Анатомия и физиология центральной нервной системы

Колбочки нуждаются в большей  освещенности, чем палочки, так как  воспринимают более узкий диапазон длин волн,поэтому при недостаточном освещении человек видит предметы, не различая цветов.

Эти два типа фоторецепторов расположены в рецепторном  слое сетчатки глаза перпендикулярно  направлению светового луча (столбиками). Но в сетчатке также были обнаружены фоторецепторы третьего типа:меланопсиносодержащие ганглиозные клетки сетчатки: их всего 2% среди ганглиозных клеток сетчатки, они реагируют на освещенность, но не дают зрительных образов, содержат пигмент меланопсин. Нервные пути от этих ганглиозных (ганглионарных) клеток ведут световое возбуждение от сетчатки к гипоталамусу тремя разными путями.

Прежде чем  свет попадает на колбочку, он проходит через систему биполярных и ганглиозных  клеток, нечувствительных к свету. Пройдя почти всю сетчатку, фотоны попадают на колбочки хаотично, ложась равномерно на всю чувствительную поверхность  (на светочувствительный наружный сегмент колбочки).Неподвижные объекты фиксируются в виде оптического изображения по точкам, имеющим постоянное излучение и не меняющим местоположение, образ фиксируется и запоминается четко. При движении относительно друг друга наблюдателя и объекта фиксация меняющихся оптических изображений возможна при определенной скорости, обеспечивающей обработку и передачу аналоговых сигналов изображения и фиксации их в памяти. Скорость фиксации и передачи изображения составляет до 30 кадров в секунду.

Механизм  фоторецепции:

1. фотон света проходит через липидную каплю, которая пропускает красный, зеленый или синий свет

2. фотон света попадает на мембрану наружного сегмента, где локализован йодопсин (рецепторный белок)

3. йодопсин изменяет конформацию и распадается на положительно заряженные и отрицательно заряженные ионы

4. гиперполяризация мембраны рецепторного нейрона

5. передача импульса на биполярный нейрон

6. передача сигнала на ганглиозные клетки

7. передача сигнала на нейроны зрительного нерва.

Передача  сигнала по сетчатке

Биполярные  клетки (нейроны с одним дендритом  и одним аксоном) связывают колбочку с ганглиозной клеткой, что обеспечивает большую остроту зрения, чем палочковое, (т.к. информация, полученная каждой колбочкой, не смешивается, каждая часть изображения обрабатывается отдельной ганглиозной клеткой). Амакриновые клетки (крупные округлые нейроны, изменяющие характер распространения возбуждения по нервным клеткам ганлиозного слоя) связывают вместе несколько палочек и колбочек, благодаря чему зрительная информация частично перерабатывается в сетчатке (в частности, эти клетки участвуют в литеральном торможении). Ганглиозные клетки (нейроны, аксоны которых в составе зрительного нерва выходят из глаза и следуют в ЦНС), передают информацию на нейроны зрительного нерва.

34. Жидкие среды организма. Функции воды в организме человека. Биологические функции воды. Основные «водные депо» в организме.

Вода играет важнейшую роль в жизни клеток и живых организмов в целом. Помимо того, что она входит в их состав, для многих организмов это еще  и среда обитания.Все метаболические процессы происходят в водной среде. Кровь, лимфа, межклеточная, внутриклеточная жидкость, слеза, слюна, пот, желудочный сок, сок поджелудочной железы, желчь, моча, кишечные выделения и выделения из половых или дыхательных путей - это всё вода с растворёнными в ней веществами.Химически чистой воды в организме нет. В ней растворены многие вещества: белки, сахар, витамины, минеральные соли. Кровь на 92 % состоит из воды. Вода крови и лимфы доставляет к клеткам и тканям все необходимые метаболиты и удаляет продукты обмена веществ.Вещества, продуцируемые клетками мозга, по "водным путям" доставляются к нервным окончаниям для использования в передаче сообщений. Небольшие "водные пути", протянувшиеся вдоль нервов и переносящие вещества, носят название микротрубок. Движение и взаимодействие большого множества молекул между собой происходит благодаря воде и зависит от её количества. Чем больше концентрация воды в любой биологической жидкости, тем выше скорость взаимодействий: быстрее доставляются питательные вещества клеткам, быстрее пополняются энергетические запасы, быстрее выводятся побочные продукты биохимических реакций, быстрее будут идти процессы обновления и восстановления. Уменьшение количества воды в любой биологической жидкости приведет к её сгущению и нарушению метаболизма. Когда организм обезвожен, в нем нет водных резервов, система рационализации и распределения уже имеющейся воды или воды, попавшей в организм с ее приемом, приводится в действие в соответствии с заранее установленной программой приоритетов - формой управления сухостью. 

Роль воды в клетке определяется ее свойствами. Свойства эти довольно уникальны  и связаны главным образом  с малыми размерами молекул воды, с полярностью ее молекул и  с их способностью соединяться друг с другом водородными связями.

Вода выполняет  в живой клетке множество функций, главная - структурно-энергетическая! Вода способна сохранять «память» о структуре растворенных веществ. Скрученная молекула ДНК в определенных местах насыщена водой, что обязательно для поддержания структуры, репарации, репликации и функционирования. От воды зависят многочисленные химические реакции, и она служит определяющим компонентом во многих биохимических реакциях.

Наличие воды важно для клеток и жидкостей  их окружающих, которые называются интерстициальными (окружают суставы, мышцы и органы), необходима она  и для матрикса (основы) крови. Жидкости заполняют всё пространство внутри клеток и между клетками. Будучи главной жидкостью в организме, вода служит растворителем для минеральных веществ, витаминов, аминокислот, глюкозы и многих других питательных веществ.Вода необходима для нормальной деятельности всех жизненных процессов в организме: дыхания, кровообращения, пищеварения, всасывания, переноса и утилизации питательных веществ.

Вода является средой для безопасного выведения  токсинов и продуктов жизнедеятельности, она решающим образом влияет на процесс  терморегуляции в организме, от процесса образования энергии до смазки суставов и процесса репродукции. Нет ни одной  системы в организме, которая  не зависела бы от воды.

Подвижность молекул воды объясняется тем, что  водородные связи, связывающие соседние молекулы, слабы, что и приводит к  постоянным столкновениям ее молекул  в жидкой фазе. Молекулярная подвижность  воды позволяет осуществляться осмосу (диффузии, направленному движению молекул через полупроницаемую  мембрану в более концентрированный  раствор), необходимому для поглощения и движения воды в живых системах.

Вода необходима для мышечных сокращений. Мышечные волокна укорачиваются при гидратации (связывании воды) и удлиняется при  дегидратации (потере воды). Это явление обуславливает мышечное движение.

Вода является средой для всех биохимических реакций в клетке. Ее молекулы участвуют во многих химических реакциях, например при образовании или гидролизе полимеров. В процессе фотосинтеза вода является донором электронов и источником атомов водорода. Она же является источником свободного кислорода.

Вода обладает высокой удельной теплоемкостью. Для  разрыва водородных связей, удерживающих молекулы воды, требуется поглотить  большое количество энергии. Это  свойство обеспечивает поддержание  теплового баланса организма  при значительных перепадах температуры  в окружающей среде. Кроме того, вода выполняет функцию регулятора теплового баланса организма, так как ее теплоемкость значительно превышает теплоемкость любого биологического вещества. Поэтому вода может долго сохранять тепло при изменении температуры окружающей среды и переносить его на расстояние.

Вода обладает также высокой теплотой парообразования, т.е. способностью молекул уносить  с собой значительное количество тепла, охлаждая организм. Это свойство воды используется при потоотделении  у млекопитающих, тепловой одышке у  крокодилов и транспирации у растений, предотвращая их перегрев.

Для воды характерно исключительно высокое поверхностное  натяжение. Это свойство имеет очень  важное значение для адсорбционных процессов, для передвижения растворов по тканям (кровообращение, восходящий и нисходящий токи в теле растений). Многие мелкие организмы извлекают для себя пользу из поверхностного натяжения: оно позволяет им удерживаться на воде или скользить по ее поверхности.

Вода способствует сохранению внутриклеточного давления и формы клеток (тургор).

В определенных биохимических процессах вода выступает  в качестве субстрата.

Вода входит в состав тканей, секретов и экскретов. Она принимает участие в углеводном, белковом, минеральном обмене, в  терморегуляции и пр. Основными водными  депо являются мышцы, печень, нервная  ткань и др.

48. Морфологическая асимметрия полушарий мозга. Формы совместной деятельности полушарий: интеграция информации, контрольные функции, межполушарный перенос информации.

Межполушарные взаимоотношения у человека проявляются  в двух формах – морфологической асимметрии больших полушарий и совместной их деятельности.

Морфологическая асимметрия полушарий является важнейшим психофизиологическим свойством головного мозга человека. Выделяют психическую, сенсорную и моторную межполушарную морфологическую асимметрии мозга. При исследовании психофизиологических функций было показано, что в речи словесный информационный канал контролируется левым полушарием, а несловесный канал (голос, интонация) – правым. Абстрактное мышление и сознание связаны, преимущественно, с левым полушарием. При выработке условного рефлекса в начальной фазе доминирует правое полушарие, а во время упрочения рефлекса – левое. Правое полушарие осуществляет обработку информации одновременно, синтетически, по принципу дедукции, лучше воспринимаются пространственные и относительные признаки предмета. Левое полушарие производит обработку информации последовательно, аналитически, по принципу индукции, лучше воспринимает абсолютные признаки предмета и временные отношения. В эмоциональной сфере правое полушарие обуславливает преимущественно отрицательные эмоции, контролирует проявления сильных эмоций, в целом оно более «эмоционально». Левое полушарие обуславливает в основном положительные эмоции, контролирует проявление более слабых эмоций.

Моторная  асимметрия выражается, прежде всего, в право-леворукости, которая контролируется моторной корой противоположного полушария. Асимметрия других групп мышц имеет  индивидуальный характер.Тонкие дифференцированные моторные функции находятся в компетенции левой теменной доли, тогда как координация движений, определяющая гармоничность невербального поведения, регулируется правой теменной долей.

В сенсорной  сфере роль правого и левого полушарий  лучше всего проявляется при  зрительном восприятии. Правое полушарие  воспринимает зрительный образ целостно, сразу во всех подробностях, легче  решает задачу различения предметов  и опознания визуальных образов  предметов, которое трудно описать  словами, создает предпосылки конкретно-чувственного мышления. Левое полушарие оценивает  зрительный образ расчленено, аналитически, при этом каждый признак анализируется  раздельно. Легче опознаются знакомые предметы  и решаются задачи сходства предметов, зрительные образы лишены конкретных подробностей и имеют высокую  степень абстракции; создаются предпосылки  логического мышления. 

Таким образом, правое полушарие - база образного мышления - охватывает мир явлений во всем его богатстве и разнообразии. Левое полушарие - база абстрактного мышления - ищет и находит в этом мире гармонию причин и следствий. Очевидно, что лишь одновременная работа обоих полушарий, объединение механизмов образного и абстрактного мышления обеспечивают всесторонний, конкретный и теоретический охват явлений внешнего мира.Такая работа обеспечивается двумя механизмами:

1. анатомическая связь - с помощью комиссур.
2. функциональная связь - определенная согласованность в действии полушарий.

Объединить  способности двух полушарий призвано комплементарное взаимодействие; соблюдать  баланс между способностями каждого  полушария призвано реципрокное  взаимодействие полушарий(при возбуждении нейронов одного полушария тормозятся соответствующие нейроны другого полушария).

Для координирования  деятельности двух половин организма  необходима передача информации между  ними. Значительная доля информации передается через мозолистое тело (в его составе - отростки нейронов, соединяющие полушария друг с другом, за счет которых - передача импульсов с одного полушария на другое), хотя некоторая часть - через другие  комиссуры (переднюю комиссуру и  комиссуры среднего мозга). Парность в деятельности больших полушарий обеспечивается наличием комиссуральной системы (мозолистого тела, передней и задней, гиппокампальной и хабенулярной комиссур, межталамического сращения), которые анатомически соединяют два полушария головного мозга. 

В соответствии с морфо-функциональной организацией мозолистого тела и других комиссуральных систем их функция состоит в передаче информации между симметричными и отчасти несимметричными пунктами больших полушарий и некоторых подкорковых образований, а также в проведении афферентной информации в полушарие и подкорковые центры из нервных центров другой половины мозга. Это позволяет комиссуральным системам участвовать в межполушарной сенсомоторной интеграции, а также в переносе энграмм памяти.

Особенно  значительна роль мозолистого тела в двигательных координациях и передаче моторных навыков с одной конечности на другую. При анализе первых пациентов с перерезанными комиссуральными связями наблюдали существующие сразу после операции несогласованные движения передних конечностей; воспроизведение двигательных навыков, которыми владела доминирующая рука, оказывалось затрудненным.

Исследование  метода условных рефлексов показало, что в процессе выработки рефлекса происходит «перенос» временной связи в другое полушарие.Так, животным была сделана операция «расщепления» мозга путем перерезки мозолистого тела и передней комиссуры, а также продольного разделения перекреста зрительных нервов,после чего возникал синдром разобщенных полушарий, который определялся в значительной мере отсутствием межполушарного переноса. После такой операции можно было вырабатывать разные условные рефлексы правого и левого полушарий, показывая разные фигуры правому или левому глазу. И если выработать условный рефлекс на световой стимул, подаваемый на один глаз, а затем подать его на другой глаз, то никакой реакции не последует. «Обучение» одного полушария оставляло другое «необученным». Однако при сохранении мозолистого тела и другое полушарие оказывается «обученным». Мозолистое тело осуществляет межполушарный перенос навыка.