Практичне заняття 8

Дата добавления: 2014-11-10; просмотров: 5177

Дослідження ролі спинного мозку в регуляції рухових функцій організму.

1.Актуальність теми:

Спинний мозок у ЦНС є першим рівнем регуляції фізіологічних функцій, і зокрема, рухових функцій. Саме тут розташовані нервові центри, на які здійснюють свій влив нервові центри головного мозку, передаючи інформацію низхідними провідними шляхами і забезпечуючи пристосувальні реакції організму. В той же час нервові центри головного отримують інформацію висхідними шляхами про стан регульованих параметрів, що забезпечує корекцію параметрів пристосувальної реакції.

У разі ураження провідних шляхів спинного мозку, що забезпечують його зв’язки з центрами спинного мозку характер спінальних рефлекторних реакцій змінюється, або вони зовсім не здійснюються при пошкодженні спінальних центрів

2.Навчальні цілі:

Ø Робити висновки про стан рухових функцій організму - м’язового тонусу, пози, локомоцій, рухових рефлексів що мають місце після поперечного перерізу на різних рівнях ЦНС та пошкодження рухових структур

Ø Аналізувати регульовані параметри та механізми активації рецепторів як слідкуючих пристроїв при здійсненні рухових рефлексів.

Ø Робити висновки про стан рухових рефлексів, які замикаються на різних рівнях ЦНС, та будову їх рефлекторних дуг.

Ø Робити висновки про роль провідних шляхів ЦНС у забезпеченні сенсорних і рухових функцій організму.

3.Завдання для самостійної роботи під час підготовки до практичного заняття

3.1.Перелік основних термінів, параметрів, характеристик, які повинен засвоїти студент при підготовці до практичного заняття

3.2. Теоретичні питання

1) Поняття про позу тіла й умови її забезпечення. Установчі позні та рухові рефлекси організму.

2) Види сенсорної інформації, що надходять у спинний мозок від рецепторів організму.

3) Рефлекторна діяльність спинного мозку, види спінальних рефлексів. Тонічні і фазичні рухові рефлекси спинного мозку, їх фізіологічне значення і будова рефлекторних дуг. Ефективність тонічних рухових рефлексів спинного мозку при автономній його діяльності.

4) Залежність спінальних рефлексів від діяльності центрів головного мозку. Спінальний шок.

5)Медіальна та латеральна низхідні системи регуляції рухових функцій організму. Характер впливів кожного із шляхів цих систем на спінальні а-мотонейронирізного функціонального значення. Способи зв’язку волокон низхідних шляхів із спіральними а-мотонейронами.

3.3. Практичні роботи

1) Дослідження спінального шоку у жаби.

2) Дослідження м’язового тонусу спінальної жаби.

3) Дослідження пози спінальної жаби.

4) Дослідження фазичних шкірно-м’язових рухових рефлексів спінальної жаби.

5) Дослідження сухожильних рефлексів у людини.

4. Зміст теми

Регуляція рухових функцій за участю центральної нервової системи (ЦНС) - це регуляція:

тонусу скелетних м’язів,

пози тіла,

переміщення частин тіла відносно тулуба,

переміщення тіла в просторі - локомоцій.

Різні відділи ЦНС здійснюють регуляцію рухових функцій, впливаючи на нейромоторні одиниці.

Кількість м’язових волокон у нейромоторних одиницях різна - від декількох одиниць до десятків, сотні, тисяч, що пов’язано з регуляцією сили скорочення м’язів та їх функцією. М’язові волокна моторних одиниць належать до

а) швидких

б) повільних.

Швидкі м’язові волокна

- мають тривалість одиночного скорочення близько 20-50 мс,

- можуть скорочуватися в анаеробних умовах ,

- розвивають значну силу,

- швидко втомлюються.

Повільні м’язові волокна

- мають тривалість одиночного скорочення 100-200 мс,

- скорочуються в аеробних умовах,

- розвивають меншу силу,

- довго не втомлюються.

Скелетні м’язи людини за будовою змішані - до їх складу входять як швидкі, так і повільні м’язові волокна.

Мотонейрони розташовані в передніх рогах спинного мозку і належать до двох типів:

1.Малі мотонейрони: іннервують малу кількість м’язових волокон; мають низькі пороги і активуються найпершими; генерують ПД з невеликою частотою, що призводить до меншої сили скорочення м’язових волокон.

2. Великі мотонейрони: іннервують значну кількість м’язових волокон; мають високі пороги і активуються пізніше; генерують ПД з більшою частотою, що призводить до більшої сили скорочення м’язових волокон.

А.Сенсорна функція спинного мозку:центральний аналіз інформації від рецепторів

Спинний мозок отримує інформацію від пропріорецепторів про стан опорно-рухової системи та екстерорецепторів шкіри - про контакт з зовнішнім середовищем і забезпечує здійснення спінальних рухових рефлексів.

До пропріорецепторів належать:

а. М’язові веретена - розташовані паралельно м’язовим волокнам і передають інформацію по аферентних нервових волокнах групи Аa про зміни довжини м’язів (статичні зміни) та швидкість їх розтягнення (динамічні зміни).

б. Сухожильні рецептори Гольджі - розташовані в сухожиллях, мають високі пороги і передають інформацію по аферентних нервових волокнах групи Аb про розтягнення сухожиль при скороченні м’язів.

в. Тільця Пачіні - розташовані в м’язах, передають інформацію по аферентних нервових волокнах групи В про вібрацію, подібні до них пропріорецептори розташовані в суглобових сумках і зв’язках і передають інформацію про зміни руху в суглобах (швидкість руху та величину кута) .

г. Вільні нервові закінчення - розташовані в м’язах, вони високо порогові, належать до ноцицепторів - рецепторів пошкодження, передають інформацію аферентними нервовими волокнами груп В, С.

Схема будови м’язового веретена. До веретена підходять аферентні та еферентні нервові волокна. Спіралевидні (первинні) нервові волокна утворенні нервовими закінченнями аферентних волокон групи Аа і відходять від центральної ділянки інрафузальних м’язових волокон (МВ), вони передають інформацію про швидкість та розтягнення та довжину м’язів. Ближче до кінців інтрафузальних м’язових волокон розташовані вторинні нервові закінчення, які переважно передають інформацію від інтрафузальних м’язових з ядерним ланцюжком. Еферентні А_g-волокна утворюють нервово-м’язові синапси з інтрафузальними МВ в їх дистальній частині.

М’язове веретено має від 1 до 10 коротких інтрафузальних м’язових волокон: середній частині вони мають скупчення ядер (волокна з ядерною сумкою), або ядра розташовані ланцюжком (волокна з ядерним ланцюжком).

Капсула. Комплекс інтрафузальних МВ с нервовими терміналями оточений капсулою, зовнішній шар якої є похідним периневрія, а внутрішні – це аналоги ендоневрія.

При розтягненні м’язів розтягуються інтрафузальні м’язові волокна і передають інформацію від спіралевидних рецепторів по аферентним нервовим волокнам до а-мотонейронів спинного мозку , активація а-мотонейронів призводить до скорочення екстрафузальних м’язових волокон - зменшення їх довжини.

б. гама - мотонейрони отримують інформацію від різних структур головного мозку і передають нервові імпульси до інтрафузальних м’язових волокон, які скорочуються і розтягують їх ядерну сумку , забезпечуючи тим самим можливість передачі інформації під час скорочення м’язів до а-мотонейронів та інших відділ ЦНС.

в. а-мотонейрони і гама-мотонейрони активуються одночасно сигналами від рухових структур головного мозку (коактивація), що дозволяє підтримувати розтягненими м’язові веретена під час скорочення м’язів і передавати весь час інформацію про динамічні і статичні зміни м’язів .

При розтягненні м’язів розтягуються інтрафузальні м’язові волокна і передають інформацію від спіралевидних рецепторів по аферентним нервовим волокнам до а-мотонейронів спинного мозку , активація а-мотонейронів призводить до скорочення екстрафузальних м’язових волокон - зменшення їх довжини.

б. гама - мотонейрони отримують інформацію від різних структур головного мозку і передають нервові імпульси до інтрафузальних м’язових волокон, які скорочуються і розтягують їх ядерну сумку , забезпечуючи тим самим можливість передачі інформації під час скорочення м’язів до а-мотонейронів та інших відділ ЦНС.

в. а-мотонейрони і гама-мотонейрони активуються одночасно сигналами від рухових структур головного мозку (коактивація), що дозволяє підтримувати розтягненими м’язові веретена під час скорочення м’язів і передавати весь час інформацію про динамічні і статичні зміни м’язів .

Сухожильні рецептори Гольджи розташовані у сухожиллях на межі з м’язом. Рецептор має веретеноподібну будову і оточений капсулою. Терміналі аферентних нервових мієлінових волокон розташовані серед пучків колагенових волокон, що розташовані у заповненому рідиною просторі. Рецептори активуються при розтягненні сухожилля м’язом, який скорочується, що призводить до рефлекторного розслаблення цього м’язу.

В. Рефлекторна функція спинного мозку.

СПІНАЛЬНІ РУХОВІ РЕФЛЕКСИ

В центрах спинного мозку замикаються рефлекторні дуги рухових рефлексів:

а) тонічних, що лежать в основі регуляції тонусу м’язів;

б) фазичних, що забезпечують переміщення частин тіла відносно тулуба.

Спінальні рефлекси є сегментарними або міжсегментарними.

1) Рефлекси розтягнення з м’язових веретен – міотатичні:

- виникають при розтягненні м’язових веретен внаслідок розтягнення м’язів;

- інформація від м’язових веретен (первинних спіралеподібних нервових закінчень) по аферентним нервовим волокнам передається до а-мотонейронів спинного мозку, які активуються;

- активація а-мотонейронів призводить до передачі інформації до скелетних м’язів по еферентним нервовим волокнам, наслідком цього є їх скорочення;

- альфа-мотонейрони м’язів-антагоністів гальмуються;

- рефлекторна дуга міотатичних рефлексів, що виникають при розтягненні м’язових веретен, є моносинаптичною;

- при відсутності низхідних активуючих впливів рухових центрів головного мозку на а-мотонейрони та гама-мотонейрони міотатичні рефлекси підтримують м’язовий тонус, але він є ослабленим.

2) Рефлекси розтягнення з рецепторів сухожиль:

- виникають при розтягненні сухожиль м’язом, який скорочується;

- інформація від рецепторів сухожиль Гольджі передається по аферентним нервовим волокнам до гальмівних нейронів спинного мозку, які викликають постсинаптичне гальмування а-мотонейронів м’язу, що скорочувався, наслідком цього є його розслаблення. Рефлекторна дуга рефлексу є полісинаптичною.

- від альфа-мотонейронів нервові імпульси передаються по еферентним нервовим волокнам до м’язів-флексорів, які скорочуються, наслідком чого є згинання кінцівки та віддалення її від подразника.

3) Флексорні шкірно-м’язові рефлекси:

- виникають при подразненні рецепторів шкіри

інформація передається по аферентним волокнам до альфа-мотонейронів спинного мозку, які активуються;

- від альфа-мотонейронів нервові імпульси передаються по еферентним нервовим волокнам до м’язів-флексорів, які скорочуються, наслідком чого є згинання кінцівки та віддалення її від подразника;

- рефлекторні дуги шкірно-м’язових рефлексів є полісинаптичними.

С.Провідникова функція спинного мозку.

Провідні шляхи утворені ланцюгами нейронів, що з’єднані між собою синапсами й забезпечують передачу інформації від нейрону до нейрону, від ядра до ядра на різні рівні ЦНС як у висхідному, так і низхідному напрямках.

Кортико-спінальні шляхи проходять через довгастий мозок на рівні перехресту пірамід і несуть інформацію від моторної зони кори і здійснюються впливи центрів головного мозку на рухові центри спинного мозку

.Всі інші рухові шляхи починаються від структур стовбуру мозку:

• а.Рубро-спінальний тракт
• передає інформацію від червоних ядер до латеральних інтернейронів спинного мозку;
• стимуляція червоних ядер призводить до активації мотонейронів флексорів і гальмування мотонейронів екстензорів.
• б.Понтінно-ретикуло-спінальний тракт
• починається від ядер мосту і передає інформацію до вентромедіальних відділів спинного мозку;
• стимуляція ядер мосту призводить до активації мотонейронів як флексорів та екстензорів з переважним впливом на активацію мотонейронів екстензорів.
• в.Медулярний ретикуло-спінальний тракт
• починається від ретикулярної формації стовбуру мозку і передає інформацію до інтернейронів спинного мозку;
• стимуляція має загальний гальмівний вплив, переважно на мотонейрони екстензорів.
• г.Латеральний вестибуло-спінальний тракт

- починається від ядер Дейтерса і передає інформацію на інтернейрони і мотонейрони з тієї ж сторони;

- стимуляція ядер Дейтерса призводить до активації мотонейронів екстензорів і гальмування мотонейронів флексорів.

• д.Текто-спінальний тракт
• починається від верхніх двогорбиків і передає інформацію до мотонейронів шийного відділу спинного мозку
• забезпечує регуляцію функції шийних м’язів.

Впливи на рухові функції поперечного перерізу спинного мозку

а.Параплегія

втрата довільних рухів нижче рівня перерізу;

це наслідком пошкодження низхідних шляхів від рухових центрів стовбуру мозку та вищих центрів.

б. Втрата чутливості нижче рівня перерізу

це наслідок пошкодження висхідних шляхів до сенсорних центрів кори головного мозку.

в.Спінальний шок – це тимчасова втрата спінальних рефлексів після втрати зв’язків спинного мозку з головним мозком:

• тимчасова втрата спінальних рефлексів є наслідком відсутності низхідних активуючих впливів рухових центрів стовбуру мозку та вищих центрів на альфа- і гама-мотонейрони
• - з часом спінальні рефлекси здійснюються, але характер деяких може змінюватись, може бути гіперрефлексія .

5. Матеріали для самоконтролю

5.1. Дайте відповіді на запитання

1) Яке значення має той факт, що в процесі еволюції тварин все більша частина волокон низхідних шляхів не безпосередньо закінчується у спинному мозку на а-мотонейронах (прямий моносинаптичний зв’язок), а зв’язується з ними через інтернейрони (прямий полісинаптичний зв’язок)?

2) Які з низхідних шляхів активують переважно флексорні, а які – екстензорні мотонейрони спинного мозку? Чим можна пояснити той факт, що в процесі еволюції більшість низхідних шляхів стали переважно активізувати саме флексорні мотонейрони?

3) Чи однакова тривалість спінального шоку у жаби та мавпи? Про що це свідчить?

4) Як і чому зміниться тонус м’язів тварин при видаленні головного мозку? Як це впливає на здатність тварин зберігати антигравітаційну позу?

Мета роботи: виявити у спінальної жаби явище спінального шоку і визначити його приблизну тривалість.

Для роботи потрібні: штатив з гачком, препарувальний набір, секундомір, жаба.

Хід роботи. Приготувати спінальну жабу. В момент декапітації увімкнути секундомір. Якомога швидше підвісити спінальну жабу на гачок штатива і, не втрачаючи часу на обмивання її тіла водою, за допомогою пінцета ущипнути за пальчик однієї з кінцівок. З проміжками в 10 с. наносити повторні подразнення до того моменту, коли у відповідь на подразнення виникне рухова реакція жаби. В цей момент вимкнути секундомір.