суббота, 11 февраля 2017 г.

2.5. Анализ тактильной информации у млекопитающих

Урок: 2.5. Анализ тактильной информации у млекопитающих

Транскрибация урока: [МУЗЫКА] [МУЗЫКА] [МУЗЫКА] В этой лекции мы с вами посмотрим, как соматосенсорная информация попадает в центральную нервную систему. Соматосенсорные нейроны, в общем-то, могут быть и первичночувствительными, и вторичночувствительными, но большинство нервных окончаний, по крайней мере от кожных рецепторов, попадают в центральную нервную систему через задние корешки спинного мозга. И вот тот участок кожи, который посылает сенсорные волокна в данный корешок, называется дерматомом. Соседние дерматомы частично перекрываются. Системы нервных волокон, которые передают импульсы от кожи и слизистых оболочек, ну или от внутренних органов, от органов движения к различным отделам центральной нервной системы, называются восходящими путями, афферентными. А те пути, которые идут в обратном направлении, уже от центральной нервной системы к рабочему органу — к мышце, к железе, это эфферентные, или двигательные пути. Все восходящие пути, а именно их мы сегодня рассматриваем, так вот все восходящие пути состоят из трех нейронов. Первые нейроны начинаются в органах чувств и заканчиваются в спинном мозге. Их тела располагаются в спинальных ганглиях. Вторые нейроны располагаются в ядрах спинного мозга, а будут заканчиваться они в ядрах таламуса или гипоталамуса. А третьи нейроны лежат в ядрах промежуточного мозга. Для кожной и мышечно-суставной чувствительности — это ядра таламуса, для зрительных импульсов — в коленчатом теле. Отростки нейронов заканчиваются на клетках соответствующих корковых центров: в зрительной, в слуховой, в соматосенсорной коре. Вот посмотрите на схему. Это пока еще только простейший путь от кожного рецептора через спинной мозг к мышце. В спинном мозге выделяют: белое вещество — это проводящие пути, и серое вещество — это тела нейронов. Рецептор находится в коже, там начинается этот первый нейрон. Его тело находится в таком утолщении заднего корешка — его называют спинальный ганглий. Аксон продолжается, идет в спинной мозг, и в задних рогах спинного мозга, в сером веществе, он переключается на какой-то мелкий вставочный нейрон, допустим. Вот отростки вставочных нейронов осуществляют связь с нервными центрами либо головного мозга, ну а могут передавать импульс на двигательный нейрон, тело которого находится в передних рогах спинного мозга. По двигательному нейрону сигнал пойдет к мышце. Но это дуга простого рефлекса, именно на уровне спинного мозга. Вообще, спинной мозг проводит четыре вида чувствительности в центральную нервную систему уже: тактильную, температурную, болевую и от рецепторов мышц и сухожилий, проприоцептивную. Вот, например, два пути, они называются латеральный спинно-таламический путь и передний спинно-таламический путь. Они проводят импульсы болевой и температурной чувствительности в постцентральную извилину. Рецептор находится в коже или на слизистых оболочках. Тела первого нейрона находятся в спинальных ганглиях, а аксоны оканчиваются на клетках задних рогов спинного мозга. Отростки вторых нейронов переходят на другую сторону и направляются к латеральному ядру таламуса, те переключаются уже на третий нейрон. Аксоны третьего нейрона достигают коры больших полушарий, постцентральной извилины — место общей чувствительности. Вот в результате того, что по дороге волокна перекрещиваются, импульсы от левой половины туловища и конечностей попадают в правое полушарие, а от правой половины — в левое. Но основная масса восходящих путей проводит проприоцептивную чувствительность. Это говорит о важности контроля движения. Значит, рецепторы находятся в мышцах, сухожилиях, суставах. Информация поступает в кору больших полушарий и в мозжечок, который тоже участвует в координации движения. Вот бульботаламический тракт представлен на схеме: рецепторы — в мышцах и суставах, тела первых нейронов — в спинальных ганглиях. Но вот тут уже аксоны этих первых нейронов не входят в задний рог, они поднимаются сразу по проводящему, по белому веществу в продолговатый мозг, там заканчиваются на клетках второго нейрона, а аксоны второго нейрона уже образуют петлю и переходят на противоположную сторону. Заканчиваются эти волокна в таламусе, а части волокон вот этого второго нейрона направляются в мозжечок. Аксоны третьих нейронов, тела которых находятся в таламусе, уже доходят до постцентральной извилины. Информация от мышц и суставов — в составе других проводящих путей спинного мозга — передается и в мозжечок, который будет координировать многие движения и даже без участия коры головного мозга. Ну вот такими разными путями, мы с вами посмотрели далеко не все, а только самые основные, но вот тактильная и проприоцептивная информация достигает коры мозга. Соматосенсорная кора — она расположена в постцентральной извилине непосредственно за центральной бороздой. И мы помним, что благодаря перекресту всё, что чувствует левая половина тела, анализируется корой правого полушария, ну и наоборот. Микроэлектродные исследования показали, что клетки коры отвечают не просто на специфические стимулы, они весьма специфичны в отношении места происхождения информации. Можно говорить о наличии у клеток коры своих рецептивных полей, и размеры этих полей сильно варьируют в зависимости от того, какую область организма они представляют. Там, где требуется тонкое различие сигналов, рецептивные поля меньше, а клеток коры там, наоборот, больше. Ну и наоборот. В результате вот в первичной соматосенсорной коре образуется представительство противоположной половины тела, и его иногда даже представляют в виде этакого соматосенсорного гомункулуса, очень непропорционального по своим размерам. У мышей представительство будет, разумеется, другим. У них, кстати, наиболее важны сигналы от вибрисс, и представлены они соответственно площадью раз в двадцать, наверное, больше, чем лапки. Но однако показано, что соматосенсорная кора — она пластична, и размеры участка, контролирующего ту или иную часть тела, могут меняться в ответ на воздействие: допустим, в ответ на обучение или в результате утраты органа. Без осязания жить, вообще-то, нельзя. Вот слепого человека себе представить можно, а человека без тактильной механочувствительности — ну так просто не существует. Осязание очень сильно вовлечено в социальную жизнь и беспозвоночных, и позвоночных животных. Вот у млекопитающих тактильные взаимодействия имеют выраженное влияние даже на нейроэндокринную систему. Они делают возможным совместное, такое стайное или стадное, существование даже агрессивных животных. Прикосновения важны и для людей, играя незаменимую роль в общении. В индивидуальном развитии человека чувство осязания формируется одним из первых, и интересно, что многие абстрактные понятия в ходе развития мышления формируются как раз на основе простых, таких первичных физических ощущений, и связь между ними остается и во взрослом возрасте. Ну, в общем-то, кажется, логично, что что-то тяжелое — это что-то очень важное, а шершавость ассоциируется с трением в отношениях, твердость — со стойкостью и неуступчивостью, с упрямством в конце концов. И в исследовательских опытах было показано, что осязание играет важную роль в принятии решений, даже если тактильные ощущения не имеют никакого отношения к существу дела. Ну и люди, сидящие на жестком стуле, неустойчивы в переговорах и склонны считать других более упрямыми, тогда как мягкое сидение способствует более мягкой стратегии поведения. Тактильная и суставно-мышечная информация тесно связаны, и пути в центральную нервную систему у них близкие. Мышечный тонус и поддержание позы — эти рефлексы осуществляются в первую очередь на уровне спинного мозга, но и ствол мозга, мозг, мозжечок, кора головного мозга — все задействованы в кинестезической деятельности. Среди высших отделов мозга важную роль играет вестибулярный аппарат, но о его работе мы поговорим в другой раз, а вот сейчас в заключение немножко о такой специфической патологии — о пространственной агнозии. За пространственную ориентацию отвечают три области головного мозга: задний отдел теменной коры — за целостное сенсорное восприятие, поясная извилина — за эмоционально-мотивационную окраску, и глазодвигательные поля лобных долей — за ориентировочно-исследовательское поведение в пространстве. И поражение любой из этих долей вызывает пространственную агнозию на противоположной стороне тела. Различают три типа нарушений адаптаций: сенсорное нарушение пространственной ориентации, когда больной не воспринимает предметы, расположенные ровно в половине пространства; или мотивационные нарушения этой пространственной ориентации — человек ведет себя так, словно половина пространства не имеет для него никакого значения; и могут возникнуть моторные нарушения пространственной деятельности — тогда ориентировочно-исследовательская деятельность будет осуществляться только в одной половине пространства. А поскольку в системе пространственной ориентации доминирует правое полушарие, то есть оно управляет вниманием во всем окружающем пространстве, левое полушарие только в его правой половине, поэтому поражение левого полушария не приводит к агнозии на правой половине тела, его функцию возьмет на себя правое полушарие, но вот при поражениях правого, левое-то не может за него работать, вот тогда возникает левосторонняя агнозия. Двухстороннее поражение теменной зоны коры вызывает глубокую дезориентацию в пространстве. Человек не способен охватить взором все предметы, которые находятся в поле зрения, нарушается фиксация взора, возникает неточность движений рук, которые выполняются под контролем зрения, и так далее. А причинами обычно бывают разнообразные нарушения кровообращения в соответствующем отделе мозга. [БЕЗ_ЗВУКА]

Часть: 2.5. Анализ тактильной информации у млекопитающих

Модуль: Молекулярные основы сенсорных систем

Описание модуля:  В первой части мы с вами познакомимся с молекулярными основами сенсорных систем. Структуры, воспринимающие сигналы из окружающей среды – рецепторы – могут оказаться и целыми клетками, и отдельными молекулами. Вы узнаете, какие существуют варианты рецепторов и что служит для них адекватным стимулом, что такое рецептивное поле и зачем нужна конвергенция. Мы разберем, как устроена мембрана клеток, на которой начинается обработка сигнала; как появляется нервный импульс и как он передается; как специализирована кора головного мозга, обрабатывающая полученную информацию.

Курс: Биосенсоры

Описание курса: Чем больше информации об окружающей среде получает организм, тем выше его шансы на выживание. Все живое так или иначе реагирует на изменения вокруг себя. Улавливать эти изменения и сигнализировать о них центральной нервной системе – задача сенсоров клеточных мембран, чувствительных к той или иной форме энергии.

На этом курсе вы узнаете об устройстве различных сенсорных систем на молекулярном уровне и познакомитесь с некоторыми деталями работы нервной системы. Мы выясним, как реагирует простейшая сенсорная система на уровне одноклеточных организмов, как они определяют погодные условия вокруг себя и какие глаза бывают у одноклеточных.

Вместе с эволюцией организма происходит эволюция его сенсоров. Поэтому в ходе курса вам придется столкнуться с самыми разнообразными сенсорными системами многоклеточных животных: механо- и термочувствительной, хемо- и фоточувствительной, а также узнать о редких и недоступных людям способах ощущения мира – электро- и магниторецепции.

Программа:

Неделя 1

Молекулярные основы сенсорных систем

В первой части мы с вами познакомимся с молекулярными основами сенсорных систем. Структуры, воспринимающие сигналы из окружающей среды – рецепторы – могут оказаться и целыми клетками, и отдельными молекулами. Вы узнаете, какие существуют варианты рецепторов и что служит для них адекватным стимулом, что такое рецептивное поле и зачем нужна конвергенция. Мы разберем, как устроена мембрана клеток, на которой начинается обработка сигнала; как появляется нервный импульс и как он передается; как специализирована кора головного мозга, обрабатывающая полученную информацию.

Видео: Промо-ролик курса
Видео: Приветствие слушателям курса
Видео: 1.1. Общие черты строения сенсорных систем
Видео: 1.2. Строение мембраны
Видео: 1.3. Рецепторные белки
Видео: 1.4. Мембранный потенциал и нервный импульс
Видео: 1.5. Регуляция динамических свойств мембран

Неделя 2

В этом модуле мы знакомимся с особенностями восприятия механических стимулов. Молекулярные основы механорецепции – далеко не полностью изученная область, но мембранные каналы, изменяющие свою пропускную способность в ответ на растяжение или давление, функционируют в самых разных клетках, обеспечивая организмам разнообразные способы ориентации. Первый раздел – о механорецепторах позвоночных и беспозвоночных, позволяющих ощущать прикосновения, оценивать свойства поверхности и положение частей тела в пространстве.

Видео: 2.1. Механорецепторы мембраны
Видео: 2.2. Ракообразные, насекомые, паукообразные
Видео: 2.3. Осязание позвоночных
Видео: 2.4. Кинестезия у млекопитающих
Видео: 2.5. Анализ тактильной информации у млекопитающих

Неделя 3

Механочувствительность. Часть 2

Механочувствительность обеспечивает восприятие весьма разнообразных характеристик внешнего мира. В этом модуле мы рассмотрим развитие внутреннего уха у позвоночных. Этот орган обеспечивает и чувство равновесия, и слух, и способность к эхолокации – и все это базируется на работе механорецепторов.

Видео: 3.1. Внутреннее ухо: слух
Видео: 3.2. Внутреннее ухо: равновесие
Видео: 3.3. Эволюция уха
Видео: 3.4. Эхолокация

Неделя 4

Хемочувствительность

В этой части курса речь пойдет о хеморецепции – способности клеток и организмов воспринимать химические стимулы из окружающей среды и реагировать на них. Взаимодействие рецептора и лиганда обеспечивает направленное движение одноклеточных организмов, служит основой обоняния и вкуса и позволяет многоклеточным организмам регулировать параметры внутренней среды. Мы узнаем, что такое метилируемые белки хемотаксиса, как работают чувствительные щетинки членистоногих, отвечающие за восприятие запаха и вкуса, чем отличаются вкусовые почки и рецепторные клетки обонятельного эпителия позвоночных, а также о том, как осуществляется восприятие разных типов вкусовых веществ и почему незначительные изменения в структуре молекул могут принципиально изменить их запах.

Видео: 4.1. Прокариоты
Видео: 4.2. Хеморецепция многоклеточных: общие сведения
Видео: 4.3. Обоняние и вкус у насекомых
Видео: 4.4. Вкус у позвоночных
Видео: 4.5. Обоняние у позвоночных

Неделя 5

Фоточувствительность. Часть 1

В этом модуле мы рассмотрим фоторецепцию – восприятие солнечного света. Возможность чувствовать солнечный свет обеспечивают молекулы с сопряженными двойными связями, а от особенностей строения рецепторной молекулы зависит воспринимаемая клетками – и организмами – широта светового спектра. В первом разделе мы познакомимся с особенностями строения разнообразных глазков одноклеточных организмов, с устройством простых и сложных (фасеточных) глаз беспозвоночных; рассмотрим организацию камерного глаза головоногих.

Видео: Обращение к слушателям
Видео: 5.1. Светочувствительность: общие сведения
Видео: 5.2. Глазки одноклеточных
Видео: 5.3. Сложноустроенные "простые глаза"
Видео: 5.4. А как у моллюсков?
Видео: 5.5. Сложные глаза беспозвоночных

Неделя 6

Фоточувствительность. Часть 2

Этот раздел познакомит нас с устройством глаз позвоночных животных и с особенностями работы их сетчатки. Разные животные воспринимают разные области солнечного спектра, и это приносит им огромную пользу, хотя далеко не все животные видят мир таким многоцветным, как люди.

Видео: 6.1. Глаза позвоночных животных
Видео: 6.2. Функционирование сетчатки
Видео: 6.3. Что за сетчаткой?
Видео: 6.4. Варианты зрения позвоночных

Неделя 7

Редкие чувства

В этой части речь пойдет о самых редких, удивительных и даже невообразимых чувствах. Мы познакомимся с особенностями теменного глаза, который работает и как воспринимающая свет структура, и как эндокринная железа. Относительно простая и обычная термочувствительность тесно связана с инфракрасной чувствительностью, которой обладают насекомые и змеи. Мы познакомимся с электрорецепцией, возможность появления которой обеспечила боковая линия рыб, и с магниторецепцией, четко проявляющейся у некоторых бактерий и вызывающей много вопросов применительно к птицам. Кроме того, мы узнаем кто может видеть мир в поляризованном свете, какие особенности строения глаз дарят такую возможность, и какая от этого может быть польза.

Видео: 7.1. Третий глаз – кому он нужен?
Видео: 7.2. Термочувствительность
Видео: 7.3. Инфракрасная чувствительность
Видео: 7.4. Электрорецепция
Видео: 7.5. Магниторецепция
Видео: 7.6. Мир в поляризованном свете

Описание преподавателя: Анна Юшкова, Кандидат биологических наук, доцент, Кафедра естественнонаучных дисциплин ВКИ НГУ
Категория: Медико-биологические науки

Описание категории: Специализации и курсы по медико-биологическим наукам посвящены свойствам организмов и живых экосистем; сюда относится биология, диетология, зоология и медицина. Курсы в данной области улучшат ваше понимание растительной и животной жизни и умение анализировать способы взаимодействия и реагирования на изменения комплексных систем.

Тематика: Биология

Материал:



Ресурсы http://r.ournet.biz/2gSmbFA