Текст книги "Биология. Человек. 8 класс"

§ 44. Строение нервной системы. Спинной мозг

1. Что относится к центральной, а что – к периферической нервной системе?

2. Какие нервы являются чувствительными, а какие – исполнительными и смешанными?

3. Где находится спинной мозг?

4. Каково его строение?

5. В чём проявляются рефлекторная и проводящая функции спинного мозга?

Части нервной системы. Как у всех позвоночных, нервная система человека состоит из центральной и периферической частей. К центральной части относятся головной и спинной мозг, к периферической – нервы, нервные узлы и нервные окончания (рис. 122).

В центральной нервной системе сосредоточено большое число нейронов. Их тела вместе с дендритами образуют серое вещество мозга. На поверхности головного мозга они образуют кору, а их скопления внутри белого вещества образуют ядра. Тела нейронов периферической нервной системы находятся в особых скоплениях – нервных узлах.

Длинные отростки, покрытые оболочками, – это нервные волокна. В центральной нервной системе они образуют белое вещество, а на периферии входят в состав нервов.

Различают чувствительные, исполнительные и смешанные нервы. По чувствительным нервам сигналы идут в центральную нервную систему. Они информируют мозг о состоянии внутренней среды и событиях, происходящих в окружающем мире. Исполнительные нервы несут сигналы от мозга к органам, управляя их деятельностью. Смешанные нервы включают как чувствительные, так и исполнительные нервные волокна.

Спинной мозг лежит в позвоночном канале (рис. 123, А). Он представляет собой цилиндрический тяж диаметром около 1 см. Вверху спинной мозг переходит в головной, внизу оканчивается на уровне второго поясничного позвонка пучком отходящих от него нервов, напоминающим конский хвост.

Рис. 122. Нервная система: 1 – головной мозг; 2 – спинной мозг; 3 – нервы верхней конечности; 4 – межрёберные нервы; 5 – нервы нижней конечности; 6 – седалищный нерв

Рис. 123. Спинной мозг в позвоночном канале. А – положение спинного мозга и нервных узлов: 1 – белое вещество спинного мозга; 2 – серое вещество спинного мозга; 3 – позвоночный канал; 4 – симпатические нервные узлы; 5 – тело позвонка; 6 – межпозвоночный диск; 7 – остистый отросток позвонка; 8 – передние корешки спинномозговых нервов; 9 – задние корешки спинномозговых нервов с чувствительными узлами; Б – спинной мозг (вид сбоку): 1 – белое вещество; 2 – серое вещество; 3 – центральный канал; 4 – чувствительные узлы на задних корешках спинномозговых нервов; 5 – симпатические нервные узлы

Рис. 124. Спинной мозг, поперечный разрез на уровне шейного отдела (микрофотография). В центре видна более тёмная «бабочка» серого вещества

Спинной мозг находится в спинномозговой жидкости. Она обеспечивает постоянство внутренней среды и предохраняет спинной мозг от толчков и сотрясений.

На передней и задней поверхностях спинного мозга проходят глубокие борозды, делящие его на две половины, соединённые в глубине центральной перемычкой. В самом центре спинного мозга проходит центральный канал, также заполненный спинномозговой жидкостью.

Белое вещество располагается в наружной части спинного мозга. Оно содержит массу нервных волокон, связывающих нейроны спинного мозга между собой, а также с нейронами головного мозга.

Различают восходящие нервные пути, по которым нервные импульсы идут к головному мозгу, и нисходящие нервные пути, по которым возбуждение идёт от головного мозга к центрам спинного мозга. Вокруг центрального канала располагается серое вещество, состоящее из тел нейронов и их дендритов (рис. 123, Б). Оно занимает всю центральную часть спинного мозга и тянется сверху донизу в виде серых столбов. На поперечном разрезе серое вещество имеет вид бабочки (рис. 124).

В сером веществе спинного мозга различают передние, задние и боковые столбы (рога). Задние рога образованы телами вставочных нейронов. Эти нейроны воспринимают информацию от чувствительных нейронов, поступающую в мозг через задние корешки, и передают её дальше – или в головной мозг по восходящим путям, или другим нейронам спинного мозга. В передних рогах расположены двигательные нейроны (мотонейроны), управляющие скелетной мускулатурой. Боковые рога образованы скоплениями вегетативных нейронов, которые управляют внутренними органами и железами.

Спинной мозг выполняет рефлекторную и проводящую функции. Вспомним, как осуществляется коленный рефлекс (рис. 125). Врач ударяет молоточком по сухожилию четырёхглавой мышцы пациента. Возникшее в рецепторах возбуждение направляется в спинной мозг, затем через синапсы переключается на исполнительные нейроны. Они посылают нервные импульсы к мышцам ноги, и она приходит в движение. Этот безусловный спинномозговой рефлекс происходит непроизвольно. Когда спинной мозг выполняет рефлекторную функцию, рефлекторная дуга замыкается на уровне спинного мозга. Это, однако, не значит, что головной мозг не получает информацию о спинномозговых рефлексах: пациент чувствует удар и движение ноги. В мозг эта информация приходит по восходящим путям, благодаря проводящей функции спинного мозга. Она же позволяет снизить или повысить рефлекторный эффект, совершать произвольные действия. Например, по желанию мы можем преднамеренно качнуть ногой. Это возможно потому, что из головного мозга по нисходящим путям к нейронам спинного мозга поступают возбуждающие или тормозящие сигналы.

Рис. 125. Коленный рефлекс: 1 – рецепторы; 2 – чувствительный нейрон спинномозгового узла; 3 – двигательный нейрон; 4 – аксон двигательного нейрона; 5 – нервные окончания двигательного нейрона в мышцах (стрелками показано направление нервного импульса)

Произвольные движения регулируются головным мозгом, но приводят в действие конкретные мышцы туловища и конечностей импульсы, приходящие к мышцам от двигательных нейронов спинного мозга. Эти нейроны образуют передние столбы (рога) серого вещества.

Связь спинного мозга с головным. Центры спинного мозга работают под контролем головного мозга. Импульсы, поступающие от него, стимулируют деятельность центров спинного мозга, поддерживают их тонус. Если нарушена связь между спинным и головным мозгом, что бывает при повреждении позвоночника, наступает шок. При шоке все рефлексы, центры которых лежат ниже повреждений спинного мозга, пропадают, и произвольные движения становятся невозможными.

ЦЕНТРАЛЬНАЯ И ПЕРИФЕРИЧЕСКАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА, СЕРОЕ И БЕЛОЕ ВЕЩЕСТВО, КОРА, ЯДРА, НЕРВНЫЕ УЗЛЫ, НЕРВНЫЕ ВОЛОКНА, СПИННОЙ МОЗГ, СПИННОМОЗГОВАЯ ЖИДКОСТЬ, ЦЕНТРАЛЬНЫЙ КАНАЛ, СЕРЫЕ СТОЛБЫ СПИННОГО МОЗГА, БЕЛОЕ ВЕЩЕСТВО – ВОСХОДЯЩИЕ И НИСХОДЯЩИЕ ПУТИ, РЕФЛЕКТОРНАЯ И ПРОВОДЯЩАЯ ФУНКЦИИ.

Вопросы

1. Что такое нервное волокно?

2. Чем различаются чувствительные, исполнительные и смешанные нервы?

3. Где расположен спинной мозг?

4. Как выглядит спинной мозг на поперечном сечении?

5. Какую функцию выполняют задние и передние столбы серого вещества спинного мозга?

Задания

1. Расскажите по рисунку о строении спинного мозга. Назовите функции серого и белого вещества.

2. Начертите схему рефлекторной дуги отдёргивания руки от горячего предмета.

§ 45. Строение головного мозга. Продолговатый мозг, мост, мозжечок, средний мозг

1. Почему повреждение продолговатого мозга смертельно?

2. Как обеспечивается точность и плавность произвольных движений?

3. Почему мы реагируем на новизну?

Отделы головного мозга. Через затылочное отверстие спинной мозг сообщается с головным. Чёткой границы перехода нет.

Головной мозг состоит из следующих отделов: продолговатый мозг, мост, мозжечок, средний мозг, промежуточный и большие полушария головного мозга. Последние часто называют полушариями большого мозга, в отличие от полушарий мозжечка, малого мозга (рис. 126). Продолговатый мозг, мост и мозжечок относят к заднему мозгу, а промежуточный и большой мозг – к переднему мозгу.

На уровне моста и продолговатого мозга проходит единый ствол мозга, но на уровне среднего мозга в нём возникают две симметричные половины. В переднем мозге они разобщены и сообщаются между собой перемычками. Центральный канал спинного мозга продолжается и в головном. Между продолговатым мозгом и мозжечком образуется IV желудочек, а между симметричными половинами промежуточного мозга – III желудочек. В левом большом полушарии расположен I желудочек, в правом – II желудочек.

Рис. 126. Отделы головного мозга. Задний мозг: 1 – продолговатый; 2 – мозжечок; 3 – мост; 4 – средний мозг. Передний мозг. Промежуточный: 5 – гипоталамус; 6 – таламус; 7 – большие полушария головного мозга (большой мозг)

От головного мозга отходят 12 пар черепно-мозговых нервов. Они связывают головной мозг с органами чувств, мышцами, внутренними органами грудной и брюшной полостей.

Продолговатый мозг и мост. Продолговатый мозг и мост являются непосредственным продолжением спинного мозга. Как и спинной мозг, они выполняют проводящую и рефлекторную функции. Через них проходят нервные пути, соединяющие спинной мозг со всеми вышележащими отделами головного мозга. Продолговатый мозг – это наиболее древний отдел головного мозга. В нём находятся центры жизненно важных врождённых рефлексов, поэтому повреждения этого отдела очень опасны для жизни. Дыхательный центр обеспечивает ритмичное чередование вдохов и выдохов. Нейроны этого центра очень чувствительны к содержанию углекислого газа в крови. При увеличении в крови концентрации СО₂ нейроны активируются, и человек начинает дышать чаще и глубже. Сосудодвигательный центр управляет частотой и силой сердечных сокращений и тонусом кровеносных сосудов. Также в продолговатом мозге находятся центры защитных рефлексов (чихания, кашля, рвоты, мигания и др.) и рефлексов, связанных с простейшим пищевым поведением (глотания, жевания, слюноотделения, отделения желудочного сока и др.). В центральной части серого вещества продолговатого мозга и моста находятся центры, регулирующие сон и бодрствование.

Восемь из двенадцати пар черепно-мозговых нервов выходят из продолговатого мозга и моста. Они управляют движениями языка, мышцами шеи и плечевого пояса, мимическими мышцами и миганием, обеспечивают жевание, глотание и работу голосовых связок. По их чувствительным волокнам в головной мозг поступает вкусовая информация от языка, болевая, кожная и мышечная чувствительность от головы, информация от внутреннего уха. Блуждающий нерв (X пара) регулирует работу всех органов грудной и брюшной полостей.

Мозжечок состоит из средней, наиболее древней части и полушарий, имеющих кору. Он находится над продолговатым мозгом и мостом и связан со всеми отделами мозга (рис. 127). Особенно тесна связь мозжечка со средним мозгом.

Мозжечок осуществляет координацию движений, делает их плавными, точными и соразмеренными, устраняет лишние движения, например возникшие в силу инерции. Это бывает, когда сопротивление неожиданно исчезает или водитель транспорта меняет скорость. При этом нам приходится прилагать усилия, чтобы устоять на ногах и не потерять равновесие. Траектория любого движения от исходного положения до цели контролируется мозжечком.

Лабораторная работа

Пальценосовая проба и особенности движения, связанные с функцией мозжечка (см. рис. 127)

Ход работы

Закройте глаза. Вытяните руки вперёд перед собой. Коснитесь указательным пальцем правой руки кончика носа. Проделайте то же самое левой рукой. Во всех случаях палец попадает в цель, хотя траектория движений в каждом отдельном случае неодинаковая. При нормальном функционировании мозжечка движения точны и быстры. У лиц с повреждённым мозжечком рука движется отдельными толчками, перед попаданием в цель дрожит, часты промахи.

Рис. 127. Опыты, выявляющие функции мозжечка: А – пальценосовая проба (выявляет характер движения к цели); Б – поза Ромберга (сохранение устойчивости тела); В – опыт, выявляющий устранение нежелательных движений, возникающих в силу инерции

Средний мозг. Это самый маленький отдел головного мозга. На его верхней поверхности, обращённой к мозжечку, расположены четыре небольших бугорка – четверохолмие. Бугорки – это центры первичной обработки информации: верхние бугорки получают и обрабатывают зрительную информацию, а нижние – слуховую. Нейроны этих центров реагируют на новые сигналы: на громкий резкий звук или если что-то неожиданное появилось в поле зрения. С их участием осуществляются ориентировочные реакции. В среднем мозге расположены ядра, которые вместе с мозжечком регулируют мышечный тонус. Благодаря им поддерживается устойчивость тела при стоянии, ходьбе, беге, изменении позы.

От среднего мозга отходят две пары черепно-мозговых нервов, которые управляют движением глаз, изменяют размер зрачка и кривизну хрусталика. Поэтому средний мозг нередко сравнивают с кнопками управления качеством изображения на телевизионном экране. Чтобы что-то увидеть, надо настроить телевизор. Нечто подобное совершает средний мозг. Так, он обеспечивает настройку оптики глаза на нужную резкость и контрастность изображения.

В случае отклонения от устойчивого положения тела мозг восстанавливает нормальное положение.

ПРОДОЛГОВАТЫЙ МОЗГ, МОСТ, МОЗЖЕЧОК, СРЕДНИЙ МОЗГ, ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ МОЗГ, БОЛЬШИЕ ПОЛУШАРИЯ ГОЛОВНОГО МОЗГА (БОЛЬШОЙ МОЗГ), ЖЕЛУДОЧКИ МОЗГА.

Вопросы

1. Из каких отделов состоит головной мозг?

2. Каковы функции продолговатого мозга и моста?

3. Почему повреждения или длительные нарушения кровообращения продолговатого мозга приводят к гибели?

4. Какой отдел мозга обеспечивает «наведение на резкость» нашей зрительной системы?

5. Какова роль мозжечка в осуществлении движений?

6. Из предыдущих курсов биологии вспомните, у представителей каких классов позвоночных животных хорошо развит мозжечок. С чем это связано?

7. У представителей какого класса позвоночных животных ведущим отделом является средний мозг?

Задания

1. Составьте схему «Строение головного мозга».

2. Повторите материал о мигательном рефлексе в § 9. Это рефлекс продолговатого мозга. Докажите, что мигательный рефлекс может быть получен только при раздражении определённых участков кожи (рефлексогенных зон).

§ 46. Передний мозг: промежуточный мозг и большие полушария

1. Где распознаются воспринятые образы?

2. Одинаковые ли функции выполняют левое и правое полушария?

Передний мозг состоит из двух отделов: промежуточного мозга и больших полушарий головного мозга. Это самый большой отдел головного мозга, состоящий из правой и левой половин.

Промежуточный мозг состоит из нескольких частей (см. рис. 126). Центральную часть промежуточного мозга называют таламусом. Он состоит из двух парных образований, разделённых III желудочком мозга. Как и все остальные части центральной нервной системы, таламус состоит из серого и белого вещества. Ядра таламуса (серое вещество) – это центры обработки всех видов чувствительности, кроме обонятельной. Вся информация, поступающая в кору больших полушарий, проходит через таламус. В первую очередь таламус пропускает новую информацию, сильные сигналы и сигналы, связанные с текущей деятельностью. Отсекая всю лишнюю избыточную информацию, таламус обеспечивает оптимальную работу мозга. Поэтому эту часть промежуточного мозга можно рассматривать как один из главных центров управления вниманием.

Нижнюю часть промежуточного мозга называют гипоталамусом. Его важнейшим элементов является гипофиз – железа внутренней секреции. Выделяют три основные функции гипоталамуса. Во-первых, гипоталамус вместе с гипофизом регулирует работу всех эндокринных желёз организма. Во-вторых, гипоталамус – это высший центр вегетативной регуляции. Поддержание оптимального уровня обмена веществ, терморегуляция, деятельность пищеварительной, дыхательной, сердечно-сосудистой и других систем органов – всё это находится под его контролем. И в-третьих, в гипоталамусе расположены центры важнейших биологических потребностей – центры голода и жажды, страха и агрессии, полового и родительского поведения, а также центры положительных эмоций (центр наслаждения) и отрицательных эмоций (центр отвращения).

Большие полушария. Большие полушария – это самый крупный отдел головного мозга, занимающий основную часть полости черепа и прикрывающий сверху ствол и мозжечок. Правое и левое полушария соединяются перемычкой из белого вещества – мозолистым телом. Поверхность больших полушарий покрыта серым веществом (корой), состоящим в основном из нейронов, расположенных в несколько слоёв (рис. 128). Общая поверхность коры больших полушарий человека около 2400 см², толщина – от 2 до 5 мм.

Под корой находится белое вещество, состоящее из массы нервных волокон, связывающих нейроны коры между собой и с нижележащими отделами мозга. В толще полушарий среди белого вещества находятся ядра серого вещества, образующие подкорковые центры. Основная функция этих ядер – управление движениями.

Поверхность полушарий собрана в складки. Выступающие части поверхности образуют извилины, а углубления – борозды. Они намного увеличивают поверхность коры больших полушарий. Самые глубокие борозды делят каждое полушарие на четыре доли: лобную, теменную, затылочную и височную (рис. 129). Они примыкают к соответствующим костям и потому носят их названия. Центральная борозда отделяет лобную долю от теменной, боковая – височную долю от лобной и теменной.

Рис. 128. Нейроны коры больших полушарий (микрофотография)

Рис. 129. Доли больших полушарий головного мозга: 1 – лобная; 2 – теменная; 3 – затылочная; 4 – височная

С эволюционной точки зрения кору больших полушарий делят на древнюю, старую и новую. Основная функция древней коры – анализ обонятельной информации. Обонятельные нервы (I пара) приносят информацию от органа обоняния непосредственно в большие полушария. Обонятельная зона расположена в глубине височных долей, на дне боковой борозды. Старая кора связана с научением и памятью; при её повреждении нарушаются процессы запоминания. Однако большая часть коры (около 95 % её площади) – это новая кора. Она состоит из чувствительных (сенсорных), двигательных и ассоциативных зон.

В чувствительные зоны поступает информация от органов чувств, от кожи, мышц, суставов, внутренних органов (рис. 130). Причём в каждое полушарие чувствительная информация поступает от противоположной стороны тела. Слуховая зона расположена в верхней части височной доли. В глубине височной доли, на дне боковой борозды находится вкусовая зона. Зрительная зона расположена в затылочной доле, там происходит формирование зрительных ощущений. Передняя часть теменной доли – это зона кожно-мышечной чувствительности. К нейронам этой зоны приходит информация от кожи, скелетных мышц, сухожилий, суставов.

Рис. 130. Основные зоны коры больших полушарий головного мозга человека с наружной (А) и внутренней (Б) сторон: 1 – двигательная; 2 – кожно-мышечной чувствительности; 3 – зрительная; 4 – слуховая; 5 – обонятельная и вкусовая

В задней части лобной доли перед центральной бороздой расположена двигательная зона. Возбуждения нейронов этой зоны обеспечивают все произвольные движения человека. При этом волокна, идущие от правого и левого полушарий, перекрещиваются и управляют мышцами противоположной стороны тела.

Передняя часть лобной доли и задняя часть теменной – это ассоциативные зоны. Они связывают (ассоциируют) друг с другом чувствительные и двигательные области и у человека служат местом реализации высших психических функций. Ассоциативная теменная кора объединяет всю полученную мозгом сенсорную информацию и формирует общую картину окружающего мира. Ассоциативная лобная кора – это высший центр управления поведением. Здесь из многочисленных потребностей отбирается самая важная и формируется цель деятельности, план достижения цели на основании анализа обстановки и прошлого опыта. Сигналы из ассоциативной лобной коры поступают в расположенную рядом двигательную кору и запускают наши движения. Именно с развитием ассоциативных зон коры связан высокий уровень психических способностей человека.

Сведения о достигнутых результатах приходят по обратным связям в кору больших полушарий, и в зависимости от полученного эффекта деятельность прекращается или продолжается в изменённом виде.

Асимметрия больших полушарий. У человека правое и левое полушария функционально различны. В левом полушарии у 95 % правшей и у 70 % левшей находятся центры речи. Поэтому у большинства людей именно левое полушарие воспринимает речь как устную, так и письменную и обеспечивает грамматически правильные ответы. Оно свободно оперирует символами и знаками, осуществляя математические операции. Левое полушарие связывают обычно с абстрактно-логическим мышлением. Правое полушарие воспринимает обстановку в целом. Здесь возникают так называемые интуитивные решения. В правом полушарии происходит распознавание образов и мелодий, запоминание лиц, восприятие произведений искусства с эстетической точки зрения. Это полушарие отвечает в первую очередь за образное мышление.

Вся сознательная деятельность человека находится под контролем коры больших полушарий. Эта часть мозга обеспечивает взаимодействие организма с окружающей средой, организует адекватное поведение, отвечает за мышление, сознание, память, речь, то есть является материальной базой для психической деятельности человека.

ПЕРЕДНИЙ МОЗГ; ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ МОЗГ: ТАЛАМУС, ГИПОТАЛАМУС; ПОЛУШАРИЯ БОЛЬШОГО МОЗГА, МОЗОЛИСТОЕ ТЕЛО, КОРА, БОРОЗДЫ, ИЗВИЛИНЫ, ДОЛИ МОЗГА, ДРЕВНЯЯ, СТАРАЯ И НОВАЯ КОРА.

Вопросы

1. Какие отделы различают в переднем мозге?

2. Каковы функции таламуса и гипоталамуса?

3. Почему поверхность полушарий собрана в складки?

4. Как распределяется серое и белое вещество в полушариях большого мозга? Какие функции они выполняют?

5. В чём состоят функции древней и старой коры?

6. Как распределяются функции между левым и правым полушариями большого мозга?

Задания

1. Объясните, в каком полушарии произошло повреждение двигательных центров, если у больного наступил паралич правой ноги или руки.

2. Обобщите и представьте в виде схемы или таблицы информацию о чувствительных, двигательных и ассоциативных зонах новой коры.

3. Рассмотрите рисунок 130, А. Предположите, какие функции выполняют не выделенные цветом участки лобной и теменной доли.