 |
Методы исследования в физиологии нервной системы
|
|
|
|
Многочисленные и разнообразные методы исследования, используемые в нейронауках, можно объединить в несколько групп.
Морфологичечские методы позволяют изучать структуру мозга на различных уровнях:
1. Анатомирование – наиболее простой и древний метод. Естественно, допускает только посмертное изучение.
2. Гистологическое и цитологическое исследование с использованием особых методов окрашивания и микроскопии (световой, электронной). Материал может быть получен и у живого испытуемого с помощью биопсии, например, во время нейрохирургических операций.
3. Ультразвуковое исследование, или эхоэнцефалография (Эхо-ЭГ).
4. Рентгенологические методы исследования:
1) рентгенография черепа и позвоночника, позволяющие выявить травмы, заболевания костей, а также признаки повышения внутричерепного давления и опухолей головного и спинного мозга; как правило, используется не в исследовательских, а в диагностических целях;
2) рентгенконтрастные методы исследования, позволяющие получить изображение не только костей, но и структур, заполняемых контрастным веществом: пневмоэнцефалография (ПЭГ) - в субарахноидальное пространство вводится воздух, заполняющий желудочки мозга; церебральная ангиография – контрастное вещество вводится в сосуды головного мозга, а на рентгенограмме видно изображение сосудистого русла;
3) компьютерная томография (КТ) – послойные рентгеновские изображения мозга обрабатываются с помощью компьютерной программы, в результате чего воссоздается картина среза. Данный метод имеет высокие разрешающие возможности и позволяет выявить даже незначительные изменения в ткани мозга.
5. Радионуклидные методы диагностики – основаны на введении в кровь радиоизотопов с коротким периодом полураспада и изучение их распределения и поглощения тканью мозга с помощью регистрации излучения. К новым методам радионуклидной диагностики относится позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) – регистрация излучения, испускаемого предварительно введенными позитронизлучающими изотопами биологически активных веществ, участвующих в мозговом метаболизме. Этот метод позволяет изучать биохимическую активность нервной ткани в различных участках мозга и является не только морфологическим, но и функциональным.
|
|
|
6. Томография с использованием ядерного магнитного резонанса (ЯМР-томография) - получение послойного изображения с помощью определения в мозговом веществе распределения плотности ядер водорода и их подвижности в магнитном поле. При этом не используется рентгеновское излучение, что является важным преимуществом данного метода.
Биохимические и физико-химические методы – дают информацию освойствах ликвора, особенностях мозгового метаболизма.У позвоночных животных и человека может исследоваться цереброспинальная жидкость, полученная с помощью люмбальной, субокципитальной или вентрикулярной пункций, а также ткань мозга, полученная с помощью биопсии.
Электрофизиологические методы – большая группа методов, позволяющих оценить электрические процессы в мышцах и нервной системе:
1) регистрация внутриклеточных биопотенциалов с использованием микроэлектродной техники;
2) классическая электродиагностика – исследование возбудимости мышц и нервов при воздействии переменного и постоянного тока;
3) электромиография (ЭМГ) и электронейромиография (ЭНМГ) – регистрация собственной электрической активности мышц и нервов;
4) регистрация электрической активности с помощью вживленных электродов (только в экспериментах на животных);
|
|
|
5) электроокулография – регистрация изменений электрического поля при движении глазных яблок;
6) электроэнцефалография (ЭЭГ) – регистрация потенциалов головного мозга с помощью электродов, наложенных на кожу головы, в том числе и с использованием различных стандартных стимулов (вызванные потенциалы);
7) реоэнцефалография (РЭГ) – изучение кровотока в полости черепа путем регистрации изменений электрического сопротивления тканей черепа и мозга при пропускании через них тока высокой частоты;
Регистрация вегетативных показателей – температуры, электрокожного сопротивления, частоты пульса, дыхания, артериального давления и т. д. Позволяет исследовать функции вегетативной нервной системы, а также выявлять особенности эмоционального реагирования на различные стимулы.
Методы раздражения, разрушения, выключения – классические методы, традиционно используемые в физиологии. В остром или хроническом эксперименте на животном применяют раздражение различных структур мозга с помощью электрических стимулов или химических веществ, разрушение различными способами, временное выключение путем охлаждения или медикаментозного воздействия и наблюдают за изменением поведения и физиологических функций. Данные методы часто сочетают с вживлением электродов.
Рефлексометрия – определение латентного времени рефлексов на различные раздражители. В различных вариантах используется для определения функционального состояния ЦНС, диагностики индивидуальных и типологических особенностей нервной системы.
Метод условных рефлексов, созданный И.П.Павловым. Позволяет судить о процессах возбуждения и торможения в ЦНС по объективно регистрируемым двигательным или вегетативным реакциям при выработке условных рефлексов.
Этологические методы – наблюдение за поведением животных или человека в естественных условиях, выявление врожденных и приобретенных компонентов поведения.
Клинико-физиологические методы - различные методы исследования, применяемые в отношении людей, страдающих патологией нервной системы.
Лекция 2.ВОЗНИКНОВЕНИЕ И ПРОВЕДЕНИЕ НЕРВНЫХ ИМПУЛЬСОВ
Понятие о возбудимых тканях. Строение клеточной мембраны
|
|
|
Все клетки и ткани живого организма под действием раздражителей переходят из состояния относительного физиологического покоя в состояние активности. Способность реагировать на раздражители – раздражимость - это общее свойство живых организмов. Состояние активности, характеризующееся повышенными энерготратами, может выражаться в возбуждении и торможении. Возбуждение – это появление или усиление функции, торможение – уменьшение или исчезновение.
Проявления возбуждения могут быть неспецифическими, свойственными всем живым тканям (физические, физико-химические, химические изменения, изменения скорости физиологических процессов и т.д.), и специфическими (сокращение, секреция, генерация и проведения биопотенциалов). Ткани, у которых возбуждение проявляется в виде специфической активности, называются возбудимыми. К возбудимым тканям относятся нервная, мышечная и железистая ткани.
Способность клетки к возбуждению во многом связана с особенностями строения клеточной мембраны. Согласно современной модели строения клеточной мембраны, она представляет собой двойной слой фосфолипидов, который стабилизируется белковыми молекулами, пронизывающими липидный слой (интегральные белки), частично погруженными в него (полуинтегральные белки) или расположенными на поверхности (поверхностные). Молекулы фосфолипидов двойного слоя состоят из полярных «головок», обращенных в водную фазу (во внеклеточную и внутриклеточную среду), и неполярных углеводородных цепочек, которые обращены друг к другу и удерживаются гидрофобными связями. В состав мембраны также входят молекулы полисахаридов (рис.1).
| Рис.1.Схема строения клеточной мембраны |
Мембрана обладает избирательной проницаемостью для различных веществ. Транспорт веществ через мембрану может быть пассивным (по градиенту концентрации, без затрат энергии) и активным, идущим против концентрационного градиента с затратой энергии АТФ. При пассивном транспорте неполярные вещества проникают через мембрану путем растворения в липидном слое и диффузии, заряженные - через специальные каналы, представляющие собой молекулы интегральных белков. Каналы могут находиться в открытом и закрытом состоянии. Это зависит от положения атомных групп внутри канала. В закрытом состоянии суммарный заряд внутри канала не достаточен для «притягивания» положительных или отрицательных ионов. В открытом - достаточен. Каналы, всегда находящиеся в открытом состоянии, называются проточными, открывающиеся под действием электрического поля - электроуправляемыми, или потенциалозависимыми, открывающиеся при действии химических веществ – лиганд-зависимыми. Открытиеканала происходит в результате пространственных изменений и переориентации заряженных атомных групп в молекуле белка. В клетках возбудимых тканей высока плотность электроуправляемых ионных каналов. Активный транспорт обеспечивается работой специальных белков-насосов (рис.2).
|
|
|
| Рис.2. Схематичное изображение ионных каналов (А,В) и Na+ - К+ насоса (Б) |
| А Б В |
Благодаря избирательной проницаемости мембраны для ионов и работе активного транспорта концентрация ионов в цитоплазме и межклеточной жидкости различна: концентрация внутри клетки значительно выше, а Na+ Cl- ниже, чем в межклеточной жидкости.
|
|
|
