UKŁAD NERWOWY

• układ szybkiego reagowania na bodźce.

Receptory – wyspecjalizowane struktury dostarczające informacje do mózgu.

• eksteroreceptory – odbierają sygnały spoza organizmu np. narząd węchu, wzroku, słuchu.

• interoreceptory – narząd równowagi, czucia statycznego, receptory stawowo-mięśniowe.

• wisceroreceptory – receptory znajdujące się w narządach wewnętrznych.

Mechanizm działania receptorów.

Bodźce to niewielkie porcje energii docierające do organizmu.

Wspólna cecha wszystkich receptorów to zdolność przetwarzania różnych form energii bodźców na energię wyładowań elektrycznych. Bodziec musi być dostatecznie silny.

Zanim dojdzie do przekazania informacji do mózgu, najpierw musi zostać przekazana do komórek. Receptory są specyficzne dla określonych bodźców, wyjątkiem są receptory bólowe – mają bardzo wysoki próg pobudzenia i reagują też na inne bodźce.

BODZIEC SWOISTY – charakterystyczny dla danego receptora.

Budowa komórek nerwowych.

Od ciała komórki nerwowej (perikarion) odchodzą wypustki:

• aksony – zwykle jest pojedyncza, przewodzi bodźce nerwowe odśrodkowo (od ciała komórki)

• dendryty – wypustki krótsze niż akson, przewodzą impulsy dośrodkowo (do ciała komórki)

Włókna nerwowe:

• nagie – wyłącznie aksony, bardzo wolno przewodzą impulsy (nerw węchowy)

• jednoosłonkowe – rdzenne (osłonka mielinowa, przewodzą od 3-16 m/s, nerw wzrokowy); bezrdzenne (7-12 aksonów, splecione, otoczone lemocytami, układ autonomiczny).

Przewodnictwo nerwowe wyjaśnia teoria membranowa – uczestniczy tu błona komórkowa neuronów.

W stanie spoczynku błona nerwowa jest spolaryzowana (stan wstępny gotowości). Rozmieszczenie odpowiednich ładunków jest nierównomierne (zewnątrz jest bardziej dodatnie niż wewnątrz).

Błona neuronu jest selektywnie przepuszczalna – jony sodu, potasu – tempo dyfuzji niewielkie.

Potencjał spoczynkowy: - 70 mV

Potencjał depolaryzacyjny: + 40 mV

W momencie pobudzenia otwierają się kanały jonowe i następuje depolaryzacja.

W błonie neuronu pompy Na/K.

Musi być odpowiednie stężenie jonów magnezu.

Depolaryzacja.

Skutkiem działania bodźca niosącego dostatecznie dużą porcję energii jest lokalne otwarcie się kanałów jonowych, którymi przemieszczają się jony sodu i potasu – depolaryzacja. Pomiar wskazuje na istnienie nowego potencjału równego 40mV, jest to potencjał czynnościowy 1m/s. Kanały jonowe zamykają się i do głosu dochodzi pompa Na/K, która przywraca ogólny stan początkowy czyli repolaryzuje błonę.

Depolaryzacja = potencjał czynnościowy.

W neurologii i fizjologii układu nerwowego przewodzenie na zasadzie 'wszystko albo nic' (albo przewodzi albo nie).

Przewodzenie nerwowe odbywa się bez strat energetycznych. Bodziec progowy jest bodźcem maksymalnym.

Działanie złożonego układu wymaga możliwości pobudzenia z jednego elementu na drugi. Miejsca styku i przekazu sygnału to synapsy.

W szczelinie synaptycznej znajdują się mediatory synaptyczne (acetylocholina, adrenalina, noradrenalina).

Styki pomiędzy komórkami pobudliwymi dają możliwość kierowania przekazem sygnałów.

Synapsy chemiczne ulegają szybkiemu znużeniu, ich wadą jest także tempo przekazywania sygnałów. Dyfuzja transmitera w szczelinie synaptycznej jest bardzo wolna w porównaniu z falą depolaryzacyjną – opóźnienie synaptyczne.

Synapsy elektryczne - przekaz natychmiastowy, nieznużalne i szybkie, ich wadą jest przewodzenie impulsów nerwowych w obu kierunkach. Poza tym możliwość kierowania aktywnością synaps elektrycznych jest bardzo ograniczona.

TOPOGRAFICZNY PODZIAŁ UKŁADU NERWOWEGO.

a) Ośrodkowy – mózgowie i rdzeń kręgowy. Zbudowany z istoty szarej (perikariony, może tworzyć albo korę albo jądra nerwowe) i białej (włókna nerwowe, odpowiada za szybki przebieg impulsów);

b) Obwodowy – nerwy czaszkowe i nerwy rdzeniowe.

PTAKI

Mózgowie: krótkie, dobrze rozwinięte, rozepchnięte na boki, móżdżek bardzo dobrze rozwinięty. Szyszynka u ptaków pozbawiona fotoreceptorów.

Międzymózgowie: przeciętne, składające się ze wzgórza i podwzgórza.

Móżdżek: duży, składający się z trzonu i kłaczków, powierzchnia pobrużdżona.

Wzrok: największe oczy, gałka oczna relatywnie duża, akomodacja na dwa sposoby – zmiana krzywizny soczewki lub rogówki, w siatkówce czopki i pręciki, występuje plamka żółta, duże jamy oczodołów, prawie się stykające.

SSAKI.

Kresomózgowie: największa część mózgu, zbudowana z dwóch półkul połączonych spoidłem wielkim. Kora kresomózgowia ma 6 warstw, powierzchnia półkul pofałdowana.

Ukształtowanie kresomózgowia: płat czołowy, ciemieniowy, potyliczny, skroniowy.

Specjalnie wykształcone kości czaszki. Opony mózgowe tzw. bariera krew-mózg. Nie ma liniowego ułożenia mózgu. Szyszynka ukryta między półkulami kresomózgowia.

Śródmózgowie: najmniejsza część mózgu, funkcję analizatora wzrokowego pełnią ośrodki płatu potylicznego.

Móżdżek: duży, silnie pobrużdżony, dzieli go na dwie powierzchnie, które łączy robak, powierzchnia pokryta trójwarstwową korą móżdżku.

Rdzeń przedłużony: normalnie rozwinięty, od góry słabo widoczny, przykrywa go móżdżek.

Z mózgu ssaków wychodzi 12 par nerwów czaszkowych.

FUNKCJE

KRESOMÓZGOWIE – ośrodek wyższych czynności nerwowych, interpretacja zjawisk, kojarzenie, funcje zależne od woli, ośrodek odbiorczy bodźców zmysłowych.

MIĘDZYMÓZGOWIE -

Wzgórze – ośrodek przekaźnikowy impulsów zmysłowych (informacje dotykowe, bólowe, termiczne oraz węchowe), ośrodki aktywności mięśniowej i gruczołowej, ośrodki wielu reakcji emocjonalnych.

Podwzgórze – ośrodki regulujące sen, pragnienie, popęd płciowy, pracę przewodu pokarmowego, pracę serca, ciśnienie krwi, temperaturę ciała (przednia część zapobiega podnoszeniu się ciepłoty, a tylna obniżaniu), wytwarzanie hormonów (wazopresyna, oksytocyna).

ŚRÓDMÓZGOWIE – czynnościowa koordynacja impulsów wzrokowych (np. zwężanie źrenicy w silnym świetle), słuchowych, statycznych, przekazywanie ich do przedniej części mózgu oraz do móżdżku.

MÓŻDŻEK/TYŁOMÓZGOWIE – regulacja i koordynacja skurczów mięśni, kierowanie odruchami równowagi, modulowanie impulsów przewodzonych do półkul mózgowych.

RDZEŃ PRZEDŁUŻONY – przewodzenie impulsów od mózgu do rdenia i odwrotnie, regulacja czynności odruchowych jak np. praca serca, połykanie, wymioty, kaszel, rozszerzanie i kurczenie naczyń krwionośnych.

NARZĄDY ZMYSŁÓW.

NARZĄD WĘCHU – ze względu na ilość nabłonka węchowego dzielimy zwierzęta na:

• makrosomatyczne

• mikrosomatyczne – walenie, fiszbinowce, wyższe naczelne, płetwonogie

• anosomatyczne – walenie zębowe

NARZĄD WZROKU – u ssaków występują trzy powieki, soczewka dwuwypukła, u wodnych kulista, akomodacja przez zmiany kształtu soczewki.

Narząd wzroku składa się z trzech błon:

1. Błona włóknista (zewnętrzna):

   - twardówka – chroni przed urazami, miejsce przyczepu mięśni okoruchowych,

   - rogówka – ma zdolność do regeneracji, jest wrażliwa na ból

2. Błona naczyniowa (środkowa):

   - tęczówka – stanowi przesłonę regulującą ilość światła wpadającego do wnętrza oka, zawiera barwnik decydujący o kolorze oczu,

   - ciałko rzęskowe – odpowiada za zmianę wypukłości soczewki w procesie akomodacji czyli nastawiania ostrości obrazu, w skład ciałka rzęskowego wchodzi: wieniec rzęskowy zewnętrzny, obrączka rzęskowa, wieniec rzęskowy wewnętrzny,

   - naczyniówka – bardzo mocno ukrwiona, odpowiada za odżywienie komórek oka, odprowadzanie produktów przemiany materii oraz pochłanianie nadmiaru światła.

3. Błona nerwowa (wewnętrzna):

   - siatkówka – stanowi warstwę światłoczułą oka za pomocą pręcików – odróżnienie światła od ciemności, czopki – odbieranie barw.

Komora przednia oka – wypełniona przezroczystą cieczą, jej zadanie: utrzymanie właściwego ciśnienia w gałce ocznej.

Źrenica – zmienna średnica, reguluje ilość światła wpadającego do wewnątrz gałki ocznej.

Soczewka – elastyczne, przezroczyste ciałko warunkujące ostrość widzenia.

Ciałko szkliste – przezroczysta, galaretowata mazia, zapobiega zwiotczeniu gałki ocznej regulując jej jędrność.

Plamka żółta – najbardziej gęste skupisko czopków na siatkówce, miejsce najbardziej wyraźnego widzenia w obrębie całej siatkówki.

Nerw wzrokowy – wiązka komórek nerwowych przekazujących impulsy z komórek zmysłowych siatkówki do kory mózgowej, gdzie są kojarzone w obraz.

Plamka ślepa – miejsce ujścia nerwu wzrokowego, obszar siatkówki całkowicie niewrażliwy na światło.

NARZĄD RÓWNOWAŻNORUCHOWY – u ssaków jest bardzo dobrze rozwinięty.

NARZĄD SŁUCHU.

1. Ucho zewnętrzne

• wychwycenie i skupienie fal dźwiękowych oraz zamiana ich na drgania błony bębenkowej

  - małżowina uszna

  - przewód słuchowy

  - błona bębenkowa

2. Ucho środkowe

• przeniesienie drgań błony bębenkowej na błonie okienka przedsionka, a następnie drgań płynu błędnika błoniastego

  - młoteczek, kowadełko, strzemiączko

  - błona okienka przedsionka

  - torebka słuchowa Eustachiusza – kanał łączący jamę bębenkową z gardłem wyrównujący ciśnienie po obu stronach błony bębenkowej, zabezpiecza przed rozerwaniem przy zadziałaniu nagłej silnej fali dźwiękowej

  - jama bębenkowa

3. Ucho wewnętrzne

• zmiana bodźców mechanicznych (drgań płynów wypełniającego błędnik błoniasty) w impulsy nerwowe odbierane przez nerw słuchowy i przekazywane do mózgu.

  - kanały półkoliste – trzy rurkowate przewody ułożone we wzajemnie prostopadłych płaszczyznach wypełnione endolimfą – odbiór wrażeń o ruchach obrotowych, spadaniu, przyspieszeniach

  - ślimak, nerw słuchowy

ODRUCHY

Odruch – prosta, adekwatna (odpowiednia) i mimowolna reakcja ustroju na dany bodziec (odpowiedź narządu wykonawczego na bodziec zachodzi za pośrednictwem OUN).

Przewodzenie w łuku odruchowym ma charakter jednokierunkowy.

W organizmie kręgowca prosty łuk odruchowy składa się z następujących elementów:

1. Receptora

2. Neuronu czuciowego

3. Neuronu pośredniczącego

4. Neuronu ruchowego

5. Efektora

W obrębie systemu nerwowego istnieje pewna specjalizacja funkcjonalna. Część neuronów specjalizuje się w obróbce i reakcjach bodźców docierających ze świata zewnętrznego – tworzą one somatyczny układ nerwowy. Jego efektorami są mięśnie poprzecznie prążkowane, reakcje zaś mają charakter ruchowy.

Inna mniejsza grupa neuronów tworzy autonomiczny układ nerwowy kierujący czynnościami narządów wewnętrznych i przemianą materii. Dba o podtrzymywanie podstawowych funkcji życiowych: oddychanie, krążenie, rozród, metabolizm wszystkich mięśni. Cechuje go niezależność od naszej woli – unerwia mięśnie gładkie wszystkich narządów wewnętrznych, mięsień sercowy i gruczoły.

Stopniowanie wrażeń w układzie nerwowym np. nasilenie bólu, czucie zmiany temperatury, odbywa się głównie przez pobudzanie różnej liczby receptorów i przesyłanie impulsów nerwowych w zmieniającej się liczbie włókien nerwowych.

Liczne sygnały docierają do skupień istoty szarej SUN, które umożliwiają obróbkę informacji i odpowiednie reakcje o charakterze odruchowym i instynktownym.

Większość zwierząt potrafi także uczyć się czyli nabywać doświadczenia. Podstawą tych procesów jest zapamiętywanie i kojarzenie.

ODRUCHY:

• wrodzone (bezwarunkowe) – zdeterminowane genetycznie, ich istota nie ulega zmianie w trakcie życia osobnika, umożliwiają szybkie reagowanie na bodźce, gdyż w ich wytwarzaniu nie uczestniczy świadomość, mają duże znaczenie obronne np. odruch wymiotny, wykrztuśny, kaszlu, źreniczny, zginania na bodźce bólowe. U wielu zwierząt odruchy bezwarunkowe stanowią podstawę instynktów złożonych zachowań wrodzonych umożliwiających realizację ważnych celów biologicznych, instynkt polowania – pozwala na odszukanie, rozpoznanie, złapanie i skonumowanie zdobyczy

• nabyte (warunkowe) – wykształcone są w trakcie ontogenezy z udziałem mózgu, oparte są na treningu i wymagają wzmacniania (inaczej zanikają). Odruch warunkowy polega na tym, że bodziec pierwotnie obojętny zamieniony zostaje na bodziec kluczowy – wyzwalający reakcję. Proces uczenia jest także związany z tworzeniem nowych odruchów warunkowych. Jego podstawą jest zapamietywanie odbywające się w dwóch etapach:

  - tworzenie świateł pamięci – w tym czasie impulsy elektryczne krążą w wieloneuralnych łańcuchach zwrotnego pobudzenia m.in. wzgórza, kory mózgowej (może to trwać do kilkunastu minut)

  - tworzenie twardej pamięci – powstaje podczas wielokrotnego przechodzenia impulsów przez te same łańcuchy neuronów. Kolejne pętle wykonywane są coraz łatwiej, ponieważ następuje wówczas biochemiczna modyfikacja tych synaps, po których krążą impulsy (następuje konsolidacja pamięci).

Pawłow – klasyczne; Thorndike – instrumentalne.

Pawłow – swoje eksperymenty opierał na bezwarunkowym odruchu ślinowym psa. Istota eksperymentu polegała na jednoczesnym podawaniu pokarmu i zapalaniu lampki (lub włączaniu dzwonka). Pokarm był pierwotnym bodźcem kluczowym wyzwalającym ślinotok jako odruch bezwarunkowy. Z kolei zapalane światło (lub dźwięk dzwonka) stanowiło bodziec pierwotny obojętny nie wyzwalający reakcji. Po jakimś czasie wydzielanie śliny u psa wzrastało już tylko po zapaleniu lampki. Czyli zwierzę zostało uwarunkowane na światło.

Odkrycie Pawłowa polegało na dostrzeżeniu zależności wynikających ze skojarzenia w czasie bodźca kluczowego i obojętnego (nieznacznego poprzedzania bodźca kluczowego przez bodziec obojętny). Wielokrotne powtarzanie takiej operacji prowadziło do przekształcenia bodźca obojętnego w bodziec wtórnie kluczowy wyzwalający reakcję (inaczej bodziec warunkowy). Pawłow twierdził, że warunkowanie polega na jednoczesnym powstawaniu dwóch ognisk pobudzenia w korze mózgowej, między którymi powstawały dość trwałe połączenia. Współcześnie uważa się, że udział kory mózgowej w tworzeniu tego rodzaju odruchów nie zawsze jest konieczny.

Odruchy badane przez Pawłowa były reakcjami konsumpcyjnymi bądź ich elementami – zależały one od receptorów i efektorów wegetatywnych.

Zasadniczym błędem Pawłowa było opieranie się na reakcjach cząstkowych i pomijanie zachowania się organizmu całego zwierzęcia – dostrzegłby wówczas wzmożoną aktywność ruchową psa przy włączaniu lampki. Dziś mówi się o tym jako stan motywacyjny popędowy (pies był głodny).

Badaniami zdolności wykształcania nowych reakcji na bazie stanów motywacyjnych (popędowych) zajmował się Thorndike. Przyjął on założenie, że zwierzę znajdujące się w odpowiednim stanie popędu, może nauczyć się reakcji ruchowej lub złożonego aktu zachowania czyli wyksztalcić odruch warunkowy typu instrumentalnego.

Zasadnicza różnica pomiędzy warunkowaniem klasycznym a instrumentalnym polega na tym, że w tym ostatnim wzmacnia się reakcję ruchową, nie zaś bodziec pierwotnie obojętny. Poza tym odruchy instrumentalne związane są z układem ruchu.

Ogólny schemat u psa:

Bodziec obojętny ---------------> reakcja ----------------> wzmocnienie

(ruch ręką lub komenda głosowa) (podanie łapy) (pokarm)

W tym przypadku pies uczy się (podlega warunkowaniu) kojarząc w czasie bodziec obojętny ze swoją konkretną reakcją (ważny jest poziom motywacji).

Adaptacyjne znaczenie tego typu odruchów warunkowych polega na tym, że zwierzę dostaje nagrodę lub unika kary (np. uwalnia się od bólu).

Warunkjowanie instrumentalne może być oparte na popędach apetytywnych (zwierzę dąży do nagrody) albo awersyjnych (zwierzę unika kary).

Najbardziej złożone czynności nerwowe wymagają współdziałania większych obszarów korowych. Pozwala to na wykonywanie złożonych zadań analitycznych.

Z punktu widzenia czynnościowego dzieli się je na dwa typy:

1. Gnozje – zdolność kory do rozpoznawania przedmiotów i zjawisk oraz ich oceny (wiadomo co widzimy, trzymamy, słyszymy). Uszkodzenie powierzchni mózgu może doprowadzić do agnozji – niemożności rozpoznawania oceny wrażeń zmysłowych.

2. Praksje – zdolność kory do kierowania wykonywaniem złożonych czynności zamierzonych (otworzenie książki na odpowiedniej stronie). Upośledzenie tych czynności (apraksja).

Pawłow wyróżnił dwa typy sygnałów środowiskowych:

• Pierwszy układ sygnalizacyjny – wszystkie sygnały (podniety), które sygnalizują przedmioty namacalne ważne dla funkcjonowania ustroju. Te sygnały wywołują reakcje obronno-ruchowe typu konkretnego. Struktury analityczne pierwszego układu mają kręgowce i wyższe bezkręgowce.

• Drugi układ sygnalizacyjny – sygnały abstrakcyjne opisujące zdarzenia i przedmioty przy pomocy symboli (mowa, pismo, sztuka, matematyka). Charakterystyczny tylko dla człowieka.