Регуляторные и сенсорные системы организма. Высшая нервная деятельность детей и подростков

УДК 611/613 
К78 

Р е ц е н з е н т 
канд. биол. наук, доц. Л.К. Караулова 

Красноперова Н.А. 

К78 
Регуляторные и сенсорные системы организма. Высшая 

нервная деятельность детей и подростков: Учеб. пособие.М.: МИСиС, 2004. - 76 с. 

Рассмотрен общий принцип строения и функционирования регуляторных 
и сенсорных систем организма и их развитие в онтогенезе. Описаны общие 
положения учения о высшей нервной деятельности. Отмечены возрастные 
особенности высшей нервной деятельности. Даны критерии оценки состояния здоровья детей и подростков, приведены гигиенические требования к организации учебно-воспитательного процесса. 

Соответствует государственному образовательному стандарту дисциплины «Возрастная анатомия, физиология и гигиена». 

Пособие предназначено для студентов специальности 033300 «Безопасность жизнедеятельности». 

© Московский государственный институт 
стали и сплавов (Технологический 
университет) (МИСиС), 2004 

Оглавление 

1. Эндокринная система и ее возрастные особенности 
5 

1.1. Общая характеристика эндокринной системы 
5 

1.2. Гипоталамо-гипофизарная система 
8 

1.3. Щитовидная железа 
10 

1.4. Паращитовидные железы (околощитовидные железы) 
11 

1.5. Вилочковая железа (тимус или зобная железа) 
12 

1.6. Надпочечники 
12 

1.7. Поджелудочная железа 
14 

1.8. Половые железы 
15 

1.9. Эпифиз (шишковидная железа) 
15 

1.10. Возрастные особенности эндокринной системы 
16 

2. Нервная система и ее развитие в онтогенезе 
18 

2.1. Общее представление о строении нервной системы 
18 

2.2. Спинной мозг 
26 

2.3. Головной мозг 
29 

2.3.1. Продолговатый мозг 
30 

2.3.2. Мост 
30 

2.3.3. Мозжечок 
31 

2.3.4. Средний мозг 
31 

2.3.5. Промежуточный мозг 
32 

2.3.6. Передний мозг 
33 

2.3.7. Локализация функций в коре больших полушарий 
36 

2.4. Вегетативная нервная система 
38 

2.5. Возрастные особенности нервной системы 
42 

3. Сенсорные системы 
43 

3.1. Общие представления о строении сенсорных систем 
43 

3.2. Развитие зрительной сенсорной системы. Гигиена зрения 
44 

3.3. Развитие слуховой сенсорной системы. Гигиена слуха 
47 

4. Высшая нервная деятельность детей и подростков 
50 

4.1. Возникновение учения о высшей нервной деятельности 
50 

4.2. Безусловные и условные рефлексы. Виды торможения 
условных рефлексов 
51 

4.3. Сон и бодрствование 
57 

4.4. Формирование внимания и памяти у детей и подростков 
58 

4.5. Развитие второй сигнальной системы в онтогенезе 
61 

4.6. Типы высшей нервной деятельности 
62 

4.7. Возрастные особенности высшей нервной деятельности 
64 

3 

5. Нейрофизиологические основы поведения 
66 

6. Гигиена учебно-воспитательного процесса 
69 

6.1. Умственная работоспособность и ее возрастные 
особенности 
69 

6.2. Гигиенические требования к организации учебновоспитательного процесса 
70 

7. Состояние здоровья детей и подростков 
72 

Библиографический список 
75 

4 

1. ЭНДОКРИННАЯ СИСТЕМА И ЕЕ ВОЗРАСТНЫЕ 
ОСОБЕННОСТИ 

1.1. Общая характеристика эндокринной системы 

Взаимосвязь отдельных частей сложного организма, обеспечение 
его целостности и приспособления к меняющимся условиям среды 
происходит благодаря нейро-гуморальным механизмам регуляции. 
Эндокринные железы подчинены нервным влияниям и являются 
важнейшим составным компонентом общей системы регуляции 
функций. Эндокринные железы, или железы внутренней секреции 
представляют собой специализированные органы или группы клеток, 
основная функция которых заключается в выработке и выделении во 
внутреннюю среду организма специфических биологически активных веществ - гормонов. Железы внутренней секреции не имеют выводных протоков, снабжены густой сетью кровеносных и лимфатических капилляров, и продукты своей жизнедеятельности - гормоны, 
выделяют непосредственно в просвет сосудов. Термин «внутренняя 
секреция» был предложен в 1885 г. французским физиологом К. Бернаром, а понятие «гормон» введено в физиологию в 1902 г. английскими учеными У. Бейлиссом и Е. Старлингом. 

К эндокринным железам человека относятся - гипофиз, эпифиз 
(или шишковидная железа), щитовидная железа, паращитовидные 
железы, вилочковая железа (или тимус), островковый аппарат 
поджелудочной железы, надпочечные железы, половые железы 
(рис. 1.1). Способностью к внутренней секреции обладают не только 
специализированные эндокринные железы, но и отдельные клеточные группы. Так, в гипоталамусе промежуточного мозга наряду с 
нервными элементами имеются нейросекреторные клетки, синтезирующие рилизинг-факторы. Это гормоноподобные вещества, которые оказывают регулирующее воздействие на переднюю долю гипофиза. В гипоталамусе также вырабатываются нейрогормоны - вазопрессин и окситоцин. В слизистой оболочке желудочно-кишечного 
тракта находится множество эндокринных клеток (энтериновая система), секретирующих более десятка гормональных продуктов. В 
печени, почках имеются клетки, продуцирующие и выделяющие в 
кровь вещества, которые регулируют сосудистый тонус, эритропоэз 
и другие функции. Временной эндокринной железой женского орга
5 

низма является плацента, образующая большое число гормонов, регулирующих развитие беременности. 

Рис. 1.1. Схема расположения эндокринных желез: 

1 - яичники (у девочек); 2 - надночечники; 3 - шишковидная железа 
(энифиз); 4 - гипофиз; 5 - щитовидная железа; 6 - околощитовидная 

железа; 7 - вилочковая железа; 8 - поджелудочная железа; 

Р-семенники (у мальчиков) 

Железы внутренней секреции возникают из разных эмбриональных зачатков. К железам эктодермального происхождения относятся 
задняя доля гипофиза, эпифиз, мозговое вещество надпочечников. Из 
энтодермы развиваются щитовидная и паращитовидные железы, тимус, островковая часть поджелудочной железы, энтериновые железы. 
К мезодермальным железам относятся половые железы, корковое 
вещество надпочечников, передняя доля гипофиза. 

Гормоны - биологически активные вещества органической природы, оказывающие влияние на различные функции организма. Основное значение гормонов - регуляция обмена веществ и энергии, на
6 

правленная на адаптацию организма к условиям существования. Кроме того, гормоны влияют на рост, дифференцировку и размножение. 

Гормоны обладают разной химической структурой. Одни по своему строению являются белками и пептидами (инсулин, соматотропин, тропные гормоны передней доли гипофиза, глюкагон, вазопрессин, окситоцин), другие - производными аминокислот (тироксин, 
трийодтиронин, адреналин, норадреналин), третьи - производными 
холестерина, называемые стероидами (половые гормоны, гормоны 
коры надпочечников). 

Гормоны характеризуются следующими особенностями: 
Синтез и выделение специализированными клетками. Гормоны 
образуются в железистых эндокринных клетках, а нейрогормоны - в 
нейросекреторных клетках. Из этих клеток они поступают во внутреннюю среду, в основном в кровь. 

Высокая биологическая активность. Гормоны оказывают физиологическое действие в очень малых концентрациях. Так, концентрация женского полового гормона эстрадиола в крови колеблется 
от 0,2 до 0,6 мкг (Ю-*^ г) в 100 мл, а содержание гормона роста измеряется еще меньшими величинами - нанограммами (10"^ г). 

Специфичность. Каждый гормон характеризуется определенной 
химической структурой, местом синтеза и функцией. Поэтому дефицит какого либо гормона не может быть восполнен другим. 

Дистантность действия. Гормоны, как правило, переносятся 
кровью и далеко от места образования влияют на органы и ткани. 

По способам взаимодействия гормоны делят на группы: 
- гормоны, оказывающие одинаковое действие на одни и те же 
функции (например, половые гормоны коры надпочечников и половых желез участвуют в половом созревании, глюкокортикоиды и инсулин регулируют углеводный обмен); 

- гормоны, оказывающие противоположное воздействие на одни 
и те же функции (так, глюкагон повышает, а инсулин снижает уровень глюкозы в крови, адреналин учащает, а норадреналин замедляет 
сердцебиение); 

- гормоны, оказывающие соподчиненное влияние на выработку 
и действие других гормонов {тройные гормоны передней доли гипофиза стимулируют деятельность щитовидной железы, коры надпочечников и половых желез). 

7 

1.2. Гипоталамо-гипофизарная система 

Гипоталамус является отделом промежуточного мозга. Гипоталамус - место взаимодействия нервной и эндокринной систем. В нем 
находятся как собственно нейроны, так и нейросекреторные клетки. 
Гипофиз является придатком промежуточного мозга и располагается 
в седловидной ямке тела клиновидной кости. Гипофиз состоит из 
трех долей, разных по структуре и происхождению (рис. 1.2). 

Рис. 1.2. Схема взаимодействия гипоталамуса и гипофиза: 

1 - железистые клетки; 2 - передняя доля гипофиза; 3 - капилляры; 

4 - артерия; 5 - нервные клетки гипоталамуса; 6 - пути нервного 

влияния; 7 - задняя доля гипофиза; 8 - вена 

Передняя доля (аденогипофиз) и промежуточная доля (меланогипофиз) образованы железистой тканью. Аденогипофиз объединен с 
гипоталамусом общей капиллярной сетью. Задняя доля (нейрогипофиз) имеет, как и гипоталамус нейрогенное происхождение. Нейросекреторные клетки гипоталамуса выделяют рилизинг - факторы 
(либерины и статины), которые поступают с кровью в переднюю 
долю гипофиза. Либерины оказывают стимулирующее действие на 
аденогипофиз, статины - затормаживающее. В гипоталамусе вырабатываются также нейрогормоны - вазопрессин и окситоцин, которые 
поступают в заднюю долю гипофиза. Таким образом, гипоталамус 
осуществляет влияние как на переднюю, так и на заднюю доли гипо8 

физа. В то же время гипоталамус проводниковыми путями тесно связан с различными отделами головного мозга. Поэтому принято говорить в целом о гипоталамо-гипофизарной системе, на уровне которой 
происходит взаимосвязь нервной и гуморальной регуляции функций. 

Передняя доля гипофиза вырабатывает так называемые тройные 
гормоны, которые оказывают влияние на другие железы внутренней 
секреции. Так, тиреотропный гормон (ТТГ) воздействует на работу 
щитовидной железы. Кору надпочечников стимулирует адренокортикотропный гормон (АКТГ). При недостатке этого гормона развивается 
болезнь Иценко - Кушинга, которая проявляется в нарушении обмена 
веществ, увеличении сахара в крови, повышении артериального давления. У больных развивается тучность, у женщин наблюдается рост 
волос на лице по мужскому типу. К тропным гормонам гипофиза относятся также два гонадотропных гормона, оказывающих влияние на 
половые железы: фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) стимулирует созревание фолликулов в яичниках и лютеинширующий (ЛГ) вызывает разрыв фолликула, овуляцию и образование желтого тела. Оба 
этих гормона имеются и у мужчин. ФСГ играет важную роль в созревании спермы, а ЛГ стимулирует синтез тестостерона. 

Передняя доля гипофиза образует также эффекторные гормоны 
(влияющие непосредственно на органы и ткани). Гормон роста или 
соматотропин (СТГ) регулирует рост мышц и костей и пролактин 
участвует в лактации и синтезе некоторых белков. Гормон роста необходим для нормального физического развития ребенка. При недостаточной выработке этого гормона в раннем возрасте происходит 
задержка роста (карликовость), при избыточной продукции развивается гигантизм. Рост людей с гипофизарной карликовостью не превышает 100 - 120 см, а у некоторых гигантов достигает 200 - 285 см. 
В обоих случаях сохраняется гармоничность физического развития и 
умственная работоспособность. Иногда избыточная продукция гормона начинается после завершения процессов окостенения. При этом 
развивается заболевание - акромегалия, которая проявляется в разрастании отдельных частей тела - скуловых и надбровных дуг, носа, 
кистей и стоп (слоновость), языка и внутренних органов. 

Промежуточная доля гипофиза ъыщЬшыъ^^т меланоцитостимулирующий гормон, который отвечает за образование и накопление 
пигмента в коже. 

В заднюю долю гипофиза поступают из гипоталамуса два гормона, которые здесь выделяются в кровь. Один из них носит название 
вазопрессин (или антидиуретический гормон). Этот гормон регули
9 

рует давление крови в сосудах, в частности, в сосудах почек усиливает процесс обратного всасывания и тем самым влияет на мочеобразование. Вот почему при недостаточной выработке вазопрессина 
развивается несахарный диабет (мочеизнурение). При этом заболевании количество образующейся в сутки мочи может достигать 20 л 
(при норме 1,2-1,5 л). Второй гормон, выделяемый в кровь нейрогипофизом - окситоцин. Он влияет на гладкую мускулатуру матки, 
стимулируя ее сокращение, и способствует секреции молочных желез. При избыточной выработке этого гормона в период схваток возможны скоротечные роды, при недостатке - затяжные роды. 

Таким образом, если проследить взаимосвязь гипоталамуса с гипофизом и влияние тронных гормонов гипофиза на другие железы внутренней секреции, то складывается каскадная цепь: гипоталамический 
нейрогормон -^ тропный гормон гипофиза -^ гормон периферической 
железы. Причем, каждое последующее сигнальное вещество вырабатывается в количестве, на несколько порядков превышающем предыдущее. Таким путем усиливается и расширяется сфера его влияния. 
Существует, однако, и обратная связь. Так чрезмерная секреция гормонов щитовидной железы тормозит образование тиреотропного 
гормона гипофиза (длинная обратная связь), а гормоны гипофиза непосредственно влияют на гипоталамус (короткая обратная связь). 

1.3. Щитовидная железа 

Щитовидная железа располагается на поверхности щитовидного 
хряща гортани. Состоит из двух долей с перемычкой. По объему 
кровоснабжения щитовидная железа занимает первое место в организме. Особенно интенсивно она растет и развивается в период полового созревания. К 12 годам масса железы удваивается и достигает 
25 - 30 г. После 50 лет масса и размеры щитовидной железы постепенно уменьшаются. Морфофункциональной единицей щитовидной 
железы является фолликул. Фолликулы поглощают йод из крови и 
синтезируют гормоны: тироксин и трийодтиронин. Концентрация 
йода в фолликулах в 300 раз больше, чем в плазме крови. 

Гормоны щитовидной железы регулирует основной обмен, влияют на возбудимость нервной системы, на процессы роста и дифференцировки тканей, воздействуют на функцию половых желез и кору 
надпочечников. 

10 

Недостаточная выработка гормонов щитовидной железы (или гипотиреоз) выражается в виде кретинизма, микседемы и эндемического зоба. 

Кретинизм наблюдается в детском возрасте и проявляется в задержке роста и нарушении психического развития, диспропорциональности физического развития. Микседема наблюдается при гипофункции (снижение функции) щитовидной железы у взрослых. При 
этом у больных основной обмен уменьшается на 30-40 %, развивается полнота, отечность, замедляется сердцебиение и дыхание, снижается возбудимость нервной системы, что проявляется в медлительности мышления, апатичности, малоэмоциональности. Эндемический 
зоб наблюдается у людей, проживающих в местностях, где почва, а, 
следовательно, и питьевая вода, и пища бедны йодом. Чаще всего это 
бывает в горных районах. Недостаток йода ведет к снижению синтеза гормонов щитовидной железой. При этом железистая ткань заменяется соединительной, которая значительно разрастаясь образуется 
зоб. Значительный недостаток йода приводит к развитию гипотиреоза, вплоть до явлений микседемы и кретинизма. 

Избыточная выработка гормонов (гиперфункция) щитовидной железы (или гипертиреоз) также обычно сопровождается образованием 
зоба, но менее выраженным, чем при эндемическом гипотиреозе. 
При этом концентрация гормонов в крови увеличивается. Резко выраженные формы гипертиреоза, или базедова болезнь характеризуется повышением основного обмена и температуры тела, сильным исхуданием при хорошем аппетите, повышенной утомляемостью, чрезвычайной раздражительностью, потливостью, пучеглазием, дрожанием рук и век. 

Клетки щитовидной железы секретируют также гормон - калъцитонин, который регулирует содержание кальция и фосфора в крови и 
костной ткани, снижает их содержание в крови, что приводит к укреплению костной ткани. Кальцитонин оказывает тормозящее влияние 
на секреторную и двигательную функции желудка. 

1.4. Паращитовидные железы 
(околощитовидные железы) 

На задней поверхности щитовидной железы расположены две пары маленьких (до 0,4 г) паращитовидных железок, которые продуцируют паратгормон (по физиологическому воздействию антагонист калъцитонина), повышающий содержание кальция и фосфора в 

11 

крови. Гипофункция паращитовидных желез приводит к тому, что 
кости становятся менее прочными, костные переломы плохо заживают, зубы размягчаются и разрушаются, волосы выпадают, ногти 
слоятся, возникают мышечные судороги. В период активного роста, 
в первые годы жизни ребенка при недостатке паратгормона возможна повышенная возбудимость нервно-мышечного аппарата: в ответ 
на действие различных раздражителей возникает приступ тетаническахсут^от-спазмофилия. 

1.5. Вилочковая железа 
(тимус или зобная железа) 

Вилочковая железа располагается позади рукоятки грудины. У 
новорожденного ребенка она имеет достаточно крупные размеры около 12 г. и интенсивно растет в детском и подростковом возрасте. 
К 15 годам достигает 37 - 38 г, затем уменьшается, и к 40 годам масса железы составляет всего 12 - 8 г, в более позднем возрасте она 
совсем атрофируется, что приводит к замещению железистой ткани 
на жировую. Вилочковая железа продуцирует гормон тимозин, который играет очень важную роль в регуляции иммунных свойств и 
противоопухолевой защиты организма. Под контролем тимозина в 
железе образуются и созревают Т-лимфоциты, чувствительные к 
инородным телам. Тимус синтезирует также ряд других биологически активных веществ. Среди них инсулиноподобный фактор, 
влияющий на углеводный обмен и фактор роста, регулирующий 
рост. При недоразвитии вилочковой железы ослабляются иммунные 
свойства, наблюдается истощение, задержка роста. Дети с врожденным недоразвитием тимуса обычно гибнут в возрасте 2 - 5 месяцев. 

1.6. Надпочечники 

Надпочечники расположены над почками. Это железы небольшого 
размера, массой около 10 г, образованы двумя слоями: наружный 
светлый - корковый (кора), внутренний темный -мозговой. Мозговое 
вещество образовано хромафирными клетками (соли хрома придают 
темный цвет), родственными клеткам симпатической нервной системы. Хромафирные клетки относятся к адреналовой системе, так как 
продуцируют гормоны - адреналин и норадреналин. Адреналин регулирует многие жизненно важные функции организма. В печени он 
способствует образованию из гликогена глюкозы, которая поступает 
в кровь и может использоваться в мышцах. Адреналин усиливает и 

12 

учащает работу сердца и легких, повышает давление крови в сосудах, расширяет зрачок, угнетает перистальтику кишечника. Одновременно он повышает работоспособность мышц и возбудимость 
зрительных, слуховых и вестибулярных рецепторов. Норадреналин 
часто выступает антагонистом адреналина в регуляции различных 
функций. Эти гормоны связаны с вегетативной нервной системой и 
вместе с ней образуют симпато-адреналовую систему (САС), обеспечивающую адаптацию организма к физическим нагрузкам и воспалительным процессам. 

Кора состоит из трех зон, продуцирующих стероиды, источником 
которых является холестерин: клубочковая зона выделяет гормоныминералокортикоиды (альдостерон и др.), пучковая зона - глюкокортикоиды (кортизол, гидрокортизон), сетчатая зона вырабатывает 
половые гормоны (андрогены и эстрогены). 

Минералокортикоиды регулируют водно-солевой обмен. Глюкокортикоиды влияют на углеводный, жировой и белковый обмен. Эти 
гормоны повышают уровень глюкозы в крови, усиливают использование жира в жировых депо, уменьшают развитие воспалительных 
процессов. Половые гормоны выполняют существенную роль в развитии половых органов в детском возрасте. 

Кора надпочечников находится под контролем гипоталамо - гипофизарной системы, что позволяет объединить их в единую гипоталамо - гипофизарно надпочечниковую систему (ГГНС). Помимо регуляции различных функций, ГГНС является важнейшим звеном адаптационного синдрома. Под адаптационным синдромом понимается 
совокупность реакций организма при воздействии на него неблагоприятных раздражителей, ведущих к внутреннему напряжению организма. Это могут быть как физические факторы (высокие и низкие 
температуры, травмы), так и психические (страх, негативные эмоции, 
сверхсильные раздражители). Состояние организма в период воздействия вредных агентов Г. Селье (1936 г.) предложил называть стрессом. Выделяют три фазы стресса. Сначала возникает фаза тревоги, 
она продолжается от нескольких часов до нескольких суток. В этой 
фазе резко увеличивается секреция адреналина, который стимулирует 
ГГПС. При этом максимально повышается активность мозгового слоя 
надпочечников, происходит выброс в кровь значительного количества 
глюкокортикоидов, увеличивается концентрация глюкозы в крови, 
основного источника энергии. Это обеспечивает мобилизацию защитных сил организма. Следующая фаза резистентности (устойчивости). В эту фазу повышается устойчивость организма к повторяю
13