Нервная система. Центральный и периферический отделы

Будем приветствовать желающих принять участие в совершенствовании предлагаемой презентации
С уважением, авторы проекта
В презентации используются эффекты анимации
Для продолжения просмотра каждого последующего эффекта нажимать левую клавишу мыши (или другую управляющую кнопку) не раньше, чем через 4-5 секунд

Организм человека,
как совокупность систем органов, управляется
двумя системами:
Эндокринной Нервной
Представлена железами внутренней секреции
Представлена нервной системой, состоящей из центрального и периферического отделов

Нервная система
представлена центральным и периферическим отделами
К центральной нервной системе относятся головной и спинной мозг
К периферическому отделу относятся нервы, сплетения, узлы (ганглии)

Нервная система представлена
(функционально)
Соматический отдел
Управляет опорно-двигательным аппаратом, поперечно-полосатыми мышцами.
Контролируется сознанием.
Вегетативный отдел
Управляет внутренними органами (гладкими мышцами, железами).
Сознанием не контролируется.

Структурно-функциональной единицей ЦНС
является нейрон
Нейрон окружен клетками нейроглии

Нейроны
специализированные клетки, способные принимать, обрабатывать, кодировать, передавать и хранить информацию;
способны устанавливать контакты с другими нейронами.

Нейронов в нервной системе человека
по данным разных авторов от 14 до 100 миллиардов клеток
Размеры тела нейрона 6 – 120 мкм
14 000 000 000 – 100 000 000 000

Нервная ткань – возбудимая ткань.
В ответ на воздействие в ней возникает и
распространяется процесс возбуждения.
Возникновение и распространение возбуждения это основной способ осуществления нервной системой её управляющей функции.

Для возникновения возбуждения в нервной клетке
необходимо
Существование на клеточной мембране в состоянии покоя электрического потенциала - мембранного потенциала покоя
+
+
+
-
-
-

Для возникновения возбуждения в нервной клетке необходимо
Способность изменять потенциал за счет изменения проницаемости мембраны клетки для некоторых ионов
+
+
+
-
-
-

Клеточная мембрана состоит из двойного слоя липидов, повернутых «головками» наружу, а «хвостами» друг к другу
Между ними свободно плавают глыбы белковых
молекул

Мембранный потенциал покоя возникает благодаря
свойствам клеточной мембраны
Избирательная проницаемость
Изменчивая проницаемость
Толщина клеточной мембраны около 100 ангстрем

В возникновении и поддержании мембранного
потенциала основную роль играют два специальных
белка
Один из них выполняет роль натрий-калиевого насоса
Второй белок служит каналом утечки калия

Изначально по обе стороны клеточной мембраны
количество ионов К+ и Na+ одинаково
K
Na
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
K+ = 7
Na+ = 7
K+ = 7
Na+ = 7
+14
+14

Под действием АТФ
ионы К+ активно перекачиваются внутрь клетки,
а ионы Na+ из клетки
K
Na
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
K+ = 7
Na+ = 7
K+ = 7
Na+ = 7
+14
+14
АТФ
АТФ
K+ = 4
Na+ = 10
K+ = 10
Na+ = 4

Через второй белок, который является каналом утечки К+,
он (К+) из области повышенной концентрации
(внутри клетки) устремляется за пределы клетки
K
Na
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
+14
+14
K+ = 4
Na+ = 10
K+ = 10
Na+ = 4
K+ = 7
Na+ = 10
K+ = 7
Na+ = 4
+17
+11

Концентрация положительных ионов вне клетки
превышает концентрацию внутри
к внутренней стороне мембраны притягиваются
отрицательные ионы
K
Na
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
K+ = 7
Na+ = 10
K+ = 7
Na+ = 4
+17
+11
+
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
_
_
_
_
_

Таким образом мембрана в состоянии покоя поляризована
то есть имеет разницу потенциала по обе стороны мембраны, который называется потенциалом покоя
Потенциал покоя нейрона примерно минус 70мВ
K
Na
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
K+ = 7
Na+ = 10
K+ = 7
Na+ = 4
+17
+11
+
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
_
_
_
_
_

Запомнили!!!
Потенциал покоя мембраны клетки
определяется большим количеством ионов Na+
вне клетки
Равен около 70 мВ
Na+

Для возникновения возбуждения в нервной клетке
необходимо
Существование на клеточной мембране в состоянии покоя электрического потенциала - мембранного потенциала покоя
+
+
+
-
-
-

Для возникновения возбуждения в нервной клетке
необходимо
Ионов Na+ на внешней поверхности клеточной
мембраны в 8 – 10 раз больше, чем на внутренней
+
+
+
-
-
-

В клеточной мембране есть каналы для ионов Na+
Когда клетка находится в состоянии покоя,
каналы для ионов Na+ закрыты
K
Na
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
K+ = 7
Na+ = 10
K+ = 7
Na+ = 4
+17
+11
+
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
_
_
_
_
_

Для открытия каналов ионов Na+ необходимо
воздействие специального усилия – раздражителя
В результате воздействия раздражителя,
откроются натриевые каналы
K
Na
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
K+ = 7
Na+ = 10
K+ = 7
Na+ = 4
+17
+11
+
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
_
_
_
_
_

Ионы натрия лавинообразно устремятся внутрь клетки
В результате получается совсем другое соотношение ионов относительно мембраны
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
Na
Na
Na
Na
K+ = 7
Na+ = 10
K+ = 7
Na+ = 4
+17
+11
+
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
_
_
_
_
_
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
K+ = 7
Na+ = 1
K+ = 7
Na+ = 13
+8
+20

Полярность мембраны клетки меняется
на противоположную
Прошла первая фаза формирования
потенциала действия
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
Na
Na
Na
Na
+
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
_
_
_
_
_
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
K+ = 7
Na+ = 1
K+ = 7
Na+ = 13
+8
+20

Запомнили!!!
Для наступления первой фазы возбуждения необходимо:
Наличие МПП, созданного ионами К+
Повышенная концентрация ионов Na+ на внешней поверхности мембраны клетки
Действие раздражителя
Описанный процесс называется деполяризаций

После достижения максимальной концентрации положительных ионов на внутренней стороне мембраны канал для ионов NA+ закрывается
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
Na
Na
Na
Na
+
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
_
_
_
_
_
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
K+ = 7
Na+ = 1
K+ = 7
Na+ = 13
+8
+20

Момент максимальной концентрации положительных ионов на внутренней стороне мембраны клетки соответствует пику потенциала действия
Потенциал действия может распространяться
по нервной системе
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
Na
Na
Na
Na
+
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
_
_
_
_
_
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
K+ = 7
Na+ = 1
K+ = 7
Na+ = 13
+8
+20

Представим происходящие электрические явления в
графическом виде
Мембранный потенциал покоя – минус 60 мВ
После воздействия раздражителя мембранный
потенциал – плюс 40 мВ
0
-20
-40
-60
20
40
1
2
3
4
5
Потенциал, мВ
Время, мс
Воздействие
раздражителя
Деполяризация
1 мс = 0,001 сек

После закрытия канала для ионов Na+
активизирует работу натрий-калиевого насос
Мембранный потенциал восстанавливается
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
K
Na
Na
Na
Na
+
+
+
+
+
+
+
+
_
_
_
_
_
_
_
_
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
Na
K+ = 7
Na+ = 1
K+ = 7
Na+ = 13
+8
+20

Представим происходящие электрические явления в
графическом виде
Мембранный потенциал покоя – минус 60 мВ
После воздействия раздражителя мембранный
потенциал – плюс 40 мВ
После закрытия натриевых каналов, активизирует работу натрий-калиево насос
Мембранный потенциал покоя восстанавливается до исходного уровня минус 60 мВ
0
-20
-40
-60
20
40
1
2
3
4
5
Потенциал, мВ
Время, мс
Воздействие
раздражителя
Деполяризация
Реполяризация

Возбуждение, вызванное в одном участке нейрона
распространяется по всей мембране.
Передача возбуждения с одной клетки на другую
происходит в синапсе.
Синапс – участок контакта двух нервных клеток.

Синапс образован
Аксон
Нейрон А
Пресинаптической
мембраной
Синаптической щелью
Постсинаптической
мембраной
Нейрон Б
Синаптические
пузырьки

В синаптических пузырьках
находятся специальные вещества – медиаторы
(посредники)
Когда возбуждение по аксону
достигает пресинаптическую мембрану
Из многочисленных синаптическх пузырьков в синаптическую щель выбрасывается медиатор
Медиаторы меняют проницаемость постсинатпической мембраны
Синаптические
пузырьки

Положительно заряженные ионы устремляются внутрь клетки, происходит деполяризация мембраны
Возникает потенциал действия другого нейрона
Нервный импульс перешел на другой нейрон
В разных нейронах медиаторы могут быть разные
и вызывать разные эффекты на постсинаптической мембране
Синаптические
пузырьки

Медиаторами могут быть
Ацетилхолин – в некоторых клетках спинного мозга, в вегетативных узлах
Норадреналин – в окончаниях симпатический нервных волокон, в гипоталамусе
Некоторые аминокислоты
Другие химические соединения
Одна клетка может выделять только один тип медиатора
Синаптические
пузырьки

Медиатор в синаптической щели быстро инактивируется ферментами или захватываются назад пресинаптической мембраной
Например -
Ацетилхолин – расщепляется ферменом холиностеразой
Норадреналин – поглощается обратно пресинаптическими окончаниями
Синаптические
пузырьки

По характеру воздействия на последующий нейрон
синапсы различают
Возбуждающие
Медиатор (например, ацетилхолин)
вызывает деполяризацию постсинаптической мембраны
Для формирования возбуждающего постсинаптического потенциала величина деполяризационного сдвига должна составлять не менее 10 мВ
Синаптические
пузырьки

По характеру воздействия на последующий нейрон
синапсы различают
Возбуждающие
Тормозящие
Содержат тормозные медиаторы (например, гамма-аминомасляная кислота)
Эти медиаторы усиливают выход ионов калия из клетки
Регистрируется кратковременная гиперполяризация – что получило название тормозящий постсинаптический потенциал
Синаптические
пузырьки

По характеру воздействия на последующий нейрон
синапсы различают
Возбуждающие
Тормозящие
В результате нейрон оказывается заторможенным
Для возбуждения заторможенного нейрона необходимо более сильное раздражение
Синаптические
пузырьки

Проведение возбуждения в синапсах возможно
только в одном направлении
Так как в постсинаптической мембране нет синаптических пузырьков с медиаторами
А пресинаптическая мембрана не содержит рецепторов к медиатору
Синаптические
пузырьки

Передача сигнала в синапсе происходит медленнее, чем в нервной клетке, где она может достигать 100 м/сек.
Синаптические
пузырьки

Запомнили!!!
Взаимодействия нейронов происходит через синапсы
Передача возбуждения в большей части синапсов осуществляется с помощью медиаторов
Скорость проведения импульсов через синапсы меньше, чем в клетке (синаптическая задержка)
Проведение импульса в синапсе однонаправленно
Каждый нейрон может выделять только один тип медиатора
В зависимости от медиатора, на постсинаптической мембране развиваются разные эффекты

На одном нейроне может быть до 10 000 синапсов
Нервная система может хранить
10 000 000 000 000 000 000 бит информации
(8 бит = 1 байт); 1019бит=1 250 000 000 GB

Строение нейрона
Тело
Отростки
Дендриты
Аксон

Строение нейрона
Начальный сегмент аксона
не имеет миелиновой оболочки

Особенность начального сегмента аксона
высокая возбудимость
Порог раздражения примерно в 3 раза ниже, чем в других участках

Тела нейронов не имеют миелиновой оболочки
располагаясь вместе на срезах имеют серый цвет
образуют функциональные ядра

Отростки клеток покрыты миелиновой оболочкой,
собираясь в пучки образуют нервы,
основной функцией которых является проведение нервных импульсов.
На срезах нервной системы эти пучки имеют белый цвет.

Мембранный потенциал покоя нейрона – 70 мВ
Потенциал действия 110 мВ
длительность 1-3 мсек.
Порог ПД тела нейрона
20-30 мВ
Порог ПД начального сегмента
аксона – 10 мВ

Классификации нейронов
По функциональному назначению
(чувствительные, двигательные, вставочные)
По химической структуре медиатора
(холинэргические, норадренэргические, дофаминэргические, серотонинэргические и др.)
По строению
(униполярные, биполярные, мультиполярные)

Классификация нейронов
По функциональному назначению
Чувствительные
Вставочные
Двигательные

Классификация нейронов
По функциональному назначению
Чувствительные
(афферентные, сенсорные, центростремительные)
Имеют специфическое приспособление – рецептор, в котором энергия внешнего раздражителя трансформируется в энергию нервного импульса
Проводят возбуждение в направлении к ЦНС
Тела нейронов расположены за пределами ЦНС в спинальных ганглиях и ганглиях ЧН
Нейроны биполярные

Классификация нейронов
По функциональному назначению
Двигательные
(эфферентные, центрнобежные)
Передают информацию от двигательного центра к исполнительным органам
Тела нейронов располагаются в ядрах передних рогов спинного мозга и двигательных ядрах черепных нервов
Передают нервный импульс на ненервную ткань

Классификация нейронов
По функциональному назначению
Вставочные
(ассоциативные, интернейроны)
Более 90% от всех нейронов ЦНС
Обеспечивают связь между нейронами как по горизонтали, так и по вертикали
Располагаются в пределах ЦНС
Делятся на возбуждающие и тормозные
Получают нервный импульс от нейрона и передают его нейрону

Классификация нейронов
по химической структуре медиатора
Холинергические
Норадренергические
Дофаминергические
Серотонинергические
Другие

По строению нейроны делят на
Униполярные
Биполярные
Мультиполярные

Псевдоуниполярные - имеют два отростка
(как правило чувствительные)
Истинно униполярные нейроны (в ядрах тройничного нерва)

Биполярные - имеют один аксон и один дендрит
Встречаются в периферических частях зрительной, слуховой и обонятельной систем

Мультиполярные нейроны имеют несколько дендритов
и один аксон. Различают более 60 вариантов

Что Вы видите?

Одно из семи чудес света – Александрийский маяк
Какие еще чудеса света Вам известны?

При подготовке темы использована литература: