Где находятся нервы у человека: Человек в разрезе. Нервная система. Спинной мозг и спинномозговые нервы

Человек в разрезе. Нервная система. Спинной мозг и спинномозговые нервы

Главную роль в регуляции деятельности всех органов и систем организма, объединении их в единое целое и осуществлении связи организма с окружающей средой играет нервная система. К нервной системе относятся головной и спинной мозг, а также нервы, нервные узлы, сплетения и т.п. Все эти образования преимущественно построены из нервной ткани, которая способна возбуждаться под влиянием раздражения из внутренней или внешней для организма среды и проводить возбуждение в виде нервного импульса к различным нервным центрам для анализа, а затем передавать выработанный в центре «приказ» исполнительным органам для получения ответной реакции организма в форме движения (перемещения в пространстве) или изменения функции внутренних органов. Раздражение воспринимается нервной системой через органы чувств (глаз, ухо, органы обоняния и вкуса) и специальные чувствительные нервные окончания — рецепторы, расположенные в коже, внутренних органах, сосудах, скелетных мышцах и суставах.

Нервную систему принято разделять на центральную и периферическую. К центральной нервной системе относят головной и спинной мозг. Периферическую нервную систему образуют нервы, отходящие от спинного и головного мозга, которые, соответственно, называются спинномозговыми и черепными. Периферическая нервная система осуществляет связь головного и спинного мозга со всеми органами человеческого организма (рис.1).

 Анатомической и функциональной единицей нервной системы является нервная клетка — нейрон (рис. 2). Количество нейронов достигает 1012. Нейроны имеют отростки, с помощью которых соединяются между собой и с иннервируемыми образованиями (мышечными волокнами, кровеносными сосудами, железами). Отростки нервной клетки неравнозначны в функциональном отношении: некоторые из них проводят раздражение к телу нейрона — это дендриты, и только один отросток — аксон — от тела нервной клетки к другим нейронам или органам.

В основе функционирования нервной системы лежит рефлекторная деятельность. Рефлекс — это ответная реакция организма на внешнее или внутреннее раздражение с участием нервной системы. Путь рефлекса в организме — это цепочка последовательно связанных между собой нейронов, передающих раздражение от рецептора в спинной или головной мозг, а оттуда — к рабочему органу (мышце, железе). Это называется рефлекторной дугой (рис. 3).

Каждый нейрон в рефлекторной дуге выполняет свою функцию. Среди нейронов можно выделить три вида: воспринимающий раздражение — чувствительный (афферентный) нейрон, передающий раздражение на рабочий орган — двигательный (эфферентный) нейрон, соединяющий между собой чувствительный и двигательный нейроны — вставочный (ассоциативный нейрон). При этом возбуждение всегда проводится в одном направлении: от чувствительного к двигательному нейрону.

 Отростки нейронов окружены оболочками и объединены в пучки, которые и образуют нервы. Оболочки изолируют отростки разных нейронов друг от друга и способствуют проведению возбуждения. Покрытые оболочками отростки нервных клеток называются нервными волокнами. Число нервных волокон в различных нервах колеблется от 102 до 105. Большинство нервов содержат отростки как чувствительных, так и двигательных нейронов. Вставочные нейроны преимущественно располагаются в спинном и головном мозге, их отростки образуют проводящие пути центральной нервной системы.

Спинной мозг находится в позвоночном канале на протяжении от I шейного до II поясничного позвонка (см. рис. 1). Внешне спинной мозг напоминает тяж цилиндрической формы. От спинного мозга отходит 31 пара спинномозговых нервов, которые покидают позвоночный канал через соответствующие межпозвоночные отверстия и симметрично разветвляются в правой и левой половинах тела. В спинном мозге выделяют шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый отделы, соответственно, среди спинномозговых нервов рассматривают 8 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 1-3 копчиковых нерва. Участок спинного мозга, соответствующий паре (правому и левому) спинномозговых нервов, называют сегментом спинного мозга.

Каждый спинномозговой нерв образуется в результате слияния переднего и заднего корешков, отходящих от спинного мозга (см. рис. 3, 4). На заднем корешке расположено утолщение — спинномозговой узел, здесь находятся тела чувствительных нейронов. По отросткам чувствительных нейронов возбуждение проводится от рецепторов в спинной мозг. Передние корешки спинномозговых нервов образованы отростками двигательных нейронов, по которым передаются команды из центральной нервной системы к скелетным мышцам и внутренним органам.

 В связи с развитием конечностей участки спинного мозга, которые иннервируют конечности, получили наибольшее развитие. Поэтому в шейном и поясничном отделах спинного мозга имеются утолщения. В области утолщений спинного мозга корешки спинномозговых нервов содержат наибольшее количество нервных волокон и имеют наибольшую толщину.

Внутри спинной мозг состоит из серого вещества — скопления тел нейронов — и белого вещества, образованного отростками нейронов. На поперечном срезе спинного мозга серое вещество выглядит как расположенные в центре парные передние, задние и боковые рога (последние имеются только в грудном отделе спинного мозга), окруженные белым веществом (см. рис. 4). В толще серого вещества (минного мозга на всем его протяжении находится узкий центральный канал, заполненный спинномозговой жидкостью.

В сером веществе спинного мозга выделяют ядра, которые представляют собой скопления нервных клеток, выполняющих определенную функцию. Ядра задних рогов спинного мозга — чувствительные, в них происходит передача нервного импульса с чувствительных нейронов на вставочные. Ядра передних рогов – двигательные — представлены телами двигательных нейронов, иннервирующих мышцы туловища и конечностей. Ядра боковых рогов принимают участие в иннервации внутренних органов.

В белом веществе спинного мозга выделяют парные передние, задние и боковые канатики. Они представляют собой совокупность отростков нервных клеток, связывающих между собой различные отделы спинного и головного мозга. Это так называемые проводящие пути центральной нервной системы.

На уровне спинного мозга замыкаются рефлекторные дуги, обеспечивающие наиболее простые рефлекторные реакции, такие как сухожильные рефлексы (например, коленный рефлекс), сгибательные рефлексы при раздражении болевых рецепторов кожи, мышц и внутренних органов. Примером простейшего спинномозгового рефлекса может служить отдергивание руки при ее прикосновении к горячему предмету. С рефлекторной деятельностью спинного мозга связано поддержание позы, сохранение устойчивого положения тела при поворотах и наклонах головы, чередование сгибания и разгибания парных конечностей при ходьбе, беге и т.п. Кроме того, спинной мозг играет важную роль в регуляции деятельности внутренних органов, в частности, кишечника, мочевого пузыря, сосудов.

Рис. 5 — Задние кодные зоны, иннервируемые спинномозговыми нервами.
С — шейные нервы
D — грудные нервы
L — поясничные нервы
S — крестцовые нервы.

Деятельность спинного мозга находится под контролем нервных центров головного мозга. Поэтому повреждение спинного мозга нарушает деятельность тех его отделов, которые расположены ниже места повреждения, и обусловлено это, в первую очередь, прерыванием связей с головным мозгом. Например, при повреждении спинного мозга могут нарушиться акты мочеиспускания и дефекации. При одностороннем поражении спинного мозга в результате травмы или заболевания на стороне поражения развиваются паралич мышц, расстройство болевой и мышечной чувствительности, сосудистые нарушения. На противоположной стороне произвольные движения сохраняются, однако исчезает болевая и температурная чувствительность. Такой характер нарушений кожной чувствительности объясняется перекрестом проводящих путей, то есть переходом нервных волокон из одной половины мозга на противоположную сторону. Восстановление рефлекторной деятельности происходит очень медленно, причем начинается с наиболее простых рефлексов.

Спинномозговые нервы, как уже указывалось, в количестве 31 пары отходят от спинного мозга и иннервируют туловище и конечности.

По выходе из межпозвоночного отверстия каждый спинномозговой нерв разделяется на ветви; две из них длинные — передняя и задняя, именно они направляются к коже и мышцам туловища и конечностей.

Задние ветви спинномозговых нервов во всех отделах туловища распределяются равномерно. Каждая из задних ветвей делится на более мелкие веточки, которые иннервируют глубокие мышцы спины, располагающиеся вдоль позвоночника, а также кожу затылка, шеи, спины, поясницы, крестцовой области.

Передние ветви сохраняют равномерное расположение только в грудном отделе, где они образуют межреберные нервы. Последние в количестве 12 пар проходят в межреберных промежутках вместе с сосудами. Шесть нижних нервов, дойдя до переднего конца межреберных промежутков, продолжаются на переднюю стенку живота. Иннервируют эти нервы межреберные мышцы, мышцы живота, а также кожу груди и живота.

В других отделах тела передние ветви спинномозговых нервов, соединяясь друг с другом, образуют шейное, плечевое, поясничное и крестцовое сплетения (см. рис. 1). Потеря равномерного хода большинством передних ветвей спинномозговых нервов связана с развитием сложно устроенной мускулатуры конечностей.

Шейное сплетение образовано передними ветвями четырех верхних шейных спинномозговых нервов и лежит на глубоких мышцах шеи сбоку от поперечных отростков позвонков. От сплетения отходят кожные, мышечные нервы и диафрагмальный нерв. Кожные нервы иннервируют кожу боковых отделов затылка, ушной раковины, шеи и верхней части груди. Мышечные нервы направляются к мышцам шеи. Диафрагментальный нерв проникает в грудную полость и достигает диафрагмы. Иннервация диафрагмы из шейного сплетения объясняется развитием этой мышцы во внутриутробном периоде в области шеи.

 Рис. 6 — Передние кожные зоны, иннервируемые спинномозговыми нервами.
С — шейные нервы
D — грудные нервы
L — поясничные нервы
S — крестцовые нервы.

Плечевое сплетение образовано передними ветвями четырех нижних шейных спинномозговых нервов и веточкой от первого грудного. Расположено оно позади ключицы и в подмышечной ямке. От плечевого сплетения отходят короткие и длинные нервы. Короткие нервы выходят из сплетения выше ключицы и иннервируют мышцы плечевого пояса. Самый крупный из них — подмышечный нерв — отдает ветви к дельтовидной мышце, плечевому суставу и коже плеча. Длинные нервы плечевого сплетения иннервируют мышцы, суставы и кожу свободной верхней конечности. Среди них выделяют срединный, локтевой и лучевой нервы.

Поясничное сплетение образовано передними ветвями трех верхних поясничных спинномозговых нервов, а также веточками от двенадцатого грудного и четвертого поясничного нервов. Лежит поясничное сплетение в толще поясничной мышцы. Нервы этого сплетения иннервируют кожу и мышцы нижней части стенки живота, а также наружные половые органы, кожу и мышцы бедра. Бедренный нерв — самый крупный нерв поясничного сплетения. Он выходит на бедро под паховой связкой и иннервирует мышцы передней части бедра (четырехглавую мышцу бедра и портняжную мышцу), кожу над ними, а также кожу внутренней поверхности голени и стопы. Запирательный нерв выходит из полости таза на внутреннюю сторону бедра, где иннервирует расположенные здесь приводящие мышцы и кожу. Бедренный и запирательный нервы отдают ветви и к тазобедренному суставу.

Крестцовое сплетение образовано передними ветвями четвертого и пятого поясничных, всех крестцовых и копчикового спинномозговых нервов. Расположено крестцовое сплетение в малом тазу, из полости которого нервы сплетения выходят через большое седалищное отверстие. Короткие нервы разветвляются в мышцах таза (ягодичных мышцах и др.), в коже и мышцах промежности и в наружных половых органах. Длинные нервы направляются на заднюю поверхность бедра. Седалищный нерв — самый крупный в теле человека — иннервирует мышцы задней поверхности бедра, а в области подколенной ямки разделяется на две ветви, которые иннервируют коленный сустав, мышцы, кожу и суставы голени и стопы.

В составе ветвей спинномозговых нервов проходят также вегетативные нервные волокна, осуществляющие иннервацию сосудов и желез кожи, регулирующие обмен веществ в скелетной мускулатуре, а также направляющиеся к внутренним органам.

С практической точки зрения следует знать, что каждый задний корешок спинномозгового нерва имеет отношение к иннервации того сегмента кожи, который связан с ним в процессе развития. Точно так же и каждый передний корешок иннервирует те мышцы, которые развивались вместе с ним. Поэтому вся кожа и мускулатура могут быть разделены на ряд последовательных корешковых зон, или поясов, имеющих иннервацию из определенного спинномозгового нерва (см. рис. 5, 6). Именно поэтому при воспалении заднего корешка какого-либо спинномозгового нерва появляются опоясывающие боли, точно соответствующие данному корешковому поясу кожи.

Большинство нервов человеческого тела смешанные, то есть содержат и чувствительные, и двигательные нервные волокна. Именно поэтому при поражении нервов расстройства чувствительности почти всегда сочетаются с двигательными нарушениями. Однако зоны иннервации соседних нервов частично перекрываются, поэтому полной потери чувствительности участка кожи, как правило, не происходит. Изменения позвоночника с возрастом (например, при остеохондрозе) и различные его травмы могут влиять на состояние спинного мозга и отходящих от него нервов. Межпозвоночные диски с годами теряют упругость, уплощаются. В определенный момент, чаще при неудачном нагрузочном движении, в суженном межпозвоночном пространстве травмируются нервные корешки или нервы. При их поражении ставят диагноз «радикулит» (лат. radix — корень, корешок, суффикс «ит» — указывает на воспалительную природу заболевания).

Источник: Качество жизни. Профилактика. № 6, 2003

Головной мозг человека | Поликлиника «Медицинский комплекс – Елец»

Нервная система человека представлена головным мозгом, расположенном в полости черепа; спинным мозгом, расположенном в полости позвоночника, и разветвленной системой нервов, которые отходят от головного мозга (черепно-мозговые нервы) и иннервируют органы головы; системой нервов, которые ответвляются от спинного мозга и иннервируют руки, ноги, туловище, внутренние органы.  Головной и спинной мозг – представляют центральную нервную систему, а система нервов – периферическую нервную систему.

Все образования нервной системы состоят из множества нейронов (клеток нервной системы) и их отростков, по которым передаются нервные импульсы в восходящем и нисходящем направлениях за счёт многообразных связей, существующими между нейронами.

Несмотря на то, что разные нейроны выполняют различные функции, и имеют различия в строении, все они имеют тело, воспринимающая структура,  и отросток, дендрит, проводящая структура.

По своим функциональным характеристикам нейроны делятся на двигательные — исполнительные, и чувствительные — воспринимающие, а также интернейроны, осуществляющие взаимодействие между ними.

Нервная клетка выполняет две основные функции: 1) переработка поступающей информации, передача нервного импульса и 2) биосинтетическая, направленная на поддержание своей жизнедеятельности.

Так схематически выглядит строение нейрона.

Так выглядит головной мозг человека.

Это сложнейшая структура, состоящая из множества различных образований, находящихся в тесном взаимодействии; осуществляющая проводящую, анализирующую, регулирующую и координирующую функции.  Все движения тела, чувства человека, работа внутренних органов, его разум, интеллект, память, сознание, сон, бодрствование, всё контролируется головным мозгом. Мозг человека можно сравнить со сложнейшим компьютером с заложенными в него программами, постоянно модифицирующимися в течение жизни человека.

Схематически головной мозг можно разделить на доли: лобные, затылочные, височные, теменные; мозжечок, ствол мозга. Доли мозга покрыты корой, которая представляет собой совокупность высоко дифференцированных нейронов, осуществляющих высшую интегративную деятельность.

В лобных долях находятся центры регуляции произвольных движений, при поражении которых развивается слабость в руках, ногах с одной стороны, или только руки или ноги. В лобных долях находятся и центры «произвольного» поворота глаз и головы, при поражении которых возникает отклонение глаз и головы в сторону патологического очага. В лобных долях находятся и центры координации движений, при поражении которых возникают нарушения стояния и ходьбы.  И, наконец, при поражении коры лобных долей развиваются поведенческие и психические расстройства.

Теменные доли отвечают за способность человека узнавать предметы наощупь, способность производить сложные целенаправленные действия, способность расшифровывать письменные знаки и способность письма.

Височные доли несут слуховые, вкусовые и обонятельные центры, центры понимания и воспроизведения речи, центры координации движений.

В зрительных долях находятся центры восприятия зрительных образов, зрительной памяти. Мозжечок — это один из основных  координаторных центров.

В стволе головного мозга находятся центры регуляции жизнеобеспечивающих систем органов, дыхательной, сердечно-сосудистой, промежуточные центры регуляции черепно-мозговых нервов, проводящие пути двигательной и чувствительной систем.

В стволе головного мозга в его покрышке располагаются ядра черепно-мозговых нервов, тела нервных клеток, ответственных за иннервацию органов головы, лица, обеспечивающих выполнение функции вкусового, слухового, зрительного, вестибулярного и обонятельного анализатора.

Различают черепно-мозговые нервы каудальной группы: 1) Добавочный нерв, 11 пара, иннервирует мышцу, поворачивающую голову в сторону. 2) Подъязычный нерв, 12 пара, иннервирующий язык. 3) Языкоглоточный нерв, 9 пара, иннервирующий глоточную мускулатуру, язык, нёбо, среднее ухо, слюнные железы.  4) Блуждающий нерв, 10 пара, иннервирующий мускулатуру глотки, мягкого нёба, гортани, гладкую мускулатуру бронхов, трахеи, пищевода, желудка, кишечника.

Далее различают черепно-мозговые нервы мосто-мозжечкового угла: 1) Лицевой нерв, 7 пара, иннервирующий мышцы лица. 2) Вестибуло-кохлеарный нерв, 8 пара, иннервирующий внутреннее ухо. 3) Тройничный нерв, 3 пара, иннервирующий кожу лица, челюсти, жевательные мышцы.

Далее следует группа глазодвигательных нервов: 3, 4, 6 пары.

И наконец, зрительный нерв, 2 пара, иннервирующий сетчатку глаза, и обонятельный нерв, 1 пара, иннервирующий слизистую носовой полости.

Крепкие нервы. Ученые придумали замену для самых сложных операций

https://ria.ru/20200313/1568514966.html

Крепкие нервы. Ученые придумали замену для самых сложных операций

Крепкие нервы. Ученые придумали замену для самых сложных операций — РИА Новости, 13.03.2020

Крепкие нервы. Ученые придумали замену для самых сложных операций

Ежегодно сотни тысяч людей страдают от повреждения периферических нервов в результате аварий и спортивных травм. Клетки такого типа растут очень медленно и не… РИА Новости, 13.03.2020

2020-03-13T08:00

2020-03-13T08:00

2020-03-13T08:00

наука

сша

великобритания

открытия — риа наука

здоровье

химия

биология

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/03/0c/1568514017_0:53:1152:701_1920x0_80_0_0_8f2a084207be64457ecdaf811d17acda.jpg

МОСКВА, 13 мар — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Ежегодно сотни тысяч людей страдают от повреждения периферических нервов в результате аварий и спортивных травм. Клетки такого типа растут очень медленно и не всегда полностью восстанавливаются. Результат — онемение конечностей, боль, паралич. В самых сложных случаях ученые предлагают сшивать нервы с помощью полимерных трубочек.Повреждение кабеляПериферические нервы, или аксоны — длинные отростки нервных клеток, расположенных в спинном и головном мозге, — служат для передачи электрических импульсов к мышцам. Таким образом происходит управление частями тела. Пучки аксонов, словно электрические кабели, расходятся по всему телу. Если их перерубить, дорога сигналам будет закрыта.Хирурги сейчас успешно сшивают разорванные нервы, но если концы находятся далеко друг от друга, этот вариант не подходит, потому что нервный пучок будет слишком сильно натянут. В таких случаях прибегают к его реконструкции. Можно взять соседний здоровый нерв и подсоединить его к одному из поврежденных концов, наладив тем самым управление конечностью.Если реконструкция невозможна, делают трансплантацию: вырезают кусочек нерва из другой части тела или берут донорский материал и вшивают в место разрыва. Это позволяет аксонам успешно регенерировать и восстановить работу конечности.У обоих хирургических методов есть побочные эффекты: онемение там, откуда взяли нерв, плохая приживаемость, отторжение (если ткань донорская), хронические боли, шрамы нервной ткани. Как этого избежать? Ученые предлагают использовать искусственные нервы из биоразлагаемых биосовместимых материалов.Компас для отростковАксоны защищены тонкой оболочкой из белка миелина. Если отросток порван, эта субстанция выделяет особые вещества для регенерации и направляет рост — по миллиметру в день. Разрыв в один сантиметр преодолеть уже невозможно: самостоятельно определить, в каком направлении расти, аксон не может. В этом случае требуется внешний каркас. Ученые называют его каналом для управления ростом нервной ткани, или nerve guidance conduits. Это полые трубочки из полимеров, насыщенные живыми факторами роста, помогающими отростку быстрее регенерировать.В мире разработано множество биодеградируемых полимеров, которые разлагаются за несколько часов, дней или недель в зависимости от требований. Полилактид — один из самых перспективных, поскольку он биосовместим, быстро растворяется в организме, а еще он мягкий, похож на живую ткань.В начале 2000-х ученые из лаборатории Эймса Департамента энергетики США под руководством Сирии Маллапрагада придумали изготавливать из этого полимера ультратонкие пленки буквально в сотни микрон. А чтобы клетки лучше регенерировали, на поверхности прорезали лазером микродорожки, покрыли их белковой оболочкой и посеяли туда шванновские клетки — они помогают росту миелиновой поверхности и восстановлению аксонов.Ученые предположили, что нервы с помощью такой направляющей будут расти со скоростью три-четыре миллиметра в день. Действительно, опыты сначала в пробирке на клеточных культурах, а позже на крысах с поврежденным седалищным нервом дали положительный результат. Животные могли двигать лапами через три недели, а через шесть были здоровы.Крысам исправили нервыВ лаборатории Джона Хейкока из Университета Шеффилда (Великобритания) искусственными каналами для роста нервной ткани занимаются уже два десятка лет. Там исследовали материалы, подходящие для этих целей наилучшим способом, и остановились на полилактиде.Хейкок и его коллеги выращивают ячеистую матрицу двухфотонным способом и размножают ее с помощью лазерной стереолитографии. Затем обрабатывают шванновскими клетками, чтобы создать питательную среду для роста миелиновой оболочки. Эксперименты на культуре человеческих нервных клеток показали, что конструкция биосовместима и нетоксична.Затем систему проверили на грызунах с поврежденным малоберцовым нервом. Аксоны регенерировали и соединились с дальним концом через 21 день. Теперь ученые еще дальше продвинулись в своей работе. Они доказали на опытах, что полимерный канал помогает восстановить поврежденный нерв так же хорошо, как и живой трансплантат из собственного тела.Саламандры и макаки показывают примерЧтобы нервные отростки росли быстрее и лучше, им нужно создать правильную среду. Для этого полимерные трубочки различным образом модифицируют, структурируют и насыщают полезными молекулами. Обычно это белковые факторы роста и разные питательные вещества. А вот ученые из Университета Дьюка (США) предложили использовать макрофаги — иммунные клетки, которые захватывают патогены и переваривают их. На эту мысль специалистов натолкнули саламандры, умеющие выращивать оторванный хвост. Важную роль в этом процессе играют как раз макрофаги.Сначала исследователи убедились, что макрофаги улучшают регенерацию нервов у крыс, затем наполнили полимерный канал сигнальными молекулами, привлекающими клетки — предшественники макрофагов. Подход оказался перспективным.Ученые во главе с Кейси Марра из Питтсбургского университета (США) выращивают двуслойные каналы из полимеров. Изнутри они выстланы поликапролактоном с микрокапсулами из полилактида, наполненными глиальным нейротрофическим фактором, ключевым для заживления нейронов. Из-за двойных пористых стенок молекулы из микрокапсул выделяются медленно, что важно для заживления именно периферических нервов, — процесс длится недели и месяцы.Затем провели опыты с макаками-резусами, у которых был рассечен срединный нерв, управляющий рукой. Одним вживили полимерный канал длиной пять сантиметров с пустыми микрокапсулами, другим — с наполненными фактором роста, третьим исправили повреждение с помощью собственного трансплантата.Исследователи наблюдали за оперированными обезьянами год и установили, что с новыми каналами нервы зажили лучше, чем с теми, куда помещали пустые микрокапсулы. Причем шванновских клеток, регулирующих рост аксонов, было больше, чем при самотрансплантации, а заживление шло так же хорошо.Однако впечатляющие успехи сотрудников лаборатории, пусть даже в опытах на приматах, еще не означают, что полимерные каналы будут таким же образом работать на людях. Традиционные методы хирургии дают положительные результаты примерно в половине случаев, но зато они надежнее.

https://ria.ru/20130528/939962521.html

https://ria.ru/20150603/1067955883.html

https://ria.ru/20191207/1562087304.html

сша

великобритания

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2020

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/03/0c/1568514017_55:76:1085:849_1920x0_80_0_0_3980b82e1709f2dd9b6b3d89238553f8.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

сша, великобритания, открытия — риа наука, здоровье, химия, биология

МОСКВА, 13 мар — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Ежегодно сотни тысяч людей страдают от повреждения периферических нервов в результате аварий и спортивных травм. Клетки такого типа растут очень медленно и не всегда полностью восстанавливаются. Результат — онемение конечностей, боль, паралич. В самых сложных случаях ученые предлагают сшивать нервы с помощью полимерных трубочек.

Повреждение кабеля

Периферические нервы, или аксоны — длинные отростки нервных клеток, расположенных в спинном и головном мозге, — служат для передачи электрических импульсов к мышцам. Таким образом происходит управление частями тела. Пучки аксонов, словно электрические кабели, расходятся по всему телу. Если их перерубить, дорога сигналам будет закрыта.

Хирурги сейчас успешно сшивают разорванные нервы, но если концы находятся далеко друг от друга, этот вариант не подходит, потому что нервный пучок будет слишком сильно натянут. В таких случаях прибегают к его реконструкции. Можно взять соседний здоровый нерв и подсоединить его к одному из поврежденных концов, наладив тем самым управление конечностью.

Если реконструкция невозможна, делают трансплантацию: вырезают кусочек нерва из другой части тела или берут донорский материал и вшивают в место разрыва. Это позволяет аксонам успешно регенерировать и восстановить работу конечности.

У обоих хирургических методов есть побочные эффекты: онемение там, откуда взяли нерв, плохая приживаемость, отторжение (если ткань донорская), хронические боли, шрамы нервной ткани. Как этого избежать? Ученые предлагают использовать искусственные нервы из биоразлагаемых биосовместимых материалов.

28 мая 2013, 17:00НаукаУченые замедлили у крыс развитие бокового амиотрофического склерозаБоковой амиотрофический склероз (БАС) — тяжелое неизлечимое заболевание центральной нервной системы, которое приводит к параличу конечностей и атрофии мышц. Известно лишь два случая остановки болезни — британский астрофизик Стивен Хокинг и британский гитарист Джейсон Беккер.

Компас для отростков

Аксоны защищены тонкой оболочкой из белка миелина. Если отросток порван, эта субстанция выделяет особые вещества для регенерации и направляет рост — по миллиметру в день. Разрыв в один сантиметр преодолеть уже невозможно: самостоятельно определить, в каком направлении расти, аксон не может. В этом случае требуется внешний каркас. Ученые называют его каналом для управления ростом нервной ткани, или nerve guidance conduits. Это полые трубочки из полимеров, насыщенные живыми факторами роста, помогающими отростку быстрее регенерировать.

В мире разработано множество биодеградируемых полимеров, которые разлагаются за несколько часов, дней или недель в зависимости от требований. Полилактид — один из самых перспективных, поскольку он биосовместим, быстро растворяется в организме, а еще он мягкий, похож на живую ткань.

В начале 2000-х ученые из лаборатории Эймса Департамента энергетики США под руководством Сирии Маллапрагада придумали изготавливать из этого полимера ультратонкие пленки буквально в сотни микрон. А чтобы клетки лучше регенерировали, на поверхности прорезали лазером микродорожки, покрыли их белковой оболочкой и посеяли туда шванновские клетки — они помогают росту миелиновой поверхности и восстановлению аксонов.Ученые предположили, что нервы с помощью такой направляющей будут расти со скоростью три-четыре миллиметра в день. Действительно, опыты сначала в пробирке на клеточных культурах, а позже на крысах с поврежденным седалищным нервом дали положительный результат. Животные могли двигать лапами через три недели, а через шесть были здоровы.3 июня 2015, 14:53НаукаУченые вырастили первую искусственную ногу крысыБиотехнологи из Гарвардского университета успешно создали первую в мире искусственную бионическую конечность крысы, вырастив ее мускулы, сосуды и прочие компоненты из стволовых клеток.

Крысам исправили нервы

В лаборатории Джона Хейкока из Университета Шеффилда (Великобритания) искусственными каналами для роста нервной ткани занимаются уже два десятка лет. Там исследовали материалы, подходящие для этих целей наилучшим способом, и остановились на полилактиде.Хейкок и его коллеги выращивают ячеистую матрицу двухфотонным способом и размножают ее с помощью лазерной стереолитографии. Затем обрабатывают шванновскими клетками, чтобы создать питательную среду для роста миелиновой оболочки. Эксперименты на культуре человеческих нервных клеток показали, что конструкция биосовместима и нетоксична.Затем систему проверили на грызунах с поврежденным малоберцовым нервом. Аксоны регенерировали и соединились с дальним концом через 21 день. Теперь ученые еще дальше продвинулись в своей работе. Они доказали на опытах, что полимерный канал помогает восстановить поврежденный нерв так же хорошо, как и живой трансплантат из собственного тела.7 декабря 2019, 06:07НаукаКаабак ответил на вопрос о пересадке человеку головы

Саламандры и макаки показывают пример

Чтобы нервные отростки росли быстрее и лучше, им нужно создать правильную среду. Для этого полимерные трубочки различным образом модифицируют, структурируют и насыщают полезными молекулами. Обычно это белковые факторы роста и разные питательные вещества. А вот ученые из Университета Дьюка (США) предложили использовать макрофаги — иммунные клетки, которые захватывают патогены и переваривают их. На эту мысль специалистов натолкнули саламандры, умеющие выращивать оторванный хвост. Важную роль в этом процессе играют как раз макрофаги.

Сначала исследователи убедились, что макрофаги улучшают регенерацию нервов у крыс, затем наполнили полимерный канал сигнальными молекулами, привлекающими клетки — предшественники макрофагов. Подход оказался перспективным.

Ученые во главе с Кейси Марра из Питтсбургского университета (США) выращивают двуслойные каналы из полимеров. Изнутри они выстланы поликапролактоном с микрокапсулами из полилактида, наполненными глиальным нейротрофическим фактором, ключевым для заживления нейронов. Из-за двойных пористых стенок молекулы из микрокапсул выделяются медленно, что важно для заживления именно периферических нервов, — процесс длится недели и месяцы.

Затем провели опыты с макаками-резусами, у которых был рассечен срединный нерв, управляющий рукой. Одним вживили полимерный канал длиной пять сантиметров с пустыми микрокапсулами, другим — с наполненными фактором роста, третьим исправили повреждение с помощью собственного трансплантата.

Исследователи наблюдали за оперированными обезьянами год и установили, что с новыми каналами нервы зажили лучше, чем с теми, куда помещали пустые микрокапсулы. Причем шванновских клеток, регулирующих рост аксонов, было больше, чем при самотрансплантации, а заживление шло так же хорошо.

Однако впечатляющие успехи сотрудников лаборатории, пусть даже в опытах на приматах, еще не означают, что полимерные каналы будут таким же образом работать на людях. Традиционные методы хирургии дают положительные результаты примерно в половине случаев, но зато они надежнее.

Новые факты о нервных клетках

Крылатое выражение «нервные клетки
не восстанавливаются» все с детства воспринимают как
непреложную истину. Однако эта аксиома — не более чем
миф, и новые научные данные его опровергают.

Факт №1: Гибель нервных клеток в нас изначально
запрограммирована.

Ежедневно в организме человека гибнут десятки тысяч нервных
клеток. В  год мозг может терять 1% и более от общего их
количества. И это «запрограммировано» самой природой.

Если посмотреть на низших животных, например – на круглых червей,
то у них никакой гибели нервных клеток нет в принципе. Как имеет
аскарида 162 нейрона в «молодости», так с ними же и умирает.
Похожая картина и у других червей, и у многих моллюсков, даже у
насекомых. Количество и расположение нервных клеток у них жёстко
задано генетически. А особи с «неправильной» нервной системой
чаще всего не выживают. Однако жёсткие ограничения в устройстве
нервной системы не дают подобным животным возможности обучаться и
менять поведение.

Человек, в
отличие от низших животных, рождается с огромным «избытком»
нейронов. Это запрограммировано изначально: природа закладывает в
наш мозг гигантский резерв. Все клетки мозга довольно случайно
образуют множество связей, но закрепляются из них только те,
которые используются в процессе обучения. Эти нейроны получают
«точки опоры» — связи с другими нейронами. А затем организм
проводит жёсткий отбор: умерщвление нейронов, не образовавших
достаточного количества связей. Количество связей – это
показатель активности нейрона. Если их нет – значит, нейрон не
участвует в обработке информации. Нервные клетки и без этого
обходятся организму в десять раз «дороже» по кислороду и
питательным веществам, чем большинство других клеток, причём они
потребляют довольно много энергии даже тогда, когда мы отдыхаем.
Вот почему организм старается избавиться от неработающих
«нахлебников». 

Факт №2: Наиболее интенсивно нейроны гибнут у
детей

70% нейронов, заложенных еще при эмбриогенезе, гибнут ещё
до рождения ребёнка. И это нормально – именно в детском
возрасте способность к обучению должна быть максимальна, а потому
и мозг должен обладать самыми значительными резервами. Резервами,
которые прямо в ходе обучения апробируются и сокращаются по мере
возможности, чтобы снизить нагрузку на весь организм. Иными
словами, можно сказать, что избыточное количество клеток нервной
системы – необходимое условие для обучения и то, что обеспечивает
многообразие возможных вариантов развития человека – то есть нашу
индивидуальность.

Смысл пластичности в том, что функции погибших нервных
клеток берут на себя их оставшиеся в живых
„коллеги“, которые увеличиваются в размерах и формируют
новые связи, компенсируя утраченные функции.  Одна живая
нервная клетка может заменить девять погибших.

В зрелом возрасте процесс гибели клеток продолжается, но уже не
так сильно. Однако, если не нагружать мозг новой информацией, то
он будет оттачивать старые навыки, сокращая количество нервных
клеток, необходимых для их реализации. Клеток будет становиться
меньше, а связей у них с другими клетками – больше. И это,
опять-таки, совершенно нормальный процесс.

У пожилого человека нейронов в мозгу существенно меньше, чем у
младенца или молодого человека. Однако соображать он может
намного быстрее, не говоря уж о том, что знает существенно
больше. Всё это – благодаря отлично простроенной в процессе
обучения архитектуре связей между нейронами.

А вот в старости, если нет обучения, то мозг человека, как и
весь организм, начинает программу свёртывания – то есть старения,
приводящего к смерти. И чем меньше показатели востребованности у
разных систем организма, то есть чем меньше физическая и
интеллектуальная нагрузка, чем меньше человек двигается и
общается с другими людьми – тем процесс быстрее. Вот почему
  требуется постоянно осваивать новую информацию.

Факт №3: Нервные клетки восстанавливаются – причем
генерируются в трех местах человеческого организма

Новые нервные клетки не появляются в ходе деления, как это
происходит в других органах и тканях организма, а образуются в
ходе нейрогенеза, который наиболее активен во время
внутриутробного развития. Нейрогенез начинается с деления
предшественников нейронов — нейронных стволовых клеток, которые
затем  мигрируют, дифференцируются и образуют полностью
функционирующий нейрон.

 Впервые сообщение об образовании новых нервных клеток во
взрослом организме млекопитающих появилось ещё в 1962 году. Но
тогда результаты работы Джозефа Олтмана, опубликованные в журнале
Science, не были восприняты всерьёз, и признание нейрогенеза
отложилось почти на двадцать лет. С тех пор неоспоримые
доказательства существования этого процесса во взрослом организме
были получены для певчих птиц, грызунов, амфибий и некоторых
других животных. И только в 1998 году нейробиологам во главе с
Питером Эрикссоном и Фредом Гейгом  удалось
продемонстрировать образование новых нейронов в гиппокампе
человека и доказать существование нейрогенеза в головном мозге
взрослых людей. Сейчас исследование нейрогенеза является одним из
самых приоритетных направлений в нейробиологии. Учёные и медики
видят в нём большой потенциал для лечения дегенеративных
заболеваний нервной системы, таких как болезнь Альцгеймера или
болезнь Паркинсона.

 Изначально считалось, что нейрогенез в головном мозге
взрослых млекопитающих локализован в двух областях, которые
связаны с памятью (гиппокамп) и обонянием (обонятельные
луковицы). Однако исследования последних лет показали, что на
протяжении периода полового созревания мозг млекопитающих
наращивает количество этих клеток также в миндалине и во
взаимосвязанных с ней областях, играющих важную роль в восприятии
социальных ориентиров и адаптации особи к «взрослой жизни». 
Причем растет не только число нейронов, но и клеток нейроглии –
вспомогательных клеток нервной ткани.

 Факт №4: Стволовые нейрональные клетки мигрируют в
организме

Так же, как у птиц и низших позвоночных,
у млекопитающих нейрональные стволовые клетки располагаются
поблизости от боковых желудочков мозга. Их перерождение
в нейроны идёт очень интенсивно. Так, у взрослых крыс
за месяц из стволовых клеток образуется около
250 000 нейронов, замещая 3% всех нейронов гиппокампа.
Продолжительность жизни таких нейронов очень высока —
до 112 дней. Более того, стволовые нейрональные клетки
мигрируют! И в среднем преодолевают путь  длиной около 2 см.
И если они попадают в обонятельную луковицу, то превращаются
там в нейроны.

Также стволовые клетки можно извлечь из мозга
и пересадить в другой участок нервной системы,
где они превратятся в нейроны.  Недавно
проведённые исследования показали, что новые нейроны
во взрослом мозге могут образовываться не только
из нейрональных стволовых клеток, но из стволовых
клеток крови. Однако последние не превращаются в нейроны,
а сливаются с ними, образуя двуядерные клетки. Затем
„старое“ ядро нейрона разрушается, а его замещает „новое“
ядро стволовой клетки крови.

Факт №5: Нервные клетки неспособны гибнуть от стресса,
они просто тормозят свою деятельность и отдыхают

При стрессе клетки гибнут не от избыточного напряжения. Нейроны
вообще не способны погибнуть от перегрузки — они просто тормозят
свою деятельность и отдыхают. Нейроны гибнут от возникающего
недостатка питательных веществ, особенно витаминов и из-за
нарушения кровоснабжения тканей, приводящих к  интоксикации
продуктами жизнедеятельности и гипоксии, употреблении
разнообразных лекарств,  крепкого кофе и чая, наркотиков,
табака и алкоголя, значительных физических нагрузках, и
инфекционных болезнях.  А сберечь их очень просто.
Достаточно постоянно учиться чему-то новому, а также развивать
уверенность в себе и крепкие эмоциональные связи
с близкими людьми.

Говорят, что нервные клетки не восстанавливаются. Ученые смогли это сделать — и говорят о перспективах лечения глаукомы | Громадское телевидение

Группа ученых из Великобритании, США и Швеции смогла восстановить поврежденный зрительный нерв, взятый у мышей. Ключевую роль в этом процессе сыграл белок протрудин. Это открытие теперь может помочь в лечении глаукомы — группы заболеваний глаз, связанных с повышением внутриглазного давления и повреждением зрительного нерва.

Известное утверждение о том, что нервные клетки не восстанавливаются, на самом деле имеет под собой научную основу. Зрелые нервные клетки — нейроны — практически теряют способность к регенерации. Это касается прежде всего центральной нервной системы — головного и спинного мозга.

Именно из-за слишком медленной регенерации поражения нервной системы достаточно тяжелые для людей: они могут привести к обездвиживанию частей тела, параличу и даже отказу жизненно важных органов. Впрочем, исследования последних лет показали, что существуют способы стимулировать такое восстановление клеток.

В 2012 году исследователи смогли частично регенерировать ганглиозные клетки мышей — это слой нейронов сетчатки, который воспринимает информацию от фоторецепторов глаза и передает ее дальше в мозг. А четыре года спустя ученым удалось не только восстановить эти клетки, но и показать, что они соединились с правильным участком головного мозга.

Группа исследователей под руководством Ричарда Ивы, Кита Мартина и Джеймса Фосета из Кембриджского университета решила проверить, в чем заключается различие между незрелыми нервными клетками, которые способны достаточно легко регенерироваться, и зрелыми, которые такого свойства уже не имеют. Разгадка — в белке протрудине.

fullscreen

Свое исследование авторы провели на лпбораторних мышах

Протрудин — это белок, который играет важную роль в устойчивости незрелых нервных клеток к физическим повреждениям. Когда нейрон становится зрелым, производство этого белка в аксонах (нервных отростках) клетки почти прекращается. Следовательно, для восстановления поврежденной нервной клетки нужно просто простимулировать производство в ней протрудина.

Для стимулирования производства протрудина исследователи использовали экспериментальную технику генотерапии, суть которой заключается в изменении генома клетки с целью устранения нежелательных или достижения желаемых мутаций. Так авторы изменили клетки зрительного нерва мышей, которые поместили в чашку Петри и аксоны которых отрезали лазером — и в результате выработки протрудина те возобновились.

После этого исследователи воссоздали эксперимент на мышах. С помощью инъекции в глаза зрительные нервы животных «запрограммировали» на выработку протрудина, после чего их повредили. Через несколько недель у мышей, которым делали инъекцию, осталось больше неповрежденных нервных клеток, чем у контрольной группы.

В конце концов, ученые взяли сетчатку глаза одной из мышей, получивших протрудиновую инъекцию, и поместили ее в чашку Петри. Как правило, в течение трех дней после изъятия сетчатки погибает примерно половина ее нейронов — тут же почти ни одна клетка не оказалась поврежденной.

fullscreen

Сравнение нервного отростка клетки, «запрограммированной» на выработку протрудина (нижняя строка) и нет (верхняя строка). Красная стрелка показывает место повреждения аксона лазером, по горизонтали отражено состояние нейрона в течение определенного времени

Фото:

Petrova et al. / Nature Communications

Авторам удалось показать роль белка протрудина в восстановлении нейронов зрительного нерва. Пока они не берутся утверждать, можно ли так восстановить зрение — тем более, что генотерапия пока является экспериментальной методикой лечения. Впрочем, считают, что потенциально их способ позволит эффективно лечить глаукому — группу заболеваний глаза, которые приводят к потере зрения из-за повреждения зрительного нерва.

Теперь авторы планируют исследовать, имеет ли протрудин такой же эффект и на человеческие нейроны сетчатки. А в своей будущей работе они хотят попробовать регенерировать нейроны спинного мозга.

читайте также

Нервы и нервные узлы

Понятие о нерве

Определение 1

Нервы — это скопление отростков нервных клеток, покрытых общей оболочкой.

Нервы, отходящие от головного и спинного мозга, дают ветки ко всем органам тела (иннервируют их).

Органы содержат конечные нервные образования:

• рецепторы — чувствительные (афферентные) нервные окончания;
• эффекторы — двигательные (эфферентные) нервные окончания.

В обеих случаях вызывается соответствующее возбуждение рабочего органа.

В зависимости от состава волокон нервы делятся на:

• чувствительные,
• двигательные,
• смешанные.

Нервы, состоящие из аксонов центростремительных (двигательных) нейронов, — двигательные нервы, а из дендритов центробежных (чувствительных) нейронов — чувствительные.

Большинство нервов являются смешанными, то есть содержат как аксоны, так и дендриты нервных клеток.

Нервы — это пучки нервных волокон. Каждый из них окружён соединительнотканной оболочкой (периневрием), от которой внутрь пучка отходят тонкие прослойки (эндоневрий). Нерв покрыт перинервием — общей оболочкой.

Нервы у позвоночных животных образованы тремя основными группами волокон (А, В и С), которые отличаются по электровозбудимости, скорости развития потенциала действия, его компенсацией и скоростью проведения.

Готовые работы на аналогичную тему

Замечание 1

Обычно нерв состоит из 103 — 104 волокон, однако у человека в зрительном нерве их больше 1 млн.

Группа А включает самые толстые, достаточно миелинизированные чувствительные и моторные нервные волокна, является неоднородной: в ней выделяют подгруппы альфа-, бета-, гамма- и дельта — волокна.

Основные свойства моторных и сенсорных нервных волокон (по Эрлангеру и Гассеру): (диаметр ( в мкм) и скорость проведения импульса (в м/с):

• Аα : 13 — 22, 70 — 120;
• Аβ : 8 — 13, 40 — 70;
• Аγ : 4 — 8, 15 — 40;
• Аδ : 1 — 4, 5 — 15;
• В : 1 — 3, 3 — 14;
• С : 0,5 — 1,0, 0,5 — 2.

Благодаря нервам и их разветвлениям ЦНС осуществляет взаимосвязь с органами, а все системы организма образуют единое целое (осуществляется целостность организма).

Нервные узлы

Многие периферические нервы с их разветвлениями содержат не только нервные волокна, но и нервные узлы (ганглии). Они состоят из нейронов, отростки которых входят в состав нервов, и нервных сплетений.

Определение 2

Нервный узел — ограниченное анатомическое скопление тел нейронов, расположенное по ходу нерва и окружённое соединительнотканной капсулой (например, спинномозговой чувствительный или спинальный ганглий).

Понятие физиологического нервного центра

Определение 3

Нервный центр — это группа нейронов, осуществляющая определённый рефлекс или управляет одной или несколькими функциями организма.

Это по большей части физиологическое понятие, чем анатомическое, поскольку в состав нервного центра входят нейроны (группы нейронов), расположенные в различных отделах нервной системы.

Нервные центры имеют ряд свойств, зависящих от особенностей механизма синаптической передачи возбуждения:

• одностороннее проведение возбуждения,
• замедление проведения возбуждения,
• суммация,
• трансформация ритма возбуждения,
• последействие,
• утомляемость нервных центров,
• ритмическая активность.

Зачем зубам нервы?

Многие ошибочно полагают, что зуб – это некая твердая субстанция, состоящая из одного вещества, и удивляются, когда зуб начинает болеть. Обычно о боли нам сигнализируют нервы, может и в зубах они тоже есть? Действительно, во внутренней части зуба находится полость, которая также содержит нервную ткань.

Значит, нервная ткань жизненно необходима для выполнения функций зуба? Это, опять-таки, ошибочное мнение. Конечно, нервная ткань играет важную роль в развитии и росте зубов, однако, после того как зуб прорезался сквозь десну и завершилось его созревание, единственной функцией зубного нерва остается сенсорная, которая отвечает за чувствительность зубов.

Полость внутри зуба, содержащая нервную ткань, называется пульпой, и именно с ней связаны такие страшные названия как пульпит и депульпирование. Что же это такое?

Пульпит – враг № 1!

Пульпит – это воспаление зубного нерва, которое происходит, как правило, в результате запущенного развития кариеса.

Пульпит бывает острым и хроническим. Первый характеризуется сильными болями, особенно в ночное время. Если Вы сразу же не обратились к стоматологу, то через некоторое время острый пульпит перейдет в хроническую стадию, боль несколько притупится, и нерв будет отзываться только на конкретные раздражители, особенно изменение температуры. Однако, успокаиваться в данном случае не стоит, так как если больной не обращается к стоматологу и на этом этапе, то в скором времени могут возникнуть осложнения, а пульпит со временем перерастет в периодонтит, что может грозить потерей зуба.

Депульпирование: есть ли жизнь после смерти?

Раньше если пульпа была повреждена, стоматологи чаще всего просто удаляли больной зуб, сегодня же современные методики позволяют сохранить зуб, и цель врача – испробовать все способы и постараться предотвратить удаление зуба. Одним из таких методов является депульпирование, то есть удаление пульпы зуба или, проще говоря, его нерва.

Депульпирование осуществляется под наркозом и состоит из нескольких этапов: стоматолог удаляет кариес из тканей зуба, затем вскрывает корневой канал и удаляет воспаленные ткани пульпы. Затем врач осуществляет механическую чистку каналов, далее производит их антисептическую обработку и затем пломбирует каналы, устанавливая в большинстве случаев сначала временную пломбу и только после повторного визита и результатов рентгенологического обследования постоянную.

Если депульпирование проведено грамотно, то такой зуб прослужит достаточно долго и будет выполнять все свои функции. Так может быть нервы вообще не нужны? Вывод снова неверный, ведь всё в нашем организме взаимосвязано, и каждый орган несет определенную функциональную нагрузку, пульпа в данном случае обеспечивает питание зуба, без которого он становится более хрупким. Если стоматолог допустит хоть малейшую ошибку, то зуб немедленно отреагирует на это, начнет крошиться, темнеть, поэтому прежде чем осуществлять депульпирование, необходимо убедиться в том, что иного выхода нет.

Почему болит мертвый зуб?

Логично, что мертвый зуб, то есть тот из которого удалили нерв, не должен ничего чувствовать, а тем более болеть. Однако, часто пациенты после депульпирования зуба жалуются на зубную боль. При грамотно проведенном удалении депульпированный зуб болеть не может, после удаления нерва боль может возникнуть в пограничных структурах: костях челюсти, мягких тканях, соседних зубах, ведь там нервы остались, и именно они порой побаливают в течение нескольких дней, так как «обеспокоены» хирургическим вмешательством. Однако, если болевые ощущения не прекращаются, необходимо обратиться к стоматологу, возможно, нерв был удален не до конца, либо боль вызвана какими-либо другими причинами – это сможет определить только специалист.

Зуб – очень сложная структура, и в данном случае поговорка «Семь раз отмерь, один раз отрежь» полностью отражает суть стоматологического лечения!

Важнейшие нервы в организме и их функции — Северо-Восточная медицина позвоночника и спортивная медицина

Важные нервы человеческого тела и их функции

Вы не поверите, но в человеческом теле более 7 триллионов нервов. Все эти нервы являются частью так называемой нервной системы вашего тела. Вы можете думать о нервах как о электрической проводке вашего тела — они передают сигналы между вашим мозгом, спинным мозгом и остальной частью вашего тела. Узнайте больше о том, что делают эти нервы и почему они важны, ниже.

Что такое нервная система?

Нервная система состоит из двух компонентов:

• Центральная нервная система , состоящая из головного и спинного мозга и нервов
• Периферическая нервная система , которая состоит из сенсорных нейронов, кластеров нейронов, называемых ганглиями, и других нервов, которые соединяются друг с другом, а также с остальной частью центральной нервной системы

Эти нервы и клетки, называемые нейронами, отправляют сообщения по всему телу.Все нервы важны для правильного повседневного функционирования, но есть две группы нервов, на которых хиропрактики больше всего обращают внимание: черепные и спинномозговые нервы.

Черепные нервы

Черепные нервы расположены на нижней поверхности вашего мозга. Всего их 12 пар, и каждая из них выполняет свою особую функцию. Эти черепные нервы соединяют ваш мозг с разными частями головы, шеи и туловища.

Во избежание путаницы (и из-за того, что эти нервы расположены так близко друг к другу), каждая пара пронумерована римской цифрой, начиная с передней и заканчивая задней.

Например, первый нерв, ближайший к передней части головы, — это обонятельный нерв, поэтому его римская цифра обозначается I.

Чаще всего черепные нервы классифицируются как сенсорные или моторные. Сенсорность относится к вашим пяти чувствам — осязанию, обонянию, вкусу, слуху и зрению, а двигательные нервы отвечают за управление движением и функцией желез или мышц.

Посмотрите на отдельные черепные нервы ниже.

Источник: о раке.ком

Обонятельный нерв (I)

Обонятельный нерв отвечает за обоняние. Он отправляет в ваш мозг информацию о запахах, с которыми вы сталкиваетесь.

Когда вы чувствуете запах чего-то приятного, например, выпечки хлеба, ароматические молекулы растворяются в верхней части носовой полости, что стимулирует рецепторы, генерирующие нервные импульсы. Эти нервные сигналы затем отправляются в области вашего мозга, которые имеют дело с памятью и распознаванием запахов.

Зрительный нерв (II)

Зрительный нерв необходим для правильного зрения, и он есть у обоих ваших глаз.

Когда свет впервые попадает в ваш глаз, он контактирует с рецепторами сетчатки, называемыми стержнями, которые помогают вам видеть черно-белые изображения и в темноте, и колбочками, которые отвечают за цветовое зрение.

Ваши палочки и колбочки получают эту информацию и передают ее зрительному нерву. Сигнал продолжает двигаться по этому пути зрительного нерва, пока не достигнет зрительной коры головного мозга, которая обрабатывает информацию и обеспечивает четкое зрение.

Глазодвигательный нерв (III)

Слово окуломотор состоит из двух частей: окуло , которое относится к глазу, и мотор, , что может относиться к движению или мышцам.

Глазодвигательный нерв , таким образом, помогает контролировать движения глазных мышц. Он обеспечивает движение глазного яблока и верхнего века, а также помогает с непроизвольными функциями глаз, включая сужение зрачка и автоматическую настройку линз (это то, что происходит, когда ваши глаза автоматически фокусируются на ближних или дальних объектах).

Трохлеарный нерв (IV)

Блокированный нерв также участвует в движении глаз. Он контролирует мышцу глаза, что позволяет ему указывать вниз и внутрь.

Тройничный нерв (В)

Тройничный нерв — самый большой черепной нерв в организме человека, который выполняет как двигательные, так и сенсорные функции.

Функции двигателя

Тройничный нерв помогает вам жевать и стискивать зубы, а также обеспечивает чувствительность мышц барабанной перепонки.

Сенсорные функции

Сенсорные функции тройничного нерва разделены на три части, каждая из которых связана с участками сенсорных рецепторов на лице.

• Офтальмологический : Обеспечивает чувствительность частей глаза, носа, века и лба
• Верхняя челюсть : Дает ощущение средней трети лица, верхних зубов, века и боковой части носа
• Нижняя челюсть : Обеспечивает чувствительность нижней трети лица, языка, рта и нижних зубов

Отводящий нерв (VI)

Отводящий нерв также помогает при движениях глаз, в частности движениях, при которых ваш взгляд движется наружу.

Лицевой нерв (VII)

Подобно тройничному нерву, лицевой нерв также выполняет двигательные и сенсорные функции. Он контролирует:

• Движение мышц, производящих мимику
• Движение лицевой железы
• Вкус
• Ощущение в наружном ухе

Вестибулокохлеарный нерв (VIII)

Вестибулокохлеарный нерв фактически состоит из двух нервов в одном: вестибулярного нерва и кохлеарного нерва.

• Вестибулярный нерв помогает вашему телу ощущать изменения положения головы, и ваше тело использует эту информацию, чтобы поддерживать равновесие.
• Улитковый нерв помогает слышать и определяет частоту и силу звука.

Языкоглоточный нерв (IX)

Как и другие черепные нервы, языкоглоточный нерв выполняет как сенсорные, так и моторные функции.

Его сенсорная функция получает входящую информацию из задней части вашего рта, включая язык, миндалины и горло.Он также влияет на вкусовые ощущения на задней части языка. Его двигательные функции также связаны с глоткой, поскольку именно она позволяет мускулам в горле сокращаться и расширяться.

Блуждающий нерв (X)

• Сенсорные функции : Обеспечивает чувствительность внешнего уха, горла, сердца и органов брюшной полости
• Функции двигателя: Придает движение мягкому нёбу и горлу
• Парасимпатические функции : Регулирует сердечный ритм и снабжает нервы гладкими мышцами желудочно-кишечного тракта, легких и дыхательных путей

Врачи часто используют терапию стимуляцией блуждающего нерва для лечения таких состояний, как эпилепсия, депрессия и тревога.Блуждающий нерв также является самым длинным из всех черепных нервов, потому что он начинается в продолговатом мозге и простирается до брюшной полости.

Добавочный нерв (XI)

Этот черепной нерв, добавочный нерв , обеспечивает двигательную функцию некоторым мышцам шеи. Это то, что позволяет вам вращать, сгибать и растягивать мышцы шеи и плеч.

Подъязычный нерв (XII)

Последний из черепных нервов — подъязычный нерв .Он обеспечивает необходимые двигательные функции мышцам языка.

Спинномозговые нервы

Спинной мозг — это часть центральной нервной системы. Он начинается в нижней части ствола мозга и продолжается до поясницы.

Есть 31 пара спинномозговых нервов, которые контролируют сенсорные, моторные и другие функции вашего тела. Они передают сообщения между спинным мозгом и остальным телом, включая кожу, мышцы и внутренние органы. Каждый спинномозговой нерв отвечает за ощущения в разных частях тела.

Для облегчения идентификации спинномозговым нервам присвоены буквенно-цифровые цифры:

• C1-C8: шейные нервы
• T1-T12: грудные нервы
• L1-L5: поясничные нервы
• S1-S5: Крестцовые нервы
• Одна пара копчиковых нервов

Источник: neuroxcel.com

Функциональный контроль

Каждая группа спинномозговых нервов задействована в движениях определенных частей тела, включая руки, пальцы, верхнюю часть спины, бедра и мышцы живота.Некоторые спинномозговые нервы даже отвечают за правильную ходьбу и бег.

Более подробную информацию о функциональных возможностях спинномозговых нервов см. В таблице ниже.

Автоматика

Некоторые нервы спинного мозга отвечают за управление автоматическими функциями организма, такими как частота сердечных сокращений, дыхание и другие функции, которые ваше тело выполняет автоматически.

Например, спинномозговые нервы T1-L5, которые являются грудными и поясничными нервами, частично отвечают за управление функциями вашего:

• Сердце
• Легкие
• Желудочно-кишечный тракт
• Почки
• Потовые железы

Верхняя часть крестцовых нервов, от L5-S3, отвечает за управление мочевым пузырем и дефекацией.

В NorthEast Spine and Sports Medicine мы помогаем нашим пациентам чувствовать себя более комфортно в повседневной жизни, решая проблемы, с которыми они могут столкнуться с нервами головного или спинного мозга. Мы предлагаем такие виды лечения, как декомпрессионная терапия позвоночника, лечение радикулита и многие другие услуги хиропрактики.

Если у вас есть вопросы о черепно-спинномозговых нервах или вы думаете, что можете стать хорошим кандидатом на лечение хиропрактики, позвоните нам по телефону 732-653-1000 или запишитесь на прием через Интернет.

Нервная система (анатомия человека): функции, органы, заболевания

Волокна, называемые нервами, передают важные сообщения между вашим телом и мозгом. Эта сеть — ваша нервная система — состоит из двух частей:

Все, что делает ваше тело, каким-то образом связано с вашей нервной системой. Он заставляет ваше сердце биться. Он говорит вашим легким дышать. Он контролирует то, как вы двигаетесь, слова, которые вы говорите, а также то, как вы думаете и учитесь. Он также контролирует ваши чувства и воспоминания.

Как это работает?

Сообщения, передаваемые по вашим нервам, отправляются через миллиарды нервных клеток, называемых нейронами. Пространства между этими клетками называются синапсами. Клетки связаны друг с другом через химические вещества, называемые нейротрансмиттерами, которые перемещаются через синапсы к следующему нейрону. Дофамин и серотонин — это типы нейромедиаторов.

Этот процесс продолжается до тех пор, пока сообщение не попадет в нужное место. Некоторые сообщения перемещаются со скоростью более 200 миль в час.

Таким же образом сообщения поступают от вашего тела обратно в головной и спинной мозг. Например, если вы наступите на что-то острое, нервы в ноге отправят сообщение от нейрона к нейрону в вашу центральную нервную систему, в котором говорится: Эй, это больно . Ваш головной и спинной мозг ответит вашей стопе сообщением: Отойдите сейчас .

Какие состояния могут повлиять на вашу нервную систему?

Ваша нервная система имеет много защиты. Ваш мозг защищен черепом, а спинной мозг защищен мелкими костями в позвоночнике (позвонки) и тонкими оболочками (мембранами).Они оба покрыты прозрачной жидкостью, называемой спинномозговой жидкостью.

Тем не менее, что-то может пойти не так с вашей нервной системой, как и с любой другой частью вашего тела. Когда заболевание повреждает его, это влияет на связь между вашим мозгом, спинным мозгом и вашим телом. Примеры этих заболеваний включают:

• Инфекции, такие как менингит, энцефалит или полиомиелит
• Физические проблемы, такие как травма, паралич Белла или синдром запястного канала
• Состояния, такие как болезнь Паркинсона, рассеянный склероз или болезнь Альцгеймера
• Проблемы с вашим кровеносные сосуды, такие как инсульты, транзиторные ишемические атаки (ТИА) или субдуральная гематома (когда кровь собирается за пределами вашего мозга, обычно после серьезной травмы головы)

Как сохранить здоровье нервной системы?

Как и другим частям вашего тела, вашему мозгу нужен сон для отдыха и восстановления, поэтому правильный регулярный график сна является ключевым моментом.Также важна здоровая сбалансированная диета, включающая продукты с высоким содержанием омега-3 жирных кислот. К ним относятся жирная рыба, такая как лосось, тунец, скумбрия, сельдь и выращенная на фермах форель.

Стресс также может повлиять на вашу нервную систему, но вы можете сделать несколько вещей, чтобы справиться с ним:

• Регулярно выполняйте упражнения
• Разрешите себе сделать перерыв
• Проведите время с семьей и друзьями
• Медитируйте или практикуйте внимательность с йогой или другими видами деятельности

Исследуйте нервы с помощью интерактивных анатомических изображений

Нажмите, чтобы просмотреть большое изображение

Продолжение сверху…

Анатомия нервной системы

Нервная ткань

Большая часть нервной системы состоит из клеток двух классов: нейронов и нейроглии.

Нейроны

Нейроны, также известные как нервные клетки, общаются внутри тела, передавая электрохимические сигналы. Нейроны сильно отличаются от других клеток тела из-за множества длинных клеточных процессов, которые исходят от их центрального клеточного тела. Тело клетки — это примерно круглая часть нейрона, которая содержит ядро, митохондрии и большинство клеточных органелл.Небольшие древовидные структуры, называемые дендритами, отходят от тела клетки, чтобы улавливать стимулы из окружающей среды, других нейронов или сенсорных рецепторных клеток. От тела клетки отходят длинные передающие процессы, называемые аксонами, чтобы посылать сигналы другим нейронам или эффекторным клеткам в организме.

Существует 3 основных класса нейронов: афферентные нейроны, эфферентные нейроны и интернейроны.

1. Афферентные нейроны . Также известные как сенсорные нейроны, афферентные нейроны передают сенсорные сигналы в центральную нервную систему от рецепторов в организме.
2. Эфферентные нейроны . Эфферентные нейроны, также известные как двигательные нейроны, передают сигналы от центральной нервной системы к эффекторам в организме, таким как мышцы и железы.
3. Интернейроны . Интернейроны образуют сложные сети в центральной нервной системе, чтобы интегрировать информацию, полученную от афферентных нейронов, и управлять функцией организма через эфферентные нейроны.

Нейроглия

Нейроглия, также известная как глиальные клетки, действуют как «вспомогательные» клетки нервной системы.Каждый нейрон в организме окружен от 6 до 60 нейроглией, которые защищают, питают и изолируют нейрон. Поскольку нейроны являются чрезвычайно специализированными клетками, которые необходимы для функционирования организма и почти никогда не воспроизводятся, нейроглия жизненно важна для поддержания функциональной нервной системы.

Мозг

Мозг , мягкий морщинистый орган, который весит около 3 фунтов, расположен внутри полости черепа, где костей черепа окружают и защищают его.Примерно 100 миллиардов нейронов мозга образуют главный центр управления телом. Головной и спинной мозг вместе образуют центральную нервную систему (ЦНС), где обрабатывается информация и возникают реакции. Мозг, место высших психических функций, таких как сознание, память, планирование и произвольные действия, также контролирует функции нижних частей тела, такие как поддержание дыхания, частоты сердечных сокращений, артериального давления и пищеварения.

Спинной мозг

Спинной мозг представляет собой длинную тонкую массу связанных нейронов, которые переносят информацию через позвоночную полость позвоночника, начиная с продолговатого мозга головного мозга на его верхнем конце и продолжаясь ниже до поясничной области позвоночника.В поясничной области спинной мозг разделяется на пучок отдельных нервов, который называется cauda equina (из-за его сходства с хвостом лошади), который продолжается ниже крестца и копчика . Белое вещество спинного мозга функционирует как главный проводник нервных сигналов к телу от головного мозга. Серое вещество спинного мозга интегрирует рефлексы на раздражители.

Нервы

Нервы — это пучки аксонов в периферической нервной системе (ПНС), которые действуют как информационные магистрали для передачи сигналов между головным и спинным мозгом и остальным телом.Каждый аксон обернут соединительнотканной оболочкой, называемой эндоневрием. Отдельные аксоны нерва объединены в группы аксонов, называемых пучками, которые обернуты оболочкой из соединительной ткани, называемой периневрием. Наконец, многие пучки обернуты вместе другим слоем соединительной ткани, называемым эпиневрием, и образуют целый нерв. Обертывание нервов соединительной тканью помогает защитить аксоны и увеличить скорость их связи в организме.

• Афферентные, эфферентные и смешанные нервы .Некоторые нервы в организме предназначены для передачи информации только в одном направлении, как улица с односторонним движением. Нервы, передающие информацию от сенсорных рецепторов только к центральной нервной системе, называются афферентными нервами. Другие нейроны, известные как эфферентные нервы, передают сигналы только от центральной нервной системы к эффекторам, таким как мышцы и железы. Наконец, некоторые нервы представляют собой смешанные нервы, которые содержат как афферентные, так и эфферентные аксоны. Смешанные нервы действуют как улицы с двусторонним движением, где афферентные аксоны действуют как полосы, ведущие к центральной нервной системе, а эфферентные аксоны действуют как полосы, ведущие от центральной нервной системы.
• Черепные нервы . От нижней части мозга отходят 12 пар черепных нервов. Каждая пара черепных нервов обозначается римскими цифрами от 1 до 12 в зависимости от ее расположения вдоль передне-задней оси головного мозга. Каждый нерв также имеет описательное имя (например, обонятельный, оптический и т. Д.), Которое определяет его функцию или местоположение. Черепные нервы обеспечивают прямую связь с мозгом специальных органов чувств, мышц головы, , шеи и плеч, сердца и желудочно-кишечного тракта.
• Спинномозговые нервы . Слева и справа от спинного мозга отходят 31 пара спинномозговых нервов. Спинномозговые нервы представляют собой смешанные нервы, которые переносят сенсорные и двигательные сигналы между спинным мозгом и определенными областями тела. 31 спинномозговый нерв разделен на 5 групп, названных в честь 5 областей позвоночного столба. Таким образом, имеется 8 пар шейных нервов, 12 пар грудных нервов , 5 пар поясничных нервов , 5 пар крестцовых нервов и 1 пара копчиковых нервов.Каждый спинномозговой нерв выходит из спинного мозга через межпозвонковое отверстие между парой позвонков или между позвонком С1, и затылочной костью черепа.

Менинги

Мозговые оболочки — это защитные оболочки центральной нервной системы (ЦНС). Они состоят из трех слоев: твердой мозговой оболочки, паутинной оболочки и мягкой мозговой оболочки.

• Dura mater . dura mater , что означает «жесткая мать», является самым толстым, жестким и самым поверхностным слоем мозговых оболочек.Сделанный из плотной соединительной ткани неправильной формы, он содержит множество прочных коллагеновых волокон и кровеносных сосудов. Твердая мозговая оболочка защищает ЦНС от внешних повреждений, содержит спинномозговую жидкость, окружающую ЦНС, и снабжает кровью нервную ткань ЦНС.
• Арахноидальная оболочка . паутинная оболочка , что означает «паукообразная мать», намного тоньше и нежнее твердой мозговой оболочки. Она выстилает внутреннюю часть твердой мозговой оболочки и содержит множество тонких волокон, соединяющих ее с подлежащей мягкой мозговой оболочкой.Эти волокна пересекают заполненное жидкостью пространство, называемое субарахноидальным пространством, между паутинной оболочкой и мягкой мозговой оболочкой.
• Pia mater . pia mater , что означает «нежная мать», представляет собой тонкий и нежный слой ткани, лежащий на внешней стороне головного и спинного мозга. Мягкая мозговая оболочка, содержащая множество кровеносных сосудов, питающих нервную ткань ЦНС, проникает в долины борозд и трещин головного мозга, покрывая всю поверхность ЦНС.

Спинномозговая жидкость

Пространство, окружающее органы ЦНС, заполнено прозрачной жидкостью, известной как спинномозговая жидкость (CSF). ЦСЖ образуется из плазмы крови специальными структурами, называемыми сосудистыми сплетениями . Сосудистые сплетения содержат множество капилляров, выстланных эпителиальной тканью, которая фильтрует плазму крови и позволяет отфильтрованной жидкости проникать в пространство вокруг мозга.

Вновь созданная спинномозговая жидкость протекает внутри головного мозга в полых пространствах, называемых желудочками, и через небольшую полость в середине спинного мозга, называемую центральным каналом.ЦСЖ также протекает через субарахноидальное пространство вокруг головного и спинного мозга. ЦСЖ постоянно вырабатывается сосудистыми сплетениями и реабсорбируется в кровоток в структурах, называемых паутинными ворсинками.

Спинномозговая жидкость обеспечивает несколько жизненно важных функций центральной нервной системы:

1. CSF поглощает удары между мозгом и черепом, а также между спинным мозгом и позвонками. Эта амортизация защищает ЦНС от ударов или резких изменений скорости, например, во время автомобильной аварии.
2. Головной и спинной мозг плавают в спинномозговой жидкости, уменьшая свой кажущийся вес за счет плавучести. Мозг — очень большой, но мягкий орган, для эффективного функционирования которого требуется большой объем крови. Сниженный вес спинномозговой жидкости позволяет кровеносным сосудам мозга оставаться открытыми и помогает защитить нервную ткань от раздавливания под собственным весом.
3. CSF помогает поддерживать химический гомеостаз в центральной нервной системе. Он содержит ионы, питательные вещества, кислород и альбумины, которые поддерживают химический и осмотический баланс нервной ткани.CSF также удаляет продукты жизнедеятельности, которые образуются как побочные продукты клеточного метаболизма в нервной ткани.

Органы чувств

Все органы чувств всех тел являются компонентами нервной системы. То, что известно как особые чувства — зрение, вкус, обоняние, слух и равновесие — все определяется специальными органами, такими как глаз , вкусовых рецепторов и обонятельный эпителий. Сенсорные рецепторы для общих чувств, таких как прикосновение, температура и боль, находятся по всему телу.Все сенсорные рецепторы тела связаны с афферентными нейронами, которые переносят сенсорную информацию в ЦНС для обработки и интеграции.

Физиология нервной системы

Функции нервной системы

Нервная система выполняет 3 основные функции: сенсорную, интеграционную и моторную.

1. Сенсорная . Сенсорная функция нервной системы включает сбор информации от сенсорных рецепторов, которые контролируют внутренние и внешние условия организма.Затем эти сигналы передаются в центральную нервную систему (ЦНС) для дальнейшей обработки афферентными нейронами (и нервами).
2. Интеграция . Процесс интеграции — это обработка множества сенсорных сигналов, которые передаются в ЦНС в любой момент времени. Эти сигналы оцениваются, сравниваются, используются для принятия решений, отбрасываются или сохраняются в памяти, если это считается целесообразным. Интеграция происходит в сером веществе головного и спинного мозга и осуществляется интернейронами.Многие интернейроны работают вместе, образуя сложные сети, которые обеспечивают эту вычислительную мощность.
3. Двигатель . Как только сети интернейронов в ЦНС оценивают сенсорную информацию и принимают решение о действии, они стимулируют эфферентные нейроны. Эфферентные нейроны (также называемые мотонейронами) передают сигналы от серого вещества ЦНС через нервы периферической нервной системы к эффекторным клеткам. Эффектором может быть гладкая ткань, ткань сердечной или скелетной мускулатуры или ткань железы.Затем эффектор высвобождает гормон или перемещает часть тела в ответ на раздражитель.

К сожалению, конечно, наша нервная система не всегда функционирует должным образом. Иногда это результат таких заболеваний, как болезнь Альцгеймера и Паркинсона. Знаете ли вы, что тестирование ДНК может помочь вам обнаружить ваш генетический риск приобретения определенных заболеваний, влияющих на органы нашей нервной системы? Поздняя болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, дегенерация желтого пятна — ознакомьтесь с нашим руководством по тестированию ДНК на здоровье, чтобы узнать больше.

Отделы нервной системы

Центральная нервная система

Головной и спинной мозг вместе образуют центральную нервную систему, или ЦНС. ЦНС действует как центр управления телом, обеспечивая его системы обработки, памяти и регулирования. ЦНС принимает всю сознательную и подсознательную сенсорную информацию от сенсорных рецепторов тела, чтобы оставаться в курсе внутренних и внешних условий тела. Используя эту сенсорную информацию, он принимает решения как о сознательных, так и подсознательных действиях, которые необходимо предпринять для поддержания гомеостаза тела и обеспечения его выживания.ЦНС также отвечает за высшие функции нервной системы, такие как речь, творчество, выражение, эмоции и личность. Мозг является средоточием сознания и определяет, кем мы являемся как личности.

Периферическая нервная система

Периферическая нервная система (ПНС) включает все части нервной системы за пределами головного и спинного мозга. Эти части включают все черепные и спинномозговые нервы, ганглии и сенсорные рецепторы.

Соматическая нервная система

Соматическая нервная система (СНС) — это подразделение ПНС, которое включает в себя все произвольно эфферентные нейроны.SNS — единственная сознательно контролируемая часть PNS, отвечающая за стимуляцию скелетных мышц тела.

Вегетативная нервная система

Вегетативная нервная система (ВНС) — это подразделение ПНС, которое включает все непроизвольные эфферентные нейроны. ВНС контролирует подсознательные эффекторы, такие как ткань висцеральных мышц, ткань сердечной мышцы и ткань желез.

В организме есть 2 отдела вегетативной нервной системы: симпатический и парасимпатический.

• Сочувствующий . Сочувственное подразделение формирует реакцию организма «бей или беги» на стресс, опасность, волнение, упражнения, эмоции и смущение. Симпатический отдел увеличивает дыхание и частоту сердечных сокращений, высвобождает адреналин и другие гормоны стресса и снижает пищеварение, чтобы справиться с этими ситуациями.
• Парасимпатическая . Парасимпатический отдел формирует реакцию организма на «отдых и переваривание пищи», когда тело расслаблено, отдыхает или кормится.Парасимпатическая система работает, чтобы свести на нет работу симпатического отдела после стрессовой ситуации. Помимо других функций, парасимпатический отдел сокращает дыхание и частоту сердечных сокращений, улучшает пищеварение и позволяет выводить шлаки.

Кишечная нервная система

Кишечная нервная система (ENS) — это отдел ANS, который отвечает за регулирование пищеварения и функцию органов пищеварения. ENS получает сигналы от центральной нервной системы через симпатические и парасимпатические отделы вегетативной нервной системы, чтобы помочь регулировать ее функции.Однако ENS в основном работает независимо от CNS и продолжает функционировать без какого-либо внешнего вмешательства. По этой причине ENS часто называют «мозгом кишечника» или «вторым мозгом тела». ENS — огромная система: в ENS существует почти столько же нейронов, сколько в спинном мозге.

Возможности действия

Нейроны функционируют путем генерации и распространения электрохимических сигналов, известных как потенциалы действия (ПД). ПД создается движением ионов натрия и калия через мембрану нейронов.(См. Вода и электролиты .)

• Потенциал покоя . В состоянии покоя нейроны поддерживают концентрацию ионов натрия вне клетки и ионов калия внутри клетки. Эта концентрация поддерживается натриево-калиевым насосом клеточной мембраны, который выкачивает 3 иона натрия из клетки на каждые 2 иона калия, которые накачиваются в клетку. Концентрация ионов приводит к электрическому потенциалу покоя -70 милливольт (мВ), что означает, что внутренняя часть элемента имеет отрицательный заряд по сравнению с окружающей средой.
• Пороговая мощность л. Если стимул позволяет достаточному количеству положительных ионов проникнуть в какую-либо область клетки, чтобы заставить ее достичь -55 мВ, эта область клетки откроет свои потенциалзависимые натриевые каналы и позволит ионам натрия диффундировать в клетку. -55 мВ — это пороговый потенциал для нейронов, поскольку это «пусковое» напряжение, которого они должны достичь, чтобы пересечь порог и сформировать потенциал действия.
• Деполяризация . Натрий несет положительный заряд, который вызывает деполяризацию клетки (положительный заряд) по сравнению с ее нормальным отрицательным зарядом.Напряжение деполяризации всех нейронов +30 мВ. Деполяризация клетки — это ПД, которая передается нейроном как нервный сигнал. Положительные ионы распространяются в соседние области клетки, инициируя новую AP в этих областях, когда они достигают -55 мВ. AP продолжает распространяться по клеточной мембране нейрона, пока не достигнет конца аксона.
• Реполяризация . После достижения напряжения деполяризации +30 мВ открываются управляемые по напряжению каналы для ионов калия, позволяя положительным ионам калия диффундировать из клетки.Потеря калия вместе с откачкой ионов натрия обратно из клетки через натриево-калиевый насос восстанавливает клетку до потенциала покоя -55 мВ. На этом этапе нейрон готов запустить новый потенциал действия.

Синапсы

Синапс — это соединение между нейроном и другой клеткой. Синапсы могут образовываться между 2 нейронами или между нейроном и эффекторной клеткой. В организме есть два типа синапсов: химические синапсы и электрические синапсы.

• Химические синапсы . В конце аксона нейрона находится увеличенная область аксона, известная как окончание аксона. Терминал аксона отделен от следующей клетки небольшой щелью, известной как синаптическая щель. Когда AP достигает конца аксона, он открывает потенциалзависимые каналы ионов кальция. Ионы кальция заставляют везикулы, содержащие химические вещества, известные как нейротрансмиттеры (NT), высвобождать свое содержимое путем экзоцитоза в синаптическую щель. Молекулы NT пересекают синаптическую щель и связываются с рецепторными молекулами в клетке, образуя синапс с нейроном.Эти рецепторные молекулы открывают ионные каналы, которые могут либо стимулировать рецепторную клетку к формированию нового потенциала действия, либо могут препятствовать формированию клеткой потенциала действия при стимуляции другим нейроном.
• Электрические синапсы . Электрические синапсы образуются, когда 2 нейрона соединяются небольшими отверстиями, называемыми щелевыми соединениями. Щелевые соединения позволяют электрическому току проходить от одного нейрона к другому, так что AP в одной клетке передается непосредственно в другую клетку через синапс.

Миелинизация

Аксоны многих нейронов покрыты изоляционным слоем, известным как миелин, для увеличения скорости нервной проводимости по всему телу. Миелин образован двумя типами глиальных клеток: шванновскими клетками в ПНС и олигодендроцитами в ЦНС. В обоих случаях глиальные клетки многократно оборачивают свою плазматическую мембрану вокруг аксона, образуя толстый слой липидов. Развитие этих миелиновых оболочек известно как миелинизация.

Миелинизация ускоряет движение AP в аксоне за счет уменьшения количества AP, которые должны образоваться, чтобы сигнал достиг конца аксона.Процесс миелинизации начинает ускорять нервную проводимость в процессе развития плода и продолжается в раннем взрослом возрасте. Миелинизированные аксоны кажутся белыми из-за присутствия липидов и образуют белое вещество внутреннего и внешнего спинного мозга. Белое вещество предназначено для быстрой передачи информации через головной и спинной мозг. Серое вещество головного и спинного мозга — немиелинизированные центры интеграции, в которых обрабатывается информация.

Рефлексы

Рефлексы — это быстрые непроизвольные реакции на раздражители.Самым известным рефлексом является рефлекс надколенника, который проверяется, когда врач постукивает пациента по колену во время медицинского осмотра. Рефлексы интегрированы в серое вещество спинного мозга или в ствол головного мозга. Рефлексы позволяют телу очень быстро реагировать на стимулы, посылая ответы на эффекторы до того, как нервные сигналы достигнут сознательных частей мозга. Это объясняет, почему люди часто отрывают руки от горячего предмета, прежде чем осознают, что им больно.

Функции черепных нервов

Каждый из 12 черепных нервов выполняет определенную функцию в нервной системе.

• Обонятельный нерв (I) передает информацию об запахе в мозг от обонятельного эпителия в крыше носовой полости.
• Зрительный нерв (II) передает визуальную информацию от глаз к мозгу.
• Глазодвигательный, блокаторный и отводящий нервы (III, IV и VI) работают вместе, позволяя мозгу контролировать движение и фокусировку глаз. тройничный нерв (V) передает ощущения от лица и иннервирует жевательные мышцы.
• Лицевой нерв (VII) иннервирует мышцы лица для выражения мимики и несет информацию о вкусе от передних 2/3 языка.
• Вестибулокохлеарный нерв (VIII) передает слуховую информацию и информацию о балансе от ушей к мозгу.
• Языкно-глоточный нерв (IX) несет информацию о вкусе от задней трети языка и помогает при глотании.
• Блуждающий нерв (X), иногда называемый блуждающим нервом из-за того, что он иннервирует множество различных областей, «блуждает» по голове, шее и туловищу.Он передает в мозг информацию о состоянии жизненно важных органов, передает двигательные сигналы для управления речью и передает парасимпатические сигналы многим органам.
• Добавочный нерв (XI) контролирует движения плеч и шеи.
• Подъязычный нерв (XII) перемещает язык при речи и глотании.

Сенсорная физиология

Все сенсорные рецепторы можно классифицировать по их структуре и типу стимула, который они обнаруживают.Структурно существует 3 класса сенсорных рецепторов: свободные нервные окончания, инкапсулированные нервные окончания и специализированные клетки. Свободные нервные окончания — это просто свободные дендриты на конце нейрона, которые проникают в ткань. Боль, тепло и холод ощущаются через свободные нервные окончания. Инкапсулированное нервное окончание — это свободный нервный конец, обернутый в круглую капсулу из соединительной ткани. Когда капсула деформируется от прикосновения или давления, нейрон стимулируется посылать сигналы в ЦНС. Специализированные клетки улавливают стимулы от 5 особых органов чувств: зрения, слуха, равновесия, обоняния и вкуса.У каждого из особых органов чувств есть свои уникальные сенсорные клетки, такие как палочки и колбочки в сетчатке, чтобы улавливать свет для зрения.

Функционально существует 6 основных классов рецепторов: механорецепторы, ноцицепторы, фоторецепторы, хеморецепторы, осморецепторы и терморецепторы.

• Механорецепторы . Механорецепторы чувствительны к механическим раздражителям, таким как прикосновение, давление, вибрация и кровяное давление.
• Ноцицепторы .Ноцицепторы реагируют на раздражители, такие как сильная жара, холод или повреждение тканей, посылая болевые сигналы в ЦНС.
• Фоторецепторы . Фоторецепторы сетчатки улавливают свет, чтобы обеспечить зрение.
• Хеморецепторы . Хеморецепторы обнаруживают химические вещества в кровотоке и обеспечивают ощущения вкуса и запаха.
• Осморецепторы . Осморецепторы контролируют осмолярность крови, чтобы определить уровень гидратации организма.
• Терморецепторы . Терморецепторы определяют температуру внутри тела и вокруг него.

Что такое нервная система?

Нервная система представляет собой сложную сеть нервов и клеток, передающих сообщения от головного и спинного мозга к различным частям тела.

Изображение предоставлено: VectorMine / Shutterstock.com

Нервная система включает как центральную нервную систему, так и периферическую нервную систему.Центральная нервная система состоит из головного и спинного мозга, а периферическая нервная система состоит из соматической и вегетативной нервных систем.

Центральная нервная система (ЦНС)

Центральная нервная система делится на две основные части: головной и спинной мозг.

Нейротрансмиссия — 3D-медицинская анимация Играть

Мозг

Мозг находится внутри черепа и имеет форму гриба. Мозг состоит из четырех основных частей:

• ствол мозга
• головного мозга
• мозжечок
• промежуточный мозг

Мозг весит примерно 1.От 3 до 1,4 кг. В нем есть нервные клетки, называемые нейронами, и поддерживающие клетки, называемые глия.

В головном мозге есть два типа вещества: серое вещество и белое вещество. Серое вещество принимает и хранит импульсы. Тела клеток нейронов и нейроглии находятся в сером веществе. Белое вещество в головном мозге передает импульсы к серому веществу и от него. Он состоит из нервных волокон (аксонов).

Ствол головного мозга

Ствол головного мозга также известен как продолговатый мозг. Он расположен между мостом и спинным мозгом и имеет длину всего около дюйма.

Головной мозг

Головной мозг образует основную часть мозга и опирается на ствол мозга. Головной мозг разделен на два полушария. Каждое полушарие контролирует деятельность стороны тела, противоположной этому полушарию.

Полушария делятся на четыре доли:

• Лобная доля
• Височные доли
• Теменная доля
• Затылочная доля

Мозжечок

Располагается позади и ниже головного мозга.

Промежуточный мозг

Промежуточный мозг включает таламус и гипоталамус. В таламусе объединяются сенсорные и другие импульсы.

Гипоталамус — меньшая часть промежуточного мозга.

Другие части головного мозга

Другие части мозга включают средний мозг и мост:

• средний мозг обеспечивает проводящие пути к верхним и нижним центрам и от них
• Мост действует как путь к более высоким структурам; он содержит проводящие пути между продолговатым мозгом и высшими мозговыми центрами

Спинной мозг

Спинной мозг представляет собой длинную трубчатую структуру, отходящую от головного мозга.Спинной мозг состоит из 31 сегмента. Из каждого сегмента выходит пара спинномозговых нервов. Область спинного мозга, из которой берет начало пара спинномозговых нервов, называется спинным сегментом. И моторные, и сенсорные нервы расположены в спинном мозге.

Длина спинного мозга у взрослых женщин составляет около 43 см, у взрослых мужчин — 45 см, а вес — около 35-40 граммов. Он находится внутри позвоночного столба, совокупности костей (позвоночника).

Другие части центральной нервной системы

Менинги — это три слоя мембран, покрывающих головной и спинной мозг.Самый внешний слой — это твердая мозговая оболочка. Средний слой — паутинная оболочка, а самый внутренний — мягкая мозговая оболочка. Мозговые оболочки обеспечивают защиту головного и спинного мозга, выступая в качестве барьера против бактерий и других микроорганизмов.

Спинномозговая жидкость (CSF) циркулирует вокруг головного и спинного мозга. Он защищает и питает головной и спинной мозг.

Нейроны

Нейрон — основная единица нервной системы. Это специализированная клетка-проводник, которая принимает и передает электрохимические нервные импульсы.Типичный нейрон имеет клеточное тело и длинные руки, которые проводят импульсы от одной части тела к другой.

Изображение предоставлено: ShadeDesign / Shutterstock.com

Есть три разные части нейрона:

Клеточное тело нейрона

Тело клетки похоже на любую другую клетку с ядром или центром управления.

Дендриты

Тело клетки имеет несколько сильно разветвленных толстых выступов, которые выглядят как кабели и называются дендритами. Исключением является сенсорный нейрон, который имеет один длинный дендрит вместо множества дендритов.Моторные нейроны имеют несколько толстых дендритов. Функция дендрита — переносить нервный импульс в тело клетки.

Аксон

Аксон — это длинный тонкий отросток, который передает импульсы от тела клетки к другому нейрону или ткани. Обычно на нейрон приходится только один аксон.

Миелиновая оболочка

Нейрон покрыт миелиновой оболочкой или шванновскими клетками. Это белые сегментированные покрытия вокруг аксонов и дендритов многих периферических нейронов.Покрытие непрерывно вдоль аксонов или дендритов, за исключением точки окончания и узлов Ранвье.

Неврилемма — это слой шванновских клеток с ядром. Его функция заключается в восстановлении поврежденных нервов. Нервы головного и спинного мозга не имеют неврилеммы и не могут восстановиться при повреждении.

Типы нейронов

Нейроны в организме можно классифицировать по структуре и функциям. По структуре нейроны могут быть мультиполярными нейронами, биполярными нейронами и униполярными нейронами:

• Мультиполярные нейроны имеют один аксон и несколько дендритов.Они часто встречаются в головном и спинном мозге.
• Биполярные нейроны имеют один аксон и один дендрит. Они видны на сетчатке глаза, внутреннем ухе и обонятельной (обонятельной) области.
• Униполярные нейроны имеют один отросток, отходящий от тела клетки. Один отросток делится, одна часть действует как аксон и функционирует как дендрит. Они видны в спинном мозге.

Периферическая нервная система

Периферическая нервная система состоит из двух частей:

• Соматическая нервная система
• Вегетативная нервная система

Соматическая нервная система

Соматическая нервная система состоит из периферических нервных волокон, которые собирают сенсорную информацию или ощущения от периферических или отдаленных органов (находящихся далеко от мозга, таких как конечности) и переносят их в центральную нервную систему.

Они также состоят из двигательных нервных волокон, которые выходят из мозга и передают скелетным мышцам сообщения о движении и необходимых действиях. Например, при прикосновении к горячему объекту сенсорные нервы передают информацию о тепле в мозг, который, в свою очередь, через двигательные нервы приказывает мышцам руки немедленно убрать его.

Весь процесс занимает меньше секунды. Тело клетки нейрона, несущее информацию, часто находится в головном или спинном мозге и проецируется непосредственно на скелетную мышцу.

Вегетативная нервная система

Другая часть нервной системы — это вегетативная нервная система. Он состоит из трех частей:

• Симпатическая нервная система
• Парасимпатическая нервная система
• Кишечная нервная система

Эта нервная система контролирует нервы внутренних органов тела, над которыми у людей нет сознательного контроля. Это включает сердцебиение, пищеварение, дыхание (кроме осознанного дыхания) и т. Д.

Нервы вегетативной нервной системы иннервируют гладкие непроизвольные мышцы (внутренних органов) и желез и заставляют их функционировать и выделять свои ферменты.

Кишечная нервная система — это третья часть вегетативной нервной системы. Кишечная нервная система представляет собой сложную сеть нервных волокон, которые иннервируют органы брюшной полости, такие как желудочно-кишечный тракт, поджелудочная железа, желчный пузырь и т. Д. Она содержит почти 100 миллионов нервов.

Изображение предоставлено: MattLphotography / Shutterstock.com

Нейроны периферической нервной системы

Самый маленький работник нервной системы — нейрон. Существует один преганглионарный нейрон для каждой цепи импульсов или один перед телом клетки или ганглием, который подобен центральному органу, контролирующему множество нейронов, выходящих периферически.

Преганглионарный нейрон находится в головном или спинном мозге. В вегетативной нервной системе этот преганглионарный нейрон проецируется на вегетативный ганглий.Затем постганглионарный нейрон проецируется на целевой орган.

Между центральной нервной системой и органом-мишенью соматической нервной системы находится только один нейрон, в то время как вегетативная нервная система использует два нейрона.

Список литературы

Дополнительная литература

Нервная система: более 90 000 миль ощущений!

Строение нервной системы

Нервная система позволяет нашему телу воспринимать ощущения, думать и выполнять все наши движения, как произвольные, так и непроизвольные.Он состоит из головного мозга, спинного мозга и нервов. Анатомически говоря, нервная система состоит из центральной нервной системы (головной и спинной мозг, которые являются центрами интерпретации и управления) и периферической нервной системы, которая состоит из нервов (сеть передачи).

Строение нервной системы

Как работает нервная система

С функциональной точки зрения нервная система состоит из соматической нервной системы и вегетативной нервной системы.Соматическая нервная система, или произвольная система, позволяет телу взаимодействовать с окружающей средой. Он действует только на скелетные мышцы и управляет произвольными движениями, рефлексами и полуавтоматическими движениями (поддержание равновесия, осанки, ходьба), а также принимает сенсорные сообщения от кожи и органов чувств.

Вегетативная нервная система регулирует бессознательные внутренние функции: дыхание, пищеварение, сердечный ритм, кровообращение, выделение и т. Д.Он действует на гладкие мышцы (которые обеспечивают непроизвольные движения органов), определенные железы, сосудистую систему и сердечную мышцу.

Видео: Двигательные функции нервной системы

Нервы

Нейроны

В нервной системе информация переносится в форме электрических и химических сигналов очень сложными клетками, называемыми нейронами. Человеческое тело содержит около 100 миллиардов нейронов, которые являются частью нервной ткани (головного, спинного и нервного).
Хотя их форма может различаться, все нейроны имеют одинаковую структуру: тело клетки с расширениями (дендритами и аксоном), которые обеспечивают прием и передачу нервных сообщений. В периферической нервной системе эти отростки образуют нервные волокна, из которых состоят нервы. Без кислорода нейроны могут прожить всего несколько минут, и большинство из них не могут делиться.

Передача сообщений нейронами

Нейроны отличаются от других клеток тела исключительно большой продолжительностью жизни.Несмотря на то, что начиная с рождения мы теряем множество нейронов каждую минуту нашей жизни, некоторые из них могут, как и мы, прожить более 100 лет!

Спинной мозг

Спинной мозг состоит из нервной ткани длиной более 16 дюймов (40 см), расположенной в позвоночном канале внутри позвоночного столба. Он простирается от луковицы спинного мозга до второго поясничного позвонка и продолжается за счет совокупности нервных волокон, конского хвоста. Состоящий из моторных и сенсорных нейронов, спинной мозг обеспечивает передачу сообщений между спинномозговыми нервами и мозгом, а также является рефлекторным центром.

Спинной мозг эластичный, растягивается при движениях головы и туловища. Однако он хрупкий и очень чувствителен к прямому давлению. Поражение спинного мозга приводит к функциональной, моторной или сенсорной потере, степень которой зависит от местоположения поражения.

ТАКЖЕ

Нервная система — Scholarpedia

Эта статья еще не опубликована; он может содержать неточности, неутвержденные изменения или быть незаконченным.

Нервная система — это часть тела животного, которая координирует его поведение и передает сигналы между различными частями тела. У позвоночных он состоит из двух основных частей, называемых центральной нервной системой (ЦНС) и периферической нервной системой (ПНС). ЦНС включает головной и спинной мозг. ПНС состоит в основном из нервов, которые представляют собой длинные волокна, которые соединяют ЦНС со всеми остальными частями тела, но также включает другие компоненты, такие как периферические ганглии, симпатические и парасимпатические ганглии, а также кишечную нервную систему, полунезависимую часть тела. нервная система, функция которой заключается в управлении желудочно-кишечным трактом.

На клеточном уровне нервная система определяется наличием особого типа клетки, называемого нейроном, также известного как «нервная клетка». Нейроны обладают особыми свойствами, которые позволяют им быстро и точно посылать сигналы другим клеткам. Они посылают эти сигналы в виде электрохимических волн, распространяющихся по тонким волокнам, называемым аксонами, которые вызывают высвобождение химических веществ, называемых нейротрансмиттерами, в соединениях с другими нейронами, называемыми синапсами. Клетка, которая получает синаптический сигнал от нейрона (постсинаптического нейрона), может быть возбуждена, подавлена ​​или иным образом модулирована.Связи между нейронами образуют нейронные цепи, которые могут генерировать очень сложные модели динамической активности. Наряду с нейронами нервная система также содержит другие специализированные клетки, называемые глиальными клетками (или просто глия), которые обеспечивают структурную и метаболическую поддержку. Недавние данные свидетельствуют о том, что глия также может играть важную сигнальную роль.

Нервные системы встречаются почти у всех многоклеточных животных, но сильно различаются по сложности. Единственные многоклеточные животные, у которых вообще нет нервной системы, — это губки и микроскопические каплевидные организмы, называемые плакозоями и мезозоями.Нервная система гребневиков (гребневиков) и книдарий (например, анемонов, гидр, кораллов и медуз) состоит из диффузной нервной сети. У всех других видов животных, за исключением иглокожих и нескольких типов червей, есть нервная система, содержащая мозг, центральный шнур (или два шнура, идущие параллельно) и нервы, исходящие от головного мозга и центрального шнура. Размер нервной системы колеблется от нескольких сотен клеток у простейших червей до порядка 100 миллиардов клеток у людей.

На самом базовом уровне функция нервной системы — контролировать движения организма и влиять на окружающую среду (например, через феромоны). Это достигается путем отправки сигналов от одной клетки к другим или от одной части тела к другим. Выходной сигнал нервной системы происходит из сигналов, которые проходят к мышечным клеткам, вызывая активацию мышц, и из сигналов, которые проходят к эндокринным клеткам, вызывая выброс гормонов в кровоток или другие внутренние жидкости.Вход в нервную систему поступает от сенсорных клеток самых разных типов, которые преобразуют физические параметры, такие как свет и звук, в нервную активность. Внутренне нервная система содержит сложные сети связей между нервными клетками, которые позволяют ей генерировать паттерны активности, лишь частично зависящие от сенсорных входов. Нервная система также способна сохранять информацию с течением времени, динамически изменяя силу связей между нейронами, а также другие механизмы.

Структура

Нервная система получила свое название от нервов, которые представляют собой цилиндрические пучки волокон, которые исходят из головного мозга и центрального шнура и многократно разветвляются, чтобы иннервировать каждую часть тела. Нервы достаточно велики, чтобы их могли распознать древние египтяне, греки и римляне (Finger, 2001, глава 1), но их внутренняя структура не была понята, пока не стало возможным исследовать их с помощью микроскопа. Исследование под микроскопом показывает, что нервы состоят в основном из аксонов нейронов, а также из множества мембран, которые их окружают.Нейроны, дающие начало нервам, обычно не лежат внутри самих нервов — их клеточные тела находятся в головном мозге, центральном канатике или периферических ганглиях.

У всех животных, более производных, чем губки, есть нервная система. Однако даже губки, одноклеточные животные и неживотные, такие как слизистая плесень, обладают межклеточными сигнальными механизмами, которые являются предшественниками таковых нейронов (Sakarya et al. , 2007). У радиально-симметричных животных, таких как медузы и гидры, нервная система состоит из диффузной сети изолированных клеток.У двухсторонних животных, которые составляют подавляющее большинство существующих видов, нервная система имеет общую структуру, которая возникла в начале кембрийского периода, более 500 миллионов лет назад.

Ячейки

Нервная система состоит из двух основных категорий или типов клеток: нейронов и глиальных клеток.

Нейроны

Нервная система определяется наличием особого типа клетки, нейрона (иногда называемого «нейроном» или «нервной клеткой»). Нейроны можно отличить от других клеток множеством способов, но их наиболее фундаментальное свойство состоит в том, что они общаются с другими клетками через синапсы, которые представляют собой соединения, содержащие молекулярные механизмы, которые позволяют быстро передавать сигналы, электрические или химические.Многие типы нейронов обладают аксоном, протоплазматическим выступом, который может распространяться на отдаленные части тела и создавать тысячи синаптических контактов. Аксоны часто проходят через тело в пучках, называемых нервами (в ПНС) или трактами (в ЦНС).

Даже в нервной системе одного вида, такого как человек, существуют сотни различных типов нейронов с большим разнообразием морфологии и функций. К ним относятся сенсорные нейроны, которые преобразуют физические стимулы, такие как свет и звук, в нервные сигналы, и моторные нейроны, которые преобразуют нервные сигналы в активацию мышц или желез.Однако у многих видов большинство нейронов получают все входные данные от других нейронов и отправляют свои выходные данные другим нейронам.

Глиальные клетки

Глиальные клетки (названные от греческого слова «клей») — это ненейрональные клетки, которые обеспечивают поддержку и питание, поддерживают гомеостаз, образуют миелин и участвуют в передаче сигналов в нервной системе (Allen, 2009). В настоящее время считается, что в человеческом мозге общее количество глии примерно равно количеству нейронов, хотя пропорции различаются в разных областях мозга (Azevedo et al., 2009 г.). Среди наиболее важных функций глиальных клеток — поддерживать нейроны и удерживать их на месте; снабжать нейроны питательными веществами; электрически изолировать нейроны; для уничтожения болезнетворных микроорганизмов и удаления мертвых нейронов; и предоставить подсказки, направляющие аксоны нейронов к их мишеням. Очень важный набор глиальных клеток (олигодендроциты в ЦНС позвоночных и шванновские клетки в ПНС) генерируют слои жирового вещества, называемого миелином, которые обволакивают аксоны и обеспечивают электрическую изоляцию, которая позволяет им передавать сигналы намного быстрее и эффективнее.

Анатомия позвоночных

Рисунок 1: Основные отделы нервной системы позвоночных.

Нервная система позвоночных животных делится на две части, называемые центральной нервной системой (ЦНС) и периферической нервной системой (ПНС).

ЦНС является самой большой частью и включает головной и спинной мозг. ЦНС окружена и защищена мозговыми оболочками, трехслойной системой мембран, включая жесткий кожистый внешний слой, называемый твердой мозговой оболочкой и .Головной мозг также защищен черепом, а спинной мозг — позвоночными костями. Кровеносные сосуды, входящие в ЦНС, окружены клетками, которые образуют плотный химический барьер, называемый гематоэнцефалическим барьером, препятствуя проникновению многих типов химических веществ, присутствующих в организме, в ЦНС.

Периферическая нервная система (ПНС) — это собирательный термин для структур нервной системы, которые не находятся в ЦНС. Считается, что подавляющее большинство пучков аксонов, называемых нервами, принадлежит ПНС, даже если клеточные тела нейронов, которым они принадлежат, находятся в головном или спинном мозге.ПНС делится на «соматическую» и «висцеральную» части. Соматическая часть состоит из нервов, иннервирующих кожу, суставы и мышцы. Тела соматических сенсорных нейронов лежат в ганглии задних корешков спинного мозга. Висцеральная часть, также известная как вегетативная нервная система, содержит нейроны, которые иннервируют внутренние органы, кровеносные сосуды и железы. Сама вегетативная нервная система состоит из двух частей: симпатической нервной системы и парасимпатической нервной системы.Некоторые авторы также включают сенсорные нейроны, чьи клеточные тела лежат на периферии (для таких органов чувств, как слух), как часть ПНС; другие, однако, опускают их (Hubbard, 1974, стр. vii).

Нервную систему позвоночных также можно разделить на области, называемые серым веществом («серое вещество» в британском правописании) и белым веществом. Серое вещество (которое является только серым в консервированной ткани и лучше описывается как розовое или светло-коричневое в живой ткани) содержит большую долю клеточных тел нейронов.Белое вещество состоит в основном из аксонов, покрытых миелином, и принимает свой цвет от миелина. Белое вещество включает в себя все нервы тела и большую часть внутренних частей головного и спинного мозга. Серое вещество находится в скоплениях нейронов головного и спинного мозга, а также в корковых слоях, выстилающих их поверхности. Существует анатомическое соглашение, согласно которому кластер нейронов в головном мозге называется «ядром», тогда как кластер нейронов на периферии называется «ганглием». Однако есть несколько исключений из этого правила, в частности, часть мозга, называемая базальными ганглиями.

Сравнительная анатомия и эволюция

Нейронные предшественники губок

У губок нет клеток, связанных друг с другом синаптическими соединениями, то есть у них нет нейронов и, следовательно, нет нервной системы. Однако у них есть гомологи многих генов, которые играют ключевую роль в синаптической функции у других животных. Недавние исследования показали, что клетки губок экспрессируют группу белков, которые группируются вместе, образуя структуру, напоминающую постсинаптическую плотность (принимающая сигнал часть синапса) (Sakarya, 2007).Однако функция этой структуры в настоящее время неясна. Хотя клетки губки не демонстрируют синаптической передачи, они взаимодействуют друг с другом посредством волн кальция и других импульсов, которые опосредуют некоторые простые действия, такие как сокращение всего тела (Jacobs et al. , 2007).

Радиата

Медузы, гребневики и родственные им животные имеют диффузные нервные сети, а не центральную нервную систему. У большинства медуз нервная сеть более или менее равномерно распределена по телу; в гребешках он сконцентрирован около рта.Нервные сети состоят из сенсорных нейронов, которые улавливают химические, тактильные и визуальные сигналы; мотонейроны, которые могут активировать сокращения стенки тела; и промежуточные нейроны, которые обнаруживают паттерны активности сенсорных нейронов и в ответ посылают сигналы группам двигательных нейронов. В некоторых случаях группы промежуточных нейронов группируются в дискретные ганглии (Ruppert et al. , 2004).

Развитие нервной системы у лучевых желез относительно неструктурировано.В отличие от bilaterians, у radiata есть только два первичных клеточных слоя, энтодерма и эктодерма. Нейроны генерируются из особого набора эктодермальных клеток-предшественников, которые также служат предшественниками для всех других типов эктодермальных клеток (Sanes et al. , 2006).

Билатерия

Рисунок 2: Нервная система типичного двунаправленного животного в виде нервного шнура с сегментарными увеличениями и «мозгом» спереди. (Примечание: на этом рисунке нервный шнур показан на дорсальной стороне тела, но, как объясняется в статье, у протостомов он обычно лежит на вентральной стороне.)

Подавляющее большинство существующих животных — билатерии, то есть животные, у которых левая и правая стороны являются приблизительными зеркальными отображениями друг друга. Считается, что все bilateria произошли от общего червеобразного предка, который появился в кембрийский период, 550–600 миллионов лет назад (Balavoine, 2003). Основная форма билатерального тела представляет собой трубку с полой кишкой, проходящей ото рта к анусу, и нервный тяж (или два параллельных нервных тяжа) с расширением («ганглием») для каждого сегмента тела с особенно большим ганглием. спереди, называемый «мозгом».Окончательно не установлено, унаследована ли родовая форма билатерианской центральной нервной системы от так называемых «урбилатерий» — последнего общего предка всех существующих билатерий — или отдельные линии развивали аналогичные структуры параллельно (Northcutt, 2012 ). С одной стороны, наличие общего набора генетических маркеров, а также трехчастной структуры мозга, характерной для широко разделенных видов (Hirth, 2010), предполагают общее происхождение; с другой стороны, тот факт, что у некоторых современных типов билатерий (таких как иглокожие) отсутствует центральный нервный шнур, в то время как у многих нет явно трехчастного мозга, предполагает, что это могло быть примитивным состоянием (Northcutt, 2012).

Позвоночные, кольчатые червяки, ракообразные и насекомые демонстрируют сегментированный билатериальный план тела на уровне нервной системы. У млекопитающих спинной мозг содержит серию сегментарных ганглиев, каждый из которых дает начало двигательным и сенсорным нервам, которые иннервируют часть поверхности тела и подлежащую мускулатуру. На конечностях схема иннервации сложна, но на туловище она дает серию узких полос. Три верхних сегмента принадлежат головному мозгу, давая начало переднему, среднему и заднему мозгу (Ghysen, 2003).

Bilaterians могут быть разделены на основе событий, которые происходят на очень ранних стадиях эмбрионального развития, на две группы (superphyla), называемые протостомами и дейтеростомами (Erwin et al. , 2002). Deuterostomes включают позвоночных, а также иглокожих, гемихордовых (в основном желудевых червей) и Xenoturbellidans (Bourlat et al. , 2006). Протостомы, более разнообразная группа, включают членистоногих, моллюсков и многочисленные типы червей. Между этими двумя группами существует фундаментальное различие в расположении нервной системы внутри тела: протостомы имеют нервный шнур на вентральной (обычно нижней) стороне тела, тогда как у дейтеростомов нервный шнур находится на дорсальной (обычно верхней) стороне тела. ) боковая сторона.Фактически, многие аспекты тела инвертируются между двумя группами, включая паттерны экспрессии нескольких генов, которые демонстрируют градиенты от дорсального к вентральному. Большинство анатомов теперь считают, что тела протостомов и дейтеростомов «перевернуты» относительно друг друга, — гипотеза, которая была впервые предложена Жоффруа Сен-Илером для насекомых по сравнению с позвоночными. Так, например, у насекомых есть нервные связки, которые проходят вдоль средней линии вентрального тела, в то время как у всех позвоночных есть спинной мозг, который проходит вдоль средней линии спины (Lichtneckert and Reichert, 2005).

Аннелиды

Рисунок 3: Нервная система дождевого червя. Вверху: вид сбоку на переднюю часть червяка. Внизу: Изолированная нервная система, вид сверху

Черви — простейшие двустворчатые животные, наиболее наглядно раскрывающие основную структуру двуногой нервной системы. Например, у дождевых червей есть двойные нервные тяжи, проходящие по длине тела и сливающиеся у хвоста и рта. Эти нервные связки соединены друг с другом поперечными нервами, напоминающими ступеньки лестницы.Эти поперечные нервы помогают координировать движения двух сторон животного. Два узла на головном конце функционируют как простой мозг. Фоторецепторы в глазных точках животного предоставляют сенсорную информацию о свете и темноте (Adey, WR).

Экдизозоа

Экдизозоа — животные, теряющие кутикулу. К ним относятся нематоды и членистоногие.

Нематоды

Нервная система одного особого типа нематод, крошечного круглого червя Caenorhabditis elegans , была нанесена на карту вплоть до синаптического уровня.Это стало возможным, потому что у этого вида каждый отдельный червь (без учета мутаций и половых различий) имеет идентичный набор нейронов, с одинаковым расположением и химическими характеристиками и такими же связями с другими клетками. Каждый нейрон и его клеточная линия были записаны, и большая часть, если не все, нейронные связи нанесены на карту. Нервная система C. elegans сексуально диморфна; нервные системы обоих полов, мужчин и гермафродитов, имеют разное количество нейронов и групп нейронов, которые выполняют специфичные для пола функции.У мужчин ровно 383 нейрона, в то время как у гермафродитов ровно 302 нейрона (Hobert, 2005), необычная особенность, называемая эвтилией.

Членистоногие

Членистоногие, такие как насекомые и ракообразные, имеют нервную систему, состоящую из ряда ганглиев, соединенных парой вентральных нервных тяжей, идущих вдоль брюшной полости (Chapman, 1998). Большинство сегментов тела имеют по одному ганглию с каждой стороны, но некоторые из них сливаются, образуя мозг и другие большие ганглии. Головной сегмент содержит головной мозг, также известный как надпищеводный ганглий.В нервной системе насекомых мозг анатомически разделен на протоцеребрум, дейтоцеребрум и тритоцеребрум. Сразу за головным мозгом находится подэзофагеальный ганглий, который состоит из трех пар сросшихся ганглиев. Он контролирует ротовой аппарат, слюнные железы и определенные мышцы. У многих членистоногих хорошо развиты органы чувств, в том числе сложные глаза для зрения и антенны для обоняния и ощущения феромонов. Сенсорная информация от этих органов обрабатывается мозгом.

У членистоногих большинство нейронов имеют клеточные тела, расположенные на краю мозга и электрически пассивные — тела клеток служат только для обеспечения метаболической поддержки и не участвуют в передаче сигналов. Протоплазматическое волокно, называемое первичным нейритом, проходит от тела клетки и обильно разветвляется, при этом некоторые части передают сигналы, а другие части принимают сигналы. Таким образом, большинство частей мозга насекомых имеет тела пассивных клеток, расположенных по периферии, в то время как обработка нервных сигналов происходит в клубке протоплазматических волокон, называемых «нейропилем», внутри (Chapman, 1998).Однако есть важные исключения из этого правила, в том числе грибовидные тела, которые играют центральную роль в обучении и памяти.

«Идентифицированные» нейроны

Нейрон называется , идентифицирован как , если он обладает свойствами, которые отличают его от любого другого нейрона того же животного, например, местоположение, нейротрансмиттер, паттерн экспрессии генов и взаимосвязь, и если каждый отдельный организм, принадлежащий к одному виду, имеет один и тот же вид. только один нейрон с таким же набором свойств (Hoyle, Wiersma, 1977).В нервных системах позвоночных очень немногие нейроны «идентифицируются» в этом смысле — считается, что у людей их нет — но в более простых нервных системах некоторые или все нейроны могут быть, таким образом, уникальными. Как упоминалось выше, у круглого червя Caenorhabditis Elegans каждый нейрон в организме однозначно идентифицируется, с одним и тем же расположением и одинаковыми связями у каждого отдельного червя.

Мозг многих моллюсков и насекомых также содержит значительное количество идентифицированных нейронов (Hoyle and Wiersma, 1977).У позвоночных наиболее известными идентифицированными нейронами являются гигантские клетки Маутнера рыб (Stein, 1999). У каждой рыбы есть две клетки Маутнера, расположенные в нижней части ствола мозга, одна с левой стороны, а другая с правой. Каждая клетка Маутнера имеет аксон, который пересекает, иннервируя нейроны на том же уровне мозга, а затем движется вниз по спинному мозгу, создавая многочисленные связи на своем пути. Синапсы, генерируемые клеткой Маутнера, настолько мощны, что единственный потенциал действия вызывает серьезную поведенческую реакцию: в течение миллисекунд рыба изгибает свое тело в С-образную форму, затем выпрямляется, тем самым быстро продвигаясь вперед.Функционально это быстрая реакция на побег, которая наиболее легко запускается сильной звуковой волной или волной давления, падающей на орган боковой линии рыбы. Клетки Маутнера — не единственные идентифицированные нейроны у рыб — существует еще около 20 типов, включая пары «аналогов клеток Маутнера» в каждом сегментарном ядре спинного мозга. Хотя клетка Маутнера сама по себе способна вызвать реакцию избегания, в контексте обычного поведения другие типы клеток обычно вносят вклад в формирование амплитуды и направления реакции.

Клетки Маутнера были описаны как «командные нейроны». Командный нейрон — это особый тип идентифицированного нейрона, определяемый как нейрон, который способен индивидуально управлять определенным поведением (Stein, 1999, стр. 112). Такие нейроны чаще всего появляются в системах быстрого бегства различных видов — гигантский аксон кальмара и гигантский синапс кальмара, используемые для новаторских экспериментов в нейрофизиологии из-за своего огромного размера, оба участвуют в схеме быстрого бегства кальмара.Однако концепция командного нейрона стала противоречивой из-за исследований, показывающих, что некоторые нейроны, которые первоначально казались соответствующими описанию, действительно были способны вызывать реакцию только в ограниченном наборе обстоятельств (Simmons and Young, 1999).

Функция

Конечная функция нервной системы — контролировать тело, особенно его движения в окружающей среде. Он делает это путем извлечения информации из окружающей среды с помощью сенсорных рецепторов, отправки сигналов, которые кодируют эту информацию, в центральную нервную систему, обработки информации для определения соответствующей реакции и отправки выходных сигналов мышцам или железам для активации реакции.Эволюция сложной нервной системы позволила различным видам животных обрести расширенные возможности восприятия, такие как зрение, сложные социальные взаимодействия, быстрая координация систем органов и интегрированная обработка параллельных сигналов. У людей развитая нервная система делает возможным язык, абстрактное представление концепций, передачу культуры и многие другие особенности человеческого общества, которые не существовали бы без человеческого мозга.

На самом базовом уровне нервная система посылает сигналы от одной клетки к другим или от одной части тела к другим.Есть несколько способов, которыми ячейка может посылать сигналы другим ячейкам. Один из них — высвобождение химических веществ, называемых гормонами, во внутреннюю циркуляцию, чтобы они могли распространяться в отдаленные места. В отличие от этого «широковещательного» режима передачи сигналов, нервная система обеспечивает сигналы «точка-точка» — нейроны проецируют свои аксоны на определенные целевые области и создают синаптические связи с конкретными целевыми клетками. Таким образом, нейронная передача сигналов имеет гораздо более высокий уровень специфичности, чем передача гормональных сигналов.Кроме того, он намного быстрее: самые быстрые нервные сигналы передаются со скоростью, превышающей 100 метров в секунду.

Нейроны и синапсы

Рисунок 4: Основные элементы синаптической передачи. Электрохимическая волна, называемая потенциалом действия, проходит по аксону нейрона. Когда волна достигает синапса, она вызывает высвобождение молекул нейротрансмиттера, которые связываются с молекулами химических рецепторов, расположенными в мембране клетки-мишени.

Большинство нейронов посылают сигналы через свои аксоны, хотя некоторые типы способны излучать сигналы от своих дендритов.Фактически, некоторые типы нейронов, такие как амакринные клетки сетчатки, не имеют аксонов и общаются только через свои дендриты. Нейронные сигналы распространяются по аксону в форме электрохимических волн, называемых потенциалами действия, которые излучают межклеточные сигналы в точках контакта, называемых «синапсами».

Синапсы могут быть электрическими или химическими. Электрические синапсы передают ионы напрямую между нейронами (Hormuzdi et al. , 2004), но химические синапсы гораздо более распространены и гораздо более разнообразны по функциям.В химическом синапсе клетка, которая посылает сигналы, называется пресинаптической, а клетка, которая принимает сигналы, называется постсинаптической. Как пресинаптические, так и постсинаптические области контакта заполнены молекулярными механизмами, которые осуществляют процесс передачи сигналов. Пресинаптическая область содержит большое количество крошечных сферических сосудов, называемых синаптическими пузырьками, заполненных химическими веществами-медиаторами. Когда кальций попадает в пресинаптический терминал через потенциалзависимые кальциевые каналы, активируется множество молекул, встроенных в мембрану, и заставляет содержимое некоторых везикул высвобождаться в узкое пространство между пресинаптической и постсинаптической мембранами, называемое синаптической щелью.Затем нейротрансмиттер связывается с химическими рецепторами, встроенными в постсинаптическую мембрану, заставляя их переходить в активированное состояние. В зависимости от типа рецептора действие на постсинаптическую клетку может быть более сложным возбуждающим, тормозящим или модулирующим. Например, высвобождение нейромедиатора ацетилхолина при синаптическом контакте между двигательным нейроном и мышечной клеткой деполяризует мышечную клетку и запускает серию событий, которые приводят к сокращению мышечной клетки.Весь процесс синаптической передачи занимает лишь долю миллисекунды, хотя воздействие на постсинаптическую клетку может длиться намного дольше (даже бесконечно, в тех случаях, когда синаптический сигнал приводит к образованию следа памяти).

Существуют буквально сотни различных типов синапсов даже в пределах одного вида. Фактически, существует более сотни известных химических нейротрансмиттеров, и многие из них активируют несколько типов рецепторов. Многие синапсы используют более одного нейромедиатора — обычно синапс использует один быстродействующий низкомолекулярный нейромедиатор, такой как глутамат или ГАМК, вместе с одним или несколькими пептидными нейротрансмиттерами, которые играют более медленные модулирующие роли.Нейробиологи обычно делят рецепторы на две широкие группы: ионные каналы, управляемые лигандами, и рецепторы, связанные с G-белком (GPCR), которые полагаются на передачу сигналов второго мессенджера. Когда лиганд-управляемый ионный канал активируется, он открывает канал, который позволяет определенным типам ионов проходить через мембрану. В зависимости от типа иона воздействие на клетку-мишень может быть возбуждающим или тормозящим, поскольку мембранный потенциал приближается или отходит от порогового значения для запуска потенциала действия.Когда GPCR активируется, он запускает каскад молекулярных взаимодействий внутри клетки-мишени, которые в конечном итоге могут вызывать широкий спектр сложных эффектов, таких как повышение или снижение чувствительности клетки к стимулам или даже изменение транскрипции гена.

Согласно принципу Дейла, у которого есть лишь несколько известных исключений, нейрон выделяет одни и те же нейротрансмиттеры во всех своих синапсах (Strata and Harvey, 1999). Однако это не означает, что нейрон оказывает одинаковый эффект на все свои мишени, потому что эффект синапса зависит не от нейромедиатора, а от рецепторов, которые он активирует.Поскольку разные мишени могут (и часто используют) разные типы рецепторов, нейрон может оказывать возбуждающее действие на один набор клеток-мишеней, ингибирующее действие на другие и сложные модулирующие эффекты на другие. Тем не менее, бывает, что два наиболее широко используемых нейромедиатора, глутамат и гамма-аминомасляная кислота (ГАМК), имеют в значительной степени согласованные эффекты. Глутамат имеет несколько широко распространенных типов рецепторов, но все они являются возбуждающими или модулирующими.Точно так же у ГАМК есть несколько широко распространенных типов рецепторов, но все они являются ингибирующими. (Есть несколько исключительных ситуаций, в которых было обнаружено, что ГАМК оказывает возбуждающее действие, в основном на раннем этапе развития. Для обзора см. Marty and Llano, 2005.) Из-за такой последовательности глутаматергические клетки часто называют «возбуждающими нейронами». и ГАМКергические клетки как «тормозящие нейроны». Строго говоря, это злоупотребление терминологией — возбуждающими и тормозящими являются рецепторы, а не нейроны, — но это часто наблюдается даже в научных публикациях.

Одно очень важное подмножество синапсов способно формировать следы памяти посредством длительных зависимых от активности изменений в силе синапсов. Наиболее понятной формой нейронной памяти является процесс, называемый долговременной потенциацией (сокращенно LTP), который действует в синапсах, которые используют глутамат нейротрансмиттера, действующего на особый тип рецептора, известный как рецептор NMDA (Cooke and Bliss, 2006). Рецептор NMDA обладает «ассоциативным» свойством: если обе клетки, участвующие в синапсе, активируются примерно в одно и то же время, открывается канал, позволяющий кальцию течь в клетку-мишень (Bliss and Collingridge, 1993).Поступление кальция инициирует второй каскад мессенджеров, который в конечном итоге приводит к увеличению количества рецепторов глутамата в клетке-мишени, тем самым увеличивая эффективную силу синапса. Это изменение силы может длиться несколько недель или дольше. С момента открытия LTP в 1973 году было обнаружено множество других типов следов синаптической памяти, включая увеличение или уменьшение синаптической силы, которые вызываются различными условиями и длятся в течение различных периодов времени (Cooke and Bliss, 2006).Например, обучение с вознаграждением зависит от вариантной формы LTP, которая обусловлена ​​дополнительным входом, поступающим от сигнального пути вознаграждения, который использует дофамин в качестве нейротрансмиттера (Kauer and Malenka, 2007). Все эти формы синаптической модифицируемости, взятые вместе, порождают нейронную пластичность, то есть способность нервной системы приспосабливаться к изменениям в окружающей среде.

Нейросхемы и системы

Основная функция нейронов посылки сигналов другим клеткам включает способность нейронов обмениваться сигналами друг с другом.Сети, образованные взаимосвязанными группами нейронов, способны выполнять широкий спектр функций, включая обнаружение признаков, генерацию паттернов и синхронизацию (Dayan and Abbott, 2005). На самом деле, трудно установить ограничения на типы обработки информации, которые могут выполняться нейронными сетями: Уоррен МакКаллох и Уолтер Питтс доказали в 1943 году, что даже искусственные нейронные сети, сформированные из значительно упрощенной математической абстракции нейрона, способны выполнять универсальное вычисление.Учитывая, что отдельные нейроны могут независимо генерировать сложные временные паттерны активности, диапазон возможностей, возможных даже для небольших групп нейронов, находится за пределами нынешнего понимания.

Рисунок 5: Иллюстрация болевого пути из «Трактата о человеке » Рене Декарта.

Исторически сложилось так, что на протяжении многих лет преобладающим взглядом на функцию нервной системы была роль ассоциатора стимул-реакция (Sherrington, 1906). В этой концепции нейронная обработка начинается со стимулов, которые активируют сенсорные нейроны, производя сигналы, которые распространяются через цепочки связей в спинном и головном мозге, что в конечном итоге приводит к активации моторных нейронов и, следовательно, к сокращению мышц, т.е.е., на открытые ответы. Декарт считал, что все поведение животных и большинство поведения людей можно объяснить в терминах цепей стимул-реакция, хотя он также считал, что высшие когнитивные функции, такие как язык, нельзя объяснить механистически. Чарльз Шеррингтон в своей влиятельной книге 1906 года « Интегративное действие нервной системы » гораздо более подробно разработал концепцию механизмов стимул-реакция, а бихевиоризм, школа мысли, доминировавшая в психологии в середине 20-го века, предприняла попытку объяснять каждый аспект человеческого поведения в терминах «стимул-реакция» (Баум, 2005).

Однако экспериментальные исследования электрофизиологии, начавшиеся в начале 20 века и достигшие высокой продуктивности к 1940-м годам, показали, что нервная система содержит множество механизмов для создания паттернов активности внутренне, не требуя внешнего раздражителя (Piccolino, 2002). Было обнаружено, что нейроны способны производить регулярные последовательности потенциалов действия или последовательности всплесков даже в полной изоляции. Когда внутренне активные нейроны соединяются друг с другом в сложные цепи, возможности для создания сложных временных паттернов становятся гораздо более обширными.Современная концепция рассматривает функцию нервной системы частично с точки зрения цепочек стимул-реакция, а частично с точки зрения внутренне генерируемых паттернов активности — оба типа активности взаимодействуют друг с другом, создавая полный репертуар поведения.

Рефлексы и другие цепи стимул-реакция

Рисунок 6: Упрощенная схема основной функции нервной системы: сигналы улавливаются сенсорными рецепторами и отправляются в спинной и головной мозг, где происходит обработка, в результате которой сигналы отправляются обратно в спинной мозг, а затем отправляются в двигательные нейроны.

Простейшим типом нейронной цепи является рефлекторная дуга, которая начинается с сенсорного входа и заканчивается моторным выходом, проходящим через последовательность нейронов между ними.Например, рассмотрим «рефлекс отдергивания», заставляющий руку дернуться назад после прикосновения к горячей плите. Цепь начинается с сенсорных рецепторов в коже, которые активируются опасными уровнями тепла: особый тип молекулярной структуры, встроенной в мембрану, заставляет тепло изменять электрическое поле через мембрану. Если изменение электрического потенциала достаточно велико, оно вызывает потенциал действия, который передается по аксону рецепторной клетки в спинной мозг.Там аксон устанавливает возбуждающие синаптические контакты с другими клетками, некоторые из которых проецируются (посылают аксональный выход) в ту же область спинного мозга, а другие — в головной мозг. Одна из целей — это набор спинномозговых интернейронов, которые проецируются на двигательные нейроны, управляющие мышцами рук. Интернейроны возбуждают мотонейроны, и, если возбуждение достаточно сильное, некоторые из мотонейронов генерируют потенциалы действия, которые перемещаются по их аксонам до точки, где они устанавливают возбуждающие синаптические контакты с мышечными клетками.Возбуждающие сигналы вызывают сокращение мышечных клеток, в результате чего углы суставов в руке изменяются, оттягивая руку.

На самом деле эта простая схема подвержена многочисленным сложностям. Хотя для простейших рефлексов существуют короткие нейронные пути от сенсорного нейрона к двигательному нейрону, есть также другие соседние нейроны, которые участвуют в цепи и модулируют реакцию. Кроме того, есть проекции от головного мозга к спинному мозгу, которые способны усиливать или подавлять рефлекс.

Хотя простейшие рефлексы могут быть опосредованы цепями, полностью лежащими в спинном мозге, более сложные ответы зависят от обработки сигналов в головном мозге. Рассмотрим, например, что происходит, когда объект на периферии поля зрения перемещается, а человек смотрит на него. Первоначальная сенсорная реакция сетчатки глаза и конечная двигательная реакция глазодвигательных ядер ствола головного мозга не так уж сильно отличаются от реакции простого рефлекса, но промежуточные стадии совершенно разные.Вместо одно- или двухэтапной цепочки обработки зрительные сигналы проходят, возможно, через дюжину стадий интеграции, включая таламус, кору головного мозга, базальные ганглии, верхний бугорок, мозжечок и несколько ядер ствола мозга. Эти области выполняют функции обработки сигналов, которые включают обнаружение признаков, перцепционный анализ, вызов памяти, принятие решений и двигательное планирование.

Обнаружение признаков — это способность извлекать биологически значимую информацию из комбинаций сенсорных сигналов.В зрительной системе, например, сенсорные рецепторы сетчатки глаза только индивидуально способны обнаруживать «световые точки» во внешнем мире. Зрительные нейроны второго уровня получают входные данные от групп первичных рецепторов, нейроны более высокого уровня получают входные данные от групп нейронов второго уровня и т. Д., Образуя иерархию этапов обработки. На каждом этапе важная информация извлекается из ансамбля сигналов, а неважная информация отбрасывается. К концу процесса входные сигналы, представляющие «световые точки», были преобразованы в нейронное представление объектов окружающего мира и их свойств.Самая сложная сенсорная обработка происходит внутри головного мозга, но извлечение сложных признаков также происходит в спинном мозге и в периферических органах чувств, таких как сетчатка.

Генерация внутреннего шаблона

Хотя механизмы стимул-реакция легче всего понять, нервная система также способна управлять телом способами, не требующими внешнего раздражителя, с помощью паттернов активности, генерируемых изнутри. Из-за разнообразия чувствительных к напряжению ионных каналов, которые могут быть встроены в мембрану нейрона, многие типы нейронов способны, даже изолированно, генерировать ритмические последовательности потенциалов действия или ритмические чередования между высокоскоростным взрывом и покоем. .Когда нейроны, которые по своей природе ритмичны, связаны друг с другом возбуждающими или тормозящими синапсами, результирующие сети способны к широкому разнообразию динамического поведения, включая динамику аттрактора, периодичность и даже хаос. Сеть нейронов, которая использует свою внутреннюю структуру для генерации пространственно-временного структурированного вывода, не требуя соответственно структурированного стимула, называется центральным генератором паттернов.

Внутренняя генерация шаблонов работает в широком диапазоне временных масштабов, от миллисекунд до часов и более.Одним из наиболее важных типов временных паттернов является циркадная ритмичность, то есть ритмичность с периодом примерно 24 часа. Все животные, которые были изучены, демонстрируют циркадные колебания нервной активности, которые контролируют циркадные изменения в поведении, такие как цикл сна и бодрствования. Экспериментальные исследования 1990-х годов показали, что циркадные ритмы генерируются «генетическими часами», состоящими из особого набора генов, уровень экспрессии которых повышается и понижается в течение дня.Такие разные животные, как насекомые и позвоночные, имеют схожую систему генетических часов. На циркадные часы влияет свет, но они продолжают работать, даже когда уровни освещенности остаются постоянными и отсутствуют другие внешние сигналы времени суток. Гены часов экспрессируются во многих частях нервной системы, а также во многих периферических органах, но у млекопитающих все эти «тканевые часы» синхронизируются с помощью сигналов, исходящих от главного хронометриста в крошечной части мозга, называемой супрахиазматическое ядро.

Список литературы

• Азеведо Ф.А., Карвалью Л.Р., Гринберг Л.Т., и др. (2009 г.). Равное количество нейронных и ненейрональных клеток делает человеческий мозг изометрически увеличенным мозгом приматов. J. Comp. Neurol. 513 (5): 532–41. DOI: 10.1002 / cne.21974. PMID: 19226510.

• Баум WM (2005). Понимание бихевиоризма: поведение, культура и эволюция . Блэквелл. ISBN 978-1-4051-1262-8.

• Bourlat SJ, Juliusdottir T, Lowe CJ, et al. (2006). Филогения Deuterostome выявляет монофилетические хордовые и новый тип Xenoturbellida. Природа 444 (7115): 85–8. DOI: 10,1038 / природа05241. PMID: 17051155.

• Чепмен РФ (1998). «Глава 20: Нервная система». Насекомые: строение и функции . Издательство Кембриджского университета. С. 533–568. ISBN 978-0-521-57890-5.

• Даян П., Эбботт Л.Ф. (2005). Теоретическая нейробиология: вычислительное и математическое моделирование нейронных систем .MIT Press. ISBN 978-0-262-54185-5.

• Эрвин Д.Х., Дэвидсон Э.Х. (2002). Последний общий предок-билатерий. Разработка 129 (13): 3021–32. PMID: 12070079.

• Палец S (2001 г.). «Глава 1: Мозг в древности». Истоки нейробиологии: история исследований функций мозга . Oxford Univ. Нажмите. ISBN 978-0-19-514694-3.

• Хоберт, О. (2005). Спецификация нервной системы. WormBook , изд. Исследовательское сообщество C. elegans, doi: 10.1895 / wormbook.1.12.1, http://www.wormbook.org.

• Хормузди С.Г., Филиппов М.А., Митропулу Г., и др. (2004). Электрические синапсы: динамическая сигнальная система, которая формирует активность нейронных сетей. Biochim. Биофиз. Acta 1662 (1-2): 113–37. DOI: 10.1016 / j.bbamem.2003.10.023. PMID: 15033583.

• Hoyle G, Wiersma CAG (1977). Идентифицированные нейроны и поведение членистоногих .Пленум Пресс. ISBN 978-0-306-31001-0.

• Lichtneckert R, Reichert H (2005). Взгляд на мозг urbilaterian: консервативные механизмы формирования генетического паттерна в развитии мозга насекомых и позвоночных. Наследственность 94 (5): 465–77. DOI: 10.1038 / sj.hdy.6800664. PMID: 15770230.

• McCulloch WS, Pitts W (1943). Логический расчет идей, присущих нервной деятельности. Бык. Математика. Биофиз. 5 (4): 115–133.DOI: 10.1007 / BF02478259.

• Рупперт Е.Е., Фокс Р.С., Барнс Р.Д. (2004). Зоология беспозвоночных (7 изд.). Брукс / Коул. С. 111–124. ISBN 0-03-025982-7.

• Санес Д.Х., Рех Т.А., Харрис Вашингтон (2006). Развитие нервной системы . Академическая пресса. С. 3–4. ISBN 978-0-12-618621-5.

• Симмонс П.Дж., Янг Д. (1999). Нервные клетки и поведение животных . Издательство Кембриджского университета.п. 43. ISBN 978-0-521-62726-9.

Мозг и нервная система (для родителей)

Что делает мозг?

Мозг контролирует то, что мы думаем и чувствуем, как мы учимся и запоминаем, а также то, как мы движемся и говорим. Но он также контролирует вещи, о которых мы менее осведомлены, например, биение наших сердец и переваривание нашей пищи.

Думайте о мозге как о центральном компьютере, который контролирует все функции тела. Остальная нервная система похожа на сеть, которая передает сообщения из мозга туда и обратно в разные части тела.Это происходит через спинной мозг , который проходит от головного мозга вниз через спину. Он содержит нитевидные нервы, которые разветвляются ко всем органам и частям тела.

Когда сообщение приходит в мозг из любой точки тела, мозг сообщает телу, как ему реагировать. Например, если вы дотронетесь до горячей плиты, нервы на коже передадут в мозг сигнал боли. Затем мозг отправляет сообщение, приказывая мышцам руки оторваться.К счастью, эта неврологическая эстафета происходит мгновенно.

Какие части нервной системы?

Нервная система состоит из центральной нервной системы и периферической нервной системы:

• Головной и спинной мозг — это центральная нервная система .
• Нервы, которые проходят через все тело, составляют периферическую нервную систему .

Человеческий мозг невероятно компактен, весит всего 3 фунта.Однако на нем много складок и бороздок. Это дает ему дополнительную площадь поверхности, необходимую для хранения важной информации о теле.

Спинной мозг представляет собой длинный пучок нервной ткани около 18 дюймов в длину и 1/2 дюйма в толщину. Он простирается от нижней части мозга вниз по позвоночнику. По пути нервы разветвляются по всему телу.

И головной, и спинной мозг защищены костью: мозг — костями черепа, а спинной мозг — набором кольцевидных костей, называемых позвонками.Они оба покрыты слоями мембран, называемых мозговыми оболочками, и специальной жидкостью, называемой спинномозговой жидкостью. Эта жидкость помогает защитить нервную ткань, сохранить ее здоровье и удалить продукты жизнедеятельности.

Какие части мозга?

Мозг состоит из трех основных отделов: переднего, среднего и заднего мозга.

Передний мозг

Передний мозг — самая большая и сложная часть мозга. Он состоит из головного мозга — области со всеми складками и бороздками, которые обычно видны на изображениях мозга, — а также некоторых других структур под ним.

Головной мозг содержит информацию, которая, по сути, делает нас такими, какие мы есть: наш интеллект, память, личность, эмоции, речь и способность чувствовать и двигаться. За обработку этих различных типов информации отвечают определенные области головного мозга. Это доли, называемые долями, и их четыре: лобная, теменная, височная и затылочная доли.

Головной мозг состоит из правой и левой половин, называемых полушариями. Посередине они связаны полосой нервных волокон (мозолистое тело), ​​которая позволяет им общаться.Эти половинки могут выглядеть как зеркальные отражения друг друга, но многие ученые считают, что у них разные функции:

• Левая сторона считается логической, аналитической, объективной.
• Правая сторона считается более интуитивной, творческой и субъективной.

Итак, когда вы балансируете в чековой книжке, вы используете левую сторону. Когда вы слушаете музыку, вы используете правую сторону. Считается, что у некоторых людей более «правое полушарие» или «левое полушарие», в то время как у других более «цельный мозг», то есть они используют обе половины своего мозга в одинаковой степени.

Внешний слой головного мозга называется , кора (также известное как «серое вещество»). Информация, собранная пятью органами чувств, поступает в кору головного мозга. Затем эта информация направляется в другие части нервной системы для дальнейшей обработки. Например, когда вы дотрагиваетесь до горячей плиты, не только выдается сообщение, чтобы пошевелить вашей рукой, но также отправляется в другую часть мозга, чтобы помочь вам не забыть больше этого не делать.

Во внутренней части переднего мозга расположены таламус, гипоталамус и

гипофиз:

• Таламус передает сообщения от органов чувств, таких как глаза, уши, нос и пальцы, к коре головного мозга.
• Гипоталамус контролирует пульс, жажду, аппетит, режим сна и другие процессы в нашем организме, которые происходят автоматически.
• Гипоталамус также контролирует гипофиз , который вырабатывает гормоны, контролирующие рост, обмен веществ, водный и минеральный баланс, половую зрелость и реакцию на стресс.

Средний мозг

Средний мозг, расположенный под серединой переднего мозга, действует как главный координатор всех сообщений, входящих и исходящих от головного мозга к спинному мозгу.

Задний мозг

Задний мозг находится под задним концом головного мозга. Он состоит из мозжечка, моста и продолговатого мозга. Мозжечок — также называемый «маленьким мозгом», потому что он выглядит как уменьшенная версия головного мозга — отвечает за баланс, движение и координацию.

Мост и продолговатый мозг вместе со средним мозгом часто называют стволом мозга . Ствол мозга принимает, отправляет и координирует сообщения мозга.Он также контролирует многие автоматические функции организма, такие как дыхание, частоту сердечных сокращений, артериальное давление, глотание, пищеварение и моргание.

Как работает нервная система?

Основная работа нервной системы во многом зависит от крошечных клеток, называемых нейронами . В мозгу их миллиарды, и у них много специализированных работ. Например, сенсорные нейроны отправляют информацию из глаз, ушей, носа, языка и кожи в мозг. Моторные нейроны передают сообщения от мозга к остальному телу.

Однако все нейроны передают информацию друг другу посредством сложного электрохимического процесса, создавая связи, которые влияют на то, как мы думаем, учимся, двигаемся и ведем себя.

Интеллект, обучение и память. По мере того как мы растем и учимся, сообщения передаются от одного нейрона к другому снова и снова, создавая связи или проводящие пути в мозге. Вот почему вождение требует такой концентрации, когда кто-то впервые этому учится, но позже становится второй натурой: путь был установлен.

У маленьких детей мозг легко адаптируется. Фактически, когда одна часть мозга маленького ребенка повреждена, другая часть часто может научиться брать на себя часть утраченных функций. Но по мере того, как мы стареем, мозгу приходится усерднее работать, чтобы создать новые нейронные пути, что затрудняет выполнение новых задач или изменение установленных моделей поведения. Вот почему многие ученые считают, что важно продолжать заставлять мозг узнавать новые вещи и устанавливать новые связи — это помогает поддерживать мозг в активном состоянии на протяжении всей жизни.

Память — еще одна сложная функция мозга. То, что мы сделали, узнали и увидели, сначала обрабатывается в коре головного мозга. Затем, если мы чувствуем, что эта информация достаточно важна для постоянного запоминания, она передается внутрь в другие области мозга (такие как гиппокамп и миндалевидное тело) для длительного хранения и извлечения. Когда эти сообщения проходят через мозг, они также создают пути, которые служат основой памяти.

Механизм. Различные части головного мозга перемещают разные части тела.Левая часть мозга контролирует движения правой стороны тела, а правая часть мозга контролирует движения левой стороны тела. Например, когда вы нажимаете на педаль газа правой ногой, левое полушарие вашего мозга посылает сообщение, позволяющее вам это сделать.

Основные функции тела. Часть периферической нервной системы, называемая автономной нервной системой , контролирует многие процессы в организме, о которых нам почти никогда не нужно думать, например, дыхание, пищеварение, потоотделение и дрожь.Вегетативная нервная система состоит из двух частей: симпатической нервной системы и парасимпатической нервной системы.

Симпатическая нервная система подготавливает организм к внезапному стрессу, как если бы вы стали свидетелем ограбления. Когда происходит что-то пугающее, симпатическая нервная система заставляет сердце биться быстрее, так что оно быстро отправляет кровь к различным частям тела, которые могут в ней нуждаться. Это также вызывает ошибку

надпочечники в верхней части почек, чтобы высвободить адреналин, гормон, который помогает дать мышцам дополнительную силу для быстрого бегства.Этот процесс известен как реакция организма «бей или беги».

Парасимпатическая нервная система делает прямо противоположное: она подготавливает тело к отдыху. Это также помогает пищеварительному тракту двигаться вперед, чтобы наш организм мог эффективно усваивать питательные вещества из пищи, которую мы едим.

Чувства

Прицел. Зрение, вероятно, говорит нам о мире больше, чем любое другое чувство. Свет, попадающий в глаз, формирует на сетчатке перевернутое изображение. Сетчатка преобразует свет в нервные сигналы для мозга.Затем мозг переворачивает изображение вправо и сообщает нам, что мы видим.

Слух. Каждый звук, который мы слышим, является результатом звуковых волн, попадающих в наши уши и вызывающих вибрацию барабанных перепонок. Затем эти колебания перемещаются по крошечным косточкам среднего уха и превращаются в нервные сигналы. Кора головного мозга обрабатывает эти сигналы, сообщая нам то, что мы слышим.

Вкус. Язык содержит небольшие группы сенсорных клеток, называемых вкусовыми рецепторами, которые реагируют на химические вещества в пищевых продуктах.Вкусовые рецепторы реагируют на сладкое, кислое, соленое, горькое и соленое. Вкусовые рецепторы отправляют сообщения в области коры головного мозга, отвечающие за обработку вкуса.

Запах.