Основные свойства нервной клетки

1. Возбудимость - это свойство нейрона генерировать потен­циал действия на раздражение. Исходя из этого определения, не­обходимо отметить следующее. Возбудимость является частным случаем наиболее общего свойства всех клеток - раздражимости.

К возбудимым клеткам относятся только те, которые генериру­ют потенциал действия. Это мышечные и нервные клетки. Нередко к возбудимым тканям относят и «железистую ткань». Однако для этого нет оснований, поскольку железистой ткани нет, имеются различные железы и железистый эпителий как вид ткани. В процес­се активной деятельности железы в ней действительно регистриру­ются биоэлектрические явления, так как железа как орган состоит из различных клеток: соединительной ткани, эпителиальной, мы­шечной. ПД проводится по мембранам нервных и мышечных кле­ток, с его помощью передается информация и обеспечивается управление деятельностью клеток организма.

Невозбудимыми тканями являются эпителиальная и соединитель­ная (собственно соединительная, ретикулярная, жировая, хрящевая, костная и гематопоэтические ткани в совокупности с кровью). Клетки этих тканей не генерируют потенциалы действия при действии на них раздражителя.

Раздражитель - это любое изменение внешней или внутренней среды организма, воспринимаемое клетками и вызывающее от­ветную реакцию. В зависимости от природы раздражители делят на физические (электрические, механические, температурные, све­товые) и химические, в зависимости от степени чувствительности клеток к тому или иному раздражителю - на адекватные и неадек­ватные. Адекватный раздражитель - это такой раздра­житель, к которому клетка обладает наибольшей чувствительно­стью вследствие наличия специальных структур, воспринимаю­щих этот раздражитель. Адекватным раздражителем нейронов являются медиаторы и электрические импульсы.

Из всех видов раздражителей в эксперименте часто используют электрический раздражитель, поскольку он является универсаль­ным, его легко дозировать по силе, длительности, частоте и кру­тизне нарастания силы стимула.

2. Проводимость - это способность ткани и клетки проводить возбуждение (см. раздел 4.1). Процессы возбуждения и торможения нервных клеток (электрические явления) обеспечивают выполнение их функций. Следует отметить, что все клетки и ткани организма обладают раздражимостью - это общее свойство живой материи активно изменять характер своей жизнедеятельности при действии раздражителя. Реакции отдельных клеток, тканей на действие раз­дражителя могут быть весьма разнообразными: изменение интен­сивности обмена веществ рН, проницаемости клеточной мембра­ны, движение ионов, электрические явления, ускорение клеточного деления и роста, структурно-функциональные реакции (например, выделение секрета железистыми клетками или сокращение мышеч­ных клеток). Степень выраженности возможных изменений может быть различной, она зависит от вида клеток или ткани, которые подвергаются действию раздражителя. Таким образом, возбуди­мость - это частный вид раздражимости.

Глава 3

ВОЗБУДИМОСТЬ И ВОЗБУЖДЕНИЕ НЕЙРОНОВ ЦНС

СОЗРЕВАНИЕ ЦНС В ОНТОГЕНЕЗЕ

Показателем функциональной зрелости ЦНС является миелинизация проводящих путей, от которой зависит скорость прове­дения возбуждения в нервных волокнах, величина ПП и ПД, точ­ность и скорость двигательных реакций в раннем онтогенезе.

Миелинизация различных путей в ЦНС происходит в таком же порядке, в каком они развиваются в филогенезе.

Общее число нервных клеток в составе ЦНС достигает наи­большей величины в первые 20-24 недели антенатального пе­риода и остается относительно постоянным вплоть до зрелого возраста, лишь незначительно уменьшается в период раннего постнатального онтогенеза.

Закладка нервной системы

Центральный и периферический отделы нервной системы че­ловека развиваются из единого эмбрионального источника - эк­тодермы. В процессе развития зародыша она закладывается в ви­де так называемой нервной пластинки - группы высоких, быстро размножающихся клеток по средней линии зародыша. На 3-й не­деле развития нервная пластинка погружается в подлежащую ткань, принимает форму желобка, края которого несколько при­поднимаются над уровнем эктодермы в виде нервных валиков. По мере роста зародыша нервный желобок удлиняется и достигает каудального конца зародыша. На 19-й день развития начинается процесс смыкания нервных валиков над желобком, в результате чего образуется длинная полая трубка - нервная трубка, распола­гающаяся непосредственно под поверхностью эктодермы, но от­дельно от последней.

При замыкании нервного желобка в трубку и срастании его кра­ев материал нервных валиков оказывается зажатым между нервной трубкой и смыкающейся над ней кожной эктодермой. При этом клетки нервных валиков перераспределяются в один слой, образуя ганглиозную пластинку - зачаток с очень широкими потенциями развития. Из этого эмбрионального зачатка образуются все нерв­ные узлы соматической периферической и вегетативной нервных систем, включая внутриорганные нервные элементы.

Процесс замыкания нервной трубки начинается на уровне 5-го сегмента, распространяясь как в головном, так и в каудальном направлении. К 24-му дню развития он заканчивается в головной части, сутками позже в каудальной. Каудальный конец нервной трубки временно смыкается с задней кишкой, образуя нейроэнте-ральный канал.

Сформировавшаяся нервная трубка в головном конце, на месте образования будущего головного мозга, расширяется. Более тон­кая каудальная часть ее преобразуется в спинной мозг.

Параллельно с формированием нервной трубки происходит образование других структур (хорда, мезодерма), которые вместе с нервной трубкой составляют так называемый комплекс осевых зачатков. С образованием комплекса осевых зачатков зародыш человека, лишенный ранее оси симметрии, приобретает билате­ральную симметрию. Теперь уже совершенно отчетливо в нем различимы головной и каудальный отделы, правая и левая поло­вины туловища.

Развитие различных отделов центральной и периферической нервных систем в нре- и постнатальном онтогенезе человека про­исходит неравномерно. Особенно сложный путь развития прохо­дит центральная нервная система.

Клетки сформированной нервной трубки, которые в своем дальнейшем развитии дадут начало как нейронам, так и глиоци-там, носят название медуллобластов. Клеточные элементы ганг-лиозной пластинки, обладающие, по-видимому, такими же гис-тогенетическими потенциями, называются ганглиобластами. Следует отметить, что на начальных этапах дифференцировки нервной трубки и ганглиозной пластинки их клеточный состав однороден.

В своей дальнейшей дифференцировке медуллобласты детер­минируются частью в нейтральном направлении, превращаясь в нейробласты, частью в нейроглиальном направлении, образуя спонгиобласты.

Нейробласты отличаются от нейронов значительно меньшей ве­личиной, отсутствием дендритов и синаптических связей (следова­тельно, они не включены в рефлекторные дуги), а также отсутствием субстанции Ниссля в цитоплазме. Однако они уже имеют слабовы­раженный нейрофибриллярный аппарат, формирующийся аксони характеризуются отсутствием способности к митотическому де­лению.

В социальном отделе первичная нервная трубка рано делится на три слоя: внутренний - эпендимный. промежуточный - ман­тийный (или плащевой) и наружный светлый - краевую вуаль.

Эпендимный слой дает начало нейронам и потальным клеткам (эпендимоглии) центральной нервной системы. К его составе об­наруживаются нсйробласты, которые впоследствии мигрируют в мантийный слой. Остающиеся в эпендимном слое клетки прикреп­ляются к внутренней пограничной мембране, посылают наружу отростки, участвуя тем самым в образовании наружной погра­ничной мембраны. Они носят название спонгиобластов, которые в случае утери связи с внутренней и наружной пограничными мембранами превратятся в астроцитобласты. Те клетки, которые сохранят свою связь с внутренней и наружной пограничными мембранами, превратятся в эпендимные глиоциты, выстилающие у взрослого центральный канал спинного мозга и полости желу­дочков мозга. Они приобретают в процессе дифференцировки реснички, способствующие току цереброспинальной жидкости.

Эпендимный слой нервной трубки как в туловищном, так и в головном ее отделе сохраняет до сравнительно поздних стадий эмбриогенеза потенцию к образованию весьма разнообразных тканевых элементов нервной системы.

В мантийном слое развивающейся нервной трубки располага­ются нейробласты и спонгиобласты дающие при дальнейшей дифференцировке астроглию и олигодендроглию. Этот слой нервной трубки является наиболее широким и насыщенным кле­точными элементами.

Краевая вуаль - наружный, самый светлый слой нервной труб­ки не содержит клеток, будучи выполненным их отростками, кро­веносными сосудами и мезенхимой.

Особенностью клеток ганглиозной пластинки является то, что их дифференцировке предшествует период миграции в более или менее удаленные от первоначальной их локализации участки тела зародыша. Наиболее короткую миграцию претерпевают клетки, составляющие закладку спинномозговых узлов. Они спускаются на незначительное расстояние и располагаются по бокам от нервной трубки сначала в виде рыхлых, а затем более плотных крупных об­разований. У зародыша человека 6-8 нед развития спинномозговые узлы представляют собой очень большие образования, состоящие из крупных отростчатых нейронов, окруженных олигодендроглией. С течением времени нейроны спинномозговых ганглиев преобра­зуются из биполярных в псевдоуниполярные. Дифференцировка клеток внутри ганглиев происходит асинхронно.

Значительно более отделенную миграцию претерпевают те клетки, которые мигрируют из ганглиозной пластинки в ганглии пограничного симпатического ствола, ганглии превертебральной локализации, а также в мозговое вещество надпочечников. Осо­бенно велика протяженность путей миграции нейробластов, все­ляющихся в стенку кишечной трубки. Из ганглиозной пластинки они мигрируют по ветвям блуждающего нерва, достигают желуд­ка, тонкой и наиболее краниальных частей толстой кишки, давая начало интрамуральным ганглиям. Именно столь длительным и сложным путем миграции структур, in situ управляющих процес­сом пищеварения, объясняется частота различного рода пораже­ний этого процесса, возникающих как внутриутробно, так и после малейших нарушений диеты ребенка, особенно новорожденного или ребенка первых месяцев жизни.

Головной конец нервной трубки после ее замыкания очень бы­стро подразделяется на три расширения - первичные мозговые пузыри. Сроки их образования, скорость клеточной дифференцировки и дальнейших преобразований у человека очень велики. Это позволяет рассматривать цефализацию - опережающее и пре­имущественное развитие головного отдела нервной трубки как видовой признак человека.

Полости первичных мозговых пузырей сохраняются в мозге ребенка и взрослого в видоизмененной форме и образуют полости желудочков и сильвиева водопровода.

Самым ростральным отделом нервной трубки является пе­редний мозг (prosencephalon); за ним следует средний (mesencephalon) и задний (rhombencephalon). В последующем развитии пе­редний мозг делится на конечный (telencephalon), включающий полушария большого мозга и некоторые базальные ядра, и про­межуточный (diencephalon). С каждой стороны промежуточного мозга вырастает глазной пузырь, формирующий нервные элемен­ты глаза. Средний мозг сохраняется как единое целое, но в про­цессе развития в нем происходят значительные изменения, свя­занные с образованием специализированных рефлекторных цен­тров, имеющих отношение к работе органов чувств: зрению, слуху, тактильной, болевой и температурной чувствительности.

Ромбовидный мозг делится на задний (metencephalon), вклю­чающий мозжечок и мост, и продолговатый (myelencephalon) мозг.

Одной из важных нейрогистологических характеристик разви­тия нервной системы высших позвоночных является асинхронность дифференцировки ее отделов. Нейроны различных отделов нервной системы и даже нейроны в пределах одного центра диф­ференцируются асинхронно: а) Дифференцировка нейронов вегетативной нервной системы значительно отстает от таковой в ос­новных отделах соматической системы; б) дифференцировка сим­патических нейронов несколько отстает от развития парасимпа­тических.

Раньше всего происходит созревание продолговатого и спин­ного мозга, позже морфологически и функционально развиваются ганглии ствола головного мозга, подкорковые узлы, мозжечок и кора больших полушарий. Каждое из этих образований проходит определенные этапы функционального и структурного развития. Так, в спинном мозге раньше созревают элементы в области шей­ного утолщения, а затем идет постепенное развитие клеточных структур в каудальном направлении; первыми дифференцируются спинальные мотонейроны, позже - чувствительные нейроны и в последнюю очередь - вставочные нейроны и проводящие межсег­ментные пути. Ядра стволовой части головного мозга, промежу­точный мозг, подкорковые ганглии, мозжечок и отдельные слои коры большого мозга структурно развиваются также в опреде­ленной последовательности и в тесной связи друг с другом. Рас­смотрим развитие отдельных областей нервной системы.