Физико-химические механизмы возникновения потенциала покоя

2. Механизмы передачи  возбуждения в синапсах на  примере мионеврального синапса

Мионевральный (нервно-мышечный) синапс – образован аксоном мотонейрона  и мышечной клеткой.

Нервный импульс  возникает в тригерной зоне нейрона, по аксону направляется к иннервируемой  мышце, достигает терминали аксона и при этом деполяризует пресинаптическую мембрану. После этого открываются  натриевые и кальциевые каналы, и  ионы Ca из среды, окружающей синапс, входят внутрь терминали аксона. При этом процессе броуновское движение везикул  упорядочивается по направления  к пресинаптической мембране. Ионы Ca стимулируют движение везикул. Достигая пресинаптическую мембрану, везикулы разрываются, и освобождается ацетилхолин (4 иона Ca высвобождают 1 квант ацетилхолина). Синаптическая щель заполнена жидкостью, которая по составу напоминает плазму крови, через нее происходит диффузия АХ с пресинаптической мембраны на постсинаптическую, но ее скорость очень мала. Кроме того, диффузия возможна еще и по фиброзным нитям, которые находятся в синаптической щели. После диффузии АХ начинает взаимодействовать с хеморецепторами (ХР) и холинэстеразой (ХЭ), которые находятся на постсинаптической мембране.

Холинорецептор выполняет  рецепторную функцию, а холинэстераза  выполняет ферментативную функцию. На постсинаптической мембране они  расположены следующим образом:

ХР—ХЭ—ХР—ХЭ—ХР—ХЭ.

ХР + АХ = МПКП – миниатюрные  потенциалы концевой пластины.

Затем происходит суммация МПКП. В результате суммации образуется ВПСП – возбуждающий постсинаптический  потенциал. Постсинаптическая мембрана за счет ВПСП заряжается отрицательно, а на участке, где нет синапса (мышечного волокна), заряд положительный. Возникает разность потенциалов, образуется потенциал действия, который перемещается по проводящей системе мышечного  волокна.

ХЭ + АХ = разрушение АХ до холина и уксусной кислоты.

В состоянии относительного физиологического покоя синапс находятся  в фоновой биоэлектрической активности. Ее значение заключается в том, что  она повышает готовность синапса  к проведению нервного импульса. В  состоянии покоя 1–2 пузырька в терминале  аксона могут случайно подойти к  пресинаптической мембране, в результате чего вступят с ней в контакт. Везикула при контакте с пресинаптической мембраной лопается, и ее содержимое в виде 1 кванта АХ поступает в  синаптическую щель, попадая при  этом на постсинаптическую мембрану, где будет образовываться МПКН. 
 
 
 
 
 
 

ефлекторная дуга, ее компоненты, виды, функции

Деятельность организма  – закономерная рефлекторная реакция  на стимул. Рефлекс – реакция  организма на раздражение рецепторов, которая осуществляется с участием ЦНС. Структурной основой рефлекса является рефлекторная дуга.

Рефлекторная дуга – последовательно соединенная  цепочка нервных клеток, которая  обеспечивает осуществление реакции, ответа на раздражение.

Рефлекторная дуга состоит из шести компонентов: рецепторов, афферентного (чувствительного) пути, рефлекторного центра, эфферентного (двигательного, секреторного) пути, эффектора (рабочего органа), обратной связи.

Рефлекторные дуги могут быть двух видов:

1) простые – моносинаптические  рефлекторные дуги (рефлекторная  дуга сухожильного рефлекса), состоящие  из 2 нейронов (рецепторного (афферентного) и эффекторного), между ними имеется  1 синапс;

2) сложные – полисинаптические  рефлекторные дуги. В их состав  входят 3 нейрона (их может быть  и больше) – рецепторный, один  или несколько вставочных и  эффекторный.

Представление о  рефлекторной дуге как о целесообразном ответе организма диктует необходимость  дополнить рефлекторную дугу еще  одним звеном – петлей обратной связи. Этот компонент устанавливает  связь между реализованным результатом  рефлекторной реакции и нервным  центром, который выдает исполнительные команды. При помощи этого компонента происходит трансформация открытой рефлекторной дуги в закрытую.

Регуляция различных  функций у высокоорганизованных животных и человека осуществляется двумя путями: гуморальным (лат. Гумор - жидкость) - через кровь, лимфу и  тканевую жидкость и нервным. Возможности  гуморальной регуляции функций  ограничены тем, что она действует  сравнительно медленно и не может  обеспечить срочных ответов организма (быстрых движений, мгновенной реакции  на экстренные раздражители). В отличие  от этого, с помощью нервной системы  возможно быстрое и точное управление различными отделами целостного организма, доставка сообщений точному адресату. Оба эти механизма тесно связаны, однако ведущую роль в регуляции  функций играет нервная система. В регуляции функционального  состояния органов и тканей принимают  участие особые вещества—нейропептиды, выделяемые железой внутренней секреции гипофизом и нервными клетками спинного и головного мозга. В настоящее  время известно около сотни подобных веществ, которые являются осколками  белков и, не вызывая сами возбуждения  клеток, могут заметно изменять их функциональное состояние. Они влияют на сон, процессы обучения и памяти, на мышечный тонус (в частности, на позную асимметрию), вызывают обездвижение или  обширные судороги мышц, обладают обезболивающим и наркотическим эффектом. Оказалось, что концентрация нейропептидов  в плазме крови у спортсменов  может превышать средний уровень  у нетренированных лиц в 6-8 раз, повышая эффективность соревновательной деятельности. В условиях чрезмерных тренировочных занятий происходит истощение нейропептидов и срыв адаптации спортсмена к физическим нагрузкам. Нервно-гуморальная регуляция  функций в организме Понятие  координации. Деятельность всех органов  и систем организма согласованна. На воздействия из внешней и внутренней среды организм реагирует как  единое целое. Объединение деятельности различных систем организма в  единое целое (интеграция) и согласование, взаимодействие, ведущее к приспособлению организма к различным условиям среды (координация), связаны с деятельностью  центральной нервной системы. Принцип  общего конечного пути. Морфологической  основой координации

Рефле?кс — автоматична  цілісна стереотипна реакція  організму на конкретний подразник, на зміни зовнішнього середовища або внутрішнього стану, яка здійснюється при обов'язковій участі центральної  нервової системи. Рефлекс забезпечується об'єднанням аферентних, вставних і  еферентних нейронів, що складають  рефлекторну дугу. Іншими словами, для  виникнення рефлексу необхідна наявність  чутливого нервового закінчення; нервових волокон для передачі повідомлення, яке несе подразник; органа, що перетворить інформацію в реакцію; і, нарешті, м'язів і залоз для здійснення самої реакції — зазвичай, якого-небудь механічного руху.

В залежності від  того, залучається в рефлекторну  дугу кора головного мозку чи ні виділяють:

Умовний рефлекс

Рефлекс називають  умовним, якщо він викликається стимулом, відмінним від первісного (або  від уродженого). Це відбувається, коли другий подразник неодноразово повторюється разом із природнім стимулом.

Даний вид рефлексу вперше був описаний видатним російським фізіологом Іваном Павловим, який помітив, що якщо щораз під час годівлі  собаки дзвонити в дзвіночок, то за якийсь час у нього починає  виділятися слина як відповідь на дзенькіт дзвіночка — спочатку цю рефлекторну реакцію викликала  тільки їжа. Саме описаний різновид умовного рефлексу лежить в основі багатьох сучасних методів, використовуваних для  дресирування тварин.

Безумовний рефлекс

Безумовний рефлекс (від латів. reflexus – віддзеркалення) – це спадково закріплена форма  реагування на біологічно значущі дії  зовнішнього світу або зміни  внутрішнього середовища організму.

Після відкриття  безумовного рефлексу була визначена  рефлекторна дуга. На відміну від  умовних рефлексів, що діють таким  же чином, безумовні рефлекси забезпечують пристосування до відносно постійним  умовам. Проте в чистому вигляді|виді| безумовні рефлекси практично не існують. У онтогенезі на їх основі надбудовуються складні системи  умовних рефлексів. Загальноприйнятій  класифікації безумовних рефлексів  немає, проте виділяють найважливіші з них – харчовий, оборонний, половою, орієнтування.

Спинной мозг выполняет  рефлекторную и проводниковую функции.

Рефлекторная функция  позволяет реализовать все двигательные рефлексы тела, рефлексы внутренних органов, терморегуляции и т. д. Рефлекторные реакции зависят от места, силы раздражителя, площади рефлексогенной зоны, скорости проведения импульса по волокнам, от влияния  головного мозга.

Рефлексы делятся  на:

1) экстероцептивные (возникают при раздражении агентами  внешней среды сенсорных раздражителей);

2) интероцептивные  (возникают при раздражении прессо-, механо-, хемо-, терморецепторов): висцеро-висцеральные  – рефлексы с одного внутреннего  органа на другой, висцеро-мышечные  – рефлексы с внутренних органов  на скелетную мускулатуру;

3) проприоцептивные (собственные) рефлексы с самой  мышцы и связанных с ней  образований. Они имеют моносинаптическую  рефлекторную дугу. Проприоцептивные  рефлексы регулируют двигательную  активность за счет сухожильных  и позотонических рефлексов. Сухожильные  рефлексы (коленный, ахиллов, с трехглавой  мышцы плеча и т. д.) возникают  при растяжении мышц и вызывают расслабление или сокращение мышцы, возникают при каждом мышечном движении;

4) позотонические  рефлексы (возникают при возбуждении  вестибулярных рецепторов при  изменении скорости движения  и положения головы по отношению  к туловищу, что приводит к  перераспределению тонуса мышц (повышению  тонуса разгибателей и уменьшению  сгибателей) и обеспечивает равновесие  тела). 

Проводниковая функция  обеспечивает связь нейронов спинного мозга друг с другом или с вышележащими отделами ЦНС.

Мозжечковый контроль двигательной активности. Эфферентные  сигналы из мозжечка к спинному мозгу  регулируют силу мышечных сокращений, обеспечивают способность к длительному  тоническому сокращению мышц, способность  сохранять оптимальный тонус  мышц в покое или при движениях, соразмерять произвольные движения с целью этого движения, быстро переходить от сгибания к разги­банию  и наоборот. 

Мозжечок обеспечивает синергию сокращений разных мышц при  сложных движениях. Например, делая  шаг при ходьбе, человек заносит  вперед ногу, одновременно центр тяжести  туловища пере­носится вперед при участии  мышц спины. В тех случаях, когда  мозжечок не выполняет своей регуляторной функции, у человека наблюдаются  расстройства двигательных функций, что  выражается следующими симптомами. 

1) астения (astenia —  слабость) — снижение силы мышечного  сокращения, быстрая утомляемость  мышц; 

2) астазия (astasia, от  греч. а — не, stasia — стояние)  — утрата способности к длительному  сокращению мышц, что затрудняет  сто­яние, сидение и т. д.; 

3) дистония (distonia —  нарушение тонуса) — непроизвольное  повышение или понижение тонуса  мышц; 

4) тремор (tremor — дрожание) — дрожание пальцев рук, кистей, головы в покое; этот тремор  усиливается при движении; 

5) дисметрия (dismetria — нарушение меры) — расстройство  равномерности движений, выражающееся  либо в излишнем, либо недостаточном  движении. Больной пытается взять  предмет со стола и проносит руку за предмет (гиперметрия) или не доносит ее до предмета (гипометрия); 

6) атаксия (ataksia, от  греч. а — отрицание, taksia — порядок)  — нарушение координации движений. Здесь ярче всего проявляется  невозможность выполнения движений  в нужном порядке, в опре­деленной  последовательности. Проявлениями  атаксии являются так­ же адиадохокинез,  асинергия, пьяная-шаткая походка.  При адиадохокинезе человек не  способен быстро вращать ладони  вниз—вверх. При асинергии мышц  он не способен сесть из  положения лежа без помощи  рук. Пьяная походка характеризуется  тем,  что человек ходит, широко  расставив ноги, шатаясь из стороны  в сторону от  линии ходьбы. Врожденных двигательных актов  у человека не так уж много  (например, сосание), большинство же  движений он выу­чивает в течение  жизни и они становятся автоматическими  (ходьба, письмо и т.д.). Когда нарушается  функция мозжечка, движения становятся  неточными, негармоничными, разбросанными,  часто не достигают цели. 

Данные о том, что  повреждение мозжечка ведет к  расстройствам движений, которые  были приобретены человеком в  результате обучения, позволяют сделать  вывод, что само обучение шло с  участием мозжечковых структур, а  следовательно, мозжечок при­нимает участие  в организации процессов высшей нервной дея­тельности; 

7) дизартрия (disartria) — расстройство организации речевой  моторики. При повреждении мозжечка  речь больного становится растянутой, слова иногда произносятся как  бы толчками (сканди­рованная речь). 

При повреждении  мозжечка наблюдается повышение  тонуса мышц-разгибателей. Регуляция  мышечного тонуса с помощью моз­жечка  происходит следующим образом: проприоцептивные сигналы о тонусе мышц поступают  в область червя и клочково-узелковую  долю, отсюда — в ядро шатра, далее  — к ядру преддверия и РФ продолговатого и среднего мозга и, наконец, по ретикулярно- и вестибулоспинальным путям  к нейронам передних рогов спинного мозга, иннервирующих мышцы, от которых  поступили сигналы. Следовательно, регуляция мышечного тонуса реализуется  по прин­ципу обратной связи.