Тема №6: «Інтегративна функція цнс»

Знання основних принципів інтегративної функції ЦНС потрібне для розуміння її ролі в регуляції функцій організму, відкриває можливості цілеспрямованої дії на нервові центри при різних патологічних станах.

Мета: ознайомитись з різними видами нейронних ланцюгів ЦНС; вивчити механізми, які забезпечують посилення і подовження в ЦНС біологічно значущих аферентних нервових сигналів, суть явища домінанти та її фізіологічне значення.

Конкретні цілі:

• знати функціональні властивості рефлекторних центрів (дивергенція, конвергенція, реверберація, тонічний стан, велика чутливість до гіпоксії);

• вміти схематично зобразити різні види нейронних ланцюгів ЦНС;

• знати принцип домінанти, як один з основних принципів діяльності ЦНС;

• пояснити на прикладах властивості ЦНС, що сприяють її інтегративній функції.

Питання для підготовки

1. Інтегративна функція ЦНС та її рівні.

2. Координаційна діяльність нейронів нервових сіток.

3. Властивості нервових центрів.

Література

Основна

1. Фізіологія/за ред.В.Г.Шевчука.-Вінниця:Нова книга, 2012.-с.67-68

2. Фізіологія людини. Підручник/ В.І.Філімонов. -К.:ВСВ «Медицина», 2011.- с. 74-77.

3. http://kingmed.info/knigi/Fiziologia/book_2365/FiziologiyaShevchuk_VG_Moroz_VM_Belan_SM-2012-djvu

Додаткова

1. Физиология человека. Под ред. Г.И.Косицкого .-М.:Медицина,1985.- 560с.

2. Фізіологія ЦНС. Метод.вказівки. За ред. Є.М.Панасюка.-Львів, 1998.- с. 14-21

Інформація

ЦНС сформувалась в процесі еволюції як механізм, який забезпечує ефективне пристосування функцій усіх органів і систем до змін зовнішнього середовища, інтегрує їх у єдине ціле та формує цілеспрямовану поведінку. Тому вважається, що діяльність ЦНС має координаційне та інтегративне значення.

У здійсненні інтегративної функції беруть участь різні рівні ЦНС. Перший рівень інтеграції здійснюється внаслідок взаємодії ЗПСП та ГПСП, які генеруються при активації синаптичних входів нейронів. Другий рівень інтеграції полягає в координаційній діяльності нейронів елементарних нервових сітокі залежить від специфіки морфологічних відносин у ЦНС (дивергенція, конвергенція, принцип загального кінцевого шляху та принцип зворотного зв’язку. Складність завдань, що виконуються нервовою системою, призводить до високої спеціалізації нейронних об’єднань – нервових центрів (третій рівень).

Кожна клітина ЦНС (14 млрд. у головному мозку людини) має численні синаптичні контакти з різними нейронами. Наприклад, на 1 клітині Пуркін’є є 200 000 синапсів, на мотонейронах – 10-20 тис. синапсів. В середньому кожний нейрон має 5 000 синаптичних контактів. Завдяки цим контактам нейрони утворюють сітку. У такому разі можна виявити явища, що називають дивергенцією та конвергенцією.

Дивергенція (розходження) - здатність нейрону встановлювати численні синаптичні зв’язки з різними нервовими клітинами. Наприклад, центральні закінчення аксону аферентного нейрону утворюють синапси на проміжних (вставних) гальмівних нейронах, на мотонейронах-синергістах, мотонейронах-антагоністах і т.д.

Роль дивергенції полягає у тому, що одна і та ж нервова клітина може приймати участь у різних нервових процесах і контролювати велику кількість інших нейронів, а також забезпечувати широкий перерозподіл імпульсів, що приводить до іррадіації (поширення) збудження. Процеси дивергенції характерніші для нервових центрів еферентних відділів.

Конвергенція (сходження) – сходження різних шляхів проведення нервових імпульсів до однієї і тієї ж нервової клітини. Наприклад, кожний мотонейрон отримує імпульси від сукупності первинних аферентних нейронів. Конвергенція характерніша для нервових центрів еферентних відділів.

Наступним структурним принципом координації є утворення зворотного зв’язку (див тема № 1). Зворотний зв’язок слідкує за інтенсивністю збуджувальних процесів у ЦНС і корегує їх. Негативний зворотний зв'язок може проявитись у зворотному гальмуванні.

Існує можливість і позитивного зворотного зв’язка – тобто наявності ланцюгів, у яких збудження клітини надалі ще більше посилює це збудження. Виникає реверберація збудження - циркуляція збудження по замкнутому ланцюгу нейронів . Має значення у випадках, коли рефлекторний акт закінчується не відразу після припинення дії подразника, а через деякий час, наприклад, при утворенні короткочасної пам’яті.

Іррадіація –це розповсюдження збудження з одного нервового центру на інші. Іррадіація найчастіше розвивається при дії сильного подразника. Через деякий час іррадіація змінюється на явищі концентрації збудження у потрібному центрі. Це зумовлено дією гальмівних синаптичних зв’язків. Процеси іррадіації і концентрації ґрунтуються на властивостях конвергенції і дивергенції.

Сумацію спостерігають під час впливу кількох підпорогових стимулів. Їх сумація сприяє прояву відповіді нервового центру. Протилежне явище – оклюзії – розвивається за одночасної дії кількох подразників надпорогової сили. Сумарна відповідь може бути меншою, ніж арифметична сума відповідей на кожен подразник окремо.

Принцип «загального кінцевого шляху» ґрунтується на явищі конвергенції. Аферентних входів у ЦНС значно більше, ніж еферентних виходів. Отже, один і той самий рефлекс можна спричинити, подразнюючи різні рефлекторні поля.

Принцип домінанти полягає у тому, що в разі одночасного збудження кількох нервових центрів одне з вогнищ може стати домінантним. Унаслідок цього до нього можуть активно притягуватись (іррадіювати) збудження з інших вогнищ, що призведе до їх сумації, що посилить домінантне збудження. Наприклад, при інфекційному ураженні твердих оболонок мозку (менінгіті), яке супроводжується головним болем, цей симптом може виникати або посилюватися при вмиканні світла, звуці голосу, дотику тощо.

Тонус нервових центрів. Багато нейронів постійно генерують нервові імпульси, тобто знаходяться у постійному тонусі і у постійному тонусі тримають ефекторні (виконавчі) органи (наприклад, скелетні м’язи).

Окремі функції в організмі здійснюються не окремими нейронами, а їх сукупністю – нервовими центрами, тобто нейронами, які виконують одну функцію, поєднані між собою синаптичними контактами та мають безліч внутрішніх і зовнішніх зв’язків.

У відповідності до виконуючої функції можна виділити різні чутливі центри (оптичний, нюховий), центри вегетативних функцій (дихальний, судиноруховий), рухові центри (окоруховий), центри психічних функцій (центр комфорту). Різні нервові центри мають своє місце розташування. Наприклад, центр терморегуляції знаходиться у гіпоталамусі.

Нервові центри, на відміну від нервових волокон, легко стомлюються, що пов’язано з виснаженням медіаторів у синапсах. Вони також дуже чутливі до гіпоксії (нестачі кисню). Це пов’язано з анатомо-фізіологічними особливостями мозку. Маса мозку становить всього лише 2% від маси тіла, а кисню мозок потребує 17-20% всього кисневого запасу організму. Проте чутливість різних нервових клітин мозку до гіпоксії різна. Клітини кори великих півкуль гинуть через 5-6 хв після припинення кровопостачання, стовбура мозку – через 15 хв, спинного мозку – через 30 хв. Також нейрони мають вибіркову чутливість до алкоголю, морфіну, наркотиків, стрихніну, барбітуратів тощо.

Попри високу чутливість до дії пошкоджуючих факторів, мозок має надзвичайні компенсаторні можливості, які забезпечуються наступними механізмами:

1. при будь-якому пошкодженні та потребі «ремонту» швидко спрацьовує гальмування;

2. нервові центри здатні перебудовувати свої функції, заміщувати зруйновані структури, так як вони мають надлишок нейронів та провідних шляхів;

3. нервові центри є самостійними, але й одночасно підпорядковуються вищим відділам ЦНС;

4. нервові центри використовують у процесах компенсації умовнорефлекторні зв’язки, пов’язані з роботою кори головного мозку.

Але відновлення функцій мозку триває багато місяців та років і потребує постійної праці.

Завдання 1. Закінчити речення:

Інтегративна діяльність ЦНС полягає у __________________________________ ___________________________________________________________________

У здійсненні інтегративної функції беруть участь різні рівні ЦНС. Перший рівень інтеграції________________________________________________________________________________________________________________________________________Другий рівень інтеграції _____________________________________________ _______ ______________________________________ ______________________ ________________________________________________________________________ Третій рівень ___________________________________________________________ ____________________________________________________________________

Завдання 2. Замалювати схему дивергенції та конвергенції. Вказати для яких відділів ЦНС характерні ці процеси.

Завдання 3. Встановити відповідність між властивостями ЦНС, що сприяють її інтегративній функції та їх характеристикою.

Властивості ЦНС	Характеристика
Іррадіація Концентрація Сумація Реверберація Принцип домінанти	А.Виникнення рефлекторної відповіді при одночасній дії двох підпорогових подразників В.Наявність ланцюгів, у яких збудження клітини надалі ще більше підсилює це збудження С. Утворення панівних осередків збудження в ЦНС D. Повернення процесів збудження у початковий пункт Е. Збудження поширюється з вогнища виникнення на інші ділянки

1. - 2. - 3.- 4.- 5.-

Завдання 4. Розв’язати ситуаційні задачі, відповісти на питання.

1. Чому читання під час їжі негативно впливає на процес травлення? Який механізм цього явища?

_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. На великій перерві учні захопились грою у футбол і після дзвінка з’явились на урок сильно збудженими. Увага дітей на початку уроку розсіяна. Що повинен зробити вчитель, щоб мобілізувати увагу учнів? У чому фізіологічна суть цих процесів?

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. У досліді при слабкому стисканні пінцетом пальців задньої кінцівки жаби спостерігалось невелике скорочення кінцівки. При посиленні подразнення починають скорочуватись м’язи другої задньої кінцівки. При дуже сильному подразненні спостерігається скорочення всієї мускулатури тіла. Які процеси лежать в основі фізіологічного механізму цього явища?

А. Реверберація

В. Конвергенція

С. Дивергенція

D. Зворотній зв’язок

Е. Гальмування

4. Що забезпечує процес дивергенції в нервовому центрі?

А. Іррадіація через переважання процесів збудження

В. Концентрація через переважання процесів збудження

С. Іррадіація через переважання процесів гальмування

D. Концентрація через переважання процесів гальмування

Е. Жодне із запропонованого

5. У хворого після травми виявлено порушення короткочасної пам'яті. Який процес , що зумовлює механізми пам"яті, при цьому порушений?

A. Реверберація збудження в ланцюгах нейронів

B. Структурно-функціональні зміни синапсів ЦНС

C. Рух іонів у мембранах рецепторів

D. Проведення в аферентних нейронах

E. Структурні зміни в нейронах ЦНС

6. Проводять експеримент на спінальній жабі. Після збільшення площі шкіри, на яку діє розчин кислоти, час захисного згинального рефлексу зменшився з 10 до 6 секунд. Який з зазначених механізмів лежить в основі скорочення часу рефлексу?

A. Принцип домінанти

B. Iррадіація збудження дивергентними нервовими ланцюгами.

C. Часова сумація збудження

D. Просторова сумація збудження

E. Реверберація збудження

7. Під час інтенсивного та тривалого тренування у спортсмена розвинулась втома. В яких структурах організму раніше настає втома?

А. У центральних синапсах

В. У нервових волокнах

С. У нервових клітинах

D. У тонічних м’язових волокнах

Е. У фазних м’язових волокнах

8. У функціональній системі поведінки (по П.К. Анохіну) сильний зубний біль формує:

A. Домінуючу мотивацію

B. Орієнтувальний рефлекс

C. Прийняття рішення

D. Акцептор результату дії

E. Немає вірної відповіді

9. Виберіть з переліку приклади основних інтегративних властивостей ЦНС:

Іррадіація:

Концентрація:

Реверберація:

Домінанта:

Сумація:

1. При формуванні короткочасної пам’яті нервовий імпульс певний час циркулює замкненими нервовими ланцюгами після припинення дії подразника

2. Подразнення від лапок мухи, що сидить на тілі людини не рухаючись є підпороговим. Коли муха стала рухатись, людина зреагувала на нього захисним рухом руки

3. Якщо трьохмісячній дитині показати яскраву іграшку, то у неї в рух приходять майже всі частини тіла

4. Внаслідок багатьох повторів вправи рухи стають високоскоординованими

5. Студент, який не мав можливості пообідати, не може зосередитись на навчанні

6. При сильному подразненні пальців задньої лапки жаби відбувається скорочення м’язів обох лапок

7. На початку формування рухових навичок спостерігається скорочення багатьох м’язів, які не є необхідними для цього руху.

8. Потрапляння однієї пилинки у дихальні шляхи не викликає чхання та кашлю. Проте ці рефлекси виникають при вдиханні сильно запиленого повітря.

9. Після травми нервових стовбурів посилюється біль у пораненій кінцівці при різних сторонніх подразненнях (сильному свербінні, доторкуванні до будь-якої частини тіла тощо).

10. При подразненні м’яза поодинокими подразниками підпорогової сили відповіді немає. Якщо збільшити частоту такого подразника, м’яз скоротиться.

Тема №7: «Кровопостачання мозку. Поняття про ліквор, гематоенцефалічний бар’єр»

Безперервне постачання головного мозку кров’ю – основна умова його нормальної діяльності. Жодні інші клітини так швидко, як нервові, не припиняють функціонувати при припиненні або різкому зменшенні кровопостачання; тимчасове знекровлення мозку приводить до непритомного стану. Причиною такої чутливості мозку до кровопостачання є велика потреба його у кисні та поживних речовинах, в тому числі і в кисні.

Мозок, як наймолодший еволюційний утвір, для забезпечення своєї функції потребує ще суворіших гомеостатичних умов, ніж інші органи. Він краще, ніж інші органи, захищений від імовірного впливу хімічних чинників, які містяться у крові (завдяки так званому гематоенцефалічному бар’єру). В утворенні гомеостатичних умов для мозку бере участь також спинномозкова рідина (ліквор).

Мета: ознайомитись з особливостями кровообігу головного мозку та його регуляції; сформувати поняття про ліквор та гематоенцефалічний бар’єр.

Конкретні цілі:

• знати особливості кровозабезпечення мозку та механізмів його регуляції;

• знати склад та механізм утворення ліквору, будову гематоенцефалічного бар’єру та його функції;

• вміти пояснити значення ліквору та гематоенцефалічного бар’єру для збереження гомеостазу мозку;

• обгрунтувати необхідність введення деяких ліків безпосередньо у ліквор.