Общая физиология центральной нервной системы (ЦНС)

 

ЦНС является основным отделом нервной системы (НС) у животных. У беспозвоночных она представлена ганглиями и нервной цепочкой, у позвоночных головным и спинным мозгом.

Оба отдела имеют полости, содержащие цереброспинальную жидкость. В головном мозге полость образует систему желудочков, в спинном мозге она представлена одним центральным каналом.

ЦНС осуществляет следующие функции:

- -   анализирует поступающие раздражения из внешней и внутренней среды и формирует ответные реакции;

- -   интегрирует механизмы управления на всех уровнях, организует и обеспечивает согласованную, гармоничную деятельность органов;

- является материальным субстратом психических процессов (ощущений, восприятий, эмоций, памяти, навыков и прочих), лежащих в основе сложных форм поведения животных; эта функция осуществляется корой головного мозга и подкорковыми образованиями.

Координирующую роль ЦНС осуществляет через периферические проводники – соматические и вегетативные нервы при участии органов гуморальной регуляции – желез внутренней секреции. Сама же ЦНС получает потоки информации от рецепторных аппаротов (периферических и центральных), отражающих изменения во внешней и внутренней среде.

Строение, функции и специализация нейронов

 

ЦНС представлена нервной тканью, которая состоит из двух компонентов – нервных клеток (нейронов) и нейроглии (греч. glia – клей). Основными функциональными элементами ЦНС являются нейроны, способные принимать, обрабатывать, кодировать, передавать и хранить информацию, организовывать реакции на раздражения, устанавливать контакты с другими нейронами, клетками органов. Уникальная особенность нейрона – это генерирование электрических разрядов и передача информации с помощью специализированных образований – синапсов.

В теле животных нейронов содержится порядка 50 млрд., они составляют 10-15 % общего числа клеточных элементов нервной системы. Основную же часть ее занимают клетки нейроглии.

У высших животных после рождения дифференцированные нейроны не делятся. Нейроны существенно различаются по форме (пирамидные, круглые, звездчатые, овальные), размеру (от 5 до 15 мкм), количеству отростков, однако они имеют общие свойства. Любая нервная клетка состоит из тела (сомы, перикариона) и отростков разного типа – дендритов (от лат. dendron - дерево) и аксона (axon – ось). В зависимости от числа отростков различают униполярные (одноотростковые), биполярные (двухотростковые) и мультиполярные (многоотростковые) нейроны. Для ЦНС позвоночных типичны биполярные и особенно мультиполярные нейроны.

Дендритов может быть много, иногда они сильно ветвятся, разной толщины и снабжены шипиками, которые сильно увеличивают их поверхность. Аксон (нейрит) всегда один. Он начинается от сомы аксонным холмиком, покрыт специальной глиальной оболочкой, образует ряд аксональных окончаний – терминалий. Длина аксона может достигать боле метра. Аксонный холмик и часть аксона, не покрытая миелиновой оболочкой составляют начальный сегмент аксона. Его диаметр невелик  1-5 мкм (рис **).

 

 

РИС

 

 

Особенностью нервных клеток является крупное ядро (до 1/3 площади цитоплазмы), многочисленные митохондрии, сильно развитый сетчатый аппарат, наличие характерных органоидов – тигроидной субстанции и нейрофибрилл. Тигроидная субстанция – это гранулярная цитоплазматическая сеть с множеством рибосом. Функция тигроида связана с синтезом клеточных белков. При перерезе аксонов это вещество исчезает.

Нейрофибриллы – это нитчатые, четко выраженные структуры, находящиеся в теле, дендритах и аксоне нейрона. Они образованы еще более тонкими элементами – нейрофиламентами при их агрегации с нейротрубочками. Воспринимающей частью нейрона считают в основном ветвящиеся дедриты, снабженные рецепторной мембраной. Аксоны играют транспортную роль. В некоторых отделах мозга имеются нейросекреторные нейроны, которые имеют свойства железистых клеток, вырабатывающих секреты мукопротеидной и гликопротеидной природы. Последние действуют как медиаторы и гормоноподобные венщества.

Функции нейронов:

-   восприятие сигналов от рецепторов;

-   хранение и переработка информации;

-   передача нервного импульса к другим клеткам – нервным, мышечным, секреторным.

Специализация нейронов:

- чувствительные (сенсорные; афферентные) – воспринимают сигналы из внешней или внутренней среды;

- ассоциативные (промежуточные, вставочные) – связывают разные нервные клетки друг с другом;

- двигательные (эфферентные эффекторные) – передают действия от вышерасположенных отделов ЦНС к нижерасположенным или из ЦНС к рабочим органам.

Тело сенсорных нейронов располагаются вне ЦНС – в спинномозговых ганглиях и соответствующих им ганглиях головного мозга. Эти нейроны имеют псевдоуниполярную форму с аксоном и аксоноподобным дендритом. Ассоциативные нейроны – наиболее многочисленны, более мелкие, имеют звездчатую форму имеют многочисленные разветвления, расположены в сером веществе мозга. Двигательные нейроны расположены в ЦНС, имеют разветвленную сеть дендритов и один длинный аксон (рис***).

В результате суммации процессов возбуждения в триггерной зоне аксона возникают нервные импульсы (потенциалы действия), которые распространяются по аксону к концевым нервным окончаниям. Таким образом, возбуждение проходит по нейрону в одном направлении – от дендритов к соме и аксону.

Нейроглия. Основную массу нервной ткани составляют глиальные элементы. Они выполняют вспомогательную функцию, заполняя все пространство между нейронами. Нейроглии в мозге – олигодендриты и астроциты и швановские клетки в периферической нервной системе. Олигодендриты и швановские клетки формируют вокруг аксонов миэлиновые оболочки. Между нейронами и нейроглиями есть щели 15-20 нм, которые сообщаются друг с другом это пространство заполнено жидкостью. Через него происходит обмен веществ между нейроном и глиальными клетками, снабжение нейронов кислородом и питательными веществами путем диффузии.

Клетки глии – астроциты – расположены между телами нейронов и стенкой капилляров, их отростки являются элементами гематоэнцефалического барьера. Клетки макроглии выполняют фагоцитарную функцию, число их резко возрастает при повреждении ткани мозга.