Методы исследования центральной нервной системы. 2

    Смоленская  государственная  академия физической культуры, спорта и  туризма 
 

    Кафедра биологических наук 
 
 
 
 
 
 

    РЕФЕРАТ

    На  тему:

    «Методы исследования центральной нервной системы» 
 
 

Выполнил: студент II курса, группы 3-22 Пешков Алексей

Проверила:  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Смоленск 2006

План: 

    I. Основная часть:

    1). Физиология центральной  нервной системы:

    1. Рефлексы человека.

    2. Измерение латентного времени  напряжения и латентного времени  расслабления мышц человека.

    3. Анализ рефлекторной дуги.

    4. Исследование основных свойств нервных центров.

    5. Торможение в центральной нервной  системе.

    6. Роль различных отделов головного  мозга лягушки в осуществлении  мышечного тонуса, установочных  тонических рефлексов и локомоторных  актов.

    2). Высшая нервная  деятельность:

    1. Определение времени элементарной двигательной реакции на условные раздражители.

    2. Электроэнцефалография.

    II. Список литературы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    3 

    3

    3

    4

    5 
 

    6 
 

    7

    8

    10 

    I. Основная часть:

    1). Физиология центральной  нервной системы. 

    1. РЕФЛЕКСЫ ЧЕЛОВЕКА.

    Испытуемый  принимает последовательно различные  исходные положения тела.

    Экспериментатор, определяя коленный рефлекс, наносит  короткие и четкие (с паузами 10—15 сек.) удары молоточком по сухожилию  под коленной чашечкой; определение  ахиллова рефлекса осуществляется путем ударов в области ахиллова сухожилия. Для определения рефлексов на руке наносят удары молоточком в области сухожилия двуглавой и трехглавой мышц верхней конечности.

    Для того чтобы исключить произвольную задержку рефлекторных ответов во время определения коленного рефлекса, рекомендуется отвлекать внимание испытуемого, например, дав ему задание разомкнуть (в стороны) соединенные в замок пальцы обеих рук.

    Наблюдают за двигательным ответом, наступающим вслед за механическим раздражением рецепторов сухожилий при ударе молоточком. При определении коленного рефлекса это выражается в быстром разгиба тельном движении голенью ноги из скрестного положения ног, при изучении ахиллова рефлекса — в быстром подошвенном сгибании стопы, при наблюдении за рефлексами на верхней конечности — в сгибательном и разгибательном движениях предплечья, в локтевом суставе. При изучении рефлексов, связанных с раздражением тактильных рецепторов кожи подошвенной поверхности стопы ручкой молоточка, наблюдают за рефлекторным сгибанием пальцев стопы. Раздражение кожной поверхности живота вызывает рефлекторное сокращение мышц на этой же стороне. 

2. ИЗМЕРЕНИЕ ЛАТЕНТНОГО ВРЕМЕНИ НАПРЯЖЕНИЯ И ЛАТЕНТНОГО ВРЕМЕНИ РАССЛАБЛЕНИЯ МЫШЦ ЧЕЛОВЕКА

    Для записи биопотенциалов мышц используется любой электромиограф. Токи действия, возникающие в мышце, отводятся от нее через накожные электроды к усилителю, а оттуда — к регистрирующему прибору. Можно воспользоваться чернильнопишущим электрокардиографом. Следует предусмотреть возможность фиксации на ленте момента появления светового сигнала.

    Над исследуемой мышцей, например двуглавой  мышцей плеча, наклеивают электроды. Испытуемый по световым сигналам быстро напрягает  мышцу и затем так же быстро ее расслабляет. Оценивают время  от первого сигнала до появления потенциалов действия (л. в. н.) и время от второго сигнала до полного исчезновения потенциалов действия (л. в. р.). Чем короче латентное время напряжения и расслабления, тем более благоприятно функциональное состояние нервно-мышечноного аппарата. 

3. АНАЛИЗ РЕФЛЕКТОРНОЙ ДУГИ

    Готовят спинномозговой препарат лягушки: обезглавливают (декапитируют) ее или, введя иглу в  область черепа, разрушают головной мозг. Для декапитации вводят в  рот лягушки одно лезвие ножниц, поместив другое над головой, поближе к позвоночнику: быстрым движением отрезают голову, так, чтобы был удален продолговатый мозг. Затем на задней поверхности бедра делают небольшой продольный разрез кожи, раздвигают мышцы, находят седалищный нерв и подводят под него нитку. Лягушку подвешивают за нижнюю челюсть на крючок, укрепленный на штативе. Через несколько минут, когда пройдет шок (угнетение рефлекторной деятельности спинного мозга), приступают к опыту.

    Наблюдение  над спинномозговыми рефлексами проводят следующим образом. Кончики  пальцев лапки раздражают щипками, производимыми пинцетом, или опускают их в сосуд с 0,5%-ным раствором серной кислоты. Эти раздражения вызывают сгибательный рефлекс. Затем на заднюю поверхность бедра или на нижнюю часть туловища кладут фильтровальную бумагу, смоченную кислотой. В ответ на раздражение этой области возникает потирательный рефлекс.

    Для анализа рефлекторной дуги проводят ряд опытов, в каждом из которых  выключают одно из ее звеньев.

    Вначале выключают первое звено дуги —  рецептор: вырезают кусочек кожи на голени или бедре лягушки и на обнажившийся участок мышцы кладут фильтровальную бумагу, смоченную серной кислотой. Рефлекс не наступит, так как в мышце нет рецепторов для восприятия этого раздражения.

    Наблюдения  над участием в рефлекторной реакции  афферентного и эфферентного нервов осложняются тем, что волокна как тех, так и других нервов проходят в составе одного и того же (смешанного) седалищного нерва. Эти опыты удается провести благодаря тому, что под действием кокаина (новокаина) сначала парализуются афферентные и только несколько позже эфферентные волокна нерва.

    Приподняв за нитку седалищный нерв, кладут под  него маленький ватный тампон, смоченный 1%-ным раствором кокаина. После  этого каждую минуту исследуют рефлексы, опуская кончики пальцев лапки в кислоту. Через несколько минут рефлекс на данное раздражение должен исчезнуть. Как только это произойдет, нужно положить фильтровальную бумагу, смоченную кислотой, на участок кожи, расположенный выше кокаинового тампона. Раздражение этой области вызовет рефлекс, в котором участвует лапка, подвергшаяся действию кокаина, — значит, паралич эфферентных волокон еще не наступил. Отсюда можно сделать заключение, что отсутствие рефлекса при раздражении пальцев лапки связано с выключением лишь афферентных волокон — второго звена рефлекторной дуги.

    Через несколько минут кокаинизируемая  лапка перестает отвечать рефлекторной реакцией и на раздражение рецепторов, расположенных выше места кокаиновой блокады. В данном случае исчезновение рефлекса связано с выключением эфферентных волокон — четвертого звена рефлекторной дуги.

    После этих наблюдений в спинномозговой канал  вводят иглу и разрушают спинной  мозг — все рефлексы исчезают. Это  происходит в связи с выключением  третьего (центрального) звена рефлекторной дуги

    Отсюда можно сделать вывод о том, что рефлекторные реакции носят координированной характер. Это можно было наблюдать даже на таких относительно элементарных процессах, как рефлексы спинальной лягушки. Рефлекторная реакция осуществляется цепью образований составляющих рефлекторную дугу. При выключении какого-либо одного из них рефлекс невозможен. 

4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ СВОЙСТВ НЕРВНЫХ ЦЕНТРОВ

    Определяют  суммацию (временную) возбуждения в  ц. н.  Приготовив спинальную лягушку, подвешивают ее на штатив. Используя индукционную катушку или электрометроном, сбирают цепь для раздражения рецепторов кожи лягушки повторными электрическими токами и устанавливают силу тока несколько ниже пороговой, т. е. не вызывающей ответной реакции. Лапку лягушки кладут на электроды, укрепленные на штативе, и наносят повторные (через короткие интервалы времени) раздражения. Одиночное подпороговое раздражение не вызывает сгибательного рефлекса. При повторных раздражениях через некоторое время возникает рефлекс — лягушка, сгибая лапку, снимает ее с раздражающих электродов.

    Следовательно, нервные центры способны к суммации подпороговых возбуждений.

    2. Изучают иррадиацию (распространение) возбуждения в ц. н. с., нанося на пальцы  лапки лягушки раздражения (щипки пинцетом) возрастающей силы и наблюдая за объемом рефлекторной двигательной реакции. В ответ на слабое раздражение происходит сгибание лишь в голеностопном суставе, по мере увеличения силы раздражения в рефлекторную двигательную реакцию вовлекается все большее число мышечных групп раздражаемой лапки, затем начинает двигаться и вторая лапка, а при сильных раздражениях в движение приходит все тело лягушки. Расширение объема двигательной реакции объясняется иррадиацией возбуждения в спинном мозге на все большее число сегментов.

    3. Измеряют время рефлекса по Тюрку. Экспериментатор опускает лапку лягушки (до коленного сустава) последовательно в стаканы с серной кислотой разной концентрации (0,1; 0,3; 0,5; 1%), определяя при помощи метронома или секундомера время между моментом погружения лапки в кислоту и моментом ее рефлекторного отдергивания.

    С увеличением силы раздражения (с  повышением концентрации кислоты) время рефлекса укорачивается. После каждого раздражения кислотой обмывают лапку, опуская ее в сосуд с водой; между раздражениями необходимо сохранять интервал в 2—3 мин.

    Анализируя  полученные экспериментальные данные, отмечают, что проявление тех или  иных особенностей деятельности нервных  центров зависит в значительной мере от характера внешних воздействий. Например, иррадиация возбуждения выражена в большей степени при сильных раздражениях. Время рефлекса с повышением силы раздражения укорачивается, несмотря на то, что путь, по которому проводится возбуждение (рефлекторная дуга), остается постоянным.

    Указанные эксперименты являются примерными. Необходимо учитывать и другие особенности деятельности ц. н. с., такие, как одностороннее проведение возбуждения и трансформация ритма. 

5. ТОРМОЖЕНИЕ В ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЕ

    1. Наблюдение за сеченовским торможением.  У лягушки вскрывают полость черепа и поперечным разрезом удаляют большие полушария. При помощи ватных тампонов останавливают кровотечение и осушают поверхность промежуточного мозга. Лягушку подвешивают за нижнюю челюсть на штатив и определяют время рефлекса по Тюрку на раздражение слабой (0,25%-ной) серной кислотой. Полученный результат проверяют путем повторных погружений лапки лягушки в кислоту через интервалы 2-3 мин. Установив постоянство времени рефлекса, кладут на область промежуточного мозга кристаллик каменной поваренной соли и снова измеряют время рефлекса на раздражение кислотой той же концентрации. Это время оказывается достаточно длительным. Через 1 мин. снимают кристаллик соли, обмывают физиологическим раствором промежуточный мозг, осушают его и опять измеряют время рефлекса на действие кислотой. Оно становится равным исходному.

    Раздражение промежуточного мозга у лягушки  вызывает резкое торможение спинномозговых рефлексов. Этот опыт позволил И. М. Сеченову открыть процесс торможения в  ц. н. с.

    2. Исследование торможения рефлексов на раздражение одних рецепторов при одновременном сильном раздражении других. Процесс торможения в ц. н. с. можно четко наблюдать в опыте с одновременным воздействием на разные рецепторы спинальной лягушки двух раздражителей неодинаковой силы. Экспериментатор измеряет время сгибательного рефлекса лягушки на раздражение слабой кислотой. Затем сильно сжимает пинцетом переднюю лапку лягушки и опускает заднюю в ту же кислоту. В этих условиях время рефлекса на раздражение кислотой значительно удлиняется - происходит торможение рефлекса. Сильное раздражение одних нервных центров спинного мозга вызывает торможение других. Когда пинцет с передней лапки лягушки снимают и снова измеряют время рефлекса на действие кислотой, оно оказывается равным исходному. 

6. РОЛЬ РАЗЛИЧНЫХ ОТДЕЛОВ ГОЛОВНОГО МОЗГА ЛЯГУШКИ В ОСУЩЕСТВЛЕНИИ МЫШЕЧНОГО ТОНУСА, УСТАНОВОЧНЫХ ТОНИЧЕСКИХ РЕФЛЕКСОВ И ЛОКОМОТОРНЫХ АКТОВ

    Делают  ножницами поперечный разрез кожи головы лягушки немного позади носовых  отверстий, затем с обеих сторон — два продольных разреза (внутрь от глаз) на| 1,5—2 см назад и отворачивают кожный лоскут. В той же последовательности вскрывают полость черепа и очень осторожно, стараясь не повредить мозг, рассекают и удаляют покрывающие его кости.

    Далее приступают к последовательному удалению отделов головного мозга лягушки.

    Через 20—30 мин. после каждой из операций определяют, сохраняет ли лягушка нормальную позу, осуществляет ли она установочные тонические рефлексы, способна ли к выполнению сложных локомоторных актов.

    Удаление  больших полушарий производится так. Фиксируя голову лягушки на пластинке  и держа вертикально скальпель, отделяют большие полушария от нижележащих отделов, удаляют их из черепа и прикрывают его полость кожным лоскутом.

    Проводя через 30 мин. наблюдения над лягушкой, отмечают, что она сохраняет нормальную позу (голова приподнята, ноги разогнуты, задние прижаты к туловищу). Если повернуть лягушку на спину, она немедленно перевернется на брюшко — установочный рефлекс переворачивания осуществляется легко и быстро. При медленном поворачивании пластинки, на которой сидит лягушка, она поползет, удерживая равновесие. Если ущипнуть пальцы лапки лягушки, она прыгнет, т. е. выполнит сложный локомоторный акт.

    Лягушка без полушарий отличается от нормальной тем, что сидит неподвижно и не реагирует на дистантные раздражения. Она способна осуществлять все установочные, защитные и локомоторные реакции. Эти  процессы обеспечиваются нижележащими отделами ц. н. с. Ограничение произвольной (спонтанной) двигательной деятельности указывает на роль больших полушарий в процессе взаимодействия лягушки с внешней средой. Ряд раздражений, действующих на целостный организм и вызывающих его двигательную деятельность, на лягушку с удаленными полушариями не оказывает влияния.

    Для односторонней перерезки среднего мозга делают скальпелем разрез с  одной стороны между средним  и продолговатым, мозгом. Начав через 30—40 мин. наблюдения, отмечают, что поза лягушки нарушена: голова и туловище согнуты в сторону, противоположную оперированной. При нанесении раздражений лягушка будет ползти или плыть в эту же сторону, производя движения по кругу (манежные).

    Этот  опыт свидетельствует о большой роли среднего мозга в поддержании мышечного тонуса. На оперированной стороне тонус мышц ослаблен. Неравномерное его распределение по обеим сторонам тела и приводит к отклонению головы и туловища в сторону, противоположную оперированной. С асимметричным положением головы связаны и односторонние движения по кругу (манежные), так как направление движения определяется положением головы.

    Для удаления промежуточного и среднего мозга производят симметричный разрез на границе между средним мозгом и мозжечковой складкой. Через 20—30 мин. начинают наблюдения, которые показывают, что асимметрии в положении тела лягушки нет, но нормальной позы она не поддерживает (голова опущена). Из установочных реакций можно видеть лишь рефлекс переворачивания. На сильное раздражение лягушка отвечает движениями конечностей, однако выполнить сложный локомоторный акт не способна. Таким образом, в осуществлении большинства установочных рефлексов и локомоторных актов у лягушки должен обязательно участвовать средний мозг.

    Для удаления продолговатого мозга у лягушки делают разрез между продолговатым мозгом и спинным. Отмечается резкая потеря мышечного тонуса. Спинальная лягушка отвечает на раздражения рефлекторными реакциями (сгибательным, потирательным рефлексами отдельных сегментов тела,— в зависимости от рецептивного поля, подвергающегося раздражению).

    Стоит отметить, что чем выше находится организм на эволюционной лестнице развития, тем большее значение в его деятельности приобретают вышележащие отделы ц. н. с. В связи с этим данные, полученные в опытах на лягушке, переносить на высших животных и тем более на человека следует с большой осторожностью и с соответствующими поправками. 

    2). Высшая нервная  деятельность. 

1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ  ЭЛЕМЕНТАРНОЙ

ДВИГАТЕЛЬНОЙ  РЕАКЦИИ НА УСЛОВНЫЕ РАЗДРАЖИТЕЛИ

    Поместив  сигнальный аппарат перед испытуемым, ему предлагают в ответ на появление  раздражителя (например, красного света) возможно быстрее нажать на кнопку, выключающую его. Допускаются использование  звукового сигнала (например, выстрел  стартового пистолета) и регистрация ответной реакции при толчке о стартовые колодки, а также применение различных .специализированных сигналов с регистрацией специализированных двигательных ответов. Во всех случаях испытуемый не должен знать программу сигналов. Если их подают повторно, то время между ними должно быть различным, чтобы исключить реагирование на временной интервал, а не на появление раздражителя.

    Полученные  данные сравнивают со средними. Сопоставляют длительность латентного периода до и после физических нагрузок. 

2. ЭЛЕКТРОЭНЦЕФАЛОГРАФИЯ

    Электроэнцефалограф состоит из усилителей и регистрирующей части (фоторегистрация, чернильная запись, наблюдение на экране электронно-лучевой трубки). Чаще всего используются электроэнцефалографы с чернильной записью ЭЭГ. Отводящие электроды помещают на поверхности головы в областях проекций определенных корковых областей. Отведения могут быть биполярными — оба электрода находятся над активными областями коры или монополярными — активный электрод расположен над активной областью, а пассивный электрод — над индифферентной областью, например на мочке уха. В последнем случае каждый активный электрод левого полушария соединяется с левым ушным электродом, а электрод правого полушария — с правым ушным электродом. Кроме того, в области височной кости ставится заземляющий электрод, который присоединяется к заземлению прибора. Чаще всего при изучении двигательной деятельности используются отведения от лобной (программирующей) области, прецентральной (моторные проекции мышц верхних и нижних конечностей), нижнетеменной (интегрирующей) и затылочной (зрительной) областей. Кожу в месте расположения электродов протирают раствором спирта с эфиром.

    При исследованиях ЭЭГ человека в  состоянии покоя, при умственной деятельности, в клинических условиях применяются серебряные электроды с ватно-марлевым покрытием, смоченным 3%-ным раствором хлористого натрия. Электроды крепятся на специальных резиновых шлемах. 

    Регистрация ЭЭГ в состоянии  покоя

    Испытуемый  сидит или лежит в затемненной  камере, расслабив мышцы и закрыв глаза. Посторонние раздражители отсутствуют. При этом в ряде отведений ЭЭГ (с максимальной амплитудой в затылочных областях) регистрируется обычно одна из основных форм фоновой активности мозга — альфа-ритм в виде синусоидальных волн с амплитудой 20 — 50 мкв и частотой около 10 колебаний в 1 сек.. Анализу подвергаются  отрезки затылочных отведений ЭЭГ длительностью 5 — 10 сек. На этих отрезках, ориентируясь на отметку времени, подсчитывают число альфа-волн в 1 сек.. Для каждого 5 — 10-секундного отрезка времени определяют среднюю частоту альфа-ритма.

    Проведя верхнюю и нижнюю ограничительные  горизонтальные линии через максимумы  и минимумы большинства альфа-волн, получают среднюю амплитуду альфа-ритма. Измерив ее величину в миллиметрах и сравнив с величиной калибровочного импульса, записанного при том же усилении, определяют величину амплитуды в микровольтах.

    Отмечают, что ЭЭГ представляет собой суммарную  кривую, отражающую колебания постсинаптических потенциалов дендритных отростков нервных клеток. В ее формировании участвуют главным образом верхние слои коры. В ЭЭГ отражается функциональное состояние и синхронизация активности нейронов данного участка коры. ЭЭГ изменяется под влиянием приходящих в кору афферентных импульсов и регулирует эфферентные разряды, корковых нейронов глубоких слоев коры. В ЭЭГ различают следующие основные ритмы: ритм покоя — альфа-ритм (8—12 колебаний в 1 сек.); ритм, связанный с деятельным состоянием коры, — бета-ритм (14—35 колебаний в I сек.); так называемый тэта-ритм (4—7 колебаний в 1 сек.), который наблюдается обычно при эмоциональном возбуждении человека; дельта-ритм (0,5—3,5 колебаний в 1 сек.), возникающий во время сна, потери сознания, характерный для незрелой коры детей раннего возраста. Считается, что ритм многих процессов в организме, в том числе движений, определяется частотой альфа-ритма (биологического маятника, или часов организма). У спортсменов с ростом квалификации и уровня тренированности частота альфа-ритма повышается на 1—2 колебания в 1 сек. и увеличивается его амплитуда. 

    Регистрация ЭЭГ при различных  раздражениях и функциональных пробах

    1. Проводится проба, в которой  во время записи ЭЭГ испытуемому  предлагают закрыть глаза и  через 10 сек. просят открыть  их. При закрытых глазах регистрируется альфа-ритм, при открытых — бета-ритм в виде низкоамплитудных колебаний (10—20 мкв) и группы волн других ритмов. Скорость перехода коры из активного состояния к покою измеряется временем от момента закрывания глаз до появления альфа-ритма —t₁; переход от покоя к активному состоянию — временем от момента открывания глаз до исчезновения альфа-ритма—t₂. Отношение этих длительностей скрытого периода реакции на закрывание и открывание глаз обозначают Кз/о и используют в качестве показателя функционального состояния мозга.

    При высоком функциональном состоянии  коры больших полушарий Кз/о выше 1, при понижении функционального  состояния, утомлении, засыпании —  ниже 1.

    2. Дается характеристика влияния  различных раздражителей на ЭЭГ.  При наличии в ЭЭГ выраженного  альфа-ритма (глаза закрыты) включают на 5—10-сек. световой или звуковой раздражитель. В момент его действия регистрируют снижение или исчезновение альфа-ритма — так называемую реакцию депрессии альфа-ритма.

    Исследование  ЭЭГ в процессе умственной работы проводится следующим образом: после восстановления альфа-ритма (глаза закрыты) испытуемому предлагают умножить в уме два 2-значных числа, сложить два 3 и 4-значных числа. В момент решения задачи наблюдается депрессия альфа-ритма. Следовательно, при повышении функционального состояния коры под влиянием внешних раздражений или умственной работы отмечается депрессия фонового ритма покоя — альфа-ритма.

    Регистрация ЭЭГ в связи  с мышечной деятельностью

    В условиях двигательного покоя и  при закрытых глазах испытуемому  предлагают выполнить мысленно какое-либо интенсивное кратковременное упражнение (бег на 100 м, подъем штанги и др.). При мысленном выполнении мышечной работы отмечают депрессию альфа-ритма. Длительность и степень выраженности депрессии зависят от интенсивности воображаемой работы.

    Для характеристики ЭЭГ после мышечной работы регистрируют исходную ЭЭГ в  состоянии покоя с закрытыми  глазами. Затем предлагают испытуемому  выполнить динамическую работу (бег  на месте в течение 10 сек. в быстром  темпе 5 или 6 раз, бег на месте в течение 3 мин. в темпе 180 шагов в 1 мин., угол в упоре 30 сек. и т. д.). Регистрация ЭЭГ производится сразу же после выполнения работы, при закрытых глазах. Чаще всего отмечается увеличение амплитуды и регулярности альфа-ритма. После выполнения адекватной и неутомительной работы наблюдается увеличение амплитуды и стабильности проявления альфа-ритма, что расценивается как благоприятная реакция мозга на проведенную работу. Если работа вызвала выраженное утомление, то проявление альфа-ритма сразу после нее ухудшается — уменьшается амплитуда и ухудшается его регулярность. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Литература:

    «Практикум  по общей физиологии», Гандельсман  А. Б., М.: физкультура и спорт, 1973.