Возрастная психофизиология. Нескучные лекции

- дендрит с дендритом, связь между — соседские сплетни между жильцами одного подъезда;

- аксон с телом клетки — прямое обращение к главному офису, минуя все промежуточные инстанции.

Мозг человека, словно гигантский мегаполис с разными видами связи: где-то быстрая, но примитивная «рация», а где-то — сложная, но точная «почтовая служба» с химическими курьерами. И все это работает, чтобы вы сейчас могли прочитать этот текст и улыбнуться.

По функции синапсы делят на тормозные и возбудительные, по морфологии — на нейронейрональные, нейросекреторные и нейромышечные. Один нейрон обычно использует один тип нейромедиатора во всех терминалях.

Терминаль — концевой участок аксона с синаптическим окончанием, контактирующий с клетками-мишенями.

Нейроглия (или глия) — совокупность вспомогательных клеток нервной ткани, составляющих около 40% объёма ЦНС.

Биографическая справка: Рудольф Вирхов (1821–1902) — немецкий ученый, основатель современной патологической анатомии. Ввёл термин "нейроглия" в 1846 году. Автор фундаментальных работ по клеточной теории ("всякая клетка происходит из клетки").

Глиальные клетки окружают нейроны, формируя с ними тесные структурные контакты. Их количество в нервной ткани приблизительно в десять раз превышает число нервных клеток. Нейроглиальные клетки подразделяются на макроглию и микроглию.

Клеткимакроглии выполняют опорную, разграничительную, трофическую и секреторную функции. Нейроны — это, конечно же - знаменитые актёры на сцене мозга, а клетки макроглии, увы — непризнанные герои за кулисами. Они не мелькают в заголовках и не передают импульсы, но без них спектакль бы мгновенно остановился. Это многофункциональная команда, которая делает всё: от уборки и поддержки до строительства скоростных магистралей.

Основные «должности» в этой команде:

- эпендимоциты — бармены мозговых желудочков. Эти ребята выстилают внутренние полости мозга, как уютный бар у спинномозгового канала. Они обслуживают поток ликвора — мозгового коктейля, который питает и защищает нейроны. Можно сказать, они следят, чтобы «гости» никогда не оставались без напитка;

- астроциты— стройбригада и служба быстрого реагирования. Своими лучиками-отростками они держат нейроны, как сценические тросы голливудскую звезду. Но их главный талант — превращаться в мозговых «сантехников» при травмах: они быстро формируют рубцовую ткань, чтобы залатать повреждения. Если нейрон упал — астроциты уже бегут с аптечкой и строительными лесами;

- олигодендроциты — инженеры скоростного интернета. Эти трудяги производят миелин — жировую изоляцию для нервных волокон. Представьте, что аксон нейрона — это провод, а олигодендроциты обматывают его в десятки слоёв энергосберегающей пленки. Благодаря им импульсы не «замыкают» и мчатся со скоростью 100 м/с — как если бы ваш мозг перешел с dial-up на оптоволокно.

Вместе с тем, эти ребята в команде макроглии создают идеальные условия для работы нейронов: кормят их, убирают за ними, дают опору и даже обеспечивают супер-связь.

Биографическая справка: Илья Ильич Мечников (1845–1916) — русский биолог, лауреат Нобелевской премии 1908 года. Основоположник эволюционной эмбриологии, создатель теории фагоцитоза и клеточного иммунитета.

Микроглия представляет собой специализированный класс глиальных клеток ЦНС, выполняющих фагоцитарную функцию. Эти клетки локализуются в сером и белом веществе, активируясь при повреждениях мозга. Трансформируясь в фагоциты, они перемещаются амебоидным способом, уничтожая инфекционные агенты и поврежденные нейроны.

Фагоцитоз — процесс захвата и переваривания твердых частиц клетками. Хотя первое описание явления принадлежит канадскому учёному У. Ослеру (1875), фундаментальное открытие роли фагоцитоза в иммунитете и воспалении сделал И.И. Мечников, проследивший его эволюцию у высших животных и человека.

Биографическая справка: Уильям Ослер (1849–1919) — канадский врач, один из основателей современной медицины. Автор фундаментальных работ по клинической практике, впервые описал явление фагоцитоза в 1875 году.

Исторический приоритет в изучении фагоцитоза как иммунологического феномена принадлежит И.И. Мечникову, чьи работы получили мировое признание.

Инструкция к спинному мозгу

Спинной мозг представляет собой шнуровидный тяж длиной приблизительно 45 см у мужчин и 42 см у женщин. Это наиболее древний отдел центральной нервной системы, сохранивший сегментарное строение у всех позвоночных. Подобно плетеному шнуру с узелками, спинной мозг разделен на 31-33 сегмента-«промежутка», каждый из которых связан с определённой частью тела.

От каждого такого сегмента отходят передний и задний корешки.

Условно спинной мозг разделяют на пять отделов:

Шейный (сегменты: C1-C8)

Грудной (сегменты: Th1-Th12)

Поясничный (сегменты: L1-L5)

Крестцовый (сегменты: S1–S5)

Копчиковый (сегменты: Co1–Co3)

В структуре спинного мозга выделяют серое и белое вещество.

Серое вещество — скопление нервных клеток с отходящими и подходящими волокнами — на поперечном срезе напоминает бабочку. В его центре проходит центральный канал. Различают передние и задние рога серого вещества, а в грудном отделе — также боковые рога.

Способность спинного мозга к осуществлению двигательных реакций обусловлена взаимосвязью нейронов в сером веществе. Двигательные нейроны расположены в передних рогах, вставочные — в задних рогах и промежуточной зоне.

Окончания чувствительных, афферентных, нейронов входят через задние корешки и заканчиваются на вставочных нейронах. Аксоны некоторых чувствительных волокон формируют восходящие и нисходящие пути, соединяясь с другими уровнями нервной системы.

На уровне шейных сегментов, между передними и задними рогами и верхних грудных сегментов, между боковыми и задними рогами в белом веществе, примыкающем к серому, расположена ретикулярная формация спинного мозга — сеть нейронов, обеспечивающая интеграцию и модуляцию нервных импульсов.

Ретикулярная формация — главный небоскрёб большого мегаполиса - нашего спинного мозга, аналог питерского Лахта-Центра. Только в отличие от стеклянных стен, наш «био-небоскрёб» филогенетически древний, но от этого не менее впечатляющий. Он тянется от спинного мозга до промежуточного, словно башня, соединяющая разные районы города — отделы ЦНС.

Как и в Лахта-Центре, здесь кипит своя жизнь: сюда стекаются «данные» от всех сенсорных систем — от слуха до осязания. Это настоящий хаб интеграции, где информация не просто копится, а обрабатывается, фильтруется и распределяется.

Представьте, что у вас в голове работает круглосуточный call-центр, который решает: разбудить вас от громкого звука или проигнорировать храп соседа.

Отростки нейронов ретикулярной формации — это как лифты и эскалаторы небоскреба: они движутся вверх и вниз, доставляя «сообщения» в разные отделы мозга. Одни этажи получают возбуждающие сигналы: «Проснись! Внимание!», другие — тормозящие: «Успокойся, можно поспать еще пять минут, ты не опоздаешь на работу». И всё это происходит под контролем «управляющей компании» из коры больших полушарий. Да-да, даже у небоскрёба есть свой совет директоров!

А вот в «цокольных этажах» спинного мозга расположены настоящие жизненно важные службы:

- этаж C8-Th2: центр зрачкового рефлекса. Здесь решают, сузить ли зрачки от яркого света или сделать вам «ангельский взгляд»;

- этаж T1-T5: кардио-рубка выполняет контроль сердечной деятельности — чтобы сердце не прыгало от страха, когда вы просто увидели тенек;

- этаж T2-T4: отдел слюноотделения, он у нас отвечает за то, чтобы вы не затопили слюной квартиру при виде дымящейся пиццы;

- этажи T5-L3: почечный контроль. Этот отдел следит, чтобы почки не устраивали флешмоб без вашего ведома.

И не забываем про «парасимпатический филиал» в крестцовом отделе (S2-S4). Это как элитный спа-салон для органов малого таза: здесь регулируют работу мочевого пузыря, дистальных отделов толстой кишки и половых органов. Всё чинно, благородно и без лишних стрессов.

Спинной мозг осуществляет рефлекторную и проводящую функции. Рефлексы подразделяются на:

соматические: проприоцептивные, висцерорецептивные, кожные защитные);

- висцеральные;

- вегетативные.

Рефлексы конечностей классифицируются по:

- характеру ответа: сгибательные, разгибательные, ритмические, позно-тонические;

- количеству синаптических переключений: моно- и полисинаптические.

Моносинаптические рефлексы представляют собой простейшие спинномозговые реакции, вызываемые быстрым растяжением мышцы. Параллельно с осуществлением собственных рефлекторных актов, нейронные структуры спинного мозга участвуют в реализации сложных процессов, управляемых различными отделами головного мозга. Это управление может быть прямым, через нисходящие пути, непосредственно контактирующие с мотонейронами, и опосредованным, через интернейроны, формирующие короткие межсегментарные связи.

Проводящие пути понимаются как группы нервных волокон, объединённые общностью строения и функций. Они обеспечивают связь между различными отделами спинного и головного мозга. Проводниковая функция реализуется посредством нисходящих и восходящих трактов. Критически важной является способность спинного мозга проводить нервные импульсы через белое вещество, состоящее из волокон, формирующих эти пути.

Все волокна проводящих путей начинаются от однотипных нейронов и заканчиваются на нейронах, выполняющих идентичные функции. По функциональным характеристикам выделяют ассоциативные, комиссуральные и проекционные: афферентные и эфферентные волокна. Комиссуральные волокна соединяют функционально однородные участки противоположных сторон спинного мозга.

Проекционные волокна связывают спинной мозг с вышележащими отделами ЦНС, формируя основные проводящие пути.Восходящие пути проводят импульсы от рецепторов, подразделяясь на пути экстеро-, проприо- и интероцептивной чувствительности. Нисходящие пути передают импульсы от структур головного мозга к двигательным ядрам, обеспечивающим ответные реакции на раздражения.

Кключевым восходящим путям иннервацииотносятся:

- тонкий пучок Голля;

- клиновидный пучок Бурдаха;

- латеральный и вентральный спиноталамические тракты;

- дорсальный и вентральный спинномозжечковые тракты.

Что у нас в голове?

А в голове у нас много интересного: мысли, фантазии, мелодии, творчество, инженерные идеи. Как они там появляются, до сих пор никому непонятно, но зато понятно, как наш мозг выглядит физически.

Итак, мы подошли к строению головного мозга. Он занимает почти всю полость черепа. Его вес — от 1,1 до 2 кг, это как две пачки сахара.

Представьте себе метафорично, что мозг это...ну, как бы - торт в нашей черепной коробке. Торт этот непростой, а многослойный и слегка влажный — ведь он плавает в спинномозговой жидкости - ликворе. А еще внутри мозга есть воздушные пузыри — желудочки, где этот самый ликвор и производится. И вообще внутри гловного мозга много чего есть интересного, что называется древними структурами головного мозга.

От нашего мозга отходят 12 пар черепных нервов. Каждая пара нервов тянется к своему участку тела, как проводок к праздничной гирлянде.

У мозга есть пять отделов: продолговатый, задний, средний, промежуточный и конечный. Два последних часто объединяют под названием передний мозг.

Продолговатый мозг — нижний отдел, граничащий со спинным мозгом. Содержит многочисленные ядра и проводящие пути: сенсорные ядра (слуховые, вестибулярные, вкусовые, интеро- и проприоцептивные), моторные ядра для иннервации головы, лица и шеи, а также вегетативные ядра, регулирующие деятельность слюнных желез и органов грудной и брюшной полостей. Благодаря специфическим ядрам и ретикулярной формации продолговатый мозг участвует в вегетативных, соматических, вкусовых, слуховых и вестибулярных рефлексах, включая защитные: рвотный, чихательный, кашлевой, слезоотделение и смыкание век. Здесь же локализованы центры дыхания, слюноотделения и сосудодвигательный центр.

Задний мозг расположен между средним и продолговатым мозгом и состоит из варолиева моста и мозжечка. Мозжечок регулирует позу, мышечный тонус, равновесие, сенсомоторную координацию движений и участвует в контроле висцеральных функций. Его влияние реализуется через ядра среднего и продолговатого мозга, а также через мотонейроны спинного мозга.

Исследования академика Л.А. Орбели показали, что стимуляция мозжечка вызывает вегетативные реакции: изменение диаметра зрачка, повышение артериального давления. Эксперименты на животных демонстрируют, что удаление мозжечка приводит к тяжелым двигательным нарушениям:атонии - ослабления мышечного тонуса, астении - быстрой утомляемости и астазии  - утраты способности к слитным сокращениям.

У животных с указанными расстройствами нарушается координация движений: шаткая походка, неловкие движения. Через определенное время после удаления мозжечка все эти симптомы несколько ослабевают, но не исчезают полностью даже через несколько лет. Нарушения функций после удаления мозжечка компенсируются в результате образования новых условно-рефлекторных связей в коре полушарий мозга.

Биографическая справка: Леон Абгарович Орбели (1882–1958) — советский физиолог, академик АН СССР, один из основоположников эволюционной физиологии. Ученик И.П. Павлова. С 1943 по 1950 год — вице-президент АН СССР. Основные труды посвящены исследованиям вегетативной нервной системы, физиологии органов чувств, эволюционной физиологии. Разработал теорию адаптационно-трофической функции симпатической нервной системы. Основатель и первый директор Института эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова. Лауреат Сталинской премии (1941)

В коре мозжечка расположены слуховая и зрительная зоны. Используются различные подходы к делению мозжечка на его структуры. С функциональной и филогенетической точек зрения, он может быть подразделен на три больших отдела:

- древний мозжечок (архицеребеллум);

- старый мозжечок (палеоцеребеллум);

- новый мозжечок (неоцеребеллум).

Древний мозжечок (архицеребеллум) представляет собой филогенетически наиболее ранний отдел, который у человека включает флоккулонодулярную долю и частично червь. Эта структура тесно связана с вестибулярным аппаратом и образует взаимные связи с вестибулярными и ретикулярными ядрами мозгового ствола. Благодаря этим соединениям отдел участвует в поддержании равновесия тела, координации движений глаз и головы, регулируя тонус осевых мышц. Повреждение этой зоны может вызывать нарушение координации мышечных сокращений, приводя к атаксической походке и нистагму.

Старый мозжечок (палеоцеребеллум) состоит из передней и части задней доли. Он получает соматотопически организованную информацию через спинномозговые пути и участвует в регуляции мышечного тонуса, контролируя движения конечностей и осевой мускулатуры. Нарушения в этом отделе приводят к координационным расстройствам, сходным с поражениями нового мозжечка.

Новый мозжечок (неоцеребеллум), представленный задней долей полушарий, является наибольшим отделом у человека. Он получает сигналы от множества областей коры больших полушарий, что отражено в его альтернативном названии — цереброцеребеллум. Этот отдел модулирует импульсы от моторной коры, участвуя в планировании и регуляции движений конечностей. Каждая половина нового мозжечка обрабатывает сигналы от моторных зон противоположной стороны коры, которые контролируют ипсилатеральные конечности, обеспечивая регуляцию моторной активности на той же стороне тела.

Удаление мозжечка вызывает нарушения сердечно-сосудистой деятельности, дыхания, моторики и секреции ЖКТ. В мозжечке присутствуют висцеральные проекции внутренних органов. При поражениях мозжечка у человека, как и у животных, наблюдаются три основных симптома: снижение мышечного тонуса - атония, мышечная слабость - астения и нарушение способности к устойчивым сокращениям - астазия.

Атония у человека, как и у животных, проявляется в виде снижения мышечного тонуса, сопровождающегося слабостью и повышенной утомляемостью мускулатуры.

Астазия характеризуется нарушением способности мышц к устойчивым сокращениям, что проявляется колебательными движениями и дрожью. Наиболее выраженный тремор наблюдается в начальной и конечной фазе движения, существенно затрудняя целенаправленную двигательную активность.

У пациентов с повреждением или удалением мозжечка формируется характерное нарушение походки — атаксия. Атаксическая походка отличается широко расставленными ногами и избыточными баллистическими движениями. Однако мы должны помнить о пластичности мозговых систем: у лиц, перенесших мозжечковую травму, со временем может развиться эффективная компенсация функций за счет коры больших полушарий. Этот компенсаторный механизм возможен благодаря наличию двусторонних связей между корой и мозжечком.

Мозжечок координирует работу мышц. При его отсутствии весь оркестр из мышц продолжает играть, но уже без слаженности — каждый музыкант играет в своем ритме, создавая какофонию движений. Но со временем кора больших полушарий, учится частично брать на себя функции мозжечка, восстанавливая гармонию.

Средний мозг — древний зрительный центр, расположенный кпереди от варолиева моста. Его структура включает два отдела: ножки мозга и четверохолмие. Функции среднего мозга чрезвычайно разнообразны: ядра четверохолмия служат центрами ориентировочных рефлексов, регулируя сложные двигательные реакции на внезапные световые и звуковые стимулы. Здесь же замыкается дуга зрачкового рефлекса, обеспечивающая сужение зрачка при ярком освещении. Ядра ножек мозга участвуют в регуляции и распределении мышечного тонуса между различными группами мышц.

Промежуточный мозг, занимающий положение между средним и конечным мозгом, состоит из таламуса и гипоталамуса. Эти структуры выполняют ключевые функции интеграции сенсорной информации и регуляции вегетативных процессов организма.

Таламус (зрительные бугры) — парная структура, занимающая большую часть промежуточного мозга. Он формирует двусторонние связи со спинным мозгом, ретикулярной формацией ствола, гипоталамусом, подкорковыми ядрами и корой больших полушарий.

Будучи связанным со всеми отделами ЦНС, таламус участвует в обработке сенсорных стимулов, направляющихся к коре, регулирует цикл «бодрствование–сон» и играет ключевую роль в процессах запоминания. Повреждение таламуса может вызывать антероградную амнезию, тремор конечностей в покое (исчезающий при произвольных движениях), а также связано с редким заболеванием — фатальной семейной бессонницей.

Это неизлечимое наследственное заболевание, при котором пациент неизбежно умирает от бессонницы. На сегодня известно лишь 40 семей, пораженных этой болезнью. Врач Иньяцио Ройтер наблюдал последовательную смерть двух родственниц жены от инсомнии. Изучив архивные материалы, он обнаружил аналогичные случаи в истории семьи. В 1983 году, при заболевании младшего брата умерших сестёр, Ройтер детально документировал симптомы, а после смерти пациента направил мозг для исследования в США. В конце 1990-х годов была идентифицирована ответственная за болезнь мутация гена.

Биографическая справка: Иньяцио Ройтер (Ignazio Roiter; род. 1943) — итальянский врач-невролог, известный своим вкладом в изучение редких наследственных заболеваний. Наиболее знаменит описанием в 1979 году фатальной семейной бессонницы — редкого прионного заболевания, приводящего к летальному исходу из-за полного отсутствия сна. Ройтер первым задокументировал клинические случаи этого заболевания в семье своих родственников, что позволило в дальнейшем идентифицировать генетическую мутацию в гене PRNP, ответственную за его развитие. Его работы способствовали пониманию роли прионов в нейродегенеративных процессах.

Гипоталамус представляет собой древний отдел промежуточного мозга, играющий ключевую роль в поддержании постоянства внутренней среды и обеспечивающий интеграцию функций вегетативной, соматической и эндокринной систем.

В гипоталамусе выделяют две функционально различные зоны: эрготропную и трофотропную. Вэрготропной зонелокализованы высшие центры симпатической нервной системы. Эта зона включает заднюю и боковую области гипоталамуса, и её активация вызывает такие соматические эффекты, как расширение зрачков, повышение артериального давления, учащение сердечных сокращений, прекращение перистальтики кишечника.

При стимуляциитрофотропной зонынаблюдаются признаки активации парасимпатической нервной системы, направленные на восстановление и сохранение ресурсов организма.

Функциональная роль гипоталамуса заключается в том, что он является важным интегративным центром вегетативных, соматических и эндокринных функций. Он отвечает за реализацию сложных гомеостатических реакций, является ключевым звеном терморегуляции: передние отделы гипоталамуса регулируют процессы теплоотдачи. Активация этой области вызывает расширение кожных сосудов, усиление потоотделения, увеличение интенсивности дыхания.