Программа курса - Кафедра физиологии человека и животных МГУ

ПРОГРАММА КУРСА
Тема 1. Введение. Основные принципы работы мозга. Функциональные блоки ЦНС.
Рефлекторный принцип (Р. Декарт, И. П. Павлов). Функциональная система работы
мозга (П.К. Анохин), основные блоки и связи между ними. Сенсорные и моторные
системы. Кодировка количества сигнала частотой потенциалов действия (ПД). Кодировка
качества сигнала номером канала. Топические отношения. Карты рецепторных и
мышечных поверхностей; причины искажения их пропорций.
Дивергенция и конвергенция в сенсорных и моторных системах. Параллельное
торможение как система ограничения шума. Возвратное торможение и защита от
перевозбуждения. Латеральное торможение и его функции.
Тема. 2. Общие принципы организации сенсорных систем. Вкус и обоняние.
Первично- и вторичночувствующие рецепторы. Возникновение и свойства рецепторных потенциалов. Разнообразие сенсорных систем организма человека.
Вкусовая система. Типы вкусовых рецепторов. Проводящие нервы вкусовой системы.
Вкусовые центры головного мозга. Вкусовые стимулы и врожденные рефлексы.
Гипоталамус и вкусовые предпочтения. Вкусовой центр коры больших полушарий
(конвергенция вкусовых, обонятельных и тактильных сигналов).
Обонятельные рецепторы. Феромоны. Пути обработки и передачи обонятельной
информации в головном мозге. Роль гипоталамических и корковых проекций.
Тема 3. Волосковые рецепторы. Вестибулярная система.
Строение и принципы функционирования волоскового рецептора. Киноцилии и
стереоцилии. Роль калиевых каналов в генерации рецепторного потенциала. Орган
боковой линии и внутреннее ухо.
Вестибулярная система и реакция ее рецепторов на ускорение. Мешочки и каналы
внутреннего уха. Строение мешочка и роль инерции в работе его рецепторов. Вестибулярные рецепторы и определение направления ускорения. Вестибулярные ядра
ромбовидной ямки. Передача вестибулярной информации в спинной мозг, средний мозг,
мозжечок, кору больших полушарий.
Тема 4. Слуховая система: улитка и слуховые центры головного мозга.
Наружное и среднее ухо как система сбора энергии звуковых колебаний. Строение и
работа улитки. Рецепторы базилярной мембраны. Кортиев орган. Реакция слуховых
рецепторов на звуки разных частот (частотно-амплитудный анализ).
Наружные и внутренние волосковые клетки, различия их функций. Тонотопия и
тонотопические карты ЦНС.
Слуховые ядра продолговатого мозга и моста. Средний мозг и реакция на новизну.
Выделение пиков звукового центра в медиальном коленчатом теле таламуса. Слуховая
кора и реакция на слуховые образы. Зона Вернике.
Тема 5. Болевая чувствительность: от рецепторов до корковых центров.
Боль. Болевые рецепторы, принципы их работы. Ненаркотические анальгетики.
Проведение боли от спинного мозга к коре больших полушарий, роль спинноталамического тракта. Опиоид-ергические нейроны дорзальных рогов. Наркотические
анальгетики. Воротная система регуляции проведения боли: взаимодействие болевых и
соматосенсорных входов.
Нисходящий контроль болевой чувствительности. Ядра шва и базальный уровень
ноцицепции. Голубое пятно и стресс-вызванная анальгезия. Таламические и корковые
болевые центры. Патология боли: фантомные и хронические боли.
Тема 6. Механизмы памяти: суммация, долговременная потенциация, им- принтинг,
ассоциативное обучение.
Суммация как простейший тип неассоциативного обучения. Механизмы сум- мации,
ключевая роль пресинаптического накопления кальция. Долговременная потенциация;
вклад NMDA-рецепторов. Значение гиппокампа и структур круга Пейпеза. Суммация и
долговременная потенциация как типы кратковременной памяти.
I.
Механизмы долговременной памяти в случае импринтинга. Модификация сенсорного
входа на «обучающемся» нейроне. Характерные черты импринтинга как особого типа
неассоциативного обучения. Механизмы ассоциативного обучения. Роль сенсорных и
подкрепляющих синапсов на «обучающемся» нейроне.
Тема 7. Роль торможения в процессах обучения и памяти. Темпераменты (типы ВНД).
Запредельное торможение как утомление. Внешнее торможение и принцип доминанты
(А.А. Ухтомский). Условное торможение как отрицательное обучение.
Угасательное торможение, его биологическая роль. Дифференцировочное торможение
как различение сенсорно близких стимулов. Условный тормоз и ситуации запрета
(«воспитание»). Запаздывательное торможение.
Сила, подвижность и уравновешенность нервных процессов - роль различных
медиаторов и нервных структур. Темпераменты (типы ВНД): сходство физиологических и
психологических классификаций.
Тема 8. Система регуляции сна и бодрствования.
История исследований системы активации головного мозга. Ретикулярные ядра моста и
центральное серое вещество как основные центры бодрствования и сна; роль сенсорных
входов. Супрахиазменные ядра и циркадианные (суточные) ритмы. Вклад продолговатого
мозга в запуске сонного состояния (значение внутренней чувствительности). Роль
голубого пятна: эмоции, психическое сопровождение стресса.
Стадии сна: ЭЭГ-характеристика. Медленноволновый сон как состояние физиологического отдыха. Парадоксальный сон, его особенности, функциональное значение,
связь со сновидениями. Гипнотический сон, его механизмы. Фармакологически
вызванный сон.
Тема 9. Речевые и речедвигательные центры головного мозга.
Ассоциативные зоны коры больших полушарий. Условные рефлексы на комплексные
стимулы. Первая и вторая сигнальные системы; слово как «сигнал сигналов». Теменная
кора и формирование речевых ассоциаций. Обобщение в сенсорных зонах коры
(зрительных, слуховых и др.). Речевые способности животных.
Обобщение по смыслу как функция ассоциативной теменной коры. Речевая модель
внешнего мира - основа процессов мышления. Речевая асимметрия полушарий.
Объективное изучение речевых функций мозга человека (MRI, ПЭТ и др.).
Речедвигательные системы мозга. Внутренняя речь.
Тема 10. Центры биологических потребностей. Выбор программ поведения.
Разнообразие биологических потребностей (по П.В. Симонову): витальные,
зоосоциальные, саморазвития. Гипоталамические центры половой и родительской
потребностей, голода, жажды, страха и агрессии. Центры положительного и отрицательного подкрепления; их вклад в процессы обучения. Роль VTA, миндалины и
прилежащего ядра.
Ассоциативная лобная кора: превращение потребности в мотивацию и выбор наиболее
адекватной программы поведения. Критерии выбора. Сравнение реальных и ожидаемых
результатов деятельности (поясная извилина). Разнообразие эмоций, их связь с
функционированием центров подкрепления и поясной извилины.
Тема 11. Сенсорные и двигательные функции спинного мозга.
Общая характеристика спинного мозга; слои и ядра серого вещества; основные
восходящие и нисходящие тракты.
Альфа-мотонейроны и двигательные единицы. Гамма-мотонейроны и мышечные
веретена. Пассивное растяжение мышцы. Работа альфа- и гамма-мотонейронов в ходе
мышечного сокращения. Петля положительной обратной связи от мышечных веретен к
альфа-мотонейронам как система оперативной коррекции силы сокращения. Рефлексы
спинного мозга: миотатический, обратный миотатический, сгибательный.
Последствия травм спинного мозга.
Тема 12. Нервная регуляция локомоции.
Управление сгибанием и разгибанием отдельной конечности: пейсмекерная модель и
модель полуцентров. Замкнутый контур центров конечностей как основа локомоции.
Аллюры, их смена; роль тормозных интернейронов.
Тонические влияния на локомоцию: диэнцефалическая (субталамус) и мезенцефалическая локомоторные области. Роль норадреналина и серотонина. Фазические
(корректирующие) влияния: участие вестибуло-, ретикуло- и рубро-спинальных трактов;
роль мозжечка и мышечной афферентации. Рефлексы, связанные с локомо- цией
(экстензорный толчок и др.). Дыхание и жевание: принципиальное сходство с
локомоцией.
Тема 13. Кора больших полушарий и произвольные движения.
Особенности произвольных движений; причины и принципы их автоматизации.
Моторная и премоторная кора; их участие в организации движений. Проекции
таламуса в лобную долю. Пирамидный и другие нисходящие кортикальные тракты.
Крупно- и мелкоклеточная части красного ядра, их связи и функции.
Премоторные потенциалы. Этапы запуска движения: «разбиение» программы на
элементы и управление мышечными сокращениями (дивергенция сигнала по премоторной и моторной коре). Модификация синапсов двигательной коры в ходе обучения.
Цепные двигательные рефлексы. Последствия повреждений моторной коры.
Тема 14. Мозжечок и автоматизация движений.
Мозжечок, кора и ядра. Древняя, старая и новая части мозжечка: управление разными
типами автоматизированных движений. Афферентные входы и эфферентные проекции
мозжечка. Нейронная организация коры: слои и типы клеток. Моховидные, лазающие и
параллельные волокна; их взаимодействие. Нижняя олива.
Уменьшение возбудимости клеток Пуркинье: запуск движений и двигательная память;
нейрохимические механизмы. Вестибулярные рефлексы, роль ядер шатра. Мозжечок и
локомоция, роль старой коры и промежуточных ядер. Зубчатое ядро и автоматизация
произвольных движений; роль УЪс. Патология мозжечка.
Тема 15. Двигательные функции базальных ганглиев.
Базальные ганглии (стриатум и паллидум), клеточное строение, связи с субталамусом
и таламусом (УЬо). Роль различных нейромедиаторных систем; компактная и
ретикулярная части черной субстанции. Принципы запуска движений и двигательного
обучения (на примере глазодвигательных реакций).
Гиперкинезы, представления о нейротоксических механизмах их появления. Паркинсонизм: дегенерация черной субстанции и акинезия; тремор и гиперполяризация
таламо-кортикальных нейронов; повреждения бледного шара и ригидность. МРТР и
модели паркинсонизма. L-дофа и другие пути лечения паркинсонизма.
II. ПЛАН ЛЕКЦИЙ
Лекция 1. Введение. Основные принципы работы мозга. Функциональные блоки ЦНС.
Лекция 2. Общие принципы организации сенсорных систем. Вкус и обоняние.
Лекция 3. Волосковые рецепторы. Вестибулярная система.
Лекция 4. Слуховая система: улитка и слуховые центры головного мозга.
Лекция 5. Болевая чувствительность: от рецепторов до корковых центров.
Лекция 6. Механизмы памяти: суммация, долговременная потенциация, импринтинг,
ассоциативное обучение.
Лекция 7. Роль торможения в процессах обучения и памяти. Темпераменты (типы
ВНД).
Лекция 8. Система регуляции сна и бодрствования.
Лекция 9. Речевые и речедвигательные центры головного мозга.
Лекция 10. Центры биологических потребностей. Выбор программ поведения.
Лекция 11. Сенсорные и двигательные функции спинного мозга.
Лекция 12. Нервная регуляция локомоции.
Лекция 13. Кора больших полушарий и произвольные движения.
Лекция 14. Мозжечок и автоматизация движений.
Лекция 15. Двигательные функции базальных ганглиев.