Свойства нервных центров Тренировочные задачи

 

251. Свойства нервных центров отличаются от таковых в нервных волокнах. Это проявляется в том, что распространение возбуждения в совокупностях нейронов (нейронных сетях) имеет ряд особенностей, которые не встречаются в нервных волокнах. С чем это связано?

Решение. Ответ должен быть известен Вам заранее. Остается только убедиться, что он очень легко находится с помощью правила САС. Главное отличие системы «нервное волокно» от системы «нервный центр» состоит в том, что в последней имеется множество синапсов, обеспечивающих контакты между телами нейронов и их отростками. Именно особенности проведения возбуждения в синапсах и обусловливают ряд свойств нервных центров в целом.

252. В ответ на одиночный стимул раздражения мышца отвечает одиночным сокращением. Но, если нанести такое же раздражение на афферентный нерв, то возникающее рефлекторное сокращение мышцы оказывается тетаническим. Почему?

Решение. Типичный пример для использования правила АРР-ВС. Вариант 1-2. В узлах пересечения в одном случае мышца (или двигательный нерв), а в другом – нервный центр. Какой же элемент обусловливает различия узлов пересечения этих систем с системой «одиночное раздражение»? Это способность нервных центров (в отличие от нервных или мышечных волокон) к трансформации ритма, когда, образно говоря, в ответ на одиночный выстрел возникает автоматная очередь, т. е., множество нервных импульсов, что и приводит к тетаническому сокращению мышцы.

253. Справедливо ли следующее утверждение «интегративная функция мотонейронов связана со степенью дивергенции афферентных волокон»?

Решение. Задача только на внимание. Интегративная функция мотонейрона связана с тем, что к нему по многочисленным аксонам приходят импульсы из различных отделов ЦНС. Соответственно на мотонейроне имеется множество возбуждающих и тормозящих синапсов и он обрабатывает поступающие в них сигналы, обобщая полученную информацию и принимая решение об ответе. Однако схождение на одном нейроне множества аксонов называется не дивергенция, а конвергенция. Следовательно, утверждение неверно.

254. Мышечное волокно имеет, как правило, одну концевую пластинку и каждый ПКП обычно превышает пороговый уровень. На центральных же нейронах находятся сотни и тысячи синапсов и ВПСП отдельных синапсов не достигают уровня порога. В чем физиологический смысл этих различий?

Эта задача может послужить хорошей проверкой того, насколько понятие «физиологический смысл» стало для Вас «родным» Постарайтесь хорошенько подумать, прежде чем посмотреть решение.

Решение. Правило САС. Мышечное волокно не обладает интегративной функцией. Оно должно сократиться в любом случае, когда величина ПКП превышает пороговый уровень. Нейрон же получает множество сигналов и поэтому ему приходится каждый раз выбирать, на какие из них отвечать и нужно ли вообще отвечать. Поэтому необходимо одновременное возбуждение многих синапсов и его алгебраическая суммация. В результате выявится преобладание ВПСП над ТПСП или наоборот и сформируется интегративный ответ.

255. При раздражении афферентного нерва одиночными импульсами ПД в соответствующем нейроне не возникал. Когда же производили ритмическую стимуляцию такими же импульсами, ПД появлялся. Затем нерв обработали веществом, которое удлиняло продолжительность АРП. Возникнет ли теперь в нейроне ПД, если снова ритмически раздражать афферентный нерв с той же частотой и силой?

Решение. Правило АРР-ВС. Главная трудность – правильно выбрать взаимодействующие системы. Наиболее удобен вариант 1-2. Действующая система – это не «раздражение», как можно сразу подумать. Суть задачи в том, что при ритмической стимуляции происходила суммация подпороговых ВПСП в синапсах на нейроне. Тогда наш вариант 1-2 выглядит следующим образом (рис. 8.1). Система А – суммация ВПСП в нейроне. Система В – афферентный нерв с нормальной продолжительностью АРП. Система С – тот же нерв, но с увеличенной продолжительностью АРП. Раз узлы пересечения отличаются, то и результаты будут различными. Теперь остается достаточно простое рассуждение.

Из условия следует, что в опыте наблюдалось явление суммации подпороговых ВПСП в синапсах. Это было возможно, потому что ВПСП продолжается дольше, чем АРП аксона. Поэтому новый импульс возбуждения поступает из аксона еще до того, как окончился предыдущий ВПСП, и тогда ВПСП могут суммироваться во времени, пока не будет достигнут пороговый уровень. Если же удлинить АРП аксона, то ВПСП будут заканчиваться раньше, чем сможет возникнуть новое возбуждение в аксоне, и суммация ВПСП не произойдет.

256. Как доказать, что характер действия медиатора (возбуждающий или тормозящий) зависит не от его свойств, а от свойств постсинаптической мембраны?

Решение. Правило АСС. В данном случае система очень простая и состоит из двух элементов – медиатор – постсинаптическая мембрана. Если один и тот же медиатор всегда вызывает только возбуждение (или только торможение), значит, определяющую роль играют его свойства. Если нет, – то свойства постсинаптической мембраны. Получим ответ на примере АХ. Он оказывает возбуждающее действие на мышечные волокна, клетки Реншоу, в некоторых синапсах вегетативных ганглиев, но в синапсах волокон сердечной мышце – тормозное. Значит, суть в свойствах постсинаптической мембраны, специфически отвечающей на действие данного медиатора.

257. Аксон 1 вызывает надпороговое возбуждение в нейроне 1, а аксон 2 – такое же возбуждение в нейроне 2. Эти аксоны конвергируют на нейроне 3, причем каждый из них вызывает подпороговое возбуждение этого нейрона. Что произойдет при одновременном раздражении обоих аксонов?'

Решение. Возбудятся все три нейрона. В третьем нейроне произойдет пространственная суммация, лежащая в основе явления облегчения.

258. Если в предыдущем опыте значительно повысить возбудимость третьего нейрона, что произойдет при совместном раздражении обоих аксонов?

Решение. Теперь каждый аксон в отдельности сможет возбудить и третий нейрон. Вместо облегчения будет наблюдаться окклюзия. Сумма возбужденных нейронов при раздельном действии каждого аксона 2 + 2 = 4, а при совместном – 3. В предыдущем опыте соответственно 1 + 1 = 2 и - 3.

259. Два студента решили доказать в эксперименте, что тонус скелетных мышц поддерживается рефлекторно. Двух спинальных лягушек подвесили на крючке. Нижние лапки у них были слегка поджаты, что свидетельствует о наличии тонуса. Затем первый студент перерезал передние корешки спинного мозга, а второй студент перерезал задние корешки. После каждой из перерезок у обеих лягушек лапки повисли, как плети. Какой из студентов поставил опыт правильно?

Решение. Мы имеем дело с воздействием на разные элементы какой-то системы. Результаты одинаковые. Очевидно, следует применить правило АСС. Как рассуждать дальше? Проверим правильное понимание терминов. Что значит «тонус мышц»? Это некоторое их напряжение, которое поддерживается постоянно за счет импульсов, поступающих из соответствующих нервных центров. Следовательно, эти центры тоже

находятся в состоянии постоянного возбуждения – тонуса. Если же мы говорим, что тонус центров поддерживается рефлекторно, это означает, что возбуждение нейронов центра постоянно подпитывается импульсами, возникающими в рецепторах и приходящими в центр по афферентным нервам. Графически система выглядит так (рис. 8.2).

Теперь понятно, что для доказательства рефлекторной природы мышечного тонуса нужно прервать поток афферентных импульсов в соответствующие нервные центры. Для этого следует перерезать задние корешки. Перерезка же передних корешков просто лишает мышцы иннервации, но не доказывает рефлекторную природу тонуса этих мышц. Значит, прав второй студент.

260. Почему при охлаждении мозга можно продлить продолжительность периода клинической смерти?

Решение. Правило АСФ. Продолжительность периода клинической смерти определяется временем, в течение которого клетки мозга, в первую очередь КБП, могут выдерживать отсутствие кислорода. Охлаждение замедляет интенсивность метаболизма. Поэтому отсутствие кислорода сказывается в меньшей степени, и клиническая смерть продолжается несколько дольше.

261. Почему при утомлении человека у него сначала нарушается точность движений (например, попадание стержнем в отверстие), а потом уже сила сокращений?

Решение. Нервные центры утомляются быстрее, чем мышцы. Поэтому за счет нарушения процессов координации движений (осуществляемой нервными центрами) нарушается их точность.

 

Задачи для самоконтроля

 

262. У некоторых пациентов коленный рефлекс бывает слабо выражен. Чтобы усилить его, предлагают сцепить руки перед грудью и тянуть их в разные стороны. Почему это приводит к усилению рефлекса?

263. Имеются препарат спинальной лягушки и пинцет. Продемонстрируйте явление «иррадиации возбуждения.

264. Почему при слабом покашливании сокращаются в основном мышцы глотки, а при сильном – включаются и мышцы грудной клетки, живота, диафрагмы? Можно ли найти здесь некоторую аналогию с приступом бронхиальной астмы?

265. В эксперименте на животном вызывают два различных рефлекса. После этого животному вводят вещество, которое замедляет процесс освобождения медиатора. Время обоих рефлексов удлиняется, причем одного рефлекса значительно больше, чем другого. В чем причина этого различия?

266. При раздражении одного аксона возбуждаются 3 нейрона, при раздражении другого аксона – 5 нейронов, при совместном их раздражении – 12 нейронов. На скольких нейронах конвергируют эти аксоны?

267. Если у спинальной лягушки сильно ущипнуть лапку, то мышцы сокращаются, и лапка остается поджатой некоторое время после прекращения раздражения. Будет ли наблюдаться такой эффект, если разрушить спинной мозг и нанести электрическое раздражение на седалищный нерв?

268. Ребенок, который учится играть на пианино, первое время играет не только руками, но помогает себе головой, ногами и даже языком. Каков механизм этого явления?

269. При частых ритмических раздражениях афферентного нерва ионы кальция, которые входят в синаптические пузырьки при каждом импульсе возбуждения, не успевают выходить из них во время слишком коротких пауз между импульсами. К чему это приводит?