Строение и функция нервной регуляторной системы организма человека. Регулирующие системы организма К регуляторным системам организма относят

Механизмы регуляции организма гуморальная регуляция (эндокринная система) осуществляется с помощью БАВ, выделяемых клетками эндокринной системы в жидкие среды (кровь, лимфу) нервная регуляция (нервная система) осуществляется с помощью электрических импульсов, идущих по нервным клеткам Гомеостаз - постоянство внутренней среды

Классификация желез эндокринной системы внутренней секреции § выделяют гормоны, § не имеют выводных протоков, § гормоны поступают в кровь и лимфу внешней секреции смешанной секреции § выделяют секреты, § имеют выводные протоки, § секреты поступают на поверхность тела или в полые органы проток клетки железы кровеносный сосуд

Общие свойства гормонов § специфичность, § высокая биологическая активность, § дистанционное действие, § генерализованность действия, § пролонгированность действия

тиреотропин ТТГ Гипофиз стимулирует работу щитовидной железы адренокортикотропин АКТГ стимулирует работу надпочечников соматотропин СТГ стимулирует рост меланотропин МТГ стимулирует клетки кожи, влияющие на её цвет вазопрессин (антидиуретический) АДГ гонадотропин ГТГ удерживает воду в почках, регулирует АД регулирует работу половых органов

Эпифиз (шишковидное тело) расположен в центре мозга овальной формы ≈1 см üПосле 7 лет железа частично атрофируется

Эпифиз мелатонин регулирует циклические процессы в организме (смена дня и ночи: в светлое время суток синтез мелатонина подавляется, а в темное – стимулируется) тормозит рост и половое созревание

Щитовидная железа Расположена спереди и по бокам ниже гортани гортань щитовидная железа трахея ü Активность железы повышается в среднем и старшем школьном возрасте в связи с половым созреванием

тироксин (Т 4) § повышают интенсивность обмена веществ и теплообразование, § стимулируют рост скелета, Щитовидная железа трийодтиронин (Т 3) кальцитонин § повышают возбудимость ЦНС § усиливает отложение кальция в костной ткани

Паращитовидные железы Расположены по задней поверхности щитовидной железы имеют округлую форму ≈0, 5 см щитовидная железа паращитовидные железы

Тимус (вилочковая железа) Тимус Находится за рукояткой грудины Ребра Легкие Грудина Сердце üБыстро увеличивается в первые 2 года жизни, наибольшей величины достигает в возрасте 11 -15 лет. С 25 -лет начинается постепенное уменьшение железистой ткани с замещением ее жировой клетчаткой.

Тимус состоит из двух долей Является центральным органом иммунитета: в ней происходит размножение иммунных клеток - лимфоцитов

Тимус тимозин влияет на: § обмен углеводов, § обмен кальция и фосфора, § регулирует рост скелета

Надпочечники Находятся в забрюшинном пространстве над верхнем полюсом соответствующей почки. Д ≈ 2 -7 см, Ш ≈ 2 -4 см, Т ≈ 0, 5 -1 см Правый надпочечник треугольной формы, левый - полулунной

Минералокортикоиды: § альдостерон Корковый слой Глюкокортикоиды: § гидрокортизон § кортизол влияют на водно-солевой обмен регулируют углеводный, белковый и жировой обмен Половые стероиды: § андрогены, § эстрогены Мозговой слой аналогичны гормонам половых желез § адреналин, § норадреналин повышают ЧСС, ЧДД, АД

Поджелудочная железа Внешняя секреция Сок поджелудочной железы Поступает в проток железы в 12 -п. кишку участвует в пищеварении Внутренняя секреция Глюкагон Инсулин Поступают в кровь повышает содержание глюкозы в крови снижает содержание глюкозы в крови

Яичники Внешняя секреция Внутренняя секреция Гормоны Выработка яйцеклеток Эстрогены Прогестерон Поступают в кровь влияние на развитие вторичных половых признаков гормон беременности

Яички Внешняя секреция Выработка сперматозоидов Внутренняя секреция Гормоны Андрогены (тестостерон) Поступают в кровь влияние на развитие вторичных половых признаков

Функции нервной системы 1. Регуляторная (обеспечивает согласованную работу всех органов и систем). 2. Осуществляет адаптацию организма (взаимодействие с окружающей средой). 3. Составляет основу психической деятельности (речь, мышление, социальное поведение).

Строение нервной ткани Нервная ткань Нейрон Нейроглия нервная клетка опорные клетки структурная и функциональная единица НС опора, защита и питание нейронов

Классификация нервной системы (топографическая) ЦНС Головной мозг Периферическая Нервные волокна Спинной мозг Нервные узлы Нервные окончания

Классификация нервной системы (функциональная) Соматическая регулирует работу скелетных мышц, языка, гортани, глотки и кожную чувствительность Регулируется корой головного мозга Вегетативная Симпатическая Парасимпатическая регулируют обмен веществ, работу внутренних органов, сосуды, железы Не регулируется корой головного мозга поддерживают гомеостаз

Спинной мозг спинномозговой канал позвонок спинной мозг спинномозговые корешки Находится в позвоночном канале в виде тяжа, в его центре – спинномозговой канал. Длина = 43 -45 см

Спинной мозг состоит из серого и белого вещества серое вещество скопление тел нейронов в центре спинного мозга (в виде бабочки) белое вещество – образованно нервными волокнами, окружает серое

Функции спинного мозга рефлекторная -осуществляется за счет наличия рефлекторных центров мускулатуры туловища и конечностей. С их участием осуществляются сухожильные рефлексы, сгибательные рефлексы, рефлексы мочеиспускания, дефекации, эрекции, семяизвержения и т. д. проводниковая - осуществляется проводящими путями По ним нервный импульс идет в головной мозг и обратно. üДеятельность спинного мозга подчинена головного мозгу

Головной мозг расположен в черепе Головной мозг Средний вес: взрослого (к 25 г.) - 1360 г, новорожденного – 400 г

Строение головного мозга серое вещество белое вещество скопление тел нейронов Ядра - рефлекторные центры рефлекторная функция отростки нейронов Кора - наружный слой больших полушарий (4 мм) являются восходящими и нисходящими нервными волокнами (проводящие пути), связывающие отделы ГМ и СМ проводящая функция

Отделы головного мозга задний средний § продолговатый мозг § четверохолмие § мозжечок § мост ствол мозга промежуточный § таламус § гипоталамус конечный § большие полушария

Мозг современных млекопитающих – кора сознание, интеллект, логика 2 млн лет Мозг древних млекопитающих – подкорка чувства, эмоции (таламус, гипоталамус) Мозг рептилий – ствол мозга 100 млн лет инстинкты, выживание

Возрастные особенности развития головного мозга Структуры ЦНС созревают неодновременно и асинхронно Отделы головного мозга Период завершения развития Подкорковые структуры созревают внутриутробно и завершают свое развитие в течение первого года жизни Корковые структуры 12 -15 лет Правое полушарие 5 лет Левое полушарие 8 -12 лет

Раздел 1 ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА КАК БИОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

§ 8.Регуляторные системы организма человека

Гуморальная регуляция (лат. гумор - жидкость) осуществляется с помощью веществ, которые влияют на процессы метаболизма в клетках, следовательно, и на работу органов и организма в целом. Эти вещества попадают в кровь, а из нее - в клетки. Так, повышение уровня углекислого газа в крови увеличивает частоту дыхания.

Некоторые вещества, например гормоны, выполняют свою функцию, даже если их концентрация в крови очень мала. Большинство гормонов синтезируются и выделяются в кровь клетками желез внутренней секреции, образующих эндокринную систему. Путешествуя с кровью по всему организму, гормоны могут попасть в любого органа. Но влияет гормон на работу органа только в случае, если клетки этого органа имеют рецепторы к этому гормону. Рецепторы сочетаются с гормонами (рис. 8.1), и это вызывает изменение активности клетки. Так, гормон инсулин, присоединяясь к рецепторам клетки печени, стимулирует проникновение в нее глюкозы и синтез гликогена из этого соединения.

Рис. 8.1. Схема действия гормона:

1 - кровеносный сосуд; 2 - молекула гормона; 3 - рецептор на плазматической мембране клетки

Эндокринная система обеспечивает рост и развитие организма, отдельных его частей и органов. Она участвует в регуляции метаболизма и приспосабливает его к потребностям организма, которые постоянно меняются.

Нервная регуляция. В отличие от гуморальной системы регуляции, которая отвечает преимущественно на изменения во внутренней среде, нервная система реагирует на события, происходящие как внутри организма, так и за его пределами. С помощью нервной системы организм отвечает на любые воздействия очень быстро. Такие реакции на действие раздражителей называют рефлексами. Осуществляется рефлекс благодаря работе цепи нейронов, образующих рефлекторную дугу (рис. 8.2). Каждая такая дуга начинается с чувствительного, или рецепторного, нейрона (нейрона - рецептора). Он воспринимает действие раздражителя и создает электрический импульс, который называют нервным. Импульсы, возникающие в нейроне-рецепторе, поступают к нервным центрам спинного и головного мозга, где обрабатывается информация. Здесь принимается решение, к какому органа следует послать нервный импульс, чтобы ответить на действие раздражителя. После этого команды направляются по нейронам-ефекторах к органу, который отвечает на раздражитель. Обычно такой ответ - это сокращение определенной мышцы или выделение секрета железы. Чтобы представить себе скорость передачи сигнала по рефлекторной дуге, вспомните, за какое время вы відсмикуєте руку от горячего предмета.

Нервные импульсы передаются с помощью особых веществ - медиаторов. Нейрон, в котором возник импульс, выделяет их в щель синашу - место соединения нейронов (рис. 8.3).

Рис. 8.2. Рефлекторная дуга:

1 - нейрон-рецептор; 2 - нейрон нервного центра спинного мозга; 3 - нейрон-эффектор; 4 - мышца, которая сокращается

Рис. 8.3. Схема передачи информации между нейронами:

1 - окончание отростка одного нейрона; 2 - медиатор;

3 - плазматическая мембрана другого нейрона; 4 - синаптическая щель

Медиаторы присоединяются к белкам-рецепторам нейрона-мишени, а он в ответ генерирует электрический импульс и передает его к следующему нейрону или иной клетки.

Иммунную регуляцию обеспечивает иммунная система, задача которой заключается в создании иммунитета - способности организма противостоять воздействию внешних и внутренних врагов. Ими являются бактерии, вирусы, различные вещества, которые нарушают нормальную жизнедеятельность организма, а также его клетки, которые отмерли или переродились. Главные боевые силы системы иммунной регуляции - определенные клетки крови и специальные вещества, содержащиеся в ней.

Организм человека - саморегулирующаяся система. Задачей саморегуляции является поддержка всех химических, физических и биологических показателей работы организма в определенных пределах. Так, температура тела здорового человека может колебаться в пределах 36-37°C , кровяное давление 115/75-125/90 мм рт. ст., концентрация глюкозы в крови - 3,8-6,1 ммоль/л. Состояние организма, во время которого все параметры его функционирования остаются относительно постоянными, называют гомеостазом (греч. гомео - подобный, стасис - состояние). На поддержание гомеостаза и направлена работа регуляторных систем организма, которые действуют в постоянной взаимосвязи.

ЧЕЛОВЕК И ЕГО ЗДОРОВЬЕ

Здоровье и болезнь

Что понимают под словом «здоровье» люди, желая друг другу «Будьте здоровы!»? Физиологически организм считается здоровым, если все его клетки, ткани, а соответственно, и органы работают в соответствии с возложенными на них функциями. Если на любом уровне системы «организм» возникают перебои в работе, может развиться болезнь.

Среди болезней различают инфекционные и неинфекционные. Первые передаются от больного организма к здоровому и вызываются различными возбудителями (бактериями, вирусами, простейшими). Неинфекционные болезни могут развиваться из-за недостаточного количества в пищевом рационе определенных веществ, вследствие действия радиационного излучения и тому подобное.

Все чаще ухудшение здоровья людей становится следствием их собственной халатной деятельности. Так, за загрязнение окружающей среды возросло количество заболеваний раком, астмой. Курение, употребление спиртных напитков и наркотиков наносят непоправимый вред всем системам органов человека.

Отдельную группу составляют наследственные болезни. Они передаются от родителей к детям вместе с программой жизни, содержащейся в хромосомах. К этим болезням относят и врожденные дефекты, которые могут возникнуть во время развития плода. Часто они возникают в тех случаях, когда беременная женщина курит, употребляет спиртные напитки, болеет инфекционные болезни и тому подобное.

Каждому с детства известны правила здорового образа жизни. Следует рационально питаться, заниматься спортом, не употреблять алкоголь, никотин, наркотики, меньше смотреть телевизор и ограничивать использование компьютера.

Что такое рак?

Известный французский ученый Бы. Перільє писал: «Рак - заболевание, трудно и определить, и вылечить». К сожалению, эти слова, сказанные около 200 лет назад, актуальны и сегодня.

Ежедневно в организме человека отмирает и образуется в результате деления около 25 млн клеток. Для нормальной жизнедеятельности организма необходимо, чтобы количество клеток в нем сохранялась неизменной. Если это постоянство нарушается и начинается неконтролируемое размножение клеток, может образоваться опухоль. По характеру роста и биологическими признаками опухоли бывают доброкачественными и злокачественными. Один из главных признаков доброкачественных опухолей - отсутствие способности к распространению в организме (метастазирование). Злокачественные опухоли называют раком. Раковые клетки отличаются от нормальных отсутствием характерной специализации. Например, раковые клетки, образовавшиеся в печени, не способны обезвреживать и выводить вредные вещества. Клетки злокачественных опухолей долговечнее за нормальные, гораздо быстрее размножаются, проникают в соседние ткани, разрушая их.

Каковы причины возникновения злокачественных опухолей? Прежде всего, это еда, содержащая много красителей, пищевых добавок и ароматизаторов, курения табака, что приводит не только к раку легких, но и дыхательных путей, пищевода, мочевого пузыря и других органов. Причиной перерождения клеток также могут быть и различные виды излучения (особенно радиоактивное), некоторые микроорганизмы и вирусы, нарушение иммунной защиты.

Стволовые клетки

Стволовые клетки получили такое название неслучайно: от них происходят все 350 видов клеток организма человека, подобно тому, как от ствола дерева образуются все его веточки. Из стволовых клеток на самых ранних этапах развития эмбрион человека. Вследствие деления такой клетки одна из дочерних клеток становится стовбуровою, а вторая специализируется, приобретая свойства того или иного вида клеток организма. Через некоторое время количество клеток с неограниченными возможностями (так иногда называют стволовые клетки) в эмбрионе уменьшается. У новорожденного их лишь несколько сотых процента, а с возрастом становится еще меньше. Во взрослом организме стволовые клетки содержатся в основном в красном костном мозге, однако встречаются и в других органах.

Стволовые клетки являются резервом организма, который он может использовать для «ремонта» каких-либо поврежденных тканей. Ведь известно, что обычно зрелые специализированные клетки не размножаются, поэтому восстановить ткань за их счет невозможно. В этом случае на помощь

могу приходят стволовые клетки. Они активно делятся, специализируются и замещают погибшие клетки, ликвидируя повреждения. Подобной стволовой есть так называемая камбіальна клетка. Одна из ее дочерних клеток в результате специализации становится клеткой той ткани, к которой относится материнская камбіальна клетка. Камбиальные клетки содержатся почти во всех тканях, они обеспечивают их рост и обновление. Так, благодаря камбіальним клеткам непрерывно восстанавливается эпителий кожи. Ученые тщательно исследуют свойства стволовых и камбиальных клеток в поисках путей использования их свойств в медицине.

Организм человека является многоуровневой открытой системой, которую изучают на молекулярном, клеточном, тканевом уровнях, на уровне органов и физиологических систем, а также на уровне целостного организма.

Химическими составляющими организма являются неорганические (вода, соли, кислород, углекислый газ) и органические (белки, жиры, углеводы и тому подобное) вещества. Основной структурно-функциональной единицей организма является клетка, в которой все время происходят реакции метаболизма, обеспечивают рост и развитие организма. Размножение клеток происходит путем деления.

Клетки, сходные по строению, функцией и происхождением, и міжклітинна вещество образуют ткань определенного вида. Из тканей формируются органы, а из органов состоят физиологические системы. По характеру функций их подразделяют на регуляторные (нервная, эндокринная, иммунная) и исполнительные (опорно-двигательная, пищеварительная, дыхательная, половая и др).

Взаимодействие исполнительных и регуляторных систем направлена на поддержание постоянства показателей жизнедеятельности организма - гомеостаза.

План.

Тема: «Возрастная анатомия и физиология нервной системы.

Лекция 4

Общий план строения нервной системы.»

1. Регуляторные системы организма
2. Общий план строения нервной системы.
3. Нейроглия
4. Структура нейрона, его свойства
5. Строение и свойства нервных волокон.
6. Связь между нейронами.

Нервная система обеспечивает взаимосвязь между отдельными органами и системами органов и функционирование организма как единого целого. Она регулирует и координирует деятельность различных органов, приспосабливает деятельность всего организма как целостной системы к изменяющимся условиям внешней и внутренней среды. С помощью нервной системы осуществляются восприятие и анализ разнообразных раздражений из окружающей среды и внутренних органов, а также ответные реакции на эти раздражения. Вместе с тем следует иметь в виду, что вся полнота и тонкость приспособления организма к окружающей среде осуществляются при взаимодействии нервных и гуморальных механизмов регуляции.

Гуморальная регуляция представляет собой способ передачи регулирующей информации к эффекторам через жидкую внутреннюю среду организма с помощью молекул химических веществ, выделяемых клетками или специализированными тканями и органами. Этот вид регуляции жизнедеятельности может обеспечивать как относительно автономный местный обмен информацией об особенностях метаболизма и функции клеток и тканей, так и системный эфферентный канал информационной связи, находящийся в большей или меньшей зависимости от нервных процессов восприятия и переработки информации о состоянии внешней и внутренней среды.

Деление механизмов регуляции жизнедеятельности организма на нервные и гуморальные весьма условно и может использоваться только для аналитических целей как способ изучения. На самом деле, нервные и гуморальные механизмы регуляции неразделимы, так как информация о состоянии внешней и внутренней среды воспринимается почти всегда элементами нервной системы - рецепторами , обрабатывается в нервной системе, где может трансформироваться в сигналы исполнительных устройств либо нервной, либо гуморальной природы.

Управляющим «устройством» является, как правило, нервная система. Однако, сигналы, поступающие по управляющим каналам нервной системы передаются в местах окончания нервных проводников в виде химических молекул-посредников, поступающих в микроокружение клеток, т.е. гуморальным путем. А специализированные для гуморальной регуляции железы внутренней секреции управляются нервной системой.

Таким образом, следует говорить о единой нейро-гуморальной системе регуляции физиологических функций.

Дубинин, Вячеслав Альбертович Регуляторные системы организма человека: Учебное пособие для

студентов вузов обучающихся по направлению подготовки 510600 Биология и биологич/ Владислав Иванович Сивоглазов, Василий Васильевич Каменский, Михаил Романович Сапин. - М.: Дрофа, 2003.- 368 с. : ил.

ISBN 5-7107-6073 -0, 7000 экз.

В пособии на современном уровне, но в доступной для читателя форме изложены основы знаний по анатомии нервной системы, нейрофизиологии и нейрохимии (с элементами психофармакологии), физиологии высшей нервной деятельности и нейроэндокринологии. Для студентов вузов, обучающихся по направлению подготовки 510600 Биология, биологическим, а также медицинским, психологическим и другим специальностям

Анатомия и гистология человека ББК 28 .706я73

Предисловие..................................................................................................
Введение........................................................................................................
1. Основы клеточного строения живых организмов.................................
1.1. Клеточная теория...............................................................................
1.2. Химическая организация клетки......................................................
1.3. Строение клетки...............................................................................
1.4. Синтез белков в клетке....................................................................
1.5. Ткани: строение и функции............................................................
2. Строение нервной системы....................................................................
2.1. Рефлекторный принцип работы мозга...........................................
2.2. Эмбриональное развитие нервной системы..................................
2.3. Общее представление о cтроении нервной системы....................
2.4. Оболочки и полости центральной нервной cистемы...................
2.5. Спинной мозг...................................................................................
2.6. Общее строение головного мозга...................................................
2.7. Продолговатый мозг........................................................................
2.8. Мост..................................................................................................
2.9. Мозжечок..........................................................................................
2.10. Средний мозг..................................................................................
2.11. Промежуточный мозг....................................................................
2.12. Конечный мозг...............................................................................
2.13. Проводящие пути головного и спинного мозга..........................
2.14. Локализация функций в коре полушарий большого мозга.......
2.15. Черепные нервы.............................................................................

2.16. Спинномозговые нервы.................................................................
2.17. Автономная (вегетативная) нервная система..............................
3. Общая физиология нервной системы...................................................
3.1. Синаптические контакты нервных клеток....................................
3.2. Потенциал покоя нервной клетки..................................................
3.3. Потенциал действия нервной клетки.............................................
3.4. Постсинаптические	потенциалы.			Распространение	потенциала
действия по нейрону.....................................................................................
3.5. Жизненный цикл медиаторов нервной системы.........................
3.6. Ацетилхолин..................................................................................
3.7. Норадреналин.................................................................................
3.8. Дофамин.........................................................................................
3.9. Серотонин.......................................................................................
3.10. Глутаминовая кислота (глутамат) ..............................................
3.11. Гамма-аминомасляная кислота...................................................
3.12. Другие медиаторы-непептиды: гистамин, аспарагиновая кислота,
глицин, пурины...........................................................................................
3.13. Медиаторы-пептиды....................................................................
4. Физиология высшей нервной деятельности.......................................
4.1. Общие представления			принципах организации		поведения.
Компьютерная аналогия работы центральной нервной системы..........
4.2. Возникновение учения о высшей нервной деятельности. Основные
понятия физиологии высшей нервной деятельности..............................
4.3. Разнообразие безусловных рефлексов.........................................
4.4. Разнообразие условных рефлексов..............................................
4.5. Неассоциативное	обучение.		Механизмы кратковременной и
долговременной памяти.............................................................................
4.6. Безусловное и условное торможение...........................................
4.7. Система сна и бодрствования.......................................................
4.8. Типы высшей нервной деятельности (темпераменты)...............
4.9. Сложные типы ассоциативного обучения животных.................
4.10. Особенности высшей				деятельности человека. Вторая
сигнальная система.....................................................................................
4.11. Онтогенез высшей нервной деятельности человека................
4.12. Система потребностей, мотиваций, эмоций..............................
5. Эндокринная регуляция физиологических функций........................
5.1. Общая характеристика эндокринной системы...........................
5.2. Гипоталамо-гипофизарная система.............................................
5.3. Щитовидная железа	.......................................................................
5.4. Паращитовидные железы..............................................................
5.5. Надпочечники................................................................................
5.6. Поджелудочная железа.................................................................
5.7. Эндокринология размножения.....................................................

Предисловие

Для последних лет характерно значительное повышение интереса к психологии и смежным с ней наукам. Результатом этого является организация большого числа вузов и факультетов, осуществляющих подготовку профессиональных психологов, в том числе в таких специфических областях, как психотерапия, педагогическая психология, клиническая психология и др. Все это создает предпосылки для разработки учебников и учебных пособий нового поколения, учитывающих современные научные достижения и концепции.

В предлагаемом учебном пособии рассматриваются естественнонаучные (прежде всего анатомические и физиологические) факты, актуальные для психологических дисциплин. Оно представляет собой целостный курс, в котором данные о высших функциях мозга излагаются на базе нейроморфологических, нейроцитологических, биохимических и молекулярно-биологических представлений. Большое внимание уделяется информации о механизмах действия психотропных препаратов, а также о происхождении основных нарушений деятельности нервной системы.

Авторы надеются, что данное пособие поможет студентам получить надежные базовые знания по целому ряду учебных курсов, посвященных анатомии и физиологии нервной системы, физиологии высшей нервной деятельности (поведения), физиологии эндокринной системы.

Введение

Почему человек всегда пытался узнать, как работают системы, управляющие его организмом? Видимо, потому, что понимание принципов функционирования и взаимодействия нервной и эндокринной систем - самых сложных из всех известных биологических объектов - представляет несомненный интерес. Кроме того, все психические явления выступают производными физических и химических процессов, происходящих в человеческом теле и прежде всего в нервной и эндокринной системах. Раскрыв их суть, можно более осознанно относиться к использованию ресурсов мозга, лечить болезни, корректировать психические функции и т. п.

Подавляющее большинство современных психологов (не говоря уже о

биологах и медиках) исходят из того, что центральная нервная система (ЦНС) в той или иной степени является материальным субстратом психической деятельности. К сожалению, сегодня нейронауки еще далеки от видения полной картины не только принципов, но и частных проявлений работы ЦНС. Недаром один из величайших биологов XX столетия Нобелевский лауреат Ф. Крик пишет, что такие функции мозга человека, как восприятие, сознание, воображение, эмоции, «недоступны пониманию на современном уровне наших знаний. Для того чтобы постичь эти высшие уровни нервной деятельности, очевидно, хорошо было бы как можно больше узнать о более низких уровнях, особенно доступных прямому эксперименту. Необходимо рассмотреть теории, которые касаются переработки информации в больших и сложных системах, будь то информация, поступающая от органов чувств, или инструкции, посылаемые мышцам и железам, или же поток сигналов, заключающийся в обширной нервной и эндокринной активности между этими двумя крайними членами».

Авторы этой книги не ставят целью решение вопроса об отношении психического к физическому. Они лишь исходят из того очевидного факта, что современный психолог, особенно работающий в прикладных сферах, должен владеть базовыми знаниями в таких областях, как анатомия мозга, нейрофизиология, нейрохимия, физиология поведения, нейроэндокринология.

В настоящее время интерес к психологии как профессии чрезвычайно высок. Кроме различных форм подготовки специалистов-психологов, все более развивается система поствузовского обучения, позволяющая осваивать различные области психологии (например, психотерапию) теми, кто уже имеет высшее образование. Студентам читаются курсы анатомии и физиологии нервной системы, физиологии высшей нервной деятельности, физиологии сенсорных систем, иногда - общей биологии и др. Однако специализированных пособий, в которых учитывалась бы специфика преподавания перечисленных дисциплин будущим психологам, явно недостаточно.

В предлагаемом пособии авторы попытались изложить современные представления о принципах устройства и функционирования двух основных интегрирующих и регулирующих систем организма - нервной и эндокринной. Значительное внимание уделено как отдельным молекулярным регуляторам, так и деятельности клеток и клеточных структур, а также системному уровню, обеспечивающему регуляцию внутренних органов, обучение, изменение эмоционального состояния и т. д.

Задача авторов несколько осложнялась тем, что в учебных заведениях психологического профиля не преподают химию и физику. Поэтому сведения, относящиеся к этим разделам знаний, представлены в доступной форме и лишь тогда, когда они необходимы для понимания основ функционирования нервной и эндокринной систем. Химические формулы медиаторов, гормонов и т. п. будут понятны читателям, обладающим соответствующей подготовкой.

Те же, для кого восприятие формул затруднительно, вполне могут овладеть материалом, пользуясь лишь текстом учебника. Авторы старались привести как можно больше примеров, позволяющих наглядно представить, в каких областях могут быть использованы специалистом-психологом излагаемые сведения.

Книга состоит из пяти глав.

В первой главе, посвященной строению клетки - функциональной единицы любого живого организма, изложены основы клеточной теории, данные о химическом составе клеток и важнейших протекающих в них процессах, характеристики основных тканей человеческого организма, в том числе нервной.

Во второй главе дано описание анатомического строения различных составляющих нервной системы: головного и спинного мозга, периферических нервов, вегетативной нервной системы; приведена функциональная характеристика описываемых структур (ядер, трактов и др.).

В третьей главе изложены электрофизиологические и химические основы работы нервных клеток, способы передачи информации от нейрона к нейрону

и от нейронов к исполнительным органам; перечислены основные группы психотропных препаратов, употребляемых в клинике; указаны механизмы действия ряда наркотиков.

В четвертой главе рассмотрены принципы, особенности и типология высшей нервной деятельности (ВНД), разнообразие рефлекторных поведенческих проявлений, механизмы обучения и памяти, системы условного торможения, сна и бодрствования, системы потребностей, мотиваций и эмоций.

В пятой главе, посвященной современным представлениям о деятельности эндокринной системы, ее взаимосвязях с нервной системой и участии гормонов в обеспечении психической деятельности, особое внимание уделено роли эндокринной системы в развитии ряда видов психопатологии.

Пособие может быть использовано при изучении курсов анатомии и физиологии нервной системы, физиологии ВНД, а также родственных учебных дисциплин (например, общей биологии, зоопсихологии, психофизиологии), которые читаются будущим психологам и студентам некоторых других специальностей (педагоги, биологи, медики и т. п.).

1. Основы клеточного строения живых организмов

1.1. Клеточная теория

Все живые организмы на Земле, за небольшим исключением, состоят из клеток. Впервые клетки были описаны в 1665 г. Р. Гуком, увидевшим их в коре пробкового дерева. Но только к 1839 г. усилиями многих ученых была

создана клеточная теория, имеющая в своей основе следующие положения.

1. Все живые существа, от одноклеточных до крупнейших растительных и животных организмов, состоят из клеток.

2. Все клетки сходны по строению, химическому составу, жизненным функциям.

3. Несмотря на то что в многоклеточных организмах отдельные клетки специализируются на выполнении какой-то определенной функции, они способны и к самостоятельной жизнедеятельности, т. е. могут питаться, расти, размножаться.

4. Каждая клетка возникает из клетки.

Таким образом, клетка - элементарная единица живого, лежащая в основе строения, развития и размножения всех живых организмов. Так как многоклеточные организмы представляют собой сложные клеточные структуры, образующие целостные системы, то без понимания основ строения и регуляции процессов жизнедеятельности в одной клетке невозможно понять принципов регуляции всего организма.

1.2. Химическая организация клетки

Организм человека включает множество химических элементов: обнаружено присутствие 86 элементов из таблицы Д. И. Менделеева. Однако 98% массы нашего организма образовано всего четырьмя элементами: кислородом (около 70%), углеродом (15-18%), водородом (около 10%) и азотом (около 2%). Все остальные элементы подразделяются на

макроэлементы (около 2% массы) и микроэлементы (около 0,1% массы). К

макроэлементам относят фосфор, калий, натрий, железо, магний, кальций, хлор и серу, а к микроэлементам - цинк, медь, иод, фтор, марганец и другие элементы. Несмотря на очень малые количества, микроэлементы необходимы как каждой клетке, так и всему организму в целом.

В клетках атомы и группы атомов различных элементов способны терять или приобретать электроны. Так как электрон имеет отрицательный заряд, то потеря электрона приводит к тому, что атом или группа атомов становятся положительно заряженными, а приобретение электрона делает атом или группу атомов отрицательно заряженными. Такие электрически заряженные атомы и группы атомов называются ионами. Противоположно заряженные ионы притягивают друг друга. Связь, обусловленная таким притяжением, называется ионной. Ионные соединения состоят из отрицательных и положительных ионов, противоположные заряды которых равны по величине,

и поэтому в целом молекула электронейтральна. Примером ионного

соединения может служить поваренная соль, или хлорид натрия NaCl. Это вещество образуют ионы натрия Na+ с зарядом +1 и хлорид-ионы Cl− с зарядом

В состав клетки входят неорганические и органические вещества. Среди неорганических преобладает вода, содержание которой колеблется от 90% в

организме эмбриона до 65% в организме пожилого человека. Вода - универсальный растворитель, и почти все реакции в нашем организме проходят в водных растворах. Внутреннее пространство клеток и органоидов клеток представляет собой водный раствор различных веществ. Растворимые в воде вещества (соли, кислоты, белки, углеводы, спирты и др.) называют гидрофильными, а нерастворимые (например, жиры) - гидрофобными.

Важнейшими органическими веществами, входящими в состав клеток, являются белки. Содержание белков в различных клетках колеблется от 10 до 20%. Белковые молекулы очень велики и представляют собой длинные цепочки (полимеры), собранные из повторяющихся единиц (мономеров). Мономерами белков являются аминокислоты. Длина, а следовательно, и масса белковой молекулы могут сильно варьировать: от двух аминокислот до многих тысяч. Короткие белковые молекулы принято называть пептидами. В состав белков входит около 20 видов аминокислот, соединенных между собой пептидными связями. Последовательность аминокислот в молекуле каждого белка строго определена и называется первичной структурой белка. Эта цепочка аминокислот свертывается в спираль, называемую вторичной структурой белка. У каждого белка эта спираль по-своему располагается в пространстве, скручиваясь в более или менее сложную третичную структуру, или глобулу, определяющую биологическую активность молекулы белка. Молекулы некоторых белков образованы несколькими удерживающимися вместе глобулами. Принято говорить, что такие белки имеют, кроме того, и

четвертичную структуру.

Белки выполняют целый ряд важнейших функций, без которых невозможно существование ни отдельно взятой клетки, ни целого организма.

Структурно-строительная функция основана на том, что белки - важнейшие составляющие части всех мембран: в большинстве клеток есть цитоскелет, образованный определенными видами белков. В качестве примеров белков, выполняющих структурно-строительную функцию, можно привести коллаген и эластин, которые обеспечивают упругость и прочность кожи и являются основой связок, соединяющих мышцы с суставами и суставы между собой.

Каталитическая функция белков заключается в том, что особые виды белков - ферменты - способны ускорять течение химических реакций, причем иногда во много миллионов раз. Все движения клеток осуществляются с помощью специальных белков (актин, миозин и др.). Таким образом, белки выполняют двигательную функцию. Другая функция белков, транспортная,

проявляется в том, что они способны переносить кислород (гемоглобин) и целый ряд других веществ: железо, медь, витамины. Основой иммунитета также являются особые белки - антитела, способные связывать бактерии и другие чужеродные агенты, делая их безопасными для организма. Эта функция белков получила название защитной. Многие гормоны и другие вещества, регулирующие функции клеток и всего организма, являются

короткими белками, или пептидами. Таким образом, белки выполняют регуляторные функции. (Подробно о регуляторных белках и пептидах см. в разделе, посвященном эндокринной системе.) При окислении белков выделяется энергия, которую организм может использовать. Однако белки слишком важны для организма, да и энергетическая ценность белков ниже, чем у жиров, поэтому обычно белки расходуются на энергетические нужды только в крайнем случае, при истощении запасов углеводов и жиров.

Другой класс химических веществ, необходимый для жизни, - углеводы,

или сахара. Углеводы подразделяются на моносахариды и полисахариды,

построенные из моносахаридов. Среди моносахаридов важнейшими являются глюкоза, фруктоза, рибоза. Из полисахаридов в животных клетках чаще всего встречается гликоген, а в растительных - крахмал и целлюлоза.

Углеводы выполняют две важнейшие функции: энергетическую и структурно-строительную. Так, для клеток нашего мозга глюкоза является практически единственным источником энергии, и уменьшение ее содержания в крови опасно для жизни. В печени человека хранится небольшой запас полимера глюкозы - гликогена, его достаточно, чтобы покрывать потребность в глюкозе в течение приблизительно двух суток.

Суть структурно-строительной функции углеводов заключается в следующем: сложные углеводы, соединенные с белками (гликопротеины) или жирами (гликолипиды), входят в состав клеточных мембран, обеспечивая взаимодействие клеток между собой.

В состав клеток входят также жиры, или липиды. Их молекулы построены из глицерина и жирных кислот. К жироподобным веществам относятся холестерин, стероиды, фосфолипиды и др. Липиды входят в состав всех клеточных мембран, являясь их основой. Липиды гидрофобны и вследствие этого непроницаемы для воды. Таким образом, липидные слои мембраны защищают содержимое клетки от растворения. Это их структурностроительная функция. Однако липиды - важный источник энергии: при окислении жиров выделяется в два с лишним раза больше энергии, чем при окислении такого же количества белков или углеводов.

Нуклеиновые кислоты представляют собой полимеры, построенные из мономеров - нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара и остатка фосфорной кислоты. Существуют два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК), отличающиеся по составу азотистых оснований и сахаров.

Азотистых оснований четыре: аденин, гуанин, цитозин и тимин. Они и определяют названия соответствующих нуклеотидов: адениловый (А), гуаниловый (Г), цитидиловый (Ц) и тимидиловый (Т) (рис. 1.1).

Каждая цепь ДНК представляет полинуклеотид, состоящий из нескольких десятков тысяч нуклеотидов.

Молекула ДНК имеет сложное строение. Она состоит из двух спирально закрученных цепей, которые по всей длине соединены друг с другом

водородными связями. Такую структуру, свойственную только молекулам ДНК, называют двойной спиралью.

При образовании двойной спирали ДНК азотистые основания одной цепи располагаются в строго определенном порядке против азотистых оснований другой. При этом обнаруживается важная закономерность: против аденина одной цепи всегда располагается тимин другой цепи, против гуанина - цитозин и наоборот. Это объясняется тем, что пары нуклеотидов аденин и тимин, а также гуанин и цитозин строго соответствуют друг другу и являются дополнительными, или комплементарными (от лат. complementum - дополнение), друг другу. Между аденином и тимином всегда возникают две, а между гуанином и цитозином - три водородные связи (рис. 1.2). Следовательно, у всякого организма число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а число гуаниловых - числу цитидиловых. Зная последовательность нуклеотидов в одной цепи ДНК, по принципу комплементарности можно установить порядок нуклеотидов другой цепи.

С помощью четырех типов нуклеотидов в ДНК записана вся важная информация об организме, передающаяся по наследству следующим поколениям, другими словами, ДНК выступает носителем наследственной информации.

Рис. 1.1. Четыре нуклеотида, из которых построены все ДНК живой природы

Молекулы ДНК в основном находятся в ядрах клеток, но небольшое их количество содержится в митохондриях и пластидах.

Молекула РНК, в отличие от молекулы ДНК, - полимер, состоящий из одной цепочки значительно меньших размеров. Мономерами РНК являются нуклеотиды, состоящие из рибозы, остатка фосфорной кислоты и одного из четырех азотистых оснований. Три азотистых основания - аденин, гуанин и

цитозин - такие же, как и у ДНК, а четвертое - урацил. Образование полимера РНК происходит через ковалентные связи между рибозой и остатком фосфорной кислоты соседних нуклеотидов.

Выделяют три типа РНК, различающихся по структуре, величине молекул, расположению в клетке и выполняемым функциям.

Рибосомные РНК (р-РНК) входят в состав рибосом и участвуют в формировании активного центра рибосомы, где происходит процесс биосинтеза белка.

Транспортные РНК (т-РНК) - самые небольшие по размеру - транспортируют аминокислоты к месту синтеза белка.

Информационные, или матричные, РНК (и-РНК) синтезируются на участке одной из цепей молекулы ДНК и передают информацию о структуре белка из ядра клеток к рибосомам, где эта информация реализуется.

Таким образом, различные типы РНК представляют собой единую функциональную систему, направленную на реализацию наследственной информации через синтез белка.

Комплементарное соединение нуклеотидов и образование двухцепочечной молекулы ДНК

Рис. 1.3. Строение молекулы АТФ

Физиологические процессы в организме человека согласованно проте­кают благодаря существованию определенных механизмов их регуляции.

Регуляция различных процессов в организме осуществляется с помощью нервного и гуморального механизмов.

Гуморальная регуляция осуществляется с помощью гуморальных факторов (гормонов ), которые разносятся кровью и лимфой по всему организму.

Нервная регуляция осуществляется с помощью нервной системы.

Нервный и гуморальный способы регуляции функций тесно связаны между собой. На деятельность нервной системы постоянно оказывают влияние приносимые с током крови химические вещества, а образование большинства химических веществ и выделение их в кровь находится под постоянным контролем нервной системы.

Регуляция физиологических функций в организме не может осуществляться с помощью только нервной или только гуморальной регуляции - это единый комплекс нейрогуморалыюй регуляции функций.

В последнее время высказано предположение, что существуют не две системы регуляции (нервная и гуморальная), а три (нервная, гуморальная и иммунная).

Нервная регуляция

Нервная регуляция - это координирующее влияние нервной системы на клетки, ткани и органы, один из основных механизмов саморегуляции функций целостного организма. Нервная регуляция осуществляется с помощью нервных импульсов. Нервная регуляция является быстрой и локальной, что особенно важно при регуляции движений, и затрагивает все(!) системы организма.

В основе нервной регуляции лежит рефлекторный принцип. Рефлекс является универсальной формой взаимодействия организма с окружающей средой, это ответная реакция организма на раздражение, которая осуществляется через центральную нервную систему и контролируется ею.

Структурно-функциональной основой рефлекса является рефлекторная дуга - последовательно соединенная цепочка нервных клеток, обеспечивающая осуществление ответа на раздражение. Все рефлексы осуществляются I благодаря деятельности центральной нервной системы - головного и спинного мозга.

Гуморальная регуляция

Гуморальная регуляция - это координация физиологических и биохимических процессов, осуществляемая через жидкие среды организма (кровь, лимфу, тканевую жидкость) с помощью биологически активных веществ (гормонов), выделяемых клетками, органами и тканями в процессе их жизнедеятельности.

Гуморальная регуляция возникла в процессе эволюции раньше, чем нервная. Она усложнялась в процессе эволюции, в результате чего возникла эндокринная система (железы внутренней секреции).

Гуморальная регуляция подчинена нервной регуляции и составляет совместно с ней единую систему нейрогуморальной регуляции функций организма, которая играет важную роль в поддержании относительного пос­тоянства состава и свойств внутренней среды организма (гомеостаза) и его приспособлении к меняющимся условиям существования.

Иммунная регуляция

Иммунитет - это физиологическая функция, которая обеспечивает устойчивость организма к действию чужеродных антигенов. Иммунитет человека делает его невосприимчивым ко многим бактериям, вирусам, грибкам, глистам, простейшим, различным ядам животных, обеспечивает защиту организма от раковых клеток. Задачей иммунной системы является распознавать и разрушать все чужеродные структуры.

Иммунная система является регулятором гомеостаза. Эта функция осуществляется за счет выработки аутоантител , которые, например, могут связывать избыток гормонов.

Иммунологическая реакция, с одной стороны, является неотъемлемой частью гуморальной, так как большинство физиологических и биохимических процессов осуществляется при непосредственном участии гуморальных посредников. Однако нередко иммунологическая реакция носит прицельный характер и тем самым напоминает нервную регуляцию.

Интенсивность иммунного ответа, в свою очередь, регулируется нейрофильным способом . Работа иммунной системы корректируется мозгом и через эндокринную систему. Такая нервная и гуморальная регуляция осуществляется с помощью нейромедиаторов, нейропептидов и гормонов. Промедиаторы и нейропептиды достигают органов иммунной системы по аксонам нервов, а гормоны выделяются эндокринными железами не­родственно в кровь и таким образом доставляются к органам иммунной системы. Фагоцит (клетка иммунитета), уничтожает бактериальные клетки

Начало формы