щелью, а соединены между собой спайками, самая большая из которых – мозолистое тело. По нервным волокнам, образующим эти спайки, идет обмен информацией и осуществляется связь между полушариями, благодаря чему обеспечивается надежная и точная работа мозга как единого органа.

Базальные (подкорковые) ядра представляют собой крупные скопления серого вещества, расположенного в глубине полушарий. Функции подкорковых ганглиев в настоящее время изучены плохо. Установлено, что они принимают участие в регуляции сложных половых и поведенческих реакций, а также то, что нарушение функций подкорковых ганглиев приводит к нарушению движения.

Большие полушария головного мозга – парные образования, составляющие основную часть конечного мозга. У человека они достигают наибольшего развития и составляют почти 80% от общей массы мозга.

Функциональное значение больших полушарий демонстрируется в опытах на собаках. Большие полушария удаляются хирургическим путем, но такое животное не погибает, все его внутренние органы функционируют нормально. Однако, такое животное не способно видеть, слышать, ощущать запахи и прикосновения. У него нарушается связь с внешним миром, и, оставленное без присмотра, оно обречено на гибель.

В медицинской практике известны случаи рождения детей без больших полушарий (анэцефалы) или с недоразвитыми большими полушариями (микроцефалы).

Такие дети всегда страдают значительным нарушением психических процессов, хотя вегетативные функции не отличаются от функций здорового ребенка.

Анацефалы, как правило, рождаются либо мертвыми, либо погибают в ближайшие дни после рождения.

Все перечисленные факты свидетельствуют о том, что большие полушария осуществляют регуляции внешних нервных функций, лежащих в основе всех психических процессов человека, в то время как стволовая часть мозга ответственна за низшие функции нервной системы, связанные с регуляцией деятельности внутренних органов.

Поверхность полушарий, словно плащом, покрыта корой из серого вещества толщиной около 3 мм. В состав КГМ входит от 12 до 18 млрд. нейронов, образующих 6 слоев коры. Кора имеет складчатый рельеф, благодаря идущим в различных направлениях бороздам и валикам между ними – извилинам.

Благодаря этому общая поверхность коры значительно увеличивается. Чем более совершенна нервная система, тем больше количество извилин в коре больших полушарий.

Например, у кролика в коре почти нет извилин, у кошки они уже хорошо выражены, у обезьяны вся поверхность коры покрыта извилинами. Однако максимальное количество извилин имеет кора больших полушарий человека.

Величина и форма борозд и извилин подвержена значительным индивидуальным колебаниям. Однако существует несколько постоянных борозд, которые ясно выражены у всех и раньше других появляются в прочесе развития зародыша. Они делят полушария на большие участки, называемые долями. Каждое полушарие делят на лобную, теменную, затылочную и височную доли.

 

ЛОКАЛИЗАЦИЯ ФУНКЦИЙ В КОРЕ БОЛЬШИХ ПОЛУШАРИЙ

Для изучения локализации функций в коре больших полушарий, или, иными словами, значения отдельных зон коры, применяют различные методы: частичное удаление коры, электрическое и химическое раздражение условных рефлексов.

На основании этих исследований в КГМ выделены различные зоны: кожно-мышечная зона по обе стороны от центральной борозды; слуховая – в височной доле, зрительная в затылочной и т.д.

В коре больших полушарий человека имеются хоны, характерные только для него и отсутствующие у животных. К таким зонам относятся зоны, контролирующие речь. Они находятся в области 2 и 3 лобной извилин.

Таким образом, для коры больших полушарий характерна определенная специализация или локализаций функций, т. Е. каждый участок коры отвечает за те или иные функции, за работу того или иного органа.

Однако локализация функцией КГМ является относительной. Многочисленные эксперименты на животных и клинические данные показали, что выключение из работы даже обширных участков коры не приводит к выключению функций, которые контролируются зонами КГМ.

Образно говоря, работу нейронов можно сравнить с «дружным коллективом», где все делается по принципу «все за одного», а «один» насколько хватает его возможностей, поддерживает остальных. Поэтому мозг обладает высокой пластичностью или приспособляемостью к повреждениям.

Функции разрушенных клеток принимают на себя другие нейроны, в связи с чем, наблюдается их частичная компенсация или восстановление.

Кора головного мозга является высшим центром регуляции и управления всей деятельности организма, начиная от самых примитивных физиологических отправлений и кончая сложнейшими психическими процессами у человека.