Содержание 1. Введение 1 .1 Физиоло гия и анатомия нервного волокна 2 . Нейроанатомия движения 2.1 Мышечные волокна, произвольные и непроизвольные мышечные сокращения 3 . Нейроанатомия высшей нервной дея тельности 3.1 Феномены высшей нервной деятельности: сознание, память, обучение 1 . Введение 1.1 Физиология и анатомия нервного волокна Нервная система – комплекс анатомических структур, обеспечивающих индивид у альн ое приспособление организма к внешней среде и регуляцию отдельных орга нов и тк а ней. Нервная система подразделяется на центральную (головной и спинной мозг) и пер и ферическую (нервные кор ешки, нервные стволы, нервные сплетения, нервные узлы, нер в ные окончания). Структурной единицей нервной системы является нервная клетка – нейро н. В пер и ферической нервной си стеме нейроны образуют нервные узлы – ганглии, а отростки нер в ных клеток – нервные волокна. Нервны е волокна в различной степени покрыты миелин о выми оболочками. Тонкие пучки нервных клеток окружен ы периневрием, а нервные к о реш ки, стволы и нервы - эпиневр и ем. Пучки нервных волокон складываются в нервы. По одним из них – чу в ствительным (сенсорн ым) – импульсы от нервных окончаний поступают в головной и спинной мозг. По другим - двигательным (моторным) – импульсы от головн о го и спинного мозга передаются мышца м и железам. Важнейшим свойством нейро на является его способность приходить в состояние возбужд е ния. Физиологические свойства нервны х клеток, механизмы их взаимосвязей и влияний на разли ч ные органы и ткани определяют основн ые функции нервной системы . Нервное волокно состоит из аксона (нейрита, по которому нервны й импульс идёт центриф у гальн о от тела клетки к рабочему органу) и окружающих его шванновских клеток (л еммоцитов), образующих неврилемму. Длина аксона может превышать длину кл етки в несколько сотен раз. Длина клетки измеряется в микрометрах. Неврилемма располагается кнаружи от миелинового слоя не рвного волокна. На относительно правильных промежу т ках миелиновая обкладка прерываетс я, и нервное волокно разделяется на сегменты. Каждый сегмент образован о дним леммоцитом. Между сегментами имеются промежутки, в которых отсутст вует миелиновая оболочка (перехваты Ранвье); именно в этих местах активн о прои с ходят обменные процес сы, способствующие проведению нер в ного импульса по аксону. Ст руктура нервных волокон неоднородна. Большинство не рвов содержит миелин и зирова нные и немиелинизированные или слабо миелинизированные волокна с неод инак о вым соотношением их меж ду собой. Клеточный состав эндоневральных пространств отражает уровен ь миелиниз а ции. Миелинизиров анные волокна большого диаметра импульсы в значительно более быстром темпе, чем остальные. Наличие такой корреляции послужило осново й для создания ряда морфолого – физио л огических классификаций. В зависимости от толщины и скорости проведения импульса все нервные воло кна делят на три группы ( A , B , C ,). Волокна груп пы А также делят на подгруппы (альфа, бета, гамма). Подгруппа А-альфа включа ет толстые миелиновые нервные волокна (диаметр 12 – 22 мкм), проводящие возб уждение со скоростью 70 – 100 м/с. Они относятся к эфферен т ным двигательным волокнам, берущих н ачало от мотонейронов спинного мозга и напра в ляющимся к скелетным мышцам. Волокна подгруппы бета, гамма имеют меньший диаметр и меньшую скорость во з бужден ия. В основном они являются афферентными, проводящим и импульсы от тактил ь ных, темп ературных и болевых рецепторов. Нервн ые волокна группы В относятся к тонким миелиновым волокнам (диаметр 1 - 3 мк м), имеющим скорость проведения импульса 13 – 14 м/с. Они принадлежат к прега нглионарным воло к нам вегетативной нервной системы. Тонкие безмиелиновые нервные волокна группы С имеют диаметр не более 2 мкм и скорость проведения импульса 1 – 2 м/с. В эту группу входят п остганглионарные волокна симпатической нервной системы, а также аффер ентные волокна от некоторых болевых, холодовых, тепловых р е цепторов и рецепторов давления. Нервные волокна всех групп характеризую тся общими закономерностями проведения возб у ждения. Нормальное проведение возбуждения по нервно му волокну возможно только при его ан а томической и физиологической целости, обеспечивающей сохра нность механизмов проведения импульса. Все нервные волокна в нервном ст воле проводят возб у ждения из олированно друг от друга в любом направлении, но благодаря наличию синап сов (контактных зон между клетками) с одн о сторонней п роводимостью, возбуждение всегда распространяется в одном направлении – от тела нейрона по аксону к эффект о ру. 2 . Нейроанатомия движения 2.1 Мышечные волокна, произвольные и непроизвольные мыше ч ные с окращения Передвижение, перемещение частей тела относительно друг друга, работа внутренних орг а нов, акты дыхания, кровообращения, пищеварения, выделения осущ ествляются благодаря деятел ь ности различных групп мышц. В теле три типа мышц: поперечнополосатые скелетные (п роизвольные); гладкие мышцы внутренних органов, сосудов и кожи , и сердечная мышца (непроизвольные). О т дельно рассматриваются специализированные сократи тельные образования – миоэпител и альные клетки, мышцы зрачка и цилиарного тела глаза. Помимо св ойств возбудимости и проводимости, мышцы обладают сократимостью, то ест ь способностью укорачиваться или изменять степень напряжения при возб уждении. Функция сокращения возможна благодаря наличию в мышечной ткан и специальных сокр а тительны х структур. На поперечном сечении прод ольноволокнистой скелетной мышцы видно, что она с о стоит мз первичных пучков, содержащи х 20 – 60 волокон. Каждый пучок отделён соедин и тельной оболочкой – перимизиумом, а каждое волокно – энд омизиумом. Отдельное волокно покрыто клеточной об о лочкой – сарколеммой. Сразу под ней, п римерно через каждые 5 мкм по всей длине, расположены ядра. Волокна имеют х арактерную поперечную исчерче н ность, которая обусловлена чередованием оптически более или менее плотных участков. Волокно образ ованно множеством параллельных нитей – миофибрилл. В свою оч е редь те состоят из м иофиламентов, двух типов белков – актина и миозина, которые и пр и дают поперечную исчерченность. Когда в мышцу по нервному волокну поступает сигнал из мозга, миофиламенты ско льзят навстречу друг другу, и мышечные волокна становятся к о роче – мышца сокращается. В обычных условиях скелетные мышцы возбуждаются имп ульсами, которые пост у пают п о волокнам двигательных нейронов (мотонейронов), в передних рогах спинно го мозга или в ядрах черепно - мозго вых нервов. В зависимости от количества концевых ра з ветвлений, нервное волокно образует синоптические контакты с большим или меньшим числом мышечных волокон. Мотонейрон, его длинный отросток (аксон) и группа мышечных волокон, иннер в и руемых этим аксоном, соста вляют двигательную или нейромоторную единицу. Нейро м о торная единица работает ка к единое дело: импульсы, исходящие от мотонейрона, приводят в действие мы шечные волокна. Чем более тонка, специализированна в работе мышца, тем ме ньшее количество мышечных волокон входит в нейромоторную единицу. Малы е двиг а тельные единицы включ ают лишь 3 – 5 волокон (например, в мышцах глазного яблока, мелких мышцах ли цевой части головы), большие двигательные единицы – до нескольких тысяч волокон (в крупных мышцах туловища и конечностей). В бо льшинстве мышц двиг а тельные е диницы соответствуют первичным мышечным пучкам, каждый из которых с о держит от 20 до 60 мышечных волокон. Д вигательные единицы различаются не только числом волокон, но и размером нейронов – большие двигательные единицы включают б о лее крупный нейрон с относительно бол ее толстым аксоном. Сокращению мышечн ых волокон предшествует их электр ическое возбуждение, в ы зываем ое разрядоммотонейронов в области концевых пластинок. Возникающий под вли я нием медиатора потенциал концевой пластинки, достигнув порог ового уровня, вызывает генерацию потенциала действия, распространяюще гося в обе стороны вдоль мышечного волокна. Возбудимость мышечных волок он ниже возбудимости нервных волокон, иннерв и рующих мышцы, хотя критический уровень деполяризации мембран в обоих случаях од и на ков. Это объясняется тем, что потенциал покоя м ы шечных волокон выше (около -90 мВ) по тенциала покоя нервных волокон (-70 мВ). Следовательно, для возникновения п отенци а ла действия в мышечно м волокне, необходимо деполяризовать мембрану на большую вел и чину, чем в нервном волокне. Длительн ость потенциала действия в мышечном волокне составляет 5 мс (в нервном со ответственно 0,5 – 2мс), скорость пр овед ения возбуждения до 5 м/с ( в миелиновых нервных волокн ах – до 120 м/с). Сокращение – это измене ние механического состояния миофибриллярного аппарата мыше ч ных волокон под влиянием нервных имп ульсов. Внешне сокращение проявляется в изменении дл и ны мышцы или степени её напряж ения, или одновременно того и другого. С уществуют произвольные и непроизвольные мышечные сокращения. Произвол ь ные это те, контролируются соз нанием. Например работа скелетных мышц. Мышцы, находящиеся непосредс т венно под кожей, называются по верхностными. Залегающие под ними называются глубокими. В основном они ф ункционируют по парно: одна сокращается, др у гая расслабляется. Таким образом, движения тела зависят от согласованного сокращения и расслабления мышечных пар. Гладкие мышцы, или мышцы непроизвольных движений нах одятся главным образом в сте н ках полых внутренних органов, таких как пищевод или мочевой пузырь. Они и грают важную роль в процессах, не зависящих от нашего сознания, например, в перемещении пищи по пищеварительн о му тракту (перистальтике). Короткие верете новидные клетки гладких мышц образуют пластины. Сокращаются они медлен но и ритмично, подчиняясь сигналам вегетативной нервной системы. Со з нательно управлять их сокращени ем мы не можем. У сердечной мышцы – мыш ечные волокна ветвящиеся, с поперечной исчерченн о стью. Образуют сложнопереплетённую с еть. Сердечная мышца также сокращается автом а тически, без участия сознания. Эта мышца, перекачивающая кровь по телу, успевает за жизнь человека сократит ься в среднем более двух миллиардов раз. В нашем организме постоянно осу ществляется множество непроизвольных движ е ний. Так дыхание наше никогда не прерывается, мы непроизв ольно моргаем глазами. Когда нам холодно, маленькие мышцы начинают дейст вовать так, что мы этого почти не замеч а ем: возникает дрожь или гусиная кожа. Иногда при слишком сильн ой усталости , или бол ь шом напряжении, или длительной неподвижности мышца сокра щается, твердеет и отказывается действовать. В таком случае мы и с пытываем болезненную судорогу. Итак, благодаря мышцам и их сокращениям, наш организм способен осуществл ять разли ч ные функции, необхо димые для нашей жизнедеятельности. 3 . Нейроанатомия высшей нервной деятельности 3 .1 Феномены высшей нервной де ятельности: сознание, память, обучение В начале двадцатого века была выдвинута программа н аучных исследований псих и че ской деятельности головного мозга методами естественных наук. Предмет ом исследов а ния в тот период были условные рефлексы, как элемент психической деятельности головн о го мозга. В мировой науке в на стоящее время сформировалась целая область исследований, получившая н азвание нейронауки высших функций головного мозга. На первое место можно поставить полное понимание физико – химических процессов, с о ставляющих основу возбуждения и его проведения по нервным волокнам, а также процесс торм о жения в нейронах. Полное описание процессов возбуждения и торможения в нейронах привело к тому, что эта область знаний избавилась от всякой мистики. Другим важнейшим открытием было исследовани е процессов синоптического пр о ведения, то есть передачи сиг налов от нейрона к нейронам или другим клеткам организма. Возникло полно е убеждение в том, что в основе обучения (замыкания временной связи, по И.П. Павлову [3] ), пам яти и многих других процессов, связанных с высшей нервной де я тельностью, лежат синоптические пр о цессы. В отдельных типах клеток при синоптической а ктивации происходит экспрессия ранних г е нов, которые через соответствующие промоторы включают ра боту поздних генов, происходит синтез белка, который встраивается в пост синаптическую мембрану. От пос т синаптического нейрона может проходить информационный сигн ал (например, молекулы оксида азота или арахидоновой кислоты) на пресин о птический нейрон. И.П. Павлов [3] первый выделил у чело века два типа высшей нервной деятельности - мысл и тельный и художественный. Новорож дённый появляется на свет примерно с одной четвёртой веса головного моз га взрослого человека, но с полным набором нейронов. Затем начинается дл инный путь до полного созревания, в течении которого приобретаются зн а ния, необходимые для дальней шей жизни. В основе этого процесса лежит обучение. Н а пример, предметное зрение у человека формируется до пятнадцати лет его жизни. Оказ а лось, что если в этот период у человека было н а рушено зрение вследствие катаракты , то после восстановления зрения в более позднем возр асте уже не формируется предметное зрение. Речь формируется в период до четырёх лет. Отсутствие речевой практики, например у тугоухих детей, при водит к «эффекту Маугли». К числу глоб альных проблем физиологии высшей нервной деятельности, которые были сф ормулированы ещё И.П. Павловым [3] , о тносится физиология второй сигнальной системы. В о с новании этой функции лежит ассиметр ия полушарий головного мозга. На это непосредственно указ ы вают открытия в прошлом столетии мот орного и сенсорного центров речи в левом полушарии у правшей. (П. Брока, К. Верникс). Шимпанз е можно научить яз ы ку глухон емых или другим спос о бам сиг нализации. Но все эти языки не идут ни в какое сравнение с языком человека . Возможно, это связано с тем, что только у человека сущес т вуют «врождённые грамматики» по Н. Хо мскому, то есть врождённая способность усва и вать язык. Одним из главных свойств языка прежде всего яв л я ется способность удвоения окружающего мира – левое полушарие осуществляет логическую копию, а правое обра з ную. Вторым свойством языка яв ляется овладение памятью, не только текущей, но и ист о рической. Под исторической памятью по нимают накопление человечеством гигантской инфо р мации. Именно благодаря этому появила сь наша цивилизация, которая продолжает стремительно накапливать знан ия. Сознание – очень сложный объект для научных исследований. Прежде всего трудно опред е лить, что такое с ознание и его непросто наблюдать. Сознание субъективно, поэтому полно ми стики. П.В. Симонов [6] полагает, что «сознание определяется как знание, которое с по мощью слов, математических символов и обобщающих образов художественн ых пр о изведений может быть п ередано, может стать достоянием других членов общества. Осо з нать – сообщить, передать знания дру гому, в том числе другим положением в виде памя т ников культуры…». Другими словами сознанием обладае т только человек. Однако довол ь но сложный семантический анализ может проходить без участия сознания. Например, ан а лиз информации, направленной то лько в правое полушарие, не вербализуется, субъект н и чего не может сказать и внешним наблюдателем это может оцениваться, как факт, что эта информация не осознаётся. Однако этот же человек, при предъявлении в пра вое пол у шарие изображения пр едмета, может выбрать его левой рукой. Это значит, что семантический ана лиз не требует сознания в приведённом смысле слова. Более того известно, что ассоци а тивное (павловско е) обучение может происходить также помимо сознания субъекта. В кач е стве ещё одного примера можно при вести феномен «слепозрячих» больных. Это люди, получившие обширные мо з говые травмы в области корко вой проекции зрения. Сами они характеризуют себя как «слепых», но они способны скопировать рисунок, но не способны понять «ч то нарисовано?». Согласно конце п ции А.М. Иваницкого [9] дл я акта ощущения как психического феномена, необходим синтез сенсо р ной информации со следами памяти. Активация следов памяти происходит по механизму условного рефлекса. Со поставление сенсорной и несенсорной информации обеспечивается механи змом во з врата возбуждения из подкорковых центров эмоций и мотиваций, а также других отделов коры, вкл ючая асс о циативные зоны, в об ласть первичной проекции этого анализатора. В случае «слепо з рячих», из– за отсутствия зоны первичной проекции такое наложение невоз можно, и осознания зрительного образа не происходит. Сознание и другие психические феномены являются самым в ысоким уровнем де я тельности мозга, а также являются результатом нейробиологических процессов мозг а. Как же детально объя с нить в этом случае работу мозга? Вероятно, мы заблуждаемся, с читая, что нейроны и синапсы являются единицами сознания. Это результат кооперативной деятел ь ности ряда мозговых систем, а для человека – и «речевого» полушария. И так, мозг человека имеет о собенности, которые резко выделяют его из ряда других млекопитающих. Пер ечислим основные из них. Увеличение размеров (по индексу цефал и зации) головного мозга, особенно знач ительно увеличивается площадь коры больших полушарий за счёт гиган т ског о разрастания ассоциативных областей. Выраженная ассиметрия полушарий , каждое из которых создаёт свой мир, и, возможно имеет своё собственное со з нание. Эмоции стали системой мотиваций, заменив в этом смысле биологическое подкре п ление. Всё это благодаря развитию лим бической системы структур головного мозга. Очень длительное детство. Ув еличение веса мозга ребёнка до веса мозга взрослого человека за счёт обр азования связей нейронов между собой. Именно в этот период формируется ц ив и лизованный человек . Экстракортикальная локализация психических функций. Эт о означает, что мы вступили в век ноосферы (знаний). Основой этого является экстр а кортикальное (по Выгот скому [4] ) строение языковой функци и, составляющей основу второй си г нальной системы. Именно благодаря этому свойству, цивилизаци я накапливает знания. Благодаря ун и кальным свойствам второй сигнальной системы, человек непрер ывно изобретает всё новые и новые информационные технологии – начиная с изобретения письменности и ко н чая в наше вре мя созд а нием «всемирной паутины» - Интернета. Список использованных источник ов 1 . Сапина М.П. Анатомия челов ека. Медицина, 1990 2 . Батуев А.С. Высшая нервная деятельность. Учебник для вузов. Москва : Высшая шк ола, 1991 3 . Павлов И.П. Ответ физиолога психологам. Полн. собр. соч. Т.3, кн. 2. М-Л : Изд-во АН СССР, 1952. С.161. 4. Выготский Л.С. Мышление и речь. М: Лабиринт, 1999 5. Крушинский Л.В. Биологические основ ы рассудочной деятельности. М: МГУ, 1977 6. Симонов П.В. Лекции о работе головно го мозга. М: ИП РАН, 1998 7. Воронин Л.Г. Курс лекций по высшей нервной деятельности. М: Высшая школа, 1975 8. Вернадский В.И. Б иогеохимическая эволюция Земли и переход биосферы в но о сферу (философские мысли натуралиста). М: Наука, 1988 9 . Иваницкий А.М. Синтез информации в ключевых от делах коры, как основа субъективных переживаний. Журн. Высш. нервн. деят., Т . 47 . №2, С.209-226, 1997