Физиология центральной и периферической нервной системы. Модальность

Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство  международного транспорта

Омский государственный  университет путей и сообщений

Институт менеджмента  и экономики

Кафедра «Связи с общественностью»

Контрольная работа

По дисциплине «Психология»

На тему: «Физиология  центральной и периферической нервной  системы. Модальность».

Омск 2012

Оглавление

Введение……………………………………………………………….…………..……........3

Глава 1. Физиология центральной и периферической нервной  системы.........4

1.1 Нейрофизиологические механизмы высшей нервной деятельности……..4

1.2 Центральная  нервная система…………….………………………….…….…..…..7

1.3 Периферическая  нервная система……….……………………………………......11

Глава 2. Система  органов чувств. Модальность………………………..….............16

Заключение……………………………………………………………………………….....19

Литература………………………………………...…………………………...………........20

Введение

Психология – одна из древнейших наук в современной  системе научного знания. Она возникла как результат осознания человеком самого себя. Само название этой науки – психология (psyche – душа, logos – учение) указывает, что основное ее предназначение – познание своей души и ее проявлений – воли, восприятия, внимания, памяти и т.д. Нейрофизиология – специальный раздел физиологии, изучающий деятельность нервной системы, возникла намного позже. Практически до второй половины XIX века нейрофизиология развивалась как экспериментальная наука, базирующаяся на изучении животных. Действительно, «низшие» (базовые) проявления деятельности нервной системы одинаковы у животных и человека. К таким функциям нервной системы относятся проведение возбуждения по нервному волокну, переход возбуждения с одной нервной клетки на другую (например, нервную, мышечную, железистую), простые рефлексы (например, сгибания или разгибания конечности), восприятие относительно простых световых, звуковых, тактильных и других раздражителей и многие другие. Только в конце XIX столетия ученые перешли к исследованию некоторых сложных функций дыхания, поддержания в организме постоянства состава крови, тканевой жидкости и некоторых других. При проведении всех этих исследований ученые не находили существенных различий в функционировании нервной системы как в целом, так и ее частей у человека и животных, даже очень примитивных. Например, на заре современной экспериментальной физиологии излюбленным объектом была лягушка. Только с открытием новых методов исследования (в первую очередь электрических проявлений деятельности нервной системы) наступил новый этап в изучении функций головного мозга, когда стало возможным исследовать эти функции, не разрушая мозг, не вмешиваясь в его функционирование, и вместе с тем изучать высшие проявления его деятельности – восприятие сигналов, функции памяти, сознания и многие другие.

Глава 1. Физиология центральной  и периферической нервной системы.

1.1 Нейрофизиологические механизмы высшей нервной деятельности.

Ветвь наук о жизни, связанных  с анатомией, физиологией, биохимией, молекулярной биологией нервной  ткани и имеющих отношение  к поведению и обучению называется нейронаукой. Основные составляющие нейронауки – нейробиология, психофизиология, нейрофизиология.

Нейробиология – общее название науки, занимающейся изучением на многих уровнях (начиная с молекулярного и кончая поведенческим) нервной системы и мозга как ее главного органа. Специалисты в этой области пытаются проникнуть в молекулярные, клеточные, биохимические механизмы нервных процессов. Психофизиология, или психобиология, – область знаний о биологических механизмах психических явлений. Цель ее заключается в том, чтобы понять, как из работы мозга, которая может быть представлена в виде результатов объективных измерений, возникает то, что составляет мир психических явлений. Нейрофизиология изучает тонкие механизмы работы нервных клеток мозга.¹

Структурной и функциональной единицей мозга является нервная клетка – нейрон. Тела нервных клеток образуют серое вещество мозга, а их отростки, из которых формируются проводящие пути и нервы, – белое вещество. Воздействие раздражителя на рецепторы трансформируется нейронами в электрические процессы. Это – общее правило для любого из органов чувств и для любых сигналов, поступающих извне в нервную систему живого существа: все воздействия из внешнего и внутреннего мира «написаны» языком электрических процессов. Эти процессы могут отражать события разного уровня: например, электрическую активность отдельных нервных клеток, определенных мозговых структур, всего мозга или даже отдельных ионных каналов (микроскопических пор мембраны нейронов

Мозг человека состоит  из 10¹² нервных клеток. Обычная нервная клетка получает информацию от сотен и тысяч других клеток и передает ее сотням и тысячам. Размер их колеблется от 1 – 2 микрон (фотоэлементы сетчатки) до 1000 микрон (гигантские нейроны моллюсков), цвет – от белого до желто-оранжевого и голубоватого. Форма нейронов обычно неправильная, например, бывают клетки, похожие на грецкий орех, что получается из-за складчатости мембраны. Чаще всего нейрон похож на каплю. Нервные клетки могут иметь много отростков – аксонов и дендритов. По функциональным характеристикам эти отростки различны. Аксоны проводят электрические разряды быстрее (со скоростью до 1,5 м/с) и дальше (до 1,5 м), чем дендриты. Нервная клетка имеет исключительно сложное строение, она является субстратом самых высокоорганизованных физиологических реакций. Нейроны имеют электрический заряд, равный в состоянии покоя примерно 50 милливольт (мВ). Это называется мембранным потенциалом. Нервные клетки могут очень быстро изменять разность потенциалов, измеряемую между внутренним содержимым и внешней поверхностью мембраны, в этом их главное отличие от любой другой клетки тела. При этом возникает электрический разряд – потенциал действия, амплитуда которого достигает 110 мВ в абсолютных единицах, а длительность – одной миллисекунды. Целая серия таких разрядов, разделенных различными временными интервалами, составляет паттерн нейронного разряда. Генерирование нейроном определенных паттернов и составляет основу кодирования и передачи информации в нервной системе.²

Контакт нейронов друг с другом происходит в синапсах – специализированных структурах. Синапсы могут быть электрическими и химическими. В электрическом синапсе мембраны нервных клеток соприкасаются через специализированный субстрат, улучшающий проведение импульса. В химических синапсах передача сигналов происходит при помощи химического посредника – нейромедиатора. Нейромедиатор выделяется из пресинаптического окончания под влиянием импульсов,  пришедших от пресинаптического нейрона. Он «капает» на специальные белковые молекулы – рецепторы, которые дают команду внутриклеточным реакциям, и в результате возникает ответ постсинаптического нейрона.

1.2 Центральная нервная система

Нервная система подразделяется на центральные и периферические отделы.

Центральная нервная  система (ЦНС) представлена головным и спинным мозгом. Она защищена костной тканью черепа и позвоночника и окружена оболочками. Внутри нее находится система полостей и щелей, получивших название желудочков мозга и заполненных спинномозговой жидкостью. Самой наружной является твердая мозговая оболочка, под ней расположена паутинная (арахноидальная), а затем мягкая мозговая оболочка, сращенная с поверхностью мозга. Между мягкой и паутинной оболочками находится подпаутинное (субарахноидальное) пространство, содержащее спинномозговую (цереброспинальную) жидкость, в которой как головной, так и спинной мозг буквально плавают. Действие выталкивающей силы жидкости приводит к тому, что, например, головной мозг взрослого человека, имеющий массу в среднем 1500 г, внутри черепа реально весит 50 – 100 г. Мозговые оболочки и спинномозговая жидкость играют также роль амортизаторов, смягчающих всевозможные удары и толчки, которые испытывает тело и которые могли бы привести к повреждению нервной системы.

ЦНС образована из серого и белого вещества. Серое вещество составляют тела клеток, дендриты и немиелинизированные аксоны, организованные в комплексы, которые включают бесчисленное множество синапсов и служат центрами обработки информации, обеспечивая многие функции нервной системы. Белое вещество состоит из миелинизированных и немиелинизированных аксонов, выполняющих роль проводников, передающих импульсы из одного центра в другой. В состав серого и белого вещества входят также клетки глии.

Нейроны ЦНС образуют множество цепей, которые выполняют две основные функции: обеспечивают рефлекторную деятельность, а также сложную обработку информации в высших мозговых центрах. Эти высшие центры, например зрительная зона коры (зрительная кора), получают входящую информацию, перерабатывают ее и передают ответный сигнал по аксонам.

Результат деятельности нервной системы – та или иная активность, в основе которой лежит  сокращение или расслабление мышц либо секреция или прекращение секреции желез. Именно с работой мышц и  желез связан любой способ нашего самовыражения.

Поступающая сенсорная информация подвергается обработке, проходя последовательность центров, связанных длинными аксонами, которые образуют специфические проводящие пути, например болевые, зрительные, слуховые. Чувствительные (восходящие) проводящие пути идут в восходящем направлении к центрам головного мозга. Двигательные (нисходящие) пути связывают головной мозг с двигательными нейронами черепно-мозговых и спинномозговых нервов.

Проводящие пути обычно организованы таким образом, что информация (например, болевая или тактильная) от правой половины тела поступает в левую часть мозга и наоборот. Это правило распространяется и на нисходящие двигательные пути: правая половина мозга управляет движениями левой половины тела, а левая половина – правой. Из этого общего правила, однако, есть несколько исключений.

Головной мозг состоит из трех основных структур: больших полушарий, мозжечка и ствола.

Большие полушария – самая крупная  часть мозга – содержат высшие нервные центры, составляющие основу сознания, интеллекта, личности, речи, понимания. В каждом из больших полушарий выделяют следующие образования: лежащие в глубине обособленные скопления (ядра) серого вещества, которые содержат многие важные центры; расположенный над ними крупный массив белого вещества; покрывающий полушария снаружи толстый слой серого вещества с многочисленными извилинами, составляющий кору головного мозга.

Мозжечок тоже состоит из расположенного в глубине серого вещества, промежуточного массива белого вещества и наружного  толстого слоя серого вещества, образующего множество извилин. Мозжечок обеспечивает главным образом координацию движений.

Ствол мозга образован массой серого и белого вещества, не разделенной на слои. Ствол тесно связан с большими полушариями, мозжечком и спинным мозгом и содержит многочисленные центры чувствительных и двигательных проводящих путей. Первые две пары черепно-мозговых нервов отходят от больших полушарий, остальные же десять пар – от ствола. Ствол регулирует такие жизненно важные функции, как дыхание и кровообращение.

Спинной мозг. Находящийся внутри позвоночного столба и защищенный его костной тканью спинной мозг имеет цилиндрическую форму и покрыт тремя оболочками. На поперечном срезе серое вещество имеет форму буквы Н или бабочки. Серое вещество окружено белым веществом. Чувствительные волокна спинномозговых нервов заканчиваются в дорсальных (задних) отделах серого вещества – задних рогах (на концах Н, обращенных к спине). Тела двигательных нейронов спинномозговых нервов расположены в вентральных (передних) отделах серого вещества – передних рогах (на концах Н, удаленных от спины). В белом веществе проходят восходящие чувствительные проводящие пути, заканчивающиеся в сером веществе спинного мозга, и нисходящие двигательные пути, идущие от серого вещества. Кроме того, многие волокна в белом веществе связывают различные отделы серого вещества спинного мозга.

Спинной мозг составляет около 2 % от общего веса мозга, мозжечок – около 10 %, стволовые структуры – немногим менее 6 %. Остальное, т. е. почти ⁵/₆ веса мозга, приходится на конечный мозг. Если рассматривать его сверху, то видны разделенные продольной щелью большие полушария, которые прикрывают другие отделы мозга. Наружная зона полушарий представлена серым веществом – корой, организованной в слоистую структуру. Площадь поверхности коры конечного мозга находится чаще всего в пределах 1000 – 1200 см². Из них лишь около ¹/₃ находится действительно на поверхности полушарий, а остальное скрыто в глубине многочисленных борозд.

Периферическая нервная система  образована черенномозговыми и спинномозговыми нервами, а также сенсорными и вегетативными узлами – ганглиями, представляющими собой скопления нервных клеток, волокон и сопровождающей их ткани.

С функциональной точки зрения выделяют соматическую и вегетативную нервные системы. Последняя состоит из симпатического и парасимпатического отделов, центральные части которых расположены, соответственно, в грудопоясничной области спинного мозга и в стволе (в продолговатом и среднем мозге), а также в крестцовой части спинного мозга.

Строение мозга у животных разных видов неодинаково. У предков  млекопитающих, как и у современных  рептилий, кора больших полушарий  была очень слабо дифференцирована. Но на пути от рептилиеподобных предков  до современных млекопитающих произошло значительное увеличение коры мозга по сравнению с другими структурами, которые, конечно, тоже подверглись изменениям по размерам, форме, объему. При этом степень увеличения коры мозга отличает приматов от других млекопитающих, а человека – от остальных приматов. Соотношение площади коры мозга у мыши, макаки и человека 1:100:1000, а соотношение объемов коры головного и спинного мозга у крыс и человека – 31:35 и 77:2 cooтветственно.

Сравнивая строение и функции мозга  животных и человека, мы можем задать вопрос: в чем же особенность мозга человека? Мы не имеем такого острого зрения, как у орла, не умеем бегать так быстро, как гепард, не умеем летать, как птицы. Но крылья, зоркие глаза, быстрые ноги – это дар природы. Человеку же дано другое, гораздо большее – разум, который восполняет все, недоданное природой. Нет особой зоркости, но есть бинокль, телескоп и микроскоп, нет особой резвости – есть машины и велосипеды, нет крыльев – есть дельтапланы и космические корабли. Разум не только компенсирует отсутствие любых природных приспособлений, но и ускоряет продвижение вперед – от возникновения жизни на Земле до появления крылатых существ прошли сотни миллионов лет, а от возникновения разумного человека до космических полетов значительно меньше (по современным данным, возраст Ноmo sapiens – около 20 000 лет).

Одним из наиболее интересных показателей  нервной системы человека является ее изменчивость. В частности, это  характерно для головного мозга  человека. Он различается у мужчин и женщин, у различных рас, этнических групп и даже внутри одной семьи. Эти различия весьма устойчивы. Они сохраняются из поколения в поколение и могут быть важной характеристикой изменчивости мозга человека как биологического вида. Вес мозга у новорожденных составляет примерно 350 г, у взрослых мужчин он равен в среднем 1400 г, а у женщин – около 1250 г. Мозг достигает максимального веса между 18 и 30 годами. Удельный вес мозга с сосудами у человека равен приблизительно 1,03. Исследователи собрали колоссальный материал и обнаружили, что каждая раса имеет «свой» средний вес мозга: европеоидная – 1375 г, монголоидная – 1332 г, негроидная – 1244 г, австралоидная – 1185 г. Существует устойчивая весовая и анатомическая разница между мужским и женским мозгом. Вот средние показатели веса мозга в Европе: мужчины – 1375 г, женщины – 1245 г.³

Масса головного мозга  человека непостоянна. Она меняется на протяжении всей жизни. Сразу после рождения головной мозг постепенно увеличивается. У европейцев начала XX века он достигал максимальной массы к 20-летнему возрасту. Между 20 и 50 годами масса мозга остается постоянной, а после 50 лет начинает постепенно уменьшаться. Это уменьшение составляет примерно 30 г на каждые последующие десять лет жизни. Между 50 и 85 – 90 годами оно может составлять 100 – 200 г. В настоящее время наибольшая масса головного мозга у большинства европейских народов и американцев отмечается в 25 лет. Интересно, что у японцев мозг достигает максимальной массы в период от 30 до 40 лет.

1.3 Периферическая нервная система

Периферическая нервная система (ПНС) обеспечивает двустороннюю связь центральных отделов нервной системы с органами и системами организма. Анатомически ПНС представлена черепно-мозговыми (черепными) и спинномозговыми нервами, а также относительно автономной энтеральной нервной системой, локализованной в стенке кишечника.

Периферическая нервная система – это система черепно-мозговых и спинномозговых нервов и расположенных по их ходу нервных узлов (ганглиев). Периферическая нервная система осуществляет связь центральной нервной системы с кожей, мышцами и внутренними органами.

Периферические  нервы, связывающие центральную  нервную систему с кожей, мышцами, сухожилиями, относятся к соматической нервной системе (сома в переводе с латинского – тело). Нервы, связывающие центральную нервную систему с внутренними органами, кровеносными сосудами, железами, относятся к вегетативной нервной системе (вегетатио в переводе с латинского – растительность).

Спинномозговые  периферические нервы, как правило, содержат чувствительные и двигательные волокна. Чувствительные нервные волокна начинаются от мелких нервных образований – рецепторов, воспринимающих то или иное раздражение и преобразующих его в нервный импульс. Рецепторы, располагающиеся в коже, слизистых оболочках, мышцах, сухожилиях, внутренних органах, по чувствительным нервным волокнам посылают в центральную нервную систему сигналы, содержащие информацию о состоянии окружающей среды и самого организма. По двигательным нервным волокнам, напротив, проходят сигналы, посылаемые центральной нервной системой к мышцам, сосудам, внутренним органам и т. п. Благодаря этим сигналам центральная нервная система управляет реакциями организма на внешние и внутренние раздражения, которые фиксируются рецепторами. Нерв состоит из большого числа волокон различного диаметра. Относительно тонкими являются вегетативные волокна, обеспечивающие иннервацию внутренних органов.

Спинномозговые (спинальные) периферические нервы  связаны со спинным мозгом двумя  стволами – так называемыми задними и передними корешками. По задним корешкам в спинной мозг входят чувствительные волокна, а по передним – из спинного мозга выходят двигательные волокна. По ходу каждого заднего корешка располагается ганглий (нервный узел), содержащий чувствительные клетки. Вблизи спинного мозга передний и задний корешки сливаются вместе, образуя собственно спинномозговой нерв.

От спинного мозга  отходит 31 пара спинномозговых нервов: 8 пар шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 1 копчиковая. Их обозначают в соответствии с положением позвонков, прилежащих к межпозвоночным отверстиям, из которых выходят данные нервы. Каждый спинномозговой нерв имеет передний и задний корешки, которые, сливаясь, образуют сам нерв. Задний корешок содержит чувствительные волокна; он тесно связан со спинальным ганглием (ганглием заднего корешка), состоящим из тел нейронов, аксоны которых образуют эти волокна. Передний корешок состоит из двигательных волокон, образованных нейронами, клеточные тела которых лежат в спинном мозге.

Каждая пара спинномозговых нервов иннервирует («обслуживает») определенную часть тела.

Соседние 3 – 4 спинномозговых нерва могут сливаться, образуя сплетения. В сплетениях нервные волокна действительно переплетаются и затем формируют несколько новых нервных стволов, направляющихся к коже, мышцам и т. п. Волокна одного спинномозгового нерва благодаря перераспределению в сплетениях попадают по выходе из сплетений в разные нервные стволы, которые могут поэтому частично заменять друг друга: при поражении одного из них остальные выполняют часть его работы.

Существует  несколько нервных сплетений: от шейного и плечевого сплетений  отходят нервы, обеспечивающие сокращение мышц и чувствительность кожи в области шеи и рук, от поясничного и крестцового сплетений – нервы, направляющиеся к коже и мышцам живота и ног.

Все черепно-мозговые нервы  разделяют на двигательные, чувствительные либо смешанные. Двигательные нервы начинаются в двигательных ядрах ствола, образованных телами самих моторных нейронов, а чувствительные нервы формируются из волокон тех нейронов, тела которых лежат в ганглиях за пределами мозга.

С головным мозгом связано 12 пар черепно-мозговых нервов, которые обеспечивают чувствительность кожи лица, слизистой оболочки глаз, полости носа, рта, глотки, гортани, а также иннервируют мышцы лица, глаз, языка, глотки и гортани. Вегетативные волокна черепно-мозговых нервов управляют деятельностью слюнных и слезных желез, участвуют в иннервации дыхания, сердечной деятельности, органов пищеварительного тракта. Кроме того, черепно-мозговые нервы обеспечивают работу органов чувств, поддерживая связь центральной нервной системы с рецепторами обоняния, зрения, слуха и вкуса.

Каждый из черепно-мозговых нервов выполняет определенную функцию. Зрительный нерв проводит в головной мозг сигналы от зрительных рецепторов глаза, воспринимающих свет и цвет. Слуховой нерв обеспечивает передачу в центральную нервную систему информации от воспринимающего слухового аппарата внутреннего уха. Тройничный нерв, состоящий в основном из чувствительных нервных волокон, передает информацию от рецепторов кожи лица, слизистой оболочки глаз, ротовой и носовой полостей, десен и зубов.

К чисто двигательным черепно-мозговым нервам относятся  лицевой, глазодвигательные, подъязычный нервы. Лицевой нерв иннервирует мышцы лица (мимические мышцы), глазодвигательные – мышцы, двигающие глазные яблоки, подъязычный – мышцу языка.

Особое место  среди черепно-мозговых нервов занимает блуждающий нерв, в составе которого имеются двигательные, чувствительные и вегетативные нервные волокна. Двигательные волокна иннервируют мышцы глотки и гортани, обеспечивая акт глотания и работу голосовых связок; чувствительные волокна передают в головной мозг информацию от рецепторов слизистой оболочки глотки и гортани, а также вкусовых рецепторов задней части языка. Вегетативные волокна блуждающего нерва проникают в грудную клетку, брюшную полость, регулируя процесс дыхания, сердечную деятельность, работу органов пищеварительного тракта.

Для обеспечения  оперативной связи головного и спинного мозга с мышцами и рецепторами ПНС должна доставить в центральную нервную систему двигательный или чувствительный импульс с большой скоростью. Двигательные реакции человека на различные раздражения кажутся мгновенными, но за это время для обеспечения такой реакции сигнал должен пробежать по нервам путь от рецепторов до центральной нервной системы и затем обратно – к мышцам. Подсчитано, что скорость проведения сигнала по двигательным и чувствительным волокнам, обеспечивающим передвижение человека и сохранение им равновесия, достигает 60 – 100 м/сек, что соответствует скорости полета современного винтового самолета.

Однако не все  функции организма требуют такой  большой скорости проведения нервного импульса. Эта скорость в значительной степени определяется толщиной (диаметром) нервного волокна. С максимальной скоростью проводят сигнал толстые волокна.

Глава 2. Система органов чувств. Модальность.

Система органов  чувств – сложившийся в процессе эволюции специализированная периферическая анатомо-физиологическая система, обеспечивающая благодаря своим рецепторам получение и первичный анализ информации из окружающего мира и от других органов самого организма, то есть из внешней и внутренней среды организма.⁴

Дистантные  органы чувств воспринимают раздражения на расстоянии (например, органы зрения, слуха, обоняния); другие органы (вкусовые и осязания) – лишь при непосредственном контакте.

Система органов  чувств человека является частью его  нервной системы, способной воспринимать внешнюю для мозга информацию, передавать ее в мозг и анализировать. Получение информации от окружающей среды и собственного тела является обязательным и необходимым условием существования человека.

Система органов  чувств состоит из периферических рецепторов, проводящих путей и переключательных ядер, первичных проекционных областей коры и вторичной сенсорной коры. Система органов чувств организована иерархически, т. е. включает несколько уровней последовательной переработки информации. Низший уровень такой переработки обеспечивают первичные сенсорные нейроны, которые расположены в специализированных органах чувств или в чувствительных ганглиях и предназначены для проведения возбуждения от периферических рецепторов в центральную нервную систему. Периферические рецепторы – это чувствительные высокоспециализированные образования, способные воспринять, трансформировать и передать энергию внешнего стимула первичным сенсорным нейронам.

Центральные отростки первичных сенсорных нейронов оканчиваются в головном или спинном мозге на нейронах второго порядка, тела которых расположены в переключательном ядре. В нем имеются не только возбуждающие, но и тормозные нейроны, участвующие в переработке передаваемой информации. Представляя более высокий иерархический уровень, нейроны переключательного ядра могут регулировать передачу информации путем усиления одних и торможения или подавления других сигналов. Аксоны нейронов второго порядка образуют проводящие пути к следующему переключательному ядру, общее число которых обусловлено специфическими особенностями разных сенсорных систем. Окончательная переработка информации о действующем стимуле происходит в сенсорных областях коры.