Рефлекторная деятельность нервной системы. Рефлекс. Рефлекторная дуга. Центральный синапс

Понятие о рефлекторной регуляции физиологических функций. Понятие о рефлексе. Структура рефлекторной дуги: отделы и звенья и их значение. Классификация рефлексов по: а) биологическому значению, б) условиям проявления (безусловные, условные), в) природе рецепторов, г) локализации центрального звена, д) органам – эффекторам, е) числу синапсов. Синапс: а) определение, б) классификация по структуре, локализации, способу передачи сигнала, функциям, в) структура и функциональная роль отдельных элементов синапса: пресинаптическая и постсинаптическая части синапса г) механизм выделения медиаторов, роль кальция, д) физиологическая роль рецепторов на постсинаптической мембране.

Возбуждающие синапсы и их медиаторы. Формирование возбуждающего постсинаптического потенциала (ВПСП).

Основной формой нервной деятельности являются рефлексы. И. П. Павлов говорил: «В жизни сложного организма рефлекс есть существеннейшее и наиболее частое нервное явление. При помощи его устанавливается постоянное, правильное и точное соотношение частей организма между собой и отношение организма к окружающим условиям».

Рефлекс –закономерная реакция организма на изменение внешней или внутренней среды (т. е. на действие раздражителя), осуществляемая с участием центральной нервной системы. Рефлексы проявляются в возникновении или прекращении какой-либо деятельности организма: в сокращении или расслаблении мышц, в усилении или снижении секреции железистыми клетками. Благодаря рефлексам организм реагирует на различные изменения в среде и приспосабливается к ним.

Впервые о рефлекторном ответе организма на раздражители высказал французский философ и врач Рене Декарт в XVIIв. Дальнейшее развитие рефлекторная теория нашла в трудах И. М. Сеченова, И. П. Павлова, Ч. Шеррингтона.

В 1863 году И. М. Сеченов в книге «Рефлексы головного мозга» утверждал, что всё сознательное и бессознательное в организме возникает по типу рефлекса. И. П. Павлов в начале XXв. выделил особый класс рефлексов – условные рефлексы.

Пример рефлекса: болевое воздействие на кожу вызывает рефлекторное отдергивание руки.

Виды рефлексов. Все рефлексы целостного организма разделяют на безусловные или врожденные и условные или приобретенные. Безусловные рефлексы отличаются большим многообразием.По биологическому значениюразличают пищевые, оборонительные, ориентировочные, половые и др. рефлексы.В зависимости от участия отделов мозгарефлексы разделяют на спинальные, в которых участвуют нейроны спинного мозга; бульбарные – нейроны продолговатого мозга; мезенцефальные – нейроны среднего мозга и т. д.По характеру ответной реакции рефлексы делят на моторные или двигательные – эти рефлексы выполняют мышцы; секреторные — выполняют секреторные железы; сосудодвигательные — проявляющиеся в сужении сосудов. Есть еще защитные рефлексы: чихание, кашель; сухожильные; зрачковые и др.

Рефлекторная дугаили рефлекторное кольцо. Структурную основу рефлекса составляют нейронные цепи. При осуществлении любого рефлекса нейроны образуют путь, по которому нервные импульсы идут от рецепторов, воспринимающих действие раздражителя к органу, исполняющему рефлекс – эффектору. Этот путь называют рефлекторной дугой. В состав самой простой рефлекторной дуги входят не менее двух нейронов: 1) афферентный нейрон — его дендриты с рецепторами воспринимают раздражитель; 2) эфферентный нейрон — его аксон включает в ответную реакцию рабочий орган — эффектор. Эффектором может быть скелетная, сердечная или гладкая мышца, а также секреторная клетка. Чаще в организме встречаются рефлекторные дуги из трех и более типов нейронов. В этом случае между афферентным и эфферентным нейронами включаются один или несколько вставочных нейронов (интернейронов). Рефлекторная дуга дополняется еще одним звеном – обратной связью – это афферентный нейрон, соединяющий эффектор с центром рефлекторной дуги. Обратная связь необходима для контроля за исполнением рефлекса. В результате, рефлекторная дуга замыкается в кольцо. Цепь нейронов в каждом безусловном рефлексе генетически запрограммирована.

Схемы рефлекторных дуг дают упрощенное представление о количестве нейронов, участвующих в рефлекторном акте. В действительности, нервные импульсы в процессе развития рефлекса широко распространяются в центральной нервной системе по многочисленным нейронам.

Время рефлекса– период времени от момента воздействия раздражителя на рецепторы до появления ответной реакции. Оно составляет от 50 до 100мс и зависит от количества вовлеченных в рефлекс нейронов.

Синапс – как средство взаимодействия нейронов. Синапс — это место контакта нейронов или аксона эфферентного нейрона и мышечного волокна. Термин синапс, синаптическая передача ввел Ч. Шеррингтон (1892 г). Если взаимодействуют нейроны между собой, то такой синапс называют центральным, а если взаимодействует эфферентный нейрон со скелетной мышцей, то такой синапс называют периферическим.

Строение центрального синапса. Синапсы в нервной системе бывают аксо-аксональными, аксо-дендритными, аксо-соматическими, т. е. образуются либо между отростками разных нейронов, либо между отростками и телом нейронов. Количество синапсов на нейроне может достигать нескольких тысяч. Синапсы по механизму передачи сигнала различают электрические и химические. Подавляющее большинство синапсов центральной нервной системы относятся к химическим. Аксон каждого нейрона, подходя к другим нервным клеткам, ветвится и образует до 10 тысяч нервных окончаний, которые имеют вид пуговок или бляшек. Химический синапс состоит из трех элементов: пресинаптической части, постсинаптической части и синаптической щели. Каждая бляшка нервного окончания покрыта мембраной, ее называют пресинаптической. Внутри бляшки имеются пузырьки, содержащие какой-либо возбуждающей или тормозной медиатор. Синаптическая щель заполнена внеклеточной жидкостью с высокой концентрацией ионов кальция. Постсинаптическая мембрана находится на теле, дендритах или аксоне нейрона, к которому передается нервный импульс.

Механизм передачи возбуждения в синапсе. Медиаторы – это химические посредники передачи информации в синапсе с одного нейрона на другой. Выделение медиатора из пресинаптического окончания возможно только, если пресинаптическая мембрана будет деполяризована поступившими к нервному окончанию импульсами. В пресинаптической мембране есть каналы для ионов кальция, которые при отсутствии возбуждения закрыты. Ионы кальция играют определяющую роль в выделении медиатора. При деполяризации пресинаптической мембраны пришедшем сюда возбуждением кальциевые каналы открываются, кальций из синаптической щели поступает в пресинаптическое окончание, обеспечивает слияние медиаторных пузырьков с пресинаптической мембраной и выделение медиатора в синаптическую щель. Выделившийся в синаптическую щель медиатор перемещается к постсинаптической мембране, там он связывается со специфическими рецепторами, выполняющими одновременно роль ионных каналов. Образовавшийся комплекс «медиатор – рецептор» повышает проницаемость постсинаптической мембраны для определенных ионов, в результате меняется разность потенциалов на постсинаптической мембране и формируется постсинаптический потенциал. В зависимости от природы медиатора и характера связывающих его рецепторов постсинаптическая мембрана может быть деполяризована, что характерно для возбуждающих синапсов или гиперполяризована, что типично для тормозных синапсов.

Возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП)формируется на постсинаптической мембране в ответ на действие возбуждающих медиаторов. К таким медиаторам относят: ацетилхолин, норадреналин, дофамин, серотонин. Медиатор взаимодействует с рецепторами постсинаптической мембраны как ключ с замком, т. е для каждого медиатора существует определенный тип рецепторов. В результате взаимодействия медиатора с рецепторами постсинаптической мембраны открываются натриевые каналы (возможно участие и кальциевых каналов). Натрий поступает внутрь клетки через постсинаптическую мембрану и деполяризует ее. Возникшая разность потенциалов на постсинаптической мембране называется возбуждающим постсинаптическим потенциалом. Если его величина будет достаточной, то во внесинаптической части мембраны нейрона формируются потенциалы действия. Прекращение действия медиатора обусловлено удалением его из синаптической щели либо за счет обратного «захвата» структурами пресинаптического окончания, либо разрушения его специальными ферментами постсинаптической мембраны. В синапсах может развиваться процесс торможения, о чем будет сказано далее.

Вопросы для самоконтроля

44. Синапс предназначен для:

а) передачи медиатора.

б) выделения медиатора.

в) возбуждения рецепторов.

г) передачи сигнала.

д) восприятия раздражителя.

45. Синапс — это:

а) место контактов любых клеток.

б) средство взаимодействия двух нейронов.

в) участок выделения медиатора.

г) участок возбудимой мембраны.

46. В химических синапсах посредником передачи сигнала является:

а) ионы натрия.

б) медиаторы.

в) ионы кальция.

г) ионы калия.

47. Выделение медиатора в химическом синапсе происходит благодаря:

а) ионам кальция

б) рецептором на постсинаптической мембране

в) белкам — насосам

г) ионом натрия

д) ионам калия.

48. Основной формой деятельности нервной системы является:

а) реакция

б) ответ на раздражение

в) рефлекс.

г) нейросекреция.

д) проведение возбуждения.

49. Деполяризация мембраны пресинаптического окончания приводит к:

а) открытию кальциевых каналов

б) открытию калиевых каналов.

в) открытию натриевых каналов.

г) закрытию калиевых каналов.

д) закрытию хлорных каналов

50. Ионный состав жидкости синаптической щели сходен с:

а) внутриклеточной жидкостью.

б) слюной.

в) внеклеточной жидкостью.

г) мочой

д) плазмой крови.

51. В жидкости синаптической щели всегда меньше в сравнении с клеткой ионов:

а) калия.

б) натрия.

в) кальция.

г) хлора.

52. В пресинаптическом окончании пузырьки с медиатором могут взаимодействовать с:

а) рецепторами.

б) ионами кальция.

в) ферментами.

г) белками.

д) между собой.

53. Открытие ионных каналов постсинаптической мембраны может привести к:

а) активному транспорту ионов.

б) возбуждению постсинаптических рецепторов.

в) переходу ионов натрия по градиенту концентрации.

г) блокаде пресинаптических рецепторов.

д) разрушению медиатора.

54. В формировании ВПСП участвуют ионы:

а) натрия.

б) магния.

в) калия.

г) хлора

55. Взаимодействие ацетилхолина с холинорецептрами постсинаптической мембраны приведет к формированию:

а) ВПСП.

б) ПД.

в) мембранного потенциала

г) ответа нет.

56. Рефлекс — это:

а) ответная реакция клетки на раздражитель.

б) ответная реакция органов.

в) ответная реакция ЦНС.

г) закономерная ответная реакция организма с участием нервной системы

д) рефлекторная дуга.

57. По биологической значимости рефлексы бывают:

а) полисинаптические.

б) кожные.

в) спинальные.

г) условные.

д) пищевые.

58. Назовите последовательность расположения частей рефлекторной дуги:

а) афферентная, промежуточная, центральная.

б) афферентная, центральная, эфферентная.

в) афферентная, промежуточная, эфферентная.

г) афферентная, вставочная, центральная.

д) афферентная, эфферентная, вставочная.

59. Эффектором не является:

а) гладкая мышца

б) скелетная мышца

в) сердечная мышца

г) нервная клетка

д) секреторная клетка

60. Рефлекторная реакция обусловлена наличием:

а) рефлекторной дуги.

б) рецепторного аппарата.

в) активностью нервных центров.

г) большой скоростью проведения возбуждения.

д) низким порогом возбудимости нервной системы.

61. Сокращение мышц нервно-мышечного препарата лапки лягушки при раздражении нерва электрических током можно назвать:

а) рефлексом.

б) ответной реакцией.

в) безусловной реакцией.

г) условным рефлексом

д) защитным рефлексом

62. В спинном мозге не находятся:

а) афферентные нейроны.

б) интернейроны.

в) мотонейроны.

г) вставочные тормозные нейроны.

д) вставочные возбуждающие нейроны.

63. Выделившийся из пресинаптического окончания медиатор:

а) диффундирует через постсинаптическую мембрану

б) присоединяется к рецепторам постсинаптической мембраны

в) активным транспортом переносится через постсинаптическую мембрану

г) не расщепляется в синаптической щели специальным ферментом

д) уменьшает электрическое сопротивление синаптической жидкости.

64. Для выделение медиатора из пресинаптического окончания необходим:

а) ток ионов калия из пресинаптического окончания

б) ток ионов хлора в пресинаптическое окончание

в) ток ионов кальция из пресинаптического окончания

г) ток ионов кальция в пресинаптическое окончание

д) специальный переносчик.

65. Какое событие не является рефлексом:

а) мигание в ответ на раздражение инородным телом роговицы глаза

б) кашель при попадании инородного тела в дыхательные пути

в) образование антител на чужеродный белок

г) выделение слюны при жевании твердой пищи

д) одышка в связи с тяжелой физической работой.