Нейрофизиология: физиология ЦНС - Циркин В.И. - Учебник

Год выпуска: 2020

Автор:  В.И. Циркин, С.И. Трухина, А.Н. Трухин

Жанр: Физиология

Формат: PDF

Качество: OCR

Описание: В первой части учебника «Нейрофизиология: физиология ЦНС» рассматриваются такие базовые вопросы, как функциональная роль ЦНС и принципы управления, функциональная система П. К. Анохина, методы исследования ЦНС, морфология и физиология нейронов и нейроглии, общие закономерности функционирования ЦНС, морфология спинного и головного мозга, включая базальные ганглии и кору больших полушарий, мозговые оболочки и мозговое кровообращение, а также сведения об адренергической и дофаминергической системах. Вторая часть учебника содержит сведения об остальных 10 трансмиттерных системах мозга, среди которых — холинергическая, глутаматергическая, серотонинергическая, ГАМК-ергическая, гистаминергическая, глицинергическая. пуринергическая, липидергическая, газоергическая и пептидергическая системы.
Учебник «Нейрофизиология: физиология ЦНС» предназначен студентам бакалавриата и специалитета, магистрантам и аспирантам психологических, медицинских и биологических специальностей, аспирантам и студентам факультетов физической культуры, спорта, адаптивной физической культуры. Материал учебника может представить интерес для врачей различных специальностей, в там числе акушеров-гинекологов, психиатров, невропатологов, фармакологов и научных работников — специалистов в области биомедицины.

Первое издание этой книги под названием «Физиологические основы психической деятельности и поведения человека» вышло в свет в 2001 г. При подготовке второго издания, к которому по предложению издательства мы приступили в 2018 г., расширены многие разделы учебника, в связи с чем издательство предложило назвать учебник «Нейрофизиология», разделив его на пять книг:

1. «Основы нейрофизиологии» — расширенный вариант раздела физиологии возбудимых тканей с детальным изложением современного состояния вопроса об ионных каналах, ионных насосах, ионных обменниках;
2. «Физиология ЦНС» в двух частях, в которой большой раздел составляет анализ современного представления об основных нейротрансмиттерных системах;
3. «Физиология сенсорных систем», в которой помимо сенсорных систем также даны сведения о двигательных системах мозга и о вегетативной (автономной) нервной системе, в том числе с учетом современных представлений о нейротрансмиттерах;
4. «Физиология памяти», в которой представлен современный взгляд на эту проблему и на различные аспекты нарушения памяти у человека, в том числе на механизмы формирования болезни Альцгеймера;
5. «Основы психофизиологии», в которой детально изложено современное состояние таких вопросов, как физиология эмоций, речи, сознания, мышления, воли, цикла «бодрствование — сон», а также нарушения мышления и других высших психических функций человека.

Таким образом, фактически наше первое издание «Физиологические основы психической деятельности и поведения человека» было существенно расширено и представлено не в виде обычного декларативного материала учебника, а виде детальных обзоров российских и зарубежных авторов, которые дают срез нейрофизиологии начала третьего десятилетия XXI в.

Книга «Нейрофизиология: физиология ЦНС» представлена в двух частях.

Тема «Общая физиология ЦНС» отражает базовые вопросы общей физиологии центральной нервной системы (ЦНС), среди которых такие, как функции ЦНС, принципы управления в организме, представление о функциональной системе П. К. Анохина, которое наряду с рефлекторной теорией является ключевым для понимания реализации когнитивных процессов.

В теме «Методы исследования» дается обзор классических и новых методов исследования, в том числе детально рассматривается метод регистрации электроэнцефалограммы, история открытия, ритмы ЭЭГ, функциональная роль, их интерпретация, рассматривается метод вызванных потенциалов. Даются сведения о современных методах исследования, позволяющих прижизненно оценивать морфологию мозга и функциональную связность различных регионов между собой, что отражает работу нейронных сетей. Среди них — ЯМР-томография, ПЭТ-сканирование, магнитно-резонансная томография (МРТ). Эти методы, как известно, в последние годы заняли ведущие позиции в прижизненном исследовании мозга.

В теме «Морфология и физиология нейронов» сообщается о видах нейронов, их морфологии и свойствах, о механизмах проведения возбуждения по мякотным и безмякотным нервным волокнам. Новым являются сведения о процессах нейрогенеза, апоптоза, некроза, аутофагии нейронов, о влиянии гипогликемии, острой и хронической гипоксии на функциональное состояние нейронов, о механизмах прекондиционирования и посткондиционирования, о влиянии внутриутробной гипоксии плода на развитие нейронов и на когнитивные процессы на различных этапах онтогенеза, приводятся сведения о патогенезе эпилептических состояний и других видах патологии нейронов. Сведения о морфологии и физиологии нейроглии дополнены данными о нейроСПИДе и глиомах мозга.

Тема «Физиология синаптической передачи» в данном издании практически не изменена по сравнению с первым изданием (Циркин В. И., Трухина С. И., 2001) — в ней сообщаются многие важные данные, которые необходимы для понимания сведений об отдельных трансмиттерных системах.

В теме «Общие закономерности функционирования мозга» детально рассматривается рефлекторная теория, основоположниками которой являются российские физиологи — И. М. Сеченов, И. П. Павлов, В. М. Бехтерев, А. А. Ухтомский; изложены классические положения физиологии ЦНС, в том числе о процессах торможения в ЦНС, о свойствах нервных центров, о принципах координационной деятельности ЦНС. Новым являются сведения о возрастных особенностях физиологии ЦНС. Несмотря на традиционность изложения этого важного и сложного для студентов раздела, его особенность состоит в более детальном изложении, чем в обычных учебниках физиологии, т. к. формат учебника позволяет это сделать.

В теме «Общая физиология спинного мозга, ствола и промежуточного мозга» детально описаны функции основных ядер таламуса, гипоталамуса и структур ствола мозга, которые играют роль интерфейса между гипоталамусом и вегетативной нервной системой (ядро одиночного тракта, парабрахиальное ядро, вентролатеральное мозговое вещество, прилежащее ядро и другие ядра прозрачной перегородки, вентральная область покрышки, центральное околоводопроводное вещество) и рассматривается роль сенсорных и секреторных циркумвентрикулярных органов мозга (область по-стрема, субфорникальный орган, сосудистый орган терминальной пластинки, субкомиссуральный орган и срединное возвышение).

Тема «Физиология большого мозга» (базальные ядра, обонятельный мозг, кора больших полушарий) дополнена важными разделами о процессах формирования шестислойной структуры коры больших полушарий, о «взрослом» нейрогенезе, т. е. о постоянной замене погибших нейронов новыми нейронами, и об онтогенетических аспектах развития коры больших полушарий.

В главу «Оболочки, желудочки и кровообращение головного и спинного мозга. Гематоэнцефалический и гематоликворный барьеры» внесены современные представления о механизмах формирования гематоэнцефалического и гематоликворного барьеров.

В конце первой части учебника излагаются сведения о двух важнейших трансмиттерных системах мозга: адренергической и дофаминергической, а вся вторая часть книги — это сведения в отношении таких трансмиттерных систем, как холинергическая, глутаматергическая, серотонинергическая, ГАМК-ергическая, гистаминергическая, глицинергическая, пуринергическая, липидергическая, газоергическая и пептидергическая. В частности, в главу «Липидергическая система» включены сведения о физиологической роли таких ее компонентов, как полиненасыщенные жирные кислоты, фосфолипиды, сфинголипиды, гликолипиды, простагландины ПГЕ, ПГФ_2альфа, лейкотриены, простациклины, тромбоксаны, липоксины, резольвины, протектины, марезины, эндоканнабиноиды и их конгерены. В теме «Газомедиаторы» приводятся сведения о физиологической роли оксида азота (NO), сероводорода (H₂S) и монооксида углерода (СО), а также краткие сведения о других газах, которые в последнее время рассматриваются в качестве кандидатов на роль газомедиаторов. В теме «Нейропептиды и их физиологическая роль» приводятся сведения о физиологической роли опиоидов, окситоцина, вазопрессина, орексина, ангиотензина, кисспептина и многих других нейропептидов. В целом мы полагаем, что сведения о нейротрансмиттерах — это одна из первых попыток детального изложения представлений о медиаторах в виде учебного материала, знание о которых имеет непосредственное отношение к пониманию работы мозга в условиях нормы и патологии. Этот материал содержит много конкретных сведений о рецепторах, о процессах траффинга рецепторов нейромедиаторов, их эндоцитозе, экзоцитозе, о позиционировании рецепторов в постсинаптической плотности и за ее пределами, приводятся сведения для каждого нейромедиатора относительно агонистов, антагонистов положительных и отрицательных (негативных) аллостерических модулятоpax их рецепторов. Детально освещается вопрос о функциональной роли каждой трансмиттерной системы и ее причастности к формированию психических расстройств и других видов патологии.

Материалы двух частей учебника «Нейрофизиология: физиология ЦНС» предназначены студентам бакалавриата, магистратуры и специалитета, аспирантам психологических, медицинских и биологических специальностей, аспирантам и студентам факультетов физической культуры, спорта, адаптивной физической культуры. Мы не исключаем, что материал учебника может представить интерес для врачей различных специальностей, в том числе для акушеров-гинекологов, психиатров, невропатологов, фармакологов и для научных работников — специалистов в области физиологии, биохимии, фармакологии, биомедицины.

В результате освоения материала двух частей учебника «Нейрофизиология: физиология ЦНС» студенты психологических, медицинских, биологических и педагогических специальностей должны:

знать

• основные закономерности протекания информационных процессов в биологических системах на клеточном и молекулярном уровнях;
• физиологию нейронов, нейроглии, общую и частную синаптологию;
• общую и частную физиологию центральной нервной системы;
• закономерности функционирования ЦНС;
• понимание роли отдельных отделов мозга в регуляции функций организма;
• принципы и механизмы работы мозга;
• общие сведения об онтогенезе мозга и его изменчивости;
• пренатальный период в развитии мозга;
• прижизненный нейрогенез и пластичность мозга;
• физиологию нейротрансмиттеров;

уметь

• оценивать явления и процессы с позиций общебиологических закономерностей;
• правильно интерпретировать принципы и механизмы работы мозга;
• пользоваться основными понятиями физиологии ЦНС и трансмиттерных систем в профессиональной деятельности;
• объяснять правила использования и использовать отдельные методы диагностики функциональных состояний мозга;
• грамотно ставить и решать исследовательские и практические задачи;
• ориентироваться в современных научных концепциях физиологии, самостоятельно анализировать их методологические и теоретические основы;

владеть

• основными приемами диагностики, определения свойств нервной системы, методами изучения физиологии ЦНС;
• навыками диагностики функциональных состояний на основе анализа частотно-амплитудных характеристик ЭЭГ, навыками анализа системной деятельности мозга по характеристикам ЭЭГ, навыками объяснения полученных результатов для описания функциональных состояний мозга;
• навыками использования в профессиональной деятельности базовых знаний в области физиологии центральной нервной системы и трансмиттерных систем;
• навыками самостоятельной организации физиологических исследований;
• современными методами сбора и обработки информации.

Авторы будут благодарны читателям за все критические замечания и пожелания.

Содержание учебника

«Нейрофизиология: физиология ЦНС»

ЧАСТЬ 1

Общая физиология ЦНС

• Процессы управления в живых системах
• Теория функциональных систем П. К. Анохина

Методы исследования функций ЦНС и функционального состояния мозга

• Классические методы
• Методы исследования высшей нервной деятельности (ВНД). Электроэнцефалография. Вызванные потенциалы
• Другие методы исследования мозга

Морфология, физиология и патофизиология нейрона. Взрослый нейрогенез и программированная гибель нейронов

• Морфологические особенности нейрона
• Классификации нейронов
• Физиология нейрона
• Физиология нервных волокон
• Внутрутробное и постнатальное развитие нейронов и нейронных сетей
• Программированная гибель нейронов (аутофагия, апоптоз, некроз и валлеровское перерождение)
• Патология нейронов и их отростков

Морфология и физиология нейроглии

• Астроциты
• Олигодендроциты
• Эпендимоциты
• Микроглия
• Мантийные клетки, леммоциты (шванновские клетки) и нейропиль
• Некоторые физиологические характеристики глиальных клеток
• Патология нейроглии

Физиология синаптической передачи

• Электрические синапсы (эфапсы)
• Строение и механизм функционирования химического синапса
• Рецепторы постсинаптической мембраны, их синтез и механизм передачи сигнала на клетку-эффектор
• Свойства химических синапсов
• Возрастные особенности синапсов

Общие закономерности функционирования ЦНС

• Основы рефлекторной теории
• Торможение в ЦНС
• Свойства нервных центров
• Принципы координационной деятельности ЦНС
• Кодирование информации в нервной системе
• Возрастные особенности процессов в ЦНС

Общая физиология спинного мозга, ствола и промежуточного мозга

• Спинной мозг
• Продолговатый мозг
• Варолиев мост
• Средний мозг
• Ретикулярная формация ствола мозга
• Таламус как часть промежуточного мозга
• Гипоталамус как часть промежуточного мозга (общие сведения)
• Нейроны гипоталамуса, имеющие диффузную локализацию
• Аркуатное, вентромедиальное и дорсомедиальное ядра медиальной области гипоталамуса
• Паравентрикулярное, супрахиазматическое, супраоптическое и преоптическое ядра переднего гипоталамуса
• Переднее и заднее перивентрикулярные ядра, медиальное преоптическое ядро, половодиморфное ядро и другие ядра преоптического гипоталамуса
• Медиальное и латеральное ядра сосцевидных тел, туберомаммиллярное ядро и заднее гипоталамическое ядро как ядра заднего гипоталамуса, или задняя (маммиллярная) группа ядер
• Латеральное гипоталамическое ядро и другие ядра латеральной области гипоталамуса
• Ядро одиночного пути (NTS), парабрахиальное ядро (PBN), вентролатеральное мозговое вещество (VLM), ядро ложа терминальной полоски (BNST), ростральная часть бледного ядра шва (rRPa) как структуры мозга, выполняющие роль интерфейса между ядрами гипоталамуса и вегетативной нервной системой
• Прилежащее ядро (NAcc) и другие ядра прозрачной перегородки, вентральная область покрышки (VTA), центральное околоводопроводное вещество (PAG) как компоненты системы интерфейса между ядрами гипоталамуса и вегетативной нервной системой
• Область пострема (АР), субфорникальный орган (SFO), сосудистый орган терминальной пластинки (OVLT), субкомиссуральный орган (SCO) и срединное возвышение (ME) как сенсорные и секреторные циркумвентрикулярные органы мозга (CVOs)

Физиология большого мозга

• Базальные ганглии
• Кора больших полушарий (общие представления)
• Лимбическая система мозга и ее функциональная роль
• Морфофункциональные особенности гиппокампа, поясной извилины и миндалевидного комплекса как основных компонентов лимбической системы
• Патология лимбической системы
• Морфологические и физиологические особенности новой коры большого мозга, или неокортекса
• Цитоархитектонические поля коры большого мозга и локализация функций в коре
• Филогенетические и онтогенетические аспекты развития новой коры
• Морфологические и физиологические особенности белого вещества большого мозга

Оболочки, желудочки и кровообращение головного и спинного мозга. Гематоэнцефалический и гематоликворный барьеры

• Мозговые оболочки спинного и головного мозга
• Особенности мозгового кровотока
• Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ)
• Регуляция мозгового кровообращения
• Патология мозга, связанная с нарушением мозгового кровообращения
• Желудочки головного мозга
• Ликвор и гематоликворный барьер

Норадренергическая и дофаминергическая системы мозга

• Норадренергическая система
• Адренорецепторы
• Физиологическая роль НА-нейронов ЦНС
• Роль НА-нейронов ствола мозга в формировании патологии мозга
• Дофаминергическая система мозга
• Основные функции дофаминергических нейронов мозга

ЧАСТЬ 2

Холинергическая система мозга

• Холинергические синапсы
• Функция М- и Н-холинергических систем в ЦНС
• Дисфункция холинергической системы мозга

Глутаматергичская система

• Общее представление о глутаматергической системе
• NMDA-рецепторы
• АМРА-рецепторы
• Каинатные рецепторы
• Дельта-рецепторы
• Метаботропные рецепторы
• Функции глутаматергической системы, реализуемые с участием ионотропных и метаботропных глутаматных рецепторов ЦНС
• Участие глутаматергической системы в формировании психических и нейродегенеративных заболеваний
• Глутаматные рецепторы за пределами ЦНС

Серотонинергическая система мозга

• Триптофан как предшественник серотонина
• Синтез, метаболизм и транспорт серотонина
• Рецепторы серотонина
• Свойства и функции 5НТ-продуцирующих (5НТ-ергических) нейронов мозга
• Свойства и функции 5НТ-чувствительных нейронов мозга
• Физиологические эффекты серотонина на клеточном уровне
• Участие серотонина как нейротрансмиттера и гормона в регуляции деятельности висцеральных органов
• 5НТ-ергическая система и когнитивные процессы
• 5НТ-ергическая система и двигательные системы мозга
• 5НТ-ергическая система и сенсорные системы мозга
• 5HT-ергическая система и эмоциональные состояния
• Участие 5НТ-ергического механизма в стресс-реакции, в регуляции биоритмов, сексуального и материнского поведения
• Мелатонин и его физиологическая роль

ГАМК-ергическая система

• Гамма-аминомасляная кислота как нейротрасмиттер
• Рецепторы ГАМК-ергической системы
• Позиционирование, экзоцитоз и эндоцитоз ГАМК_А-рецепторов
• Функции ГАМК_А-рецепторов
• Участие ГАМК_А-ергических процессов в формировании патологии
• ГАМК_В-рецепторы
• ГАМК_С-рецепторы (или ГАМК_ро-рецепторы)
• Ненейрональные ГАМК-рецепторы

Гистаминергическая система

• Гистидин — предшественник гистамина
• Гистамин и гистаминергическая система мозга
• Функции гистаминергической системы
• Участие гистаминергической системы в формировании нейродегенеративных и психических заболеваний
• Влияние гистамина на деятельность висцеральных органов

Глицинергическая система мозга

• Биохимия глицина
• Глицин как медиатор ЦНС
• Функция глицина как тормозного медиатора ЦНС
• Функция глицина как комедиатора возбуждающих NMDA-ергических синапсов
• Онтогенетические особенности глицинергической системы
• Агонисты, антагонисты и модуляторы тормозных GluRs
• Роль глицина как тормозного медиатора и как комедиатора NMDA-рецепторов в формировании патологии
• Физиологические эффекты глицина за пределами ЦНС

Пуринергическая система

• Пуринергическая передача сигнала
• Система «аденозин — аденозиновые рецепторы»
• Система «АТФ — пуринергические ионотропные Р2Х-рецепторы»
• Система «АТФ — пуринергические метаботропные Р2Y-рецепторы»
• Интегральное представление о функции пуринергической системы
• Участие пуринергической системы в регуляции деятельности висцеральных органов

Липидергические системы

• Жирные кислоты
• Фосфолипиды и их роль как источников эйкозаноидов и изопростанов
• Простагландины
• Тромбоксаны, лейкотриены и неклассические эйкозаноиды (липоксины, резольвины, протектины, марезины)
• Эндоканнабиноиды
• Рецепторы эндогенных каннабиноидов (ЭК)
• Эффекты каннабиноидной системы, возникающие в любом регионе мозга или за пределами ЦНС
• Влияние эндоканнабиноидов на отдельные системы мозга
• Участие эндоканнабиноидов в формировании патологии
• Конгерены эндоканнабиноидов

Газомедиаторы (газотрансмиттеры)

• Оксид азота
• Механизмы действия и эффекты NO в ЦНС и за ее пределами
• Сероводород как газовый трансмиттер
• Монооксид углерода (угарный газ, СО)
• Кандидаты в газовые трансмиттеры

Пептидергическая система и ее физиологическая роль

• Гипоталамические либерины и статины
• Гормоны гипофиза, относящиеся к нейропептидам
• Опиоидные пептиды
• Другие гипоталамические пептиды
• Группа тахикининовых нейропептидов
• Нейротензины
• Кинины (Kinins) — брадикинин, лизил-брадикинин, или каллидин. Калликреин-кининовая система
• Ангиотензин II
• Семейство кальцитонинов
• Натрийуретические пептиды
• Группа галанинов
• Эндотелины
• Другие физиологически активные пептиды
• Пептидные препараты и перспектива их применения

Литература

скачать учебник: «Нейрофизиология: физиология ЦНС - Часть 1»

скачать учебник: «Нейрофизиология: физиология ЦНС - Часть 2»