Біологія. Повторне видання. 8 клас. Соболь (2025)
Тема 11. Нервова регуляція
§ 11.1. Нервова регуляція
У явищах живих істот є щось таке, що неможливо пояснити звичайними механічними, фізичними чи хімічними законами.
Еміль Дюбуа-Реймон (1818-1896) — німецький фізіолог, засновник електрофізіології
Цікаво! Перші відомості про «тваринну електрику» отримані італійським фізиком Л. Гальвані у 1791 р. А природу електричних імпульсів і те, як вони виникають, описали лише у 1952 р. відомі науковці А. Ходжкін, А. Хакслі та Б. Катц. Цікаво, а в чому відмінність електричних явищ неживої та живої природи?
ЗМІСТ
Чому збудження в нейронах є біоелектричним явищем?
Електричні явища в природі спричинені взаємодією електрично заряджених тіл або електрично заряджених частинок речовини. Якщо такі явища виникають у клітинах організмів, їх називають біоелектричними. Такі явища є основою багатьох біологічних процесів, серед яких і збудження в нервовій системі. Збудження — активний нервовий процес, властивістю якого є здатність поширюватися нервовими волокнами у вигляді нервових імпульсів. Завдяки науковим дослідженням стало зрозумілим, що виникнення і поширення збудження пов’язані зі зміною електричного стану клітинної мембрани. Мембрана нейронів у стані спокою із зовнішнього боку заряджена позитивно завдяки йонам калію, а з внутрішнього — негативно завдяки йонам хлору. Під час збудження збільшується проникність клітинної мембрани для йонів натрію. Вони швидко надходять у клітину і здійснюється «перезаряджання» клітинної мембрани: внутрішній бік заряджається позитивно, а зовнішній — негативно. Такі переміщення електричних заряджених часток характеризуються як нервовий імпульс (потенціал дії) та є біоелектричним явищем. Проведення збудження відростками нейронів та між нейронами здійснюється також електричним шляхом. Основними учасниками виникнення збудження у нейронах є клітинна мембрана, йони Na+, К+, Сl-, транспортні білки (йонні канали і йонні помпи) та АТФ, що відповідає за енергетичне забезпечення процесів.
Яке значення нейронів та нейроглії?
Нервова тканина складається із взаємопов’язаних клітинних елементів: нервових клітин (нейронів), що створюють нервове збудження, проводять нервовий імпульс, та допоміжних клітин нейроглії, що забезпечують опорну, трофічну, розмежувальну, секреторну, захисну функції.
За своїми функціями нейрони поділяють на групи: 1) чутливі (рецепторні) — перетворюють подразнення в нервові імпульси та передають до ЦНС; 2) вставні (проміжні) — передають імпульси між нейронами в межах ЦНС; 3) рухові (ефекторні) — передають нервові імпульси від ЦНС до робочих органів. Допоміжними клітинами нейроглії є астроцити, олігодендроцити, епендимоцити та мікроглія. Астроцити мають велику кількість відростків та формують гематоенцефалічний бар’єр, який запобігає потраплянню в нервову тканину шкідливих сполук з крові. Якщо ж чужорідні речовини чи інфекційні агенти перетинають цей бар’єр, їх знешкоджують клітини мікроглії. Це мозкові імунні клітини, здатні до фагоцитозу. Вони беруть участь у прибиранні непотрібних або ушкоджених нейронів чи синапсів. Олігодендроцити утворюють навколо аксонів мієлінову оболонку, що відповідає за швидке проведення імпульсів. Епендимоцити вистеляють шлуночки головного мозку, канал спинного мозку та беруть участь у регуляції складу ліквору.
Іл. 70. Організація нейроглії в ЦНС: 1 — нейрони; 2 — мікроглія; 3 — астроцит; 4 — олігодендроцит; 5 — капіляр; 6 — епендимоцит
Біологія + Медицина • Утворення нейронів та клітин нейроглії в мозку здійснюють нейрональні стовбурові клітини. Чим ці клітини відрізняються від інших нейронів?
Як відбувається взаємозв’язок нервової, ендокринної та імунної регуляції?
Нервова система разом із ендокринною та імунною визначають тріаду нейроімуноендокринних взаємодій, де кожна система впливає і, відповідно, перебуває під впливом двох інших. Тому всі органи цих систем мають добре розвинуту сітку кровоносних судин і нервових волокон, гарну іннервацію та кровопостачання, що зумовлює можливість швидких взаємодій. Взаємозв’язок між органами цих систем забезпечується двома основними шляхами. Перший шлях — через кров за участю нейрогормонів. Це біологічно активні речовини, що виробляються особливими нейронами та секретуються в кров, тканинну рідину. У людини до утворення нейрогормонів здатні гіпоталамус, спинний мозок, мозкова речовина надниркових залоз. Другий шлях — через синапси за участю нейромедіаторів (нейротрансмітерів). Це біологічно активні речовини, що виробляються нейронами для передавання електричного імпульсу через синапси до інших клітин. Нейромедіатори містяться в маленьких мішечках, які називаються синаптичними везикулами, і вивільняються в синаптичну щілину шляхом екзоцитозу. Потім ці молекули зв’язуються з рецепторами нейромедіаторів на постсинаптичній мембрані інших клітин. Процес сприйняття позаклітинного сигналу клітиною та подальші внутрішньоклітинні реакції на цей сигнал називаються сигнальною трансдукцією. Відкриття цього механізму роботи синапсів було відзначене Нобелівською премією 2000 року, яку отримав американський нейробіолог Ерік Кендел.
Іл. 71. Будова хімічного синапсу: 1 — синаптична бляшка; 2 — мітохондрія; 3 — молекули медіатора; 4 — синаптична щілина; 5 — мембранні клітини; 6 — рецептори; 7 — синаптичні міхурці з медіатором; 8 — мікроканальці
Біологія + Видатні науковці • Італійський гістолог Камілло Ґольджі, лауреат Нобелівської премії 1906 року, створив метод чорної реакції (італ. la reazione nera). Це метод з використанням біхромату калію та нітрату срібла для фарбування нейронів у темно-чорний колір, залишаючи навколишні клітини прозорими. Чому цей метод став визначною подією в становленні нейрології?
Коротко про головне
• Збудження нейронів — нервовий процес, що має біоелектричну природу, оскільки в його формуванні беруть участь та взаємодіють заряджені частинки.
• Нервова тканина — сукупність спеціалізованих структур (нейрони та нейроглія), що складають основу нервової системи та забезпечують нервову регуляцію.
• Взаємозв’язок нервової, ендокринної та імунної регуляції відбувається за участю нейрогормонів та нейромедіаторів.
Діяльність
Навчальне завдання. Які особливості нервової регуляції? Опорна схема «Ієрархія». НЕРВОВА РЕГУЛЯЦІЯ.
Розвивальне завдання. Чи існує зв’язок між будовою та функціями нервової тканини? Дослідницька вправа. Будова нервової тканини у взаємозв’язку з функціями.
Ціннісне завдання. Нервова, ендокринна та імунна регуляція є фундаментом процесів життєдіяльності, а фундаментом людських цінностей — мудрість, справедливість і толерантність. Вправа для визначення. Що ж таке МУДРІСТЬ?
Результат
Очікувані результати навчання (Учень / учениця...)
• визначає: основне поняття НЕРВОВА РЕГУЛЯЦІЯ
• усвідомлює пізнавальну ситуацію: для ДОСЛІДЖЕННЯ взаємозв’язку будови та функцій нервової тканини
• визначає суть ціннісної категорії: МУДРІСТЬ ЛЮДИНИ
Саморозвиток
Самоорганізація. Креативне завдання. Вибираю тему для створення та презентації (захисту) навчального продукту на підсумковому уроці (див. додаток до підручника).
Самонавчання. Особистісне завдання. Тест на ерудицію.
Самооцінювання. Прогнозувальне завдання. Нервова регуляція.
