Рефлекторная дуга в биологии

ПОНЯТИЕ ОБ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ РЕФЛЕКТОРНОЙ ДУГЕ. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ НЕЙРОНОВ РЕФЛЕКТОРНОЙ ДУГИ. АФФЕРЕНТНАЯ И ЭФФЕРЕНТНАЯ ЧАСТИ ДУГИ.

Элементарная. Самая простая, содержит всего 5 элементов: рецептор — афферентный («приносящий») нейрон — вставочный нейрон — эфферентный («выносящий») нейрон — эффектор. Рецептор: преобразует раздражение в нервное возбуждение. Афферентный нейрон: доставляет сенсорное возбуждение в центральную нервную систему, к вставочному нейрону.

Вставочный нейрон: преобразует пришедшее возбуждение и направляет его по нужному пути. Так, например, вставочный нейрон может получать сенсорное («сигнальное») возбуждение, а дальше передавать уже другое возбуждение — двигательное («управляющее»). Эфферентный нейрон: доставляет управляющее возбуждение на орган-эффектор. Например, двигательное возбуждение — на мышцу. Эффектор осуществляет ответную реакцию.

Рефлекторная дуга — это цепь нейронов от периферического рецептора через центральную нервную систему к периферическому эффектору.

Элементами рефлекторной дуги являются периферический рецептор, афферентный путь, один или больше вставочных нейронов , эфферентный путь и эффектор . Все рецепторы участвуют в тех или иных рефлексах, так что их афферентные волокна служат афферентным путем соответствующей рефлекторной дуги. Число вставочных нейронов всегда больше одного, кроме моносинаптического рефлекса растяжения.

Эфферентный путь представлен либо двигательными аксонами, либо постганглионарными волокнами вегетативной нервной системы, а эффекторами являются скелетные мышцы и гладкие мышцы , сердце, железы .

Рефлекторная дуга вегетативной нервной системы может быть представлена следующим образом. От рецепторов передается возбуждение по волокнам афферентных нейронов, расположенных в спинно-мозговых узлах либо в узлах черепных нервов или в узлах вегетативных сплетений.

Аксоны этих нейронов в составе задних корешков вступают в спинной мозг (направляясь в боковые рога ) или в составе черепных нервов — в вегетативные ядра мезенцефалического или вегетативные ядра бульбарного отдела головного мозга. В боковых рогах, а также в указанных ядрах ствола головного мозга залегают ассоциативные мультиполярные нейроны. Их аксоны выходят из мозга в составе передних корешков спинно-мозговых или черепных нервов.

Это преганглионарные (предузловые) волокна, которые обычно миелинизированы. Они следуют к узлам внеорганных или внутриорганных вегетативных сплетений, где образуют синапсы с их клетками. В узлах лежат мультиполярные (вторые) нейроны эфферентного вегетативного пути. Их аксоны, выйдя из ганглиев, образуют постганглионарные волокна (чаще всего немиелинизированные), которые направляются к органам и тканям.

36. ПРОВОДЯЩИЕ ПУТИ ПРОПРИОРЕЦЕПТИВНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ МОЗЖЕЧКОВОГО И КОРКОВОГО НАПРАВЛЕНИЯ

Пути проприоцептивной чувствительности (мышечно-суставного чувства) направляются к коре полушарий большого мозга и в мозжечок, регулирующий координацию движений.

Проводящий путь проприоцептивной чувствительности, идущий к коре большого мозга, в разных своих частях получил разные названия. Отростки вторых нейрнов в продолговатом мозге образуют перекрест медиальных петель, а затем в пределах ствола головного мозга формируют бульботаламический путь, получивший название медиальной петли.

Часть волокон второго нейрона по выходе из тонкого и клиновидного ядер сгибается кнаружи и образует наружные дорсальные и вентральные дугообразные волокна, которые следуют через нижние мозжечковые ножки к коре червя мозжечка. Медиальная петля проходит в покрышке (задней части) моста и среднего мозга, ее волокна заканчивается в таламусе на клетках вентролатерального ядра таламуса (третий нейрон), отростки третьих нейронов (таламотеменные волокна) проходят в задней ножке внутренней капсулы и направляются в кору большого мозга в постцентральную извилину.

Проприоцептивные проводящие пути, идущие к мозжечку (Мозжечок), передают информацию о состоянии опорно-двигательного аппарата, что обеспечивает регуляцию движений и равновесия тела.

Они представлены задним (неперекрещенным) и передним (дважды перекрещенным) спиномозжечковыми путями.

Что такое рефлекс

Рефлекс – ответ центральной нервной системы на раздражение рецептов, который обеспечивает реакцию организма на изменение во внутренней или внешней среде. Осуществление рефлексов происходит за счет раздражения нервных волокон, которые собраны в рефлекторные дуги. Проявлениями рефлекса выступают возникновение или прекращение деятельности со стороны организма: сокращение и расслабление мышц, секреция желез или ее остановка, сужение и расширение сосудов, изменения зрачка и прочее.

Рефлекторная деятельность позволяет человеку быстро реагировать и должным образом приспосабливаться к изменениям вокруг себя и внутри. Нельзя ее недооценивать: позвоночные животные настолько зависимы от рефлекторной функции, что даже частичное ее нарушение приводит к инвалидности.

Виды рефлекторной дуги

Существует два вида рефлекторных путей:

• Простая (моносинаптическая) дуга включает в себя два нейрона: афферентный (рецепторный) и эффекторный (двигательный), имеющие между собой одно соединение. Основными особенностями этого вида нервной дуги считается территориальная приближенность рецептора к эффектору. Вследствие чего, подвижный орган реагирует быстрее, и рефлекс происходит в короткое время по принципу одиночных мышечных сокращений.
• Сложная (полисинаптическая) дуга состоит из трех или более нейронов: рецепторного, одного либо нескольких вставочных и эффекторного. При таком виде нервной дуги рецептор и эффектор территориально удалены друг от друга, имеют два, и более соединений. Мышцы сокращаются по титаническому типу, время реакции и рефлекса увеличивается.

Рефлекторные пути вегетативной нервной системы обеспечивают деятельность внутренних органов: желудка, сердца, почек и т.д. Эти дуги, как правило, прерываются в местах образования вегетативных ганглий. Разница между соматической и вегетативной дугой заключается в анатомических особенностях нервного волокна, составляющего нейронную цепочку. От этого фактора так же зависит скорость передвижения импульса по рефлекторному пути.

Вегетативные ганглии, в зависимости от расположения бывают трех видов:

• Внутриорганные находятся в железах, обеспечивающих внешнюю и внутреннюю секрецию, и внутренних органах.
• Вертебральные (позвоночные) располагаются с двух сторон позвоночника и образуют пограничные стволы, именуемые так же симпатическими цепочками.
• Превертебральные или пред позвоночные несколько удалены и от позвоночника, и от эффектора. К ним относятся ресничный, средний и верхний шейные узлы, а так же солнечное сплетение.

Рефлекторные реакции могут быть двигательными, сократительными или выделительными, а сами рефлексы врожденными (безусловными) и приобретенными (условными).

Во время просмотра видео Вы узнаете о нервной системе.

https://youtube.com/watch?v=uNHye_1wukM

Обязательным условием для реализации любого рефлекса является непрерывность цепи и целостность всех без исключения звеньев. При различных нарушениях и заболеваниях нервной системы тот или иной рефлекс может быть утрачен. Для многих позвоночных животных значение рефлекторных функций настолько велико, что даже частичные выпадения звеньев из цепи порой приводят к инвалидности.

Развитие спинномозговых нервов

text_fields

text_fields

arrow_upward

Спинномозговые нервы (nervi spinalcs) относятся к периферическому отделу соматической нервной системы. Они отходят от спинного мозга, иннервируют в основном аппарат движения. Развитие спинномозговых нервов тесно связано с развитием спинного мозга в процессе фило- и онтогенеза.

Нервная система является производным наружного зародышевого листка-эктодермы (рис. 1). В дорзальной части эктодермы вдоль зародышевого листка от краниального до каудального конца образуется продольное утолщение- медуллярная пластинка, или нейроэктодерма. В медуллярной пластинке образуется углубление, края которого постепенно сближаются, затем замыкаются, и образуется мозговая трубка.

Рис. 1. Схема формирования первичной
нервной трубки:

а-стадия медуллярной пластинки;
б, в-стадии медуллярной бороздки;
г, д, е-стадии мозговой трубки;
1 — кожный, или роговой, листок эктодермы;
2 — нейроэктодерма, или медуллярная (мозговая) пластинка;
3 — медуллярная бороздка;
4 — медуллярные валики;
5 — ганглиозная пластинка (образуется при слиянии медуллярных валиков);
6 — мозговая трубка (ее производные- спинной и головной мозг);
7 — ганглиозные валики (образуются при продольном расщеплении ганглиозной пластинки); производные ганглиозных валиков-спинномозговые узлы (образуются путем сегментации ганглиозных валиков), узлы черепных нервов и вегетативные узлы (образуются путем миграции клеток из ганглиозных валиков).

Зачатки спинномозговых узлов (ganglia spinalia) формируются по краям медуллярной бороздки. Количество спинномозговых узлов соответствует количеству сомитов — 40-44. Производные каждого сомита-склеротом, миотом и дерматом-соединены невротомом-закладкой спинномозгового нерва (рис. 2).

1 — эктодерма;
2 — дерматом;
3 — миотом;
4 — склеротом;
5 — спинной мозг;
6 — спинномозговой узел:
7 — дорсальные и вентральные ветви спинномозгового нерва (толстая линия-двигательное волокно, пунктирная линия- чувствительное волокно);
8 — хорда;
9 — тело позвонка;
10 — нефротом;
11 — целомическая полость;
12 — первичная кишка;
13 — мышцы брюшной стенки;
14 — зачаток конечности;
15 — сомит

Спинномозговые нервы идут к мышце по закону кратчайшего расстояния-от сегментов спинного мозга к соответствующим миотомам, из которых развивается эта мышца. Если мышца развивается из нескольких миотомов, то она иннервируется несколькими нервами. Диафрагма, закладывающаяся на шее, получает соответственно иннервацию от шейного сплетения-диафрагмальный нерв (n. phrenicus) и по закону кратчайшего расстояния-от межреберных нервов (nn. intercostales). На головном конце эмбриона развивается головной мозг, органы чувств, редуци- руются головные сомиты, дифференцируются висцеральные дуги. Здесь развиваются 12 пар черепных нервов. Торс и конечности иннервирует 31 пара спинномозговых нервов.

Как проверить рефлекс?

Работу нейронов, отвечающих за возникновение реакции, оценивают в нескольких позах пациента. Проверить рефлекс можно следующими способами:

• Пациент сидит на стуле, исследуемая нога закинута на другую. Есть модификация, когда ноги стоят на полу. Данный способ описан выше.
• Исследуемый в положении лежа на спине, доктор одной рукой поднимает его ногу до уровня тупого угла, упираясь в подколенную ямку, наносит удары по четырехглавой мышце, вызывая ее сокращение.
• Больной сидит на кушетке так чтобы обе ноги свешивались с неё и не касались пола, далее врач действует по той же схеме.
• Больной лежит на кушетке и колено одной ноги кладет на колено другой.

При проведении данной процедуры необходимо объяснить больному как правильно расслабить ноги, часто вызвать коленный рефлекс. Исследование может быть затруднительным именно из-за того, что пациент не расслабил мускулатуру конечности.

Анатомические особенности

Коленный рефлекс – ответная реакция организма, который возникает при небольшом растяжении бедренной мышцы. Сокращение мышц происходит в результате несильного удара по надколеннику, под которым находится сухожилие. Под внешним фактором сухожилия растягиваются и приводят в действие мышцу-разгибатель. Этот рефлекс очень важен для проведения диагностики множества болезней. Но совершать данную процедуру невозможно без рефлекторной дуги.

Деятельность организма зависит от реакции на раздражающие рецепторы, которые поступают от центральной нервной системы. Именно такой структурной основой рефлекса является рефлекторная дуга. Рефлекторная дуга – путь прохождения поступившего сигнала от рецептора к соответственному органу, который на него среагировал. По-другому еще ее называют нервной дугой. Подобное название объясняется тем, что рефлекс колена совершается за счет нервных импульсов, что поступают через определенный путь.

Располагается дуга в клетках спинного мозга, которые после возбуждения способны передать импульс к мышцам. Схема с обозначениями рефлекторной дуги не сложна, и разобраться в функционировании процесса возможно с помощью фото. Состоит нервная дуга из следующих компонентов:

• Звеньев (центральных, эфферентных, афферентных);
• Рецепторов;
• Эффектора (орган, который может меняться в ходе рефлекса).

Рефлекторные дуги бывают двух типов: простые и сложные. Простые или моносинаптические рефлекторные дуги состоят из 2 нейронов (эфферентного и афферентного) и синапса. Имеют следующие особенности:

• Короткая длительность рефлекса;
• Очень сближенные эффектор и рецептор;
• Дуга двухнейронная;
• Мышцы обладают одиночным мышечным сокращением;
• Нейронные волокна группы А.

Сложные или полисинаптические дуги содержат в своем составе три нейрона (эффекторный, рецепторный или пару вставочных). Особенности сложной нервной дуги:

• Дуга трехнейронная;
• Нервные волокна группы В и С;
• Рецептор и эффектор не сближенные;
• Сокращение мышц согласно виду тетануса.

Роль и функции в организме

Простыми словами нервная дуга представляет собой путь, по которому проходит импульс, возникший от рецептора к органу либо мышце. Соответственно этому фактору рефлекторная дуга предназначена для передачи нервных импульсов. Схема передачи импульсов основана на том, что от рецептора передается сигнал к чувствительным нейронам. Дальше возбуждающая реакция передается к клеткам серого вещества спинного мозга. В итоге двигательные клетки сокращаются, при этом нога может дернуться, или приподняться.

Удар действует как внешний раздражитель на нервную систему. Благодаря связи между спинным мозгом, сенсорной системой, двигательными нейронами происходит процесс. Визуально представить описание и понять путь протекания нервного импульса поможет рисунок, где изображена нервная дуга.

Рецепторы дуги принимают сигналы от раздражителя, и в результате обратной связи возбуждаются на них. Звенья выполняют передачу импульса к определенному органу. Они бывают: центральные, эфферентные и афферентные. Эффектор – представляет собой орган, который отвечает на действие рецептора.

Согласно этим составляющим дуги, она выполнят такие функции:

• Передает сигнал к мышце икроножной области;
• От нейронов подает импульс на двигательные мышцы;
• В зависимости от раздражителя порождает нейронный импульс передающий к эффектору (органу);
• Влияет на движение конечности, мышечное сокращение ноги.

Рефлекторная дуга

В основе деятельности нервной системы лежат рефлексы (лат. reflexus — отражённый). Рефлекс – ответная реакция организма на действие раздражителя.

Любой рефлекс существует на базе рефлекторной дуги – совокупности соединенных друг с другом нервных элементов, через которые последовательно проводится нервный импульс при осуществлении рефлекса. Самый прострой пример – коленный рефлекс, который часто проверяет невролог, что позволяет быстро сделать вывод о сохранности элементов рефлекторной дуги.

Нейроны соединяются друг с другом с помощью отростков: аксонов и дендритов, на конце которых находятся специальные контакты – синапсы, которые мы подробно изучили в статье про нервные ткани.

Устройство рефлекторных дуг

Рефлекторные дуги могут быть устроены очень просто: состоять из двух нейронов, подобно рефлекторной дуге коленного рефлекса (отсутствует вставочный нейрон), а могут включать десятки различных нейронов.

Рефлекторная дуга может подразделяться на 3 звена:

• Чувствительное (афферентное, центростремительное)

Состоит из рецептора (может быть расположен в коже, внутренних органах, сосудах) чувствительного нейрона и идущего от этого нейрона чувствительного волокна, которое проникает в спинной мозг через задние рога.

Тело чувствительного нейрона находится в задних корешках (!) спинного мозга. Представили? А теперь представьте дендрит, идущий от кончика вашего указательного пальца до самого спинного мозга. Именно поэтому неверно считать, что дендрит – всегда “короткий” отросток, а аксон – “длинный”. Данный вопрос мы обсуждали в статье про нервные ткани.

Вставочное (ассоциативное, промежуточное)

Состоит из вставочного нейрона и его отростков. Вставочный нейрон осуществляет связь между чувствительным и двигательным звеном рефлекторной дуги. Вставочные нейроны могут осуществлять связь с другими отделами ЦНС.

Тела вставочных нейронов находятся в задних рогах спинного мозга.

Двигательное (эфферентное, центробежное)

Представлено двигательным нейроном (эфферентным, исполнительным, мотонейроном), от которого нервные волокна идут к рабочему органу (эффектору, органу-исполнителю).

В зависимости от того, чем представлен эффектор – мышца, железа – при поступлении к нему нервных импульсов его работа активируется: мышца начинает сокращаться, железа – выделять секрет.

Двигательные нейроны лежат в передних рогах спинного мозга, откуда и выходят их отростки.

Это может показаться очевидным, но необходимо подчеркнуть, что афферентные нервные волокна входят в спинной мозг через задние корешки. Эфферентные нервные волокна выходят из спинного мозга через передние корешки.

Нервная регуляция

Рефлекторная дуга – фундамент, на котором осуществляется рефлекс. В нервной системе возникают не только процессы возбуждения, но и торможения, о которых мы подробнее поговорим в теме, посвященной высшей нервной деятельности. Торможение заключается в ослаблении или задержке уже возникшего возбуждения.

Таким образом, координация и регулирования процессов возбуждения и торможения – основа согласованной работы органов и систем органов, составляющих единый организм.

Заболевания

Парез (греч. πάρεσις – ослабление) – неврологический синдром, обусловленный поражением двигательного (эфферентного) пути и слабостью в конечности, или в другом органе, который данный нервный путь иннервировал. Парез проявляется снижением мышечной силы, движения в неполном объеме сохраняются.

Паралич (греч. παράλυσις – расслабление) – полное отсутствие произвольных движений, обусловленное теми же причинами, что и парез.

При переохлаждении может возникнуть парез лицевого нерва. Причиной этому служит воспаление тканей, в результате чего в узком костном канале нерв сдавливается воспаленными тканями. Нервные импульсы частично, либо полностью перестают поступать к мышцам лица, что делает невозможным для пациента движение ими.

Что собой представляет рефлекторная дуга

По всему человеческому организму расположены чувствительные нервные окончания, именуемые рецепторами. Они реагируют на малейшее раздражение и направляют импульсы в мозговые центры, благодаря чему человек начинает понимать: что происходит с его организмом, причину происходящего и определяет методы устранения негативного воздействия.

Мозговым центром посылается ответный сигнал раздраженному органу – это своеобразная команда: как уклониться от нежеланного воздействия. Именно поэтому человек отдергивает руку от горячих предметов, пьет, испытывая жажду и т.д.

Рефлекторная дуга являет собой важную деталь в механизме НС (нервной системы), состоящую из множества нейронов, выстроенных в структурную цепочку. Эти частицы отвечают за всевозможные реакции функционирующих органов на различные раздражения. Нарушения этой цепи приводят к притуплению рефлекторной деятельности, в результате чего организм теряет способность реагировать на разнообразные изменения и приспосабливаться к ним.

Виды рефлекторных дуг

Стереотипные реакции возникают не только на внешнем уровне, но и внутри организма. Они обеспечивают нормальную работу большинства систем (сердечно-сосудистой, пищеварительной, эндокринной и других). В зависимости от назначения виды нервных дуг классифицируются на вегетативные и соматические. Еще один вариант дифференциации – по количеству звеньев в цепи. Дуга условного рефлекса может включать всего 2 нейрона, в таком случае она моносинаптическая. Для сложных реакций требуется более 3-х звеньев. Такой вид нейронного пути называется полисинаптическим.

Вегетативная рефлекторная дуга

Данная форма цепей координирует функционирование внутренних органов. Автономная или вегетативная нервная дуга необходима для правильной работы иммунитета, сосудов, эндокринной системы, корректного пищеварения и других жизненно важных процессов. Примеры – замедление деятельности сердца на фоне воздействия на рецепторы желудка, снижение температуры тела вследствие засыпания. Автономная рефлекторная дуга контролирует и железы внутренней секреции. В цепи таких нейронных путей всегда присутствует вегетативный ганглий, ответственный за передачу импульсов.

Соматическая рефлекторная дуга

Описываемый тип предназначен для регулировки двигательных реакций. Каждая рефлекторная дуга соматической нервной системы имеет 2 направления – от рецепторов к нейрону и обратное. Самым простым примером рассматриваемого вида стереотипных реакций является одергивание руки от горячей поверхности, укола. На рисунке ниже представлена рефлекторная соматическая дуга и ее отличие от вегетативной. Наглядно показано, что в данном случае связь между рецепторами и нейронами осуществляется без ганглиев.

Моносинаптическая рефлекторная дуга

Указанный вид цепи включает только 2 нейрона – афферентный (принимает возбуждение) и эфферентный (передает обработанный сигнал). Моносинаптическая дуга представляет собой простой вариант пути. Между нейронами сформирован только один синапс, отсутствуют сторонние связи и ганглии. Такая рефлекторная дуга часто отвечает за простейшие безусловные рефлексы. Они преимущественно врожденные и не требуют образования многочисленных нейронных связей.

Полисинаптическая рефлекторная дуга

Рассматриваемый тип состоит из нескольких клеток мозга, от 3-х и более. Данная нервная дуга включает много синапсов, а передача импульса осуществляется по сложной схеме. Такие варианты цепей формируются для ответа на условные раздражители, например, рука одергивается и от огня, и от укола, и от льда. Рефлекторная дуга полисинаптического вида представляет собой последовательность:

1. Рецептор получает импульс.
2. Он передается к афферентному (восприимчивому) нейрону, клеточное тело которого локализуется в спинальном ганглии.
3. Нервная клетка отправляет сигнал в спинной мозг.
4. В его сером веществе располагается аксон, который объединен синаптически со вставочными нейронами.
5. Они по дендритам передают импульс к эфферентному нейрону.
6. По его аксону обработанный сигнал поступает к мышцам, органам или железам.