Подходы к изучению мозга человека. Общий план строения нервной системы. ЦНС и периферическая нервная система. Какие процессы в организме контролирует нервная система

Причины прогрессивного развития нервной системы от диффузной до трубчатой.

Шесть этапов формирования нервной системы.

1. Нейрональная индукция и многократное деление нейроэпителиальных клеток (250.000 в минуту)

2. Дифференциация нейроэпителиальных клеток на нейроглиобласты и нейробласты и затем – нейроглиобластов на глиальные, а нейробластов на нервные клетки.

3. Миграция глиальных клеток и затем по их отросткам нейронов к месту их функционирования.

4. Агрегация сходных нейронов и фасцикуляция их длинных отростков.

5. Ориентация нейронов и их отростков в отделах ЦНС, установление контактов между нейронами и нейронами и органами эффекторами.

6. Запрограммированная гибель нейронов – апоптоз.

Основные причины прогрессивного развития нервной системы:

1. Возникновение и развитие рецепторного аппарата, развитие дистантных рецепторов для улавливания сигналов не при непосредственном соприкосновении, а возможность реагировать на далеко отставленные раздражители, что позволяет заранее принимать решение.

2. Концентрация рецепторов на головном отделе тела – цефализация. Это приводит к доминированию головных ганглиев, к их усложнению, возможности воспринимать все больше и больше информации, что приводит к еще большему развитию ганглиев и рецепторных образований. Таким образом, очень существенную роль для развития мозга играет все увеличивающийся поток афферентации, т.е. сигналов из внешней среды от рецепторов по афферентным нейронам. Яркий пример – кольчатые черви малощетинковые без органов зрения и каких бы то ни было придатков — одна головная лопасть, и многощетинковые, у которых есть глазки, сложно устроенные глаза, щупальца и щетинки на головном отделе и как результат прогрессивного развития нервной системы и рецепторов – появление выростов тела в виде псевдоподий.

3. Усложнение двигательной активности за счет формирования псевдоподий способствует развитию мускулатуры, что приводит к усложнению рецепторного аппарата, а это приводит к расширению диапазона поступающей в мозг информации (афферентации) об окружающей среде.

Общий план строения нервной системы: центральная (головной и спинной мозг со спинномозговым каналом и желудочками мозга и оболочками мозга) и периферическая (соматическая, иннервирующая скелетную мускулатуру и обеспечивающая движение, и вегетативная, регулирующая работу внутренних органов).

Центральная нервная система делится на головной мозг и спинной мозг. Головной мозг и спинной мозг снаружи покрыты твердой мозговой оболочкой. Между твердой мозговой оболочкой и мозгом находится цероброспинальная жидкость. Внутри спинного мозга проходит спинномозговой канал, который в головном мозге превращается в систему мозговых желудочков. Спинномозговой канал и желудочки заполнены цероброспинальной жидкостью.

Цероброспинальная жидкость выполняет функции:

- защитную

- питающая функция (в ней содержатся белки, пептиды, аминокислоты)

- диагностическую (при заболеваниях и при травмах мозга состав цероброспинальной жидкости меняется).

- лечебная (через нее можно вводить в мозг вещества) Кроме того, при эпилепсии берут цероброспинальную жидкость между приступами, потом ее же вводят обратно, и количество приступов меняется, но этот вопрос еще не изучен.

Перефирическая нервная система делится на:

- соматическую (иннервирует скелетную мускулатуру, т. е. нерв подходит к этой мышце);

- вегетативную:

• симпатическую

• парасимпатическую. (обе они регулируют работу внутренних органов).

Пренебрежение египтян: не бальзамируют, а вымывают из черепа.

427-347 г. до н. э. — время Платона. Интересовался сферической формой мозга.

420 г. до н.э. – Гиппократ: реалистично представлял лишь внешнее строение тела человека и все-таки: «Некоторые говорят, что мы мыслим сердцем и что именно оно чувствует печаль и заботу. Но дело не так обстоит. Полезно знать, что не из иного места возникает в нас удовольствие, радость, смех, шутка как из мозга, откуда также происходит тоска, печаль, скорбь, плач. И этой частью мы мыслим и разумеем, видим и слышим, распознаем постыдное и честное, худое и доброе».По существу, практически все функции мозга перечислены.

370 г. до н. э. — время Аристотеля. Написал около 1000 книг. Считал, что мозг остужает кровь, которую нагревает сердце.

320 г. до н. э. Герофил написал книгу "Анатомика". Ему разрешили вскрывать трупы. Описал глаз, описал нервные связи внутренних органов со спинным и головным мозгом и считал, что «умственная деятельность – функция мозга».

129 г. до н. э. — Гален. Был римским врачом и 1-ым физиологом. Механически раздражал нервы, которые идут к сердцу. Мечтой его жизни было увидеть целый скелет. Изучал строение и функции органов живых животных, например свиней и обезьян. Изучал строение, анатомию медведей, собак, слонов. Выяснил в результате наблюдений:

1. Двигательные и чувствительные нервы выходят из головного и спинного мозга и подходят к органам.

2. Изучал действие блуждающего нерва на сердце.

3. Изучал действие межреберных нервов на дыхание.

4. Изучал строение спинного мозга на поперечных и продольных срезах.

5. Считал, что мозг — источник нервных влияний.

6. Первый психофизиолог.

Везалий — сын аптекаря, был хорошим рисовальщиком (считал своим учителем Леонардо да Винчи). Считал, что мозг — это не единое серое в-во, что он хорошо снабжается кровью. Выявил в сером в-ве головного мозга таламус, гипоталамус, бугры четверохолмия, свод, гиппокамп. Называл Галена "божественным мужем", но нашел в его работах 200 ошибок.

15 млрд нейронов в головном мозге. Кроме нейронов, есть глиальные клетки (100-130 млрд). После 30 лет погибает от 30 до 65 тыс. нейронов ежедневно и от 7 до 10 тыс. связей между ними. Обучение, память и т. д. — это сети нейронов.

Любая деятельность сводится к раздражению и торможению нейрона на мембране.

Разные подходы:

• Анатомический – изучается морфология, цитология и гистология мозга, единство нервных и глиальных клеток, кровеносные сосуды, оболочки мозга.

• Биофизический. Мозг — это взаимодействие клеточных и субклеточных единиц, разделенных мембранами. Строение и функции мембран – задача биофизиков и электрофизиологов.

• Психологический подход —изучение мозга как источника психической деятельности.

• Физиологический подход – изучение нервных центров.

Функции мозга:

Взаимодействие с внешней средой (сенсорные,моторные области мозга, спинной мозг, соматическая н.с.)	Регуляция работы внутренних органов Продолговатый мозг, Гипоталамус, вегетативная н.с.	Умственная деятельность
зрение	дыхание	память
слух	кровообращение	обучение
движение	выделение	эмоции
речь	Эндокринная система	письмо
Обоняние и др.	пищеварение	чтение рисование и др.

7) Почему необходимы эксперименты на животных? Экстирпация – самый древний метод изучения функций мозга. Хирургические методы лечения мозга.

Очень часто изучение причин, механизмов да и способов лечения того или иного заболевания связано с инвазивным воздействием на организм, с экспериментальным исследованием нового метода лечения и применения нового лекарственного препарата. Но это невозможно осуществлять на человеке – ни на здоровом, ни на больном.

Но медицина развивается, создаются новые приборы, например, недавний метод стентирования сосудов сердца. Конечно, сначала этот метод должен был быть отработан на животных. Очень частое заболевание – поражение клапанов сердца, которые управляют потоками крови в сердце. Если клапан не работает, это грозит остановкой сердца и гибелью больного. Нужен новый клапан. Но его надо придумать, надо создать и надо применить. На ком? На больном человеке? Конечно, нужен эксперимент, причем сердце должно быть похожим на сердце человека. Как правило, приходится прибегать к эксперименту на взрослых больших собаках. И никакое компьютерное моделирование при этом не поможет: невозможно учесть все особенности сложного организма. Клиницисты вместе с инженерами и программистами постоянно совершенствуют клапаны, значит нужна следующая проверка и опять эксперимент на животном. Искусственная почка, пересадка органов, искусственные сосуды – все это насущные вопросы медицины, и они должны решаться, так как методы должны совершенствоваться, становиться более безопасными.

Космос не может обойтись без экспериментальных полетов в Космос: сначала полетели крысы, затем Белка и Стрелка, затем обезьяны и только потом – человек.

Основополагающие закономерности возникновения возбуждения и торможения в нервных клетках, механизмы проведения возбуждения сначала были получены на гигантских аксонах кальмаров – на этих данных и сейчас строятся наши представления о важнейших процессах, протекающих в нервной системе человека.

Кафедра Психофизиологии факультета психологии –многие годы была передовой в исследованиях закономерностей взаимодействия нейронов в нервных ганглиях – улитки. Полученные знания помогли приблизиться к пониманию, как происходит взаимодействие в нервных сетях высших животных и человека.

И, наконец, фармакология – ежегодно синтезируются все новые и новые препараты, и прежде чем они будут испытаны на человека в доклинических исследованиях, происходит их проверка на животных и, в первую очередь, на сердце лягушки, затем, если результат положительный, на крысах, кроликах, обезьянах и только после этого – на добровольцах – людях.

Но есть жесткие правила работы с животными. За рубежом надо пройти месячные курсы, чтобы тебя допустили до работы с животным. Очень жесткие требования к обезболиванию и выстраивается такая градация: если серию экспериментов можно провести не на собак е или кошке, а на кролике - проводят на кролике, если можно взять в эксперимент не кролика, а крысу, работают на крыса, причем конечно на лабораторных, выращенных в специальных питомниках, которые не приспособлены к жизни в природе. Они не так умны и сообразительны как дикие животные, но в экспериментах чаще всего используют именно их.

О необходимости доклинической проверки препаратов окончательно был решен вопрос в 70-е годы. Был синтезирован новый успокаивающий и снотворный препарат толидомид, он казался совершенно безопасным и его рекомендовали беременным женщинам. В результате родилось много детей с неразвитыми конечностями. Препарат оказался тератогенным, т.е. оказывающим патологическое влияние на потомство. В настоящее время ни один препарат не допускается до клинических испытаний, если не проведены его исследования на тератогенность, как правило, на кроликах.

Самый древний метод, применявшийся еще в доисторические времена – это экстирпация, т.е. удалений какого-то участка ЦНС и наблюдение за тем, какие функции будут нарушены. До мозга надо добраться и сначала необходима трепанация черепа- необходимо сделать «окно» в черепе. Уже древние цивилизации были знакомы с трепанацией, но делали это или для изгнания злых духов, завладевших душевнобольным, или для извлечения «камня глупости». Инструменты разные –трепаны, пилки, кусачки, бормашина.

Можно удалить таламус, мозжечок, ядра гипоталамуса или любую другую структуру, но необходимо учитывать, с какими структурами она связана, так как патологические последствия могут быть результатом не только удавления исследуемой структуры, но и нарушение тех областей мозга, с которыми связана и совместно работало удаленное образование (например –таламус-кора). Поэтому трудно разрушить локально только какую-то определенную структуру, так как все они в мозге взаимосвязаны.

Наиболее доступной для экстирпации является неокортекс, и поэтому первой исследовалась роль коры больших полушарий. В конце Х1Х в. считалось, что кора больших полушарий отвечает за все функции организма и без нее человек и животное жить не может. В 1888 году Гольц сумел удалить у собаки всю кору больших полушарий, но главное – собака осталась живой. Естественно, многие функции были нарушены: животное не видело, не слышало, не могло двигаться, не отзывалось на кличку, глотало только пищу, помещенную в рот, но все вегетативные функции (пищеварение, выделение, дыхание и др.) сохранились. Таким образом, было уточнено, за какие функции организма неокортекс не отвечает.

1893 год. Имя Лючиани связано с исследованием функций мозжечка. Он также хорошо доступен для удаления, причем Лючиани удалял поочередно полушария мозжечка, их разные участки, червь мозжечка и проводил тщательное наблюдение за теми изменениями в двигательной активности животных после удаления того или иного отдела мозжечка. Полученные наблюдения он тщательно конспектировал и сейчас врач, по изменения двигательной активности больного может определить, какая часть мозжечка повреждена.

Но все-таки и физиологи, и медики, и психологи вели поиск тех областей мозга, которые участвуют в интеллектуальных процессах. Поскольку это наиболее сложная задача для ЦНС, значит ее и должна выполнять структура, имеющая самое сложное строение, получающая информацию от всех отделов ЦНС. С этой точки зрения началось тщательное исследование неокортекса. Были выявлены сенсорные зоны коры, которые участвуют в обработке и созданию зрительных, обонятельных, слуховых и др. образов. Были открыты, описаны и исследованы моторные зоны коры, которые обеспечивают произвольные движения. Таким образом, 1/4 поверхности неокортекса обеспечивает сенсомоторную функцию. Из оставшихся 3/4 поверхности коры больших полушарий занимают лобные доли. В ходе эволюции ни одна из областей мозга так не увеличена у человека по сравнению с животными, как лобные доли. Именно они дали человеку «высокий» лоб, который, как правило, ассоциируется с более мощным интеллектом. Первыми к этому выводу пришли художники, поэты, философы, которые провозгласили, что именно большие лобные доли обеспечивают умственное превосходство человека над животными. И как часто бывает в истории науки, существенный поворот начался после случайного обнаружения фактов, противоречащих этому утверждению.

Событие: Финеас Гейдж – 1848 год. Старший мастер на строительстве железной дороги. Стержень – длина около 1 м, диаметр 3 см, вес 6 кг. Час без сознания. Прожил еще 12 лет с сохраненным интеллектом, но с измененной личностью.

Анализ подобных клинических случаев с разрушенными или оперированными лобными долям и более тщательное исследование их функций показал, что они не влияют – на пищеварение, дыхание, и другие вегетативные функции. После операции не происходит нарушения умственной деятельности, память сохраняется, но трудно таким больным оперировать одновременно с несколькими понятиями, трудно составлять суждение об абстрактных понятиях. И особенно резко меняется личность.

Стало ясно, что далеко не все вопросы можно решить в клинике, а необходимы эксперименты, причем на человекообразных обезьянах – шимпанзе. Изучали способность к обучении до и после удаления лобных долей. Если удаляли одну долю, обучение не изменялось, но при удалении обеих долей был получен очень важный, хотя казалось побочный материал. Обучение изменялось незначительно, но если до операции каждая ошибка сопровождалась у шимпанзе приступами ярости, то после операции животное было совершенно равнодушно к результатам эксперимента – получит или нет вознаграждение. Так появилась операция лоботомии.

Результаты исследования историй болезни и результаты по лоботомии на обезьянах были доложены в 1935 г. на Международной неврологической конференции в Лондоне. И тогда началось повсеместное внедрение этой операции у больных с нарушением психики и проявлениями агрессии. Первым 20 операций провел уже в 1936 г. Эгаш Мониш в Лиссабоне. Он не удалял лобные доли, а пересекал связи между ними и другими отделами (лейкотомия). Операции поведены были на очень агрессивных больных шизофренией, которые должны были быть изолированы от людей. После операции больные становились неопасными, послушными, уходило постоянное напряжение, озабоченность, но наступала апатия, тупость, медлительность, потеря интереса к жизни. Даже боль не вызывала раздражения.

К сожалению, в настоящее время приходится прибегать к оперативному удалению лобных долей в связи с опухолью, постинсультного тромбоза, гельминтозной инвазии. После операции у больных наблюдается стойкая персеверация – настойчивость в выполнении начатого действия: плюс минус плюс минус плюс минус

Здоровый + - + - + -

Больной + - - - - -

Больной задание понимает, но не может остановиться и изменить свое действие. Больные с поврежденными лобными долями с трудом изменяют поведение в соответствии с изменениями внешних обстоятельств. Обстоятельства меняются, а поведение – нет. Больные гиперактивны, гиперреактивны и отличаются сильной отвлекаемостью.

Таким образом, лобные доли играют главную роль в выборе стратегии поведения. Они вносят равновесие между эмоциями и интеллектом, что удерживает человека от поступков, которые противоречат его интересам.

Сейчас – экстирпация применяется с целью удаления участков мозга, которые включаются в патологический процесс, вызывающий эпилепсию или болезнь Паркинсона.

1817 г. –Джеймс Паркинсон опубликовал эссе с парадоксальным названием «Дрожательный паралич», он описал заболевание, которое затем было названо болезнь Паркинсона – тремор и сильная скованность.

1919 год –в диссертации Третьякова впервые приводятся данные о взаимосвязи болезни Паркинсона с недостатком нейронов черной субстанции среднего мозга.

Через 40 лет было доказано, что болезнь Паркинсона связана с недостатком дофамина – медиатор клеток черной субстанции. При их отсутствии прекращаются тормозные влияния черной субстанции через таламус на моторную зону коры больших полушарий и начинается тремор и скованность. Лечение – дофамин- L-Дофа – ГЭБ, и все-таки часто приходится оперировать- разрушают вентро-латеральное ядро таламуса, через которое избыточная импульсация из бледного шара, черной субстанции, красного ядра, мозжечка, вестибулярного аппарата поступает в моторную кору больших полушарий, вызывая расстройства тонуса и движений из-за тремора и скованности.

Наиболее тяжелой формой эпилепсии является височная, которая возникает при повреждении миндалины или гиппокампа – структур с повышенной судорожной готовностью. После инфекциями может возникнуть ФОКУС эпилептической активности и его надо разрушить. Если фокус эпилепсии возникает в гиппокампе – приходится удалять большую часть височной доли. При хорошем результате число припадков резко снижается или они прекращаются, и, что очень важно, можно применять меньшие дозы противоэпилептических препаратов, так как они токсичны.

8) Электрофизиологические методы изучения мозга: микроэлектродный, метод вызванных потенциалов, микроионофорез, стереотаксический метод.

Эти методы возникли и развились в результате технического прогресса – развития радиоэлектроники, а сейчас подключилась и компьютерная техника.

Микроэлектрод –активность одного нейрона, его способность к конвергенции, способность отвечать на разные воздействия, активность нейронов в свободном поведении. Были найдены нейроны, которые участвуют в сложным инструментальных движениях животного 6у кролика во воремя доставания морковки, у кошеи при пении птицы или на запах рыбы.

Микроионофорез –подведение химического вещества к клетке – особенности нейрохимии. Создана «химическая карта» мозга.

Вызванные потенциалы – связь между структурами.

ЭЭГ — суммарная электрическая активность мозга: бета-ритм (14-30 Гц) регистрируется во время бодрствования, альфа-ритм – при закрытых глазах при бодрствовании (8-13 Гц), тета (4-8 Гц) отражает состояние тревожности, дельта ритм (1-4 Гц) – во время сна. Роль: отражают сон, опухоль, эпилепсию, смерть мозга,

Но как можно попасть в нужную структура мозга? Необходим стереотаксический прибор для установки головы оперируемого пациента в нужном положение и предотвращения движения и стереотаксические карты, на которых обозначены все структуры мозга и их расположение в мозге по отношению к черепу. Это позволяет сделать отверстия для электродов в черепе на нужном расстоянии от швов и дает возможность опускать электрод на нужную глубину. Стало возможным оперировать миндалину, разрушать вентролатеральное ядро таламуса, вживлять электроды в структуры мозга для купирования эпилептических приступов и позволило обнаружить в мозге зоны отрицательного и положительного подкрепления.

Пример с самораздражением у крысы.

Пример раздражения хвостатого ядра у макаки резус.

Пример раздражения хвостатого ядра у быка торо

Пример раздражения хвостатого ядлра у грозного вожака стаи обезьян.

Большой шаг вперед – появление неинвазивных методов томографии. Появилась возможность проследить нарушение структур мозга прижизненно, что дает возможность более своевременно начинать лечение, например, при опухоли и при инсульте, при аневризме. Появилась также возможность наблюдать, какие структуры мозга принимают участие в обработке той или иной информации и участвуют в эмоционально окрашенных реакциях. Стало наглядным, какие патологические изменения происходят в мозге при эпилептических приступах, и в каких структурах мозга они развиваются в первую очередь.

Дата добавления: 2015-04-24