Народна Освіта » Біологія » Нейрон. Рефлекс. Рефлекторна дуга

НАРОДНА ОСВІТА

Нейрон. Рефлекс. Рефлекторна дуга

Які сигнали керують рухами рук, ніг, язика? Як клітини нашого тіла постійно обмінюються інформацією за допомогою електричних імпульсів? Для чого лікар стукає молоточком нижче коліна?

Взаємодія людини із зовнішнім середовищем

Нервова система — це система сприйняття, аналізу й передачі інформації, яка забезпечує відповідь на зовнішні і внутрішні стимули шляхом генерування і розповсюдження електричних сигналів. Щоб отримати краще уявлення, як вона працює, звернемося до добре відомого прикладі' — комп’ютера. Комп’ютери оснащені різними пристроями вводу (мишка, клавіатура, сенсорний екран), за допомогою яких до них надходить інформація аналогічно нашим

Ви дізнаєтесь про найдовші клітини в тілі людини — нейрони, про те, як вони отримують, обробляють і передають інформацію в нашому організмі за допомогою електричних і хімічних сигналів, та як вони допомагають уникати повсякденної небезпеки за допомогою рефлексів.

рецепторам. Далі електричними мережами ця інформація надходить у системний блок, що містить основні компоненти — центральний процесор і пам’ять, і де за допомогою програм ця інформація аналізується — аналогічно роботі головного мозку. І нарешті процесор посилає інструкції до пристроїв виводу, які друкують сторінки, відтворюють звук тощо — аналогічно тому, як за командою мозку відбувається скорочення наших м’язів (мил. 7.1, а, б).

Таким чином, функція нервової системи полягає у забезпеченні взаємодії організму з навколишнім середовищем шляхом координації й узгодження функцій окремих клітин і органів. Нервова система людини інтегрує (тобто обробляє і поєднує) всю доступну інформацію як з навколишнього середовища, так і від різних органів, і виробляє оптимальну програму дій, тобто постійно виконує притаманну їй інтегративну функцію. Коли людина грає на піаніпо, її зорова система передає «ідеальний® образ нот в особливий відділ мозку, що називається зоровою корою. Іншій відділ мозку — моторна кора — забезпечує чітки рухи пальців рук, у той час як слухова кора контролює відповідність музичного звучання нотам твору (мал. 7.1, в). Спробуйте тепер самостійно проаналізувати, яким чином водій зупиняє автомобіль, щоб дати можливість пішоходам перейти дорогу (мал. 7.1, г).

Будова і функція нейрона

Нервова тканина (форзац) містить два основних типи клітин — нейрони і клітини пейроглії. Термін «глія» запропонував німецький фізіолог Р. Вірхов, і буквально він означає «клей®. Нейро-глія ніби «склеює» нервову тканину, підтримує і живить нейрони [мал. 7.2. а). Нейрони мають тіло, де розміщене ядро, та відростки. Одні з цих відростків призначені для отримання вхідних сигналів і називаються дендрити. Інший відросток — аксон, передає електричні імпульси від тіла нейрона до інших нейронів або

до клітин інших типів (м’язові, секреторні тощо). Кожен нейрон має лише один аксон, який може розгалужуватися і посилати електричні сигнали одночасно до кількох клітип-мішепей. Таким чином, потік інформації відбувається в одному напрямку — від дендритів до тіла нейрона, і далі — по аксону (мал. 7.2. «).

У чутливих нейронах електричні сигнали в дендритах виникають у результаті активації різноманітних мембранних рецепторів. Між нейронами інформація передається через особливе утворення — синапс (від грец. випарні» — з’єднання) (.мал. 7.3).

У цьому місці електричний сигнал не може передаватися між нейронами, тому що їх плазматичні мембрани розділені зазором — синаптпчною щілиною. Натомість він передається хімічним шляхом за допомогою молекул нейропередатчиків. Нейропередатчик вивільнюється із закінчень одного нейрона у момент надходження електричного імпульсу, швидко дифундує через синаптичпу щілину і взаємодіє зі специфічними для кожного нейропередатчика рецепторними білками на мембрані іншого нейрона (.мал. 7.3).

«Типовий» нейрон може мати від 1 до 10 тис. сипапсів, а деякі — близько 200 тис. Саме слово «дендрит» буквально означає дерево (від грец. сіепіігоп) (мал. 7.4). Хімічна передача сигналу в синапсах забезпечує його проходження лише в одному напрямку. Якби в нейро-нальпих мережах сигнали могли передаватися в усіх можливих напрямках, як це було під час прскггих електричних контактів між клітинами, то в мозку виник би справжній хаос електричної активності!

Кількість нейронів у мозку людини оцінюється у 85-100 млрд, а кількість сипаптичиих контактів між ними — у 150-1000 трильйонів. Для порівняння, кількість транзисторів у сучасних процесорах комп’ютерів (це окремі елементи, від яких залежить їх швидкодія) досягає лише 1,7 млрд.

Розрізняють три основних типи нейронів:

•    чутливі, якими ін<|юрмащя надходить до ЦНС, і тому їх ще називають доцентрові нейрони — їх тіла знаходяться за межами ЦНС;

•    вставні, за допомогою яких інформація передається від одних нейронів до інших;

•    рухові, або відцентрові, — вони передають інформацію клі-тинам-виконавцям (зокрема це рухові, або мотопейропи, які керують роботою м’язів).

Як швидко нейрони передають інформацію?

Якщо ви уважно розглянули малюнок 7.2, в, то, напевно, звернули увагу на особливі утворення на аксоні нейрона, які виглядають як маленькі циліндри. Вони утворюються одним із типів клітин глії. Цей процес нагадує обмотування аксона ізоляційною стрічкою. Роль ізоляції відіграє особлива жироподібна речовина — мієлін. На відміну від ізоляції звичайного електричного провода, у мієліновій оболонці є розриви, що називаються перехватами Рапв’є. Електричний струм не може протікати через ділянки, що ізольовані мієліном, тому електричний імпульс встрибає» між перехватами Ранв’є. Такі розриви розташовані на відстані приблизно 1 мм, а їхня довжина складає лише 2 мкм. За рахунок стрибків електричні імпульси розповсюджуються по мієлінованих нервових волокнах у десятки разів швидше порівняно з волокнами без мієліну. Найшвидше потенціали дії проходять аксонами рухових нейронів до скелетних м’язів (120 м/с). Спробуйте ворухнути пальцями ноги — ця дія відбувається майже миттєво, хоча нервовий імпульс мав пройти значну відстань від головного мозку до м'язів гомілки. Якби не його встрибки» між перехватами Ранв’є, цей час був би значно більшим. У наших прикладах пальці музиканти не моглиб влітати» по клавішах піаніно (мал. 7.1, в), а водій — миттєво натиснути на гальма (мал. 7.1, г). Щоправда, і пішоходи не могли б раптово вискочити па дорогу!

Мієлінова оболонка має білий колір, і тому ті зони мозку, що містять переважно аксони, називають білою речовиною, а інші зони, що містять переважно тіла і дендрити нейронів, — сірою речовиною (лад. 7.2, б). Важке захворювання — множинний склероз розвивається внаслідок втрати аксонами своїх мієлінових оболонок, що порушує передачу імпульсів між нейронами в ЦНС, при цьому виникають розлади рухів, балансу та зору.

Рефлекс і рефлекторна дуга

У в Вступі в ви вже познайомилися з основами нервової регуляції і дізналися, що в основі нервової регуляції лежить рефлекс. Рефлекси забезпечують швидку, позасвідому реакцію на подраз-

1.    Нервова система виконує функції сприйняття, аналізу й передачі Інформації. Тим самим вона відіграє ключову Інтегративну роль в організмі.

2.    Нейрони мають тіло, від якого відходять чисельні розгалужені дендрити для сприйняття сигналів І один аксон — для передачі сигналів Іншим нейронам або клітинам-мішеням. Інформація завжди передається в напрямку від дендритів до аксона.

3.    Нейрони спілкуються за допомогою синапсів, де відбувається хімічна передача сигналів.

4.    Рефлекторна відповідь виникає за допомогою рефлекторної дуги, яка включає п’ять основних елементів: рецептор, чутливий нейрон, вставний нейрон, руховий нейрон І робочий (ефекторний) орган.

ник. Шлях, який проходить нервовий імпульс під час здійснення рефлексу, називається рефлекторною дугою (див. «Вступ»).

Він починається від рецепторів і закінчується робочим (ефектор-ним) органом, що автоматично викопує певну дію у відповідь на подразнення рецепторів. Рефлекторні дути можуть включати два або більше нейронів. Один з найбільш відомих рефлексів — це колінний рефлекс. Удар молоточка лікаря по сухожиллю під колінною чашечкою активує чутливий нейрон, що викликає скорочення м'яза-розгипача й одночасне розслаблення згинача (.мал. 7.5). Рефлекторна дуга розгинача має два нейрони — чутливий і руховий. Дута згинача має три нейрони — збудження від чутливого нейрона через синапс передається до вставного нейрона, збудження якого, теж через синапс, пригнічує електричну' активність рухового нейрона. Таким чином забезпечується узгодженість скорочення і розслаблення цих м’язів-аитагоністів (тема «Опора і ру'х»). Щоб відбулося рефлекторне розгинання ноги в коліні, у'сі лапки рефлекторної дуги мають бути неу'шкодженими. Таким чином лікар легко перевіряє стан спинномозкових рефлексів пацієнта.

Ви зараз познайомилися з так званими безумовними, або вродженими рефлексами, — це свого роду' «запрограмовані» відповіді на ті чи інші подразники. Є ще умовні рефлекси, які можуть формуватися та згасати протягом життя. Це вже прояви вищої нервової діяльності за участі головного мозку' людини, про які ми поговоримо пізніше. 1

Інтегративні функції нервової системи, збудлива клітина, дендрит, аксон, синапс, синаптична щілина, чутливі (доцентрові) І рухові (відцентрові) нейрони, вставний нейрон, мієлін, рефлекс, рефлекторна дуга.

1.    Які структури нейронів утворюють сіру речовину мозку, а які — білу?

2.    Порівняйте аксони І дендрити.

3.    Які функції нейроглії?

4.    Які є види нейронів за функцією? Яка послідовність їх розміщення у рефлекторній дузі?

5.    Як відбувається передача Інформації у синапсі?

6.    Яка частина нейрона передає електричний сигнал до клітини-мішені: дендрити, тіло нейрона, аксон.

7.    У нейронів є_, що отримують сигнали від Інших нейронів:

аксон, мітохондрії, тіло.

Поясніть, як будова нейрона пов'язана з його функціями (не забудьте пояснити, чому нейрони мають стільки відростків І переважно довгий аксон).

Природа «тваринної» електрики довгий час залишалась таємницею. Розкрити її допоміг гігантський аксон кальмара. Він не має мієлінової оболонки, а щоб прискорити передачу електричних сигналів, природа пішла Іншим шляхом — збільшила його діаметр майже до 1 мм! Англійські вчені А. Ходжкін І А. ХакслІ використали цей унікальний об'єкт для своїх електрофізіологічних експериментів. Великий розмір аксона дозволив їм вставляти тоненькі металеві електроди всередину аксона І за допомогою чутливих приладів реєструвати невеличкі потенціали й струми через мембрану аксона (мал. 7.7). На малюнку ви бачите реєстрацію потенціалу дії аксона (крива справа), яку було зроблено понад 65 років тому. Виявилося, що його висхідна фаза (мал. 7.6 17.7) зумовлена надходженням у клітину Натрію, а низхідна фаза — витоком з клітини Калію. За ці дослідження в 1963 р. вчені отримали Нобелівську премію в області фізіології та медицини.

 

Це матеріал з підручника Біологія 8 клас Жолос

 

Категорія: Біологія

Автор: admin от 15-07-2016, 12:10, Переглядів: 3624