Нервная система рыб. Нервная система различных видов рыб

В данной работе подробно открыта тема "Нервная система рыб.Нервная система различных видов рыб ...

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА I. НЕРВНАЯ СИСТЕМА РЫб
ГЛАВА II. СТРОЕНИЕ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ У РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ РЫБ
2.1 Нервная система круглоротых
2.2 Нервная система хрящевых рыб
2.3 Нервная система костистых рыб
2.4 Нервная система ланцетника
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

В Ведении написана актуальность выбранной темы

Наиболее заметные различия между отдельными видами (или экологическими группами) рыб Osteichyes проявляются на уровне головного мозга.Возникновение сложного сенсорного аппарата и морфофункциональное усложнение опорно-двигательного аппарата предопределили дальнейшую цефализацию нервной системы костистых рыб. Несмотря на разницу в дифференциации головного мозга в группе костистых рыб, для них характерны общие филогенетические приобретения: расширение связей между головным и туловищным отделом центральной нервной системы. Прежде всего это нисходящие пути, связывающие аппараты центральной регуляции движений со спинным мозгом: вестибулоспинальный тракт, церебеллоспинальный тракт и бульбоспинальный тракт.При перерезке головного мозга выше продолговатого мозга, т. е. при сохранении бульбоспинального тракта, рыбы сохраняют способность к передвижению, но чувствительность животных и Реактивность к ряду раздражителей резко сокращаются, нарушайся координированность двигательных актов. Однако спинальная ры6a (после перерезки мозга между продолговатым и спинным отёлами) демонстрирует большую реактивность, что свидетельствует о дифференцированном тормозящем влиянии продолговатого Мозга на проявление спинальных рефлексов. Более того, первое время спинальные рыбы вообще утрачивают реактивность. У них развивается шоковое состояние, продолжающееся от нескольких минут до 1 часа.Спинной мозг. Результаты исследований показали, что движения спинальных, медулярных (бульбарных) и мезэнцефальных рыб качественно различаются (рис. 4).Рис. 4. Влияние уровня перерезки нервного тяжа золотой рыбки на характер движений ее хвостового стебля: 1-ниже 16-го позвонка; 2 - ниже 7-го позвонка; 3- спинальная рыба; 4- медулярная рыба; 5- мезэнцефальная рыбаУ спинальных рыб отмечается рефлекторная активность всего тела, которая прекращается после стимуляции.Для медулярных рыб характерны ритмические движения или всего туловища (вьюны, золотые рыбки), или только плавников (Sargus, Labrus, Serranus). Движения мезэнцефальных рыб еще сложнее. Причина различий заключается в наличии ганглиозных структур в продолговатом и среднем мозге, оказывающих нисходящее активизирующее влияние на спинной мозг. Клетки, лежащие в основании среднего мозга, выполняют функцию, аналогичную функциям красного ядра среднего мозга наземных позвоночных. Эти клетки (nucleus relicularis mesencephali) играют большую роль в регуляции координации движений рыб через распределение тонуса антагонистической мускулатуры. Данное явление характерно только для костистых рыб. У более примитивных рыб, например акул, спинной мозг имеет большую функциональную самостоятельность.Расчленение головного и спинного мозга у хрящевых рыб не нарушает ритмическую активность спинного мозга при условии, что рыба находится во взвешенном положении. Если хрящевую спинальную рыбу положить на грунт, то она утрачивает ритмическую активность. Другими словами, даже у хрящевых рыб активность спинного мозга находится под влиянием головного мозга (по крайней мере, вестибулярного аппарата).Большое влияние на рефлекторную двигательную активность спинного мозга оказывает периферическая афферентная импульсация, исходящая от внешних (кожных) и внутренних (мышечных, сухожильных) воспринимающих приборов.Перерезка чувствительных волокон при сохранении эфферентных путей резко нарушает двигательную активность в пределах денервированного сегмента тела, что хорошо заметно на фоне соседних интактных сегментов. Полная деафферентация спинного мозга приводит к полной остановке ритмических движений.Интересно, что экспериментальная электрическая стимуляций спинного мозга деафферентированной рыбы не может заменить афферентный поток. Она вызывает лишь одиночные сокращения мыши туловища. Установлено, что биоэлектрическая активностьголовного мозга поддерживается афферентным потоком, идущим кожи, мышц и сухожилий, постоянно как при раздражении чувствительного аппарата, так и в состоянии покоя. Роль афферентной стимуляции спинного мозга доказывают и такие опыты. При перерезке спинного мозга гольяна на уровне переднего края спинного плавника у рыбы исчезают спонтанные движения хвоста. Однако раздражение кожи рыбы восстанавливает ритмическую активность каудальной части спинного мозга и соответственно мышечную активность хвостового стебля. Афферентная стимуляция спинного мозга не является эволюционным приобретением костистых рыб. Она имеет глубокие эволюционные корни, поскольку хорошо развита у более древних животных - хрящевых рыб (рис. 5). Рис.5.Проявление ритмической двигательной активности акулы при различной деафферентации (светлое поле -зона деафферентации, серое поле-интактная зона)Как следует из рис.5, ритмическая двигательная активность зависит от топографии и площади деафферентации как у спинальных рыб (позиции 1, 2, 3), так и у рыб с интактным мозгом (позиция 4). Интересно, что односторонняя (даже тотальная) деафферентация не нарушает ритмической активности рыб при условии сохранения нисходящих путей из головного мозга. Последнее указывает на приоритетную роль головного мозга в поддержании ритмической активности спинного мозга и вторичность периферической афферентации,При полной деафферентации и сохранении связи с головным мозгом в спинном мозге регистрируется высокая биоэлектрическая активность. Считают, что рефлекторные влияния головного мозга осуществляются по чувствительным путям сенсорных систем головного мозга. Биоэлектрическая активность спинного мозга при тотальной деафферентации последнего видоизменяется в ответ на звуковые и световые стимулы.Доказаны влияние висцеральной афферентации на электрическую активность спинного мозга и его рефлекторное воздействие на вегетативные функции. При повышении или понижении давления газов в плавательном пузыре наблюдается усиление двигательной активности всех плавников рыбы, а также учащение дыхания и сердцебиения (рис.6).Рис. 6. Афферентные влияния плавательного пузыря на движение хвоста (1), плавников (2), частоту дыхания (3), сердечный ритм (4, 5)Афферентный поток меняется как при изменении давления газов в плавательном пузыре (см.рис.6,а), так и при раздражении вагосимпатического нерва плавательного пузыря (см. рис. 3,6, б}. Нервный характер описанного явления доказывает рис. 3.6, в, на котором отсутствует возбуждающий эффект раздражения плавательного пузыря после перерезки вагосимпатического нерва (X. С. Коштоянц, 1957).Помимо соматических рефлексов спинной мозг рыб обеспечивает регуляцию практически всех висцеральных рефлексов. В спинном мозге расположены нейроны, которые регулируют функции всех внутренних органов по принципу безусловных рефлексов.Таким образом, рефлекторная активность спинного мозга проявляется как результат взаимодействия его нейронов со структурами головного мозга при постоянном активизирующем афферентном влиянии со стороны опорно-двигательного аппарата и висцеральных органов.Условно-рефлекторная активность спинного мозга рыб отвергается большинством ученых. Считают, что временные связи в спинном мозге рыб не образуются.Головной мозг. Строение головного мозга костистых рыб прежде всего связано с этологическими особенностями этих животных. Анализ анатомии головного мозга и развития сенсорных систем позволяет утверждать, что развитие сенсорных систем привело к цефализации нервной системы в целом и дифференциации головного мозга в частности.Продолговатый мозг. Продолговатый мозг занимает большую часть заднего мозга. Он расположен на границе спинного и головного мозга. Поэтому прежде всего на него ложится проводниковая функция. В его состав входят как нисходящие, так и восходящие пути, соединяющие спинной мозг с разными отделами головного мозга. Кроме того, в составе продолговатого мозга имеются гигантские клетки, образующие с ганглиозными клетками сетчатую Формацию, которая формирует собственные проводящие пути продолговатого мозга.В продолговатом мозге рыб лежат ядра шести нервов: с V по X.Ядра черепно-мозговых нервов у разных рыб имеют разную степень развития: от невыраженного ядра VI нерва (отводящего) до гипертрофированных вагусных долей X нерва (блуждающий) у карповых рыб.Исключительно важная роль принадлежит ядрам боковой линии и вестибулярного аппарата. Поэтому продолговатый мозг рассматривают как коллектор акустико-латеральной афферентации. Помимо того, что они регулируют сложные двигательные акты, на этих ядрах замыкаются многие условные рефлексы рыб.Вышеупомянутые гигантские маутнеровские клетки продолговатого мозга имеют большое количество синапсов, образованных с аксонами чувствительных нейронов (рис.7). Эти клетки способны к особого рода интегральным процессам, нехарактерным для обычных нервных клеток.Как следует из (рис.7) маутнеровская клетка получает информацию от аппарата акустико-латеральной системы (1 и 2). Эти клетки суммируют афферентацию и от других участков центральной нервной системы спинного мозга, мозжечка и среднего мозга. Таким образом, гигантские клетки продолговатого мозга являются своеобразными интегрирующими станциями.Аксоны маутнеровских клеток уходят к передним мотонейронам и мотонейронам спинного мозга и осуществляют реципрокное торможение аналогичных мышц правой и левой сторон. Это позволяет рыбе производить удар хвостом или движения плавником при перемещении в продольном или вертикальном направлении (рис. 8).Гигантские аксоны маутнеровских клеток образуют электрические синапсы с мотонейронами, скорость проведения возбуждения через которые очень высока (около 100м/с).Рис.7.Гигантские маутнеровские клетки (5) продолговатого мозга и их связи с чувствительными нейронами (2, 3 и 4) и мотонейронами (6 - аксон, направленный на мотонейрон)Синаптическая задержка при этом не превышает 0,05 м/с. Благодаря такой физиологической особенности гигантских клеток продолговатого мозга рыба совершает резкие броски. Поэтому значение маутнеровских клеток в поведении рыб заключается в обеспечении реакций тревоги и избегания большой опасности.В продолговатом мозге находятся центры регуляции вегетативных функций - дыхания, пищеварения, кровообращения. При одностороннем разрушении продолговатого мозга наблюдается одностороннее прекращение дыхательных движений жаберных крышек.В экспериментальных условиях за счет искусственной электрической стимуляции исследователи получают усиление или угнетение сердечной деятельности и Дыхания. Электрическая активность дыхательного центра продолговатого мозга изменяется в зависимости от газового состава воды, протекающей через жаберный аппарат.При недостатке кислорода частота электрической ритмической активности дыхательного повышается. На этом фоне увеличение концентрации Углекислоты (диоксида углерода) в воде (и соответственно в крови) тормозит дыхательный центр. Повышение концентрации углекислоты (диоксида углерода) при нормальной обеспеченности кислородом не влияет на дыхательный ритм рыб.Рис. 8.Иннервация мышц грудного плавника у клинобрюшки с участием маутнеровских клетокРис.9Головной мозг карпа:(а): 1 - обонятельная луковица; 2 - обонятельный тракт, 3-хиазма; 4-передний мозг; 5, 6- средний мозг; 7, 8- мозжечок; 9 - вагусная доля; 10,11 - лицевые доли; 12~- продолговатый мозг (б): 1 - обонятельный тракт; 2- 8 - борозды переднего мозга; 9-15-бугорки переднего мозга: 16, 17- средний мозг 18 - 20- мозжечокУ костистых рыб в составе продолговатого мозга выделяются ядра лицевого нерва (VII пара), что объясняется сильным развитием вкусового анализатора и органов общехимической рецепции. У сазана, карпа, пескаря, вьюна, сома именно они обеспечивают успешный поиск пищи. У остальных рыб афферентация от вкусовых почек поступает в продолговатый мозг по волокнам, входящим в состав блуждающего нерва.Особое значение для регуляции вегетативных функций имеют ядра блуждающего нерва. У большинства карповых рыб на продолговатом мозге заметны крупные вздутия - вагусные доли (рис. 3.9), с базальной поверхности которых отходят многочисленные пучки блуждающего нерва. Крупный размер вагусных долей и ядер (особенно у карповых) подчеркивает исключительность X пары нервов в регуляции фи-зиологических функций рыб.Блуждающий нерв, который делится на две ветви (боковой и жаберно-кишечный нерв), иннервирует все висцеральные органы как головной, так и туловищной части тела. Раздражение вагусных долей приводит к изменению функций органов дыхания, пищеварения и кровообращения.Клетки, образующие ретикулярную формацию продолговатого мозга, обладают ритмической электрической активностью частотой 30 Гц. Однако ее частота может изменяться под влиянием афферентных потоков от экстеро-проприо и интерорецепторов и фактически всех сенсорных систем.Поэтому изменения внешних условий отражаются на состоянии электрической активности ретикулярной формации, которая, в свою очередь, задает ритм дыханию, сердечным сокращениям, влияет на ритмическую активность спинного мозга. Большое влияние на физиологическую активность спинного мозга оказывает так называемая олива продолговатого мозга.О функциональном значении этого образования свидетельствуют мощные проводящие пути, соединяющие оливу со спинным мозгом (спинооливный путь), с мозжечком (оливоцеребеллярный ПУТЬ), с промежуточным мозгом (таламооливный путь). Олива лучше развита у подвижных видов рыб с хорошо развитой мускулатурой хвоста и туловища. У высокоактивных пелагических рыб имеется добавочное ядро оливы.Таким образом, продолговатый мозг у рыб выполняет роль интегрирующего отдела центральной нервной системы, обеспечивающего адекватную реакцию организма на изменения внешней среды, которая проявляется как в локомоторных, так и в вегетативных ответах. Особо надо отметить роль продолговатого мозга в выработке условных рефлексов у рыб.Средний мозг. Появление у рыб хорошо развитого зрительного анализатора привело к формированию в головном мозге оптических путей, концентрирующих афферентный поток в среднем мозге (рис. 3.10).У более организованных животных оптические пути' ветвятся и расходятся в область таламуса (зрительные бугры) и коры больших полушарий (затылочная область), оставляя за средним мозгом менее значимые функции, связанные с ориентацией глаза, адаптацией к изменению уровня освещенности.У рыб все, что связано с функцией зрения, ассоциируется со зрительными долями среднего мозга. Даже процесс формирования временных связей при выработке условных рефлексов является прерогативой среднего мозга.У костистых рыб в среднем мозге формируется примитивная кора (тектум) и тегментум. В ней происходит афферентный синтез. Сюда поступает афферентный поток не только от зрительного анализатора. Он имеет афферентные сообщения с продолговатым, промежуточным мозгом и мозжечком. К ядрам среднего мозга подходят афферентные пути от органов акустико-латеральной системы, органов обоняния, вкусовых почек, тактильных рецепторов органов общей химической рецепции, т.е. в среднем мозге собирается и суммируется афферентация со всех сенсорных систем рыб.Рис. 10. Связи оптического пути со средним мозгом у рыб (а), рептилий (б) и млекопитающих (в)В свою очередь, кора среднего мозга образует нисходящие пути к продолговатому мозгу (текто-бульбарный) и спинному мозгу (тектоспинальный). Мощный нервный пучок связывает средний мозг костистых рыб и с мозжечком (мезэнцефально-мозжечковый тракт). Эфферентная связь соединяет средний мозг с таламусом и гипоталамусом.В коре среднего мозга высших рыб, несмотря на ее (в целом) примитивное строение, насчитывают до 10 слоев. Она (тектум) имеет проекции некоторых органов, что доказано при помощи электрической стимуляции ее различных участков.В тегментуме среднего мозга находятся ядра III и IV черепно-мозговых нервов. К нему подходят также чувствительные волокна V и VIII нервов.Электрическая стимуляция среднего мозга провоцирует определенные локомоторные реакции у рыб (рис. 11).В среднем мозге рыб еще нет красного ядра, но тем не менее этот участок головного мозга имеет прямое отношение к поддержанию мышечного тонуса, о чем свидетельствуют опыты с перерезкой головного мозга выше и ниже среднего мозга.Одностороннее разрушение среднего мозга вызывает нарушения реципрокной иннервации мышц туловища. При этом наблюдается сокращение мышц тела на стороне разрушения мозга, и рыба движется по кругу. Следовательно, средний мозг рыб отвечает за перераспределение тонуса антагонистических мышц - аналогичных мышц правой и левой сторон тела.У спинальных рыб отмечаются спонтанные движения плавников, которые отсутствуют у рыб с интактным продолговатым и средним мозгом. Это свидетельствует о тормозящем влиянии среднего мозга на двигательные центры продолговатого и спинного мозга.В среднем мозге замыкаются связи безусловной хватательной реакции со зрительной и акустико-латеральной афферентацией. Они определяют технику броска и захвата жертвы хищником (рис. 12).В этой реакции задействованы мышцы тела, плавников и глаз. Возбуждение центра захвата формируется под влиянием сенсорной афферентации от органов боковой линии, слуха и зрения. Однако бросок осуществляется только после ориентации тела по отношению к жертве и попадания образа жертвы в область наибольшей остроты.Рис.11Локомоторные ответы форели на электрическую стимуляцию разных участков среднего мозга (движения глаз,плавников, хвоста)Рис.12Реакция захвата жертвы хищникомзрения на сетчатке глаза. Последнему способствуют не только мышцы тела (хищник занимает наиболее удобное положение для броска), но и движения глаз (возбуждение ядра глазодвигательного нерва среднего мозга).Эволюционисты считают усложнение структуры среднего мозга и формирование его проводящих путей важным филогенетическим событием, поскольку оно стимулировало образование новых отделов головного мозга: промежуточного, полушарий переднего мозга.Развитие среднего мозга послужило причиной качественного изменения функций мозжечка.Мозжечок. У костистых рыб мозжечок хорошо развит (рис.13), однако степень его развития зависит от этологических особенностей вида или популяции. У активных пелагических рыб, а также хищников он более развит по сравнению с малоподвижными, например донными, рыбами.Мозжечок не только обеспечивает центральную регуляцию локомоторных реакций, но и наравне со средним мозгом берет на себя функцию интеграции деятельности нервных структур, Выше отмечались его связи со средним мозгом. Но помимо этого мощные нервные пучки соединяют мозжечок с продолговатым мозгом мозжечково-бульбарный путь) и лабиринтом (мозжечково-вестибулярный путь). В мозжечок тянутся волокна от ядер VIII и X нервов.Удаление мозжечка может иметь неодинаковые последствия разных видов рыб. Так, у подвижных рыб (окунь, судак, щука) удаление мозжечка приводит к очень сильным изменениям. Помимо нарушения координации движений, тонуса мышц у этих рыб исчезают тактильная чувствительность, болевые ощущения, нарушаются зрение и слух. У донных малоподвижных рыб последствия удаления менее заметны.Интересно, что у рыб, лишенных мозжечка или отдельных его частей (тела, заслонки), нарушается условно-рефлекторная деятельность. В этом случае условные рефлексы на световые и звуковые стимулы вырабатываются при значительно большем числе сочетаний. К тому же сохраняются такие рефлексы в тече-ние очень короткого времени. Установлено, что при удалении тела мозжечка исчезают ранее выработанные рефлексы. Таким образом, мозжечок следует рассматривать как орган, в котором происходит замыкание условных рефлексов с центрами зрительных органов и органов акустико-латеральной системы.Рис.13Головной мозг лосося:а-вид сверху; б-вид сбоку; 1 - обонятельная луковица; 2- передний мозг; 3- средний мозг; 4-мозжечок; 5-eminentia granularies; 6- n. trigeminus; 7-блуждающий нерв; 8-спинной мозгГибель безмозжечковых рыб наступает в результате трофических нарушений: изъязвления кожи, выпадения чешуи, нарушения васкуляризации, астении. Следовательно, мозжечок рыб имеет отношение и к регуляции вегетативных функций.Промежуточный мозг.