Учебно-методическое пособие для студентов ЦНС.

1
Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дагестанская государственная медицинская академия»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра нормальной физиологии
«УТВЕРЖДАЮ»
Заведующий кафедрой, профессор
Сулаквелидзе Тамара Сергеевна
« »
2014 года
МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ
для студентов по теме практического занятия:
«РЕФЛЕКТОРНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ
СИСТЕМЫ»
Факультеты - лечебный, педиатрический, медико-профилактический.
Курс 2-ой.
Автор – доцент кафедры нормальной физиологии,
Ахмедханова А.А.
МАХАЧКАЛА – 2014 г.
2
ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ:
изучить
1. вопросы общей нейрофизиологии;
2. рефлекторный принцип деятельности ЦНС;
3. структуру соматического рефлекса.
Студент должен знать:
1) строение и функции нейрона;
2) соматические рефлексы, звенья рефлекторной дуги;
3) синапсы ЦНС, медиаторы.
Студент должен уметь:
1) рисовать схему дуги соматического рефлекса;
2) определять время спинномозгового рефлекса по Тюрку;
3) проводить
хронорефлексометрию
у
человека
с
помощью
миллисекундомера.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ
Нервная система функционально объединяет клетки, ткани, отдельные
органы и системы органов в одно целое. Она осуществляет регуляцию всех
процессов жизнедеятельности, обеспечивает связь организма с окружающей
средой и приспособление к ее постоянным изменениям.
С функциями ЦНС связаны процессы, лежащие в основе поведения и
психической деятельности человека. ЦНС – это сложно организованная
высокоспецифичная система быстрой передачи информации, ее обработки и
управления. ЦНС, куда входят спинной мозг и головной мозг, содержит
около 50 млрд нервных клеток – нейронов.
Нейрон – это структурно-функциональная единица ЦНС. Структура
нейронов схожа, однако функции различаются. Нейрон генерирует и
3
передает нервные импульсы другому нейрону через синапсы (с помощью
специальных химических веществ – медиаторов). Нейрон принимает
импульсы, перерабатывает их, перекодирует, хранит информацию
(откладывает в память). Нервные импульсы служат общим механизмом
взаимодействия различных отделов ЦНС. Нейрон, как любая живая клетка,
реализует генетическую программу; нуждается в постоянном притоке
кислорода, в метаболитах, поступающих к нему от других клеток, в том
числе – от клеток глии. Традиционно нейрон рассматривается как клеточный
элемент, входящий в структуру рефлекторной дуги.
Как считал академик П.К.Анохин, активность нейрона является не
реакций на стимул, а средством изменения соотношения со средой,
«действием»,
которое
обусловливает
достижение
результата.
Последовательность событий в деятельности нейрона сопоставима с той,
которая характеризует активный целенаправленный организм. Другими
словами, активность нейрона, как и поведение организма, - это средство
изменения соотношения со средой, направленное в будущее «действие».
Прекращение активности нейрона возникает как результат удовлетворения
текущих метаболических потребностей нейрона. Таким образом, нейрон –
это не просто проводник импульсов или сумматор (накопитель информации),
- это «организм» в организме.
Рис.2. Схема рефлекторной дуги спинномозгового рефлекса.
В составе рефлекторной дуги (рис.2.) нейрон воспринимает огромное
количество импульсов от различных сенсорных систем (на рис. – от
рецепторов кожи), интегрирует всю информацию, анализирует ее и дает
команду исполнительным органам (скелетным мышцам), обеспечивая
адекватную ответную реакцию.
Все нейроны делятся на 3 вида:
4
1. чувствительные (сенсорные) – начинаются от рецепторов и по
афферентным путям отправляют импульсы в ЦНС;
2. двигательные (эффекторные) – проводят импульсы от ЦНС к
исполнительным органам – мышцам и железам;
3. вставочные
нейроны
–
образуют
нейронные
цепи,
осуществляющие анализ входной сенсорной информации,
формируют соответствующие команды и хранят опыт в виде
памяти (рис.3).
На рис. 3 показаны уровни (этажи) ЦНС, где располагаются центры
соматических рефлексов.
Несмотря на исключительную значимость нейронов, на их долю
приходится всего 10% от общего числа клеток. Основные клетки нервной
системы – это глиальные клетки, среди которых различают астроциты,
олигодендроциты, клетки микроглии (в головном и спинном мозге) и
шванновские клетки. Астроциты расположены между кровеносными
сосудами и телами нейронов. Они регулируют транспорт питательных
веществ от капилляров к нейронам, а отростки их являются компонентом
гематоэнцефалического барьера. Олигодендроциты ЦНС и шванновские
клетки периферических нервов участвуют в проведении нервных импульсов.
Клетки глии также регулируют концентрацию ионов калия (влияя тем самым
на активность нейрона) во внеклеточном пространстве; они являются
фагоцитами мозга, особенно при его повреждении, а также входят в состав
ретикуло-эндотелиальной системы.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Общая характеристика строения и функций ЦНС.
2. Совершенствование регуляторных механизмов в процессе эволюции.
Ведущая роль нервной системы в регуляции и объединении функций.
5
3. Рефлекторный принцип деятельности нервной системы (Рене Декарт, Г.
Прохазка), его развитие в трудах И.М. Сеченова, И.П. Павлова и П.К.
Анохина.
4. Обратная связь как один из ведущих механизмов в регулировании
функций. Кибернетический подход к процессам регуляции.
5. Нейрон как структурно-функциональная единица ЦНС.
6. Структура соматического рефлекса. Звенья рефлекторной дуги.
7. Классификация рефлексов.
ПРАКТИЧЕСКИЕ
РАБОТЫ
И
РЕКОМЕНДАЦИИ
К
ИХ
ВЫПОЛНЕНИЮ
Работа 1. Анализ рефлекторной дуги.
Ход работы: Подвешиваем спинальную лягушку за нижнюю челюсть на
штативе. Погружаем заднюю лапку примерно до голеностопного сустава в
стаканчик с 0,5% р-ром серной кислоты и наблюдаем ответную реакцию.
Проводим в области бедра круговой разрез кожи и снимаем ее с лапки.
Погружаем лапку в р-р серной кислоты и проверяем наличие рефлекса.
Отпрепаровываем седалищный нерв на бедре другой лапки, подтягиваем его
с помощью лигатуры и подкладываем под нерв ватку, смоченную
новокаином. Каждую минуту проверяем наличие рефлекса. Затем
раздражаем кожу выше уровня блокады нерва, накладывая смоченную 1%
р-ром серной кислоты бумажку, и также проверяем наличие ответной
реакции. Проводим такое же наблюдение после разрушения спинного мозга.
Рекомендации к оформлению работы:
1. Зарисовать схему 2-х и 3-х нейронных спинномозговых рефлекторных
дуг, обозначить звенья дуги.
2. Отметить результаты опыта: 1) у интактной лягушки 2) после удаления рецепторов –
3) после блокады седалищного нерва –
4) после разрушения спинного мозга –
3. Сделать выводы, оценив роль различных звеньев дуги в рефлексе.
Работа 2. Определение времени спинномозгового рефлекса у лягушки.
Ход работы: Спинальную лягушку подвешиваем за нижнюю челюсть на
штативе. Погружаем заднюю лапку в стаканчик с 0,1% р-ром серной
кислоты. Определяем время рефлекса по Тюрку, т.е. от момента погружения
до момента ответной реакции - «рефлекса сгибания». Повторяем опыт,
раздражая лапку кислотой возрастающей концентрации (0,3%; 0,5%; 1%).
После каждого определения делаем перерыв 1-2 минуты и лапку обмываем
водой.
Полученные результаты заносим в таблицу:
Сила
0,1%
0,3%
0,5%
1%
раздражителя
Время рефлекса (в
сек)
6
Составить график и сделать вывод.
Работа 3. Хронорефлексометрия у человека.
Ход работы: Испытуемый берет в правую руку выключатель
электросекундомера и садится спиной к экспериментатору. Подается
звуковой сигнал, услышав который испытуемый должен тут же нажать
кнопку выключателя. Стрелка электросекундомера покажет время реакции в
миллисекундах. Пробу проводят 5-6 раз. Вычисляют среднее значение
времени реакции. Подобным образом время реакции определяют после
физической нагрузки (20 приседаний) и развития утомления после удержания
груза в 2 кг на вытянутой руке (правой).
Рекомендации к оформлению работы:
1. Полученные результаты занести в следующую таблицу:
Число приседаний
После
Количество Исходные
развития
измерений
данные
утомления
10
20
30
1
2
3
4
5
Среднее
время
рефлекса
2. Сделать выводы о характере влияния физической нагрузки и утомления на
время рефлекторной реакции у человека.
ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ (тесты прилагаются в м/р итогового занятия)
ЛИТЕРАТУРА:
Основная:
1) Учебник «Нормальная физиология» под ред. В.М.Смирнова, М.,
Изд.центр «Академия», 2010, стр. 62-65; 73-77. Для педфака + 121-127.
2) Учебник «Фундаментальная и клиническая физиология» под ред.
А.Камкина и А.Каменского. М., Изд.центр «Академия», 2004, стр. 350362.
3) Лекции и методразработки кафедры.
Дополнительная:
1) Атлас по физиологии под ред. А.Камкина и И.Киселевой. М., Изд.группа
«ГЕОТАР-Медиа», 2010, т.1., стр. 335-350.
2) Гершелл Рафф. Секреты физиологии. Перев. с англ.
Под ред.
Ю.В.Наточина. М.-СПб., Изд-во «Бином-Невский диалект», 2001, стр.1563.
7
Государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Дагестанская государственная медицинская академия»
Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра нормальной физиологии
«УТВЕРЖДАЮ»
Заведующий кафедрой, профессор
Сулаквелидзе Тамара Сергеевна
«
«
2014 года
МЕТОДИЧЕСКИЕ РАЗРАБОТКИ
для студентов по теме практического занятия:
«ПРОЦЕССЫ ВОЗБУЖДЕНИЯ И ТОРМОЖЕНИЯ В ЦНС»
Факультеты - лечебный, педиатрический, медико-профилактический.
Курс 2-ой.
Автор – доцент кафедры нормальной физиологии,
Ахмедханова А.А.
МАХАЧКАЛА – 2014 г.
8
ЦЕЛЬ ЗАНЯТИЯ: изучить
1. закономерности проведения возбуждения по нервным
центрам;
2. основные свойства нервных центров;
3. процессы торможения в ЦНС, ионные механизмы их
развития.
Студент должен знать:
1. принципы координационной деятельности ЦНС;
2. законы проведения возбуждения в ЦНС;
3. свойства нервных центров.
Студент должен уметь объяснить
1. возникновение ВПСП;
2. механизмы развития ТПСП;
3. классические опыты И.М.Сеченова и Ф. Гольца по центральному
торможению;
4. уметь приводить примеры по основным свойствам нервных центров –
суммации, иррадиации возбуждения, явление утомляемости,
доминанты и др.
СОДЕРЖАНИЕ ЗАНЯТИЯ
Функциональное
объединение
нейронов,
обеспечивающее
осуществление какого-либо рефлекса или регуляцию какой-либо функции,
называется нервным центром. Нейроны, входящие в нервные центры, могут
располагаться в нескольких отделах ЦНС. Например, в акте дыхания
участвует не только центр дыхания продолговатого мозга, но и нервные
клетки варолиева моста, коры головного мозга и мотонейроны спинного
мозга. Отличительные свойства нервных центров обусловливают
особенности распространения возбуждения в ЦНС. К ним относятся:
1. одностороннее проведение возбуждения (от рецепторного нейрона
через вставочный к эффекторному нейрону) благодаря наличию
синапсов;
2. более медленное проведение возбуждения в ЦНС. Возбуждение в
нервных центрах передается через синапсы, где на выделение
медиатора требуется промежуток времени в 1,5 – 2 мс.
Синаптическая задержка импульса и определяет центральное время
рефлекса.
Нервные центры способны суммировать афферентные импульсы, как
поступающие к нейрону через один и тот же синапс с коротким интервалом
(временная суммация), так и возникающие одновременно в разных синапсах
одного нейрона (пространственная суммация) – рис.1. В нервных центрах
несколько нейронов могут передавать импульсы одному нейрону (например,
к мотонейрону спинного мозга) – явление конвергенции- рис.2. Импульсы в
ЦНС, даже если они поступили через одни входной канал, могут
распространяться в пределах одного или нескольких нервных центров –
дивергенция и иррадиация. Иррадиация возбуждения объясняется наличием
9
в ЦНС большого количества вставочных нейронов и ветвлениями аксонов.
Рис. 1.Суммация и иррадиация возбуждения в ЦНС.
Рис.2. Явление конвергенции.
10
Рис.3. Явление окклюзии.
Явление окклюзии (рис.3) объясняется тем, что количество возбужденных
нейронов при одновременном раздражении обоих центров меньше, чем
арифметическая сумма возбужденных нейронов при раздельном раздражении
каждого центра в отдельности. Окклюзия приводит к снижению силы
суммарной ответной реакции. Противоположный эффект имеет явление
облегчения (или проторения пути), когда возбуждение распространяется
через нейроны, уже ранее проводившие такую информацию.
В координационной деятельности ЦНС важную роль играют и такие
свойства нервных центров, как трансформация ритма возбуждения,
рефлекторное последействие, низкая лабильность, высокая утомляемость
нервных центров, тонус нервных центров, их пластичность, высокая
чувствительность к недостатку кислорода, к химическим веществам, а также
явление доминанты.
Академик А.А.Ухтомский писал: «Возбуждение – это дикий камень,
ожидающий скульптора». Под скульптором, шлифующим процесс
возбуждения, известный физиолог понимал процесс торможения, который
ограничивает возбуждение в ЦНС, придает ему нужный характер,
интенсивность и направление. И хотя этот процесс знают и изучают более
100 лет, однако до сих пор ему нет четкого объяснения. По внешним
проявлениям торможение может быть первичным (т.е. развивается без
предварительного возбуждения – реципрокное, возвратное, латеральное,
пресинаптическое), а также вторичным (пессимальное, постсинаптическое).
Многообразие форм центрального торможения (рис.4) свидетельствует о том,
что процесс торможения в ЦНС – активный, но не всегда связан с наличием
специальных тормозных структур, на которые указывал И.М.Сеченов (рис.5).
11
Рис.4. Виды внутрицентрального торможения.
Рис.5. Опыт И.М.Сеченова по центральному торможению.
Торможение, таким образом, связано с возбуждением, сопутствует
возбудительному процессу, ограничивая и препятствуя чрезмерному
распространению последнего. Торможение – врожденный процесс,
постоянно совершенствующийся в течение индивидуальной жизни
организма.
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
1. Объединение нейронов в нервный центр. Особенности передачи
возбуждения в синапсах ЦНС.
12
2. Возбуждающие (деполяризующие) синапсы и их медиаторы. Ионные
механизмы ВПСП.
3. Суммация возбуждения, ее виды. Условия необходимые для
суммации. Значение суммации в рефлекторной деятельности.
4. Иррадиация
возбуждения,
ее
происхождение.
Условия,
способствующие иррадиации. Особенности иррадиации возбуждения в
раннем онтогенезе.
5. Трансформация ритма возбуждения в ЦНС. Центральное
последействие.
6. Принцип доминанты в ЦНС. Свойства доминантного очага. Роль
доминанты в рефлекторной деятельности.
7. Открытие И.М.Сеченовым (1862) явления центрального торможения.
8. Виды торможения в ЦНС.
9. Ионные механизмы ТПСП.
10. Роль процессов возбуждения и торможения в координации
рефлекторной деятельности ЦНС.
ПРАКТИЧЕСКИЕ
РАБОТЫ
И
РЕКОМЕНДАЦИИ
К
ИХ
ВЫПОЛНЕНИЮ:
Работа 1. Суммация возбуждения в нервных центрах.
Ход работы: Спинальную лягушку подвешиваем на штативе. Двумя тонкими
оголенными проводами обматываем голень одной задней конечности на
расстоянии 1 см друг от друга. В начале производим одиночное раздражение
конечности под пороговым стимулом. Затем наносим последовательно ряд
одиночных раздражений с частотой 2-5 стимулов в секунду (с помощью
электростимулятора).
Рекомендации к оформлению работы:
1. Объясните причину наблюдаемых явлений.
Работа 2. Иррадиация возбуждения в ЦНС.
Ход работы. У спинальной лягушки пинцетом слабо сдавливаем кончики
пальцев задней лапки, а затем постепенно усиливаем раздражение и
обращаем внимание на характер ответной реакции по движению лапок.
Рекомендации к оформлению работы:
1. Сделать вывод о зависимости степени иррадиации возбуждения в ЦНС о
силы раздражения.
Работа 3. Утомляемость нервных центров.
Ход работы: Спинальную лягушку подвешиваем на штативе. Определяют
несколько раз время рефлекса сгибания по Тюрку. В начале опыта в
ответ на новое раздражение наблюдается укорочение времени
рефлекса. Постепенно, с нарастанием утомления в ЦНС время
рефлекса будет все более удлиняться. Затем после достаточного
отдыха время реакции опять сокращается до первоначальной
величины. При соблюдении достаточно длинных интервалов между
раздражениями изменений времени рефлекса вообще не будет.
Рекомендации к оформлению работы:
13
1. Объяснить полученные результаты.
Сделать вывод о значении утомляемости нервных центров в деятельности
целостного организма.
Работа 4. Сеченовское торможение.
Ход работы. У лягушки делают ножницами небольшой разрез кожи позади
ноздрей. От краев разреза проводят 2 длинных разреза. Откидывают кожный
лоскут. И маленькими ножницами срезают верхнюю часть черепной коробки,
не повреждая мозга. Просушивают ватным тампоном рану. Удаляют части
мозга (большие полушария), лежащие кпереди от разреза. Лягушку
подвешивают на штативе. Дважды определяют время рефлекса по Тюрку
(раздражитель – 0,5% раствор серной кислоты). Затем на разрез мозга (на
область зрительных бугров) накладывают кристаллик соли (см. рис.5) и сразу
определяют время рефлекса. При удлинении времени рефлекса или его
исчезновении удаляют кристаллик соли и промывают разрез мозга раствором
Рингера. Через 5-7 минут еще раз определяют время рефлекса.
Рекомендации к оформлению работы:
Отметить: 1) время рефлекса до раздражения зрительных бугров
2) время рефлекса во время раздражения таламуса
3) время рефлекса после раздражения таламуса
4) зарисовать схему опыта
5) объяснить механизм сеченовского торможения.
Работа 5. Центральное торможение (опыт Ф.Гольца).
Ход работы. У лягушки удаляют таламус и продолговатый мозг, отрезая
верхнюю челюсть позади глаз. Получают препарат спинальной лягушки.
Подвешивают препарат лягушки на штативе. Погружают одну из лапок в
0,5% раствор серной кислоты и отмечают время рефлекса сгибания. Затем,
погружая одну лапку в раствор серной кислоты, другую лапку одновременно
сдавливают пинцетом, и также определяют время сгибания.
Рекомендации к оформлению работы:
1) объяснить механизм возникновения торможения у спинальной
лягушки.
ТЕСТОВЫЙ КОНТРОЛЬ (тесты прилагаются).
СИТУАЦИОННЫЕ ЗАДАЧИ (прилагаются).
ЛИТЕРАТУРА: