Тема 1 : Способы передачи информации в организме.

Тема 1: Способы передачи информации в организме.

Информация в организме человека передается двумя способами:

1. Электрический – при помощи нервных волокон.

2. Химический – при помощи синапсов (синапс=контакт)

Возбуждение с нервного волокна на нервную, мышечную и железистую клетку передается посредством специального структурного образования — синапса.

Синапс — структура, обеспечивающая проведение сигнала от одной клетки к другой. Термин был введен английским физиологом Ч. Шеррингтоном в 1897 г.

Строение синапса

Синапсы состоят из трех основных элементов: пресинаптической мембраны, постсинаптической мембраны и синаптической щели (рис. 1).

Рис. 1. Строение синапса: 1 — микротрубочки; 2 — митохондрии; 3 — синаптические пузырьки с медиатором; 4 — пресинаптическая мембрана; 5 — постсинаптическая мембрана; 6 — рецепторы; 7 -синаптическая щель

Некоторые элементы синапсов могут иметь и другие названия. Например, синаптическая бляшка — это синапс между нейронами, концевая пластинка — постсинаптическая мембрана нервно-мышечного синапса, моторная бляшка — пресинаптическое окончание аксона на мышечном волокне.

Пресинаптическая мембрана покрывает расширенное нервное окончание, которое представляет собой нейросекреторный аппарат. В пресинаптической части находятся пузырьки и митохондрии, обеспечивающие синтез медиатора. Медиаторы депонируются в гранулах (пузырьках).

Постсинаптическая мембрана - утолщенная часть мембраны клетки, с которой контактирует пресинаптическая мембрана. Она имеет ионные каналы и способна к генерации потенциала действия. Кроме того, на ней расположены специальные белковые структуры — рецепторы, воспринимающие действие медиаторов.

Синаптическая щель представляет собой пространство между пресинаптической и постсинаптической мембранами, заполненное жидкостью, близкой по составу к плазме крови.

Рис. Строение синапса и процессы, осуществляемые в ходе синаптической передачи сигнала

Виды синапсов

Синапсы классифицируются по местоположению, характеру действия, способу передачи сигнала.

По месту положения выделяют нервно-мышечные синапсы, нервно-железистые и нейро-нейрональные; последние, в свою очередь, делятся на аксо-аксональные, аксо-дендритические, аксо-соматические, дендро-соматические, дендро-дендротические.

По характеру действия на воспринимающую структуру синапсы могут быть возбуждающими и тормозящими.

По способу передачи сигнала синапсы делятся на электрические, химические, смешанные.

Таблица 1. Классификация и виды синапсов

Свойства медиаторов

§ Синтезируются в нейроне

§ Накапливаются в окончании клетки

§ Выделяются при появлении иона Са2+ в пресинаптическом окончании

§ Оказывают специфическое действие на постсинаптическую мембрану

По химическому строению медиаторы можно подразделить на амины (норадреналин, дофамин, серотонин), аминокислоты (глицин, гамма-аминомасляная кислота) и полипептиды (эндорфины, энкефалины). Ацетилхолин известен в основном как возбуждающий медиатор и содержится в различных отделах ЦНС. Медиатор находится в пузырьках пресинаптического утолщения (синаптической бляшки). Медиатор синтезируется в клетках нейрона и может ресинтезироваться из метаболитов его расщепления в синаптической щели.

Строение волокон

Нервное волокно состоит из осевого цилиндра и покрывающей его миелиновой оболочки, прерывающейся через определенные промежутки (перехваты Ранвье). Миелиновая оболочка образуется в результате того, что леммоцит (шванновская клетка) многократно обертывает осевой цилиндр, образуя плотный липидный слой. Такие волокна называются миелиновыми, или мякотными. Нервные волокна, не имеющие миелиновой оболочки, называются безмиелиновыми, или безмякотными. Осевой цилиндр имеет плазматическую мембрану и аксоплазму.

Из нервных волокон формируются нервы или нервные стволы, заключенные в общую соединительнотканную оболочку. В состав нерва входят как миелиновые, так и безмиелиновые волокна.

Рис. Схема строения нервных волокон

В зависимости от функции и направления проведения нервных импульсов волокна делят на афферентные, проводящие сигналы в ЦНС, и эфферентные, проводящие их из ЦНС к исполнительным органам. Нервные волокна формируют нервы и многочисленные пути проведения сигналов внутри самой нервной системы.

Типы нервных волокон

Нервные волокна по их диаметру и скорости проведения возбуждения принято подразделять на три типа: А, В, С.

Волокна типа А покрыты миелиновой оболочкой. Наиболее толстые среди них (А-а) имеют диаметр 12-22 мкм и обладают наибольшей скоростью проведения возбуждения — 70-120 м/с. По этим волокнам возбуждение проводится от моторных нервных центров спинного мозга к скелетным мышцам и от рецепторов мышц к соответствующим нервным центрам. Они относятся преимущественно к чувствительным волокнам, проводящим возбуждение от различных рецепторов (тактильных, температурных и др.) в ЦНС.

К волокнам типа В относятся миелиновые преганглионарные волокна вегетативной нервной системы. Их диаметр составляет 1-3,5 мкм, а скорость проведения возбуждения — 3-18 м/с.

К волокнам типа С относятся тонкие (диаметр 0,5-2 мкм) безмиелиновые нервные волокна. Скорость проведения возбуждения по ним составляет 0,5-3,0 м/с. Волокна этого типа входят в состав постганглионарных волокон вегетативной нервной системы. Эти волокна также проводят возбуждение от терморецепторов и болевых рецепторов.

Свойства нервного волокна

Нервное волокно обладает определенными физиологическими свойствами: возбудимостью, проводимостью и лабильностью.

Нервное волокно характеризуется очень низкой утомляемостью. Это обусловлено тем, что при проведении одного потенциала действия по нервному волокну затрачивается очень малое количество АТФ для восстановления ионных градиентов.

Утомление нерва

Неутомляемость нерва была впервые показана Н.Е. Введенским (1883), который наблюдал сохранение работоспособности нерва после непрерывного 8-часового раздражения. Введенский проводил опыт на двух нервно-мышечных препаратах лапок лягушки. Оба нерва в течение длительного времени раздражались ритмическим индукционным током одинаковой силы. Но на одном из нервов, ближе к мышце, дополнительно устанавливались электроды постоянного тока, с помощью которых блокировалось проведение возбуждения к мышцам. Таким образом, раздражались оба нерва в течение 8 ч, но возбуждение проходило только к мышцам одной лапки. После 8-часового раздражения, когда мышцы работающего препарата перестали сокращаться, был снят блок с нерва другого препарата. При этом возникло сокращение его мышц в ответ на раздражение нерва. Следовательно, нерв, проводящий возбуждение к блокированной лапке, не утомился, несмотря на длительное раздражение.

Тонкие волокна быстрее утомляются по сравнению с толстыми. Относительная неутомляемость нервного волокна связана прежде всего с уровнем обмена веществ. Поскольку нервные волокна во время деятельности возбуждены только в перехватах Ранвье (что составляет относительно малую поверхность), количество расходуемой энергии невелико. Поэтому процессы ресинтеза легко покрывают эти расходы, даже если возбуждение длится несколько часов. Кроме того, в естественных условиях функционирования организма нерв не утомляется и в связи с тем, что несет нагрузку меньше своих возможностей.

Из всех звеньев рефлекторной дуги нерв обладает самой высокой лабильностью. Между тем в целом организме частота импульсов, идущих по эфферентному нерву, определяется лабильностью нервных центров, которая невелика. Поэтому нерв проводит меньшее число импульсов в единицу времени, чем он мог бы воспроизводить. Это обеспечивает его относительную неутомляемость.

Строение н.с.

В зависимости от расположения отделов НС ее можно условно разделить на:

1. ЦНС, которая представлена головным и спинным мозгом;

2. ПНС, которая представлена нервами, нервными узлами, сплетениями и нервными окончания, расположенными за пределами головного и спинного мозга.

В свою очередь ПНС функционально подразделяется на два отдела:

1) Соматическую НС- регулирует работу мышц и суставов

2) Вегетативную (автономную) – регулирует работу внутренних органов, сосудов, желез. Она в свою очередь представлена 3 отделами:

А)П арасимпатическим (представлен блуждающим нервом, угнетает функции)

Б) С импатическим отделом (симпатическим нервом, усиливает функции).

В) Метасимпатический отдел- находится в стенках
самого органа и участвует в процессах его саморегуляции.

Благодаря такой иннервации: любая функция внутреннего органа может либо увеличиваться, если в работу включается симпатический нерв, либо тормозиться, если работает блуждающий нерв- это обеспечивает наилучшее приспособление организма к изменениям окружающей среды.

Строение нервной ткани.

  Из нервной ткани построена вся НС. Она состоит из нервных клеток- нейронов, и нейроглии - особых клеток – особых клеток¸ которые, окружая нейроны, выполняют по отношению к ним защитную, опорную и трофическую функцию. Нейроны составляют 10% всей ЦНС, а 90%- нейроглия.

  Нейрон - это структурно-функциональной единицей нервной системы. Его функциями являются: получение, переработка, хранение информации и ее передача другим нервным клеткам.Онсостоит из тела и отходящих от тела двух типов отростков- аксона и дендритов.

Тело - по отношению к отросткам выполняет трофическую функцию. Оно не покрыто белковой оболочкой.

Аксон - длинный, тонкий, почти не ветвящийся отросток. Функции: воспринимает возбуждение и проводит его от тела нейрона к другим клеткам. Дендриты - короткие, толстые, сильно ветвящиеся отростки. Функция: воспринимает информацию и передает ее к телу нейрона. Они не покрыты белковой оболочкой.

Т.о. функции отростков- проводниковая, тела- трофическая. Тела нейронов и их дендриты образуют серое вещество спинного и головного мозга, а аксоны- белое.

Нервная ткань обладает свойствами - возбудимость, проводимость, лабильность. Процессы – возбуждение и торможение, состояния- относительного покоя и активности. Возбудимые структуры – нервная, эпителиальная и мышечная ткань.

Структурной основой рефлекса - являются рефлекторная дуга и рефлекторное кольцо.

Структурными элементами рефлекторной дуги и кольца являются нейроны, которые контактируют друг с другом с помощью синапсов. Рефлекторная дуга - это путь, по которому проходит возбуждение при осуществлении рефлекса. Р.Д.- это много нейронное образование.

 Любая рефлекторная дуга состоит из 5 звеньев:

1. Рецепторы - это чувствительные нервные окончания, которые выполняют 2 основные функции: а) воспринимающую - воспринимают раздражение; б) кодирующую - любая энергия внешнего раздражителя трансформируется в электрическую.

Условно они разделяются на:

А) экстерорецепторы- реагируют на изменения внешней среды (кожные, зрительные, слуховые, обонятельные),

Б) интерорецепторы- на изменения внутренней среды организма (хеморецепторы, барорецепторы, механорецепторы и т.д.).

В) проприерецепторы- рецепторы мышц, сухожилий и суставов

 2. Афферентный путь (центростремительный, чувствительный)- представлен чувствительным нейроном и его отростками, по которым возбуждение проходит от рецепторов в ЦНС.

3. Нервный центр - это совокупность нейронов, расположенных на разных этажах ЦНС и объединенные выполнением специфических функций. Регуляция одной и той же функции может осуществляться несколько нервными центрами.

Функции: а) воспринимающая; б) проводниковая; в) обеспечивает обработку информации. г) определяет программу будущего рефлекторного акта

4. Эфферентный (центробежный, двигательный) путь – представлен волокнами двигательного нейрона, по которым возбуждение от н.ц. поступает к рабочему органу.

5 .Рабочий орган - осуществляет специфическую ответную реакцию.

Функции р.д. - запускающая. Приспособление идет сразу или постепенно- информация от рабочего органа направляется вновь в н.ц., там корректируется и вновь отправляется на рабочий орган, поэтому представление о рефлекторной дуге расширено до понятия рефлекторного кольца.

Рефлекторное кольцо состоит из 7 звеньев: 5 из них- это звенья р.д.;

6) рецепторы рабочего органа- функции: воспринимающая и кодирующая.

и 7) Обратно-афферентный путь- путь, по которому информация от рецепторов рабочего органа передается вновь в ЦНС (проводниковая функция).  

Рефлекторное кольцо - это путь, по которому проходит возбуждение от внешних рецепторов через ЦНС к рабочему органу, и от рецепторов рабочего органа вновь в ЦНС.

Р.К. замыкается в ЦНС и обеспечивает и запускающую функцию (прямые связи) и контролирующую (обратные связи). Р.К. работает всегда.

Тема 1: Способы передачи информации в организме.

Информация в организме человека передается двумя способами:

1. Электрический – при помощи нервных волокон.

2. Химический – при помощи синапсов (синапс=контакт)

Возбуждение с нервного волокна на нервную, мышечную и железистую клетку передается посредством специального структурного образования — синапса.

Синапс — структура, обеспечивающая проведение сигнала от одной клетки к другой. Термин был введен английским физиологом Ч. Шеррингтоном в 1897 г.

Строение синапса

Синапсы состоят из трех основных элементов: пресинаптической мембраны, постсинаптической мембраны и синаптической щели (рис. 1).

Рис. 1. Строение синапса: 1 — микротрубочки; 2 — митохондрии; 3 — синаптические пузырьки с медиатором; 4 — пресинаптическая мембрана; 5 — постсинаптическая мембрана; 6 — рецепторы; 7 -синаптическая щель

Некоторые элементы синапсов могут иметь и другие названия. Например, синаптическая бляшка — это синапс между нейронами, концевая пластинка — постсинаптическая мембрана нервно-мышечного синапса, моторная бляшка — пресинаптическое окончание аксона на мышечном волокне.

Пресинаптическая мембрана покрывает расширенное нервное окончание, которое представляет собой нейросекреторный аппарат. В пресинаптической части находятся пузырьки и митохондрии, обеспечивающие синтез медиатора. Медиаторы депонируются в гранулах (пузырьках).

Постсинаптическая мембрана - утолщенная часть мембраны клетки, с которой контактирует пресинаптическая мембрана. Она имеет ионные каналы и способна к генерации потенциала действия. Кроме того, на ней расположены специальные белковые структуры — рецепторы, воспринимающие действие медиаторов.

Синаптическая щель представляет собой пространство между пресинаптической и постсинаптической мембранами, заполненное жидкостью, близкой по составу к плазме крови.

Рис. Строение синапса и процессы, осуществляемые в ходе синаптической передачи сигнала

Виды синапсов

Синапсы классифицируются по местоположению, характеру действия, способу передачи сигнала.

По месту положения выделяют нервно-мышечные синапсы, нервно-железистые и нейро-нейрональные; последние, в свою очередь, делятся на аксо-аксональные, аксо-дендритические, аксо-соматические, дендро-соматические, дендро-дендротические.

По характеру действия на воспринимающую структуру синапсы могут быть возбуждающими и тормозящими.

По способу передачи сигнала синапсы делятся на электрические, химические, смешанные.

Таблица 1. Классификация и виды синапсов