Что такое нейробиология

Программа курса «Основы нейробиологии»

для студентов 4 курса

Отделения теоретической и прикладной лингвистики

филологического факультета МГУ

При изучении данного курса студенты должны приобрести знания:

— о предмете нейробиологии, уровнях изучения нервной системы;

— об истории формирования научных представлений о мозге и поведении;

— об основных методах исследования, применяемых в нейробиологии, и возможности их использования в лингвистике;

— об основах строения и функционирования нервной системы на молекулярном и клеточном уровнях, о принципах работы нервных сетей;

— о морфофункциональной организации нервной системы, об основах регуляции тонуса, сенсорных и моторных функций;

— о врожденных и приобретенных формах поведения, об основных факторах, детерминирующих поведение, о коммуникации на уровне первой и второй сигнальных систем;

— о мозговых механизмах высших когнитивных функций – мышления, памяти, речи, внимания, сознания.

Содержание курса:

1.

Введение.

1.1. Предмет нейробиологии.

Основные уровни изучения нервной системы. Место нейробиологии среди естественных и гуманитарных наук. Практическое значение нейробиологии.

Основные понятия нейробиологии.

Поведение как результат деятельности нервной системы. Целенаправленность поведения. Основные элементарные компоненты поведения.

1.2. История формирования представлений о механизмах работы мозга.

Понимание психики и роли мозга философами античности.

Зарождение современных представлений о психике и функционировании нервной системы: Декарт, Ламетри, Прохазка, Белл, Мажанди, Холл, Галь. Важнейшие вехи развития современных представлений о механизмах психики и поведения в конце XIX — начале XX вв.: Торндайк, Уотсон, Келлер, Сеченов, Павлов.

1.3.

Методы исследований в нейробиологии

Методы изучения деятельности мозга: морфологические, биохимические, физиологические. Методы изучения поведения: этологические, условнорефлекторные, когнитивные.

Важнейшие современные нейробиологические методы: микроэлектродные исследования, электроэнцефалография и магнитоэнцефалография, томография, окулография.

2. Физико-химические, гистологические и структурные основы деятельности нервной системы

2.1.

Нервная ткань.

Открытие клеточного строения нервной системы.

Глия: классификация, функциональное значение.

Нейроны: строение, классификация, функциональное значение.

2.2. Механизмы передачи сигналов в нервной системе.

Строение клеточной мембраны нейронов.

Ионные насосы и ионные каналы. Потенциал покоя и потенциал действия. Проведение возбуждения по аксону.

Синаптическая передача.

Строение синапса. Постсинаптические потенциалы. Ионотропные и метаботропные рецепторы. Гормоны, нейромедиаторы, вторичные посредники.

2.3. Структурная организация нервной системы.

Развитие нервной системы в онтогенезе. Формирование нервной трубки, мозговых пузырей, образование основных отделов нервной системы. Общий план строения центральной и периферической нервной системы.

Конечный мозг: кора больших полушарий и базальные ядра, гиппокамп, миндалина.

Строение и принципы организации коры больших полушарий. Цитоархитектонические карты.

Промежуточный мозг и ствол мозга: основные отделы, важнейшие структуры.

Строение спинного мозга. Спинномозговые корешки, спинномозговые нервы, иннервация тела.

Вегетативная нервная система.

3.

Физиологические основы деятельности нервной системы

3.1. Общие принципы функционирования мозга.

Функциональные блоки мозга по Лурия. Иерархическая и параллельная организация мозговых процессов.

3.2 Сон и бодрствование. Активирующие системы мозга.

Структура сна человека: медленноволновый и парадоксальный сон. Энцефалограмма при сне и бодрствовании; основные ритмы ЭЭГ человека. Нейрофизиологические механизмы сна и бодрствования.

3.3.

Мотивации и эмоции.

Нейрофизиология мотиваций и эмоций. Основные структуры лимбической системы.

3.4. Сенсорная физиология.

Рецепторы и органы чувств, понятие об анализаторах.

Нейрофизиология и психофизика слуха. Психофизические параметры звука. Строение и функционирование улитки.

Обработка слуховой информации в мозге.

Нейрофизиология и психофизика зрения. Строение и функционирование глаза. Развитие глаза в онтогенезе. Молекулярный механизм восприятия света: родопсин. Обработка зрительной информации в сетчатке.

Обработка зрительной информации в головном мозге. Рецептивные поля нейронов зрительной коры.

Пять главных вопросов нейробиологии

Восприятие контраста, ориентации линий, цвета и других параметров.

3.5. Движение.

Управление движениями на уровне спинного мозга. Рефлекс на растяжение, сгибательный рефлекс. Локомоция.

Основные моторные структуры головного мозга: мозжечок, стриарная система (базальные ганглии), первичная моторная кора, дополнительная моторная кора, премоторная кора. Основные виды нарушений управления движениями.

4. Закономерности поведения.

4.1. Инстинкт.

Инстинкт. Безусловный рефлекс. Соотношение врожденного и приобретенного в инстинктивном поведении. Структура поведенческого акта. Фиксированные комплексы действий. Сообщества. Доминирование. Территориальность.

Проявления инстинктов в психике и поведении человека.

4.2. Первая сигнальная система.

Коммуникация животных. Инстинктивная ритуализация. Понятие о первой сигнальной системе.

4.3. Обучение.

Неассоциативное обучение: привыкание, сенситизация, импринтинг, подражание.

Ассоциативное обучение: классические и инструментальные условные рефлексы.

4.4. Рассудочная деятельность.

Когнитивное обучение. Рассудочная деятельность (элементарное мышление).

Способности к символизации, абстракции и обобщению у животных как предпосылки развития мышления и речи человека. Орудийная деятельность.

4.5. Вторая сигнальная система.

Понятие о второй сигнальной системе.

Слово как обобщение. Ключевые свойства человеческого языка (по Хоккету).

Обучение животных языкам-посредникам: амслен, жетоны Премака, йеркиш, понимание устного английского.

5. Высшие когнитивные функции

5.1. Локализация психических функций в мозге.

Локализация психических функций в коре больших полушарий мозга человека. История представлений о локализации функций: локализационизм и эквипотенциальность.

Современный взгляд на проблему локализации функций в мозге.

Межполушарная асимметрия. Исследования на больных с расщепленным мозгом. Проблема доминантности полушарий. Функции правого и левого полушарий.

5.2. Нейрофизиологические механизмы речи.

Механизм речеобразования.

Моторное управление вокализацией у человека. Дизартрия.

Физиологические механизмы речи. Основные речевые центры, связи между ними. Модель Вернике-Гешвиндта. Современные представления о взаимодействии центров речи. Основные формы нарушения речи (афазии, алексия).

5.3. Память.

Виды и формы памяти. Процессы, связанные с памятью: кодирование, консолидация, хранение, воспроизведение, забывание. Виды амнезии. Локализация поражений мозга у больных с амнезией.

Современные представления о нейронных и молекулярных механизмах кратковременной и долговременной памяти.

Роль синапсов и ядра нейронов в процессах памяти.

5.4. Внимание.

Нейрофизиология внимания. Классификация видов внимания. Нервные сети внимания по Познеру.

5.5. Сознание.

Психофизическая проблема.

Нейрофизиологические подходы к изучению сознания человека. Проблема связывания. Синхронизация в нейронных сетях. Теория «глобального рабочего пространства» Баарса.

Изучение элементов сознания у животных.

Характеристики сознания человека, зачатки которых исследованы у животных.

5.6. Развитие мозга и психики в эволюции человека.

Увеличение размеров мозга в эволюции человека. Формирование мышления, речи, сознания, материальной культуры человека.

Рекомендуемая литература

Основная:

  1. Шульговский В.В. Основы нейрофизиологии. М.: Аспект пресс, 2000.
  2. Шульговский В.В.

    Физиология высшей нервной деятельности с основами нейробиологии. М., 2003.

Дополнительная:

  1. Морфология нервной системы.

    Под ред. Бабминдра В.П. Л.: Изд-во ЛГУ, 1985.

  2. Блум Ф., Лейзерсон А., Хофстедтер Л. Мозг, разум и поведение. М., 1988.
  3. Зорина З.

    А., Смирнова А. А. О чем рассказали «говорящие» обезьяны. М.: Языки славянских культур, 2006.

  4. Зорина З.А. Полетаева И.И. Элементарное мышление животных. М., 2001.
  5. Лурия А.Р. Основы нейропсихологии.

    М: Изд-во МГУ, 1973.

  6. Мак-Фарленд Д. Поведение животных. Психобиология, этология и эволюция. М., 1988.
  7. Николлс Дж.Г., Мартин А.Р., Валлас Б.Дж.

    и др. От нейрона к мозгу. М.: УРСС, 2003.

  8. Смит К. Биология сенсорных систем. М.: Изд-во «Бином», 2005.
  9. Спрингер С., Дейч Г. Левый мозг, правый мозг. М.: Мир, 1983.
  10. Фабри К.Э. Основы зоопсихологии. 1976, 1993, 1999, 2003.
  11. Физиология человека. Под редакцией Р. Шмитдта и Г. Тевса. В 3-х томах. М.: Мир.

    1998.

  12. Хомутов А.Е., Кульба С.Н. Анатомия центральной нервной системы. Ростов-на-Дону, Изд-во «Феникс», 2005.
  13. Шеперд Г.

    Нейробиология. В 2-х томах М: Мир, 1987.

Программу составил: Б.В.Чернышев, кандидат биологических наук, доцент кафедры высшей нервной деятельности биологического факультета МГУ.

Каталог:~otipl -> new -> main -> courses -> Neirobiology
Neirobiology -> Учебное пособие для студентов вузов. М.: Аспект Пресс, 2000
~otipl -> Ларингализация и ее функции в речи
Neirobiology -> Основы нейробиологии

Поделитесь с Вашими друзьями:

Основы нейробиологии

Термины «нейробиология» и «нейронауки» вошли в обиход в 60-е годы XX в., когда Стивен Куффлер создал в медицинской школе Гарвардского университета первый факультет, сотрудниками которого стали физиологи, анатомы и биохимики.

Работая вместе, они решали проблемы функционирования и развития нервной системы, исследовали молекулярные механизмы работы мозга.

Мозг — центральный отдел нервной системы животных, обычно расположенный в головном (переднем) отделе тела и представляющий собой компактное скопление нервных клеток и их отростков.

У многих животных содержит также глиальные клетки, может быть окружен оболочкой из соединительной ткани. У позвоночных животных (в том числе и у человека) различают головной мозг, размещённый в полости черепа, и спинной, находящийся в позвоночном канале.


Схема строения мозга

Центральная нервная система представляет собой непрерывно работающий конгломерат клеток, которые постоянно получают информацию, анализируют ее, перерабатывают и принимают решения.

Мозг способен также брать инициативу на себя и производить координированные, эффективные мышечные сокращения для ходьбы, глотания или пения. Для регуляции многих аспектов поведения и для прямого или непрямого контроля всего тела, нервная система обладает огромным количеством линий коммуникаций, обеспечиваемых нервными клетками (нейронами). Нейроны представляют собой основную единицу, или составной блок, мозга

Взаимосвязи в простых нервных системах

Не́рвная систе́ма — 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.

Нервная система действует как интегративная система, связывая в одно целое чувствительность, двигательную активность и работу других регуляторных систем (эндокринной и иммунной).


Центральная нервная система человека

События, которые происходят при реализации простых рефлексов, могут быть прослежены и проанализированы детально. Например, когда по коленной связке ударяют маленьким молоточком, мышцы и сухожилия бедра растягиваются и электрические импульсы по сенсорным нервным волокнам идут в спинной мозг, в котором возбуждаются моторные клетки, производя импульсы и активируя мышечные сокращения.

Конечным результатом является распрямление ноги в коленном суставе. Такие упрощенные схемы очень важны для регулировки мышечных сокращений, управляющих движениями конечностей. В таком простом рефлексе, в котором стимул ведет к определенному выходу, роль сигналов и взаимодействий всего двух видов клеток может быть успешно проанализирована.

Сложные нейронные сети и высшие функции мозга

Анализ взаимодействия нейронов в сложных путях, вовлекающих в буквальном смысле миллионы нейронов, существенно более труден, чем анализ простых рефлексов.

Передача информации в мозг при восприятии звука, прикосновения, запаха или зрительного образа требует последовательного вовлечения нейрона за нейроном, так же как и при выполнении простого произвольного движения. Серьезная проблема при анализе взаимодействия нейронов и структуры сети возникает из-за плотной упаковки нервных клеток, сложности их взаимосвязей и обилия типов клеток.

Мозг устроен не так, как печень, которая состоит из одинаковых популяций клеток. Если вы обнаружили, как работает одна область печени, то вы знаете очень много о печени в целом.

Нейробиология: Что происходит с мозгом, когда мы учимся

Знания о мозжечке, однако, ничего не скажут вам о работе сетчатки или любой другой части центральной нервной системы.

Несмотря на огромную сложность нервной системы, сейчас возможно проанализировать много способов взаимодействия нейронов при восприятии. Например, записывая активность нейронов в пути от глаза к мозгу, можно проследить сигналы сначала в клетках, специфически отвечающих на свет, и затем, шаг за шагом, по последовательным переключениям, до высших центров мозга.

Интересной особенностью работы зрительной системы является способность выделять контрастные образы, цвета и движения в огромном диапазоне интенсивностей цвета.

Когда вы читаете эту страницу, сигналы внутри глаза обеспечивают возможность для черных букв выделяться на белой странице в слабоосвещенной комнате или при ярком солнечном освещении Специфические связи в мозге образуют единую картину, несмотря на то, что два глаза расположены раздельно и сканируют отличающиеся области внешнего мира.

Более того, существуют механизмы, обеспечивающие постоянство образа (хотя наши глаза непрерывно двигаются) и дающие точную информацию о расстоянии до страницы.

Каким образом связи нервных клеток обеспечивают подобные явления?

Несмотря на то, что мы еще не способны дать полное объяснение, сейчас многое известно о том, как эти свойства зрения обеспечиваются простыми нейрональными сетями в глазе и на начальных стадиях переключения в мозге. Конечно, остается много вопросов о том, каковы связи между свойствами нейронов и поведением.

Так, для того чтобы прочесть страницу, вы должны сохранять определенное положение тела, головы и рук. Далее, мозг должен обеспечить постоянное увлажнение глазного яблока, постоянство дыхания и многие другие непроизвольные и неподконтрольные сознанию функции.

Функционирование сетчатки является хорошим примером основных принципов работы нервной системы.



  • Серотонин за два часа превращает скромную пустынную саранчу в хищных налетчиков

    «Настало утро, и восточный ветер нанес саранчу.

    И напала саранча на всю землю Египетскую и легла по всей стране Египетской в великом множестве: прежде не бывало такой саранчи, и после сего не будет такой; она покрыла лице всей земли, так что земли не было видно, и поела всю траву земную и все плоды древесные, уцелевшие от града, и не осталось никакой зелени ни на деревах, ни на траве полевой во всей земле Египетской» — таково довольно точное описание опустошительного нашествия саранчи, даваемое Библией.

  • Можно ли вылечить дискалькулию?

    Александр Марков

    Дискалькулия — неспособность к арифметике — часто является самостоятельным недугом, а не побочным следствием других нейрологических и психологических проблем.

    В основе дискалькулии лежит неспособность «с первого взгляда» (без пересчета) оценивать количество объектов в множествах.

  • Мозг позвоночных формируется по заранее созданной программе

    В эволюции бывает так, что молекулярно-генетический аппарат, необходимый для формирования какой-нибудь структуры (например, части тела) появляется задолго до того, как эта самая структура возникает в явном виде.

  • Быстрый рост мозга в раннем детстве — отличительная черта рода Homo

    Александр Марков

    Обобщив имеющиеся данные по темпам роста мозга у детенышей гоминид, американский антрополог Стивен Ли пришел к выводу, что австралопитеки в этом отношении были похожи на современных шимпанзе.

    Более вместительный череп Homo формируется в ходе индивидуального развития не столько за счет продления периода роста, сколько за счет его ускорения. Если единственный известный детский череп Homo erectus принадлежал типичному, а не аномальному, ребенку, то ускоренный рост мозга на первом году жизни был характерен уже для человека прямоходящего.

    У сапиенсов и неандертальцев в первый год мозг рос примерно с такой же скоростью, как у эректусов, но в последующие 4–6 лет — существенно быстрее. Таким образом, в ходе антропогенеза сначала ускорился рост мозга в раннем детстве, и только потом — в позднем.

  • Почему музыка доставляет нам удовольствие?

    Музыка — абстрактная форма искусства, лишенная языка и ясных идей.

    Нейробиология

    Она целиком состоит из подтекста и тонких, неуловимых материй. И все же, несмотря на низкую смысловую нагрузку, музыка трогает нас до глубины души. Зрачки расширяются, пульс и кровяное давление повышаются, кровь приливает к ногам, электропроводность кожи снижается, мозжечок возбуждается.

  • О природе эмоций, или что чувствует амеба в горячей воде

    Сергей Мурик

    Мы не сомневаемся, что обезьяны, собаки, кошки способны страдать, радоваться, любить, ненавидеть, то есть испытывать эмоции.

    А есть ли эмоции у других живых существ, не относящихся к млекопитающим? Что чувствует синичка, попавшая в незнакомую обстановку? Лягушка, услышавшая странные звуки? Замирает ли от ужаса гусеница, оказавшаяся в клюве скворца?

  • Наука о сне

    Елена Наймарк

    Давно подсчитано, что человек спит около трети своей жизни.

    Современная техногенная цивилизация, не говоря уже о детях всех времен и народов, с удовольствием отказалась бы от этого неэффективного времяпрепровождения. Действительно, за 25 лет, потраченных на сон, человек мог бы столько всего полезного сделать. Изобрести. Починить, построить, прочитать, нарисовать или съесть в конце концов. Но нет, наступает ночь, одолевает зевота, неудержимо тянет обратно под одеяло… Почему?

  • Почему есть правши и левши?

    Человеку была дарована пара превосходных рук, но почему большинство предпочитает пользоваться какой-то одной?

  • Какой толщины нервы у китов?

    Нервы — это кабели, по которым идут электрические импульсы.

    Для того чтобы ток мог идти по отросткам нейронов с определенной скоростью, эти отростки с увеличением длины должны становиться или толще, или покрываться всё более качественной изоляцией.

  • Мухи хранят информацию на «жестких дисках»

    Мозг насекомых сравнительно мал, но при этом они вынуждены анализировать большой объем жизненно важной информации.

    Поэтому увеличение эффективности работы мозга на ограниченном числе нейронов является для насекомых важнейшей задачей. Один из путей повышения эффективности — это хранить отдельно «оперативную» и «долгосрочную» информацию. Перефразируя компьютерную терминологию в биологическую, это означает разделить локализацию кратковременной и долговременной памяти. Тайваньским ученым удалось доказать, что именно этот способ повышения эффективности работы мозга насекомые и практикуют.

    Ученые нашли два нейрона, которые обеспечивают консолидацию долговременной памяти, ее хранение и доступ к ней из аналитического центра (грибовидных тел) при необходимости воспользоваться воспоминаниями.

  • Вам также может понравиться

    Об авторе admin

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *