§ 38. Нейрогуморальная регуляция

ВСПОМНИТЕ

Вопрос 1. Чем животные отличаются от других организмов?

Активное передвижение — характерный признак большинства животных. У многих животных, в отличие от организмов других царств, имеются нервная система и органы чувств: зрения, слуха, обоняния, осязания, вкуса.

Вопрос 2. Каково значение регуляции в жизнедеятельности организмов?

Гуморальная, или жидкостная, регуляция функций появилась еще на первых этапах эволюции животных организмов. Она была связана со способностью клеток изменять интенсивность процессов жизнедеятельности в зависимости от изменения физико-химических параметров среды. Например, изменяя в крови и межтканевой жидкости концентрацию ионов водорода или солей различных металлов можно стимулировать или тормозить процессы жизнедеятельности в клетках и тканях. Кроме того, гуморальная регуляция связана со способностью отдельных клеток синтезировать органические вещества, оказывающие значительное влияние на ход процессов жизнедеятельности в организме. К числу таких биологически активных веществ следует отнести, в частности, медиаторы, или вещества-посредники, принимающие участие практически во всех жизненных процессах организма человека и осуществляющие передачу нервного импульса с нервных клеток на другие нервные клетки и клетки периферических органов. Важное значение в гуморальной регуляции функций имеют также гормоны, способные активировать или тормозить функциональную деятельность органов и систем.

Вопрос 1. Какое строение имеет нейрон?

Основными клетками нервной ткани являются нейроны. Каждый нейрон состоит из тела, от которого отходят несколько коротких отростков и один длинный. Нейроны обладают чувствительностью к свету, звукам, запахам, прикосновениям, изменениям температуры и т. д. Эти раздражения воспринимаются окончаниями коротких отростков нейронов.

При раздражении чувствительного окончания в нейроне возникает сигнал — нервный импульс. По короткому отростку нервный импульс движется к телу нейрона. Затем по длинному отростку он передаётся другим нервным клеткам. Так от одного нейрона к другому сигнал движется в мозг. Здесь полученная информация перерабатывается. Затем ответный сигнал из мозга по другим нейронам передаётся к рабочему органу, и его работа изменяется.

Вопрос 2. Что такое рефлекс?

Ответную реакцию организма на раздражение, осуществляемую с помощью нервной системы, называют рефлексом. Примерами рефлексов являются выделение слюны при виде лимона, слезотечение при чистке репчатого лука, кашель, чихание.

Вопрос 3. Каков механизм нейрогуморальной регуляции?

Жизнедеятельность многоклеточных животных координируется за счёт совместного действия гуморальной и нервной регуляции, которую называют нейрогуморальной регуляцией. Гуморальная регуляция позволяет координировать длительные процессы жизнедеятельности: рост, индивидуальное развитие. Нервная регуляция позволяет животным быстро воспринимать и оперативно реагировать на внешние и внутренние раздражения. С помощью нейрогуморальной регуляции обеспечивается согласованная работа всех систем органов, поддерживается постоянство внутренней среды и устойчивость всех функций организма.

Вопрос 4. Назовите животных с наиболее развитой нервной системой.

Наиболее развита нервная система у позвоночных животных: рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих (зверей). У этих животных нервная система состоит из головного мозга, спинного мозга с отходящими от них нервами.

1. Выпишите из текста параграфа новые понятия, найдите их определение в энциклопедическом словаре, интернет-источниках.

Нервная система — целостная морфологическая и функциональная совокупность различных взаимосвязанных, нервных структур, которая совместно с эндокринной системой обеспечивает взаимосвязанную регуляцию деятельности всех систем организма и реакцию на изменение условий внутренней и внешней среды.

Нейрон — структурно-функциональная единица нервной системы. Нейрон — электрически возбудимая клетка, которая обрабатывает, хранит и передает информацию с помощью электрических и химических сигналов.

Нейрогуморальная регуляция — одна из форм физиологической регуляции в организме человека и животных, при которой нервные импульсы и переносимые кровью и лимфой вещества принимают совместное участие в едином регуляторном процессе.

2. Рассмотрите рисунок 93 и составьте план рассказа о строении нейрона.

1. Что такое нейрон?

2. Строение тела нейрона

3. Разновидности и строение отростков нейрона

ПОДУМАЙТЕ!

Почему жизнедеятельность животных регулируется путём совместного действия гуморальной и нервной регуляции?

Гуморальная регуляция тесно связана с нервной и образует совместно с ней единый нейро-гуморальный механизм регуляторных приспособлений организма. Нервные и гуморальные факторы столь тесно переплетаются друг с другом, что всякое противопоставление их недопустимо, как и недопустимо расчленение процессов регуляции и координации функций в организме на автономные ионные, вегетативные, анимальные компоненты. Все эти виды регуляции настолько тесно связаны друг с другом, что нарушение одного из них, как правило, дезорганизует и остальные.

Используя дополнительные источники информации: Интернет, научно-популярную литературу (журналы, книги), найдите, как разные животные ориентируются в пространстве. Обсудите полученные сведения в классе.

Ориентация животных — сложный процесс, включающий получение информации о внешнем мире по разным каналам связи (рецепторным системам), её обработку, сопоставление в центральной нервной системе и формирование ответной реакции. Приём и обработка сигналов состоит из распознавания образа (информационного содержания сигнала) и его локации — определения положения источника сигнала по отношению к организму, что осуществляется разными рецепторными системами.

Оптическая ориентация животных определяется прежде всего возможностями зрения органов: глаз и других светочувствительных рецепторов. Последние обычно способны лишь регистрировать степень освещённости, спектральный состав света и степень его поляризации. Так, у ланцетника, примитивного хордового животного, живущего в морском грунте, светочувствительные органы — Глазки Гессе — расположены по всей длине прозрачного тела, вдоль нервной трубки; они регистрируют, всё ли тело животного погружено в грунт, т. е. защищено от нападения хищника. Образное зрение беспозвоночных и особенно позвоночных резко увеличивает возможности ориентация животных в окружающей среде. Необходимость этого возрастает при увеличении подвижности животных. Детальность и сложность анализа зримого мира невелика у беспозвоночных и низших позвоночных. На общем фоне они выделяют лишь немногие биологически важные сигналы. Лягушки, например, «видят» лишь движущиеся предметы небольших размеров (мелких животных, служащих пищей) и реагируют на быстрое затенение («враг»); всё остальное воспринимается ими как безразличный фон. Детальность отражения резко возрастает у насекомых, а также у птиц и млекопитающих, способных ориентироваться не только по множеству «земных» ориентиров, но и по положению Солнца, Луны и звёзд (астронавигация). По ним ориентируются и мелкие раки, возвращающиеся при отливе в море. Рыжие лесные муравьи способны учитывать и положение Луны. «Инстинкт дома» — способность возвращаться на свой участок или в убежище даже из незнакомого места — объясняется запоминанием характерных особенностей ландшафта и астронавигацией. Обязательное условие астронавигации — наличие «биологических часов», т. е. способности организма ориентироваться во времени.

Хеморецепция и ориентация животных по особенностям химического состава среды особенно широко распространены среди обитателей воды и почвы. Проходные лососёвые рыбы при нерестовых миграциях находят «родные» реки по знакомым запахам. Киты при миграциях руководствуются особенностями химического состава воды разных мор. течений. По запахам ориентируются наземные животные при поисках пищи, миграциях и расселении. В последнем случае животные двигаются преимущественно против ветра и картина их расселения соответствует «розе ветров». Для самцов некоторых бабочек (сатурний, шелкопрядов) доказана способность находить по запаху самку на расстоянии до 10 км.

Акустическая ориентация животных имеет преимущества в водной среде и биотопах с густой растительностью, где возможности зрения ограничены. Многие хищники находят и ловят добычу по слуху. Сова по шороху определяет местоположение грызуна на расстоянии 15—20 м с точностью до 1о (пассивная локация). Летучие мыши и дельфины используют эхолокацию на частотах 20—200 кгц, посылая зондирующие сигналы и ловя их отражение (эхо) от мишени (добычи) или препятствия. Эхолокация позволяет им ориентироваться, находить и ловить добычу в темноте. Гнездящаяся в тёмных пещерах птица Гуахаро ориентируется в них, эхолоцируя на слышимых частотах (в звуковом диапазоне).

Многие низшие беспозвоночные (например, планарии), а также насекомые (мухи, жуки, термиты) ориентируются по магнитному полю Земли.

Ориентация животных — всегда результат сопоставления информации, полученной по разным каналам связи со средой, т. е. интегральная реакция, хотя основную роль в ней в зависимости от ситуации может играть то одна, то др. рецепторная система. Подобный механизм ориентация животных повышает её надёжность («помехоустойчивость»), гибкость и значительно увеличивает приспособительное значение. Одновременно ориентацнонное поведение каждой особи корректируется сочленами по популяции, стаду, стае или колонии. Обмен информацией между особями увеличивает её количество в группе, ещё более повышая надёжность ориентация животных Именно этим объясняется преимущество группового (стайного или стадного) образа жизни в биологически наиболее важные моменты: при миграциях, во время размножения, в период роста молодняка.

В мышцах майского жука имеются чувствительные рецепторы. Они передают информацию о положении тела насекомого.

Волоски, нервные окончания, перья и рецепторы помогают ориентироваться в пространстве.

Водяные скорпионы не очень хорошие пловцы и большую часть времени проводят, прячась среди растительных остатков в илистых прудах и канавах.

Плавая во время охоты, водяной скорпион ориентируется при помощи шести маленьких, наполненных воздухом дыхалец - отверстий на брюшной поверхности. Каждое отверстие затянуто тонкой мембраной. На глубине, где давление воды возрастает, воздух сжимается, и мембрана вдавливается внутрь. Если голова скорпиона ближе к поверхности, чем хвост, дыхальца, расположенные ближе к голове, испытывают меньшее давление, чем находящиеся ближе к хвосту, и передние мембраны вдавливаются слабее, чем задние. Это подсказывает водяному скорпиону, что он движется к поверхности.

Африканские шпорцевые лягушки находят дорогу домой, используя для этого органы боковой линии. Каждый такой орган окружен микроскопическими волосками, которые сгибаются под давлением воды, омывающей тело, посылая сигналы от нервных окончаний в мозг. Это позволяет лягушке соразмерять свое движение с течением воды и соответственно регулировать его направление.

Используя интернет-источники, научно-популярные журналы, книги, текст учебника, подготовьте сообщение на тему «Нервная система позвоночных животных».

Функции нервной системы - восприятие внешних раздражении и передача возникающих возбуждений к клеткам, органам, тканям, а также объединение и согласование деятельности отдельных систем органов и организма в целом в единую функционирующую живую систему. Эмбрионально нервная система позвоночных возникает, так же как и у бесчерепных, в виде закладывающейся в эктодерме на спинной стороне зародыша полой трубки. В последующем происходит ее дифференцировка, приводящая . к образованию:

а) центральной нервной системы , представленной головным мозгом и спинным мозгом,

б) периферической нервной системы , состоящей из нервов; отходящих от головного и спинного мозга,

в) симпатической нервной системы , состоящей в основе из нервных узлов, расположенных около позвоночного столба и связанных продольными тяжами.

Головной мозг представлен у позвоночных животных пятью отделами: передним мозгом, промежуточным мозгом, средним мозгом, мозжечком и продолговатым мозгом. Он закладывается эмбрионально в виде вздутия переднего отдела нервной трубки, которое вскоре делится на три первичных мозговых пузыря. В дальнейшем первый мозговой пузырь дает начало спереди переднему мозгу; задняя его часть преобразуется в промежуточный мозг. Из второго мозгового пузыря формируется средний мозг. Путем выпячивания крыши третьего мозгового пузыря формируется мозжечок, под которым располагается продолговатый мозг. Передний мозг, кроме того, подразделяется на левую и правую половины. Одновременно с разрастанием и дифференцировкой головного отдела нервной трубки происходит соответственное преобразование невроцеля. Два его расширения в полушариях переднего мозга известны под названием боковых желудочков мозга. Расширенная часть невроцеля в промежуточном отделе мозга обозначается как третий желудочек, полость среднего мозга - как сильвиев водопровод, полость продолговатого мозга - как четвертый желудочек, или ромбовидная ямка. От головного мозга отходят 10 или 12 пар черепномозговых нервов. Передний мозг имеет впереди два симметрично расположенных выступа, от которых отходит первая пара головных нервов - обонятельные нервы (I). От дна промежуточного мозга отходят зрительные нервы (вторая пара головных нервов, II). На крыше промежуточного мозга развиваются два сидящих на ножках выступа: передний - теменной орган и задний - эпифиз. От дна промежуточного мозга отрастает непарный выступ - воронка, к которой прилегает сложное по строению и функции образование - гипофиз. Передний отдел гипофиза развивается из эпителия ротовой полости, задний - из мозгового вещества. Там же расположен гипоталамус. Крыша среднего мозга образует парные вздутия - зрительные доли (бугры). От среднего мозга отходит третья пара головных нервов (глазодвигательные нервы, III). Четвертая пара головных нервов (блоковые нервы, IV) отходит на границе между средним и продолговатым мозгом, все остальные головные нервы (V - Х - XII) отходят от продолговатого мозга. Спинной мозг не отграничен резко от продолговатого мозга. В центре спинного мозга (по главной оси органа) сохраняется невроцель, известный у позвоночных под названием спинномозгового канала. От спинного мозга метамерно (по числу сегментов) отходят спинномозговые нервы. Они начинаются двумя корешками: спинным - чувствующим и брюшным - двигательным. Эти корешки вскоре по выходе из спинного мозга сливаются, образуя спинномозговые нервы, которые затем вновь делятся на спинную и брюшную ветви.

Нейроэндокринная и иммунная система у всех позвоночных животных, от лососей до человека, построена по единому проекту. Несомненно, что личинка жемчужницы каким-то образом нейтрализует старческие изменения в регуляторной системе лосося "гипоталамус-гипофиз-периферические эндокринные железы-гипоталамус". Мы унаследовали от наших предков рыб принципы управления подкорковыми структурами. Если личинки жемчужницы научились отключать программу старения лосося, то почему бы и человеку не воспользоваться подобными механизмами, чтобы кардинально продлить свою жизнь.