Функциональная организация желудочно-кишечного тракта

Министерство образования и науки Российской Федерации ФГАОУ ВПО Российский государственный профессионально-педагогический университет Институт электроэнергетики и информатики Кафедра физиологии и безопасности жизнедеятельности Реферат на тему:

Функциональная организация желудочно-кишечного тракта Екатеринбург

• Введение
• 1. Анатомо-физиологические особенности лимбической системы
• 1.1 Функции некоторых отдельных структур лимбической системы
• 1.2 Механизмы функционирования гиппокампа
• 1.3 Анатомо-физиологические особенности базальных ядер
• 2. Физиология пищеварения
• 2.1 Функциональная организация ЖКТ
• 2.2 Возрастные особенности пищеварительной системы
• Заключение
• Литература

Давно известно, что эффективность учебного процесса определяется многими факторами, как со стороны преподавателя, так и со стороны учащихся. Одним из этих факторов является составление программы обучения с учетом физиологических и психофизиологических особенностей учащихся.

Еще выдающийся педагог К. Д. Ушинский подчеркивал, что конкретные практические рекомендации педагогом должны выводиться из обширного и глубокого знания анатомии, физиологии, а также патологии.

С одной стороны, непрерывное увеличение объема и сложности учебного материала требуют мобилизации психофизиологических особенностей учащихся, поэтому педагог должен четко себе представлять уровень этих возможностей и уметь их использовать.

С другой стороны, в последние годы наблюдается тотальное ухудшение состояния учащихся, что необходимо учитывать при составлении программы обучения для конкретного контингента.

1. Анатомо-физиологические особенности лимбической системы

Лимбическая система называется так потому, что ее корковые структуры образуют кольцо, в виде лимба окружающее подкорковые образования больших полушарий.

В процессе эволюции лимбическая система развилась из обонятельных структур. В связи с этим в ее состав входит так называемая обонятельная доля: обонятельная луковица, обонятельный тракт, обонятельный треугольник и переднее продырявленное вещество. Это самый старый, периферический отдел лимбической системы.

Помимо обонятельной доли, лимбическая система включает ряд корковых и подкорковых структур.

1. Корковые структуры:

поясная извилина;

парагиппокампова извилина;

гиппокамп;

подмозолистая кора;

орбитофронтальная кора.

2. Подкорковые структуры:

гипоталамус;

миндалевидное тело;

прозрачная перегородка;

мамиллярные тела;

передние ядра таламуса;

некоторые отделы базальных ядер.

Поясная и парагиппокампова извилина образуют кольцо (лимб), внутри которого расположены гиппокамп и подкорковые структуры лимбической системы.

Лимбическая система образует основные связи:

с корой больших полушарий, а именно:

— с лобной корой;

— с височной корой;

— со стволом мозга.

Функции лимбической системы разнообразны, являются частью эмоционально-мотивационного поведения.

1) Обонятельное восприятие

Лимбическая система развилась из обонятельных структур, поэтому ее древний периферический отдел — обонятельная доля — отвечает за обонятельное восприятие. На тесную связь лимбической системы с обонянием указывает тот факт, что большинство структур лимбической системы анатомически относятся к обонятельному мозгу (rhinencephalon).

2) Управление вегетативными функциями

Лимбическая система оказывает выраженные влияния на деятельность внутренних органов и получает от них большое количество информации, поэтому иногда ее называют «висцеральным мозгом». При этом активация разных отделов лимбической системы запускает вегетативные реакции, характерные для эмоционального возбуждения или мотивационного поведения.

3) Видоспецифическое поведение

Лимбическая система отвечает за типичные формы поведения, характерные для данного вида. Примерами такого поведения служит половое, агрессивное, пищевое поведение. Все эти формы поведения носят ярко выраженный эмоционально-мотивационный характер.

4) Научение

Важнейший отдел лимбической системы — гиппокамп — необходим для научения, а именно для запоминания — перевода информации из кратковременной памяти в долговременную. При этом гиппокамп обеспечивает запоминание только значимой информации; оценка значимости информации имеет прямое отношение к познавательной функции эмоций.

5) Эмоции

В лимбической системе и связанных с ней отделах среднего мозга найдены эмоциогенные зоны, возбуждение которых сопровождается положительными (положительные эмоциогенные зоны, центры удовольствия, центры подкрепления) или отрицательными (отрицательные эмоциогенные зоны, центры наказания) эмоциями. В положительных эмоциогенных зонах сосредоточены тела дофаминергических нейронов, аксоны которых идут к структурам лимбической системы. Основные отрицательные эмоциогенные зоны расположены в околоводопроводном сером веществе среднего мозга, гипоталамусе и таламусе.

1.1 Функции некоторых отдельных структур лимбической системы

1) Гипоталамус

Гипоталамус отвечает за постоянство внутренней среды, в том числе путем запуска мотивационного поведения. Он считается триггером мотивационного поведения. Для выполнения этой функции в гипоталамусе имеются:

рецепторы констант внутренней среды (глюкорецепторы, осморецепторы, терморецепторы), активация которых приводит к превращению потребности в мотивацию (например, потребности в глюкозе в пищевую мотивацию);

первичные мотивационные центры (центры голода, насыщения, жажды). В этих центрах не хранятся программы цельного эмоционально-мотивационного (например, питьевого или пищевого) поведения, но возбуждение этих центров приводит к запуску данных программ;

положительные эмоциогенные зоны (центры подкрепления);

центры внешнего эмоционального проявления, отвечающие за запуск программ эмоционального выражения, залегающих в среднем мозге, а также соответствующих вегетативных изменений;

пути к вышележащим отделам, благодаря которым возбуждение первичных мотивационных центров и эмоциогенных зон гипоталамуса приводит к запуску цельного эмоционально-мотивационного поведения.

2) Гиппокамп

Гиппокамп играет важнейшую роль в научении: он способствует запоминанию, то есть переводу информации из кратковременной памяти в долговременную. При этом:

гиппокамп участвует в запоминании словесной и образной информации, но не двигательных навыков;

гиппокамп способствует запоминанию только значимой информации.

1.2 Механизмы функционирования гиппокампа

следы памяти хранятся в коре больших полушарий;

для закрепления памяти, то есть перевода информации из кратковременной памяти в долговременную, необходима длительная циркуляция возбуждения по нейронным цепям коры больших полушарий;

эта циркуляция поддерживается мозгом только в том случае, если новая информация значима для организма.

У гиппокампа имеются обширные прямые и непрямые связи с корой больших полушарий (где хранится запоминаемая информация) и со структурами лимбической системы.

3) Миндалевидное тело

Этот отдел, называемый также миндалиной или амигдалой, обеспечивает хранение информации о значимости условных раздражителей (например, о том, что вид открывающейся клетки и входящего служителя зоопарка означает подачу корма). Для этого миндалевидное тело образует обширные связи с корой больших полушарий, в частности с теменно-височно-затылочной ассоциативной зоной (анатомически миндалевидное тело непосредственно примыкает к височной доле).

Локальное раздражение различных отделов лимбической системы вызывает разнообразные вегетативные эффекты и влияет на деятельность внутренних органов. Так, раздражение ядер миндалевидного комплекса приводит к изменениям частоты сердечного ритма, дыхательных движений, сосудистого тонуса. В ряде случаев раздражение миндалин влияет на деятельность пищеварительного тракта, изменяя перистальтику тонкого кишечника, стимулируя секрецию слюны, произвольное жевание и глотание. Описано влияние миндалин на сокращения мочевого пузыря, матки и сокращение третьего века.

Эмоциональная окраска поведенческих реакций определяется не только вегетативными компонентами, но и соответствующими эндокринными сдвигами. Таким образом, изменяя гормональный фон, лимбическая система в естественных условиях может участвовать в формировании побуждений к действию (мотиваций) и регулировать реализацию самих действий, направленных на устранение побуждения, усиливая или ослабляя эмоциональные факторы поведения

Из всего этого следует, что в ЦНС существуют структуры:

воспринимающие потребности, превращая их в мотивации;

отвечающие за эмоциогенное возбуждение;

отвечающие за эмоциональное выражение;

отвечающие за эмоциональное переживание.

В гипоталамусе происходит восприятие потребности и превращение ее в мотивацию — активацию мотивационных центров гипоталамуса. В эмоциогенных зонах лимбической системы возникает эмоциогенное возбуждение — пусковой механизм развития эмоции. В среднем мозге заложены программы эмоционального выражения. Выход эмоциогенного возбуждения на новую кору больших полушарий приводит к сознательному восприятию эмоции, то есть эмоциональному переживанию.

1.3 Анатомо-физиологические особенности базальных ядер

Базальные ядра представляют собой скопления серого вещества в толще белого вещества больших полушарий. В сером веществе различают полосатое тело, ограду и миндалевидное тело. Полосатое тело состоит из двух образований: хвостатого ядра и чечевицеобразного ядра. Серое вещество хвостатого и чечевицеобразного ядер чередуется с прослойками белого вещества, что и обусловило общее название этой группы подкорковых ядер — полосатое тело.

1. Хвостатое ядро представляет собой округлое изогнутое и вытянутое в переднезаднем направлении тело, расположенное выше чечевицеобразного ядра). Передняя расширенная часть хвостатого ядра — головка. Головка спереди прилегает к переднему продырявленному веществу и соединяется со скорлупой. Задняя изогнутая и заостренная часть — хвост, заканчивается в непосредственной близости от миндалевидного тела.

2. Чечевицеобразное ядро располагается спереди от таламуса и отделяется от него белым веществом — внутренней капсулой, в которой проходят пути, соединяющие кору больших полушарий с нижележащими отделами мозга. Чечевицеобразное ядро состоит из более темной наружной части — скорлупы и более светлой внутренней части — бледного шара. Обе части разделены между собой полосками белого вещества. Скорлупа соединяется с хвостатым ядром тонкими тяжами серого вещества, располагающимися между пучками волокон внутренней капсулы.

Хвостатое ядро и скорлупа имеют более позднее происхождение по сравнению с бледным шаром. Оба этих образования обладают сходной нейронной структурой, и их объединяют под названием стриатум. Стриатум и бледный шар (паллидум) связаны с корой большого мозга, таламусом, ядрами ствола мозга, мозжечком. Благодаря этому стриатум и паллидум, а также формируемые ими связи составляют стрио-паллидарную систему. Эта система управляет сложно-координированными автоматизированными движениями организма, контролирует и поддерживает тонус скелетных мышц, а также является высшим центром регуляции таких вегетативных функций, как теплопродукция и углеводный обмен в мускулатуре тела. При повреждениях скорлупы и бледного шара могут наблюдаться медленные стереотипные движения (атетоз).

3. Ограда — это вертикальная пластинка серого вещества, нижняя часть которой продолжается в вещество передней продырявленной пластинки на основании мозга. Ограда расположена наружнее чечевицеобразного ядра и отделена от него наружной капсулой мозга. От коры ограду отделяет тонкий слой белого вещества внешней капсулы мозга. Ограда является наиболее молодым образованием среди базальных ядер и имеет многочисленные связи с корой больших полушарий.

4. Миндалевидное тело находится в области полюса височной доли и граничит с гиппокампом. Миндалевидное тело является важной частью лимбической системы мозга. Его разрушение приводит к агрессивному поведению или апатичному, вялому состоянию. Благодаря своим связям с гипоталамусом миндалевидное тело влияет на эндокринную систему, а также на репродуктивное поведение.

Базальные ядра отделяются друг от друга прослойками белого вещества: внутренней, наружной и внешней капсулами.

1. Внутренняя капсула расположена между хвостатым ядром и таламусом с одной стороны, и чечевицеобразным ядром — с другой. Она состоит из волокон восходящих и нисходящих путей, соединяющих кору головного мозга со стволом мозга и спинным мозгом. Волокна, проходящие кпереди, образуют переднюю ножку внутренней капсулы, а сзади — заднюю ножку, соединенную с передней ножкой коленом. В передней ножке проходят нисходящие волокна (от коры к органам чувств и ядрам), а в задней ножке волокна идут к коре большого мозга от органов чувств и таламуса. Здесь же идут нисходящие волокна в составе корково-спинномозговых путей, а также от теменной, височной и затылочной долей к собственным ядрам моста. Через колено внутренней капсулы следуют волокна корково-ядерного пути.

2. Наружная капсула отделяет ограду от чечевицеобразного ядра.

3. Внешняя капсула отделяет ограду от коры. В этих капсулах проходит большое число волокон, соединяющих ограду с различными зонами коры больших полушарий.

анатомический физиологический лимбический пищеварительный

2. Физиология пищеварения

2.1 Функциональная организация ЖКТ

Ротовая полость осуществляет грубую механическую предобработку пищи, а также начальный этап химического ферментативного расщепления.

Глотка и пищевод осуществляют проведение пищи в желудок.

Назначение желудка:

превращение пищи в химус путем механической обработки (перемешивания, перетирания), химического разрушения межклеточных связей и пропитывания соками до полужидкой консистенции;

депонирование пищи и эвакуация ее в двенадцатиперстную кишку мелкими порциями. Желудок — это входное депо ЖКТ.

Двенадцатиперстная кишка отвечает за эмульгацию жиров, расщепление углеводов и белков, всасывание жирорастворимых витаминов.

Тонкая кишка в составе тощей и подвздошной кишки обеспечивает постепенное окончательное переваривание компонентов пищи до низкомолекулярных веществ с последующим всасыванием последних.

Толстая кишка включает в себя слепую; восходящую, поперечную, нисходящую ободочную; сигмовидную и прямую кишку - превращает постоянное поступление полужидкого химуса в дробное выделение плотных каловых масс. Это выходное депо ЖКТ, в котором из химуса всасывается вода, а вредные и ненужные вещества удаляются при дефекации.

К ЖКТ также можно отнести ряд желез: слюнные железы в полости рта вырабатывают амилазу, чем расщепляют углеводы, а также лизоцим и ряд других веществ, обладающих бактерицидным действием; железы желудка вырабатывают пепсиноген, который активируется в пепсин и расщепляет белок, а также секретируют соляную кислоту, муцин, фактор Касла для транспорта витамина В12; печень секретирует желчь, чем способствует эмульгации жиров и всасыванию жирорастворимых витаминов, также обладает бактерицидным действием; поджелудочная железа синтезирует и секретирует амилазу для расщепления углеводов, трипсин, химотрипсин для расщепления белковых структур, липазу для расщепления триглицеридов, а также другие ферменты; железы тонкого кишечника вырабатывают энтеропептидазу для активации трипсиногена в трипсин, сахаразу для расщепления сахарозы, мальтазу для расщепления мальтозы, лактазу для расщепления лактозы.

Деятельность ЖКТ регулируют нервные и гуморальные факторы. И те, и другие могут быть местными и системными. Местная нервная регуляция реализуется за счет собственных внутристеночных нейронов ЖКТ. Эти нейроны образуют в стенке ЖКТ два сплетения:

подслизистое, или мейсснерово;

межмышечное, или ауэрбахово.

Системная нервная регуляция осуществляется вегетативной иннервацией — парасимпатической и симпатической:

парасимпатические нервы, конечным медиатором которых является ацетилхолин, оказывают стимулирующее действие на секрецию и моторику ЖКТ;

симпатические нервы, конечным медиатором которых является норадреналин, оказывают тормозящее действие на моторику ЖКТ (кроме сфинктеров!) и разнообразное действие — на секрецию ЖКТ.

Местная гуморальная регуляция осуществляется за счет биологически активных веществ, выделяющихся непосредственно в стенку ЖКТ (гистамин стимулирует секрецию соляной кислоты) и действующих на близлежащие клетки.

Системная гуморальная регуляция осуществляется за счет гормонов — биологически активных веществ, выделяющихся в кровь и действующих на любые клетки, несущие рецепторы к данным веществам. Большинство гормонов, действующих на ЖКТ, выделяются в самом ЖКТ (гастрин).

2.2 Возрастные особенности пищеварительной системы

ЖКТ детей раннего возраста отличается от ЖКТ детей старшего возраста и взрослых размером всех органов и полостей. У новорожденных полностью отсутствуют зубы в полости рта, что определяет их характер питания путем сосания. Слюна вырабатывается в малом количестве, что обусловлено употребляемой ими пищей (молоко, либо заменяющие его смеси).

Зубы закладываются еще во внутриутробном периоде и развиваются в толще челюсти. У ребенка на 6−8 месяце жизни начинают прорезываться молочные зубы. Зубы могут появляться раньше или позднее в зависимости от индивидуальных особенностей развития. Чаще всего первыми прорезываются средние резцы нижней челюсти, потом появляются верхние средние и верхние боковые; в конце первого года прорезываются 8 молочных зубов. В течение второго года жизни заканчивается прорезывание всех 20 молочных зубов.

В 6−7 лет молочные зубы начинают выпадать, и на смену им постепенно растут постоянные зубы. Перед сменой корни молочных зубов рассасываются, после чего зубы выпадают. Прорезывание постоянной смены зубов заканчивается к 14−15 годам. Исключение составляют зубы мудрости, появление которых порой задерживается до 25−30 лет; в 15% случаев они отсутствуют на верхней челюсти вообще. Причиной смены зубов является рост челюстей.

Измельченная механически пища в полости рта смешивается со слюной. В ротовую полость открываются протоки трех пар крупных слюнных желез: околоушные, поднижнечелюстные и подъязычные. Кроме того, почти по всей слизистой оболочке ротовой полости и языка расположены мелкие слюнные железы. Интенсивное слюноотделение начинается с появлением молочных зубов.

С возрастом количество отделяющейся слюны увеличивается; наиболее значительные скачки отмечаются у детей от 9 до 12 месяцев и от 9 до 11 лет. Всего в сутки у детей отделяется до 800 куб. см слюны.

Пища, измельченная в ротовой полости и пропитанная слюной, сформованная в пищевые комки, через зев поступает в глотку, а из нее — в пищевод. Пищевод — мышечная трубка длиной у взрослого человека около 25 см. Внутренняя оболочка пищевода — слизистая, покрыта многослойным плоским эпителием с признаками ороговения в верхних слоях. Эпителий защищает пищевод при движении по нему грубого пищевого комка. Слизистая оболочка образует глубокие продольные складки, что позволяет пищеводу сильно расширяться при прохождении пищевого комка.

У детей слизистая оболочка пищевода нежная, легко-травмируемая грубой пищей, богата кровеносными сосудами. Длина пищевода у новорожденных — около 10 см, в возрасте 5 лет — 16 см, в 15 лет — 19 см.

Желудок грудных детей имеет скорее горизонтальное положение и расположен почти весь в левом подреберье. Только когда ребенок начинает стоять и ходить, его желудок занимает более вертикальное положение.

С возрастом меняется и форма желудка. У детей до 1,5 лет она округлая, до 2−3 лет — грушевидная, к 7 годам желудок имеет форму, как у взрослых.

Вместимость желудка увеличивается с возрастом. Если у новорожденного она составляет 30−35 мл, то к концу первого года жизни увеличивается в 10 раз. В 10−12 лет вместимость желудка достигает 1,5 л.

Мышечный слой желудка у детей развит слабо, особенно в области дна. У новорожденных железистый эпителий желудка слабо дифференцирован, главные клетки еще недостаточно созрели. Дифференцировка клеток желез желудка у детей завершается к семи годам, но полного развития они достигают лишь к концу пубертатного периода.

Общая кислотность желудочного сока у детей после рождения связана с наличием в его составе молочной кислоты.

Функция синтеза соляной кислоты развивается в период от 2,5 до 4 лет. Относительно низкое содержание соляной кислоты в желудочном соке детей 4−6 лет ведет к снижению его противомикробных свойств, что проявляется в склонности детей к желудочно-кишечным заболеваниям. У грудного ребенка желудок освобождается от пищи при грудном вскармливании через 2,5−3 ч, при питании коровьим молоком — через 3−4 ч, пища, содержащая значительные количества белков и жиров, задерживается в желудке 4,5−6,5 ч.

У взрослых кишечник относительно короче, чем у детей: длина кишечника у взрослого человека превышает длину его тела в 4−5 раз, у грудного ребенка — в 6 раз. Особенно интенсивно кишечник растет в длину от 1 до 3 лет из-за перехода от молочной пищи к смешанной и от 10 до 15 лет.

Мышечный слой кишечника и его эластические волокна развиты у детей слабее, чем у взрослых. В связи с этим перистальтические движения у детей происходят слабее. Пищеварительные соки кишечника уже в первые дни жизни ребенка содержат все основные ферменты, обеспечивающие процесс пищеварения.

Рост и развитие поджелудочной железы продолжается до 11 лет, наиболее интенсивно она растет в возрасте от 6 месяцев до 2 лет.

Печень у детей относительно больше, чем у взрослых. В 8−10 месяцев ее масса удваивается. Особенно интенсивно печень растет в 14−15 лет, достигая массы 1300−1400г. Желчеотделение отмечается уже у трехмесячного плода. С возрастом желчеотделение усиливается.

У людей пожилого возраста физиология пищеварения сходна с таковой, у детей, так как начинаются инволютивные процессы во всех отделах ЖКТ. Зубы по большей части отсутствуют, чем и обусловлен рацион питания. Слюнные железы уже не функционируют в полном объеме. Процессы пищеварения замедляются во всех отделах. Ферментов вырабатывается недостаточно, с чем связаны процессы нарушения пищеварения. Соляная кислота в желудке вырабатывается в меньшем количестве, с чем связана склонность к заболеваниям. В двенадцатиперстной кишке процесс переваривания нарушаются за счет уменьшения выработки желчи и сока поджелудочной железы. В тонком кишечнике происходит замедление перистальтики и, соответственно, недостаточное переваривание пищевого комка, что связано с недостатком секреции ферментов. В толстом кишечнике также происходит замедление перистальтики и процессов пищеварения за счет дисбиоза.

Таким образом, процессы пищеварения у различных возрастных группы отличаются: у детей система еще не зрелая, с взрослением становится оптимально функционирующей, после чего постепенно инволютирует.

Заключение

Таким образом, изучив особенности анатомии и физиологии, каждый педагог для себя должен сделать выводы о возможностях организмов учащихся и с учетом этих особенностей составлять программы обучения. Также необходимо учитывать индивидуальные особенности учащихся для более эффективного процесса обучения.

В целом, знание анатомии и физиологии дает будущим педагогам знания, необходимые для успешного осуществления учебного процесса и при этом не допускать ухудшения состояния здоровья учащихся.

1. Н. Н. Алипов — Основы медицинской физиологии — 2008

2. Лекция № 13 по физиологии центральной нервной системы Биолого-химический факультет УдГУ Проничев И.В.