Возрастные особенности структуры и функции нервных клеток

    Нервные клетки образуются из эктодермальных клеток первичной мозговой трубки на ранних стадиях эмбрионального развития. Эктодермальные клетки дифференцируются в двух направлениях: из одних образуются нейробласты, даю­щие начало нервным клеткам, а из других - спонгиобласты, превращающиеся в клетки глии и эпендимы. Постепенно стенки мозговой трубки становятся многослойными, в них образуется серое и белое вещество мозга, нейроглия и эпен­дима мозговых желудочков и центрального канала.

На ранних стадиях развития нервная клетка характери­зуется большой величиной ядра, которое окружено небольшим количеством цитоплазмы. Такая клетка носит название аполярного нейробласта. В процессе развития с увеличением размеров клетки уменьшается относительный объем ядра. На 3-м месяце внутриутробного развития в цитоплазме появля­ются нейрофибрил- лы и одновременно начинается рост аксона нервной клетки. Аксон растет по направлению к периферии вплоть до иннервируемого органа - мышцы или железы. В ис­следованиях на различных животных изучены особенности раз­вития аксона.

Растущий аксон на конце имеет колбу роста, в которой содержатся крупные пузырьки разной формы, но отсутствуют митохондрии. Синапс образуется в результате контакта кол­бы роста с нейроном. Колба роста превращается в пресинаптическое образование, в ней развиваются везикулы. Одно­временно могут сохраняться крупные пузырьки, что считают показателем возможности роста нейрона после образования синапса.

На первом этапе развития синапса дифференцируются мембраны, затем в пресинаптической части образуются мито­хондрии и везикулы, количество которых быстро увеличи­вается. Постепенно увеличивается синаптическая щель и утол­щается пресинаптическая мембрана.

Некоторые исследователи считают, что функциональная деятельность нейробласта начинается с того момента, когда аксон достигает органа. Проведение возбуждения в нейро­нах ЦНС обнаружено с момента образования синапса, со всеми его компонентами.

Дендриты вырастают значительно позже аксона. Сначала на противоположном аксону полюсе клетки в виде простого выроста цитоплазмы появляется верхушечный дендрит, вслед­ствие чего нейробласт становится биполярным. Затем выра­стают дендриты со всех сторон, и нейробласт становится мультиполярным.

Считают, что способность проводить возбуждение у ден­дрита появляется значительно позже, чем у аксона (аксон функционирует во внутриутробном периоде развития ребен­ка, а дендрит после рождения). В процессе развития увели­чивается количество ветвлений дендрита. Шипики на дендритах развиваются в основном после рождения. Они обнаружены у плода в 8 лунных месяцев в наиболее рано созреваюших первичных полях коры (например, прецентральной и постцентральной), на дендритах крупных пирамидных кле­ток V слоя. В коре больших полушарий количество шипиков возрастает вместе с увеличением условнорефлекторных свя­зей.

Развитие нервно-мышечных синапсов осуществляется под влиянием мотонейронов. В опытах на крысах показано, что функциональный контакт между нервным и мышечным во­локнами устанавливается за 5 дней до рождения. Если пере­резать нервное волокно, идущее к мышце, то концевая пла­стинка не формируется, ее формирование происходит после установления иннервации.

На ранней стадии установления иннервации, наблюдается спонтанная подпороговая деполяризация, напоминающая ПКП. У плода их частота низка, что связывают с небольшим размером синапса и малым количеством медиатора; она ста­новится такой, как у взрослой крысы к 20-му дню жизни.

На основании величины ПКП (около 4 мв) считают, что у плода в кванте содержится столько же медиатора, как и у взрослого. Но у плода медиатор более активен и у него тре­буется меньше квантов для осуществления нервно-мышечной передачи. В концевой пластинке плода ацетилхолин сохраняется более длительно вследствие низкого содержания холинэстеразы. Последняя образуется в мотонейроне и передвигается по ак­сону к постсинаптической мембране, где постепенно накап­ливается.

Во время развития аксона происходит его погружение в шванновскую клетку и образование миелиновой оболочки (рис.5). При погружении в шванновскую клетку аксон ни­когда не контактирует с ее цитоплазмой, т. к. он внедряется в углубление на поверхности шванновской клетки (рис.5,б). Постепенно шванновская клетка обволакивает аксон, и края ее смыкаются. Этот участок называется мезаксоном. Он со­стоит из двух мембран шванновской клетки. Исследованиями Герен на куриных эмбрионах показано, что миелиновая оболочка образуется в результате роста мезаксона. В ходе развития мезаксон удлиняется и несколько раз обер­тывается вокруг аксона так, что образуется спираль (рис.5, в,г). На ранних стадиях развития спираль скручена свободно, между витками мезаксона имеются широкие про­странства. Позднее спираль закручивается более плотно и образуется компактная миелиновая оболочка. В крупных нервах миелиновая оболочка может достигать 2-3 микрон толщины и быть образована 200 оборотами спирали.

Механизм закручивания спирали точно неясен: большин­ство исследователей считает, что шванновская клетка вра­щается вокруг аксона и обволакивает его. При закручивании спирали наружный слой мембраны соприкасается с наруж­ным, а внутренние слои примыкают друг к другу.

При рассмотрении миелина под электронным микроскопом видно, что он состоит из повторяющихся линий. Среди них различают главную плотную линию, образованную внутренними слоями мембраны и более светлую промежуточную линию, образо­ванную внешними поверхностями мембраны (рис.5, д).

Миелинизация нервных волокон осуществляется в центро­бежном направлении - отступя несколько микрон от тела клетки к периферии нервного волокна, она является опреде­ленным показателем их функционального развития.

 

 

 

Рис.5. Схема, иллюстрирующая образование миелиновой оболочки: б-аксон (А) окружен отдельной шванновской клеткой, М-мезаксон, в - спиральное закручивание мезаксона, г - образование компактной мие­линовой оболочки, Д - схематическое изображение строения миелиновой оболочки: 1 - светлая промежуточная линия, 2 - главная плотная ли­ния.

 

Установлена зависимость возбудимости нервных волокон от миелинизации - по мере развития миелиновой оболочки возбудимость нервного волокна повышается. Еще Бехтеревым (1886-1909 гг.) в наблюдениях на животных отмечено, что миелинизация волокон происходит довольно быстро: на 2- 4-й день развития плода миелин обнаруживается в боковых столбах, а на 10-12-й - в волокнах пирамидного пути.

Флексиг исследовал особенности миелинизации волокон у человеческих плодов и детей раннего возраста. Он отметил такую же раннюю миелинизацию у человека. У плода 34 см длиной он обнаружил миелинизированные волокна даже в центральной извилине, но не нашел ее завершения и у 11-ме­сячного ребенка.

В различных экспериментах на животных и в исследова­ниях на человеческих плодах и детях разного возраста пока­зано, что отсутствие миелиновой оболочки ограничивает функ­циональные возможности нервного волокна. Реакции возмож­ны, но они обобщены и слабо координированы.

Раньше всех миелинизируются периферические нервы, за­тем волокна спинного, стволовой части головного мозга, моз­жечка и позже - больших полушарий головного мозга.

Большинство смешанных и центростремительных нервов миелинизируются к 3-месячному возрасту, некоторые - к 3 годам. Миелинизация спинномозговых и черепномозговых нервов начинается на 4-м месяце внутриутробной жизни. В спинном мозгу раньше миелинизируются двигательные, затем смешанные и позже - центростремительные волокна. Двигательные волокна покрыты миелином к моменту рожде­ния. Проводящие пути спинного мозга хорошо развиты к мо­менту рождения и почти все миелинизированы. Не закончена миелинизация только пирамидных путей, она завершается по данным разных авторов к 3-6 месяцам жизни ребенка.

Черепно-мозговые нервы формируются по-разному, боль­шинство из них миелинизируются к 1-1,5 годам. К 2 годам миелинизируются слуховые нервы. Зрительные и языкоглоточный нервы у новорожденных еще не миелинизированы, но у 3-4-летних детей отмечается их полная миелинизация.

Показана динамика миелинизации лицевого нерва. Его ветви, иннервирующие область губ миелинизируются в пе­риод от 21 до 24 недель внутриутробной жизни, другие вет­ви приобретают миелиновую оболочку значительно позже. Этот факт показывает раннее формирование морфологичес­кой основы сосательного рефлекса, хорошо выраженного к моменту рождения ребенка.

Миелинизация нервных волокон головного мозга начи­нается во внутриутробном периоде развития и заканчивает­ся после рождения. В отличие от спинного мозга, в головном мозге раньше других миелинизируются афферентные пути и области, а двигательные - через 5-6 месяцев (а некото­рые значительно позже) после рождения.

Несмотря на то, что к трем годам в основном осуществляется миелинизация нервных волокон, рост миелиновой оболочки и осевого цилиндра продолжается и после 3-лет­него возраста.