Биологическое значение процесса миелинизации. Апоптоз неполноценных нейронов

Развитие аксона сопровождается его погружением в шванновскую клетку и образованием миелиновой оболочки (рис. 4.20). При этом аксон никогда не контактирует с цитоплазмой шванновской клетки, а погружается в углубление ее мембраны. Края этой мембраны смыкаются над аксоном, образуя удвоенную мембрану, которая несколько раз наматывается вокруг аксона в виде спирали. На более поздних стадиях спираль закручивается более плотно и образуется компактная миелиновая оболочка. Ее толщина в крупных нервах может достигать 2-3 мкм.

Миелиновая оболочка образуется в нескольких микронах от тела клетки, сразу за аксонным холмиком, и покрывает все нервное волокно. Отсутствие такой оболочки ограничивает функциональные возможности нервного волокна: снижается скорость проведения возбуждения по нему.

Раньше других начинают миелинизировагься периферические нервы, затем аксоны в спинном мозге, стволовой части головного мозга, мозжечке и позже - в больших иолуша- риях головного мозга.

Рис. 4. 20. Образование миелиновой оболочки нервного волокна в периферической нервной системе (а) и в ЦНС (б)

Миелинизация спинномозговых и черепно-мозговых нервов начинается на четвертом месяце внутриутробного развития. Двигательные волокна покрываются миелином к моменту рождения ребенка, а большинство смешанных и чувствительных нервов - к трем месяцам после рождения. Многие черепно-мозговые нервы миелинизируются к полутора-двум годам. К двум годам миелинизируются слуховые нервы. Полная миелинизация зрительного и языкоглоточного нервов отмечается только у трех-четырехлетних детей, у новорожденных они еще не миелинизированы. Ветви лицевого нерва, иннервирующие область губ, миелинизируются с 21-й до 24-й недели внутриутробного периода, другие его ветви приобретают миелиновую оболочку значительно позже. Этот факт свидетельствует о раннем формировании морфологических структур, при участии которых осуществляется сосательный рефлекс, хорошо выраженный к моменту рождения ребенка.

Проводящие пути спинного мозга хорошо развиты к моменту рождения и почти все миелинизированы, за исключением пирамидных путей (они миелинизируются к третьему - шестому месяцам жизни ребенка). В спинном мозге раньше других миелинизируются моторные пути. Еще во внутриутробный период они оказываются сформированными, что проявляется в спонтанных движениях плода.

Миелинизация нервных волокон в головном мозге начинается во внутриутробном периоде развития и закапчивается после рождения (рис. 4.21). В отличие от спинного мозга, здесь раньше других миелинизируются афферентные пути и сенсорные области, а двигательные - через пять-шесть месяцев, а некоторые и значительно позже после рождения. К трем годам миелинизация нервных волокон в основном заканчивается, но рост нервов в длину продолжается и после трехлетнего возраста.

В процессе развития мозга в формировании упорядоченных связей между миллиардами нервных клеток решающая роль принадлежит активности самих нейронов, а также влиянию внешних факторов.

Хотя человек рождается с полным набором нейронов, которые образуются в эмбриональный период, мозг новорожденного по массе составляет 1/10 часть мозга взрослого. Увеличение массы мозга происходит за счет увеличения размеров нейронов, а также числа и длины их отростков.

Процесс развития нервных сетей можно разделить на три этапа. Первый этап включает образование незрелых нейронов (нейробластов) путем деления в соответствии с генетической программой. Незрелый нейрон, еще не имеющий аксона и дендритов, обычно мигрирует из места своего образования в соответствующий участок нервной системы. Нейроны могут мигрировать на большие расстояния. Способ их перемещения напоминает движение амебы. Миграцию направляют глиальные клетки (рис. 4.22, а). Незрелые мигрирующие нейроны тесно примыкают к глиальным клеткам и как бы ползут по ним. Достигнув своего постоянного места расположения, клетка образует контакты с другими нейрона-

Рис. 4.21.

Рис. 4.22.

а - незрелые нервные клетки, мигрирующие вдоль отростков радиальных глиальных клеток; 6 - постепенное утолщение стенки нервной трубки и установление ориентации пирамидных нейронов будущей коры больших

полушарий

ми. Сразу же устанавливается ориентация клеток: например, пирамидные нейроны выстраиваются в ряды так, что их ден- дриты направлены к поверхности коры, а аксоны - в подлежащее белое вещество (рис. 4.22, б).

Второй этап характеризуется интенсивным ростом уже мигрировавшего нейрона за счет образования аксона и денд- ритов. На конце отростка, идущего от тела клетки, имеется утолщение - конус роста (см. рис. 4.19). В нем скапливаются необходимые для роста аксона вещества. Конус роста перемещается с помощью амебоидных движений в сторону клетки-мишени, прокладывая себе путь через окружающие ткани. Движение конуса роста происходит с участием микро- шипиков, отходящих от более крупных выпячиваний. Часть микрошипиков, вступивших в контакт с клеткой-мишенью, образуют синапсы, остальные - втягиваются обратно. В большинстве случаев аксоны «правильно выбирают» направление и находят «свою» мишень с высокой точностью. Исследования на молекулярном уровне показали, что конусы роста аксонов «распознают» нужное направление благодаря специфическим веществам на поверхности клеток, расположенных вдоль пути роста. Эти биологически активные вещества - молекулярные метки - выделяются самими клетками-мишенями. Удаление таких меток приводит к бесцельному росту аксона. Выбор мишени происходит не сразу и включает в себя процесс корректировки многих ошибочных первоначальных связей. Биологически активные вещества, выделяемые клеткой-мишенью, регулируют также ветвление отростков.

Определенные группы нейронов выделяют специфические метки, которые узнаются другими нейронами, благодаря этому возможно установление высокоизбирательных нервных связей. Кроме того, имеются специфические биологически активные вещества, ускоряющие рост нейронов. Например, фактор роста нервов влияет на рост и созревание нейронов спинальных и симпатических ганглиев.

Важными моментами в процессе развития нейрона считают появление способности к генерации и проведению нервных импульсов, а также формирование синаптических контактов.

Третий этап - образование «адресных» и стабильно работающих нервных связей. Формирование нервных сетей требует особенно высокой точности. Нередко причиной отклонений в поведении человека может быть «ошибка в адресе» межнейронных синаптических связей. Активное синаптическое взаимодействие нейронов происходит в процессе прохождения импульсов. При регулярном и интенсивном поступлении сигналов в виде ПД синаптические связи в сетях нейронов укрепляются и, напротив, ослабление или полное прекращение стимуляции нарушает синаптическое взаимодействие и даже приводит к деградации не задействованных синапсов. Разрушение таких контактов, сокращение отростков и гибель части образовавшихся нервных клеток запрограммированы в онтогенезе. Таким путем устраняется заведомо избыточное число образующихся в раннем эмбриогенезе нейронов и их контактов. Сохраняются активно работающие нейронные структуры, а именно те, которые получают достаточный приток информации из внешней и внутренней среды организма.

В процессе онтогенеза в нейронах происходят и другие изменения. Так, после рождения увеличиваются длина и диаметр аксонов (рис. 4.23) и продолжается их миелинизация. Эти процессы заканчиваются в основном к 9-10 годам. При этом существенно повышается скорость проведения возбуждения по нервным волокнам: у новорожденных она составляет только 5% уровня взрослых. Другая причина увеличения

Рис. 4.23.

скорости проведения импульсов - возрастание числа ионных каналов в нейронах, повышение мембранного потенциала и амплитуды ПД. Эффекты положительного влияния стимуляции на развитие мозга ограничены чувствительным периодом. Ослабление стимуляции в этот период не лучшим образом сказывается на морфофункциональном формировании мозга.

Поступление достаточного объема многосторонней информации в развивающийся мозг способствует появлению нейронов, специфически реагирующих на сложные комбинации сигналов. Этот механизм, по-видимому, лежит в основе способности человека отражать реально существующие феномены внешнего мира на основе индивидуального (субъективного) опыта.

Замечательная особенность нервной системы взрослого человека - точность межнейронных связей, но для ее достижения с раннего детства необходима постоянная стимуляция мозга. Дети, которые провели первый год жизни в ограниченном, бедном информацией окружении, развиваются медленно. Для нормального развития мозга ребенок должен получать из внешней среды разные виды сенсорных стимулов: тактильных, зрительных, слуховых, в том числе обязательно речевых. Вместе с гем положительная роль «сверхстимуляции» в развитии нервной системы не доказана.

Связи между центральными нейронами наиболее активно формируются в период от рождения до 3 лет (рис. 4.24; 4.25). От того, как нейроны соединяются друг с другом на начальных этапах формирования мозга, во многом зависят его индивидуальные особенности. Информация, поступающая в мозг,

Рис. 4.24.

обеспечивает создание все новых сочетаний соединений и увеличение числа контактов между нейронами за счет роста их дендритов. Интенсивная нагрузка мозга до самого преклонного возраста защищает его от преждевременной деградации. Известно, что у образованных людей, постоянно пополняющих свои знания, число связей между нейронами возрастает, причем высокий уровень образования даже снижает опасность заболеваний, связанных с нарушением этих связей.

Известно, что у человека после рождения каждый нейрон па протяжении жизни сохраняет способность к росту, обра-

Рис. 4.25.

зованию отростков и новых синаптических связей, особенно при наличии интенсивной сенсорной информации. Под ее влиянием синаптические связи могут также перестраиваться и менять медиатор. Это свойство лежит в основе процессов научения, памяти, адаптации к постоянно меняющимся условиям внешней среды, восстановительных процессов в период реабилитации после различных заболеваний и перенесенных травм.

Онтогенез нервной системы или нейроонтогенез - это генетически детерминированные структурные и функциональные преобразования нервной ткани с момента рождения до момента смерти организма. Этапы нейроонтогенеза соответствуют этапам общего онтогенеза и также представляют собой два параллельно идущих процесса: прогресс и регресс (см. предыдущую главу).

Нейроонтогенез начинается и продолжается антенатально, затем прерывается в перинатальном периоде на период родов, восстанавливается в раннем постнатальном этапе (после неонатального периода), продолжается и наиболее интенсивно протекает в первое десятилетие жизни. В это время нервная система проходит основной адаптационный период с момента начала структурного, а затем функционального созревания нервной ткани под действием факторов окружающей среды.

Созревание нервной ткани продолжается в течение длительного времени, хотя условно можно считать, что оно идет до тех пор, пока в нервной системе не начнутся сначала медленные, но постепенно

ускоряющиеся и, наконец, преобладающие инволюционные процессы. Например, известно, что желтый пигмент нейронов - липофусцин впервые появляется у ребенка 7-10 лет, и его нормальное содержание (типичное для взрослого организма) сохраняется до 30-летнего возраста, и только потом оно превышает нормативные значения.

Основные события антенатального этапа

Для антенатального этапа нейроонтогенеза характерны:

Миграция нейронов ПВО к местам своего назначения;

Начало роста аксонов к клеткам-мишеням и образование синапсов;

Начало роста дендритов и их ветвление. Эти процессы наблюдаются за несколько недель до начала родов и останавливаются в случае патологического действия факторов среды (см. гомеорез в главе 12);

Начало миелинизации нервных волокон и окончаний;

Глиальная дифференцировка, трофическое и иммунное обеспечение сформировавшихся структур нервной системы.

Формирование основных структур

Нервная ткань зародыша развивается на антенатальном этапе из дорсального утолщения эктодермы - нервной пластинки, которая прогибается и превращается в желобок, а затем замыкается в нервную трубку, обособляющуюся от кожной части эктодермы. Нервная трубка является эмбриональным зачатком всей нервной системы - это стадия нейруляции.

Начиная с 25-го дня беременности, головной конец нервной трубки последовательно проходит стадии трех и пяти мозговых пузырей.

На 3-м месяце беременности из мозговых пузырей образуются основные структуры головного мозга.

Первоначально головной мозг - это утолщенные стенки мозговых пузырей. Из них развиваются продолговатый, задний (мост и мозжечок), промежуточный (диэнцефальная область) и конечный мозг (ствол головного мозга и кора больших полушарий), а полости мозговых пузырей становятся полостями мозговых желудочков. Обращенная к полости внутренняя зона мозговых пузырей вместе с околожелудочковой зоной (стенки полости) называется перивентрикулярной областью мозга.

Утолщение стенок мозговых пузырей обусловлено форсированным размножением нейронов ПВО, их радиальной миграцией и размещением в краевой (наружной) зоне стенок мозговых желудочков - будущей коре больших полушарий. При этом краевая зона как бы отодвигается молодыми нейронами кнаружи, образуя слои субвентрикулярной зоны, в которой начинается и интенсивно протекает размножение глиальных клеток. В это время в краевой зоне уже прекращен митоз нейронов, она постепенно сужается и в ней формируется корковая пластинка, состоящая из нейронов определенной степени зрелости.

Краевая зона мозга вместе с корковой пластинкой образуют серое (корковое) вещество мозга - это поверхностные слои коры больших полушарий и коры мозжечка, а также центральные ядра мозжечка и ядра ствола головного мозга в составе чувствительных, ассоциативных и двигательных нейронов. Одновременно с формированием серого вещества между корковой пластинкой с наружной стороны и субвентрикулярной зоной с внутренней стороны мозговых желудочков образуется промежуточная зона, в которой постепенно уменьшается количество нейронов и их место занимают нервные волокна, формирующие белое вещество головного мозга.

Нейроны серого вещества спинного мозга развиваются из нейробластов. На поперечном срезе спинного мозга - это внутренняя (центральная) часть, содержащая ядра передних и задних рогов в составе афферентных нейронов и пучковых клеток. Компоненты белого вещества спинного мозга - это его периферическая часть (на поперечном разрезе выделяется в виде буквы Н или «бабочки»).

Периферическая часть включает продольно ориентированные миелиновые волокна - это проводящие пути (передние, боковые и задние), связывающие между собой различные отделы нервной системы.

На 3-м месяце беременности из средних отделов нервной трубки формируются ствол мозга и ганглиозная пластинка. Нервная трубка дает начало трем слоям клеток: внутреннему (эпендима), среднему (мантия или плащ) и наружному (краевая вуаль).

Краевая вуаль - это отростки клеток, расположенных во внутреннем и среднем слоях.

В дальнейшем из эпендимы образуются глиальные клетки, а из мантии - нейробласты (предшественники нейронов) и спонгиобласты (астроциты и олигодендроглиоциты).

Ствол мозга объединяет продолговатый, средний и промежуточный мозг, а также базальную часть конечного мозга.

В центре продолговатого мозга расположена ретикулярная субстанция (формация), распространяющаяся до промежуточного мозга и состоящая из мелких мультиполярных нейронов. Как макросистема ретикулярная формация связана с корой больших полушарий, корой мозжечка, гипоталамической областью мозга и спинным мозгом (см. выше).

Нейробласты передних столбов спинного мозга дифференцируются в моторные нейроны передних рогов, их аксоны выходят из спинного мозга и образуют его передние корешки.

В задних столбах и промежуточной зоне развиваются вставочные (ассоциативные) нейроны, и их аксоны вступают в белое вещество спинного мозга, образуя проводящие пути. В задние рога входят аксоны клеток спинальных ганглиев.

Ганглиозная пластинка развивается из средних отделов нервной трубки, ее основу составляют две группы клеток, расположенных по краям нервных валиков перед их окончательным смыканием в нервную трубку. Клетки ганглиозной пластинки служат исходным материалом для чувствительных краниальных нервных узлов (многочисленные ядра мультиполярных нейронов ствола мозга, предназначенные для переключения нервных импульсов, восходящих к коре и нисходящих от нее на ствол и спинной мозг), а также спинальных нервных узлов вегетативной нервной системы, иннервирующей внутренние органы, сосуды и железы.

Миграция и размещение нейронов

Уникальной особенностью нервной системы является высокая точность формирования общей сети межнейронных связей. Эта особенность обеспечивается генетическим предназначением каждого нейрона, который «знает» то конкретное место, куда растет его аксон (только к своей клетке-мишени), игнорируя другие клетки и создавая синапсы не в любом, а «заранее определенном» месте и при этом проходя путь, нередко равный 50 см.

В основе столь точного пути лежит химическое сродство, выражающееся в наличии на поверхности клеток-мишеней своеобразных химических меток (хапотаксических ориентиров), позволяющих аксонам их узнавать. Полагают, что в этом процессе важная роль принадлежит топографическим взаимоотношениям нейронов и хро-

нологической последовательности созревания их функциональных связей.

Миграция молодых нейронов в кору головного мозга осуществляется центробежно к краевой (наружной) зоне по глиальным волокнам, располагающимся в толще стенки мозгового желудочка, - это основной путь миграции. Молодые нейроны не имеют аксона и дендритов, но у них на месте будущего аксона есть конус роста, находящийся в постоянном «ощупывающем пространство» движении и определяющий направление миграции. Конус роста аксона имеет аппарат узнавания химических ориентиров, находящихся в стенке мозгового желудочка - это гликопротеидные (хапотаксические) факторы.

Мигрируя по стволу радиальной глии, молодые нейроны один за другим отправляются к будущей коре больших полушарий, собираясь в конце пути в нейронные модули или колонки. Чем позже добрался до своей колонки нейрон, тем более поверхностное место на ней он занимает над ранее пришедшими нейронами, пробираясь сквозь их слои вверх.

В соответствии с послойным размещением нейронов в коре больших полушарий в дальнейшем будут различаться функции ее «этажей». Для других отделов нервной трубки, из которых формируются структуры ствола головного и спинного мозга, характерны миграция и размещение нейронов с их концентрацией не в колонках, а пластах, например, располагающихся в краниальных и спинальных ганглиях.

Таким образом, размещение нейронов в строго определенных местах не является случайным - оно генетически детерминировано. В связи с этим возникает возможность создания аксонами нейронов ложных межнейронных связей, и тогда появляются неполноценные нейроны, занимающие не «свои места». Такие нейроны утрачиваются. Механизмы их гибели различны - это либо некроз, либо апоптоз нейрона (см. главу 10).

Рост аксонов и дендритный спраунинг

Рост аксона нейрона начинается с движения конуса роста к клеткемишени. Скорость этого роста определяется скоростью роста (перемещения) цитоскелета аксона, которая не превышает 2 мм в сутки. Одновременно к встрече с конусом роста готовится клетка-мишень, формирующая на своей поверхности рецепторное поле для образования точечного контакта при этой встрече.

Время роста аксона к клетке-мишени соответствует времени созревания на ее поверхности рецепторного поля, т.е. это генетически контролируемый синхронный процесс. В случае образования точечного контакта одного из щупальцев конуса роста с клеткой-мишенью в этом месте формируется терминальное утолщение, участвующее в образовании полноценного синапса.

Дендритный спраунинг - это арборизация (ветвление) дендритов нейронов и образование дендритного дерева (сети). Первые дендритные отростки появляются в начале перинатального периода вскоре после завершения миграции и размещения нейронов в коре и подкорковых структурах мозга. Затем рост дендритов прерывается на период родов и восстанавливается в раннем постнатальном нейроонтогенезе (после неонатального периода). В это время расширение дендритной сети идет в основном за счет процесса ветвления, а не увеличения количества дендритов, так как один нейрон имеет 1-3 таких отростка.

Наиболее интенсивный дендритный спраунинг происходит в постнатальном нейроонтогенезе, когда постепенно увеличивается действие факторов окружающей среды на мозг ребенка. Подтверждением этому служит рост массы головного мозга. Если мозг новорожденного весит 350-400 г, то в 9 мес его масса удваивается, в 3-5 лет утраивается, 18-20 лет мозг весит 1500-1600 г., а у взрослого человека его масса даже достигает 2000 г.

Следует отметить, что именно возобновлением строительства дендритного дерева, формированием нервных окончаний и следующим за ними синаптогенезом головной мозг начинает последовательно отражать нарастающее действие на него факторов окружающей среды и таким образом адаптироваться к ним. Иными словами, это отражение перенесено из антенатального в постнатальный нейроонтогенез, т.е. отсрочено во времени.

Миелинизация нервных волокон

Миелинизация нервных волокон - это их обволакивание (одевание) в миелиновые оболочки, состоящие из особых глиальных (шванновских) клеток, содержащих миелин - жироподобный пигмент из липидов и пептидов. Как сказано выше, начало миелинизации нервных волокон и окончаний приходится на антенатальный этап. Миелинизация значительной части нервных волокон и окончаний завершается в первом десятилетии жизни.

Среди причин, нарушающих миелинизацию, следует привести перивентрикулярную энцефалопатию и лейкомаляцию, в ходе которой активируются факторы некроза опухолей (ФНО), инициирующие аутоиммунный процесс в белом веществе с дисмиелинизацией и атрофией нервной ткани.

Переход к постнатальному этапу

Мозг плода перед родами значительно увеличивается в объеме, достигая 350-400 г. Это происходит благодаря росту аксонов. Параллельно увеличению массы мозга растет масса тела, достигающая у новорожденного 3,0-3,5 кг. Соответственно растет потребность мозга в кислороде, и плацента постепенно начинает не справляться с ее удовлетворением, что приводит к усилению физиологической гипоксии плода, которая служит сигналом к завершению внутриутробного этапа развития и вызывает роды.

Непосредственно перед родами в материнском организме повышается концентрация биологически активных веществ гормональной, пептидной и липидной природы. Этот «материнский коктейль» проникает через плаценту в организм плода и вызывает в нем состояние готовности к рождению: снижение температуры тела, трофики и обмена веществ, замедление нервной, эндокринной и иммунной активности, уменьшение частоты сердечных сокращений, ослабление дыхания и активных движений. В результате действия «материнского коктейля» снижается потребность плода в кислороде и повышается его устойчивость к гипоксии во время родов.

Постнатальный этап

В сравнении с другими органами и системами организма, мозг новорожденного считается наиболее подготовленным к условиям существования в постнатальной жизни. Однако это относится не столько к непосредственному функционированию мозговых структур, сколько к их дальнейшему развитию и обучению навыкам работы в окружающей среде, т.е. речь идет об адаптации мозга к абсолютно новым для него условиям внешней среды. Такая адаптация возникает не сразу: сначала ей предшествует первая «стрессовая» неделя, или неонатальный период жизни. Адаптация начинается с периода первичной настройки жизненно важных функций (дыхание, кровообращение, пищеварение).

Период первичной настройки жизненно важных функций

Сразу после рождения на мозг новорожденного обрушивается мощный поток воздействия факторов окружающей среды. В первые секунды и минуты жизни выключаются старые механизмы дыхания и кровообращения через плаценту и включаются новые механизмы дыхания и кровообращения через легкие. Резко изменяются условия гравитации (после нахождения организма в околоплодных водах). Появляются и быстро нарастают потоки афферентной (сенсорной) информации в виде зрительных, слуховых и тактильных раздражителей. При этом в течение 1-2 ч жизни у новорожденного нейтрализуется действие «материнского коктейля» (см. главу 12).

В первые 12 ч жизни (или к концу первых суток) начинают подавляться, а затем постепенно утрачиваются (как правило, в течение первой недели жизни) базовые врожденные автоматизмы (кроме автоматизмов сосания и шагового), а также исчезают врожденные способности удерживать голову, имитировать движения матери или врача (например, показывать язык), т.е. развивается «феномен обнуления». Вместе с тем частично сохраняются остаточные функциональные возможности «уходящего» этапа онтогенеза, и на их фоне формируются новые (или обновленные) функции. Например, при сохранении автоматизма сосания развиваются и закрепляются функции захвата материнского соска, активного сосания, жевания и проглатывания. Таким образом, начало постнатального этапа нейроонтогенеза связано с первичной настройкой жизненно важных функций организма и «прощанием» с внутриутробными функциями.

Долговременный адаптационный период

После первичной настройки жизненно важных функций следует долговременный адаптационный период, в ходе которого мозг ребенка медленно приспосабливается к новым условиям окружающей среды и постепенно увеличивается в объеме. Начиная со второй недели жизни возобновляется (после «консервации» на период родов) рост аксонов и дендритов. Их рост служит базой для последующего развития межнейронных сетей (спраунинга), в ходе которого будут совершенствоваться («повышать функциональное мастерство») нервная система и смежные с ней другие системы организма. При этом продолжается миелинизация аксонов и дендритов, идет глиальная дифференцировка, трофическое и иммунное обеспечение нервной ткани.

В первые 2 мес жизни в ходе аксоно-дендритного спраунинга первыми начинают ветвиться отростки пространственно отдаленных нейронов. За ними постепенно объединяются в общую межнейронную сеть нервные окончания ранее разветвившихся раздельно отростков нейронов, в которых в дальнейшем происходит синаптогенез.

В течение 3-18 мес жизни происходит интенсивное развитие связей сенсорной системы и двигательных навыков ребенка, необходимых для активных контактов с внешней средой, т.е. начинается процесс «обучения». В это время ребенок последовательно осваивает активное видение и слух, навыки держания головы, ползания, сидения, стояния, хождения, понимание обращенной речи, произношение отдельных слов и т.д. (см. главу 12). Благодаря отсроченному и последовательному спраунингу, масса каждого нейрона возрастает в 3-5 раз, что является причиной увеличения массы мозга. Ощутимый вклад в это увеличение вносит миелинизация нейронов, нервных стволов и волокон, а также пролиферация глиальных клеток. Далее постепенно формируются центральные отделы зрительного, слухового, двигательного, вкусового и тактильного анализаторов, и на их основе начинаются длительный период обучения и приобретения мозгом ребенка персонального опыта общения с окружающей средой, включающий первые 1,5-3 года жизни, дошкольный и школьный возрастные периоды. Окончательное формирование нервной системы завершается в 18-20 лет.

Апоптоз неполноценных нейронов

Апоптоз неполноценного нейрона - это его программированная гибель или «альтруистическое самоубийство». Как сказано выше, путем апоптоза уничтожаются около 5 млрд (3%) нейронов.

В апоптозе участвуют особые информационные молекулы - ФНО и интерлейкины, относящиеся к классу цитокинов, выполняющих роль переносчиков информации (нейротрансмиттеров). С их помощью регулируются метаболические, трофические, иммунные и другие процессы в нейронах (см. главу 8). ФНО продуцируются в ПВО и гипоталамусе при участии микроглии и астроцитов. Эти цитокины обладают крайне важными для клеток свойствами, выступая как факторы роста, факторы отторжения и как нейроиммуномодуляторы. Во многих случаях их влияние становится пусковым механизмом развития патологии ПВО мозга.

В частности, их высокое содержание вызывает тяжелые нарушения трофики нервной ткани (вплоть до необратимого повреждения, проявляющегося некрозом, некротическим шоком и кахексией), приводит к угнетению (и реже к усилению) пролиферации нейронов, но при этом не влияет на деление трансформированных клеток.

Нередко посредниками действия ФНО могут быть интерфероны. Кроме того, в конце внутриутробного периода ФНО стимулируют синтез простагландинов и могут вызвать преждевременные роды.

Цепочка молекулярных событий, происходящих при апоптозе, до конца не ясна, но, по-видимому, в их основе лежит механизм получения нейроном информации о несоответствии генетической программе.

Молекулярные механизмы формирования межнейронных связей

Известно, что генная сеть, участвующая в формировании и функционировании нервной системы человека, включает около 20 тыс. генов.

В нейронах одновременно экспрессируется не менее 2500 генов (среди них охарактеризовано всего 125 генов или около 5%). Причем эта часть генов резко превышает часть генов, работающих в клетках других органов. Например, из всех молекул мРНК, выделенных из клеток печени или почек, только 4-6% клеток вступают в ДНК-РНКгибридизацию, что крайне мало, так как их должно быть не менее

Кроме того, высказано предположение, что в нейронах филогенетически молодых отделов головного мозга (у человека они обеспечивают функции, отсутствующие у других биологических видов) экспрессируется больше генов, чем в старых отделах могза. Например, в пользу этого свидетельствуют данные, что в нейронах ассоциированных зон коры больших полушарий экспрессировались 35,6% генов, а в нейронах проекционных зон - 30,8%.

Эти различия, по-видимому, лежат в основе специализации разных отделов мозга при развитии разных функций. Иными словами, благодаря такой специализации в ходе нейроонтогенеза растет объем активной генетической информации.

В свою очередь, об этом свидетельствуют данные о ДНК-РНКгибридизации, согласно которым по мере увеличения интенсивно-

сти функционирования ПВО усиливаются активность и сложность генетических эффектов в нервной ткани: у 22-недельного эмбриона в нейронах мозга активны только 8% генов, тогда как у взрослых людей их более 25%.

Реализация экспрессии генов в различных областях мозга обусловливает развитие широкой сети межнейронных связей (см. ниже). Основными механизмами развития таких связей являются генерация и проведение нервного импульса и внутриклеточный транспорт структурных элементов цитоплазмы.

Генерация и проведение нервного импульса

Механизм генерации (возбуждения) и проведения нервного импульса в системе межнейронных связей заключается в появлении и быстром распространении (перемещении) реакции локальной деполяризации мембраны осевого цилиндра по длине нервного волокна.

В ходе деполяризации участка мембраны (условно назовем его первым участком) ионы Na+ меняют отрицательный заряд на положительный путем повышения проводимости этих ионов в смежном участке мембраны (второй участок), что обеспечивает выход ионов К+ на поверхность мембраны первого участка, в котором восстанавливается исходный уровень разности потенциалов, и так далее по всей мембране осевого цилиндра нервного волокна.

Нервный импульс - это быстрая реакция. Скорость деполяризации мембраны осевого цилиндра определяет скорость передачи нервного импульса, и она тем выше, чем толще осевой цилиндр. В среднем для толстых волокон она составляет 5-120 м/с, а для тонких - 1-2 м/с. При передаче нервного импульса через миелиновые волокна скорость выше, чем при передаче через безмиелиновые волокна.

Локальная деполяризация мембраны также происходит при мышечном сокращении. В этом случае прохождение нервного импульса открывает каналы, обычно закрытые для пассивного транспорта ионов Са2+, и впускает эти ионы в миофибриллы. В результате в нервно-мышечном синапсе освобождается ацетилхолин, что вызывает локальную деполяризацию мембраны. Выход ионов Са2+ из сократившихся миофибрилл происходит путем их обмена на ионы Na+ и зависит от натриевого градиента, поскольку существует другая система, обеспечивающая транспорт ионов натрия внутрь, а ионов кальция наружу мембраны (см. главу 6).

Молекулярная организация работы синаптического аппарата сложна. Нейроны, способные выделять в синаптическую щель один и тот же медиатор, объединяются в эргические системы, которые связаны между собой особыми путями - трактами, соединяющими специфические синапсы. С молекулярных позиций хорошо изучена схема работы норадреналинергического синапса (см. главу 8). В этом случае пусковым фактором служит импульс, пришедший из пресинаптической мембраны аксона в постсинаптическую мембрану клетки-мишени, в которой в ответ на импульс возбуждается сигнал, распространяющийся по аксону в пресинаптическую мембрану и в виде пузырьков с медиатором поступающий в синаптическую щель, а потом в постсинаптическую мембрану другой клеткимишени, - это прерывистый межклеточный аксоно-аксональный контакт. Прерывистость контактов необходима для поддержания быстрой скорости распространения импульса, так как возбуждение может распространяться по мембране нейрона от тела клетки и обратно.

Аксональный транспорт

Наряду с проведением нервного импульса через систему прерывистых межнейронных связей (синапсов) существует второй механизм прохождения молекулярной информации - внутриклеточный транспорт. Для нейрона, основная цитоплазма которого сконцентрирована в аксонах и дендритах, простирающихся на значительные расстояния от ядра клетки, внутриклеточный транспорт или движение элементов цитоплазмы имеет большое значение.

Аксональный транспорт в целом хорошо изучен. Среди транспортируемых элементов:

Лизосомы и пероксисомы - большие, средние и мелкие вакуоли с гидролитическими и окислительными ферментами, представляющие собой емкости для переработки отходов, или своеобразные «очистные сооружения»;

Митохондрии, производящие энергию в виде АТР, - своеобразные «электростанции»;

Микротрубочки, представленные нестабильным белком определенной полярности - тубулином, выполняющим роль транспортных путей;

Синаптические пузырьки с различными медиаторами и регуляторными ферментами;

«строительные материалы» - белковые, липидные и другие молекулы;

Продукты распада молекул и др.

В отличие от нервного импульса, аксональный транспорт - это медленные реакции. Их средняя скорость не превышает 2 мм в сутки. Вместе с тем, у разных органелл и элементов цитоплазмы скорости транспорта разные. Так, синаптические пузырьки могут перемещаться со скоростью свыше 400 мм в сутки.

С одинаковой скоростью антеградно (к терминальной части) перемещаются «строительные материалы», а ретроградно (к ядру) - продукты их распада. При этом поддерживается баланс их перемещения: поступает ровно столько, сколько расходуется.

Митохондрии совершают маятниковые движения, двигаясь то антеградно, то ретроградно. Благодаря такому движению обеспечивается энергетическое снабжение по всей длине аксона (дендрита) нейрона.

В аксональном транспорте также принимают участие активированные нервными импульсами сократительные единицы - белки (актин, миозин, тубулин, некоторые ферменты), микротрубочки и другие элементы.

Закономерности информационного обеспечения и основное свойство коры больших полушарий мозга

Информационное обеспечение коры больших полушарий мозга базируется на следующих закономерностях:

Многоуровневое (многоэтажное) прохождение информации; основано на особенностях миграции и размещения нервных клеток при формировании нейронных модулей (колонок), являющихся структурными единицами коры больших полушарий;

Прерывистость прохождения информации в синапсах между этажами, характерная для всей сети межнейронных связей;

Постоянство активности коры мозга; обеспечивается ретикулярной субстанцией, контролирующей прохождение информации между этажами и ее прерывистость в синапсах; при избытке информации эта субстанция ее аккумулирует, создавая резервы, а при недостатке - добавляет из резервов, поддерживая равномерную интенсивность потоков и, следовательно, постоянную активность коры;

Дублирование информационных каналов; основанное на межнейронных связях, формирующих единую сеть рецепторных оконча-

ний, расположенных во всех частях организма; рецепторы этой сети воспринимают разную по содержанию и назначению информацию, в том числе одной направленности; например, положение тела в пространстве контролируется с помощью потоков информации, поступающей в кору головного мозга одновременно от зрительного, вестибулярного и слухового анализаторов, а также рецепторов мышц, кровеносных сосудов, рук, ног, туловища и головы; поэтому в случае ошибок приема и переключения информации кора мозга все-таки получает необходимую информацию и дает правильный ответ. Указанные закономерности позволяют коре больших полушарий анализировать восходящие к ней потоки информации, переключать их в синапсах, изменять скорости проведения, фильтровать (отсеивать) наименее значимую, пропускать и доставлять по месту назначения наиболее значимую информацию, увеличивать или уменьшать ее объемы, поддерживать равномерную интенсивность потоков, адаптироваться к окружающей среде, принимать своевременные и адекватные решения, реализуемые в разнообразных функциях, и, следовательно, поддерживать постоянную активность коры.

Вместе с тем, эти закономерности обеспечивают развитие основного свойства коры больших полушарий - способность отражать (запечатлять) результаты действия факторов окружающей среды.

В случае нормального нейроонтогенеза это свойство проявляется на морфологическом уровне как специфическая картина зрелой межнейронной сети с особенностями цитоархитектоники и миелоархитектоники (при УЗИ, КТ- и ЯМР-томографии). На физиологическом уровне это свойство выражается как проявление обычного сознания и реализация основных нервных и высших психических функций.

Признаками отражения и адаптации коры к окружающей среде являются:

Готовность к функциональным переменам и последовательной смене старых функций на новые функции и навыки в критические периоды развития;

Полноценное развитие функций и навыков при минимальных энергетических затратах (см. предыдущую главу);

Восполнение утрачиваемых элементов нервной ткани и выбор наиболее эффективных межнейронных сетей при их интенсивной работе;

Пластичность (компенсаторность) функционирования структур мозга в изменяющихся условиях среды при одновременном сохранении их автономности. Важно подчеркнуть особое значение этих признаков при проведении терапии заболеваний, проявляющихся патологией ПВО мозга.

Нарушения нейроонтогенеза как результат первичного поражения перивентрикулярной области мозга

Нарушения нейроонтогенеза относятся к одной из нерешенных проблем нейрогенетики. Их систематизация представляет значительные трудности, объясняемые участием нервной системы практически во всех патологических процессах. Это относится как к наследственной, так и к ненаследственной патологии.

Нервная система поражается не только первично, но и вторично, на фоне поражения других систем организма, либо одновременно с ними в результате общих механизмов.

На ранних этапах нейроонтогенеза мозг эмбриона почти исключительно представлен ПВО, к сфере деятельности которой относятся: миграция и размещение нейронов, образование нейронных колонок, рост аксонов и дендритов, формирование синапсов. ПВО регулирует эти процессы на основе химического узнавания своих нейронов среди множества чужих, что сближает ее с иммунной системой.

Находясь на границах капиллярного кровотока и цереброспинальной жидкости, ПВО выполняет защитные (барьерные) функции, что также сближает ее с иммунной системой. В качестве барьеров выступают астроцитарные клетки, играющие роль рецепторов, воспринимающих молекулярную информацию из капиллярного кровотока и при циркуляции ликвора.

Таким образом, ПВО является особой системой мозга. Она обеспечивает медленные процессы его развития, выполняя формообразующую (ростовую) функцию, сохраняя трофический и иммунный гомеостаз нервной ткани и выступая в роли «стража» (гематоэнцефалический и ликвороэнцефалический барьеры) на границах между капиллярным кровотоком или ликвором с одной стороны и мозгом, с другой стороны.

При патологии ПВО все эти медленные процессы тормозятся и останавливаются, приводя к неврологической патологии. На рис. 51 показана роль ПВО мозга в развитии такой патологии.

Рис. 51. Роль ПВО мозга в нарушении матричной, формообразующей, трофической и иммунной функций (по Скворцову И.А., 2000)

ПВО поражается при морфогенетических нарушениях и нарушениях метаболизма мозговых структур, нейроинфекции, гипоксии мозга и родовой травме. Поражение ПВО, возникшее в результате этих причин, ведет к нарушениям формообразования структур мозга, гипоплазии и другим его аномалиям, нарушениям трофического и иммунного обеспечения критических периодов нейроонтогенеза и как следствие - к функциональному дефициту мозга. На рис. 52 представлена схема взаимосвязи основных причин и результатов поражения ПВО мозга.

Функционирование ПВО зависит от гестационной незрелости (влияние эндотоксинов, ФНО и других цитокинов), а также от перинатального неблагополучия (гипоксия и родовая травма). Наряду с этими причинами в перечне причин такой зависимости

Рис. 52. Примерная схема взаимосвязи основных причин и результатов поражения ПВО мозга (по Скворцову И.Α., 2001)

значатся недоношенная беременность, фетоплацентарная недостаточность в результате инфицирования матери во время беременности, инфаркты плаценты, внутриутробное инфицирование плода, повышенное давление ликвора в желудочках мозга, малый вес и артериальная гипертензия на фоне дыхательных расстройств у новорожденного, НБО, хромосомные синдромы, первичные нейрогенетические заболевания нейрона и глиальных элементов, болезни рецепторов, трансмембранного транспорта разных ионов и нейромедиаторов.

Все перечисленные причины нарушают формообразование, трофику и иммунную защиту мозга и даже при слабо выраженных изменениях ведут к гипоплазии и/или незначительному функциональному дефициту, а при изменениях средней и тяжелой степени - к перивентрикулярной энцефалопатии (ПВЭ) и лейкомаляции соответственно.

В ряде случаев изменения ПВО имеют общие механизмы. Например, внутриутробная нейроинфекция и/или гипоксия плода могут вызвать паралич ресничек эпендимы, выстилающей стенки желудочков мозга и спинномозгового канала, что обусловит развитие врожденной (вентрикулярной) гидроцефалии, повышение внутричерепного давления, нарушение циркуляции ликвора и таким образом приведет к задержке аксонального и дендритного спраунинга, синаптогенеза, дистрофическим или деструктивным изменениям в коре и подкорковых образованиях.

Среди тяжелых перинатальных поражений ПВО следует отметить действие эндотоксинов кишечника, стимулирующих у плода и новорожденного продукцию ФНО, интерлейкинов и других цитокинов, приводящих к расстройствам микроциркуляции, апоптозу и аутоиммунным нарушениям в тканях мозга. При этом аутоиммунные механизмы реализуются путем возникновения ишемических и геморрагических очагов в бассейнах каротидной и вертебробазилярной сосудистых систем ПВО, коре больших полушарий, подкорковых и стволово-мозжечковых структурах с последующими дистрофическими или деструктивными изменениями в них в виде дисмиелинизации и атрофии, что может привести к смерти. Однако значительно чаще в ПВО развиваются не грубые деструктивные процессы (лейкомаляция), а дистрофия, в основе которой лежат долговременные метаболические, трофические и иммунные нарушения (энцефалопатия).

Вместе с тем, если основные формообразующие процессы в мозге уже завершились, то эти изменения ограничиваются незначительными нарушениями трофики и иммунного обеспечения нервной ткани.

Обеспечивается олигодендроцитами. Каждый олигодендроглиоцит образует несколько «ножек», каждая из которых оборачивает часть какого-либо аксона. В результате один олигодендроцит связан с несколькими нейронами. Перехваты Ранвье здесь шире, чем на периферии. Согласно исследованию 2011 г. мощную миелиновую изоляцию в мозге получают наиболее активные аксоны, что позволяет им далее работать ещё эффективнее. Важную роль в этом процессе играет сигнализатор глутамат.

в миелинизированные волокна в НС проводят импульс быстрее, чем немиелинизоровнные

Миелиновая оболочка - это не клеточная мембрана. Оболочку образуют шванновские клетки, типа рулета, они создают области с высоким сопротивлением, и ослабляют ток утечки из аксона. Получается, что потенциал как бы перескакивает от перехваток перехвату, от этого и скорость проведения импульса становится выше.

8. Си́напс (греч. σύναψις, от συνάπτειν - обнимать, обхватывать, пожимать руку) - место контакта между двумя нейронами или между нейроном и получающей сигнал эффекторной клеткой. Служит для передачи нервного импульса между двумя клетками , причём в ходе синаптической передачи амплитуда и частота сигнала могут регулироваться.

Типичный синапс - аксо-дендритический химический. Такой синапс состоит из двух частей: пресинаптической , образованной булавовидным расширением окончаниема ксона передающей клетки и постсинаптической , представленной контактирующим участком цитолеммы воспринимающей клетки (в данном случае - участком дендрита). Синапс представляет собой пространство, разделяющее мембраны контактирующих клеток, к которым подходят нервные окончания. Передача импульсов осуществляется химическим путём с помощью медиаторов или электрическим путём посредством прохождения ионов из одной клетки в другую.

9. Химический синапс - особый тип межклеточного контакта между нейроном и клеткой-мишенью. Состоит из трёх основных частей: нервного окончания с пресинаптической мембраной , постсинаптической мембраны клетки-мишени и синаптической щели между ними.

электрические - клетки соединяются высокопроницаемыми контактами с помощью особых коннексонов (каждый коннексон состоит из шести белковых субъединиц). Расстояние между мембранами клетки в электрическом синапсе - 3,5 нм (обычное межклеточное - 20 нм).Так как сопротивление внеклеточной жидкости мало(в данном случае), импульсы проходят не задерживаясь через синапс. Электрические синапсы обычно бывают возбуждающими.

При деполяризации пресинаптической терминали открываются потенциал-чувствительные кальциевые каналы, ионы кальция входят в пресинаптическую терминаль и запускают механизм слияния синаптических пузырьков с мембраной. В результате медиатор выходит в синаптическую щель и присоединяется к белкам-рецепторам постсинаптической мембраны, которые делятся на метаботропные и ионотропные. Первые связаны с G-белком и запускают каскад реакций внутриклеточной передачи сигнала. Вторые связаны с ионными каналами, которые открываются при связывании с ними нейромедиатора, что приводит к изменению мембранного потенциала. Медиатор действует в течение очень короткого времени, после чего разрушается специфическим ферментом. Например, в холинэргических синапсах фермент, разрушающий медиатор в синаптической щели - ацетилхолинэстераза. Одновременно часть медиатора может перемещаться с помощью белков-переносчиков через постсинаптическую мембрану (прямой захват) и в обратном направлении через пресинаптическую мембрану (обратный захват). В ряде случаев медиатор также поглощается соседними клетками нейроглии.

10. Нервно-мышечный синапс (мионевральный синапс) - эффекторное нервное окончание на скелетном мышечном волокне.

Нервный отросток проходя через сарколемму мышечного волокна утрачивает миелиновую оболочку и образует сложный аппарат с плазматической мембраной мышечного волокна, образующийся из выпячиваний аксона и цитолеммы мышечного волокна, создавая глубокие «карманы». Синаптическая мембрана аксона и постсинаптическая мембрана мышечного волокна разделены синаптической щелью. В этой области мышечное волокно не имеет поперечной исчерченности, характерно скопление митохондрий и ядер. Терминали аксонов содержат большое количество митохондрий и синаптических пузырьков с медиатором (ацетилхолином).

1. Пресинаптическое окончание
2. Сарколемма
3. Синаптический пузырек
4. Никотиновый ацетилхолиновый рецептор
5. Митохондрия

11. Нейромедиа́торы (нейротрансмиттеры , посредники ) - биологически активные химические вещества, посредством которых осуществляется передача электрического импульса с нервной клетки через синаптическое пространство между нейронами . Нервный импульс, поступающий в пресинаптическое окончание, вызывает освобождение в синаптическую щель медиатора. Молекулы медиаторов реагируют со специфическими рецепторными белками клеточной мембраны, инициируя цепь биохимических реакций, вызывающих изменение трансмембранного тока ионов, что приводит к деполяризации мембраны и возникновению потенциала действия.

Нейромедиаторы являются, как и гормоны, первичными мессенджерами, но их высвобождение и механизм действия в химических синапсах сильно отличается от такового гормонов. В пресинаптической клетке везикулы, содержащие нейромедиатор, высвобождают его локально в очень маленький объём синаптической щели. Высвобожденный нейромедиатор затем диффундирует через щель и связывается с рецепторами на постсинаптической мембране. Диффузия является медленным процессом, но пересечение такой короткой дистанции, которая разделяет пре- и постсинаптические мембраны (0,1 мкм или меньше), происходит достаточно быстро и позволяет осуществлять быструю передачу сигнала между нейронами или между нейроном и мышцей.

Недостаток какого-либо из нейромедиаторов может вызывать разнообразные нарушения, например, различные виды депрессии. Также считается , что формирование зависимости от наркотиков и табака связано с тем, что при употреблении этих веществ задействуются механизмы производства нейромедиатора серотонина, а также других нейромедиаторов, блокирующие (вытесняющие) аналогичные естественные механизмы.

Классификация нейромедиаторов:

Традиционно нейромедиаторы относят к 3 группам: аминокислоты, пептиды, моноамины (в том числе катехоламины)

Аминокислоты :

§ Глутаминовая кислота (глутамат)

Катехоламины :

§ Адреналин

§ Норадреналин

§ Дофамин

Другие моноамины :

§ Серотонин

§ Гистамин

А также :

§ Ацетилхолин

§ Анандамид

§ Аспартат

§ Вазоактивный интестинальный пептид

§ Окситоцин

§ Триптамин

12. Нейроглия, или просто глия - сложный комплекс вспомогательных клеток нервной ткани, общный функциями и, частично, происхождением (исключение - микроглия).Глиальные клетки составляют специфическое микроокружение для нейронов, обеспечивая условия для генерации и передачи нервных импульсов, обеспечивают тканевый гомеостаз и нормальное функц-е клетки, а также осуществляя часть метаболических процессов самого нейрона. Основные функции Нейроглии:

Создание между кровью и нейронами гемато-энцефалического барьера, необходимого как для защиты нейронов, так и главным образом для регуляции поступления веществ в ЦНС и их выведения в кровь;

Обеспечение реактивных свойств нервной ткани (образование рубцов после травмы, участие в реакциях воспаления, в образовании опухолей)

Фагоцитоз (удаление погибших нейронов)

Изоляция синапсов (контактные участки между нейронами)

Источники онтогенетического развития нейроглии:появилась в процессе развития нервной системы из материала нервной трубки.

13. Макроглия (от макро... и греч. glнa - клей), клетки в мозге, заполняющие пространства между нервными клетками - нейронами - и окружающими их капиллярами. М. - основная ткань нейроглии, часто с ней отождествляемая; в отличие от микроглии, имеет общее с нейронами происхождение из нервной трубки . Более крупные клетки М., образующие астроглию и эпендиму, участвуют в деятельности гемато-энцефалического барьера, в реакции нервной ткани на повреждения и инфекции. Более мелкие, так называемые сателлитные клетки нейронов (олигодендроглия), участвуют в образовании миелиновых оболочек отростков нервных клеток - аксонов, обеспечивают нейроны питательными веществами, особенно в период усиленной активности мозга.

14. Эпе́ндима - тонкая эпителиальная мембрана, выстилающая стенки желудочков мозга и спинномозговой канал. Эпендима состоит из эпендимных клеток или эпендимоцитов, относящихся к одному из четырёх типов нейроглии. В эмбриогенезе эпендима образуется из эктодермы.

Важный показатель созревания нервных структур - миелинизация нервных волокон. Она развивается в центробежном направлении от клетки к периферии. Фило- и онтогенетически более старые системы миелинизи-руются раньше. Так, миелинизация в спинном мозге начинается на 4-м месяце внутриутробного развития, и у новорождённого она практически заканчивается. При этом вначале миелинизируются двигательные волокна, а затем - чувствительные. В разных отделах нервной системы миелинизация происходит неодновременно. Сначала миелинизируются волокна, осуществляющие жизненно важные функции (сосания, глотания, дыхания и т.д.). Черепные нервы миелинизируются более активно в течение первых 3-4 мес жизни. Их миелинизация завершается приблизительно к году жизни, за исключением блуждающего нерва. Аксоны пирамидного пути покрываются миелином в основном к 5-6 мес жизни, окончательно - к 4 годам, что приводит к постепенному увеличению объёма движений и их точности.

Развитие условно-рефлекторной деятельности

Один из основных критериев нормального развития мозга новорождённого - состояние основных безусловных рефлексов, так как на их базе формируются условные рефлексы. Кора головного мозга даже у новорождённого подготовлена для формирования условных рефлексов. Вначале они формируются медленно. На 2-3-й неделе жизни вырабатывается условный вестибулярный рефлекс на положение для кормления грудью и покачивание в люльке. Затем идёт быстрое накопление условных рефлексов, образующихся со всех анализаторов и подкрепляющихся пищевой доминантой. Условный рефлекс на звуковой раздражитель в виде защитного (мигательного) движения век образуется к концу 1-го месяца жизни, а пищевой рефлекс на звуковой раздражитель - на 2-м. В это же время формируется и условный рефлекс на свет.

В целом уже на самых ранних этапах развития созревание нервной системы осуществляется по принципу системогенеза с формированием в первую очередь отделов, обеспечивающих жизненно необходимые реакции, отвечающие за первичную адаптацию ребёнка после рождения (пищевые, дыхательные, выделительные, защитные).

При оценке развития и состояния нервной системы учитывают жалобы, результаты расспроса матери, а в старшем возрасте - и ребёнка. Обращают внимание также на крик, двигательную активность, мышечный тонус, безусловные рефлексы, патологические неврологические знаки, психомоторное развитие.

ОСМОТР

При осмотре новорождённого обращают внимание на стигмы дизэмбриогенеза (малые аномалии развития), окружность и форму головы, состояние черепных швов и родничков, наличие кефалогематом, родовой опухоли, кровоизлияний в склеры глаз. У более старших детей оценивают поведение и реакцию на окружающее (безразличие, сонливость, апатия, страх, возбуждение, эйфория), а также настроение, выражение лица, мимику, жесты и т.д.

КРИК

Начало осмотра нередко сопровождается громким криком. Длительность крика здорового ребёнка адекватна действию раздражителя (голод, тактильные или болевые воздействия, мокрые пелёнки и др.). Вскоре после устранения дискомфорта крик прекращается.

ДВИГАТЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ

У здорового новорождённого верхние и нижние конечности согнуты и приведены к туловищу, пальцы рук сжаты в кулачки, стопы находятся в умеренном тыльном сгибании по отношению к голеням под углом 90-100°.

Определённую двигательную реакцию у новорождённого вызывают температурные и болевые раздражители. Так, в ответ на воздействие холода двигательная активность уменьшается, появляется сосудистая кожная реакция в виде мраморности кожных покровов, часто возникают плач, тремор конечностей и подбородка. При перегреве нарастает беспорядочность движений. Для болевых раздражений характерна недифференцированная хаотическая общая и местная реакция с движением в противоположном от раздражителя направлении. Мелкоразмашистый тремор рук и нижней челюсти, возникающий при крике или беспокойстве ребёнка в первые 3 дня жизни, обычно не является патологией.

У детей более старшего возраста координацию движений оценивают как при осмотре (излишняя суетливость, двигательное беспокойство, добавочные движения), так и при проведении координационных проб (пяточно-коленной, пальце-носовой).

МЫШЕЧНЫЙ ТОНУС

Для новорождённых характерен физиологический гипертонус мышц-сгибателей как в проксимальных, так и дистальных отделах. Гипертонус мышц-сгибателей рук сохраняется до 2-2,5 мес, мышц-сгибателей ног - до 3-3,5 мес. Оценить мышечный тонус можно с помощью пробы на тракцию: нужно взять ребёнка за запястья и потянуть на себя. При этом руки у него слегка разгибаются в локтевых суставах, затем разгибание прекращается, и ребёнок всем телом подтягивается к рукам. О мышечном тонусе можно судить и по способности Одерживать тело в горизонтальном положении лицом вниз над поверхностью пеленальника (на руке исследующего). Руки ребёнка при этом слегка согнуты, а ноги вытянуты.

РЕФЛЕКСЫ

У детей первых месяцев жизни исследование начинают с выявления врождённых безусловных рефлексов.

БезусловныЕ рефлексЫ

При исследовании безусловных рефлексов учитывают их наличие или отсутствие, симметричность, время появления и угасания, выраженность, а также соответствие возрасту ребёнка.

Выделяют сегментарные и надсегментарные двигательные автоматизмы.

Сегментарные двигательные автоматизмы регулируются сегментами спинного мозга (спинальные автоматизмы) или стволом мозга (оральные автоматизмы).

- Ладонно-ротовой рефлекс вызывается надавливанием большим пальцем на ладонь ребёнка. Ответная реакция - открывание рта и наклон головы.

- Поисковый рефлекс: при поглаживании кожи в области угла рта (не следует прикасаться к губам) происходят опускание губы, отклонение языка и поворот головы в сторону раздражителя. Рефлекс особенно хорошо выражен перед кормлением.

- Сосательный рефлекс: если вложить в рот ребёнка соску, то он начинает совершать сосательные движения. Рефлекс исчезает к концу 1-го года жизни.

- Хватательный рефлекс: схватывание и прочное удержание пальцев, вложенных в ладонь ребёнка. При этом иногда удаётся приподнять ребёнка над опорой.

- Рефлекс Моро можно вызвать различными приёмами: приподняв ребёнка за руки таким образом, чтобы затылок соприкасался с поверхностью стола, быстро опустить его; ударить по поверхности, на которой лежит ребёнок, с двух сторон от головы на расстоянии 15-20 см. В ответ ребёнок вначале отводит руки в стороны и разжимает пальцы (первая фаза), а затем через несколько секунд возвращает руки в исходное положение (вторая фаза); при этом руки как бы охватывают туловище.

- Защитный рефлекс: если новорождённого положить на живот лицом вниз, голова его поворачивается в сторону.

Рефлексы опоры и автоматической ходьбы: ребёнка берут за подмышечные впадины со стороны спины, поддерживая большими пальцами голову. Приподнятый таким образом ребёнок сгибает ноги в тазобедренных и коленных суставах. Поставленный на опору, он опирается на неё полной стопой, «стоит» на полусогнутых ногах, выпрямив туловище. При лёгком наклоне туловища вперёд ребёнок совершает шаговые движения по поверхности, не сопровождая их движением рук

- Рефлекс ползанья: ребёнка кладут на живот таким образом, чтобы голова и туловище были расположены по одной линии. В таком положении ребёнок на несколько мгновений поднимает голову и совершает движения, имитирующие ползание. Если подставить под подошвы ребёнка ладонь, он начинает активно отталкиваться ногами от препятствия, в «ползанье» включаются руки.

- Рефлекс Галанта: при раздражении кожи спины вблизи и вдоль позвоночника ребёнок изгибает туловище дугой, открытой в сторону раздражителя

- Рефлекс Переса: если лежащему на руке исследователя ребёнку провести пальцем от копчика к шее, слегка надавливая на остистые отростки позвонков, он поднимает таз, голову, сгибает руки и ноги Этот рефлекс вызывает у новорождённого отрицательную эмоциональную реакцию.

Надсегментарные позотонические автоматизмы осуществляются центрами продолговатого и среднего мозга и регулируют состояние мышечного тонуса в зависимости от положения тела и головы.

- Лабиринтные установочные рефлексы вызываются изменением положения головы в пространстве. У ребёнка, лежащего на спине, повышен тонус разгибателей шеи, спины, ног. Если его перевернуть на живот, то увеличивается тонус сгибателей этих частей тела.

- Верхний рефлекс Ландау: если ребёнка 4-6 мес держать свободно в воздухе лицом вниз (на руках, расположенных под его животом), он поднимает голову, устанавливает её по средней линии и приподнимает верхнюю часть туловища.

- Нижний рефлекс Ландау: в положении на животе ребёнок разгибает и поднимает ноги. Этот рефлекс формируется к 5-6 мес.

Челябинская государственная медицинская академия

Кафедра гистологии, цитологии и эмбриологии

Лекция

«Нервная ткань. Нервные волокна и нервные окончания»

2003 г.

План

1. Понятие о нервном волокне

2. Характеристика безмиелиновых нервных волокон.

3. Характеристика миелиновых нервных волокон.

4. Периферический нерв: понятие, строение, оболочки, регенерация.

5. Синапсы: понятие, классификации по локализации, эффекту, эволюции, характеру нейротрансмиттера, строению.

6.Нервные окончания: понятия, разновидности, строение чувствительных и двигательных нервных окончаний.

Список слайдов

1.Тельце Фатер- Пачини 488.

2.Миелиновын нервные волокна 446

3.Поперечный срез периферического нерва 777.

4.Нервные синапсы на поверхности мультиполярной нервной клетки 789.

5.Тельце Фатер- Пачини и тельце Мейснера 784.

6.Тельце Мейснера 491.

7.Тельце Мейснера 786.

8.Свободные нервные окончания в эпителии

9.Свободные нервные окончания в эпидермисе 782.

10.Двигательные нервные окончания в скелетной мышце 785.

11.Синапс (схема) 778.

12.Ультраструктура синапсов 788

13.Миелиновые нервные волокна 780

14.Безмиелиновые нервные волокна 444.

15.Миелинизация нервных волокон 793.

16.Нервный пучок 462.

17.Нервнол-мышечное окончание 487.

18.Инкапсулированные нервные окончания 450.

Нейроны, лежащие в центральной нервной системе и в ганглиях, связаны с периферией при помощи своих отростков: дендритов и аксонов. Выходя на периферию, отростки нервных клеток покрываются оболочками, в результате чего образуются нервные волокна. Каждое нервное волокно содержит, таким образом, отросток нервной клетки (аксон или дендрит)- осевой цилиндр и оболочку, построенную из клеток глии- глиальную оболочку. По строению глиальной оболочки различают миелиновые (мякотные) нервные волокна и безмиелиновые (безмякотные) нервные волокна.

Безмиелиновые (безмякотные) нервные волокна преимущественно встречаются в вегетативной нервной системе. Вырастающие отростки нервных клеток покрываются клетками олигодендроглии, которые принято называть в периферической нервной системе шванновскими клетками или нейролеммоцитами. Эти клетки подвижны и могут даже перекочевывать с одного отростка нервной клетки на другой. Они, распластываясь на поверхности отростка нервной клетки, постепенно скользят по нему. Было установлено, что леммоцит, уплощаясь, постепенно охватывает отросток нервной клетки и смыкается. Место контакта краев клетки называется мезаксоном, т.е. мезаксон представляет собой место соединения двух цитолемм. Иногда шванновская клетка охватывает несколько отростков нервных клеток, в результате образуются нервные волокна кабельного типа. Таким образом, безмиелиновые нервные волокна состоят из осевого цилиндра и глиальной или шванновской непрерывной оболочки. При световой микроскопии безмиелиновые нервные волокна имеют вид тонких тяжей и многочисленных просвечивающихся ядер. Границы шванновских клеток очень тонкие, поэтому они не видны. Рост аксонов происходит поградиенту концентрации специфических химических факторов, вырабатываемых в мишенях (например, фактор роста нервов; ацетилхолин определяет направление роста аксона). Кроме того, возможно, что в пространстве роста аксона распределены молекулярные метки, которые считываются друг за другом растущим отростком, в результате чего он растет в нужном направлении.

Скорость проведения нервного импульса по безмиелиновым нервным волокнам до 5 метров в секунду.

Миелиновые нервные волокна встречаются преимущественно в центральной нервной системе. Первоначально миелиновые волокна образуются точно также как и безмиелиновых волокон. Однако после образования мезаксона развитие безмиелиновых нервных волокон завершается. При образовании миелинового нервного волокна после образования мезаксона клетка начинает вращаться вокруг отростка нервной клетки, в результате чего мезаксон наматывается на отросток, а цитоплазма шванновской клетки оттесняется на периферию. За счет намоток мезаксона образуется дополнительная оболочка нервного волокна, которая получила название миелиновая оболочка. Слои поверхностной мембраны шванновской клетки содержат белки и липоиды, поэтому при многократном наслаивании мезаксона образуется темная миелиновая оболочка, состоящая из холестерина, нейтральных жиров и фосфатидов. Таким образом, миелиновое нервное волокно состоит из осевого цилиндра, окруженного миелиновой и шванновской оболочками. При световой микроскопии на срезах, обработанных осмием, видно, что миелиновое нервное волокно состоит из темной прерывистой миелиновой оболочки и очень тонкой непрерывной шванновской оболочки. Участки, где миелиновая оболочка прерывается, нервное волокно истончается. Эти участки получили название перехватов Ранвье. Таким образом на месте перехвата Ранвье осевой цилиндр покрыт только неврилеммой (шванновской оболочкой). Расстояние между двумя перехватами Ранвье соответствует границам одной шванновской клетки, содержащей одно или два ядра. В области перехвата Ранвье шванновские клетки дают многочисленные пальцевидные выросты, которые беспорядочно переплетаются. Плазматическая мембрана осевого цилиндра в области перехвата Ранвье отличается высокой концентрацией ионных каналов, в особенности натриевых, что обеспечивает генерацию и проведение потенциала действия по длине осевого цилиндра. Миелиновая оболочка неоднородна: в ее толще обнаруживаются насечки Шмидта-Лантермана, которые видны в виде светлых полосок, пересекающих миелиновую оболочку в косом направлении. При электронной микроскопии насечки видны в виде участков, где мембраны имеют неправильный ход или складки. Значение этого явления не установлено. Скорость проведения нервного импульса по миелиновым волокнам достигает 120 метров в секунду, благодаря скачкообразному проведению импульса. Миелиновая оболочка изолирует аксон от индуцирующего влияния со стороны соседних нервных волокон.

Развитие миелиновых волокон в разных участках происходит в разное время. Было показано, что филогенетически более старые системы проводников одеваются миелином раньше. Процесс миелинизации нервных волокон не заканчивается к рождению и продолжается первые годы жизни ребенка. Так, процесс миелинизации черепно-мозговых нервных волокон заканчивается только к 1-1,5 годам, а миелинизация спинальных нервов может растягиваться до 5 лет. Развитие миелиновых оболочек особенно усиливается у ребенка с 8 месяцев жизни в период начала ходьбы. При этом, миелинизация двигательных нервных волокон идет быстрее, чем чувствительных.

Нервные волокна на периферии редко идут одиночно, изолированно. Чаще они лежат пучками, образуя нервы.

Периферический нерв состоит как из миелиновых, так и из безмиелиновых нервных волокон. При этом, те или иные нервные волокна могут преобладать в периферическом нерве. В составе периферического нерва каждое нервное волокно окружено очень тонкой прослойкой нежной соединительной ткани, содержащей кровеносные сосуды. Это эндоневрий. Кровеносные сосуды эндоневрия разветвляются на многочисленные капилляры, которые обеспечивают питание нервных волокон. Отдельные пучки нервных волокон в составе периферического нерва разграничены более выраженными прослойками рыхлой соединительной ткани, которые получили название периневрий. Периневрий с внутренней поверхности выстлан несколькими слоями (от 3 до 10) уплощенных эпителиальных клеток, способных к фагоцитозу. Установлено, что они могут фагоцитировать лепрозные бактерии. По мере истончения нервов число слоев эпителиальных клеток уменьшается, вплоть до одного слоя. В соединительной ткани периневрия содержатся фибробласты, тучные клетки. На обеих поверхностях каждого эпителиального слоя располагается базальная мембрана. Последний эпителиальный слой исчезает вместе со шванновскими клетками при образовании терминалей. Шванновские и эпителиальные клетки периневрия имеют общую ультраструктурную характеристику, но обладают разными антигенными свойствами. Периневрий выполняет барьерную функцию, так как обладает избирательной проницаемостью для различных красителей, коллоидов, протеинов, пероксидазы хрена, электролитов, то есть образует гемато-нейральный барьер, который функционально и структурно соответствует гемато-энцефалическому барьеру центральной нервной системы. Периневрий принимает активное участие в процессах регенерации нервных волокон. Так, установлено, что при повреждении периневрия регенерация нервного волокна не происходит.

С поверхности периферический нерв покрыт эпиневрием, состоящим из коллагеновых и даже эластических волокон. Здесь проходят кровеносные сосуды и залегают отдельные скопления жировых клеток.

Регенерация нервных волокон. Развивающиеся при травме деструктивные и дегенеративные субклеточные процессы, стимулируют одновременно и процессы восстановления.

При повреждении мякотных нервных волокон развивается валлеровская дегенерация, которая наступает уже через 3-7 часов после травмы. Она характеризуется появлением неровности контуров нервного волокна и распада и расслоение миелина на отдельные фрагменты и ее вакуолизация. Миелин распадается до нейтрального жира. Распад миелиновой оболочки происходит до нейтральных жиров. Распад миелина идет параллельно с разрушением (некрозом) осевых цилиндров. Продукты их распада в течение нескольких месяцев резорбируются шванновскими клетками и макрофагами эндоневрия и периневрия (поглощаются, перевариваются и рассасываются). В перикарионе травмированных нейронов наблюдается уменьшение числа канальцев гранулярной эндоплазматической сети (тигролиз). В последующем на месте дегенерировавших участков миелиновых и безмиелиновых нервных волокон остаются лишь тяжи шванновских клеток (бюнгнеровские ленты), которые интенсивно пролиферируют прорастают на встречу друг другу из обоих концов нерва. Одновременно идет разрастание соединительной ткани и кровеносных сосудов. Уже через 3 часа после травмы на концах поврежденных участков (центрального и периферического) образуются утолщения- натеки аксоплазмы, получившие название колбы роста (концевые колбы). Благодаря способности тела нервной клетки продуцировать аксоплазму, от колб роста начинают расти многочисленные безмиелиновые коллатерали, на концах которых формируются колбы, натеки, спирали, намотки, шары. Образовавшиеся коллатерали постепенно продвигаются к перерезанному концу аксона в области травмированной зоны. При этом, часть коллатералей дегенерирует, а остальные продолжают свой рост к периферическому концу нерва. Установлено, что успешная регенерация происходит в том случае, если в периферический конец нерва прорастает достаточное количество аксонов для восстановления нервных связей с рабочими органами. Одновременно происходит интенсивная пролиферация шванновских клеток, что приводит в конечном итоге к образованию мощных скоплений глиальных клеток. Коллатерали прорастают пласт шванновских клеток и покрываются ими, приобретая при этом глиальную оболочку.

Скорость регенерации аксонов периферических нервных волокон происходит у человека 0,1-1,5 мм в сутки (редко до 5 мм в сутки). У детей регенерация идет значительно быстрее. Регенерирующие безмиелиновые нервные волокна через 20-30 дней после травмы покрываются миелиновой оболочкой. Однако обычной толщины она достигает только через 6-8 месяцев после травмы. Степень реиннервации нервного ствола определяется по количеству прорастающих в него нервных волокон. Рост аксонов происходит по градиенту концентрации специфических химических факторов, вырабатываемых в мишенях, например, фактор роста нервов. Большое значение для восстановления аксонов имеют сохранившиеся шванновские клетки, которые маркируют направление роста отростка. Растущий отросток двигается по поверхности этих клеток между плазмолеммой и базальной мембраной. Выделяемые шванновскими клетками нейротрофические факторы, в том числе фактор нервов, поглощаются аксоном и транспортируются в перикарион, где стимулируют синтез белка. Предполагают, что в пространстве роста аксона распределены молекулярные метки. Растущий отросток считывает одну за другой метки и растет в нужном направлении. Если аксон не находит путь роста по шванновским клеткам, то наблюдается хаотичное разрастание его разветвлений.

Основным препятствием для регенерации аксонов поврежденного нерва служит грубый соединительнотканный рубец, образующийся в зоне травмы. В связи с этим, чтобы избежать различного рода осложнений, возникающих в месте травмы, нарушения кровообращения, улучшить регенерацию используются оптимальные методы обработки раны, современные виды шовного материала для соединения концов нерва. Так, предложен полимерный клей, который образовывает вокруг эпиневрия своеобразную муфту, что обусловливает развитие рыхлого соединительнотканного рубца, который в меньшей степени препятствует регенерации. Кроме того, установлено, что твердая мозговая оболочка обладает очень низкой антигенной активностью и быстро рассасывается в тканях, вызывая минимальные воспалительные изменения. В связи с этим, предложено использование твердой мозговой оболочки для изоляции места травмы периферических нервов от окружающих тканей и нитей из нее в качестве шовного материала, что существенно улучшило лечение больных. Кроме того, для ускорения регенерации используются и другие методы. Например, концы поврежденного нерва помещают в трубки, в которые заливают аутогенную сыворотку, благодаря чему снижается инвазия фибробластов. «Метод естественного резерва длины» позволяет без вреда вытянуть поврежденный нерв, так как он располагается зигзагообразно. Применяется аутопластика, то есть пересадка в область травмы отрезка другого нерва. Иногда используют культуру шванновских клеток, которую помещают в область травмы.

Отростки нервных клеток, аксоны или дендриты, заканчиваются либо в тканях, где образуют нервные окончания, либо контактируют с другими клетками, образуя синапсы.

Синапсы представляют собой сложные структуры, формирующиеся в области контакта двух клеток, специализирующиеся на одностороннем проведении нервного импульса.

Понятие синапса было введено на основании физиологических наблюдений Шеррингтоном в 1897 году. Окончательное подтверждение их наличия было осуществлено только в середине 20 столетия с помощью электронного микроскопа. Тем самым была завершена многолетняя дискуссия между сторонниками «нейронной теории» строения нервной системы, согласно которой, нервная клетка считалась основной структурной и функциональной единицей, и сторонниками теории «контуитета», которые провозглашали постулат о непрерывном соединении нейрофибрилл между отростками клеток в единую сеть. Синапсы обладают высокой пластичностью. В головном мозге человека насчитывается 10 химических синапсов.

По характеру контакта различают несколько видов синапсов: аксо-соматические, аксо-дендритические, аксо-аксональные, дендро-дендритические, дендро-соматические (последние три вида синапсов являются тормозными).

По локализации различают центральные синапсы, расположенные в центральной нервной системе, и периферические, лежащие в периферической нервной системе, в том числе в вегетативных ганглиях.

По развитию в онтогенезе различают статические синапсы, расположенные в рефлекторной дуге безусловных рефлексов, и динамические, характерные для рефлекторных дуг условных рефлексов.

По конечному эффекту различают возбуждающие синапсы и тормозные синапсы.

По механизму передачи нервного импульса различают электрические синапсы, химические синапсы и смешанные синапсы. Электрический синапс отличается прежде всего своей симметричностью и тесными контактами обеих мембран. Суженная синаптическая щель в месте электрического контакта перекрыта тонкими канальцами, через которые осуществляется быстрое продвижение ионов между нервными клетками. Таким образом, электрический синапс представляет собой щелевидный контакт между двумя клетками с ионными каналами. Аналогом электрического синапса у человека являются щелевидные контакты в сердечной мышечной ткани. Все синапсы у человека являются практически химическими, так как используют для передачи нервного импульса с одной клетки на другую химическое соединение: нейромедиатор или нейротрансмиттер.

По характеру нейротрансмиттера различают синапсы: холинергические, использующие в качестве нейромедиатора ацетилхолин, адренергические (норадреналин), дофаминергические (дофамин), ГАМК-ергические (ГАМК), пептидергические (пептиды), пуринергические (АТФ). Например, при шизофрении увеличивается число синапсов, использующих для передачи импульса дофамин. В качестве нейротрансмиттеров могут использоваться глутамат, гистамин, серотонин, глицин. В настоящее время принято считать, что каждый нейрон продуцирует более одного нейротрансмиттера.

В области контакта плазмолемма аксона утолщается и называется пресинаптической мембраной. В аксоплазме содержатся многочисленные митохондрии и синаптические пузырьки, содержащие нейротрансмиттер- ацетилхолин (или другой медиатор). Плазмолемма другой клетки в области контакта также утолщается и называется постсинаптической мембраной. Узкое щелевидное пространство между этими мембранами представляет собой синаптическую щель. В пресинаптической мембране имеются многочисленные кальциевые каналы, которые открываются при прохождении волны деполяризации. Постсинаптическая мембрана содержит холинорецепторы, проявляюшие высокую чувствительность к ацетилхолину. При деполяризации пресинаптической мембраны кальциевые каналы открываются и ионы кальция выходят, запуская выход в синаптическую щель ацетилхолина. В каждом синаптическом пузырьке содержится несколько тысяч молекул нейромедиатора, что составляет квант. Синаптические пузырьки могут сливаться с постсинаптической мембраной только при повышении концентрации ионов кальция. В настоящее время синтезирован целый ряд лекарственных препаратов, блокирующих кальциевые каналы, которые широко используются в кардиологии при лечении некоторых видов аритмий. Квант ацетилхолина достигает поверхности постсинаптической мембраны и взаимодействует с холинорецепторами. В результате взаимодействия ацетилхолина с холинорецептором рецепторный белок меняет свою конфигурацию, что приводит к повышению проницаемости постсинаптической мембраны для ионов. Это обусловливает перераспределение ионов калия и натрия по обе стороны мембраны и возникновение волны деполяризации.

Устранение ацетилхолина в дальнейшем происходит за счет ацетилхолинэстеразы, локализованной в синапсе. Ряд химических соединений, в том числе фосфорорганические соединения, токсины бледной поганки ингибируют холинэстеразу, что приводит к высокой концентрации ацетилхолина в синаптической щели, поэтому в этих случаях вводят антидот- атропин, который блокирует холинорецепторы.

Нервные волокна в тканях заканчиваются нервными окончаниями, которые представляют собой сложные структуры на концах дендритов и аксонов в тканях. Все нервные окончания подразделяются на два вида: чувствительные и двигательные.

Чувствительные нервные окончания или рецепторы образованы дендритами нервных клеток. По локализации различают экстерорецепторы, воспринимающие информацию от покровных тканей (например, рецепторы кожи, слизистых оболочек) и интерорецепторы, воспринимающие информацию от внутренних органов (например, рецепторы сосудов). По характеру воспринимающего раздражения различают терморецепторы, хеморецепторы, механорецепторы, барорецепторы, нацирецепторы и др.

По строению рецепторы подразделяются на свободные и несвободные (классификация Лаврентьева). Свободные рецепторы представляют собой структуры в образовании которых участвует только осевой цилиндр, то есть они свободны от клеток глии (если быть точным, то шванновские клетки присутствуют в очень небольшом количестве). При этом ветвления осевого цилиндра лежат свободно среди клеток эпителия. Свободные рецепторы, как правило, воспринимают болевые ощущения.

Несвободные рецепторы образуются ветвлением осевого цилиндра, которые сопровождаются клетками глии, то есть они не свободны от клеток глии. Несвободные рецепторы подразделяются на инкапсулированные и рецепторы с дополнительными структурами.

Инкапсулированные нервные окончания характеризуются наличием сложных оболочек. К инкапсулированным нервным окончаниям относятся пластинчатые тельца (тельца Фатер-Пачини) и осязательные тельца Мейснера. Тельца Фатер-Пачини характерны для соединительно ткани, по характеру воспринимаемого раздражения являются барорецепторами. При образовании этого нервного окончания миелиновое нервное волокно теряет миелиновую оболочку, оставшийся осевой цилиндр разветвляется, его ветвления сопровождаются небольшим количеством глиальных клеток. С поверхности тельце Фатер-Пачини окружено соединительнотканной касулой, состоящей из многочисленных пластинок, наслаивающихся друг на друга. Каждая пластинка состоит из тонких коллагеновых волокон, склееных аморфным веществом, и фибробластов, лежащих между ними.

К инкапсулированным нервным окончаниям относятся также осязательные тельца Мейснера, находящиеся в составе сосочков кожи. Миелиновое нервное волокно, подойдя к сосочку кожи, теряет миелиновую оболочку и обильно разветвляется между многочисленными клетками олигодендроглии. С поверхности тельце покрыто тонкой соединительнотканной капсулой, состоящей в основном из тонких коллагеновых волокон.

К рецепторам с дополнительными структурами относятся диски Меркеля, которые находятся в кожном эпителии. Они представлены клетками Меркеля и контактирующими с ними дендритами нервных клеток. Клетка Меркеля представляет собой видоизмененную эпителиальную клетку(светлая цитоплазма, уплощенное ядро, многочисленные осмиофильные гранулы), лежащую в составе эпителия. Вокруг клетки Меркеля располагается спирально закрученные дендритные веточки. Диски Меркеля обеспечивают высокую тактильную чувствительность.

В скелетной мышечной ткани чувствительные нервные окончания представлены нервно-мышечными веретенами, регистрирующие изменения длины мышечных волокон и скорость их изменений. Веретено состоит из нескольких (до 10-12) тонких и коротких поперечнополосатых мышечных волокон, окруженных тонкой растяжимой капсулой. Это интрафузальные волокна. Волокна, лежащие за пределами капсулы называются экстрафузальными. Актиновые и миозиновые миофибриллы содержатся только на концах интрафузальных волокон, поэтому сокращаться могут только концы интрафузальных мышечных волокон. При этом центральная часть интрафузальных мышечных волокон является несокращающейся. Она является рецепторной. Различают два вида интрафузальных мышечных волокон: волокна с ядерной цепочкой и с ядерной сумкой. Волокон с ядерной сумкой в каждом веретене от 1 до 3. Центральная их часть расширена и содержит много ядер. Волокон с ядерной цепочкой может быть в веретене от 3 до 7. Эти волокна в два раза тоньше и более короткие, а ядра в них расположены цепочкой по всей рецепторной части. К интрафузальным мышечным волокнам подходят афферентные волокна двух типов. Одни из них образуют окончания в виде спирали, оплетающие интрафузальные волокна. Другие образуют гроздьевидные окончания, которые лежат по обе стороны от спиральных окончаний. Когда мышца расслабляется или сокращается происходит изменение длины интрафузальных волокон, что регистрируется рецепторами. Спиральные окончания регистрируют изменение длины мышечного волокна и скорость этого изменения, а гроздьевидные окончания регистрируют только изменение длины. Эфферентная иннервация представлена аксомышечным синапсом на концах мышечного волокна. Вызывая сокращение концевых участков интрафузального мышечного волокна, они обусловливают растяжение его центральной рецепторной части.

Двигательные нервные окончания образованы концевыми отделами аксонов нервных клеток спинного мозга. При световой микроскопии двигательные нервные окончания (эффекторы) имеют вид кустиков или птичьих лапок с пуговчатыми утолщениями на концах. Важно, что двигательные нервные окончания кроме передачи нервного импульса они оказывают трофическое действие, регулируя метаболизм клеток и тканей. При электронной микроскопии эффекторы построены по типу синапса.

Двигательные окончания в скелетных мышцах называются моторными бляшками. Моторная бляшка состоит из из концевого ветвления аксона и подошвы. Миелиновое нервное волокно, подходя к мышечному волокну, теряет миелиновую оболочку и прогибает сарколемму в виде многочисленных пальцевидных выростов. В сарколемме, которая образует впячивания, возникают еще более мелкие углубления. Неврилемма аксона срастается с сарколеммой и возникает конусообразное пространство, заполненное цитоплазмой леммоцитов, здесь же лежат и ядра. В этом пространстве ветвится осевой цилиндр. Пресинаптическая оболочка представлена в двигательной бляшке аксолеммой. Постсинаптической мембраной является сарколемма мышечного волокна. Между этими мембранами формируется щелевидное пространство- синаптическая щель. В нейроплазме аксона концентрируется много митохондрий и мелкие синаптические пузырьки. В саркоплазме мышечного волокна в области бляшки также наблюдается скопление ядер.

Особенности нервных волокон и нервных окончаний в детском организме.

Нервные волокна. В период новорожденности нервные волокна более короткие и более тонкие, чем у взрослого человека. Возрастными особенностями строения периферических нервных волокон является этапный характер их миелинизации. Миелинизация нервных волокон начинается еще во внутриутробном периоде. Первыми миелинизируются волокна филогенетически более древних жизненно важных органов и систем. Однако к рождению ребенка миелинизация не заканчивается. К 9 годам миелинизация нервных волокон в периферических нервах близка к завершению. Миелинизация черепномозговых нервов заканчивается к 1,5 годам, а спинномозговых только к 5 годам. Миелинизация двигательных нервных волокон идет быстрее, чем чувствительных. Миелинизация волокна происходит в центробежном направлении, то есть от клетки к терминалям. Расстояние между перехватами Ранвье у ребенка значительно меньше, чем у взрослого. С возрастом толщина миелиновой оболочки увеличивается. До 3-х лет у ребенка прослойки соединительной ткани более выражены и богаты клеточными элементами.