Сколько у собак нейронов
Опубликовано: 20.04.2024
Учёные впервые подсчитали количество кортикальных нейронов кошек и собак.
Фото StockSnap/pixabay.com.
Для чистоты эксперимента специалисты изучили мозг домашних и диких животных разных размеров.
Иллюстрация Jeremy Teaford/Vanderbilt.
Любители домашних животных не устают спорить о том, кто же всё-таки милее, общительнее и умнее – кошки или собаки. В пользу последних набирается много аргументов: собаки отличаются тем, что прекрасно понимают людей, распознают человеческую мимику и даже готовы разделить с хозяином его страхи.
Кошки же всегда считались существами более независимыми, но это не умаляет их достоинств. Например, доказано, что эти животные тоже любят общаться с людьми, а для психики детей они, вопреки расхожим мнениям, безвредны.
Несмотря на все эти данные, ответить на вопрос, кто же всё-таки умнее, довольно сложно из-за абстрактной природы интеллекта. И тем не менее учёные из Университета Вандербильта (США) решили разобраться в тонких материях.
В ходе новой работы они провели количественную оценку нейронов в мозговой коре кошек и собак. Клетки серого вещества, как поясняют учёные, связаны с мышлением, планированием и сложными поведенческими навыками – всё это признаки интеллекта.
Авторы работы подсчитали количество кортикальных нейронов (относящийся к коре больших полушарий головного мозга) кошек и собак, а также некоторых других животных. Оказалось, что у собак этих клеток намного больше.
Но не стоит забывать, что количество нейронов в мозге связано с размером этого органа, так что, в принципе, результаты были предсказуемы. Другое дело, что подсчётом нейронов в мозгах животных ранее никто не занимался.
Автор нового метода Сузана Геркулано-Оузель (Suzana Herculano-Houzel) отмечает, что у собак её команда насчитала 530 миллионов кортикальных нейронов, а у кошек – около 250 миллионов (для сравнения: у людей это число в среднем оставляет 16 миллиардов).
"Я полагаю, что число нейронов в мозге животного, и в особенности в коре головного мозга, определяет богатство его внутреннего психического мира. Собаки обладают способностью к гораздо более сложной деятельности, чем кошки. И теперь у нас есть данные, которые могут стать аргументом в спорах о том, кто же умнее", — рассказывает Геркулано-Оузель (кстати, убеждённый собачник).
Для чистоты эксперимента она вместе с коллегами изучила, как уже упоминалось, мозг других животных. Среди них были как домашние, так и дикие особи разных размеров – хорёк, мангуст, енот, гиена, лев и бурый медведь.
Исследователи ожидали, что в коре мозга плотоядных животных окажется больше нейронов по сравнению с животными, которые чаще становятся их жертвами. Это связано с тем, что охота требуют больших когнитивных способностей (разработка стратегии, планирование).
Но на деле всё оказалось иначе. Соотношение нейронов с размером мозга у хищников и травоядных животных было примерно одинаковым. Вероятно, это связано с тем, что последним тоже приходится "напрягать мозги", чтобы не стать лёгкой добычей, считают учёные.
Любопытно, что у самых крупных животных соотношение нейронов с объёмом мозга оказалось самым низким. Так, мозг золотистого ретривера имеет больше нейронов, чем мозг гиены или льва, хотя по размеру мозг последних примерно в три раза больше. А у медведя нейронов столько же, сколько у кошки, в то время как его мозг превосходит по размеру кошачий в десять раз.
Эта особенность объясняется тем, что мозг – самый главный потребитель калорий в организме: питать его нужно непрерывно, а его запросы прямо пропорциональны числу нейронов. Охота также требует много энергии, однако она не всегда заканчивается успешно. Иными словами, хищники не могут быть уверенными, что их ждёт сытный обед, поэтому они приспособились большую часть времени отдыхать (спать, переваривать добычу). Их организму полученных калорий вполне достаточно, а вот мозгу при большом количестве нейронов – нет. Поэтому эволюция "снизила" число нейронов в мозге крупных хищников.
Кстати, логично было бы предположить, что домашние животные, которые живут беззаботной жизнью и не беспокоятся о поисках еды, должны иметь меньшее количество нейронов. Но это оказалось не так. Соотношение нейронов у хорька, кошки и собаки ненамного отличаются от показателей их диких родственников – мангустов, енотов, гиен и львов.
А еноты, между прочим, удивили ещё и тем, что при размере мозга как у кошки имеют почти такое же число нейронов, как собаки. Кажется, их недооценивали, говорят авторы.
По их мнению, главный вывод исследования, опубликованного в издании Frontiers in Neuroanatomy, заключается в том, как мало нам ещё известно об интеллекте животных. Многие гипотезы на поверку оказываются ошибочными, а некоторые виды преподносят биологам всё новые сюрпризы.
Кстати, ранее мы рассказывали о пользе кошек и собак. Оказывается, домашние питомцы защищают детей от ожирения и от различных инфекций.
+7 926 604 54 63 addressЛюбителям кошек это, конечно, не понравится: недавнее исследование показало, что у кошек в коре головного мозга нет и половины того количества нейронов, какое есть у собак. Поскольку речь идёт о части мозга, делающей познание интегральным и гибким, выходит, что собачьи познавательные способности лучше кошачьих. Эти данные получены группой исследователей под руководством Сюзаны Геркулано-Хаузел (Suzana Herculano-Houzel).
Многие дрессировщики и владельцы животных согласны с тем, что у собак более сложное поведение и более высокая способность решать проблемы, чем у кошек. Однако подкрепить данное наблюдение систематическим и точным доказательством весьма затруднительно. Дело в том, что подсчитать, сколько в мозге нейронов (путём превращения их в «суп» по методу, разработанному Геркулано-Хаузел) гораздо проще, чем выразить числами поведение и познание, чтобы затем, используя эти числа, провести сравнение животных различных видов.
Тем не менее, количество нейронов в коре головного мозга даёт для такого сравнения немало ценной информации. По этому показателю у человека безусловное лидерство, хотя по объёму кортекса он далеко не чемпион: например, у африканского слона кортекс вдвое больше, чем у человека, но содержит лишь треть человеческого количества нейронов (5,6 миллиарда против 16 миллиардов). Второе место по количеству нейронов в коре головного мозга сейчас присуждают гориллам и орангутангам (8—9 миллиардов нейронов), а третье место занимают шимпанзе (6—7 миллиардов нейронов).
Несовпадение кортекса, содержащего наибольшее количество нейронов, и кортекса, имеющего наибольший объём, связано, насколько нам известно, с появлением в классе млекопитающих отряда приматов (включая нас самих). В то время как у ранних млекопитающих эволюционное увеличение количества кортикальных нейронов, по-видимому, неуклонно вело к увеличению объёма кортекса, приматы принесли с собой ряд новшеств — таких, как ногти вместо когтей, бинокулярное зрение и рост количества кортикальных нейронов без увеличения объёма кортекса. В результате, приобретая в ходе эволюции дополнительные кортикальные нейроны, головной мозг неприматов стал увеличиваться в размерах намного быстрее, чем мозг приматов.
Группа Геркулано-Хаузел в своей последней работе, опубликованной в журнале Frontiers in Neuroanatomy, добавила в растущий список животных, головной мозг которых для подсчёта нейронов был превращён в «суп», восемь видов хищных. Простейший прогноз был такой: добавленные виды — хорёк, полосатый мангуст, кошка, енот, собака, гиена, лев и бурый медведь — имеют мозги, которые можно измерять, используя обычную для неприматов шкалу. С другой стороны, для крупных хищных, таких как львы, характерна охота на крупных копытных, и она способна сформировать у хищника мощную когнитивную потребность быть хитрее потенциальной жертвы, чтобы той не удалось скрыться от него на своих более длинных ногах. В свою очередь, у кошек и собак, одомашненных тысячи лет назад, пропорция головной мозг — тело нередко менялась в сторону уменьшения величины мозга для данной величины тела (или укрупнения тела для данной величины мозга). Отразилось ли всё это на количестве кортикальных нейронов?
Работа, проведённая под руководством Деборы Жардим-Месседер (Débora Jardim-Messeder) в рамках её магистерской диссертации, показала, что по числу нейронов, содержащихся в данной массе головного мозга, большинство исследованных хищных, включая одомашненных кошек и собак, сопоставимо с другими видами неприматов. Как и ожидалось, не только объём головного мозга, но и количество содержащихся в нём нейронов у кошек меньше, чем у собак: в кошачьем кортексе авторы исследования обнаружили около 250 миллионов нейронов — весьма скудное количество по сравнению с 430 миллионами нейронов маленькой собачки и более чем 620 миллионами нейронов золотистого ретривера. Поскольку как у маленьких, так и у больших собак сохраняется соотношение между объёмом кортекса и количеством нейронов, свойственное всем млекопитающим-неприматам, похоже, что к головному мозгу огромного множества разнокалиберных собак, которое появилось вследствие приручения и искусственного отбора, следует применять ту же мерку, что и к любым другим видам неприматов.
Однако это совершенно не годится для енота, ставшего одним из двух исключений, зафиксированных в ходе исследования. Несмотря на головной мозг кошачьего размера, у двух диких енотов оказалось собачье количество кортикальных нейронов: около 400 миллионов. Такое количество нейронов в таком маленьком кортексе вынуждает ставить енотов на один уровень с приматами. Было время, когда расчётливых и хитрых животных в характерных масках, пока не причислили их к хищным, и впрямь классифицировали как обезьян. Енотов для исследования кортекса предоставила профессор Келли Ламберт (Kelly Lambert), поведенческий нейробиолог из Университета Ричмонда (University of Richmond), штат Вирджиния. Её давно поражает поведение этих животных, и ей было приятно узнать, что у них так много кортикальных нейронов. Однако в своей лаборатории Ламберт изучает не енотов, а крыс. Её спросили: почему? Ведь еноты, как ни крути, такие умные! «Потому что мою лабораторию пришлось бы сделать максимально безопасной, чтобы удерживать этих пройдох взаперти!» — ответила Ламберт.
Для бурого медведя исходную гипотезу скорректировали в противоположном направлении, ибо в его головном мозге нейронов оказалось гораздо меньше, чем ожидалось. Хотя масса медвежьего мозга 315 граммов, что почти в 10 раз больше, чем у кошки или енота, этот самый крупный среди исследованных мозгов представителей отряда Хищные содержит всего лишь около 250 миллионов кортикальных нейронов, то есть столько же, сколько у кошки, и почти вдвое меньше, чем у енота. Весьма сомнительно, что исследованный медвежий мозг был аномальным, ибо в нём (как, между прочим, и в случае с енотом) отсутствовали следы какого-либо заболевания и имелось ровно столько клеток-ненейронов, сколько и рассчитывали найти в мозге млекопитающего такой величины.
Исследователи предполагают, что огромное тело бурого медведя несовместимо с большим количеством кортикальных нейронов. Поскольку это всеядный зверь, в 1 грамме его пищи содержится меньше калорий, чем в пище других крупных, но питающихся только мясом животных. К тому же медведь массивней других хищных: тот, которого исследовали, имел массу 350 кг, тогда как исследованная львица — 180 кг. Поскольку диета бурого медведя недостаточна для того, чтобы постоянно поддерживать активность мозга и всего тела, это животное в течение примерно шести месяцев в году пребывает в спячке, что позволяет резко сократить расход энергии в зимнее время. Авторы выдвинули гипотезу, согласно которой кортекс бурого медведя достигает максимального размера, а затем теряет значительную часть кортикальных нейронов ввиду недостатка энергии для поддержания их активности.
Лев, второй по величине представитель хищных из тех, что подверглись исследованию, демонстрирует сходную тенденцию. Исследованная львица была в 9 раз массивней золотистого ретривера и имела мозг, размеры которого вдвое превосходили размеры мозга этой собаки, однако в её кортексе оказалось лишь около 500 миллионов нейронов — меньше, чем у золотистого ретривера (и чуть больше, чем у одного из енотов). Согласно гипотезе ведущего исследователя профессора Геркулано-Хаузел, скудное количество нейронов в львином кортексе при его внушительном объёме объясняется той же проблемой, с какой приходится иметь дело и другим крупным плотоядным, питающимся только мясом: при беге они расходуют столько энергии, что их мозг считает достойной внимания лишь такую охоту, которая сулит большую добычу, однако при этом потенциальные жертвы, имея длинные ноги, стремительно убегают, делая охоту дорогостоящим и рискованным предприятием. «Их чествуют как царей и цариц джунглей, но всё это величество, похоже, зиждется на чрезвычайно высоких затратах энергии. Нужно сосать лапу, чтобы быть крупным плотоядным», — говорит Геркулано-Хаузел.
В настоящее время она и её группа разрабатывают новый подход к оценке потребления энергии головным мозгом животных разных видов — такой, который не требует привлекать живых животных к лабораторным исследованиям.
" src="https://static.life.ru/publications/2021/0/22/628673983683.4668.jpg" loading="lazy" style="width:100%;height:100%;object-fit:cover"/>
По мнению исследователей, стоит оценить не только количество или плотность нейронов, но и, собственно, сами результаты их деятельности — способности, необходимые для выживания.
Если животное крайне трудно дрессировать, это признак глупости или, наоборот, независимого ума? Казалось бы, ответ очевиден. И тем не менее сторонники той или иной версии — "как кошка с собакой". Что говорит наука?
В 2017 году мозг двух домашних животных сравнила международная команда исследователей из университетов Рио-де-Жанейро, Ричмонда, Стокгольма и других исследовательских центров.
И полученные ими данные мир встретил радостным лаем и вилянием хвостов: собаки оказались просто поразительными существами по количеству нейронов в их мозге. Нервных клеток оказалось в общей сложности более двух миллиардов. А в коре больших полушарий — целых 500 с лишним тысяч. Что интересно, это примерно столько же, сколько у львов (это при их-то габаритах!). Кошки по этим показателям в явном проигрыше: миллиард нейронов в целом и 250 тысяч в кортексе, то есть в коре.
Собаки слушаются только человекоподобных роботов — видео
Надо сказать, при оценке развития мозга свою роль играет соотношение его массы и общего веса тела. Соответственно, чем выше этот показатель, тем больше у животного "мозгов". В этом смысле, конечно, результаты могут разительно отличаться, учитывая огромные внешние отличия собак разных пород. В вышеупомянутом исследовании за основу брали вес кошки на уровне 4,5 килограмма и вес собаки — 19,7 килограмма. Масса их мозга при этом — 34 и 86 граммов соответственно. Так вот, если считать эти числа, то получается, что у кошки мозг составляет 0,76% массы тела, а у собаки несколько меньше — 0,44%. Повторимся, это очень усреднённые показатели. Например, по подсчётам других специалистов, у особо крупных собак коэффициент составит и вовсе 0,2%, а вот у небольших вроде чихуа-хуа — вплоть до 2,9%.
Есть и более сложный способ оценки "мозговитости". Он основан на том, что наука определила некий ожидаемый вес мозга при том или ином весе тела. И реальные измерения с этими ожиданиями не всегда совпадают. Эта разница называется коэффициентом энцефализации. Если он равен единице, это значит, что масса мозга точно соответствует прогнозам. Именно так обстоит дело у кошки. А вот у собаки оказалось 1,2, то есть её мозг чуть тяжелее, чем можно было бы предполагать.
И тем не менее количество нейронов или весомый мозг всё же не гарантируют острый ум, подчёркивают учёные. К примеру, есть ещё одна немаловажная вещь: концентрация клеток в каждом миллиграмме мозга, особенно в некоторых его областях. Так вот, выясняется, что практически везде (кроме разве что мозжечка) кошачьи нейроны сконцентрированы заметно плотнее. Особенно показательна ситуация с гиппокампом: девять тысяч нейронов на миллиграмм у кошек против четырёх тысяч у собак. Как известно, гиппокамп в том числе формирует долговременную память, фильтрует информацию (что надо запомнить, а что можно забыть) и отвечает за ориентацию в пространстве. Заметна и разница в коре больших полушарий: у Матроскина десять тысяч нейронов, у Шарика только восемь тысяч.
Мыши рассказали о далёком прошлом кошек
О том же заявила и исследователь из Университета Бремена Урсула Дике в научной статье, опубликованной в 2016 году. Она тоже указала на высокий кошачий NPD — neuronal packing density ("плотность упаковки нейронов"). Более того, в этой работе приводятся совершенно другие данные по количеству нервных клеток в коре головного мозга: у кошек 300 тысяч, у собак лишь 160 тысяч.
Мозг — вселенная из 11 измерений. Невероятное открытие нейрофизиологов
Попытаемся сопоставить кратковременную память двух животных, то есть их способность проанализировать и использовать только что увиденное, услышанное и так далее. Согласно исследованию, проведённому учёными в 2015 году, собаки помнят о показанном им объекте около двух минут. Что касается кошек, то эксперименты канадского Университета Альберта в 2007 году показали заметно более высокий результат: кошкам пришлось перешагивать через небольшое препятствие на пути к миске с едой, а пока они ели, эту помеху у них из-под лап незаметно убирали. Спустя десять минут сытые усатые шагали вперёд и при этом поднимали задние лапы, чтобы не споткнуться, хотя в этом уже не было необходимости. А в Университете Калифорнии в Беркли нашли ещё более внимательных котов: они и через 15 минут вспомнили, в каких мисках был обед. Впрочем, в 2005 году во время испытаний кошки уже через 30 секунд плохо помнили, где был объект, особенно если они видели, что он куда-то скрылся. Некоторые учёные, правда, объясняют это очень просто: кошки — это охотники, а если "мышка" убежала, то через 30 секунд уже ловить нечего.
И кстати об охоте. Учёные из Швеции и Швейцарии изучили окаменелости костей древних предков собак и кошек, населявших Северную Америку. Они пытались выяснить, почему вымерли десятки видов доисторических псов. Их вывод такой: в части случаев дело было в изменениях климата, но около сорока видов просто не выдержали конкуренции с кошачьими, которые проникли на континент из Азии.
Итак, на сегодняшний день научные доводы в пользу кошек, похоже, перевешивают собрание данных об уме собак. Впрочем, большинству людей все эти аргументы не нужны: если в доме кошка, у гостей нет никаких сомнений насчёт того, кто здесь кем манипулирует.
Ученые Университета Вандербильта (штат Теннесси, США) провели первое исследование, посвященное подсчету "ума" у животных. Определяя количество кортикальных нейронов в мозге, биологи разрешили давний спор "кто умнее: кошки или собаки?". Также под их анализ попали еноты, медведи, гиены и ряд других животных. Исследование опубликовано в издании Frontiers in Neuroanatomy.
Американских ученых ждала целая череда удивительных открытий. Например, было обнаружено, что еноты имеют столько же нейронов, сколько и приматы, хотя они и "упакованы" в мозг, сопоставимый по размеру с мозгом кошки. Медведи имеют такое же количество нейронов, как и кошка, хотя их мозг и имеет значительно больший размер. А главным открытием стало разрешение популярной дискуссии среди хозяев домашних животных. Биологи добавили еще один аргумент в пользу собачников: количество нейронов головного мозга у "лучшего друга человека" намного больше, чем у его вечного противника – кошки.
В коре головного мозга находится определенное количество нейронов. Именно эти "маленькие серые клетки" связывают с мышлением, планированием и сложным поведением, то есть с признаками интеллекта. В своем исследовании ученые впервые занялись подсчетом кортикальных нейронов в мозге ряда плотоядных животных.
"Нам было интересно сравнить различных плотоядных (или зоофагов). Это – категория, состоящая из 280 видов млекопитающих, которые, используя зубы и когти, едят других животных. Мы выбрали несколько любимых всеми видов, в том числе кошек и собак, львов и бурых медведей, и провели ряд анализов. Часть из них были направлены на определения связи размера головного мозга с количеством нейронов в нем", – рассказывает Сузана Геркулано-Хозель, доцент психологии и биологических наук, которая и разработала метод точного измерения количества нейронов в мозге.
Свой подход Геркулано-Хозель объясняет так: "Я считаю, что общее число нейронов, которое есть у животного, особенно в коре головного мозга, определяет богатство его внутреннего психического состояния. Это также влияет на его способность мыслить стратегически, то есть предсказать, основываясь на прошлом опыте, что может произойти в окружающей среде".
Всего в команде исследователей, которые проводили анализ, было 8 человек. Кроме американских биологов, в нее вошли ученые из Бразилии, Саудовской Аравии и Южной Африки. Для своего эксперимента они выбрали животных, основываясь на критериях разнообразия, размера мозга и среды обитания (дикие и домашние виды).
Ученые выдвинули интуитивную гипотезу о том, что мозг плотоядных должен иметь больше кортикальных нейронов, чем у травоядных животных. Ведь хищники должны охотиться. Казалось бы, такой вид добычи пищи требует более высоких когнитивных способностей при сравнении со стратегией поиска безопасности у растительноядных зверей.
Однако результаты экспериментов опровергли предположения ученых. Оказалось, что соотношение количества нейронов к размеру мозга у мелких и средних плотоядных животных было примерно таким же, как и у травоядных. Ведь у последних есть также немало оснований для развития головного мозга. Обобщив, можно сказать, что уровень умственных способностей для того, чтобы убежать от хищника должен быть примерно таким же, как и для того, чтобы поймать добычу.
Размер мозга у животных также не является достаточным показателем. И тут можно даже проследить обратную зависимость.
Самый яркий пример – медведь. Его мозг в 10 раз больше, чем у кошки, а вот количество кортикальных нейронов у животных примерно одинаковое. "Мы привыкли считать, что мясо – универсальный "решатель проблем", связанных с энергией. Тем не менее, становится понятным, что нужно также учитывать баланс между размером головного мозга и телом животного в целом. Их "содержание" нужно еще сметь обеспечить", – разъясняет Сузана Геркулано-Хозель.
По словам биолога, необходимо учитывать такой момент: охота требует много энергии, особенно для крупных хищников. При этом интервалы между успешными убийствами непредсказуемы.
Еще один важный аспект, который нельзя игнорировать, – головной мозг является самым "дорогим" органом в организме по количеству расходуемой энергии. И его нужды пропорциональны количеству имеющихся нейронов. К тому же, мозг нуждается в энергии постоянно, без каких-либо перерывов. То есть количество мяса, которое крупные хищники добывают и едят, и их прерывистый характер питания в итоге ограничивают развитие интеллекта.
Результаты исследования также бросают вызов сложившемуся стереотипу о том, что домашние животные имеют меньший мозг, чем их дикие кузены. Ученые проанализировали соотношение размера мозга и массы тела домашних животных (хорька, кошки и собаки) с их вольными родственниками (мангустом, енотом, гиеной, львом и бурым медведем). Результаты показали, что выведенные пропорции существенно не отличаются.
"Еноты – совершенно не типичные плотоядные. В их небольшом мозге столько же нейронов, сколько вы ожидаете найти в примате. И это на самом деле много", – комментирует Геркулано-Хозель.
По словам невролога, изучение головного мозга разных видов учит важному уроку: при некоторых единых закономерностях, природное разнообразие – огромно, и каждый вид – неповторим и индивидуален.
А завершая дискуссию на тему умственных способностей собак и кошек, ученый отмечает: "Я на 100 процентов – собачница. Но отметая личные предпочтения, могу сказать, что результаты нашего исследования действительно показывают: лучшие друзья человека – умнее. Им от природы дана возможность решать гораздо более сложные задачи и проявлять мастерство адаптации лучше, чем кошкам".
Смотрите также видео-презентацию исследования с интервью ученого.
Понравилась статья? Подпишитесь на канал, чтобы быть в курсе самых интересных материалов
Описание презентации по отдельным слайдам:
Нервная система собаки.
Курс «Биология собак»
Преподаватель: Ханов И.А.
Нервная система (головной и спинной мозг, чувствительные и двигательные нервы) устанавливает связь организма собаки с внешней средой обитания, а также обеспечивает согласованную работу клеток, тканей, органов и их систем как единого целого. Нервная система контролирует и объединяет функции всех систем как произвольно (осознанно), так и непроизвольно (неосознанно). Деятельность нервной системы лежит в основе функционирования ее органов чувств: зрения, слуха, обоняния, вкуса и осязания. Она обрабатывает всю поступающую к ней информацию и ответственна за формирование всех командных сообщений в организме.
Нервная система представляет всюду проникающую ткань. Ее лишены лишь грубые, отвердевшие кожные образования (когти) и компактные части костей.
Нервная система позвоночных
Головной мозг;
Спинной мозг;
Афферентные волокна чувствительного нейрона аппарата Гольджи;
Афферентные волокна чувствительного нейрона мышечного брюшка;
Эфферентные двигательные нейроны;
Мышца.
Нервная система позвоночных
Нервная система образована нервной тканью, состоящей из различных по форме нервных клеток — нейронов и мелких клеток-спутников. Нейроны обеспечивают основные функции нервной системы: передачу, переработку и хранение информации. Клетки-спутники или глиальные клетки, окружающие нейроны, выполняют питательную, опорную и защитную функции, способствуя их росту и развитию. Глиальных клеток примерно в 10 раз больше, чем нейронов.
Нервная ткань
Нейрон – основная структурная и функциональная единица нервной системы. Нейрон состоит из тела и отростков. Отростки могут быть короткие – дендриты и длинные – аксоны.
Дендрит – обычно короткий сильно ветвящийся отросток. У одного нейрона их может быть несколько. По дендритам нервные импульсы поступают к телу нервной клетки.
Аксон – Длинный, чаще всего мало ветвящийся отросток, по которому импульсы направляются от тела клетки. Каждая нервная клетка имеет один аксон, длина которого может достигать несколько десятков сантиметров.
Длинные отростки нервной клетки покрыты оболочкой из миелина – жироподобного вещества белого цвета. Скопления таких отростков, покрытых миелином, в центральной нервной системе образуют белое вещество мозга. Короткие отростки и тела нейронов такой оболочки не имеют, поэтому они серого цвета, их скопления образуют серое вещество мозга.
Нейрон
В центральной нервной системе нейроны соединяются друг с другом так: аксон одного нейрона присоединяется к телу и дендритам другого нейрона. Место контакта одного нейрона с другим называется синапс. Синапсы разнообразны по форме. На теле одного нейрона насчитывается 1200-1800 синапсов.
Каждый синапс состоит из трёх отделов:
Пресинаптическая мембрана (мембрана, образованная нервным окончанием).
Постсинаптическая мембрана (мембрана тела клетки).
Синаптическая щель между этими мембранами.
В пресинаптической части синапса содержится медиатор – вещество, обеспечивающее передачу возбуждения с одного нейрона на другой. Под влиянием нервного импульса медиатор выходит в синаптическую щель, воздействует на постсинаптическую мембрану и вызывает возбуждение в теле клетки следующего нейрона.
Синапс
Нейроны различаются по функциям.
Афферентные (чувствительные) – нейроны, передающие сигналы от органов чувств в спинной и головной мозг. Тела таких нейронов находятся в нервных узлах или ганглиях. Ганглий представляет из себя скопление тел нервных клеток за пределами центральной нервной системы.
Эфферентные (двигательные) – нейроны, передающие импульсы от спинного и головного мозга к мышцам и внутренним органам.
Интернейроны (вставочные) – нейроны, обеспечивающие связь между чувствительными и двигательными нейронами в спинном и головном мозге.
Спинной и головной мозг связаны со всеми органами нервами.
Нервы состоят из нервных волокон и обеспечивают связь центральной нервной системы с органами, сосудами и кожным покровом. Соответственно тому, откуда и куда идет возбуждение, различают три рода нервов. Одни из них передают нервное раздражение от периферии к центру и называются чувствительными, а другие нервы передают нервные возбуждения от центра на периферию и называются двигательными, а также секреторными. Нервы, в которых объединены чувствительные и двигательные нервные волокна, называются смешанными. Такими нервами являются периферические нервы. В смешанных нервах возбуждения разного характера и силы распространяются по разным волокнам в разных направлениях. При этом они не смешиваются друг с другом, так как каждое волокно изолировано от рядом лежащего своими оболочками. Скорость проведения нервного возбуждения составляет от 60-80 до 120 м/с. Скорость проведения зависит от окружающих нерв условий температуры, достаточности кислорода, присутствия химических веществ и т. д.
Нервная система состоит из центрального и периферического отделов:
Центральный отдел нервной системы представлен головным и спинным мозгом.
К периферическому отделу нервной системы относятся нервные окончания, нервы, нервные сплетения и узлы, находящиеся во всех частях тела.
Также нервная система подразделяется на соматическую и вегетативную:
Соматическая нервная система регулирует работу скелетных мышц и иннервирует кожу. Посредством неё мозг получает информацию о внешней среде и её влиянии на организм, произвольно управляет движениями.
Вегетативная нервная система регулирует деятельность внутренних органов, она работает непроизвольно.
Отделы нервной системы
Нервная система по составу делится на:
Отделы нервной системы
Нервная система
Центральная нервная система
Периферическая нервная система
Головной мозг
Спинной мозг
Нервы
Ганглии
Нервная система по функциям делится на:
Отделы нервной системы
Нервная система
Соматическая
Вегетативная
Симпатическая
Парасимпатическая
Метасимпатическая
Спинной мозг расположен в спинномозговом канале и окружен спинномозговой жидкостью. Она защищает его от сильных сотрясений. Спинной мозг представляет довольно длинный толстый ствол, проходящий от затылочной части черепа до 7 поясничного позвонка. На всем протяжении спинного мозга из межпозвоночных отверстий от него с каждой стороны отходят спинномозговые нервы, образуя при выходе из позвоночника нервные узлы.
Спинной мозг состоит из серого и белого вещества. Серое вещество находится внутри спинного мозга и состоит, главным образом, из нервных клеток. На разрезе оно расположено в виде бабочки или буквы "Н". В каждой его половине различают верхний и нижний рог. Чувствительные клетки верхнего рога воспринимают раздражения с периферии тела и передают их двигательным или секреторным клеткам, а также другим чувствительным клеткам и клеткам головного мозга. Двигательные и секреторные клетки нижнего рога воспринимают раздражения от чувствительных клеток и посылают возбуждения на периферию тела - к мышцам, железам и т. д. Такое расположение нервных клеток делает спинной мозг центром многочисленных простых безусловных рефлексов.
Основной функцией спинного мозга является осуществление простых безусловных рефлекторных актов и проведение раздражений к головному мозгу и обратно. Он тесно связан своими функциями с головным мозгом и находится под постоянным влиянием импульсов, идущих из головного мозга.
1 - твердая мозговая оболочка; 2 - паутинная мозговая оболочка; 3 - белое вещество; 4 - серое вещество; 5 - верхний (чувствующий) корешок; 6 - нижний (двигательный) корешок; 7 - спинномозговой узел; 8 - нерв; 9 - межпозвоночное отверстие.
Головной мозг подразделяется на продолговатый мозг, мозжечок и большой мозг.
Продолговатый мозг можно рассматривать, как переднюю часть спинного мозга и начало ствола головного мозга. Он расположен в черепной коробке. Серое вещество продолговатого мозга образует группы клеток, являющихся центрами самых разнообразных рефлексов. Продолговатый мозг служит также связующим звеном для проводящих путей спинного и головного мозга. В продолговатом мозгу, несмотря на его очень малую величину заложены такие важные нервные центры, как сердечный (замедление и ускорение сердечной деятельности), дыхательный, пищевой (центр сосания, слюнноотделения, глотания, рвоты, перистальтики) и др. Из сказанного видно, какое важное значение имеет для организма продолговатый мозг. Повреждение продолговатого мозга вызывает смерть животного.
Мозжечок расположен над продолговатым мозгом. На разрезе он дает характерную фигуру дерева, где стволу и ветвям соответствует белое вещество, состоящее из нервных волокон, а листьям - серое вещество, состоящее из нервных клеток, составляющих кору мозжечка.
Головной мозг
1 - часть спинного мозга; 2 - продолговатый мозг; 3 - варолиев мост; 4 - мозжечок; 5 - средний мозг; 6 - четыреххолмие среднего мозга; 7 - спайка промежуточного мозга; 8 - придаток мозга; 9 - зрительный нерв; 10 -полушарие переднего мозга; 11 - обонятельная луковица.
Большой мозг делится на средний, промежуточный и передний.
Средний мозг образует так называемое четыреххолмие. Эта часть мозга имеет очень сложное строение. Она служит проводящими путями многих чувствительных и двигательных нейронов. Имея в своем строении серое вещество, средний мозг служит промежуточной станцией в передаче раздражений в передний мозг. В среднем мозгу различают два передних и два задних холма. Передние холмы имеют отношение к зрению. Они являются органом, управляющим движением глаз, В самом акте зрения они не участвуют. Это доказывается тем, что если удалить четыреххолмие, то зрение не пропадает.
Задние бугры находятся в такой же связи с функциями слухового нерва. Они являются центром таких рефлексов, как поднятие ушей, головы и др.
Промежуточный мозг представляет последнюю часть ствола мозга. В нем сосредотачиваются все чувствительные пути для переключения их на последние нейроны, проводящие раздражения к коре переднего мозга. Предполагают, что в промежуточном мозгу находится центр теплорегуляции в организме, а также обмена веществ.
Передний мозг составляют два больших полушария, разделенных между собой глубокой продольной бороздой. В нижней своей части полушария соединены между собой большим количеством нервных волокон, образующих так называемое мозолистое тело. В полушариях различают 4 доли - лобную, теменную, височную и затылочную.
Головной мозг
I - лобная доля; II - теменная доля; III - височная доля; IV - затылочная доля; V - обонятельная луковица, 1 - обонятельная борозда, 2 - Сильвиева борозда; 3 - крестовидная борозда.
Полушария состоят из серого вещества, расположенного по периферии и образующего кору полушарий и белого вещества, расположенного внутри мозга. Белое вещество полушарий составляют пучки нервов, концентрирующихся снизу и расходящихся веерообразно в коре. Кора полушарий имеет очень сложное и неодинаковое строение в различных участках. Она состоит из нескольких слоев нервных клеток, имеющих форму зерен и пирамид. Отходящие от этих клеток бесчисленные отростки переплетаются между собой. Короткие отростки связывают отдельные участки коры, а длинные выходят за пределы коры в белое вещество мозга. Количество нервных клеток в коре мозга огромно.
Такое сложное строение коры объясняется всей сложностью и важностью функций, выполняемых корой мозга. Кора является местом образования временных связей, или условных рефлексов, которые вместе с системой безусловных рефлексов определяют сложнейшие формы поведения собаки. Здесь локализуется высшая нервная деятельность, имеющая главное значение в регуляции всех отправлений организма. И если мы говорим о самостоятельности функций других отделов нервной системы - спинного мозга или вегетативной системы, мы при этом имеем в виду, что при искусственной изоляции этих отделов нервной системы от большого мозга (коры полушарий), многие отправления организма не останавливаются. Влияние коры полушарий осуществляется в организме всюду и постоянно.
Головной мозг
Периферическую нервную систему образуют разветвления нервных стволов, расходящихся от спинного и головного мозга по всему организму. Нерв, или нервный ствол, состоит из большого количества расположенных рядом нервных волокон, соединенных между собой соединительной тканью. Каждое нервное волокно - это отросток какой-либо нервной клетки, находящейся в мозгу или на периферии в нервном узле. Волокна эти могут быть очень длинными, как, например, волокна, идущие от спинного мозга к конечностям.
Основным свойством нервов (волокон) является их возбудимость и проводимость. Периферические нервы обладают самостоятельной возбудимостью в любой точке. Они воспринимают раздражения разного рода - механические, термические, электрические, осмотические, химические. Но для этого надо, чтобы раздражитель действовал внезапно и определенный минимум времени.
Нерв при раздражении почти не утомляется, так как обмен веществ в нем чрезвычайно мал: можно часами раздражать нерв и не наблюдать явления утомления.
Периферическая нервная система
Читайте также: