Строение и функции коры больших полушарий. Принципы деятельности КБП. Локализация функций. Терморегуляция. Теплообразование и теплоотда

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ                             УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

«МОЗЫРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМ. И.П. ШАМЯКИНА»

Контрольная работа

На тему: «Строение и функции  коры больших полушарий. Принципы деятельности КБП. Локализация функций. Терморегуляция. Теплообразование  и теплоотдача. Изотермия. Термонейтральная зона среды. Реакции «ядра» и «оболочки» на изменение температуры внешней среды. »

                                                                                    Выполнила:

                                                                              Кохович Наталья Геннадьевна

                                                                               студентка 2 курса 1группы

                                                                               факультета физической культуры

                                                                               заочной формы обучения

                                                                              Проверила:

                                                                              Дегтярёва Елена Ивановна

                                                        Мозырь 2012

                    Содержание:

1. Строение и функции коры больших полушарий. Принципы деятельности КБП. Локализация функций.
2. Терморегуляция. Теплообразование и теплоотдача. Изотермия. Термонейтральная зона среды. Реакция ≪ядра≫ и ≪оболочки≫ на изменение температуры внешней среды.
3. Список литературы.

                   1.  Общая информация о коре головного мозга.  

   Большие полушария – парные образования головного мозга. У человека они достигают примерно 80% от общей массы мозга. Большие полушария осуществляют регуляцию высших нервных функций, лежащих в основе всех психических процессов человека, в то время как стволовая часть мозга обеспечивает низшие функции нервной системы, связанные с регуляцией деятельности внутренних  органов.

   Высшие функции  обеспечиваются деятельностью особого  отдела больших полушарий –  коры головного мозга, которая  несёт главную ответственность  за формирование условно-рефлекторных  реакций. У человека по сравнению  с животными кора одновременно  ответственна и за согласование  работы внутренних органов. Такое возрастание роли коры в регуляции всех функций в организме называется кортикализацией функций.

   Кора больших полушарий  представлена 12-18 миллиардами клеток, расположенных  тонким слоем  3-4мм на площади 2400см2. 67-70% этой  площади находиться в глубине  борозд, а 30-35% - на видимой поверхности  полушарий. Кора состоит из  нервных клеток, их отростков  нейроглинов, для которых характерно общие межнейронных связей.

Строение и функции  коры больших полушарий.                                                                                                        Принципы деятельности КБП. Локализация функций.

    Характерной особенностью  строения коры является ориентированное,  горизонтально-вертикальное распределение  составляющих её нервных клеток  по слоям и колонкам; таким  образом, корковая структура отличается  пространственно упорядоченным расположением функционирующих единиц и связей между ними. Пространство между телами и отростками нервных клеток коры заполнено нейроглией и сосудистой сетью (капиллярами). Нейроны коры подразделяются на 3 основных типа: пирамидные (80—90% всех клеток коры), звездчатые и веретенообразные. Основные функциональный элемент коры — афферентно-эфферентный (т. е. воспринимающий центростремительные и посылающий центробежные стимулы) длинноаксонный пирамидный нейрон. Звездчатые клетки отличаются слабым развитием дендритов и мощным развитием аксонов, которые не выходят за пределы поперечника коры и охватывают своими разветвлениями группы пирамидных клеток. Звездчатые клетки выполняют роль воспринимающих и синхронизирующих элементов, способных координировать (одновременно тормозить или возбуждать) пространственно близкие группы пирамидных нейронов. Корковый нейрон характеризуется сложным субмикроскопическим строением .Различные по топографии участки коры отличаются плотностью расположения клеток, их величиной и другими характеристиками послойной и колончатой структуры. Все эти показатели определяют архитектуру коры, или её цитоархитектонику   Наиболее крупные подразделения территории коры — древняя (палеокортекс), старая (архикортекс), новая (неокортекс) и межуточная кора. Поверхность новой коры у человека занимает 95,6%, старой 2,2%, древней 0,6%, межуточной 1,6%.

   Если представить себе кору мозга в виде единого покрова (плаща), одевающего поверхность полушарий, то основная центральная часть его составит новая кора, в то время как древняя, старая и межуточная займут место на периферии, т. е. по краям этого плаща. Древняя кора у человека и высших млекопитающих состоит из одного клеточного слоя, нечетко отделённого от нижележащих подкорковых ядер; старая кора полностью отделена от последних и представлена 2—3 слоями; новая кора состоит, как правило, из 6—7 слоев клеток; межуточные формации — переходные структуры между полями старой и новой коры, а также древней и новой коры — из 4—5 слоев клеток. Неокортекс подразделяется на следующие области: перицентральную, постцентральную, височную, нижнетеменную, верхнетеменную, височно-теменно-затылочную, затылочную, островковую и лимбическую. В свою очередь, области подразделяются на подобласти и поля. Основной тип прямых и обратных связей новой коры — вертикальные пучки волокон, приносящие информацию из подкорковых структур к коре и посылающие её от коры в эти же подкорковые образования. Наряду с вертикальными связями имеются внутрикортикальные — горизонтальные — пучки ассоциативных волокон, проходящие на различных уровнях коры и в белом веществе под корой. Горизонтальные пучки наиболее характерны для I и III слоев коры, а в некоторых полях для V слоя.

   Горизонтальные пучки обеспечивают обмен информацией как между полями, расположенными на соседних извилинах, так и между отдалёнными участками коры (например, лобной и затылочной).

                           Функции коры больших полушарий.

   У высших млекопитающих животных и человека ведущим отделам ЦНС является кора больших полушарий. Функциональные особенности коры обусловливаются упомянутым выше распределением нервных клеток и их связей по слоям и колонкам. На корковые нейроны возможна конвергенция (схождение) импульсов от различных органов чувств. Согласно современным представлениям, подобная конвергенция разнородных возбуждений — нейрофизиологический механизм интегративной деятельности головного мозга, т. е. анализа и синтеза ответной деятельности организма. Существенное значение имеет и то, что нейроны сведены в комплексы, по-видимому, реализующие результаты конвергенции возбуждений на отдельные нейроны. Одна из основных морфо-функциональных единиц коры — комплекс, называемый колонкой клеток, который проходит через все корковые слои и состоит из клеток, расположенных на одном перпендикуляре к поверхности коры. Клетки в колонке тесно связаны между собой и получают общую афферентную веточку из подкорки. Каждая колонка клеток отвечает за восприятие преимущественно одного вида чувствительности. Например, если в корковом конце кожного анализатора одна из колонок реагирует на прикосновение к коже, то другая — на движение конечности в суставе. В зрительном анализаторе функции восприятия зрительных образов также распределены по колонкам. Например: одна из колонок воспринимает движение предмета в горизонтальной плоскости, а соседняя — в вертикальной и т. п.

    Второй комплекс клеток новой коры — слой — ориентирован в горизонтальной плоскости. Полагают, что мелкоклеточные слои II и IV состоят в основном из воспринимающих элементов и являются «входами» в кору. Крупноклеточный слой V — выход из коры в подкорку, а средне клеточный слой III — ассоциативный, связывающий между собой различные корковые зоны .

    Локализация функций в коре характеризуется динамичностью в силу того, что, с одной стороны, имеются строго локализованные и пространственное отграниченные зоны коры, связанные с восприятием информации от определенного органа чувств. А с другой — кора является единым аппаратом, в котором отдельные структуры тесно связаны и в случае необходимости могут взаимозаменяться (т. н. пластичность корковых функций). Кроме того, в каждый данный момент корковые структуры (нейроны, поля, области) могут образовывать согласованно действующие комплексы, состав которых изменяется в зависимости от специфических и неспецифических стимулов, определяющих распределение торможения и возбуждения в коре. Наконец, существует тесная взаимозависимость между функциональным состоянием корковых зон и деятельностью подкорковых структур. Территории коры резко различаются по своим функциям. Большая часть древней коры входит в систему обонятельного анализатора. Старая и межуточная кора, будучи тесно связанными с древней корой как системами связей, так и эволюционно, не имеют прямого отношения к обонянию. Они входят в состав системы, ведающей регуляцией вегетативных реакций и эмоциональных состояний. Новая кора — совокупность конечных звеньев различных воспринимающих (сенсорных) систем (корковых концов анализаторов).

    Принято выделять  в зоне того или иного анализатора  проекционные, или первичные, и  вторичные, поля, а также третичные  поля, или ассоциативные зоны. Первичные  поля получают информацию, опосредованную  через наименьшее количество  переключений в подкорке (в зрительном  бугре, или таламусе, промежуточного  мозга). На этих полях как бы  спроецирована поверхность периферических  рецепторов .В свете современных данных, проекционные зоны нельзя рассматривать как устройства, воспринимающие раздражения «точку в точку». В этих зонах происходит восприятие определенных параметров объектов, т. е. создаются (интегрируются) образы, поскольку данные участки мозга отвечают на определенные изменения объектов, на их форму, ориентацию, скорость движения и т. п.

     Корковые структуры играют первостепенную роль в обучении животных и человека. Однако образование некоторых простых условных рефлексов, главным образом с внутренних органов, может быть обеспечено подкорковыми механизмами. Эти рефлексы могут образовываться и на низших уровнях развития, когда ещё нет коры. Сложные условные рефлексы, лежащие в основе целостных актов поведения, требуют сохранности корковых структур и участия не только первичных зон корковых концов анализаторов, но и ассоциативных — третичных зон. Корковые структуры имеют прямое отношение и к механизмам памяти. Электрораздражение отдельных областей коры (например, височной) вызывает у людей сложные картины воспоминаний.

   Характерная особенность деятельности коры — её спонтанная электрическая активность, регистрируемая в виде электроэнцефалограммы (ЭЭГ). В целом кора и её нейроны обладают ритмической активностью, которая отражает происходящие в них биохимические и биофизические процессы. Эта активность имеет разнообразную амплитуду и частоту (от 1 до 60 гц) и изменяется под влиянием различных факторов.

   Ритмическая активность коры нерегулярна, однако можно по частоте потенциалов выделить несколько разных типов её (альфа-, бета-, дельта- и тета-ритмы). ЭЭГ претерпевает характерные изменения при многих физиологических и патологических состояниях (различных фазах сна, при опухолях, судорожных припадках и т. и.). Ритм, т. е. частота, и амплитуда биоэлектрических потенциалов коры задаются подкорковыми структурами, которые синхронизируют работу групп корковых нейронов, что и создаёт условия для их согласованных разрядов. Этот ритм связан с апикальными (верхушечными) дендритами пирамидных клеток. На ритмическую деятельность коры накладываются влияния, идущие от органов чувств. Так, вспышка света, щелчок или прикосновение к коже вызывают в соответствующих зонах т. н. первичный ответ, состоящий из ряда позитивных волн (отклонение электронного луча на экране осциллографа вниз) и негативной волны (отклонение луча вверх). Эти волны отражают деятельность структур данного участка коры и меняются в её различных слоях.

2.  Терморегуляция. Теплообразование  и теплоотдача. Изотермия. Термонейтральная зона среды. Реакция ≪ядра≫ и ≪оболочки≫ на изменение температуры внешней среды.

   Человек способен  поддерживать на постоянном уровне  температуру тела при её колебаниях  в окружающей среде. Температура  тела является важной физической  константой, поскольку нормальное  течение всех внутренних процессов  организма возможно лишь при  определённой температуре внутренней  среды. Температура тела поддерживается  специализированной системой терморегуляции, которая включает физические  механизмы терморегуляции (испарение  теплоизлучение, конвекция и др.) определяют величину теплоотдачи,  а химические механизмы терморегуляции (процессы свободного окисления  и распада АТФ, сопровождающиеся  выделением тепла) зависит теплопродукция. Сохранение на определённом уровне  равновесия между теплоотдачей и теплопродукцией обеспечивает постоянство температуры тела. Этот уровень определяется системой терморегуляции.

   Работа системы  терморегуляции может нарушаться под влиянием различных патогенных воздействий вследствие чего, температура тела отклоняется от нормы, и это может приводить к нарушениям жизнедеятельности. Нарушения терморегуляции проявляются перегреванием (гипертермией) и переохлаждением (гипотермией).

    Гипертермия – нарушение теплового баланса организма, характеризующиеся повышением температуры тела выше нормальных значений.

     Гипотермия  – нарушение теплового баланса,  сопровождающиеся снижением температуры  тела ниже нормальных значений.

                                    Тепловой обмен.

   Способность человека  сохранять постоянную температуру  обусловлена сложными биологическими  и физико-химическими Процессами  терморегуляции. Поддержание теплового  баланса осуществляется благодаря строгой соразмерности тепла и в ее отдаче.

   Величина теплообразования зависит от интенсивности химических реакций, характеризующих уровень обмена веществ. Теплоотдача регулируется преимущественно физическими процессами (теплоизлучение, теплопроведение ,испарение).

                            Температура тела человека и  изотермия. 

   Температура тела  человека и высших животных  поддерживается на относительно  постоянном уровне, несмотря на  колебания температуры внешней  среды. Это постоянство температуры  тела носит название изотермия. Изотермия в процессе онтогенеза развивается постепенно. У новорождённых детей она далеко не совершенна и устойчивый характер приобретает с возрастом. Перераспределение тепла между тканями осуществляется кровью. Кровь, обладает высокой теплоёмкостью, переносит тепло от тканей с высоким уровнем теплообразования к тканям, где тепло образуется в небольших количествах. В результате выравнивается уровень температуры в различных частях тела.

   Температура поверхностных тканей (≪оболочки≫) , как правило, ниже температуры глубоких тканей  (≪ядра≫). Температура поверхности тела неравномерно и зависит от интенсивности переноса к ней тепла кровью из глубоких частей тела, а также от охлаждающего или согревающего действия температуры внешней среды. Так, температура кожи на покрытых одеждой участках колеблется от 29ᵒ до 34ᵒ; колебания температуры кожи на открытых частях тела в существенной мере зависят от температуры внешней среды.

   Температура глубоких  тканей более равномерна и  составляет               37-37,5ᵒ. Температура печени, мозга,  почек несколько выше, чем других  внутренних органов.

   О температуре  тела человека судят обычно  на основании её измерения  в подмышечной впадине. Здесь  температура у здорового человека  равна 36,5-37ᵒ. Температура тела  ниже 24ᵒ  и выше 43ᵒ не совместима  с жизнью человека. Изотермия  имеет большое значение для  метаболических процессов. Ферменты  и гормоны обладают наибольшей  активностью при температуре  35-40ᵒ. Температура тела человека  не остаётся постоянной, а колеблется в течение суток в пределах 0,5-0,8ᵒ. Максимальная температура тела наблюдается в 16-18 часов, а минимальная в 3-4 часа. Постоянство температуры тела у человека может сохраняться лишь при условии равенства теплообразования и теплопотери всего организма.

                             Механизмы теплообразования.

   Образование тепла  в организме происходит главным  образом в результате химических  реакций обмена веществ. При  окислении пищевых компонентов  и других реакций тканевого метаболизма образуется тепло. Величина теплообразования находится в тесной связи с уровнем метаболической активности организма. Поэтому теплопродукцию называют также химической терморегуляцией.

   Химическая терморегуляция  имеет особое важное значение для поддержания постоянства температуры тела в условиях охлаждения. При понижении температуры окружающей среды происходит увеличение интенсивности обмена веществ и, следовательно, теплообразования. У человека усиление теплообразования отмечается в том случае, когда температура окружающей среды становится ниже оптимальной температуры или зоны комфорта. В обычной лёгкой одежде эта зона находится в пределах 18-20ᵒ, а для обнажённого человека 28ᵒС.

   Суммарное теплообразование  в организме происходит в ходе  химических реакций обмена веществ  (окисление, гликолиз), что составляет  так называемое первичное тепло  и при расходовании энергии  макроэргических соединений (АТФ)  на выполнение работы (вторичное  тепло). В виде первичного тепла  в тканях рассеивается 60-70% энергии.  Остальные 30-40% после расщепления  АТФ обеспечивают работу мышц, различные процессы синтеза, секреции  и др. Но и при этом та  или иная часть энергии переходит затем в тепло. Таким образом, и вторичное тепло образуется вследствие экзотермических химических реакций, а при сокращении мышечных волокон-в результате их трения. В конечном итоге переходит в тепло или вся энергия, или подавляющая её часть.

   Наиболее интенсивное  теплообразование в организме  происходит в мышцах при их  сокращении. Относительно небольшая  двигательная активность ведёт  к увеличению теплообразования  в 2 раза, а тяжёлая работа –  в 4-5 раз и более. Однако в этих условиях существенно возрастают потери тепла с поверхности тела.

   При продолжительном  охлаждении организма возникают  непроизвольные периодические сокращения  скелетной мускулатуры (холодовая дрожь). При этом почти вся метаболическая энергия в мышце освобождается в виде тепла. Активация в условиях холода симпатической нервной системы стимулирует липолиз в жировой ткани. В кровоток выделяются и в последующем окисляются с образованием большого количества тепла свободные жирные кислоты. Наконец, повышение теплопродукции связано с усилением функций надпочечников и щитовидной железы. Гормоны этих желез, усиливают обмен веществ, вызывает повышенное теплообразование. Следует также иметь в виду, сто все физиологические механизмы, которые регулируют окислительные процессы, влияют в то же время и на уровень теплообразования.

                                  Механизмы теплоотдачи.

   Отдача тепла механизмом (физическая терморегуляция) осуществляется  путём излучения, проведения и испарения. Излучение теряется примерно 50-55% тепла в окружающую среду путём лучеиспускания за счёт инфракрасной части спектра. Количество тепла, рассеиваемого организмом в окружающую среду с излучением, пропорционально площади поверхностей частей тела, которые соприкасаются с воздухом, и разности средних значений температур кожи и окружающей среды. Отдача тепла излучение прекращается, если выравнивается температура поверхности кожи и окружающей среды.

   Теплопроведение может происходить путём кондукции и конвекции. Кондукцией тепло теряет при непосредственном контакте участков тела с другими физическими средами. При этом количество теряемого тепла пропорционально разнице средних температур контактирующих поверхностей и времени теплового контакта. Конвекция – способ теплоотдачи организма, осуществляемый путём переноса тепла движущимися частицами воздуха. Конвекцией тепло рассеивается при обтекании поверхности тело потоком воздуха с более низкой температурой, чем температура кожи. Движение воздушных потоков (ветер, вентиляция) увеличивают количество отдаваемого тепла. Путём теплопроведения организм теряет 15-20% тепла, при этом конвекция представляет более мощный механизм теплоотдачи, чем кондукция.

   Теплоотдача путём испарения – это способ рассеивания организмом тепла (около30%) в окружающую среду за счёт его затраты на испарение пота или влаги с поверхности кожи и слизистых дыхательных путей. При температуре внешней среды 20ᵒ испарение влаги у человека составляет 600-800г в сутки. При переходе в воздух 1г воды организм теряет 0,58ккал тепла. Если внешняя температура превышает среднее значение температуры кожи, то организм не отдаёт во внешнюю среду тепло излучением и проведением, а наоборот, поглощает тепло извне. Испарение жидкости с поверхности тела происходит при влажности воздуха менее 100%.