Perkembangan sistem saraf

Mana-mana organisma hidup dalam persekitaran tertentu sentiasa berinteraksi dengannya. Dari persekitaran luaran, organisma hidup menerima produk makanan yang diperlukan untuk kehidupan. Bahan yang tidak diperlukan untuk organisma dilepaskan ke persekitaran luaran. Persekitaran luaran mempunyai kesan yang baik atau tidak baik terhadap organisma. Organisma hidup bertindak balas terhadap kesan dan perubahan dalam persekitaran luaran dengan mengubah keadaan dalamannya. Tindak balas organisma hidup boleh nyata dalam bentuk pertumbuhan, pengukuhan atau kelemahan proses, pergerakan atau rembesan.

Organisma bersel tunggal yang paling mudah tidak mempunyai sistem saraf. Semua tindak balas yang dicatatkan di dalamnya adalah manifestasi aktiviti satu sel.

Dalam organisma multiselular, sistem saraf terdiri daripada sel-sel yang bersambung antara satu sama lain melalui proses yang mampu melihat kerengsaan dari mana-mana bahagian permukaan badan dan menghantar impuls ke sel lain, mengawal aktiviti mereka. Organisma multiselular melihat kesan persekitaran luaran dengan sel ektoderm luaran. Sel sedemikian pakar dalam melihat kerengsaan, mengubahnya menjadi potensi bioelektrik dan menjalankan pengujaan. Dari sel ektodermal yang direndam di kedalaman badan, sistem saraf berstruktur primitif organisma multiselular timbul. Sistem sarafretikular yang paling mudah terbentuk, atau meresap, terdapat dalam coelenterates, contohnya, dalam hidra. Haiwan ini mempunyai dua jenis sel. Salah satunya - sel reseptor - terletak di antara sel-sel kulit (ektoderm). Satu lagi - sel efektor terletak jauh di dalam badan, bersambung antara satu sama lain dan kepada sel yang memberikan tindak balas. Kerengsaan mana-mana bahagian permukaan badan hidra membawa kepada pengujaan sel yang lebih dalam, akibatnya organisma multiselular yang hidup mempamerkan aktiviti motor, menangkap makanan atau melarikan diri dari musuh.

Dalam haiwan yang lebih teratur, sistem saraf dicirikan oleh kepekatan sel saraf yang membentuk pusat saraf, atau nodus saraf (ganglia), dengan batang saraf memanjang daripadanya. Pada peringkat perkembangan haiwan ini, bentuk nodular sistem saraf timbul. Dalam wakil haiwan bersegmen (contohnya, dalam annelida), nod saraf terletak ventral ke tiub pencernaan dan disambungkan oleh batang saraf melintang dan membujur. Saraf memanjang dari nod ini, cawangannya juga berakhir dalam segmen tertentu. Ganglia yang terletak secara segmen berfungsi sebagai pusat refleks untuk segmen badan haiwan yang sepadan. Batang saraf longitudinal menyambungkan nod segmen yang berbeza pada satu separuh badan antara satu sama lain dan membentuk dua rantai perut membujur. Di hujung cephalic badan, dorsal ke pharynx, terdapat sepasang nod supraesophageal yang lebih besar, yang disambungkan oleh cincin saraf perifarinks kepada sepasang nod rantai perut. Nod ini lebih maju daripada yang lain dan merupakan prototaip otak vertebrata. Struktur segmental sistem saraf ini membolehkan, apabila merengsakan kawasan tertentu pada permukaan badan haiwan, tidak melibatkan semua sel saraf badan dalam tindak balas, tetapi hanya menggunakan sel-sel segmen tertentu.

Peringkat seterusnya perkembangan sistem saraf ialah sel-sel saraf tidak lagi tersusun dalam nod yang berasingan, tetapi membentuk kord saraf berterusan yang memanjang, di dalamnya terdapat rongga. Pada peringkat ini, sistem saraf dipanggil sistem saraf tiub. Struktur sistem saraf dalam bentuk tiub saraf adalah ciri semua wakil chordates - dari haiwan tanpa tengkorak yang paling mudah berstruktur kepada mamalia dan manusia.

Selaras dengan sifat metamerik badan haiwan kordat, sistem saraf tiub tunggal terdiri daripada beberapa struktur berulang atau segmen yang serupa. Proses neuron yang membentuk segmen saraf tertentu bercabang, sebagai peraturan, di kawasan tertentu badan dan ototnya yang sepadan dengan segmen tertentu.

Oleh itu, peningkatan corak pergerakan haiwan (daripada kaedah peristaltik dalam organisma multiselular yang paling mudah kepada pergerakan menggunakan anggota badan) membawa kepada keperluan untuk memperbaiki struktur sistem saraf. Dalam chordates, bahagian batang tiub saraf ialah saraf tunjang. Di dalam saraf tunjang dan di bahagian batang otak yang sedang berkembang dalam chordates, di bahagian ventral tiub saraf terdapat sel "motor", akson yang membentuk akar anterior ("motor"), dan di bahagian dorsal - sel saraf, yang dengannya akson sel "deria" yang terletak di ganglia tulang belakang berkomunikasi.

Di hujung kepala tiub saraf, disebabkan oleh organ deria yang berkembang di bahagian anterior badan dan kehadiran alat insang, bahagian awal sistem pencernaan dan pernafasan, struktur segmen tiub saraf, walaupun dipelihara, mengalami perubahan ketara. Bahagian-bahagian tiub saraf ini adalah asas dari mana otak berkembang. Penebalan bahagian anterior tiub saraf dan pengembangan rongganya adalah peringkat awal pembezaan otak. Proses sedemikian telah diperhatikan dalam cyclostomes. Pada peringkat awal embriogenesis, hampir semua haiwan tengkorak, hujung kepala tiub saraf terdiri daripada tiga vesikel saraf utama: rhomboid (rhombencephalon), terletak paling hampir dengan saraf tunjang, tengah (mesencephalon) dan anterior (prosencephalon). Perkembangan otak berlaku selari dengan peningkatan saraf tunjang. Kemunculan pusat baru di otak meletakkan pusat saraf tunjang yang sedia ada dalam kedudukan bawahan. Di bahagian otak yang tergolong dalam vesikel otak belakang (rhombencephalon), perkembangan nukleus saraf insang (pasangan ke-10 - saraf vagus) berlaku, dan pusat timbul yang mengawal proses pernafasan, pencernaan, dan peredaran darah. Perkembangan otak belakang sudah pasti dipengaruhi oleh reseptor statik dan akustik yang sudah muncul pada ikan bawah (pasangan ke-8 - saraf vestibulocochlear). Dalam hal ini, pada peringkat perkembangan otak ini, otak belakang (cerebellum dan pons) adalah lebih dominan berbanding bahagian lain. Penampilan dan peningkatan reseptor penglihatan dan pendengaran menentukan perkembangan otak tengah, di mana pusat-pusat yang bertanggungjawab untuk fungsi visual dan pendengaran diletakkan. Semua proses ini berlaku berkaitan dengan penyesuaian organisma haiwan kepada persekitaran akuatik.

Pada haiwan di habitat baru - dalam persekitaran udara, penyusunan semula kedua-dua organisma secara keseluruhan dan sistem sarafnya berlaku. Perkembangan penganalisis penciuman menyebabkan penstrukturan semula hujung anterior tiub saraf (vesikel serebrum anterior, di mana pusat mengawal fungsi penciuman diletakkan), apa yang dipanggil otak penciuman (rhinencephalon) muncul.

Daripada tiga vesikel primer, disebabkan pembezaan lanjut otak depan dan rhombencephalon, 5 bahagian berikut (vesikel serebrum) dibezakan: otak depan, diencephalon, otak tengah, otak belakang, dan medulla oblongata. Saluran tengah saraf tunjang di hujung kepala tiub saraf bertukar menjadi sistem rongga berkomunikasi, dipanggil ventrikel otak. Perkembangan selanjutnya sistem saraf dikaitkan dengan perkembangan progresif otak depan dan kemunculan pusat saraf baru. Pada setiap peringkat seterusnya, pusat-pusat ini menduduki kedudukan yang semakin hampir dengan hujung kepala dan menundukkan pusat-pusat yang sedia ada sebelum ini kepada pengaruh mereka.

Pusat saraf yang lebih tua yang terbentuk pada peringkat awal perkembangan tidak hilang, tetapi dipelihara, menduduki kedudukan bawahan berhubung dengan yang lebih baru: Oleh itu, bersama-sama dengan pusat pendengaran (nukleus) yang pertama kali muncul di otak belakang, pada peringkat kemudian pusat pendengaran muncul di tengah dan kemudian di telensefalon. Dalam amfibia, asas hemisfera masa depan sudah terbentuk di otak depan, bagaimanapun, seperti dalam reptilia, hampir semua bahagian mereka tergolong dalam otak penciuman. Di bahagian otak depan (telencephalon) amfibia, reptilia dan burung, pusat subkortikal (nukleus striatum) dan korteks, yang mempunyai struktur primitif, dibezakan. Perkembangan otak seterusnya dikaitkan dengan kemunculan pusat reseptor dan efektor baru dalam korteks, yang menundukkan pusat saraf peringkat bawah (di bahagian batang otak dan saraf tunjang). Pusat-pusat baru ini menyelaraskan aktiviti bahagian lain otak, menyatukan sistem saraf menjadi keseluruhan struktur yang berfungsi. Proses ini dipanggil kortikolisasi fungsi. Perkembangan intensif otak akhir dalam vertebrata yang lebih tinggi (mamalia) membawa kepada bahagian ini mendominasi semua bahagian lain dan meliputi semua bahagian dalam bentuk jubah, atau korteks serebrum. Korteks purba (paleocortex), dan kemudian korteks lama (archeocortex), yang menduduki permukaan dorsal dan dorsolateral hemisfera dalam reptilia, digantikan oleh korteks baru (neocortex). Bahagian lama ditolak ke permukaan bawah (ventral) hemisfera dan secara mendalam, seolah-olah bergulung, bertukar menjadi hippocampus (tanduk Ammon) dan bahagian otak yang bersebelahan.

Pada masa yang sama dengan proses ini, pembezaan dan komplikasi semua bahagian otak yang lain berlaku: pertengahan, tengah dan posterior, penstrukturan semula kedua-dua laluan menaik (deria, reseptor) dan menurun (motor, effector). Oleh itu, dalam mamalia yang lebih tinggi, jisim gentian laluan piramid meningkat, menghubungkan pusat korteks serebrum dengan sel motor tanduk anterior saraf tunjang dan nukleus motor batang otak.

Korteks hemisfera mencapai perkembangan terbesarnya pada manusia, yang dijelaskan oleh aktiviti kerja mereka dan kemunculan ucapan sebagai alat komunikasi antara orang. IP Pavlov, yang mencipta doktrin sistem isyarat kedua, menganggap korteks berstruktur kompleks hemisfera serebrum - korteks baru - sebagai substrat bahan yang terakhir.

Perkembangan otak kecil dan saraf tunjang berkait rapat dengan perubahan kaedah haiwan bergerak di angkasa. Oleh itu, dalam reptilia yang tidak mempunyai anggota badan dan bergerak melalui pergerakan badan, saraf tunjang tidak mempunyai penebalan dan terdiri daripada segmen yang bersaiz lebih kurang sama. Pada haiwan yang bergerak melalui anggota badan, penebalan muncul di saraf tunjang, tahap perkembangannya sepadan dengan kepentingan fungsi anggota badan. Sekiranya bahagian depan lebih berkembang, contohnya pada burung, maka penebalan serviks saraf tunjang lebih ketara. Pada burung, cerebellum mempunyai tonjolan sisi - flocculus - bahagian paling kuno dari hemisfera cerebellar. Hemisfera cerebellar terbentuk, dan vermis cerebellar mencapai tahap perkembangan yang tinggi. Sekiranya fungsi anggota belakang adalah utama, contohnya dalam kanggaru, maka penebalan lumbar lebih ketara. Pada manusia, diameter penebalan serviks saraf tunjang lebih besar daripada lumbar. Ini dijelaskan oleh fakta bahawa tangan, yang merupakan organ buruh, mampu menghasilkan pergerakan yang lebih kompleks dan pelbagai daripada anggota bawah.

Sehubungan dengan pembangunan pusat kawalan yang lebih tinggi untuk aktiviti seluruh organisma di dalam otak, saraf tunjang jatuh ke kedudukan bawahan. Ia mengekalkan radas segmental yang lebih tua bagi sambungan saraf tunjang sendiri dan membangunkan radas suprasegmental sambungan dua hala dengan otak. Perkembangan otak menampakkan diri dalam peningkatan alat reseptor, peningkatan mekanisme penyesuaian organisma kepada alam sekitar dengan mengubah metabolisme, kortikolisasi fungsi. Pada manusia, disebabkan oleh postur tegak dan berkaitan dengan peningkatan pergerakan anggota atas dalam proses aktiviti buruh, hemisfera cerebellar jauh lebih maju daripada haiwan.

Korteks serebrum adalah koleksi hujung kortikal semua jenis penganalisis dan merupakan substrat bahan pemikiran visual secara khusus (menurut IP Pavlov, sistem isyarat realiti pertama). Perkembangan selanjutnya otak pada manusia ditentukan oleh penggunaan alat secara sedar mereka, yang membolehkan manusia bukan sahaja menyesuaikan diri dengan keadaan persekitaran yang berubah-ubah, seperti yang dilakukan oleh haiwan, tetapi juga mempengaruhi persekitaran luaran itu sendiri. Dalam proses buruh sosial, ucapan muncul sebagai alat komunikasi yang diperlukan antara orang. Oleh itu, manusia memperoleh keupayaan untuk berfikir secara abstrak dan sistem untuk memahami perkataan, atau isyarat, telah terbentuk - sistem isyarat kedua, menurut IP Pavlov, substrat bahannya ialah korteks serebrum yang baru.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]