Принципы эволюции нервной системы в ряду позвоночных

Размещено на http://www.allbest.ru/

3

Ижевск 2021

ФГБОУ ВО ИГМА Минздрава России

Реферат по биологии на тему: «Принципы эволюции нервной системы в ряду позвоночных»

Выполнила студентка 104 группы педиатрического

Факультета Супрунова Наталья Юрьевна

Проверил преподаватель биологии и химии кандидат

биологических наук, доцент Кормилина Наталья Владимировна

Содержание

Введение

Филогенез, его основы

Нервная система позвоночных животных

Пороки развития

Заключение

Список литературы

Введение

Актуальность выбранной темы подтверждается тем что, в ряду проблем, которые решает эволюционная морфология, вопросы преобразования нервной системы занимают значительное место и представляются наиболее сложными. Это обусловлено целым рядом объективных причин: значительным разнообразием модификаций мозга даже у представителей близких таксонов, невозможностью получения данных о строении нервной системы вымерших форм, а также неразработанностью критериев, по которым можно было бы оценивать уровень ее эволюционного развития. Как и любую из морфофункциональных систем, нервную систему можно анализировать с позиций эволюционной гистологии, анатомии, биохимии.

Так, традиционно полагают, что наиболее высокий уровень организации нервной ткани - ламинарный, перивентрикулярное расположение клеточных масс рассматривается как более примитивное, сложились представления и о разной степени дифференциации нервных элементов. Таким образом, эволюционная гистология оперирует определенными критериями оценки уровня организации нервной ткани (нейронного, синаптического, в последнее время - модульного). Эволюционно значимым признаком является возрастание массы мозга по отношению к массе тела. Существуют и биохимические признаки, по которым можно судить об уровне организации мозга. Эволюционная физиология часто использует все эти признаки в комплексе с оценкой сложности поведения. Несмотря на значительный объем данных, полученных в этих исследованиях, судить о преобразовании мозга в рамках общей теории эволюции еще очень трудно. Непосредственное перенесение некоторых представлений о морфогенезах на развитие мозга привело к формированию точки зрения, согласно которой в процессе эволюции происходит постепенное добавление его отделов, которые благодаря новым связям с ранее образовавшимися отделами, "подчиняют" их себе. Этот же подход обнаруживается и в попытках оценить преобразование мозга в эволюции с позиции преемственности основных функциональных систем ЦНС.

Задача - проследить и анализировать изменение нервной системы от низших форм позвоночных до высших форм

Цель - выявить эволюционные изменения в типе позвоночные

Филогенез, его основы

Филогенез - это процесс исторического развития вида. Филогенез нервной системы - история. Формирования и совершенствования ее структур.

Филогенез нервной системы в кратких чертах сводится к следующему. У простейших одноклеточных организмов (амеба) нервной системы еще нет, а связь с окружающей средой осуществляется при помощи жидкостей, находящихся внутри и вне организма, - гуморальная (humor - жидкость), до нервная, форма регуляции.

В дальнейшем, когда возникает нервная система, появляется и другая форма регуляции - нервная. По мере развития нервной системы нервная регуляция все больше подчиняет себе гуморальную, так что образуется единая нейрогуморальная регуляция при ведущей роли нервной системы. Последняя в процессе филогенеза проходит ряд основных этапов:

I этап - сетевидная нервная система. На этом этапе (кишечнополостные) нервная система, например гидры, состоит из нервных клеток, многочисленные отростки которых соединяются друг с другом в разных направлениях, образуя сеть, диффузно пронизывающую все тело животного. При раздражении любой точки тела возбуждение разливается по всей нервной сети и животное реагирует движением всего тела. Отражением этого этапа у человека является сетевидное строение интрамуральной нервной системы пищеварительного тракта.

II этап - узловая нервная система. На этом этапе (беспозвоночные) нервные клетки сближаются в отдельные скопления или группы, причем из скоплений клеточных тел получаются нервные узлы - центры, а из скоплений отростков - нервные стволы - нервы. При этом в каждой клетке число отростков уменьшается и они получают определенное направление. Соответственно сегментарному строению тела животного, например у кольчатого червя, в каждом сегменте имеются сегментарные нервные узлы и нервные стволы. Последние соединяют узлы в двух направлениях: поперечные стволы связывают узлы данного сегмента, а продольные - узлы разных сегментов. Благодаря этому нервные импульсы, возникающие в какой-либо точке тела, не разливаются по всему телу, а распространяются по поперечным стволам в пределах данного сегмента. Продольные стволы связывают нервные сегменты в одно целое. На головном конце животного, который при движении вперед соприкасается с различными предметами окружающего мира, развиваются органы чувств, в связи с чем головные узлы развиваются сильнее остальных, являясь прообразом будущего головного мозга. Отражением этого этапа является сохранение у человека примитивных черт (разбросанность на периферии узлов и микроганглиев) в строении вегетативной нервной системы.

В филогенетическом ряду существуют организмы различной степени сложности. Учитывая принципы их организации, их можно разделить на две большие группы. Беспозвоночные животные относятся к разным типам и имеют различные принципы организации. Хордовые животные (от просто устроенного ланцетника до человека) принадлежат к одному типу и имеют общий план строения.

Несмотря на разный уровень сложности различных животных, перед их нервной системой стоят одни задачи.

Во-первых, объединение всех органов и тканей в единое целое (регуляция висцеральных функций);

во-вторых, обеспечение связи с внешней средой, а именно - восприятие ее стимулов и ответ на них (организация поведения и движения);

Клетки нервной системы как беспозвоночных, так и хордовых животных устроены принципиально одинаково. С усложнением строения животного заметно изменяется и структура нервной системы. Совершенствование нервной системы в филогенетическом ряду идет через концентрацию нервных элементов в узлах и появление длинных связей между ними. Следующим этапом является кефализация - образование головного мозга, который берет на себя функцию формирования поведения. Уже на уровне высших беспозвоночных (насекомые) появляются прототипы корковых структур (грибовидные тела), в которых тела клеток занимают поверхностное положение. У высших хордовых животных в головном мозге уже имеются настоящие корковые структуры и развитие нервной системы идет по пути кортикализации, т.е. передачи всех высших функций коре головного мозга.

Следует отметить, что с усложнением структуры нервной системы предыдущие образования не исчезают. В нервной системе высших организмов остаются и сетевидная, и цепочная, и ядерная структуры, характерные для предыдущих ступеней развития.

Нервная система позвоночных животных

У хордовых центральная нервная система представлена нервной трубкой, лежащей со спинной стороны животного. Передний конец трубки обыкновенно расширен и образует головной мозг, между тем как задняя цилиндрическая часть трубки является спинным мозгом. Расположение нервных элементов у позвоночных отличается от такового у беспозвоночных: нервные клетки помещаются в центральной части трубки, а волокна - в периферической.

Нервная система беспозвоночных возникла путем обособления чувствующих клеток, расположенных в эпителии со спинной стороны, которые погружались глубже под защиту поверхностного эпителия. У предков хордовых животных, по-видимому, имелась продольная спинная полоса чувствующего эпителия, которая вся целиком погрузилась под эктодерму сначала в виде открытого желоба, а затем образовала замкнутую трубку. На зародышевой стадии развития позвоночных передний конец нервной трубки остается открытым, и это отверстие носит название невропора. Задний конец трубки сообщается с полостью кишки. У позвоночных животных органы зрения развиваются всегда за счет стенок самого мозга, а орган обоняния по своему происхождению связан с невропором. Большая часть трубки утратила значение чувствующего органа и превратилась в центральный нервный аппарат. Таким образом, центральная нервная система хордовых животных не гомологична центральной нервной системе низших животных, а развилась из особого органа чувств (чувствующей пластинки).

В филогенетическом ряду позвоночных трубчатая нервная система претерпевает изменения. Развитие нервной системы идет по пути кефализации - преимущественного развития головного мозга, вышележащие отделы которого берут под свой контроль функции нижележащих структур. Увеличение объема и усложнение структуры отделов головного мозга тесно связаны с развитием у позвоночных сенсорных систем и интегративной деятельности. В результате преимущественно развиваются отделы мозга, связанные именно с совершенствованием анализа афферентного притока. Постепенно в уже существующих отделах мозга появляются филогенетически новые образования, которые берут под свой контроль все большее количество функций.

В филогенетическом ряду млекопитающих проявляется не только кефализация, но и кортиколизация функций. Кортиколизация выражается в преимущественном развитии коры конечного мозга, которая является производным плаща больших полушарий.

У наиболее просто устроенного хордового животного - ланцетника строение центральной нервной системы еще в высшей степени примитивно. В эмбриогенезе нервная система формируется вначале всегда в виде полосы утолщенной эктодермы на спинной стороне зародыша, которая впячивается под покровы и замыкается в трубку с полостью внутри -- невроцелем. У ланцетника это замыкание еще не полное, поэтому нервная трубка выглядит как желобок с тесно сомкнутыми краями, не имеющий утолщений на головном конце. Передний конец ее расширен, он гомологичен головному мозгу позвоночных, большинство клеток нервной трубки ланцетника не являются нервными, они выполняют опорные или рецепторные функции. Вся центральная нервная система, состоящая из нервной трубки, сохранила функции органа чувств: среди клеток, лежащих внутри нее, имеются отдельные светочувствительные образования -- глазки Гессе. Кроме того, основные дистантные органы чувств -- зрения, обоняния и слуха -- образуются у всех позвоночных первоначально как выпячивания передней части нервной трубки.

Примитивные позвоночные - круглоротые - имеют утолщение нервной трубки на головном конце тела - головной мозг. Головной мозг круглоротых имеет три отдела (задний, средний и передний).

Каждый из этих отделов выполняет определенную сенсорную функцию: задний связан с механорецепцией, средний - со зрением и передний - с обонянием. Поскольку круглоротые являются водными животными, преимущественное значение для них имеет механорецепция. Поэтому наиболее развитым отделом является задний мозг. Он же наряду со средним выполняет и высшие интегративные функции. Мозжечок у круглоротых развит слабо. Передний мозг имеет только обонятельные луковицы и обонятельные доли.

У рыб головной мозг в целом невелик. Слабо развит его передний отдел. Передний мозг не разделен на полушария. Крыша его тонкая, состоит только из эпителиальных клеток и не содержит нервной ткани. Основание переднего мозга включает полосатые тела, от него отходят обонятельные доли. Функционально передний мозг является высшим обонятельным центром.

В промежуточном мозге, с которым связаны эпифиз и гипофиз, расположен гипоталамус, являющийся центральным органом эндокринной системы. Средний мозг рыб наиболее развит. Он состоит из двух полушарий и служит высшим зрительным центром. Кроме того, он представляет собой высший интегрирующий отдел головного мозга. Задний мозг содержит мозжечок, осуществляющий регуляцию координации движений. Он развит очень хорошо в связи с перемещением рыб в трехмерном пространстве. Продолговатый мозг обеспечивает связь высших отделов головного мозга со спинным и содержит центры дыхания и кровообращения. Головной мозг такого типа, в котором высшим центром интеграции функций является средний мозг, называют ихтиопсидным. Развитие отделов мозга тесно связано с развитием той или иной сенсорной системы. В области среднего мозга образуется изгиб, характерный для всех вышестоящих позвоночных. Из головного мозга выходит 10 пар нервов. Каждый нерв начинается спинным и брюшным корешками. Брюшной корешок передает двигательные импульсы, спинной - чувствительные. Каждый спинномозговой нерв, соединяясь с симпатическим стволом, который лежит параллельно спинному мозгу, образует симпатические ганглии. Двигательные волокна симпатических стволов и нервов вместе с двигательными волокнами блуждающего нерва составляют вегетативную нервную систему, которая иннервирует все внутренние органы.

Из органов чувств наиболее развита боковая линия, свойственная только обитателем воды. Её каналы тянутся с боков вдоль туловища и сообщаются с внешней средой через многочисленные отверстия в чешуях. Орган химического чувства - парные мешки. Глаза приспособлены для видения на близком расстоянии. Они обладают круглым шаровидным хрусталиком и плоской роговицей.

У амфибий значительно увеличивается передний мозг за счет развития и разделения полушарий. Мозжечок у амфибий развит очень слабо, несколько редуцирован в связи с примитивным характером движений. Высшие интегративные функции выполняют средний и промежуточный мозг. Головной мозг также ихтиопсидный. Крыша его состоит из нервных клеток, отростки которых располагаются на поверхности. Как и у рыб, больших размеров достигает средний мозг, развивается духолмие, и он также представляет собой высший интегрирующий центр и центр зрения. Из головного мозга выходит 10 пар нервов.

В глазу появились уплощенный хрусталик и выпуклая роговица, обеспечивающие возможность видеть довольно далеко. Наличие век, защищающих глаз от иссушающего действия воздуха, и мигательной перепонки указывает на сходство в строении глаз амфибий и настоящих наземных позвоночных. Произошло развитие среднего уха на месте брызгальца кистеперых рыб. От наружной среды полость среднего уха отделена барабанной перепонкой, колебания которой усиливают звуковые волны. Через слуховую трубу, открывающуюся в глотку, полость среднего уха сообщается с наружной средой, что позволяет ослаблять резкие перепады давления на барабанную перепонку. В среднем уже расположена слуховая косточка - стремя. В органе обоняния имеются наружные и внутренние ноздри. Орган вкуса представлен вкусовыми почками на языке, небе и челюстях.

Для рептилий характерно значительное совершенствование передних отделов мозга, наиболее крупный отдел по сравнению с остальными. В нем особенно развиты полосатые тела. К ним переходят функции высшего интегративного центра, а на поверхности крыши впервые появляются островки коры очень примитивного строения, ее называют древней -- archicortex. На поверхности плаща появляется серое вещество - кора. У высших представителей рептилий (крокодилы) в латеральных частях полушарий начинается закладка новой коры. Среди базальных ядер больших полушарий появляются новые образования. В промежуточном мозге появляется зрительный бугор (таламус ), имеющий специализированные ядра. Мозжечок хорошо развит и разбит на доли, благодаря сложности и многообразию движений пресмыкающихся. Высшие интегративные функции выполняются базальными ядрами больших полушарий. Средний мозг теряет значение ведущего отдела, и относительные размеры его сокращаются. Продолговатый мозг образует резкий изгиб, характерный для всех амниот. Теменной орган у некоторых рептилий функционирует как 3 глаз. Из головного мозга выходит 12 пар черепно-мозговых нервов. Головной мозг такого типа, в котором ведущий отдел представлен полосатыми телами переднего мозга, называют зауропсидным.

Совершенствование конечного мозга птиц идет по пути развития стриарных ядер. Корковые образования развиты слабо, новая кора отсутствует. Своими размерами выделяется мозжечок. Сенсорные и моторные функции распределены по отделам мозга так же, как и у остальных позвоночных, но часть этих функций берет на себя стриатум конечного мозга. Высшие интегративные функции выполняются специфической для птиц структурой - добавочным гиперстриатумом. Головной мозг имеет относительно большие полушария и зрительные доли, хорошо развитый мозжечок и очень маленькие обонятельные доли. От головного мозга отходят все 12 пар черепно-мозговых нервов.

У птиц недоразвиты органы обоняния, но исключительно развиты глаза. От глаз рептилий они отличаются двойной аккомодацией, которая достигается путем изменения формы хрусталика и укорочения расстояния между хрусталиком и сетчаткой.

Развитие головного мозга млекопитающих пошло по пути увеличения относительной площади новой коры за счет развития складчатости плаща, наползания его на все остальные отделы головного мозга, маммалийный тип мозга. Для него характерно сильное развитие переднего мозга за счет коры, которая развивается на основе небольшого островка коры пресмыкающихся и становится интегрирующим центром мозга. В ней располагаются высшие центры зрительного, слухового, осязательного, двигательного анализаторов, а также центры высшей нервной деятельности. Кора имеет очень сложное строение и называется новой корой -- neocortex. В ней располагаются не только тела нейронов, но и ассоциативные волокна, соединяющие разные ее участки. Возникают связи новой коры с остальными отделами ЦНС и, соответственно, структуры, обеспечивающие их. В заднем мозгу появляется Варолиев мост, служащий для связи коры больших полушарий с мозжечком. Образуются средние ножки мозжечка, кроме того, в нем развиваются новые корковые структуры, хорошо развит. В крыше среднего мозга появляется заднее двухолмие, с дорсальной стороны - ножки мозга. Продолговатый мозг приобретает пирамиды и оливы. Новая кора осуществляет почти все высшие сенсорные функции. За старой и древней корой остаются только обонятельные и висцеральные функции. У высших млекопитающих относительное представительство сенсорных функций уменьшается. Все большую поверхность коры занимают ассоциативные зоны коры. Высшие интегративные функции у примитивных млекопитающих выполняют стриатум и кора, у высокоорганизованных - ассоциативные зоны новой коры. Характерным является также наличие комиссуры между обоими полушариями, в которой располагаются волокна, связывающие их воедино. Промежуточный мозг, как и у других классов, включает гипоталамус, гипофиз и эпифиз. В среднем мозге располагается четверохолмие в виде четырех бугров. Два передних связаны со зрительным анализатором, два задних--со слуховым. В органе слуха уже можно различить наружное ухо и наружный проход, 3 слуховые косточки и звуковоспринимающий аппарат - кортиев орган. Он состоит из нескольких тысяч тончайших волокон, напоминающих струны и расположенных в улитке. В органе обоняния сложного развития достигают пластинчатые скелетные носовые раковины и носовой лабиринт.

По мере усиления функций передних отделов головного мозга в филогенезе спинного мозга наблюдается его продольная дифференцировка с образованием утолщений в области отхождения крупных нервов к конечностям и редукция его заднего конца.

Так, у рыб спинной мозг равномерно тянется вдоль всего тела. Начиная от земноводных происходит его укорочение сзади. У млекопитающих на заднем конце спинного мозга остается рудимент в виде конечной нити -- filum terminale. Нервы, идущие к заднему концу тела, проходят по позвоночному каналу самостоятельно, образуя так называемый конский хвост -- cauda equina.

Основные этапы эволюции центральной нервной системы отражаются и в онтогенезе человека. На стадии нейруляции закладывается нервная пластинка, превращающаяся в желобок и затем в трубку. Передний конец трубки образует сначала три мозговых пузыря: передний (I ), средний (II ) и задний (III ). Вслед за этим передний пузырь подразделяется на два, дифференцирующихся на передний и промежуточный мозг -- telencephalon, diencephalon. Средний мозговой пузырь развивается в средний мозг -- mesencephalon, a задний -- в задний мозг -- metencephalon -- и продолговатый мозг -- medulla oblongata.

Задний конец спинного мозга редуцируется, превращаясь в терминальную нить. Позже скорости роста спинного мозга и позвоночника оказываются разными, и к моменту рождения конец спинного мозга оказывается на уровне третьего, а у взрослого человека -- уже на уровне первого поясничного позвонка.

Головной мозг рано начинает развиваться по пути, характерному для млекопитающих и человека. Первично почти прямая нервная трубка резко изгибается в области будущего продолговатого и среднего мозга. На этом фоне большие полушария переднего мозга растут с особенно большой скоростью. В результате головной мозг оказывается расположенным над лицевым черепом. Дифференцировка коры приводит к развитию извилин, борозд и формированию высших сенсорных и двигательных центров, в том числе центров письменной и устной речи и др., характерных только для человека

Центральная нервная система столь важна для интеграции индивидуального развития человека, что большинство ее врожденных пороков несовместимы с жизнью. Среди пороков спинного мозга, онтогенетические механизмы которых известны, отметим рахисхиз, или платиневрию,-- отсутствие замыкания нервной трубки. Эта аномалия связана с нарушением клеточных перемещений и адгезии в зоне формирования нервной трубки в процессе нейруляции. Аномалия переднего мозга -- прозэнцефалия -- выражается в нарушении морфогенеза мозга, при котором полушария оказываются неразделенными, а кора -- недоразвита. Этот порок формируется на 4-й неделе эмбриогенеза, в момент закладки переднего мозга. Как и предыдущий, он несовместим с жизнью. Часто встречается у мертворожденных при различных хромосомных и генных синдромах. мозг нервный система позвоночный

Нарушения дифференцировки коры -- агирия (отсутствие извилин) и олигогирия с пахигирией (малое количество утолщенных извилин) -- сопровождаются упрощением гистологического строения коры. У детей с такими пороками выявляются грубая олигофрения и нарушение многих рефлексов. Большинство детей умирают в течение первого года жизни.

Заключение

В своём реферате я рассмотрела и проследила последовательную филогенетическую эволюцию нервной системы от простейших до сложных форм. Подробное формообразование и развитие центральной нервной системы, её функции на каждом этапе. Также указала пороки развития при онтогенезе

Список литературы

1. https://allrefrs.ru/1-51065.html

2. http://medbiol.ru/medbiol/pozvon1/00031e5a.htm

3. https://ronl.org/referaty/biologiya/851090/

4. https://ronl.org/referaty/biologiya/60919/

5. https://ronl.org/lektsii/biologiya/852486/

6. http://lib4all.ru/base/B2433/B2433Part31-278.php

7. https://iotvet.com/biologiya/4965556.html

8. https://www.bestreferat.ru/referat-283055.html

9. Bapyxa Э.А.Анатомия и эволюция нервной системы. Ростов н/Д, 1992/стр. 27-35.

10. Н.В. Воронова, Н.М. Климова, А.М. Менджерицкий. Анатомия Центральной Нервной Системы. Москва 2006/стр. 18-29;

11. Книга: Владимир Ярыгин «Биология. Том 2». В учебнике изложен курс биологии для студентов медицинских вузов.

Размещено на Allbest.ru