Жаропонижающие средства для детей назначаются педиатром. Но бывают ситуации неотложной помощи при лихорадке, когда ребенку нужно дать лекарство немедленно. Тогда родители берут на себя ответственность и применяют жаропонижающие препараты. Что разрешено давать детям грудного возраста? Чем можно сбить температуру у детей постарше? Какие лекарства самые безопасные?
Лекция 8. Физиология спинного мозга и мозгового ствола.
8.1. Роль спинного мозга в регуляции функций организма: вегетативные и соматические центры и их значение.
Центральная нервная система делится на спинной мозг, мозговой ствол и большие полушария. Спинной мозг - это наиболее простой, примитивный по строению и физиологическим функциям отдел ЦНС. Спинной мозг человека имеет 31-33 сегмента: 8 шейных (СI- CVIII), 12 грудных (ТI-TXII), 5 поясничных (LI-LV), 5 крестцовых (SI-SV), 1-3 копчиковых (CoI-СоIII). Задние корешки - состоят из чувствительных проводников, передние - из двигательных (закон Белла-Мажанди). В спинном мозгу находятся клеточные тела мотонейронов, иннервирующих все скелетные мышцы (за исключением лица) и тела нейронов, направляющих свои волокна к ганглиям вегетативной нервной системы. От спинного мозга отходит 31 пара спинномозговых нервов.
Задние корешки образованы аксонами афферентных нейронов, тела которых лежат вне ЦНС, а дендриты этих нейронов связаны с рецепторами. При этом окончания одних афферентных волокон заканчиваются на нейронах спинного мозга, а другие подходят к нейронам продолговатого мозга.
Передние корешки состоят из аксонов мотонейронов передних рогов спинного мозга и аксонов боковых рогов. Волокна мотонейронов иннервируют скелетные мышцы, а вторые волокна переключаются в автономных ганглиях на другие нейроны, иннервирующие внутренние органы. Эфферентные (двигательные) нейроны расположены в передних рогах спинного мозга, и их волокна иннервируют всю скелетную мускулатуру.
Нейроны спинного мозга образуют его серое вещество в виде симметрично расположенных двух передних и двух задних рогов в шейном, поясничном и крестцовом отделах. Серое вещество распределено на ядра, вытянутые по длине спинного мозга, и на поперечном разрезе располагается в форме буквы Н. В грудном отделе спинной мозг имеет, помимо названных, еще и боковые рога.
Задние рога выполняют главным образом сенсорные функции и содержат нейроны, передающие сигналы в вышележащие центры, в симметричные структуры противоположной стороны либо к передним рогам спинного мозга.
В передних рогах находятся нейроны, дающие свои аксоны к мышцам. Все нисходящие пути центральной нервной системы, вызывающие двигательные реакции, заканчиваются на нейронах передних рогов. В связи с этим Шеррингтон назвал их «общим конечным путем». Начиная с I грудного сегмента спинного мозга и до первых поясничных сегментов, в боковых рогах серого вещества располагаются нейроны симпатического, а в крестцовых - парасимпатического отдела автономной (вегетативной) нервной системы.
Спинной мозг осуществляет помимо головного мозга собственную интегративную функцию, поскольку участвует в сложных процессах координации функций на своем уровне. Спинной мозг человека содержит около 13 млн. нейронов, из них 3% - мотонейроны, а 97% - вставочные. Функционально нейроны спинного мозга можно разделить на 4 основные группы:
1) мотонейроны, или двигательные, - клетки передних рогов, аксоны которых образуют передние корешки;
2) интернейроны - нейроны, получающие информацию от спинальных ганглиев и располагающиеся в задних рогах. Эти нейроны реагируют на болевые, температурные, тактильные, вибрационные, проприоцептивные раздражения;
3) симпатические, парасимпатические нейроны расположены преимущественно в боковых рогах. Аксоны этих нейронов выходят из спинного мозга в составе передних корешков;
4) ассоциативные клетки - нейроны собственного аппарата спинного мозга, устанавливающие связи внутри и между сегментами.
Мотонейроны спинного мозга функционально делят на α- и γ-нейроны. α-Мотонейроны образуют прямые связи с чувствительными путями, идущими от экстрафузальных волокон мышечного веретена, имеют до 20 000 синапсов на своих дендритах и характеризуются низкой частотой импульсации (10-20 в секунду), γ-Мотонейроны, иннервирующие интрафузальные мышечные волокна мышечного веретена, получают информацию о его состоянии через промежуточные нейроны. Сокращение интрафузального мышечного волокна не приводит к сокращению мышцы, но повышает частоту разрядов импульсов, идущих от рецепторов волокна в спинной мозг. Эти нейроны обладают высокой частотой импульсации (до 200 в секунду).
Интернейроны . Эти промежуточные нейроны, генерирующие импульсы с частотй до 1000 в секунду, являются фоновоактивными и имеют на своих дендритах до 500 синапсов. Функция интернейронов заключается в организации связей между структурами спинного мозга и обеспечении влияния восходящих и нисходящих путей на клетки отдельных сегментов спинного мозга. Очень важной функцией интернейронов является торможение активности нейронов, что обеспечивает сохранение направленности пути возбуждения. Возбуждение интернейронов, связанных с моторными клетками, оказывает тормозящее влияние на мышцы-антагонисты.
Нейроны симпатического отдела автономной системы . Расположены в боковых рогах сегментов грудного отдела спинного мозга. Эти нейроны являются фоновоактивными, но имеют редкую частоту импульсации (3-5 в секунду).
Морфологических границ между сегментами спинного мозга не существует, поэтому деление на сегменты является функциональным и определяется зоной распределения в нем волокон заднего корешка и зоной клеток, которые образуют выход передних корешков. Каждый сегмент через свои корешки иннервирует три метамера тела и получает информацию также от трех метамеров тела. В итоге перекрытия каждый метамер тела иннервируется тремя сегментами и передает сигналы в три сегмента спинного мозга.
Нейроны парасимпатического отдела автономной системы . Локализуются в сакральном отделе спинного мозга и являются фоновоактивными.
Проводящие пути спинного мозга. Белое вещество спинного мозга состоит из миелиновых волокон, которые собраны в пучки. Ассоциативные, или проприоспинальные, пути связывают между собой нейроны одного или разных сегментов спинного мозга. Нисходящие пути связывают отделы головного мозга с моторными или вегетативными эфферентными нейронами. Цереброспинальные нисходящие пути начинаются от нейронов структур головного мозга и заканчиваются на нейронах сегментов спинного мозга. Сюда относятся следующие пути: передний (прямой) и латеральный (перекрещенный) корково-спинномозговой (от пирамидных нейронов пирамидной и экстрапирамидной коры, обеспечивающие регуляцию произвольных движений), красноядерно-спинномозговой (руброспинальный), преддверно-спинномозговой (вестибулоспинальный), ретикулярно-спинномозговой (ретикулоспинальный) пути участвуют в регуляции тонуса мускулатуры.
Повреждения проводникового аппарата спинного мозга приводят к нарушениям двигательной или чувствительной системы ниже участка повреждения. Пересечение пирамидального пути вызывает ниже перерезки гипертонус мышц (мотонейроны спинного мозга освобождаются от тормозного влияния пирамидных клеток коры) и, как следствие, к спастическому параличу. При пересечении чувствительных путей полностью утрачивается мышечная, суставная, болевая и другая чувствительность ниже места перерезки спинного мозга.
Спинной мозг имеет двустороннюю связь с головным мозгом, и поэтому кроме рефлекторной функции выполняет проводниковую, благодаря наличию многих как восходящих, так и нисходящих проводящих путей, о которых вам известно уже из курса анатомии и гистологии.
Повреждение спинного мозга влечет за собой закономерное нарушение его функций. Опыты на животных свидетельствуют, что перерезка спинного мозга, частичная или полная, нарушает и собственную рефлекторную деятельность спинного мозга, и его проводниковую и тоническую функцию. Так, еще со времен Броун-Секара известно, что односторонняя перерезка спинного мозга вызывает ниже области перерезки прекращение произвольных движений на ипселатеральной стороне и исчезновение болевой, температурной и отчасти тактильной чувствительности на контралатеральной. Полный перерыв спинного мозга является причиной глубоких двусторонних нарушений рецепции и произвольных движений.
В случаях изолированного поражения заднего рога утрачивается болевая и температурная чувствительность на стороне повреждения, а тактильная и проприоцептивная сохраняется, так как из заднего корешка аксоны температурной и болевой чувствительности идут в задний рог, а аксоны тактильной и проприоцептивной - прямо в задний столб и по проводящим путям поднимаются вверх.
Вследствие того, что аксоны вторых нейронов болевой и температурной чувствительности идут на противоположную сторону через переднюю серую спайку спинного мозга, при повреждении этой спайки на теле симметрично утрачивается болевая и температурная чувствительность.
Рефлекторные функции спинного мозга. В спинном мозге находятся центры двигательных (за исключением мышц лица) и автономных рефлексов. Спинной мозг реализует элементарные моносинаптические рефлексы типа коленного, а также осуществляет постоянную импульсацию к скелетным мышцам, поддерживая мышечный тонус. Автономные нейроны, выходящие из спинномозговых ганглиев, иннервируют все внутренние органы и осуществляют рефлексы, регулирующие их деятельность.
Кроме собственных рефлексов спинной мозг выполняет проводниковую функцию, которая заключается в том, что по волокнам спинного мозга передается сенсорная информация в вышележащие отделы ЦНС с периферии и управляющие сигналы из головного мозга на периферию.
В спинном мозге расположены: центр диафрагмального нерва (3-4 шейный сегмент), центры мускулатуры верхних конечностей (5-8 шейные сегменты), центры мускулатуры груди, живота и спины (грудной отдел), центры нижних конечностей (поясничное утолщение), вегетативные центры (грудной и сакральный отделы) Все эти центры являются ответственными за множество рефлекторных актов, присущих спинному мозгу, и за осуществление тонической функции (проприоцептивные тонические рефлексы с участием гамма-мотонейронов спинного мозга).
К числу рефлексов спинного мозга, исследование которых имеет клиническое значение, относятся коленный, ахиллов, разгибательные ладонные рефлексы, сгибательные рефлексы, чесательные, локомоторные и др.
Рассмотрим некоторые рефлексы спинного мозга.
Миотатические рефлексы - рефлексы на растяжение мышцы. Быстрое растяжение мышцы, всего на несколько миллиметров механическим ударом по ее сухожилию приводит к сокращению всей мышцы и двигательной реакции. Например, легкий удар по сухожилию надколенной чашечки вызывает сокращение мышц бедра и разгибание голени. Дуга этого рефлекса следующая: мышечные рецепторы четырехглавой мышцы бедра - спинальный ганглий - задние корешки - задние рога III поясничного сегмента - мотонейроны передних рогов того же сегмента - экстрафузальные волокна четырехглавой мышцы бедра. Реализация этого рефлекса была бы невозможна, если бы одновременно с сокращением мышц-разгибателей не расслаблялись мышцы-сгибатели. Рефлекс на растяжение свойствен всем мышцам, но у мышц-разгибателей, они хорошо выражены и легко вызываются.
Рефлексы с рецепторов кожи носят характер, зависящий от силы раздражения, вида раздражаемого рецептора, но чаще всего конечная реакция выглядит в виде усиления сокращения мышц-сгибателей.
Висцеромоторные рефлексы возникают при стимуляции афферентных нервов внутренних органов и характеризуются появлением двигательных реакций мышц грудной клетки и брюшной стенки, мышц разгибателей спины.
Рефлексы автономной нервной системы имеют свои пути. Они начинаются от различных рецепторов, входят в спинной мозг через задние корешки, задние рога, далее в боковые рога, нейроны которых через передний корешок посылают аксоны не непосредственно к органам, а к ганглию симпатического или парасимпатического отдела автономной нервной системы.
Автономные (вегетативные) рефлексы обеспечивают реакцию внутренних органов, сосудистой системы на раздражение висцеральных, мышечных, кожных рецепторов. Эти рефлексы отличаются большим латентным периодом (ЛП) двумя фазами реакции: первая - ранняя - возникает с ЛП 7-9 мс и реализуется ограниченным числом сегментов, вторая - поздняя - возникает с большим ЛП - до 21 мс и вовлекает в реакцию практически все сегменты спинного мозга. Поздний компонент вегетативного рефлекса обусловлен вовлечением в него вегетативных центров головного мозга.
Сложной формой рефлекторной деятельности спинного мозга является рефлекс, реализующий произвольное движение. В основе реализации произвольного движения лежит γ-афферентная рефлекторная система. В нее входят пирамидная кора, экстрапирамидная система, α- и γ-мотонейроны спинного мозга, экстра- и интрафузальные волокна мышечного веретена.
Следствия повреждения спинного мозга. Поражение переднего рога и переднего корешка спинного мозга приводит к параличу мышц, которые теряют тонус, атрофируются, при этом исчезают рефлексы, связанные с пораженным сегментом. В случае поражения боковых рогов спинного мозга исчезают кожные сосудистые рефлексы, нарушается потоотделение, наблюдаются трофические изменения кожи, ногтей. При одностороннем поражении парасимпатического отдела автономной нервной системы на уровне крестцовых отделов спинного мозга нарушений дефекации и мочеиспускания не наблюдается, так как корковая иннервация этих центров является двусторонней.
При травмах у человека в ряде случаев происходит полное или половинное пересечение спинного мозга. При половинном латеральном повреждении спинного мозга развивается синдром Броун-Секара. Он проявляется в том, что на стороне поражения спинного мозга (ниже места поражения) развивается паралич двигательной системы вследствие повреждения пирамидных путей. На противоположной поражению стороне движения сохраняются.
На стороне поражения (ниже места поражения) нарушается проприоцептивная чувствительность. Это обусловлено тем, что восходящие пути глубокой чувствительности идут по своей стороне спинного мозга до продолговатого мозга, где происходит их перекрест.
На противоположной стороне туловища (относительно повреждения спинного мозга) нарушается болевая чувствительность, так как проводящие пути болевой чувствительности кожи идут от спинального ганглия в задний рог спинного мозга, где переключаются на новый нейрон, аксон которого переходит на противоположную сторону. В итоге если повреждена левая половина спинного мозга, то исчезает болевая чувствительность правой половины туловища ниже повреждения.
Полную перерезку спинного мозга в экспериментах на животных производят для исследования влияния вышележащих отделов ЦНС на нижележащие. После полного пересечения спинного мозга возникает спинальный шок. Это явление заключается в том, что все центры ниже перерезки перестают организовывать присущие им рефлексы. Нарушение рефлекторной деятельности после пересечения спинного мозга у разных животных длится разное время. У лягушек оно исчисляется десятками секунд, у кролика рефлексы восстанавливаются через 10-15 мин, у собак отдельные рефлексы, например, мышечного сокращения, восстанавливаются через несколько часов, другие - через несколько дней (рефлексы регуляции артериального давления), через недели восстанавливаются рефлексы мочеиспускания. У обезьян первые признаки восстановления рефлексов после перерезки спинного мозга появляются через несколько суток; у человека первые спинальные рефлексы восстанавливаются через несколько недель, а то и месяцев. Следовательно, чем сложнее организация ЦНС у животного, тем сильнее контроль вышележащих отделов мозга над нижележащими. То, что причиной шока является нарушение супраспинальных влияний, доказывается повторной перерезкой спинного мозга ниже места первой перерезки. В этом случае спинальный шок не возникает, рефлекторная деятельность спинного мозга сохраняется. По истечении длительного периода времени после шока спинальные рефлексы резко усиливаются, что объясняется устранением тормозного влияния ретикулярной формации ствола мозга на рефлексы спинного мозга.
ЧАТНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
Общий план строения нервной системы
ЦЕНТРАЛЬНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА (ЦНС)
Спинной мозг
Строение. Характеризуется выраженным сегментарным строением. Спинной мозг принято разделять на несколько отделов: шейный, грудной, поясничный и крестцовый, каждый из которых содержит по несколько сегментов. От каждого спинномозгового сегмента отходят две пары вентральных (передних) и дорсальных (задних) корешков. Дорсальные корешки формируют афферентные входы спинного мозга и образованы центральными отростками волокон афферентных нейронов, тела которых находятся в спинномозговых ганглиях. Вентральные корешки формируют эфферентные выходы спинного мозга, в них проходят аксоны мотонейронов, а также преганглионарных нейронов вегетативной нервной системы.
Нейроны спинномозговых ганглиев относятся к псевдоуниполярным, т.к. в эмбриональном периоде первичные афферентные нейроны происходят от биполярных клеток, отростки которых затем сливаются. После бифуркации отростки чувствительного нейрона идут: центральный – в спинной мозг через задний корешок, а периферический – в различные соматические и висцеральные нервы, подходящие к рецепторным образованиям кожи, мышц и внутренних органов. Тела чувствительных нейронов не имеют дендритов и не получают синаптических входов.
На поперечном разрезе мозга выделяется центрально расположенное серое вещество – это тела нейронов, и окаймляющее его белое вещество , образованное нервными волокнами. В сером веществе различают вентральные и дорсальные рога, между которыми расположена промежуточная зона. В грудных сегментах есть ещё и боковые выпячивания серого вещества боковые рога.
В сером веществе расположены нейроны трёх основных групп:
Эфферентные, или мотонейроны;
Вставочные;
Нейроны восходящих трактов.
Мотонейроны сосредоточены в передних рогах, где они образуют специфические ядра, все клетки которых посылают свои аксоны к определённой мышце. Каждое двигательное ядро обычно тянется на несколько сегментов. Мотонероны делятся на две группы – α- и γ-. Αльфа-мотонейроны иннервируют волокна скелетной мускулатуры, обеспечивая мышечные сокращения. Γамма-мотонейроны иннервируют рецепторы растяжения. Благодаря сочетанной активации этих нейронов рецепторы растяжения могут активироваться не только во время растяжения мышц, но и при их сокращении.
В промежуточной зоне расположены ядра вставочных нейронов, их аксоны распространяются как внутри сегмента, так и в ближайшие соседние сегменты. К числу промежуточных нейронов относятся и клетки Реншоу (тормозные вставочные нейроны), получающие возбуждение от афферентных волокон мышечных рецепторов.
Нейроны восходящих трактов также целиком находятся в пределах ЦНС.
Проводящие пути спинного мозга. В спинном мозге имеется целый ряд нейронов, дающих начало длинным восходящим путям к различным структурам головного мозга. В спинной мозг поступает и большое количество нисходящих трактов, образованных аксонами нервных клеток, локализующихся в коре больших полушарий, в среднем и продолговатом мозге. Все эти проекции наряду с путями, связывающими клетки различных спинальных сегментов, образуют систему проводящих путей, сформированных в виде белого вещества, где каждый тракт занимает вполне определённое место.
Восходящие пути (чувствительные) :
- задние рога – тонкий и клиновидный пучки – тактильная чувствительность, чувство положения тела, пассивных движений и вибрации;
- боковые рога : дорсолатеральный и дорсальный спиноталамический – пути болевой и температурной чувствительности,
дорсальный и вентральный спиномозжечковые – импульсы от проприорецепторов мышц, сухожилий, связок, чувство давления и прикосновения из кожи,
спинотектальный – сенсорные пути зрительно-двигательных рефлексов и болевой чувствительности;
- передние рога – вентральный спиноталамический – тактильная чувствительность.
Нисходящие пути (двигательные):
- боковые рога : латеральный кортико-спинальный (пирамидный) – импульсы к скелетным мышцам. Произвольные движения;
руброспинальный – импульсы, поддерживающие тонус скелетных мышц,
дорсальный вестибулоспинальный – импульсы, обеспечивающие поддержание позы и равновесия тела;
- передние рога : ретикулоспинальный – импульсы, поддерживающие тонус скелетных мышц,
вентральный вестибулоспинальный – поддержание позы и равновесия тела,
тектоспинальный – осуществление зрительных и слуховых двигательных рефлексов (рефлексов четверохолмия),
вентральный кортико-спинальный (пирамидный) – к скелетным мышцам, произвольные движения.
Рефлекторная деятельность спинного мозга.
В спинном мозге замыкается огромное количество рефлекторных дуг, с помощью которых регулируются как соматические, так и вегетативные функции организма. Некоторые из этих рефлексов могут сохраняться и после перерезки спинного мозга, т.е. нарушении его связи с головным мозгом – это собственные рефлексы спинного мозга, они сохраняются в ослабленном состоянии из-за развития спинального шока. Но большинство рефлексов спинного мозга находятся под контролем головного мозга.
Сухожильные рефлексы и рефлексы растяжения (миостатические) – моносинаптические рефлексы, с коротким временем рефлекса. Рефлексы растяжения вызываются растяжением той же мышцы, которая развивает рефлекторное сокращение. Сухожильные рефлексы легко вызываются с помощью короткого удара по сухожилию: коленный, ахиллов – разгибательные, локтевой, мышц нижней челюсти – сгибательные.
Сгибательные рефлексы, направленные на избежание различных повреждающих воздействий – полисинаптические, возникают при раздражении болевых рецепторов кожи, мышц и внутренних органов.
Перекрёстные разгибательные рефлексы – возникают при иррадиации возбуждения и вовлечении в реакцию мышц–антагонистов.
Ритмические и позные рефлексы, или рефлексы положения : чесательный, потирательный, поддержания позы лёжа, сидя, стоя, шейные тонические рефлексы положения (рецептивное поле – проприорецепторы мышц шеи и фасций) – полисинаптические.
Вегетативные рефлексы – осуществляются при участии расположенных в боковых и вентральных рогах преганглионарных нейронов вегетативной нервной системы. Аксоны этих нейронов покидают спинной мозг через передние корешки и заканчиваются на клетках симпатических и парасимпатических вегетативных ганглиев. Ганглионарные нейроны посылают импульсы к клеткам различных внутренних органов. К ним относятся сосудодвигательные, мочеиспускательный, дефекационный рефлексы, рефлексы эрекции и эякуляции.
Головной мозг
Головной мозг функционально делится на пять отделов:
Задний мозг – продолговатый мозг и варолиев мост;
Средний мозг;
Мозжечок;
Промежуточный мозг – таламус и гипоталамус;
Передний мозг – подкорковые ядра и кора больших полушарий.
Задний и средний мозг входят в состав стволовой части головного мозга.
Задний мозг
1. Продолговатый мозг
Строение. Задний мозг является продолжением спинного мозга. Серое вещество спинного мозга переходит в серое вещество продолговатого мозга и сохраняет черты сегментарного строения. Однако основная часть серого вещества распределена по всему объему заднего мозга в виде обособленных ядер , разделенных белым веществом. В нём находятся ядра 5-12 пар черепно-мозговых нервов, часть из которых иннервирует лицевую и глазодвигательную мускулатуры. В задний мозг поступает афферентная информация от вестибулярных и слуховых рецепторов, кожи и мышц головы, внутренних органов.
Черепные нервы функционально делятся на чувствительные, смешанные и двигательные.
В мосту расположены ядра тройничного (5 пара), отводящего (6 пара), лицевого (7 пара) нервов.
Тройничный и лицевой нервы являются смешанными. Тройничный нерв проводит импульсы от рецепторов кожи лица, теменной и височной областей, конъюнктивы, слизистой носа, надкостницы костей черепа, зубов, твёрдой мозговой оболочки и языка, иннервирует жевательные мышцы, мышцы нёбной занавески и мышцу барабанной перепонки.
Лицевой – импульсы от вкусовых рецепторов передней части языка, иннервирует мимическую мускулатуру.
Отводящий – двигательный нерв, иннервирует наружную мышцу глаза.
От продолговатого мозга отходят 8-12 пары черепных нервов:
- 8 пара – чувствительные нервы: вестибулярная и слуховая ветви – воспринимают импульсы от спирального органа улитки и полукружных каналов, оканчиваются в слуховых ядрах и вестибулярных ядрах продолговатого мозга, часть волокон вестибулярного нерва направляется в мозжечок;
- 9 и 10 пары – языкоглоточный и блуждающий нерв – смешанные, ядра данных нервов воспринимают импульсы, идущие от рецепторов языка, слюнных желёз, гортани, трахеи, пищевода, органов грудной и брюшной полости, и иннервируют те же самые органы;
- 11 и 12 пары – добавочный и подъязычный – двигательные, иннервируют мускулатуру языка и мышцы, осуществляющие движение головы.
Нейронная организация: В пределах ядер заднего мозга располагаются мотонейроны, вставочные нейроны, нейроны восходящих и нисходящих проводящих путей, первичные афферентные волокна, восходящие и нисходящие проводящие волокна.
В средней части продолговатого мозга и моста, а также среднего и продолговатого мозга проходит ретикулярная формация – диффузная сеть нервных клеток. Клетки ретикулярной формации являются началом как восходящих, так и нисходящих путей. Нейроны ретикулярной формации тесно контактируют со спиномозговыми нейронами спиноретикулярного тракта и нейронами подкорковых ядер и коры.
Рефлекторная деятельность. Задний мозг является жизненно важным отделом нервной системы, где замыкаются дуги целого ряда соматических и вегетативных рефлексов.
Соматические рефлекторные реакции:
1. Рефлексы поддержания позы – статические и статокинетические .
Статические рефлексы направлены на поддержание позы в неподвижном состоянии, делятся на рефлексыположения (изменение тонуса мышц при изменении положения тела в пространстве) и рефлексы выпрямления (приводят к восстановлению естественной для данного животного позы в случае её изменения).
Статокинетические – направлены на сохранение позы и ориентацию в пространстве при изменении скорости движения (крутой поворот, торможение, ускорение).
2. Рефлексы, обеспечивающие восприятие, обработку и проглатывание пищи. Это пищевые двигательные рефлексы . Характерным для них является связь между собой, это так называемые цепные рефлексы.
Вегетативные рефлекторные реакции : в заднем мозге локализованы преганглионарные эфферентные нейроны парасимпатического отдела ВНС, аксоны которых поступают в периферические вегетативные ганглии. Основные вегетативные ядра входят в систему блуждающего нерва. Ядра заднего мозга осуществляют рефлекторный контроль дыхания, деятельности сердца, тонуса сосудов, деятельности пищеварительных желёз.
Неспецифические нисходящие и восходящие влияния . Раздражение зоны ретикулярной формации продолговатого мозга вызывает угнетение всех спинальных двигательных реакций независимо от того, связаны ли они с вовлечением в реакцию мышц-сгибателей или мышц-разгибателей – неспецифический тормозящий центр . На кору больших полушарий ретикулярная формация оказывает активирующее влияние, поддерживая её тонус.
Средний мозг
Средний мозг расположен кпереди от мозжечка и варолиева моста в виде толстостенной массы, пронизанной узким центральным каналом (сильвиев водопровод), соединяющим полость третьего мозгового желудочка (в промежуточном мозгу) с четвертым (в продолговатом мозгу).
Строение. Средний мозг анатомически состоит из двух основных компонентов: крышки мозга (дорсальный отдел) и ножек мозга (вентрального отдела). От среднего мозга отходят 3 (глазодвигательный ) и 4 (блоковый ) пары черепных нервов, которые иннервируют мышцы глаза.
Нейронная организация. Выделяют скопления нервных клеток: «черную субстанцию» (нейроны богаты пигментом – меланином), четверохолмие, красное ядро. В среднем мозге также продолжается ретикулярная формация. Через средний мозг проходят восходящие пути к таламусу и мозжечку и нисходящие из коры больших полушарий, полосатого тела, гипоталамуса.
Похожая информация.
Спинной мозг – наиболее древнее образование ЦНС. Характерная особенность строения – сегментарность .
Нейроны спинного мозга образуют его серое вещество в виде передних и задних рогов. Они выполняют рефлекторную функцию спинного мозга.
Задние рога содержат нейроны (интернейроны), которые передают импульсы в вышележащие центры, в симметричные структуры противоположной стороны, к передним рогам спинного мозга. Задние рога содержат афферентные нейроны, которые реагируют на болевые, температурные, тактильные, вибрационные, проприоцептивные раздражения.
Передние рога содержат нейроны (мотонейроны), дающие аксоны к мышцам, они являются эфферентными. Все нисходящие пути ЦНС двигательных реакций заканчиваются в передних рогах.
В боковых рогах шейных и двух поясничных сегментов располагаются нейроны симпатического отдела вегетативной нервной системы, во втором-четвертом сегментах – парасимпатического.
В составе спинного мозга имеется множество вставочных нейронов, которые обеспечивают связь с сегментами и с вышележащими отделами ЦНС, на их долю приходится 97 % от общего числа нейронов спинного мозга. В их состав входят ассоциативные нейроны – нейроны собственного аппарата спинного мозга, они устанавливают связи внутри и между сегментами.
Белое вещество спинного мозга образовано миелиновыми волокнами (короткими и длинными) и выполняет проводниковую роль.
Короткие волокна связывают нейроны одного или разных сегментов спинного мозга.
Длинные волокна (проекционные) образуют проводящие пути спинного мозга. Они формируют восходящие пути, идущие к головному мозгу, и нисходящие пути, идущие от головного мозга.
Спинной мозг выполняет рефлекторную и проводниковую функции.
Рефлекторная функция позволяет реализовать все двигательные рефлексы тела, рефлексы внутренних органов, терморегуляции и т. д. Рефлекторные реакции зависят от места, силы раздражителя, площади рефлексогенной зоны, скорости проведения импульса по волокнам, от влияния головного мозга.
Рефлексы делятся на:
1) экстероцептивные (возникают при раздражении агентами внешней среды сенсорных раздражителей);
2) интероцептивные (возникают при раздражении прессо-, механо-, хемо-, терморецепторов): висцеро-висцеральные – рефлексы с одного внутреннего органа на другой, висцеро-мышечные – рефлексы с внутренних органов на скелетную мускулатуру;
3) проприоцептивные (собственные) рефлексы с самой мышцы и связанных с ней образований. Они имеют моносинаптическую рефлекторную дугу. Проприоцептивные рефлексы регулируют двигательную активность за счет сухожильных и позотонических рефлексов. Сухожильные рефлексы (коленный, ахиллов, с трехглавой мышцы плеча и т. д.) возникают при растяжении мышц и вызывают расслабление или сокращение мышцы, возникают при каждом мышечном движении;
4) позотонические рефлексы (возникают при возбуждении вестибулярных рецепторов при изменении скорости движения и положения головы по отношению к туловищу, что приводит к перераспределению тонуса мышц (повышению тонуса разгибателей и уменьшению сгибателей) и обеспечивает равновесие тела).
Исследование проприоцептивных рефлексов производится для определения возбудимости и степени поражения ЦНС.
Проводниковая функция обеспечивает связь нейронов спинного мозга друг с другом или с вышележащими отделами ЦНС.
2. Физиология заднего и среднего мозга
Структурные образования заднего мозга.
1. V–XII пара черепных нервов.
2. Вестибулярные ядра.
3. Ядра ретикулярной формации.
Основные функции заднего мозга проводниковая и рефлекторная.
Через задний мозг проходят нисходящие пути (кортикоспинальный и экстрапирамидный), восходящие – ретикуло– и вестибулоспинальный, отвечающие за перераспределение мышечного тонуса и поддержание позы тела.
Рефлекторная функция обеспечивает:
1) защитные рефлексы (слезотечение, мигание, кашель, рвоту, чиханье);
3) рефлексы поддержания позы (лабиринтные рефлексы). Статические рефлексы поддерживают тонус мышц для сохранения позы тела, статокинетические перераспределяют тонус мышц для принятия позы, соответствующей моменту прямолинейного или вращательного движения;
4) центры, расположенные в заднем мозге, регулируют деятельность многих систем.
Сосудистый центр осуществляет регуляцию сосудистого тонуса, дыхательный – регуляцию вдоха и выдоха, комплексный пищевой центр – регуляцию секреции желудочных, кишечных желез, поджелудочной железы, секреторных клеток печени, слюнных желез, обеспечивает рефлексы сосания, жевания, глотания.
Повреждение заднего мозга приводит к утрате чувствительности, волевой моторики, терморегуляции, но дыхание, величина артериального давления, рефлекторная активность при этом сохраняются.
Структурные единицы среднего мозга:
1) бугры четверохолмия;
2) красное ядро;
3) черное ядро;
4) ядра III–IV пары черепно-мозговых нервов.
Бугры четверохолмия выполняют афферентную функцию, остальные образования – эфферентную.
Бугры четверохолмия тесным образом взаимодействуют с ядрами III–IV пар черепно-мозговых нервов, красным ядром, со зрительным трактом. За счет этого взаимодействия происходит обеспечение передними буграми ориентировочной рефлекторной реакции на свет, а задними – на звук. Обеспечивают жизненно важные рефлексы: старт-рефлекс – двигательная реакция на резкий необычный раздражитель (повышение тонуса сгибателей), ориентир-рефлекс – двигательная реакция на новый раздражитель (поворот тела, головы).
Передние бугры с ядрами III–IV черепно-мозговых нервов обеспечивают реакцию конвергенции (схождение глазных яблок к срединной линии), движение глазных яблок.
Красное ядро принимает участие в регуляции перераспределения мышечного тонуса, в восстановлении позы тела (повышает тонус сгибателей, понижают тонус разгибателей), поддержании равновесия, подготавливает скелетные мышцы к произвольным и непроизвольным движениям.
Черное вещество мозга координирует акт глотания и жевания, дыхания, уровень кровяного давления (патология черного вещества мозга ведет к повышению кровяного давления).
3. Физиология промежуточного мозга
В состав промежуточного мозга входят таламус и гипоталамус, они связывают ствол мозга с корой большого мозга.
Таламус – парное образование, наиболее крупное скопление серого вещества в промежуточном мозге.
Топографически выделяют передние, средние, задние, медиальные и латеральные группы ядер.
По функции выделяют:
1) специфические:
а) переключающие, релейные. Получают первичную информацию от различных рецепторов. Нервный импульс по таламокортикальному тракту идет в строго ограниченную зону коры головного мозга (первичные проекционные зоны), за счет этого возникают специфические ощущения. Ядра вентрабазального комплекса получают импульс от рецепторов кожи, проприорецепторов сухожилий, связок. Импульс направляется в сенсомоторную зону, происходит регуляция ориентировки тела в пространстве. Латеральные ядра переключают импульс от зрительных рецепторов в затылочную зрительную зону. Медиальные ядра реагируют на строго определенную длину звуковой волны и проводят импульс в височную зону;
б) ассоциативные (внутренние) ядра. Первичный импульс идет от релейных ядер, перерабатывается (осуществляется интегративная функция), передается в ассоциативные зоны коры головного мозга, активность ассоциативных ядер возрастает при действии болевого раздражителя;
2) неспецифические ядра. Это неспецифический путь передачи импульсов в кору головного мозга, изменяется частота биопотенциала (моделирующая функция);
3) моторные ядра, участвующие в регуляции двигательной активности. Импульсы от мозжечка, базальных ядер идут в моторную зону, осуществляют взаимосвязь, согласованность, последовательность движений, пространственную ориентацию тела.
Таламус – коллектор всей афферентной информации, кроме обонятельных рецепторов, важнейший интегративный центр.
Гипоталамус находится на дне и по бокам III желудочка мозга. Структуры: серый бугор, воронка, сосцевидные тела. Зоны: гипофизотропная (преоптические и передние ядра), медиальная (средние ядра), латеральная (наружные, задние ядра).
Физиологическая роль – высший подкорковый интегративный центр вегетативной нервной системы, который оказывает действие на:
1) терморегуляцию. Передние ядра – это центр теплоотдачи, где происходит регуляция процесса потоотделения, частоты дыхания и тонуса сосудов в ответ на повышение температуры окружающей среды. Задние ядра – центр теплопродукции и обеспечения сохранности тепла при понижении температуры;
2) гипофиз. Либерины способствуют секреции гормонов передней доли гипофиза, статины тормозят ее;
3) жировой обмен. Раздражение латеральных (центра питания) ядер и вентромедиальных (центра насыщения) ядер ведет к ожирению, торможение – к кахексии;
4) углеводный обмен. Раздражение передних ядер ведет к гипогликемии, задних – к гипергликемии;
5) сердечно-сосудистую систему. Раздражение передних ядер оказывает тормозное влияние, задних – активирующее;
6) моторную и секреторную функции ЖКТ. Раздражение передних ядер повышает моторику и секреторную функцию ЖКТ, задних – тормозит половую функцию. Разрушение ядер ведет к нарушению овуляции, сперматогенеза, снижению половой функции;
7) поведенческие реакции. Раздражение стартовой эмоциональной зоны (передних ядер) вызывает чувство радости, удовлетворения, эротические чувства, стопорной зоны (задних ядер) вызывает страх, чувство гнева, ярости.
4. Физиология ретикулярной формации и лимбической системы
Ретикулярная формация ствола мозга – скопление полиморфных нейронов по ходу ствола мозга.
Физиологическая особенность нейронов ретикулярной формации:
1) самопроизвольная биоэлектрическая активность. Ее причины – гуморальное раздражение (повышение уровня углекислого газа, биологически активных веществ);
2) достаточно высокая возбудимость нейронов;
3) высокая чувствительность к биологически активным веществам.
Ретикулярная формация имеет широкие двусторонние связи со всеми отделами нервной системы, по функциональному значению и морфологии делится на два отдела:
1) растральный (восходящий) отдел – ретикулярная формация промежуточного мозга;
2) каудальный (нисходящий) – ретикулярная формация заднего, среднего мозга, моста.
Физиологическая роль ретикулярной формации – активация и торможение структур мозга.
Лимбическая система – совокупность ядер и нервных трактов.
Структурные единицы лимбической системы:
1) обонятельная луковица;
2) обонятельный бугорок;
3) прозрачная перегородка;
4) гиппокамп;
5) парагиппокамповая извилина;
6) миндалевидные ядра;
7) грушевидная извилина;
8) зубчатая фасция;
9) поясная извилина.
Основные функции лимбической системы:
1) участие в формировании пищевого, полового, оборонительного инстинктов;
2) регуляция вегетативно-висцеральных функций;
3) формирование социального поведения;
4) участие в формировании механизмов долговременной и кратковременной памяти;
5) выполнение обонятельной функции;
6) торможение условных рефлексов, усиление безусловных;
7) участие в формировании цикла «бодрствование – сон».
Значимыми образованиями лимбической системы являются:
1) гиппокамп. Его повреждение ведет к нарушению процесса запоминания, обработки информации, снижению эмоциональной активности, инициативности, замедлению скорости нервных процессов, раздражение – к повышению агрессии, оборонительных реакций, двигательной функции. Нейроны гиппокампа отличаются высокой фоновой активностью. В ответ на сенсорное раздражение реагируют до 60 % нейронов, генерация возбуждения выражается в длительной реакции на однократный короткий импульс;
2) миндалевидные ядра. Их повреждение ведет к исчезновению страха, неспособности к агрессии, гиперсексуальности, реакций ухода за потомством, раздражение – к парасимпатическому эффекту на дыхательную и сердечно-сосудистую, пищеварительную системы. Нейроны миндалевидных ядер имеют выраженную спонтанную активность, которая тормозится или усиливается сенсорными раздражителями;
3) обонятельная луковица, обонятельный бугорок.
Лимбическая система оказывает регулирующее влияние на кору головного мозга.
5. Физиология коры больших полушарий
Высшим отделом ЦНС является кора больших полушарий, ее площадь составляет 2200 см 2 .
Кора больших полушарий имеет пяти-, шестислойное строение. Нейроны представлены сенсорными, моторными (клетками Бетца), интернейронами (тормозными и возбуждающими нейронами).
Кора полушарий построена по колончатому принципу. Колонки – функциональные единицы коры, делятся на микромодули, которые имеют однородные нейроны.
По определению И. П. Павлова, кора больших полушарий – главный распорядитель и распределитель функций организма.
Основные функции коры больших полушарий:
1) интеграция (мышление, сознание, речь);
2) обеспечение связи организма с внешней средой, приспособление его к ее изменениям;
3) уточнение взаимодействия между организмом и системами внутри организма;
4) координация движений (возможность осуществлять произвольные движения, делать непроизвольные движения более точными, осуществлять двигательные задачи).
Эти функции обеспечиваются корригирующими, запускающими, интегративными механизмами.
И. П. Павлов, создавая учение об анализаторах, выделял три отдела: периферический (рецепторный), проводниковый (трех-нейронный путь передачи импульса с рецепторов), мозговой (определенные области коры больших полушарий, где происходит переработка нервного импульса, который приобретает новое качество). Мозговой отдел состоит из ядер анализатора и рассеянных элементов.
Согласно современным представлениям о локализации функций при прохождении импульса в коре головного мозга возникают три типа поля.
1. Первичная проекционная зона лежит в области центрального отдела ядер-анализаторов, где впервые появился электрический ответ (вызванный потенциал), нарушения в области центральных ядер ведут к нарушению ощущений.
2. Вторичная зона лежит в окружении ядра, не связана с рецепторами, по вставочным нейронам импульс идет из первичной проекционной зоны. Здесь устанавливается взаимосвязь между явлениями и их качествами, нарушения ведут к нарушению восприятий (обобщенных отражений).
3. Третичная (ассоциативная) зона имеет мультисенсорные нейроны. Информация переработана до значимой. Система способна к пластической перестройке, длительному хранению следов сенсорного действия. При нарушении страдают форма абстрактного отражения действительности, речь, целенаправленное поведение.
Совместная работа больших полушарий и их асимметрия.
Для совместной работы полушарий имеются морфологические предпосылки. Мозолистое тело осуществляет горизонтальную связь с подкорковыми образованиями и ретикулярной формацией ствола мозга. Таким образом осуществляется содружественная работа полушарий и реципрокная иннервация при совместной работе.
Функциональная асимметрия. В левом полушарии доминируют речевые, двигательные, зрительные и слуховые функции. Мыслительный тип нервной системы является левополушарным, а художественный – правополушарным.
Рецепторные поля спинного мозга. Виды передаваемой информации. Основные центры спинного мозга. Рефлексы спинного мозга. Рефлекторные дуги простых и сложных соматических рефлексов спинного мозга.
"Все бесконечное разнообразие внешних проявлений мозговой деятельности сводится к одному лишь явлению - мышечному движению".
И.М. Сеченов
Спинной мозг человека является самым древним и примитивным отделом ЦНС, сохраняющим у самых высокоорганизованных животных свою морфологическую и функциональную сегментарность. В филогенезе отмечается снижение удельного веса спинного мозга по отношению к общей массе ЦНС. Если у примитивных позвоночных удельный вес спинного мозга составляет почти 50%, то у человека удельный вес его равен 2%. Это объясняется прогрессивным развитием полушарий мозга, цефализацией и кортикализацией функций. В филогенезе также наблюдается стабилизация количества сегментов спинного мозга.
Надежность сегментарных функций спинного мозга обеспечивается многочисленностью его связей с периферией. Первая особенность сегментарной иннервации состоит в том, что каждый сегмент спинного мозга иннервирует 3 метамера (сегмента тела) - собственный, половину вышележащего и половину нижележащего сегмента. Получается, что каждый метамер получает иннервацию от трех сегментов спинного мозга. Это гарантирует выполнение спинным мозгом его функций при повреждении мозга и его корешков. Вторая особенность сегментарной иннервации заключается в избытке чувствительных волокон в составе задних корешков спинного мозга по сравнению с количеством двигательных волокон передних корешков ("воронка Шеррингтона") у человека в соотношении 5:1. При большом разнообразии поступающей информации с периферии организм использует небольшое количество исполнительных структур для ответной реакции.
Общее число афферентных волокон у человека достигает 1 млн. Они несут импульсы от рецепторных полей:
1 - кожи шеи, туловища конечностей;
2 - мышц шеи, туловища и конечностей;
3 - внутренних органов.
Самые толстые миелиновые волокна идут от рецепторов мышц и сухожилий. Средней толщины волокна идут от тактильных рецепторов кожи, части мышечных рецепторов и рецепторов внутренних органов. Тонкие миелиновые и безмиелиновые волокна отходят от болевых и температурных рецепторов.
Общее число эфферентных волокон у человека около 200 тыс. Они несут импульсы от ЦНС к исполнительным органам (мышцам и железам). мышцы шеи, туловища, конечностей получают двигательную информацию, а внутренние органы получают вегетативную моторную и секреторную информацию.
Связь спинного мозга с периферией обеспечивается посредством корешков (задних и передних), в которых содержатся рассмотренные выше волокна. Задние корешки, по функции чувствительные, обеспечивают ввод информации в ЦНС. Передние корешки - двигательные и обеспечивают информационный выход из ЦНС.
Функции спинномозговых корешков были выяснены при помощи методов перерезки и раздражения. Белл и Мажанди установили, что при односторонней перерезке задних корешков отмечается утрата чувствительности, а двигательная функция при этом сохраняется. Перерезка передних корешков приводит к параличу конечностей соответствующей стороны, а чувствительность сохраняется полностью.
Мотонейроны спинного мозга возбуждаются за счет афферентных импульсов, идущих от рецепторных полей. Активность мотонейронов зависит не только от потоков афферентной информации, но и от сложных внутрицентральных взаимоотношений. Важную роль здесь играют нисходящие влияния коры полушарий, подкорковых ядер и ретикулярной формации, которые корректируют спинальные рефлекторные реакции. Также большое значение имеют многочисленные контакты вставочных нейронов, среди которых особая роль принадлежит тормозным клеткам Реншоу. Образуя тормозные синапсы, они контролируют работу мотонейронов и предупреждают их перевозбуждение. В работу нейронов вмешиваются также потоки импульсов обратной афферентации, идущие от проприорецепторов мышц.
В сером веществе спинного мозга содержится около 13,5 млн. нейронов. Из них мотонейроны составляют только 3%, а остальные 97% - это вставочные нейроны. Среди спинномозговых нейронов различают:
1 - крупные a-мотонейроны;
2 - мелкие g-мотонейроны.
От первых идут толстые быстропроводящие волокна к скелетным мышцам и вызывают двигательные акты. От вторых отходят тонкие нескоростные волокна к проприорецепторам мышц (веретенам Гольджи) и повышают чувствительность мышечных рецепторов, информирующих мозг о выполнении этих движений.
Группа a-мотонейронов, которая иннервирует отдельную скелетную мышцу называется моторным ядром.
Вставочные нейроны спинного мозга за счет богатства синаптических связей обеспечивает собственную интегративную деятельность спинного мозга, включая управление сложными двигательными актами.
Ядра спинного мозга в функциональном отношении являются рефлекторными центрами спинальных рефлексов.
В шейном отделе спинного мозга находится центр диафрагмального нерва, центр сужения зрачка. В шейном и грудном отделах имеются моторные центры мышц верхних конечностей, груди, живота и спины. В поясничном отделе есть центры мышц нижних конечностей. В крестцовом отделе располагаются центры мочеиспускания, дефекации и половой деятельности. В боковых рогах грудного и поясничного отделов лежат центры потоотделения и сосудодвигательные центры.
Рефлекторные дуги отдельных рефлексов замкнуты через определенные сегменты спинного мозга. Наблюдая нарушение деятельности тех или иных групп мышц, тех или других функций, можно установить, какой отдел или сегмент спинного мозга поражен или поврежден.
Спинальные рефлексы можно изучить в чистом виде после разделения спинного и головного мозга. Спинальные лабораторные животные сразу после перерезки впадают в состояние спинального шока, который длится несколько минут (у лягушки), несколько часов (у собаки), несколько недель (у обезьяны), а у человека продолжается месяцами. У низших позвоночных (лягушка) спинальные рефлексы обеспечивают сохранение позы, движений, защитных, половых и других реакций. У высших позвоночных без участия центров головного мозга и РФ спинной мозг не способен полноценно выполнять эти функции. Спинальная кошка или собака не может сама стоять и ходить. У них наблюдается резкое падение возбудимости и угнетение функций центров, лежащих ниже места перерезки. Такова цена цефализации функций, подчиненности спинальных рефлексов центрам головного мозга. После выхода из спинального шока постепенно восстанавливаются рефлексы скелетных мышц, регуляция АД, мочеиспускания, дефекации, ряд половых рефлексов. Не восстанавливаются произвольные движения, чувствительность, температура тела и дыхание - их центры лежат выше спинного мозга и при перерезке изолируются. Спинальные животные могут жить только в условиях ИВЛ (искусственной вентиляции легких).
Изучая свойства рефлексов у спинальных животных Шеррингтон в 1906 году установил закономерности рефлекторной деятельности и выделил основные виды спинальных рефлексов:
1 - защитные (оборонительные) рефлексы;
2 - рефлексы на растяжение мышц (миотатические);
3 - межсегментарные рефлексы координации движений;
4 - вегетативные рефлексы.
Несмотря на функциональную зависимость спинномозговых центров от головного мозга, многие спинальные рефлексы протекают автономно, мало подчиняясь управлению сознанием. Например, сухожильные рефлексы, которые используются в медицинской диагностике:
Все эти рефлексы имеют простую двухнейронную (гомонимную) рефлекторную дугу.
Кожно-мышечные рефлексы имеют трехнейронную (гетеронимную) рефлекторную дугу.
Вывод: спинной мозг имеет важное функциональное значение. Выполняя проводниковую и рефлекторную функции, он является необходимым звеном нервной системы в осуществлении координации сложных движений (передвижение человека, его трудовая деятельность) и вегетативных функций.
