В яких організмів вперше з'явилася нервова система. Вперше нервова система з'явилася у якоїсь тварини? Загальна характеристика нервової системи

В еволюції нервова система зазнала кілька етапів розвитку, які стали поворотними пунктами якісної організації її діяльності. Ці етапи відрізняються за кількістю та видами нейрональних утворень, синапсів, ознаками їх функціональної спеціалізації, за утворенням угруповань нейронів, пов'язаних між собою спільністю функцій. Виділяють три основні етапи структурної організації нервової системи: дифузний, вузловий, трубчастий.

Дифузнанервова система найбільш давня, є у кишковопорожнинних (гідра) тварин. Така нервова система характеризується множинністю зв'язків сусідніх елементів, що дозволяє збудженню вільно поширюватися по нервовій мережі на всі боки.

Цей тип нервової системи забезпечує широку взаємозамінність і тим більшу надійність функціонування, проте ці реакції мають неточний, розпливчастий характер.

Вузловийтип нервової системи типовий для черв'яків, молюсків, ракоподібних.

Він характерний тим, що зв'язки нервових клітин організовані певним чином, збудження проходить жорстко визначеними шляхами. Така організація нервової системи виявляється більш вразливою. Ушкодження одного вузла викликає порушення функцій всього організму в цілому, але вона за своїми якостями швидше та точніше.

Трубчастанервова система характерна для хордових, вона включає риси дифузного і вузлового типів. Нервова система вищих тварин взяла все найкраще: високу надійність дифузного типу, точність, локальність, швидкість організації реакцій вузлового типу.

Провідна роль нервової системи

На першому етапі розвитку світу живих істот взаємодія між найпростішими організмами здійснювалася через водне середовище первісного океану, до якого надходили хімічні речовини, що їх виділяють. Першою найдавнішою формою взаємодії між клітинами багатоклітинних організмів є хімічна взаємодія за допомогою продуктів обміну речовин, що надходять у рідини організму. Такими продуктами обміну речовин, чи метаболітами, є продукти розпаду білків, вуглекислота та інших. це — гуморальна передача впливів, гуморальний механізм кореляції, чи зв'язок між органами.

Гуморальний зв'язок характеризується такими особливостями:

• відсутністю точної адреси, якою направляється хімічна речовина, що надходить у кров або інші рідини тіла;
• хімічна речовина поширюється повільно;
• хімічна речовина діє у незначних кількостях і зазвичай швидко руйнується чи виводиться із організму.

Гуморальні зв'язки є спільними й у світу тварин, й у світу рослин. На певному рівні розвитку світу тварин у зв'язку з появою нервової системи утворюється нова, нервова форма зв'язків та регуляцій, яка якісно відрізняє світ тварин від світу рослин. Чим вище за своєму розвитку організм тварини, тим більшу роль відіграє взаємодія органів через нервову систему, яка позначається як рефлекторна. У вищих живих організмів нервова система регулює гуморальні зв'язки. На відміну від гуморального зв'язку нервовий зв'язок має точну спрямованість до певного органу та навіть групи клітин; зв'язок здійснюється у сотні разів із більшою швидкістю, ніж швидкість поширення хімічних речовин. Перехід від гуморального зв'язку до нервового супроводжувався не знищенням гуморального зв'язку між клітинами тіла, а підпорядкуванням нервових зв'язків та виникнення нервово-гуморальних зв'язків.

На наступному етапі розвитку живих істот з'являються спеціальні органи - залози, в яких виробляються гормони, що утворюються з харчових речовин, що надходять в організм. Основна функція нервової системи полягає як у регуляції діяльності окремих органів між собою, так і у взаємодії організму як єдиного цілого з навколишнім зовнішнім середовищем. Будь-який вплив зовнішнього середовища на організм виявляється, перш за все, на рецептори (органи почуттів) і здійснюється за допомогою змін, що викликаються зовнішнім середовищем та нервовою системою. З розвитком нервової системи вищий її відділ — великі півкулі мозку — стає «розпорядником і розподільником усієї діяльності організму».

Будова нервової системи

Нервова система утворена нервовою тканиною, яка складається з величезної кількості нейронів- Нервова клітина з відростками.

Нервова система умовно поділяється на центральну та периферичну.

Центральна нервова системавключає головний та спинний мозок, а периферична нервова система- Нерви, що відходять від них.

Головний і спинний мозок є сукупністю нейронів. На поперечному розрізі мозку розрізняють білу та сіру речовину. Сіра речовина складається з нервових клітин, а біла - з нервових волокон, що є відростками нервових клітин. У різних відділах центральної нервової системи розташування білої та сірої речовини неоднакове. У спинному мозку сіра речовина знаходиться всередині, а біла — зовні, а в головному (великі півкулі, мозок), навпаки — сіра речовина — зовні, біла — всередині. У різних відділах головного мозку є окремі скупчення нервових клітин (сірої речовини), розташовані всередині білої речовини, - ядра. Скупчення нервових клітин перебувають і поза центральної нервової системи. Вони називаються вузламиі відносяться до периферичної нервової системи.

Рефлекторна діяльність нервової системи

Основною формою діяльності нервової системи є рефлекс. Рефлекс- реакція організму зміну внутрішнього чи зовнішнього середовища, здійснювана з участю центральної нервової системи у відповідь роздратування рецепторів.

При будь-якому роздратуванні збудження з рецепторів передається по доцентрових нервових волокнах в центральну нервову систему, звідки через вставний нейрон по відцентровим волокнам воно йде на периферію до того чи іншого органу, діяльність якого змінюється. Весь цей шлях через центральну нервову систему до робочого органу називається рефлекторною дугоюутворений зазвичай трьома нейронами: чутливим, вставним та руховим. Рефлекс - складний акт, у здійсненні якого бере участь значно більша кількість нейронів. Порушення, потрапляючи до центральної нервової системи, поширюється на багато відділів спинного мозку і доходить до головного. У результаті взаємодії багатьох нейронів здійснюється реакція організму на роздратування.

Спинний мозок

Спинний мозок- тяж довжиною близько 45 см, діаметром 1 см, знаходиться в каналі хребта, покритий трьома мозковими оболонками: твердою, павутинною та м'якою (судинною).

Спинний мозокзнаходиться в хребетному каналі і являє собою тяж, який вгорі перетворюється на довгастий мозок, а внизу закінчується на рівні другого поперекового хребця. Спинний мозок складається з сірої речовини, що містить нервові клітини, та білої, що складається з нервових волокон. Сіра речовина розташована всередині спинного мозку та оточена з усіх боків білою речовиною.

На поперечному розрізі сіра речовина нагадує букву Н. У ньому розрізняють передні та задні роги, а також сполучну поперечину, в центрі якої знаходиться вузький канал спинного мозку, що містить спинномозкову рідину. У грудному відділі виділяють бічні роги. Вони закладені тіла нейронів, иннервирующих внутрішні органи. Біла речовина спинного мозку утворена нервовими відростками. Короткі відростки з'єднують ділянки спинного мозку, а довгі становлять провідниковий апарат двосторонніх зв'язків із головним мозком.

Спинний мозок має два потовщення - шийне та поперекове, від яких відходять нерви до верхніх та нижніх кінцівок. Від спинного мозку відходить 31 пара спинномозкових нервів. Кожен нерв починається від спинного мозку двома корінцями - переднім та заднім. Задні коріння чутливіскладаються з відростків доцентрових нейронів. Їхні тіла розташовані в спинномозкових вузлах. Передні коріння рухові— є відростками відцентрових нейронів, розташованих у сірій речовині спинного мозку. В результаті злиття переднього та заднього корінця утворюється змішаний спинномозковий нерв. У спинному мозку зосереджено центри, що регулюють найпростіші рефлекторні акти. Основні функції спинного мозку – рефлекторна діяльність та проведення збудження.

У спинному мозку людини закладені рефлекторні центри м'язів верхніх та нижніх кінцівок, потовиділення та сечовипускання. Функції проведення збудження полягає в тому, що через спинний мозок проходять імпульси від головного мозку до всіх областей тіла та назад. По висхідних провідних шляхах до мозку передаються центростемительные імпульси від органів (шкіра, м'язи). По низхідних шляхах відцентрові імпульси передаються від головного мозку до спинної, потім на периферію, до органів. При пошкодженні провідних шляхів спостерігається втрата чутливості у різних ділянках тіла, порушення довільних скорочень м'язів та здатності до руху.

Еволюція головного мозку хребетних

Утворення центральної нервової системи у вигляді нервової трубки вперше з'являється у хордових. У нижчих хордовихнервова трубка зберігається протягом усього життя, у вищих- хребетних – у стадії ембріона на спинній стороні закладається нервова платівка, яка занурюється під шкіру та згортається у трубку. В ембріональній стадії розвитку нервова трубка утворює в передній частині три здуття - три мозкові міхури, з яких розвиваються відділи мозку: передній міхур дає передній і проміжний мозок, середній міхур перетворюється на середній мозок, задній міхур утворює мозок і довгастий мозок. Ці п'ять відділів мозку характерні всім хребетних тварин.

Для нижчих хребетних- риб та земноводних - характерно переважання середнього мозку над іншими відділами. У земноводнихДещо збільшується передній мозок і в даху півкуль утворюється тонкий шар нервових клітин - первинний мозковий склепіння, давня кора. У рептилійзначно збільшується передній мозок за рахунок скупчень нервових клітин. Більшу частину даху півкуль займає давня кора. Вперше у рептилій з'являється зачаток нової кори. Півкулі переднього мозку наповзають інші відділи, унаслідок чого утворюється вигин у сфері проміжного мозку. Починаючи з давніх рептилій, півкулі головного мозку стають найбільшим відділом головного мозку.

У будові головного мозку птахів і плазунівбагато спільного. На даху головного мозку – первинна кора, добре розвинений середній мозок. Однак у птахів у порівнянні з рептиліями зростають загальна маса мозку та відносні розміри переднього мозку. Мозок великий і має складчасту будову. У ссавцівпередній мозок досягає найбільшої величини та складності. Більшу частину мозкової речовини становить нова кора, яка є центром вищої нервової діяльності. Проміжний та середній відділи мозку у ссавців невеликі. Півкулі переднього мозку, що розростаються, накривають їх і підминають під себе. У деяких ссавців мозок гладкий, без борозен і звивин, але у більшості ссавців у корі мозку є борозни та звивини. Поява борозен та звивин відбувається внаслідок зростання мозку при обмежених розмірах черепа. Подальше зростання кори призводить до появи складчастості у вигляді борозен та звивин.

Головний мозок

Якщо спинний мозок у всіх хребетних тварин розвинений більш менш однаково, то головний мозок істотно відрізняться розмірами і складністю будови у різних тварин. Особливо різкі зміни в ході еволюції зазнає переднього мозку. У нижчих хребетних передній мозок розвинений слабо. У риб він представлений нюховими частками та ядрами сірої речовини в товщі мозку. Інтенсивний розвиток переднього мозку пов'язаний із виходом тварин на сушу. Він диференціюється на проміжний мозок і на дві симетричні півкулі, які називаються кінцевим мозком. Сіра речовина на поверхні переднього мозку (кора) вперше з'являється у плазунів, розвиваючись далі у птахів і особливо у ссавців. Дійсно великими півкулями переднього мозку стають лише у птахів та ссавців. В останніх вони покривають майже всі інші відділи мозку.

Головний мозок розташований у порожнині черепа. До нього входять стовбур і кінцевий мозок (кора великих півкуль).

Стовбур мозкускладається з довгастого мозку, варолієвого моста, середнього та проміжного мозку.

Продовгуватий мозокє безпосереднім продовженням спинного мозку та розширюючись, переходить у задній мозок. Він в основному зберігає форму та будову спинного мозку. У товщі довгастого мозку розташовані скупчення сірої речовини - ядра черепно-мозкових нервів. До складу заднього моста входять мозок і варолів міст. Мозок розташований над довгастим мозком і має складну будову. На поверхні півкуль мозочка сіра речовина утворює кору, а всередині мозочка - його ядра. Як і спинний довгастий мозок виконує дві функції: рефлекторну та провідникову. Однак рефлекси довгастого мозку складніші. Це виявляється у важливому значенні у регуляції серцевої діяльності, стані судин, дихання, потовиділення. У довгастому мозку розташовані центри всіх цих функцій. Тут же знаходяться центри жування, ссання, ковтання, відділення слини та шлункового соку. Незважаючи на малу величину (2,5-3 см), довгастий мозок є життєво важливим відділом ЦНС. Ушкодження його може стати причиною смерті внаслідок припинення дихання та діяльності серця. Провідникова функція довгастого мозку та варолієвого мосту полягає у передачі імпульсів зі спинного мозку в головний і назад.

У середньому мозкурозташовані первинні (підкіркові) центри зору та слуху, які здійснюють рефлекторні орієнтовні реакції на світлові та звукові подразнення. Ці реакції виражаються в різних рухах тулуба, голови та очей у бік подразників. Середній мозок складається з ніжок мозку та четверогір'я. Середній мозок регулює та розподіляє тонус (напруга) скелетних м'язів.

Проміжний мозокскладається з двох відділів - таламус та гіпоталамус, кожен з яких складається з великої кількості ядер зорових пагорбів та підбугрової області. Через зорові горби доцентрові імпульси передаються до кори великих півкуль від усіх рецепторів тіла. Жоден доцентровий імпульс, звідки б він не йшов, не може пройти до кори, минаючи зорові горби. Таким чином, через проміжний мозок здійснюється зв'язок усіх рецепторів із корою великих півкуль. У підбугрової області розташовані центри, що впливають на обмін речовин, терморегуляцію та залози внутрішньої секреції.

Мозжечокзнаходиться позаду довгастого мозку. Він складається з сірої та білої речовини. Однак на відміну від спинного мозку та стовбура сіра речовина – кора – знаходиться на поверхні мозочка, а біла речовина розташована всередині, під корою. Мозок координує рухи, робить їх чіткими і плавними, відіграє важливу роль у збереженні рівноваги тіла в просторі, а також впливає на тонус м'язів. При поразці мозочка в людини спостерігається падіння тонусу м'язів, розлад рухів і зміна ходи, сповільнюється і т.д. Однак через деякий час руху і м'язовий тонус відновлюються завдяки тому, що непошкоджені ділянки центральної нервової системи беруть він функції мозочка.

Великі півкулі- Найбільший та розвинений відділ головного мозку. У людини вони утворюють основну масу головного мозку і по всій поверхні покриті корою. Сіра речовина покриває півкулі зовні та утворює кору головного мозку. Кора півкуль людини має товщину від 2 до 4 мм і складається з 6-8 шарів, утворених 14-16 млрд. клітин, різних за формою, величиною та виконуваними функціями. Під корою знаходиться біла речовина. Воно складається з нервових волокон, що зв'язують кору з розташованими нижче відділами центральної нервової системи та окремі частки півкуль між собою.

Кора головного мозку має звивини, розділені борознами, які значно збільшують її поверхню. Три найглибші борозни ділять півкулі на частки. У кожній півкулі розрізняють чотири частки: лобову, тім'яну, скроневу, потиличну. Порушення різних рецепторів надходять у відповідні сприймаючі ділянки кори, які називаються зонами, І звідси передаються до певного органу, спонукаючи його до дії. У корі виділяють такі зони. Слухова зонарозташована у скроневій частці, сприймає імпульси від слухових рецепторів.

Зорова зоналежить у потиличній ділянці. Сюди надходять імпульси від рецепторів ока.

Нюхальна зоназнаходиться на внутрішній поверхні скроневої частки та пов'язана з рецепторами носової порожнини.

Чутливо-руховазона розташована в лобовій та тім'яній частках. У цій зоні знаходяться головні центри руху ніг, тулуба, рук, шиї, язика та губ. Тут лежить і центр промови.

Півкулі головного мозку – це вищий відділ центральної нервової системи, що контролює роботу всіх органів у ссавців. Значення великих півкуль у людини полягає ще й у тому, що вони є матеріальною основою психічної діяльності. І.П.Павлов показав, що у основі психічної діяльності лежать фізіологічні процеси, які у корі мозку. Мислення пов'язані з діяльністю всієї кори мозку, а чи не лише з функцією окремих її областей.

Відділ головного мозку	Функції
Продовгуватий мозок	Провідникова	Зв'язок спинного та вищележачих відділів головного мозку.
	Рефлекторна	Регуляція діяльності дихальної, серцево-судинної, травної систем: харчові рефлекси, рефлекси слиновиділення, ковтання; захисні рефлекси: чхання, моргання, кашель, блювання.
Варолієв міст	Провідникова	Поєднує півкулі мозочка між собою і з корою великих півкуль головного мозку.
Мозжечок	Координаційна	Координація довільних рухів та збереження положення тіла у просторі. Регуляція м'язового тонусу та рівноваги
Середній мозок	Провідникова	Орієнтовні рефлекси на зорові, звукові подразники ( повороти голови та тулуба).
	Рефлекторна	Регуляція м'язового тонусу та пози тіла; координація складних рухових актів ( руху пальців та рук) і т.д.
Проміжний мозок	таламус збір та оцінка інформації, що надходить від органів чуття, передача в кору великих півкуль головного мозку найбільш важливої ​​інформації; регуляція емоційної поведінки, болючих відчуттів. гіпоталамус контролює роботу залоз внутрішньої секреції, серцево-судинної системи, обмін речовин ( спрага, голод), температуру тіла, сон та неспання; надає поведінці емоційне забарвлення ( страх, лють, задоволення, невдоволення)

Кора великих півкуль

Поверхня кори великих півкульу людини становить близько 1500 см 2 , що багато разів перевищує внутрішню поверхню черепа. Така велика поверхня кори утворилася завдяки розвитку великої кількості борозен і звивин, у результаті більшість кори (близько 70%) зосереджена в борознах. Найбільші борозни великих півкуль - центральна, яка проходить упоперек обох півкуль, і скронева, що відокремлює скроневу частку інших. Кора великих півкуль, незважаючи на малу товщину (1,5-3 мм), має дуже складну будову. У ній налічують шість основних шарів, які відрізняються будовою, формою та розмірами нейронів та зв'язками. У корі знаходяться центри всіх чутливих (рецепторних) систем, представництва всіх органів прокуратури та частин тіла. У зв'язку з цим до кори підходять доцентрові нервові імпульси від усіх внутрішніх органів або частин тіла, і вона може керувати їх роботою. Через кору великих півкуль відбувається замикання умовних рефлексів, з яких організм постійно, протягом усього життя дуже точно пристосовується до мінливих умов існування, довкілля.

Нервова система в живому організмі представлена ​​мережею комунікацій, що забезпечують його зв'язок із навколишнім світом та власними процесами. Її базовим елементом є нейрон – клітина з відростками (аксонами та дендритами), що передає інформацію електричним та хімічним шляхом.

Призначення нервового регулювання

Вперше нервова система з'явилася у живих організмів за необхідності більш ефективної взаємодії із середовищем. Розвиток найпростішої мережі передачі імпульсів допомагало як сприймати сигнали ззовні. Завдяки їй стало можливим організовувати власні процеси життєдіяльності для успішнішого функціонування.

Під час еволюції структура нервової системи ускладнювалася: її завданням стало формування адекватної відповіді зовнішні впливу, а й організація власного поведінки. І. П. Павлов назвав такий спосіб функціонування

Взаємодія з середовищем одноклітинних

Вперше нервова система з'явилася в організмів, що складаються з більш ніж однієї клітини, оскільки вона передає сигнали між нейронами, що утворюють мережу. Але вже у найпростіших можна спостерігати здатність реагувати на зовнішні стимули, що забезпечуються внутрішньоклітинними процесами.

Нервова система багатоклітинних якісно відрізняється від аналогічної освіти у найпростіших. Останні всю систему зв'язків мають у своєму розпорядженні в межах метаболізму єдиної клітини. Про різноманітні процеси, які протікають зовні чи всередині, інфузорія «дізнається» через зміну складу протоплазми та активність деяких інших структур. Багатоклітинні живі істоти мають систему, побудовану з функціональних одиниць, кожна з яких наділена власними обмінними процесами.

Таким чином, у того вперше нервова система з'являється, у кого є не одна, а кілька клітин, тобто у Прототип служить проведення імпульсів у найпростіших. На їхньому рівні життєдіяльності виявляється вироблення протоплазмою структур, які мають провідністю імпульсів. Аналогічно у більш складно організованих живих істот цю функцію виконують окремі

Особливості нервової системи кишковопорожнинних

Багатоклітинні тварини, що мешкають колоніями, не поділяють між собою функцій, і вони ще немає нервової мережі. Вона виникає тому етапі, коли диференціюються різні функції в організмі многоклеточного.

Вперше нервова система з'являється у гідри та інших кишковопорожнинних. Вона є мережею, яка проводить нецілеспрямовані сигнали. Структура ще не оформлена, вона дифузно розподілена по всьому тілу кишковопорожнинного. Гангліозні клітини та їх нісслівська субстанція не до кінця сформовані. Це найпростіший варіант нервової системи.

Тип моторики тварини визначається дифузною сетевидною нервовою системою. Гідра виконує перистальтичні рухи, оскільки вона не має спеціальних частин тіла для переміщення та інших рухів. Для моторної активності їй необхідна безперервна зв'язок елементів, що скорочуються, при цьому потрібно, щоб основна маса провідних клітин була розташована в скорочувальній частині. У кого з тварин уперше нервова система з'являється у вигляді дифузної мережі? У тих, що є засновниками системи регуляції людини. Доказом цього є той факт, що у розвитку ембріона тварин є гаструляція.

Особливості нервової системи гельмінтів

Подальше вдосконалення нервової регуляції було з розвитком билатеральной симетрії замість радіальної і формуванням скупчень нейронів у різних частинах організму.

У вигляді тяжів вперше нервова система з'являється у 1 На цьому етапі вона представлена ​​парними головними і сформованими волокнами, що відходять від них. У порівнянні з кишковопорожнинними така система влаштована набагато складніше. У гельмінтів виявляються групи нервових клітин у вигляді вузлів та гангліїв. Прототип головного мозку - ганглій у передній частині тіла, що виконує регуляторні функції. Він називається мозковим ганглієм. Від нього вздовж усього тіла йдуть два нервові стовбури, з'єднані перемичками.

Всі складові системи розташовані не зовні, а занурені в паренхіму і тим самим захищені від травм. Вперше нервова система з'являється у плоских черв'яків разом із найпростішими органами почуттів: дотиком, зором та відчуттям рівноваги.

Особливості нервової системи нематод

Наступним етапом розвитку стає формування кільцевого утворення біля глотки і кількох довгих волокон, що відходять від нього. З такими характеристиками вперше нервова система з'являється у Окологлоточное кільце є єдиний круговий ганглій і виконує функції базового органу сприйняття. З ним пов'язаний вентральний тяж та дорзальний нерв.

Нервові стволи у нематод розташовані інтраепітеліально, тобто в гіподермальних валиках. У ролі органів сприйняття виступають сенсили – щетинки, папіли, супплементарні органи, амфіди та фазміди. Усі вони наділені змішаною чутливістю.

Найскладніші органи сприйняття нематод – амфіди. Вони парні, можуть бути різними формою і знаходяться спереду. Їхнє основне завдання — розпізнавати хімічні агенти, розташовані далеко від тіла. У частині круглих черв'яків є також рецептори, що сприймають внутрішні та зовнішні механічні дії. Вони називаються метанемами.

Особливості нервової системи кольчеців

Утворення ганглій у нервовій системі надалі розвивається у кільчастих хробаків. У більшості з них гангіонізація черевних стволів відбувається так, що кожен сегмент черв'яка має пару нервових вузлів, які з'єднуються волокнами із сусідніми сегментами. мають черевний нервовий ланцюжок, утворений мозковим ганглієм і парою тяжів, що йдуть від нього. Вони тягнуться черевною площиною. Сприймаючі елементи розташовані спереду і представлені найпростішими очима, нюховими клітинами, ямками і локаторами. З парними вузлами вперше нервова система з'явилася у кільчастих хробаків, але надалі вона розвивається у членистоногих. У них відбувається збільшення гангліїв у головній частині та поєднання вузлів у тілі.

Елементи дифузної мережі у нервовій системі людини

Вершиною еволюційного розвитку нервової системи є поява головного та спинного мозку у людини. Проте за наявності таких складних структур зберігається початкова дифузна організація. Ця мережа обплутує кожну клітину організму: шкіру, судини і т. д. А з такими характеристиками у того вперше нервова система з'являється, у кого навіть не було можливості диференційовано сприймати довкілля.

Завдяки цим «залишковим» структурним одиницям у людини є можливість відчувати різні дії навіть на мікроскопічних ділянках. Організм може реагувати на появу найдрібнішого чужорідного агента виробленням захисних реакцій. Наявність дифузної мережі в нервовій системі людини підтверджується лабораторними методами досліджень, що ґрунтуються на введенні барвника.

Загальна лінія розвитку нервової системи під час еволюції

Еволюційні процеси нервової системи проходили у три етапи:

• дифузна мережа;
• гангілії;
• спинний та головний мозок.

Структура та функціонування ЦНС дуже відрізняються від ранніх типів. У її симпатичному відділі представлені гангліозні та сетевидні елементи. У своєму філогенетичному розвитку нервова система набувала все більшої розчленованості та диференціації. Гангліозний етап розвитку від сетевидного відрізнявся наявністю нейронів, які все ще розташовані над системою проведення.

Будь-який живий організм - по суті моноліт, що складається з різних органів та їх систем, які постійно і безперервно взаємодіють між собою та із зовнішнім оточенням. Вперше нервова система з'явилася у кишковопорожнинних, вона була дифузною мережею, що забезпечує елементарне проведення імпульсів.

ЛЕКЦІЯ НА ТЕМУ: НЕРВНА СИСТЕМА ЛЮДИНИ

Нервова система– це система, яка регулює діяльність всіх органів прокуратури та систем людини. Ця система зумовлює: 1) функціональне єдність всіх органів прокуратури та систем людини; 2) зв'язок всього організму із навколишнім середовищем.

З погляду підтримки гомеостазу нервова система забезпечує: підтримання параметрів внутрішнього середовища на заданому рівні; включення поведінкових реакцій; адаптацію до нових умов, якщо вони зберігаються тривалий час.

Нейрон(нервова клітина) - основний структурний та функціональний елемент нервової системи; у людини налічується понад сто мільярдів нейронів. Нейрон складається з тіла та відростків, зазвичай одного довгого відростка – аксона та кількох коротких розгалужених відростків – дендритів. За дендритами імпульси йдуть до тіла клітини, за аксоном - від тіла клітини до інших нейронів, м'язів або залоз. Завдяки відросткам нейрони контактують один з одним і утворюють нейронні мережі та кола, якими циркулюють нервові імпульси.

Нейрон – це функціональна одиниця нервової системи. Нейрони сприйнятливі до подразнення, тобто здатні збуджуватись і передавати електричні імпульси від рецепторів до ефекторів. У напрямку передачі імпульсу розрізняють аферентні нейрони (сенсорні нейрони), еферентні нейрони (рухові нейрони) та вставні нейрони.

Нервову тканину називають збудливою тканиною. У відповідь деякий вплив у ній виникає і поширюється процес збудження – швидкої перезарядки клітинних мембран. Виникнення та поширення збудження (нервового імпульсу) – це основний спосіб здійснення нервової системи її керуючої функції.

Основні причини виникнення порушення у клітинах: існування на мембрані може спокою електричного сигналу – мембранного потенціалу спокою (МПП);

здатність змінювати потенціал з допомогою зміни проникності мембрани деяких іонів.

Клітинна мембрана є напівпроникною біологічною мембраною, в ній є канали пропускають іони калію, але немає каналів для внутрішньоклітинних аніонів, які утримуються біля внутрішньої поверхні мембрани, створюючи при цьому негативний заряд мембрани зсередини, це і є мембранний потенціал спокою, який становить в середньому - 70 мілівольт (мВ). У клітині в 20-50 разів більше іонів калію, ніж зовні, це підтримується все життя за допомогою мембранних насосів (великі білкові молекули, здатні переносити іони калію із позаклітинного середовища усередину). Величина МПП обумовлена ​​перенесенням іонів калію у двох напрямках:

1. зовні у клітину під впливом насосів (з великою витратою енергії);

2. з клітини назовні шляхом дифузії мембранними каналами (без витрат енергії).

У процесі збудження головну роль грають іони натрію, яких зовні клітини завжди більше 8-10 разів, ніж усередині. Натрієві канали закриті, коли клітина знаходиться в стані спокою, для того, щоб їх відкрити, необхідно вплинути на клітину адекватним подразником. Якщо досягається поріг подразнення, натрієві канали відкриваються і натрій входить у клітину. За тисячні частки секунди заряд мембрани спочатку зникне, та був зміниться на протилежний – це перша фаза потенціалу дії (ПД) – деполяризація. Канали закриваються – пік кривої, потім заряд відновлюється з обох боків мембрани (за рахунок калієвих каналів) – стадія реполяризації. Порушення припиняється і поки клітина у спокої, насоси змінюють натрій, що увійшов у клітину на калій, який вийшов з клітини.

ПД викликаний у будь-якій точці нервового волокна, сам стає подразником для сусідніх ділянок мембрани, викликаючи в них ПД, а ті в свою чергу збуджують нові ділянки ділянки мембрани, поширюючись таким чином на по всій клітині. У волокнах, покритих мієліном, ПД виникатимуть лише у вільних від мієліну ділянках. Тому швидкість поширення сигналу зростає.

Передача збудження від клітини до іншої відбувається за допомогою хімічного синапсу, який представлений місцем контакту двох клітин. Синапс утворений пресинаптичною та постсинаптичною мембранами та синаптичною щілиною між ними. Порушення в клітині, що виникло в результаті ПД, досягає ділянки пресинаптичної мембрани, де розташовуються синаптичні бульбашки-везикули, з яких викидається спеціальна речовина – медіатор. Медіатор, потрапляючи в щілину, рухається до постсинаптичної мембрани і зв'язується з нею. У мембрані відкриваються пори для іонів, відбувається їх рух усередину клітини та виникає процес збудження

Таким чином у клітці відбувається перетворення електричного сигналу на хімічний, а хімічного знову на електричний. Передача сигналу в синапсі відбувається повільніше, ніж у нервовій клітині, а також односторонньо, тому що виділяється медіатор тільки через пресинаптичну мембрану, а може зв'язуватися тільки з рецепторами постсинаптичної мембрани, а не навпаки.

Медіатори можуть викликати у клітинах не тільки збудження, а й гальмування. При цьому на мембрані відкриваються пори для таких іонів, які посилюють негативний заряд, що існував на мембрані в стані спокою. На одній клітині може множина синаптичних контактів. Приклад медіатора між нейроном та волокном скелетного м'яза – ацетилхолін.

Нервова система поділяється на центральну нервову систему та периферичну нервову систему.

У центральній нервовій системі розрізняють головний мозок, де зосереджені основні нервові центри та спинний мозок, тут знаходяться центри нижчого рівня та йдуть провідні шляхи до периферичних органів.

Периферичний відділ - нерви, нервові вузли, ганглії та сплетення.

Основний механізм діяльності нервової системи – рефлекс.Рефлексом називається будь-яка реакція організму на зміну зовнішнього або внутрішнього середовища, яка здійснюється за участю ЦНС у відповідь на подразнення рецепторів. Структурна основа рефлексу – рефлекторна дуга. Вона включає п'ять послідовних ланок:

1 - Рецептор - сигнальний пристрій, що сприймає вплив;

2 - Аферентний нейрон – наводить сигнал від рецептора до нервового центру;

3 - Вставний нейрон - центральна частина дуги;

4 - Еферентний нейрон – сигнал надходить із ЦНС до виконавчої структури;

5 - Ефект - м'яз або заліза здійснюють певний вид діяльності

Головний мозокскладається з скупчень тіл нервових клітин, нервових трактів та кровоносних судин. Нервові тракти утворюють білу речовину мозку і складаються з пучків нервових волокон, що проводять імпульси до різних ділянок сірої речовини мозку – ядрам або центрам – або від них. Провідні шляхи пов'язують між собою різні ядра, а також головний мозок зі спинним мозком.

У функціональному відношенні мозок можна розділити на кілька відділів: передній мозок (що складається з кінцевого мозку і проміжного мозку), середній мозок, задній мозок (що складається з мозочка і варолієвого мосту) і довгастий мозок. Довгастий мозок, варолів міст і середній мозок разом називаються стовбуром головного мозку.

Спинний мозокрозташований у хребетному каналі, що надійно захищає його від механічних пошкоджень.

Спинний мозок має сегментарну будову. Від кожного сегмента відходить по дві пари передніх та задніх корінців, що відповідає одному хребцю. Усього 31 пара нервів.

Задні коріння утворені чутливими (аферентними) нейронами, їхні тіла перебувають у гангліях, а аксони входять у спиною мозок.

Передні коріння сформовані аксонами еферентних (рухових) нейронів, тіла яких лежать у спинному мозку.

Спиний мозок умовно поділяють на чотири відділи - шийний, грудний, поперековий і крижовий. У ньому замикається дуже багато рефлекторних дуг, що забезпечує регулювання багатьох функцій організму.

Сіра центральна речовина – це нервові клітини, біла – нервові волокна.

Нервову систему поділяють на соматичну та вегетативну.

До соматичної нервовоїсистемі (від латинського слова «сома» - тіло) належить частина нервової системи (і тіла клітин, та його відростки), яка керує діяльністю скелетних м'язів (тіла) та органів чуття. Ця частина нервової системи великою мірою контролюється нашою свідомістю. Тобто ми здатні за своїм бажанням зігнути або розігнути руку, ногу і таке інше. Проте ми нездатні свідомо припинити сприйняття, наприклад, звукових сигналів.

Вегетативна нервовасистема (у перекладі з латинського «вегетативний» – рослинний) – це частина нервової системи (і тіла клітин, та їх відростки), яка управляє процесами обміну речовин, росту та розмноження клітин, тобто функціями – загальними і для тварин, і для рослинних організмів. У веденні вегетативної нервової системи знаходиться, наприклад, діяльність внутрішніх органів та судин.

Вегетативна нервова система практично не контролюється свідомістю, тобто ми не здатні за своїм бажанням зняти спазм жовчного міхура, зупинити поділ клітини, припинити діяльність кишечника, розширити чи звузити судини.

Як відомо, нервова система вперше з'являється у нижчих багатоклітинних безхребетних. Виникнення нервової системи – найважливіша віха в еволюції тваринного світу, і в цьому відношенні навіть примітивні багатоклітинні безхребетні якісно відрізняються від найпростіших. Важливим моментом тут є вже різке прискорення провідності збудження в нервовій тканині: упротоплазмі швидкість проведення збудження не перевищує 1-2 мікрон на секунду, але навіть у найбільш примітивній нервовій системі, що складається з нервових клітин, вона становить 0,5 метри на секунду!

Нервова система існує у нижчих багатоклітинних у різноманітних формах: сітчастої (наприклад, у гідри), кільцевої (медузи), радіальної (морські зірки) і билатеральной. Білатеральна форма представлена ​​у нижчих (безкишкових) плоских черв'яків і примітивних молюсків (хітон) ще тільки мережею, що розташована поблизу поверхні тіла, але виділяються більш потужним розвитком кілька поздовжніх тяжів. У міру свого прогресивного розвитку нервова система занурюється під м'язову тканину, поздовжні тяжі стають більш вираженими, особливо на черевній стороні тіла. Одночасно все більшого значення набуває переднього кінця тіла, з'являється голова (процес цефалізації), а разом з нею і головний мозок - скупчення і ущільнення нервових елементів у передньому кінці. Нарешті, у вищих черв'яків центральна нервова система вже цілком набуває типової будови «нервових сходів», при якій головний мозок розташовується над травним трактом і з'єднаний двома симетричними комісурами («окологлоткове кільце») з розташованими на черевній стороні підглотковими гангліями і далі з парними парами. стовбурами. Істотними елементами є тут ганглії, тому говорять і про гангліонарну нервову систему, або про «гангліонарні сходи». У деяких представників цієї групи тварин (наприклад, п'явок) нервові стовбури зближуються настільки, що виходить «нервовий ланцюжок».

Від гангліїв відходять потужні провідні волокна, які складають нервові стовбури. У гігантських волокнах нервові імпульси проводяться значно швидше завдяки їхньому великому діаметру та малому числу синаптичних зв'язків (місць зіткнення аксонів одних нервових клітин з дендритами та клітинними тілами інших клітин). Що ж до головних гангліїв, тобто. мозку, то вони більше розвинені у більш рухливих тварин, що володіють та найбільш розвиненими рецепторними системами.

Зародження та еволюція нервової системи обумовлені необхідністю координації різноякісних функціональних одиниць багатоклітинного організму, узгодження процесів, що відбуваються в різних частинах його при взаємодії із зовнішнім середовищем, забезпечення діяльності складно влаштованого організму як єдиної цілісної системи. Тільки координуючий та організуючий центр, яким є центральна нервова система, може забезпечити гнучкість та мінливість реакції організму в умовах багатоклітинної організації.

Величезне значення мав у цьому плані і процес цефалізапії, тобто. відокремлення головного кінця організму та пов'язаної з ним появи головного мозку. Тільки за наявності головного мозку можливе справді централізоване «кодування» сигналів, що надходять з периферії, і формування цілісних «програм» вродженої поведінки, не кажучи вже про високий ступінь координації всієї зовнішньої активності тварини.

Зрозуміло, рівень психічного розвитку залежить тільки від будови нервової системи. Так, наприклад, близькі до кільчастих черв'яків коловратки також володіють, як і ті, білатеральної нервової системою та мозком, а також спеціалізованими сенсорними та моторними нервами. Однак, мало відрізняючись від інфузорії розміром, зовнішнім виглядом і способом життя, коловратки дуже нагадують останніх також поведінкою і не виявляють більш високих психічних здібностей, ніж інфузорії. Це знову показує, що провідним для розвитку психічної діяльності є не загальна будова, а конкретні умови життєдіяльності тварини, характер її взаємовідносин та взаємодій із навколишнім середовищем. Водночас цей приклад ще раз демонструє, з якою обережністю треба підходити до оцінки «вищих» та «нижчих» ознак при порівнянні організмів, що займають різне філогенетичне становище, зокрема при зіставленні найпростіших і багатоклітинних безхребетних.

3.1. Походження та функції нервової системи.

Нервова система у всіх тварин має ектодермальне походження. Вона виконує такі функції:

Зв'язок організму з навколишнім середовищем (сприйняття, передача роздратування та реакція у відповідь на подразнення);

Зв'язок всіх органів прокуратури та систем органів на єдине ціле;

Нервова система є основою формування вищої нервової діяльності.

3.2. Еволюція нервової системи у ряді безхребетних тварин.

Вперше нервова система з'явилася у кишковопорожнинних і мала дифузний чи сітчастий типнервової системи, тобто. нервова система є мережею нервових клітин, розподілених по всьому тілу і пов'язаних між собою тонкими відростками. Типова будова вона має у гідри, але вже у медуз і поліпів з'являються скупчення нервових клітин у певних місцях (близько рота, по краях парасольки), ці скупчення нервових клітин є попередниками органів чуття.

Далі еволюція нервової системи йде шляхом концентрації нервових клітин у певних місцях тіла, тобто. шляхом утворення нервових вузлів (гангліїв). Ці вузли в першу чергу виникають там, де знаходяться клітини, що сприймають подразнення з навколишнього середовища. Так, при радіальній симетрії виникає радіальний тип нервової системи, а при білатеральній симетрії концентрація нервових вузлів відбувається на передньому кінці тіла. Від головних вузлів відходять парні нервові стовбури, що йдуть уздовж тіла. Такий тип нервової системи називається гангліозно-стволовим.

Типове будова цей тип нервової системи має в плоских хробаків, тобто. в передньому кінці тіла є парні ганглії, від яких відходять вперед нервові волокна і органи чуття, і нервові стовбури, що йдуть уздовж тіла.

У круглих черв'яків головні ганглії зливаються в окологлоточное нервове кільце, від якого також йдуть нервові стовбури вздовж тіла.

У кільчастих черв'яків утворюється нервовий ланцюжок, тобто. у кожному членику формуються самостійні парні нервові вузли. Усі вони з'єднуються як поздовжніми, і поперечними тяжами. В результаті нервова система набуває будови, що нагадують сходи. Часто обидва ланцюжки зближуються, з'єднуючись по середній частині тіла в непарний черевний нервовий ланцюжок.

У членистоногих такий самий тип нервової систем, але кількість нервових вузлів зменшується, а розмір збільшується, особливо у головному чи головогрудному відділі, тобто. йде процес цефалізації.

У молюсків нервова система представлена ​​вузлами в різних відділах тіла, з'єднаних між собою тяжами і нервами, що відходять від вузлів. У черевоногих молюсків є педальний, церебральний та плеврально-вісцеральні вузли; у двостулкових – педальний та плеврально-вісцеральний; у головоногих – плеврально-вісцеральний та церебральний нервові вузли. Навколо горлянки у головоногих молюсків спостерігається скупчення нервової тканини.

3.3. Еволюція нервової системи у хордових тварин.

Нервова система у хордових представлена ​​нервовою трубкою, яка диференціюється на головний та спинний мозок.

У нижчих хордових нервова трубка має вигляд порожнистої трубки (невроцель) з нервами, що відходять від трубки. У ланцетника у головному відділі утворюється невелике розширення – зачаток головного мозку. Це розширення отримало назву шлуночка.

У вищих хордових на передньому кінці нервової трубки утворюється три здуття: передній, середній та задній бульбашки. З першого мозкового міхура утворюється надалі передній і проміжний мозок, із середнього – середній, із заднього – мозок і довгастий мозок, що переходить у спинний.

У всіх класів хребетних тварин мозок складається з 5 відділів (передній, проміжний, середній, задній та довгастий), але ступінь їх розвитку неоднаковий у тварин різних класів.

Так у круглоротих всі відділи головного мозку розташовані один за одним у горизонтальній площині. Довгастий мозок безпосередньо переходить у спинний з центральним каналом у нутрії.

У риб головний мозок більш диференційований у порівнянні з круглоротими. Об'єм переднього мозку збільшений, особливо у дводикодих риб, але передній мозок ще не розділений на півкулі і функціонально служить вищим нюховим центром. Дах переднього мозку тонкий, він складається тільки з епітеліальних клітин і не містить нервової тканини. У проміжному мозку, з яким пов'язаний епіфіз та гіпофіз, розташований гіпоталамус, що є центром ендокринної системи. Найбільш розвиненим у риб є середній мозок. Добре виражені у ньому зорові частки. В області середнього мозку є вигин, характерний для всіх вищих хребетних. Крім того, середній мозок є аналізуючим центром. Мозок, що входить до складу заднього мозку, розвинений добре у зв'язку зі складністю руху у риб. Він є центром координації руху, його розмір варіює залежно від активності руху різних видів риб. Довгастий мозок забезпечує зв'язок вищих відділів головного мозку зі спинним та містить центри дихання та кровообігу.

З головного мозку риб виходить 10 пар черепно-мозкових нервів.

Такий тип мозку, у якому вищим центром інтеграції є середній мозок, називається іхтіопсидним.

У амфібій нервова система за своєю будовою близька до нервової системи дводикодих риб, але відрізняється значним розвитком і повним поділом парних витягнутих півкуль, а також слабким розвитком мозочка, що обумовлено малою рухливістю амфібій і одноманітністю їх рухів. Але у амфібій з'явився дах переднього мозку, званий первинним мозковим склепінням – архіпаліумом. Число черепно-мозкових нервів, як і риб, десять. І тип мозку той самий, тобто. їхтіопсідний.

Таким чином у всіх анамній (круглоротих, риб та амфібій) їхтіопсідний тип головного мозку.

У будові мозку рептилій, які стосуються вищим хребетним, тобто. до амніотів, чітко виражені риси прогресивної організації. Значну перевагу над іншими відділами мозку отримують півкулі переднього мозку. У їхньої основи розташовані великі скупчення нервових клітин – смугасті тіла. На латеральній та медіальній сторонах кожної півкулі з'являються острівці старої кори – архікортекс. Розміри середнього мозку скорочуються і він втрачає значення провідного центру. Аналізуючим центром стає дно переднього мозку, тобто. смугасті тіла. Такий тип мозку називається зауропсидним або стріарним.. Мозок збільшений у розмірах у зв'язку з різноманіттям рухів плазунів. Довгастий мозок утворює різкий згин, характерний всім амніот. З головного мозку виходить 12 пар черепно-мозкових нервів.

Такий тип мозку характерний і для птахів, але з деякими особливостями. Півкулі переднього мозку відносно великі. нюхові частки у птахів розвинені слабо, що вказує на роль нюху у житті птахів. На противагу цьому середній мозок представлений великими зоровими частками. Добре розвинений мозок, з головного мозку виходить 12 пар нервів.

Головний мозок у ссавців досягає максимального розвитку. Півкулі настільки великі, що покривають середній мозок і мозок. Особливо розвинена кора великих півкуль, площа її збільшена за рахунок звивин та борозен. Кора має дуже складну будову та називається новою корою – неокортекс. З'являється вторинний мозковий склепіння - неопалліум. Спереду від півкуль розташовані великі нюхові частки. Проміжний мозок, як і в інших класів, включає епіфіз, гіпофіз та гіпоталамус. Середній мозок відносно малий, він складається з чотирьох пагорбів – чотирипагорба. Передня кора пов'язана із зоровим аналізатором, задня – зі слуховим. Поряд з переднім мозком сильно прогресує мозок. З мозку виходить 12 пар черепно-мозкових нервів. Аналізуючим центром є кора великих півкуль. Такий тип мозку називається мамальним.

3.4. Аномалії та вади розвитку нервової системи у людини.

1. Ацефалія- відсутність головного мозку, склепіння, черепа та лицевого скелета; це порушення пов'язане з недорозвиненням переднього відділу нервової трубки та поєднується з дефектами спинного мозку, кісток та внутрішніх органів.

2. Аненцефалія- відсутність великих півкуль та даху черепа при недорозвиненні стовбура мозку та поєднується з іншими вадами розвитку. Ця патологія зумовлена ​​незакриттям (дизрафія) головної частини нервової трубки. При цьому не розвиваються кістки даху черепа, а кістки основи черепа виявляють різні аномалії. Аненцефалія не сумісна з життям, середня частота 1/1500, причому частіше у жіночих плодів.

3. Ателенцефалія- Зупинка розвитку (гетерохронія) передньої частини нервової трубки на стадії трьох бульбашок. В результаті великі півкулі та підкіркові ядра не формуються.

4. Прозенцефалія- Кінцевий мозок ділиться поздовжньою борозеною, але в глибині обидві півкулі залишаються пов'язаними один з одним.

5. Голопрозенцефалія- Кінцевий мозок не ділиться на півкулі і має вигляд напівсфери з єдиною порожниною (шлуночком).

6. Алобарна прозенцефалія- Поділ кінцевого мозку тільки в задній частині, а лобові частки залишаються нерозділеними.

7. Аплазія або гіпоплазія мозолистого тіла- Повне або часткове відсутність складної комісури мозку, тобто. мозолистого тіла.

8. Гідроенцефалія- атрофія великих півкуль у поєднанні із гідроцефалією.

9. Агірія- повна відсутність борозен та звивин (гладкий мозок) великих півкуль.

10. Мікрогірія- зменшення числа та обсягу борозен.

11. Вроджена гідроцефалія- перегородження частини шлуночкової системи мозку та її виходів, вона спричинена первинним порушенням розвитку нервової системи.

12. Spina bifida- дефект замикання та відокремлення від шкірної ектодерма спинального відділу нервової трубки. Іноді ця аномалія супроводжується дипломіелією, при якій спинний мозок розщеплений на певному протязі на дві частини, кожна зі своєю центральною кишенею.

13. Ініенцефалія- Рідкісна аномалія, несумісна з життям, зустрічається частіше у плодів жіночої статі. Це груба аномалія потилиці та головного мозку. Голови повернута так, що обличчя звернене догори. Дорсально скальп триває у шкіру люмбодорсальної чи сакральної області.