|
Реферат: Эволюция центральной нервной системы (Биология)
Московский Государственный Университет имени М. В. Ломоносова
биологический факультет
кафедра антропологии
Реферат
по церебрологии:
Эволюция центральной нервной системы
Москва, 2002
Нервная система высших животных и человека представляет собой
результат длительного развития в процессе приспособительной эволюции
живых существ. Развитие центральной нервной системы происходило, прежде
всего, в связи с усовершенствованием восприятия и анализа воздействий
из внешней среды.
Вместе с тем совершенствовалась и способность отвечать на эти
воздействия координированной, биологически целесообразной реакцией.
Развитие нервной системы шло также в связи с усложнением строения
организмов и необходимостью согласования и регуляции работы внутренних
органов.
Нервная система. Общие данные.
Одним из основных свойств живого вещества является раздражимость.
Каждый живой организм получает раздражения из окружающей среды и
отвечает на них соответствующими реакциями, связывающими организм со
средой. Протекающий в самом организме обмен веществ в свою очередь
обуславливает ряд раздражений, на которые организм также реагирует.
Связь между участком, на который попадает раздражение, и реагирующем
органом в высшем многоклеточном организме осуществляется нервной
системой.
Проникая своими разветвлениями во все органы и ткани, нервная
система связывает весь организм в единое целое, осуществляя его
объединение. Это «невыразимо сложнейший и тончайший инструмент
сношений, связи многочисленных частей организма между собой и организма
как сложнейшей системы с бесконечным числом внешних влияний» (И. П.
Павлов).
Нервную систему делят по топографическому принципу на центральный и
периферический отделы, или системы. Под центральной нервной системой
разумеется спиной и головной мозг, которые состоят из серого и белого
вещества, под периферической – все остальное, т. е. нервные корешки,
узлы, сплетения, нервы и периферические нервные окончания. Серое
вещество спинного и головного мозга – это скопление нервных клеток
вместе с ближайшими разветвлениями их отростков, называемые нервными
центрами. Нервный центр – это «скопление и сцепление нервных клеток»
(И. П. Павлов).
Белое вещество – это нервные волокна (отростки нервных клеток,
нейриты), покрытые миелиновой оболочкой (откуда и происходит белый
цвет) и связывающие отдельные центры между собой, т. е. проводящие
пути.
Высшим отделом нервной системы является кора большого мозга.
Развитие нервной системы.
Филогенез нервной системы вкратце сводится к следующему. У самых
низко организованных животных, например у амебы, еще нет ни специальных
рецепторов, ни специального двигательного аппарата, ни чего-либо
похожего на нервную систему. Любым участком своего тела амеба может
воспринимать раздражение и реагировать на него своеобразным движением
образованием выроста протоплазмы, или псевдоподии. Выпуская
псевдоподию, амеба передвигается к раздражителю, например к пище. Такая
регуляция называется гуморальной, или донервной.
У многоклеточных организмов в процессе приспособительной эволюции
возникает специализация различных частей тела. Появляются клетки, а
затем и органы, приспособленные для восприятия раздражений, для
движения и для функции связи и координации. Это нервная форма
регуляции. По мере развития нервной системы нервная регуляция все
больше подчиняет себе гуморальную, так что образуется единая
нейрогуморальная регуляция, проходящая в процессе филогенеза следующие
основные этапы: сетевидная нервная система, узловая нервная система,
трубчатая нервная система.
Появление нервных клеток не только позволило передавать сигналы на
большее расстояние, но и явилось морфологической основой для зачатков
координации элементарных реакций, что приводит к образованию целостного
двигательного акта.
В дальнейшем по мере эволюции животного мира происходит развитие и
усовершенствование аппаратов рецепции, движения и координации.
Возникают разнообразные органы чувств, приспособленные для восприятия
механических, химических, температурных, световых и иных раздражителей.
Появляется сложно устроенный двигательный аппарат, приспособленный, в
зависимости от образа жизни животного, к плаванию, ползанию, ходьбе,
прыжкам, полету и т. д. В результате сосредоточения, или централизации,
разбросанных нервных клеток в компактные органы возникают центральная
нервная система (ЦНС) и периферические нервные пути.
У хордовых ЦНС возникла в виде метамерно построенной нервной трубки
с отходящими от нее сегментарными нервами ко всем сегментам тела,
включая и аппарат движения, – туловищный мозг. У позвоночных и человека
туловищный мозг становится спинным. Таким образом, появление
туловищного мозга связано с усовершенствованием в первую очередь
моторного «вооружения» животного.
Филогенетически спиной мозг появляется на III этапе развития нервной
системы (трубчатая нервная система). В это время головного мозга еще
нет, поэтому туловищный отдел имеет центры для управления всеми
процессами в организме (висцеральные и соматические центры). Туловищный
мозг имеет сегментарное строение, состоит из связанных между собой
невромеров, в пределах которых замыкается простейшая рефлекторная дуга.
Метамерное строение спинного мозга сохраняется и у человека, чем и
обуславливается наличие у него коротких рефлекторных дуг.
С появлением головного мозга (этап цефализации) в нем возникают
высшие центры управления всем организмом, а спинной мозг попадает в
подчиненное положение. Спинной мозг остается не только сегментарным
аппаратом, а становится проводником импульсов от периферии к головному
мозгу и обратно, в нем развиваются двусторонние связи с головным
мозгом. Таким образом. В процессе эволюции спинного мозга образуются 2
аппарата: более старый сегментарный аппарат собственных связей спинного
мозга и более новый надсегментарный аппарат двусторонних проводящих
путей к головному мозгу. Именно такой принцип строения наблюдается у
человека.
Решающим фактором образования туловищного мозга является
приспособление к окружающей среде при помощи движения. Строение
спинного мозга отражает способ передвижения животного. Так, например, у
пресмыкающихся, не имеющих конечностей и передвигающихся с помощью
туловища (змеи), спинной мозг развит равномерно на всем протяжении и не
имеет утолщений. У животных, пользующихся конечностями, возникают два
утолщения, причем, если более развиты передние конечности (крылья
летающих птиц), то преобладает переднее (шейное) утолщение спинного
мозга, если более развиты задние конечности (ноги у страуса), то
увеличено заднее (поясничное) утолщение; если в ходьбе участвуют и
передние, и задние конечности (четвероногие млекопитающие), то
одинаково развиты оба утолщения. У человека в связи с более сложной
деятельностью руки как органа труда шейное утолщение спинного мозга
дифференцировалось сильнее, чем поясничное.
Отмеченные факторы филогенеза играют роль в развитии спинного мозга
и в онтогенезе. Спинной мозг развивается из заднего отрезка нервной
трубки: из ее вентрального отдела возникают клеточные тела двигательных
нейронов и двигательные корешки, из дорсального отдела – клеточные тела
вставочных нейронов и отростки чувствительных нейронов. Деление на
моторную (двигательную) и сенсорную (чувствительную) области
простирается на всю нервную трубку и сохраняется в стволе головного
мозга.
Так как большинство органов чувств возникает на том конце тела
животного, который обращен в сторону движения, т. е. вперед, то для
восприятия поступающих через них внешних раздражений развивается
передний конец туловищного мозга и образуется головной мозг, что
совпадает с обособлением переднего конца тела в виде головы –
цефализация.
Рассмотрим упрощенную, но удобную схему филогенеза головного мозга
(Сепп Е. К., Цукер М. Б., Шмид Е. В. Нервные болезни. – М.: Медгиз,
1954.). Согласно этой схеме, на первом этапе развития головной мозг
состоит из трех отделов: заднего, среднего и переднего, причем из этих
отделов в первую очередь (у низших рыб) особенно развивается задний,
или ромбовидный, мозг, rhombencephalon. Развитие заднего мозга
происходит под влиянием рецепторов акустики и гравитации (рецепторы
VIII пары черепных нервов), имеющих преимущественное значение для
ориентировки в водной среде.
В процессе дальнейшей эволюции задний мозг дифференцируется на
продолговатый мозг, являющийся переходным отделом от спинного мозга к
головному и поэтому называемый myelencephalon, и собственно задний
мозг, metencephalon, из которого развивается мозжечок и мост.
В процессе приспособления организма к окружающей среде путем
изменения обмена веществ в заднем мозге, как наиболее развитом на этом
этапе отделе ЦНС, возникают центры управления жизненно важными органами
растительной жизни, связанными, в частности, с жаберным аппаратом
(дыхание, кровообращение, пищеварение и др.). Поэтому в продолговатом
мозге возникли ядра жаберных нервов (группа X пары – блуждающего
нерва). Эти жизненно важные органы дыхания и ковообращения остаются в
продолговатом мозге и у человека, чем объясняется смерть, наступающая
при повреждении продолговатого мозга. На втором этапе (еще у рыб) под
влиянием зрительного рецептора особенно развивается средний мозг,
mesencephalon. На третьем этапе, в связи с окончательным переходом
животных из водной среды в воздушную, усиленно развивается обонятельный
рецептор, воспринимающий содержащиеся в воздухе химические вещества.
Под влиянием обонятельного рецептора развивается передний мозг,
prosencephalon, вначале имеющий характер чисто обонятельного мозга. В
дальнейшем передний мозг разрастается и дифференцируется на
промежуточный, diencephalon, и конечный, telencephalon.
В конечном мозге, как в высшем отделе ЦНС, появляются центры для
всех видов чувствительности. Однако нижележащие центры не исчезают, а
сохраняются, подчиняясь центрам вышележащего мозга. Происходит как бы
передвижение функциональных центров к головному мозгу и одновременное
подчинение филогенетически старых зачатков новым. В результате центры
слуха, впервые возникающие в заднем мозге, имеются также в среднем и
переднем, центры зрения, возникающие в среднем, имеются и в переднем, а
центры обоняния – только в переднем мозге. Под влиянием обонятельного
рецептора развивается небольшая часть переднего мозга, называемая
обонятельным мозгом, rhinencephalon, который покрыт корой серого
вещества – старой корой, paleocortex.
Совершенствование рецепторов приводит к прогрессивному развитию
переднего мозга, который постепенно становится органом, управляющим
всем поведением животного. Соответственно двум формам поведения
животного, индивидуальному и инстинктивному, в конечном мозге
развиваются две группы центров серого вещества: базальные узлы и кора
серого вещества. Кора возникает при переходе животного от водного к
наземному образу жизни и обнаруживается отчетливо у амфибий и рептилий.
В дальнейшем кора все более подчиняет себе функции нижележащих отделов,
происходит постепенная кортиколизация функций.
Необходимой формацией для осуществления высшей нервной деятельности
является новая кора, расположенная на поверхности полушарий и
приобретающая в процессе филогенеза 6-слойное строение. Благодаря
усиленному развитию новой коры конечный мозг у высших позвоночных
превосходит по своим размерам все остальные отделы головного мозга,
покрывая их, как плащом (pallium). Развивается новый мозг,
neencephalon, оттесняющий в глубину старый мозг (обонятельный), который
как бы свертывается, но остается обонятельным центром.
Итак, развитие головного мозга совершается под влиянием развития
рецепторов, чем и объясняется то, что самый высший отдел головного
мозга – кора (серое вещество) – представляет собой, как учит И. П.
Павлов, совокупность корковых концов анализаторов, т. е. сплошную
воспринимающую (рецепторную) поверхность. Дальнейшее развитие мозга у
человека подчиняется иным закономерностям, связанным с его социальной
природой. Кроме естественных органов тела, имеющихся и у животных,
человек начал пользоваться орудиями труда. Орудия труда, ставшие
искусственными органами, дополнили естественные органы тела и составили
техническое «вооружение» человека. С помощью этого «вооружения» человек
приобрел возможность не только приспосабливаться самому к природе, но и
приспосабливать природу к своим нуждам. Труд явился решающем фактором
становления человека, а в процессе общественного труда возникло
необходимое средство общения – речь. «Сначала труд, а затем и вместе с
ним членораздельная речь явились двумя самыми главными стимулами, под
влиянием которых мозг обезьяны постепенно превратился в человеческий
мозг, который, при всем своем сходстве с обезьяньим, далеко превосходит
его по величине и совершенству» (К. Маркс, Ф. Энгельс). Это
совершенство обусловлено развитием конечного мозга, особенно его коры
– новой коры, neocortex.
Кроме анализаторов, воспринимающих различные раздражения внешнего
мира и составляющих материальный субстрат конкретно-наглядного
мышления, свойственного животным (по И. П. Павлову, первая сигнальная
система отображения действительности), у человека возникла способность
абстрактного, отвлеченного мышления с помощью слова, сначала слышимого
(устная речь), затем видимого (письменная речь). Это составило вторую
сигнальную систему, по И. П. Павлову, материальным субстратом которой
стали поверхностные слои новой коры. Поэтому кора конечного мозга
достигает наивысшего развития у человека.
Таким образом, эволюция нервной системы приводит к прогрессивному
развитию конечного мозга, который у высших позвоночных и особенно у
человека в связи с усложнением нервных функций достигает огромных
размеров.
Литература.
Йоганнес В. Роен, Чихиро Йокочи, Элки Лютьен-Дреколл. Большой атлас
по анатомии. Фотографическое описание человеческого тела. М.,
Внешсигма, 1998
Привес М.Г., Лысенков Н.К., Бушкович В.И.. Анатомия человека. СПб,
Гиппократ, 1999.
Реферат на тему: Экзаменационные билеты
Экзаменационные билеты по биологии для 11 класса.
Билет №1
1. Клетка – структурная и функциональная единица организмов всех царств
живой природы.
2. Палеонтологические, сравнительно – анатомические, эмбриологические
доказательства эволюции органического мира.
3. Рассмотреть внешнее строение цветка насекомоопыляемого растения и
выявить прис-пособленность к опылению насекомыми. Объяснить, как могло
возникнуть это приспособление.
____________________________________________________________________________
________
Билет №2
Строение и жизнедеятельность растительной клетки.
Ароморфоз – главное направление эволюции. Основные ароморфозы в эволюции
позвоночных животных.
Рассмотреть расположение листьев у комнатного растения и выявить
приспособленность к поглощению света.
____________________________________________________________________________
________
Билет №3
Строение и жизнедеятельность клетки животного.
Вид – надорганизменная система, его критерии.
Решить задачу на анализирующее скрещивание.
____________________________________________________________________________
________
Билет №4
Основные положения клеточной теории, ее значение.
Половое размножение. Строение и функции мужских и женских гамет.
Рассмотреть гербарные экземпляры растений разных видов одного рода,
сравнить их и выявить различия по морфологическому критерию.
____________________________________________________________________________
_________
Билет №5
Химический состав клетки. Роль органических веществ в ее строении и
жизнедеятельности.
Модификационная изменчивость, ее значение в жизни организма.
Решить задач на наследование гемофилии.
____________________________________________________________________________
_________
Билет №6
Вирусы, их строение и функционирование. Вирусы – возбудители опасных
заболеваний.
Основные ароморфозы в эволюции растительного мира.
Рассмотреть внешнее строение кактуса и найти черты приспособленности к
жизни в засушливых условиях. Объяснить возникновение этих
приспособленностей в процессе эволюции.
____________________________________________________________________________
_________
Билет №7
Обмен веществ и превращение энергии в клетке. Ферменты, их роль в реакциях
обмена веществ.
Идиоадаптация – направление эволюции органического мира. Значение
идиоадаптации.
Решить задачу на независимое наследование при дигибридном скрещивании.
____________________________________________________________________________
_________
Билет №8
Энергетический обмен в клетках растений и животных, его значение.
Движущие силы эволюции, их роль в образовании новых видов.
Рассмотреть обитателей аквариума и составить пищевую цепь. Объяснить,
почему в аквариуме пищевые цепи короткие.
Билет №9
1. Пластический обмен. Биосинтез белка. Матричный характер реакций
биосинтеза.
2. Наследственная изменчивость, ее виды. Виды мутаций, их причины. Роль
мутаций в эволюции органического мира и селекции.
3. Рассмотреть обитателей аквариума и составить схему круговорота углерода
в нем. Объяснить, почему необходимо систематически подкармливать рыб.
Билет №10
1. Особенности пластического обмена у растений. Фотосинтез. Строение
хлоропластов и их роль в этом процессе.
2. Эволюция человека. Доказательства происхождения человека от
млекопитающих животных.
3. Рассмотреть обитателей аквариума и составить схему круговорота кислорода
в нем. Объяснить,
почему необходимо периодически накачивать в аквариум воздух.
Билет №11
1. Деление клеток – основа размножения и роста организмов. Роль ядра и
хромосом в делении клеток. Митоз и его значение.
2. Движущие силы эволюции человека. Основные стадии эволюции человека.
Биологические и социальные факторы эволюции.
3. Сравнить колосья двух сортов пшеницы или ржи (или два комнатных растения
одного вида) и выявить у них различия по фенотипу. Объяснить причины этих
различий.
Билет №12
1. Мейоз, его значение, отличие от митоза. Набор хромосом в гаметах и
соматических клетках.
2. Популяция – структурная единица вида. Причины колебания численности
популяций.
3. Составить вариационный ряд изменчивости признака семян фасоли или
листьев какого – либо растения одного возраста. Выявить закономерности
изменчивости признака.
Билет №13
1. Половое размножение организмов. Оплодотворение, его значение.
2.Наследственность, ее материальные основы. Гибридологический метод
изучения наследственности.
3.Рассмотреть готовый микропрепарат растительной клетки, назвать ее
основные части и их функции.
Билет №14
1. Индивидуальное развитие организмов. Эмбриальное развитие животных (на
примере ланцетника).
2. Правило единообразия гибридов первого поколения. Наследование
доминантных и рецессивных признаков.
3. С помощью опыта выяснить наличие в клубнях картофеля ферментов.
Билет №15
1. Послезародышевое развитие: прямое и непрямое.
2. Закон расщепления признаков во втором поколении.
3. Решить задачу на построение и - РНК на основе известной
последовательности ДНК.
Билет №16
1. Гены и хромосомы как материальные основы наследственности. Их
строение и функционирование.
2. Биогеоценоз как экологическая система, его звенья, связи между ними.
3. Решить задачу на сцепление с полом наследование.
Билет №17
1. Закон независимого наследования признаков. Причины расщепления
признаков у гетерозигот.
2. Биогеоценоз дубравы.
3. Рассмотреть под микроскопом микропрепарат митоза в клетках кончика
корешка лука, найти клетку в состоянии интерфазы, зарисовать ее и назвать
признаки интерфазы.
Билет №18
1. Закон сцепленного наследования, его материальные основы. Значение
кроссинговера.
2. Биогеоценоз хвойного леса. Цепи питания.
3. Рассмотреть под микроскопом микропрепарат митоза в клетках кончика
корешка лука, найти клетку в состоянии профазы, зарисовать ее и назвать
признаки профазы.
_______________________________________Билет№19
1. Половые хромосомы и аутосомы. Сцепленное с полом наследование.
2. Биогеоценоз водоема. Цепи питания.
3. Рассмотреть под микроскопом микропрепарат митоза в клетках кончика
корешка лука, найти клетку в состоянии метафазы, зарисовать ее и назвать
признаки метафазы.
____________________________________________________________________________
______
Билет№20
1. Взаимодействие и множественное действие генов как основа целостности
генотипа.
2. Соотношение организмов – продуцентов, консументов, редуцентов в
экосистеме.
3. С помощью опыта доказать, что фермент в клетках клубня картофеля,
расщепляющий перекись водорода, имеет белковую природу. Какова химическая
природа всех ферментов.
____________________________________________________________________________
___
Билет №21
1. Генетика человека. Методы изучения наследственности человека,
наследственные заболевания, их профилактика.
2. Саморегуляция в биогеоценозе. Многообразие видов, их приспособленность к
совместному обитанию.
3. Рассмотреть в аквариуме рыб, найти разные виды и объяснить, почему особи
разных видов не скрещиваются между собой.
____________________________________________________________________________
___
Билет№22
1. Роль генотипа и среды в повышении продуктивности сельскохозяйственных
растений и животных.
2. Изменения в биогеоценозах. Причины смены биогеоценозов. Охрана
биогеоценозов.
3. Рассмотреть на влажном препарате клубеньки на корнях бобовых. Описать
характер взаимоотношений клубеньковых бактерий и бобовых растений.
Составить цепь питания с включением в нее данных организмов.
Билет №23
1. Разнообразие сортов растений и пород животных – результат селекционной
работы ученых. Закон Н. И. Вавилова о гомологических рядах в
наследственной изменчивости.
2. Агроценоз (агроэкосистема) , его отличие от биогеоценоза. Пути повышения
продуктивности агроценоза.
3. Описать фенотип своего организма и высказать предположение о его
генотипе по ряду признаков, например, по цвету волос, и глаз росту.
____________________________________________________________________________
____
Билет №24
1. Основные методы селекции растений и животных: гибритизация и
искусственный отбор.
2. Круговорот веществ в экосистеме. Основной источник энергии,
обеспечивающий круговорот веществ.
3. Решить задачу на определение аминокислот в молекуле белка с
использованием таблицы генетического кода
лет №25
1. Гетерозис, полиплоидиция, мутагинез, их использование в селекции.
2. Изменение биогеоценозов под влиянием деятельности человека, их
последствия. Меры охраны биогеоценозов (на примере либо водоема, либо
лесов, либо болота).
3. Рассмотреть микропрепарат покровной ткани листа, выявить особенности ее
строения, обеспечивающие поступление углекислого газа в лист и испарение
воды.
Билет №26
1. Естественный и искусственный отборы, их сходство и отличия, роль в
возникновении многообразия органического мира.
2. Биосфера, ее границы. Причины бедности жизни в морских глубинах, в
литосфере, в верхних слоях атмосферы.
3. Рассмотреть микропрепарат поперечного среза листа, найти основную ткань,
выявить особенности ее строения и черты приспособленности к фотосинтезу.
____________________________________________________________________________
_______
Билет №27
1. Сорт растений и порода животных как искусственные популяции, их сходства
и отличия с естественными популяциями. Причины многообразия сортов, пород
и естественных популяций.
2. Биомасса или живое вещество биосферы. Закономерности распространения
биомассы в биосфере.
3. Из предложенных гербарных материалов, коллекций, муляжей, чучел
составить цепь питания, определить направление движения вещества и энергии
в ней. Объяснить, почему в данной цепи начальное звено составляют
растения.
____________________________________________________________________________
___
Билет №28
1. Многообразие видов в природе, его причины. Влияние деятельности человека
на многообразие видов. Биологический процесс и регресс.
2. Живое вещество, его роль в круговороте веществ и превращении энергии в
биосфере.
3. Рассмотреть под микроскопом лист элодеи, найти хлоропласты в клетках и
объяснить их роль в фотосинтезе.
____________________________________________________________________________
__
Билет №29
1. Приспособленность организмов к среде обитания, ее причины. Относительный
характер приспособленности организмов.
2. Изменения в биосфере под влиянием деятельности человека. Сохранение
равновесия в биосфере как основа его целостности.
3. Решить задачу на промежуточный характер наследования.
____________________________________________________________________________
__
Билет №30
1. Экологическое и географическое видообразие, их сходство и различие.
2. Учение В. И. Вернадского о биосфере. Ведущая роль живого вещества в
преобразовании биосферы.
3.Решить задачу на моногибридное скрещивание.
____________________________________________________________________________
___
| |
