Умблик
10 класс · углублённый
Биология · 10 класс · углублённый уровень
Биология · углублённый уровень · 10 класс · Урок 73

Нервная регуляция животных: от сетей и узлов до рефлекса позвоночных

Нервная система передаёт и обрабатывает сигналы, но устроена у животных по-разному. Проследим нейронные сети и ганглии, отделы мозга позвоночных и путь конкретного рефлекса без идеи, что все виды выстроены в одну лестницу совершенства.

Строение и функции организмов

Федеральная программа · углублённый уровень · 10 класс

Строение и функции организмов

Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:

  • Нервная система животных
  • Разнообразие строения нервных систем
  • Центральная и периферическая нервная система
  • Отделы головного мозга позвоночных
  • Рефлекс и рефлекторная дуга
  • Безусловные и условные рефлексы
  • Роль И. П. Павлова
Рефлекс: сигнал проходит по нервной цепиРецепторЧувствит.ЦентрДвигат.Мышцастимулспинной мозгответУпрощение: часть дуг включает вставочные нейроны, а головной мозг может изменять ответ.
Рефлекторная дуга человека показана схематично; строение нервных систем других животных сравнивается отдельно.

Как это устроено

У разных животных нервные системы организованы неодинаково. У книдарий есть распределённые сети; у многих билатеральных животных нервные клетки собраны в узлы и продольные проводящие структуры; у позвоночных головной и спинной мозг образуют центральную нервную систему. Эти варианты нельзя объявлять последовательными стадиями развития одной современной особи: это сравнение разных эволюционных линий с разными задачами и средой. Некоторые беспозвоночные, например осьминоги, имеют сложную обработку сигналов, поэтому слова «беспозвоночный = примитивный мозг» неверны.

У позвоночных сравнивают отделы головного мозга и их относительное развитие, но функции распределены по сетям. Передний мозг, средний мозг, мозжечок и стволовые отделы взаимодействуют; один отдел не отвечает единолично за всё «мышление» или все движения. Размер отдельного участка без учёта размера тела, поведения и связей не служит прямой шкалой интеллекта видов.

Для разбора простого защитного рефлекса удобно провести стрелки: рецептор кожи → чувствительный нейрон → центральные связи спинного мозга → двигательный нейрон → мышца. В реальном организме ответ может включать несколько мышц, торможение антагонистов и восходящие сигналы к мозгу. Осознание боли и защитное движение — не обязательно одна и та же по времени стадия. Рефлекторная дуга — схема причинного маршрута, а не утверждение, что мозг совсем не получает информацию.

И. П. Павлов исследовал приобретённые связи, в том числе слюноотделение на сигналы, ранее связанные с пищей. Условный ответ зависит от истории подкрепления и контекста, может угасать и изменяться. Безусловный ответ не равен «неизменный при любых обстоятельствах». Пример с обучением не следует превращать в опыт на людях с испугом, болью или пищевым ограничением; достаточно готовых безопасных данных и схем.

Словарь урока

Каждое понятие — с примером

Нейрон

Возбудимая клетка нервной ткани, получающая, преобразующая и передающая сигналы другим клеткам через специализированные контакты.

Пример: Чувствительный нейрон передаёт информацию от рецепторной области к центральным структурам.

Синапс

Специализированный контакт, через который одна клетка передаёт сигнал другой; передача может быть химической или электрической.

Пример: В химическом синапсе медиатор влияет на следующую клетку через её рецепторы.

Нервная система

Совокупность нейронов, вспомогательных клеток и их связей, обеспечивающих приём, обработку сигналов и согласование ответов животного.

Пример: Система помогает связать раздражение кожи с движением мышцы.

Диффузная нервная сеть

Организация нервных клеток в виде распределённой сети без единого крупного центрального мозга.

Пример: У гидры нервные клетки образуют сеть, управляющую сокращениями тела.

Ганглий

Скопление тел нейронов в нервной системе, организующее обработку сигналов в определённой части тела.

Пример: У ряда беспозвоночных нервные узлы согласуют работу сегментов.

Центральная нервная система позвоночных

Головной и спинной мозг позвоночного, где интегрируются многие сигналы и формируются ответы.

Пример: Спинной мозг участвует в рефлекторном ответе на прикосновение к горячему предмету.

Периферическая нервная система

Нервные структуры вне головного и спинного мозга позвоночного, связывающие центр с рецепторами и исполнительными органами.

Пример: Чувствительные и двигательные волокна нерва связывают руку со спинным мозгом.

Отделы головного мозга позвоночного

Различающиеся по развитию и функциям взаимосвязанные области мозга, включая передний, средний и задний мозг; школьные схемы детализируют их по-разному.

Пример: Мозжечок связан с координацией движений, но он не работает изолированно от остальных отделов.

Рецептор

Клетка или чувствительная структура, преобразующая определённое воздействие в сигнал для нервной системы.

Пример: Кожные терморецепторные окончания участвуют в обнаружении изменения температуры.

Рефлекс

Закономерный ответ организма на воздействие при участии нервной системы; конкретный ответ зависит от состояния сети и условий.

Пример: После прикосновения к очень горячей поверхности рука может быстро отдёрнуться.

Рефлекторная дуга

Учебная схема пути сигнала от рецептора через нервные связи к исполнительному органу, объясняющая определённый рефлекс.

Пример: При защитном движении сигналы идут от кожи к спинному мозгу и затем к мышце.

Безусловный рефлекс

Рефлекторный ответ, который может осуществляться без обучения именно этой связи в индивидуальном опыте, хотя на его проявление влияют условия.

Пример: Отдёргивание руки при болевом раздражении не нужно специально заучивать.

Условный рефлекс

Приобретённый в опыте ответ на сигнал, ранее не вызывавший именно этот ответ, при определённых условиях подкрепления и сохранения связи.

Пример: В опытах Павлова у собаки нейтральный сигнал после повторных сочетаний с пищей начинал вызывать слюноотделение.

Пример по шагам

На рисунке после прикосновения к горячему предмету рука отдёрнулась ещё до подробного осознания боли. Укажите путь сигнала и ошибку фразы «головной мозг вообще не участвует».

  1. Сигнал возник в рецепторных окончаниях и пришёл по чувствительному пути в спинной мозг.
  2. Через центральные связи активировались двигательные нейроны и мышцы.
  3. Восходящие сигналы также могут достичь головного мозга, где происходит дальнейшая обработка; быстрая спинальная часть не отменяет её.

Вывод: Школьная дуга объясняет быстрый ответ, но не всю обработку сигнала организмом.

Практическая работа

Сравнительная карта нервных систем

  1. По готовым научным схемам сравните гидру, дождевого червя, осьминога и позвоночное: отметьте сеть, узлы, нервные тяжи и центральные отделы там, где они действительно есть.
  2. Отдельно нанесите рефлекторную дугу человека на схему, не перенося её буквально на гидру.
  3. Для каждого рисунка запишите, какие структуры не показаны и почему схема не доказывает уровень «совершенства».

Что можно заключить: Сходная задача регуляции решается разными нервными организациями; схема рефлекса зависит от конкретного животного.

Безопасность: Не вызывайте болевые, пугающие или иные неприятные реакции у людей и животных ради наблюдения.

Попробуйте сами

Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.

Открываем задания…

Сверка содержания

Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.