Регуляция процессов жизнедеятельности

Филогенез нервной системы

Эволюция центрально-координирующего и регулирующего органа животных началась с диффузной нервной системы у кишечнополостных животных. В процессе последующей эволюции происходит концентрация нервных клеток в узлы (га н г л и и) и образование нервных центров. У плоских червей появляются нервные стволы, у кольчатых нервная система узлового типа.Такой путь филогенетических преобразований наблюдается у беспозвоночных, и «высшим достижением» этой ветви филогенетического

древа явилось появление группы насекомых, занявшей практически все экологические ниши внешней среды (воздух, воду, сушу).

Однако Природа выбрала еще одно направление прогрессивного эволюционирования нервной системы: образование нервной трубки, в стенке которой стало возможным образование нервных центров, обладающих сложным взаимосогласованным действием. Принцип формирования нервной системы из нервной трубки определил новую ступень органической эволюции, связанную с цефализацией (концентрацией центральной нервной системы) координирующего и регулирующего органа живых организмов.

Причем центральным звеном усложнения нервной системы в эволюционной истории стало усложнение коры переднего отдела головного мозга. Кульминацией этого эволюционного пути стало возникновение полушарий мозга у млекопитающих. Особенно у человека полушария головного мозга достигают такой величины, что их объем становится больше, чем объем всех прочих частей мозга. Это происходит, главным

образом, за счет роста новой коры. Более того, полушария становятся доминирующими и в функциональном отношении.

Развитие нервной системы у позвоночных

Как известно, нервная система происходит из чувствительных клеток эктодермы и начинает обособляться на ранних стадиях образования гаструлы. Сначала на дорзальной стороне зародыша эктодерма образует утолщение в виде нервной пластинки. Затем края пластинки приподнимаются, и она превращается в нервный желобок. Позднее края желобка смыкаются, и он превращается в нервную трубку. Внутри трубки имеется полость — невроцель. Прилежащие к ней участки эктодермы смыкаются над нервной трубкой, и она оказывается лежащей под эктодермой. Здесь происходит дифференцировка нервной трубки на головной и спинной мозг.

Формирование головного мозга у всех позвоночных начинается с образования на переднем конце трубки трех вздутий, или мозговых пузырей. После стадии «трех мозговых пузырей», каждый из которых дает начало дефинитивным отделам мозга. Таким образом возникают пять отделов головного мозга: передний мозг, промежуточный мозг, средний мозг, мозжечок и продолговатый мозг, который без резкой границы переходит в спинной мозг

В процессе образования пяти мозговых пузырей полость нервной трубки образует ряд расширений, которые носят название желудочков мозга. Все желудочки сообщаются между собой и со спинномозговым каналом. В переднем мозге, разрастаясь у высших в каждое полушарие, имеется полость, называемая боковыми желудочками (первый и второй). Между собой и третьим желудочком боковые сообщаются через межжелудочковое, или монроево, отверстие, расположенное в промежуточном мозге. В среднем мозге у низших позвоночных имеется хорошо развитый желудочек, но у амниот он превращается в узкий канал, называемый мозговым, или сильвиевым водопроводом. В продолговатом мозге расположен четвертый желудочек, который переходит в центральный канал спинного мозга. По длине мозга желудочки полностью окружены толстыми стенками из нервной ткани. Однако в двух местах дорзальная стенка обычно тонкая в области соединения переднего мозга с промежуточным и над четвертым желудочком. Здесь развиваются сосудистые сплетения, через которые происходит обмен между кровью и спинномозговой жидкостью.

 

В каждом отделе мозга различают крышу, или мантию (pallium), и дно, или основание. Крышу составляют части мозга, лежащие над желудочками, дно (основание) лежит под желудочками.

Вещество мозга неоднородно. Некоторые участки мозга имеют более темную окраску (так называемое серое вещество), другие — более светлую (белое вещество). Белое вещество представляет собой скопление

отростков нервных клеток, имеющих особую миелиновую оболочку. Большое количество липидов, содержащихся в оболочке, придает массе таких волокон беловатую окраску. Серое вещество состоит из скопления нервных клеток, расположенных между элементами невроглии. Слой серого вещества на поверхности крыши любого отдела мозга носит название коры.

Органы чувств играют огромную роль в развитии нервной системы. Раздражение, поступающее от них, является фактором, стимулирующим прогрессивное развитие нервной системы. Поэтому эволюцию нервной системы нельзя рассматривать изолированно от аппаратов, воспринимающих раздражения из внешней и внутренней среды. Органы чувств можно подразделить на две группы: контактные и дистантные. К контактным относятся органы вкуса и осязания. Основное значение в развитии центральной нервной систе мы отводят группе дистантных органов чувств (зрение, слух, обоняние). Полагают, что передний мозговой пузырь сформировался под влиянием обонятельного, средний — зрительного, а задний — слухового рецепторов.

Строение головного мозга позвоночных

Рыбы. Тип головного мозга ихтиопсидный(рис. 3.257).

Передний мозг не разделен на полушария. Крыша не содержит нервной ткани, а состоит из клеток эпителия. Дно массивное, где нервные клетки образуют два скопления базальных ядер, получивших название полосатых тел. От переднего отдела мозга отходят небольшие обонятельные доли. По существу, этот отдел рыб является обонятельным центром.

Промежуточный мозг прикрыт сверху передним и средним мозгом. От его крыши отходит эпителиальный вырост — эпифиз (верхняя мозговая железа). От дна отходит смешанный эпителиально-нервный вырост— гипофиз (нижняя мозговая железа). Главная масса серого вещества промежуточного мозга сосредоточена в боковых стенках третьего желудочка и имеет общее название таламус, или зрительный бугор. Крыша третьего желудочка тонка и не содержит нейронов. У зародыша позвоночных в этой области вырастает тонкостенный мешок — парафиз, который у взрослых чаще всего отсутствует. На дне промежуточного мозга в задней части у большинства рыб находится тонкостенный сосудистый мешок, или гипоталамус. Его нейросекреторные клетки тесно связаны с нижней мозговой железой. Зрительные нервы на дне промежуточного мозга в его передней части образуют перекрест.

Средний мозг — высший отдел. Состоит из двух полушарий, или зрительных долей, имеющих на крыше слой серого вещества (кору, или тектум). Здесь собираются и обрабатываются сенсорные сигналы из всех источников, здесь же зарождаются и двигательные ответы.

Мозжечок. Содержащее нейроны серое вещество располагается на поверхности в виде слоистой коры, а белое веществе находится глубже. Такая гистологическая картина неизменна у разных позвоночных и характерна еще большим постоянством в различных участках мозжечка. В связи с этим в мозжечке наблюдается довольно четкая локализация функций, обеспечивающих координацию движений.

 

Продолговатый Мозг весьма сходен с передним участком спинного мозга. Однако он утолщен за счет расширения канала четвертого желудочка. В результате левые и. правые столбы серого вещества дорзально сильно разнесены. Передняя часть крыши продолговатого мозга представлена мозжечком, а остальная часть

крыши занята задним сосудистым сплетением. На дне четвертого желудочка у рыб значительно развит центр вкуса.

Земноводные. Прогрессивные изменения у амфибий выражаются в увеличении общего объема головного мозга и развитии его переднего отдела. Однако тип головного мозга по-прежнему ихтиопсидныйПередний мозг земноводных, по сравнению с рыбами, значительно увеличивается. Происходит разделение его на д в а полушария, в связи с чем общая полость желудочка подразделяется на два боковых желудочка. Серое вещество остается в основном внутри крыши мозга, однако нервные клетки представляют собой уже зачаток древней коры. В основании переднего мозга лежат полосатые тела. Обонятельные доли слабо ограничены от полушарий. По-прежнему передний мозг имеет значение лишь обонятельного центра.

Промежуточный, средний и продолговатый мозг мало чем отличается от тех же отделов у рыб. По- прежнему средний мозг сохраняет роль ведущего отдела центральной нервной системы.

Мозжечок у амфибий совершенно зачаточный и имеет вид небольшого валика у переднего края ромбовидной ямки.

Пресмыкающиеся. Тип мозга зауропсидныйУ представителей этого класса наблюдается дальнейшее увеличение общего объема головного мозга, причем особенно сильно увеличивается передний мозг. Передний мозг становится наиболее крупным отделом по сравнению с остальными. Впереди от него отходят хорошо развитые обонятельные доли. Увеличение переднего мозга происходит в основном за счет развития полосатых тел (дна мозга). На поверхности крыши впервые в процессе эволюции появляются нервные клетки, или кора. Она имеет примитивное строение и получила название древней коры (arcipallium, иначе achicortex). Состоит древняя кора только из двух островков серого вещества на медиальной и латеральной стороне каждого полушария. Функциональное значение имеет только медиальный участок. Он представляет собой высший обонятельный центр. В латеральных участках рептилий закладываются зачатки новой коры. Тем не менее передний мозг становится ведущим отделом центральной нервной системы.

Промежуточный мозг сверху покрыт передним и средним мозгом. Так что видны лишь его придатки: эпифиз, парафиз и непарный теменной глаз. Последний хорошо развит у ящерицы. О функции парафиза известно лишь то, что он может продуцировать гликоген, поступающий затем в цереброспинальную жидкость.

Средний мозг рептилий теряет свое значение ведущего отдела и одновременно уменьшается его значение как зрительного центра, в связи с чем размеры его сокращаются.

Мозжечок развит значительно лучше, чем у амфибий.

Птицы. Тип мозга зауропсидный(см. рис. 3,257).

Объем переднего мозга увеличен за счет дна, где сильно развиваются полосатые тела. Они, также как у рептилий, принимают на себя функции интегрирующего центра нервной деятельности. Древняя кора не только не получает дальнейшего развития, но даже подвергается частичной редукции. Латеральные участки исчезают, и сохраняется только медиальный участок — высший обонятельный центр. Обонятельные доли очень малы, что связано со слабым развитием органов обоняния, и плотно примыкают к переднему мозгу.

В промежуточном мозге на эпиталамусе (крыше) придатки слабо выражены, а гипофиз развит значительно. Зрительные доли среднего мозга у птиц все еще сохраняют огромное значение в связи с ведущей ролью зрения в жизни птиц, однако с ними начинают соперничать вышележащие центры больших полушарий.

Мозжечок достигает огромных размеров. В нем различают тело мозжечка и боковые складчатые структуры

— полушария мозжечка. Исключительное развитие мозжечка связано с полетом, требующим точной координации сложных движений.

В сером веществе продолговатого мозга имеется серия чувствительных и двигательных ядер. Млекопитающие. Тип мозга маммальный(см. рис. 3.257). Эволюция, головного мозга у зверей пошла в направлении развития крыши переднего отдела его полушарий. Увеличение отделов переднего отдела происходит не за счет дна, как у птиц, а за счет серого вещества, которое покрывает всю поверхность

крыши, образуя кору. Кора развивается за счет клеток латеральных островков древней коры полушарий, в то время как медиальный участок погружается между полушариями, где он сохраняется под названием гиппокампа и выполняет функцию высшего центра обоняния.

Возникшая кора, в отличие от древней коры рептилий, получила название новой коры (neopallium, иначе neocortex). Новая кора берет на себя функции центра вновь возникающих высших типов нервной деятельности в области корреляции и ассоциации, а кроме того, начинает выполнять многие функции, принадлежавшие ранее центрам основания мозга. Сюда стекаются все чувствительные импульсы, и на этой основе в коре принимаются соответствующие двигательные «решения». Двигательные команды направляют из коры по пирамидному пути, который непосредственно, без переключений, идет от новой коры к соматическим двигательным областям других отделов мозга.

У низших млекопитающих поверхность коры гладкая, у высших она образует многочисленные извилины, резко увеличивающие ее поверхность. Число клеток новой коры может достигать миллиардов. Белое вещество, расположенное под серым, формирует многочисленные связи с нижележащими отделами.

Наиболее выражена передняя комиссура, соединяющая обонятельные участки обоих полушарий и новая мощная комиссура, так называемое мозолистое тело, объединяющая оба полушария.

Полушария мозга млекопитающих, особенно человека, обладают функциональной асимметрией. Правое полушарие отвечает за образное мышление, левое — за абстрактное. В левом полушарии находятся центры письменности и устной речи.

Промежуточный мозг прикрыт сверху большими полушариями и имеет характерные для всех нижестоящих позвоночных придатки в виде эпифиза и гипофиза.

Крыша (тектум) среднего мозга претерпевает существенную редукцию. Основные слуховые и зрительные сигналы, достигающие среднего мозга, переводятся таламусом в полушария. В определенной степени тектум еще продолжает служить в качестве центра зрительных и слуховых рефлексов. У млекопитающих он

принимает форму четырех небольших вздутий —четверохолмия. Из них передняя пара — верхние холмы — зрительные центры, задняя пара — слуховые центры.

Мозжечок хорошо развит. Кора мозжечка собрана глубокими складками, благодаря чему она достигает большой площади. Значительными клеточными элементами коры являются клетки Пуркинье, которые собирают импульсы с обширных участков коры и посылают эфферентные сигналы по своим аксонам в центральное ядро мозжечка — интеграционный блок.

Оба полушария мозжечка связаны между собой массой поперечных волокон, лежащих в нижней стенке заднего мозга и образующих характерный для млекопитающих варолиев мост.

С продолговатым мозгом и примыкающими к нему областями среднего мозга связаны десять из двенадцати черепно-мозговых нервов, за исключением обонятельного и зрительного.

Заполните таблицу

 

Схема Тип животных	Тип нервной системы Особенности строения

 

2 .Подпишите органы нервной системы кролика

3. Заполните схему «Анатомическое деление нервной системы»

 

Нервная система

 

 

Периферическая система

 

Центральная нервная система

 

Нервы

 

 

Нейрон- структурная и функциональная единица нервной ткани.

 

4. Заполните таблицу

Вещество мозга	Часть нейрона	Функции вещества
Белое вещество
Серое вещество

Головной мозг

5. Рассмотрите рисунки головного мозга. Раскрасьте разными цветами и подпишите его отделы.

Кролик Собака

6. В чем отличие в строении головного мозга собаки и кролика?

 

7.Заполните таблицу «Значение долей мозга»

Доля мозга	Функции
Продолговатый
Мозжечок
Средний
Промежуточный
Передний

8. Установите соответствия. Одному типу мозга, соответствуют несколько показателей.

Тип мозга	Классы	Характеристика
А Ихтиопсидный	1.Млекопитающие	a. В переднем мозге полосатые
тела
Б.Зауропсидный	2. Птицы	b.В переднем мозге есть
извилины
В. Маммальный	3.Пресмыкающиеся	c. Наиболее развит средний мозг
	4.Земноводные
	5. Рыбы

 

 

А Б В

9.В каком направлении шла эволюция мозга у хордовых животных?

 

 

Органы чувств

Чувств органы, сложившиеся в процессе эволюции высокоспециализированные органы, обеспечивающие организму получение информации об изменениях во внешнем мире.

Чувствительность к свету, температуре, химическим веществам и другим раздражителям свойственна уже простейшим. Однако реакция на внешние воздействия у низших организмов обусловлена обычно не специальными органами, а общим свойством живого вещества — раздражимостью. У высших животных адаптация к внешней среде, поиск пищи, размножение, спасение от врагов и др. носят характер сложной деятельности, которая эффективна лишь при достаточно полной и своевременной информации об окружающей среде. Такую информацию и передают Ч. о., приспособленные к восприятию сигналов определённой природы. Традиционное представление о пяти специализированных Ч. о. — глазе, ухе, носе, языке и коже, обеспечивающих зрение,

слух, обоняние, вкус, осязание,с развитием физиологии существенно расширилось и углубилось. У животных и человека были исследованы также вестибулярный аппарат, рецепторные системы двигательного аппарата, многочисленные рецепторы внутренних органов, электрорецепторы у рыб и т.д. Было установлено, что восприятие прикосновения, боли, давления, тепла и холода, объединяемые в чувство осязания, обеспечиваются различными рецепторными структурами кожи. Вместе с тем восприятие света может осуществляться, например, столь различными органами, как глаз человека и сложный (фасеточный) глаз насекомого. В связи с разнообразием рецепторных элементов Ч. о. возникло представление об основных типах рецепции, или чувствительности, — механорецепции (осязание, фонорецепция — восприятие звука, вестибулярная рецепция

— восприятие положения тела в пространстве), хеморецепции (вкус, обоняние), фоторецепции (зрение) и соответствующих воспринимающих аппаратах — рецепторах. У эволюционно и экологически различных групп животных восприятие и переработка сигналов внешнего мира могут осуществляться структурами различной сложности, а развитие и преобладающее использование того или иного вида чувствительности зависит также от образа жизни животного, среды его обитания и др. (см. Общение животных).У человека более 80% информации о внешнем мире обеспечивается работой органа зрения. В современной физиологии под Ч. о. в широком смысле понимают сложные сенсорные системы (анализаторы, по терминологии И. П. Павлова), включающие воспринимающие элементы (рецепторы), проводящие нервные пути и соответствующие отделы в головном мозге, где сигнал преобразуется в ощущение. В более узком смысле Ч. о. — только рецепторные элементы и вспомогательной структуры (глаз, ухо и т.д.), обеспечивающие восприятие сигнала и преобразование его в нервные импульсы.

Зрение

1.Рассмотрите строение глаз разных типов животных и заполните таблицу

 

 

Тип
Наличие линзы (хрусталика)
Наличие сетчатки
Наличие нерва

2.Рассмотрите схему эволюции глаза. Подпишите части глаза (нижний рисунок), используя цифры от предложенных надписей.

1.Зрительный нерв 2.Сетчатка 3.Стекловидное тело 4.Хрусталик 5.Радужная оболочка

6. Роговица

 

3.Какие части глаза формируются при переходе к наземному образу жизни и впервые появляются у земноводных?

 

Слух

1. Рассмотрите строение уха млекопитающего, раскрасьте разными цветами и подпишите разные части уха.

2. Установите соответствие

ЧАСТЬ УХА ФУНКЦИИ

А.Ушная раковина 1. Проведение и усиление звука

Б. Барабанная перепонка 2. Восприятие звуковой волны и передача колебаний на косточки В.Слуховые косточки 3.Улавливание звуковой волны

Г.Слуховая труба 4.Возникновение электрического импульса Д.Улитка 5.Выравливание давления в среднем ухе

А	Б	В	Г	Д

3. Заполните таблицу «Эволюция органа слуха у хордовых животных»

	Внутреннее ухо	Среднее ухо (слуховые косточки)	Внешнее ухо
Рыбы
Земноводные
Пресмыкающиеся
Птицы
Млекопитающие

4. В чем заключается эволюция органа слуха хордовых животных?

 

5. Рассмотрите и подпишите части внутреннего уха. Какую функцию выполняют полукружные каналы?

 

6.Подпишите название остальных органов чувств , изображенных на рисунках.

 

 

7.Какие органы чувств наиболее развиты у разных классов животных? Внесите знак + в соответствующую графу таблицы

Класс	Зрение	Слух	Обоняние	Вкус	Осязание
Рыбы
Земноводные
Пресмыкающиеся
Птицы
Млекопитающие