CHƯƠNG 4 CƠ CHẾ KIỂM SOÁT Ở ĐỘNG VẬT MH09-04 Giới thiệu Tất cả các hoạt động trong cơ thể sinh vật phần lớn đều được điều phối bởi các tế bào đã được chuyên hóa của hệ thần kinh. Trong tất cả các sinh vật từ đơn giản đến phức tạp, hệ thần kinh đều có bốn chức năng cơ bản: 1. Phát hiện kích thích 2. Lan truyền kích kích 3.
Tổng hợp và phân tích các thông tin thu được 4. Ðáp ứng Trong chương này chúng ta sẽ đề cập đến các chức năng trên trong hệ thần kinh của người bao gồm não và các thụ quan. Mục tiêu: - Kiến thức: Hiểu được cơ chế kiểm soát ở động vật qua hoạt động chức năng của hệ thần kinh và hệ nội tiết. - Kĩ năng: Vận dụng được kiến thức đã học để giải thích được hoạt động chức năng của cơ tể động vật.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Hình thành được thói quen chăm sóc động vật 1. Hệ thần kinh: 1. Cấu tạo tế bào thần kinh: Tế bào thần kinh có thể được chia thành 3 phần chính theo cấu tạo và chức năng: (1) Thân tế bào, còn được gọi là soma; (2) Nhiều tua ngắn được gọi là sợi nhánh; (3) Sợi thần kinh đơn dài, gọi là sợi trục ( axon). 68 Thân neuron cũng tương tự như tất cả các loại tế bào khác.
Thân neuron nhìn chung bao gồm nhân tế bào, ty thể, thể lưới nội chất, ribosom và các bào quan khác. Sợi nhánh tiếp nhận các xung từ các tế bào khác và truyền chúng tới thân tế bào (tín hiệu hướng tâm). Tác động của những xung này có thể là kích thích hoăc ức chế. Một nơron vỏ não có thể tiếp nhận các xung này từ hàng chục, thậm chí hàng trăm nghìn nơron.
Sợi trục truyền tín hiệu từ thân tế bào tới tế bào thần kinh khác hoặc tới một tế bào cơ. Một số động vật sợi trục có thể dài hàng mét. Sợi trục có thể được bao bọc bởi một lớp cách điện dược gọi là vỏ myelin, được tạo bởi các tế bào soan (Schwann). Vỏ myelin không liền mạch mà được chia thành từng đoạn.
Giữa các tế bào soan là các eo (nút) Ranvier .1: Cấu tạo tế bào thần kinh Tiến hóa của hệ thần kinh Vì các nguyên sinh động vật là những động vật đơn bào sống riêng rẽ hoặc sống thành tộc đoàn nên chúng chưa có các tế bào thần kinh. Tuy nhiên, một số nguyên sinh động vật có các bào quan chuyên tiếp nhận cảm giác như các nhỡn điểm (stigmata), các sợi co rút. và những cơ quan hiệu ứng như chiên mao, tiêm mao. Các động vật thuộc ngành xoang tràng (ruột khoang) như thủy tức và sứa là những động vật đa bào và ở chúng đã xuất hiện dạng đơn giản nhất của hệ thần kinh là lưới thần kinh (nerve net).
Ở thủy tức mạng lưới này gồm các tế bào thần kinh nguyên thủy chạy khắp cơ thể, nối các thụ quan trong các lớp biểu mô đến các xúc tu ở đáy của các tế bào cơ-biểu mô (epitheliomuscular cell). Khi bị kích thích bởi tế bào thần kinh chúng sẽ co rút làm cho cơ thể và các xúc tu ngắn lại. 69 Ở sứa có hai loại thụ quan đặc biệt là nhỡn điểm (ocelli) dùng để nhận cảm ánh sáng và túi thăng bằng (statocyst) giúp cho sứa duy trì cân bằng của cơ thể. Giống như thủy tức, sứa cũng có một lưới thần kinh .2: Hệ lưới thần kinh: A: Ở Thủy tức; B: Ở Sứa Về phương diện tiến hóa, một hệ thần kinh phức tạp không thể phát triển ở những động vật đối xứng phóng xạ vì không có sự đầu hóa (cephalization) nghĩa là không có sự tập trung các cơ quan cảm giác ở đầu.
Những động vật đối xứng hai bên đã xuất hiện đầu, trên đó có sự tập trung của các giác quan. Vì vậy chúng có thể có các cặp tế bào thần kinh, cơ, giác quan (tai, mắt.) và các vùng của não. Hình dạng cơ thể cho phép hệ thần kinh phát triển phức tạp và đáp ứng có hiệu quả hơn đối với kích thích. Từ lưới thần kinh đến hệ thần kinh trung ương bao gồm một loạt các xu hướng tiến hóa có thể được tóm tắt như sau: a.
Sự phát triển của một chuỗi thần kinh (nerve cord): từ một lưới tế bào thần kinh phát triển thành một bó tập trung của các tế bào thần kinh. Sự chuyên hóa của các chuỗi thần kinh cho sự dẫn truyền thông tin. Sự phát triển và gia tăng số lượng của các tế bào thần kinh trung gian. Sự tiến hóa của não, do sự gia tăng trong việc tập trung các tế bào trung gian cả chức năng điều phối ở phần đầu của động vật.
Vị trí của hệ thần kinh được tập trung càng sâu trong cơ thể thì càng được bảo vệ nhiều hơn. Sự tiến hóa của các con đường dẫn truyền thần kinh cảm giác, trung gian và vận động. Sự tiến hóa của các thụ quan chuyên biệt. Ở các động vật không xương sống, hệ thần kinh tập trung đầu tiên được tìm thấy ở giun dẹp.
Hai đám tế bào thần kinh ở đầu, phía dưới mắt, có vai trò như là bộ não của con vật. Hai chuỗi thần kinh chạy từ não dọc theo chiều dài cơ thể, được nối bởi các dây thần kinh. Các dây thần kinh cũng chạy ngang qua hai phía của cơ thể. Ở Giun đất một chuỗi thần kinh lan rộng ra ngoài từ não.
Chúng chạy dọc theo mặt bụng, bên dưới ống tiêu hóa. Trong mỗi đốt cơ thể có một đám tế bào, dọc theo chiều dài của chuỗi bụng. Những đám tế bào này phát sinh các cặp dây thần kinh bên nối với biểu mô, cơ và những cơ quan khác trong cơ thể.3: Tổ chức thần kinh ở giun đất Ở Tôm và các động vật chân khớp khác, hệ thần kinh rất giống giun đất. Não là hai đám tế bào thần kinh được nối với nhau.
Từ não phát sinh các dây thần kinh về hướng mắt và râu. Một chuỗi thần kinh bụng chạy về hướng sau của cơ thể. Tại đây, các đám tế bào cũng nằm trong mỗi đốt cơ thể, có các dây thần kinh đi đến các phụ bộ, cơ và các cơ quan khác. Ở các động vật có xương sống, hệ thần kinh phức tạp nằm ở sống lưng của cơ thể, được bảo vệ trong hộp sọ và cột sống.
Xung thần kinh và sự dẫn truyền xung thần kinh: 1. Xung thần kinh: Tín hiệu được lan truyền dọc theo chiều dài của một tế bào thần kinh, từ một sợi nhánh hoặc thân tế bào đến tận cùng của một sợi trục, là một tín hiệu điện phụ thuộc vào dòng ion di chuyển ngang qua màng tế bào. 71 Khi một tế bào ở trạng thái nghỉ, chúng bị phân cực. Có một sự chênh lệch về điện tích giữa bên trong và bên ngoài màng tế bào.
Sự chênh lệch này gọi là điện thế màng (còn gọi là điện thế nghỉ, khoảng -70 mV). Trong tế bào thần kinh, đáp ứng chỉ xảy ra khi cường độ kích thích đạt đến một mức nhất định, gọi là điện thế ngưỡng. Khi kích thích đạt đến ngưỡng, một loại đáp ứng khác gọi là điện thế động được tạo ra. Ðiện thế động chính là xung thần kinh.
Sự dẫn truyền xung thần kinh: Tốc độ lan truyền của điện thế động phụ thuộc đường kính của sợi trục: đường kính sợi trục càng lớn, tốc độ lan truyền càng nhanh. Sự dẫn truyền liên tục trong sợi trục không có bao myelin; Sự dẫn truyền nhảy bước trong một sợi trục có bao myelin. Nhiều sợi trục trong hệ thần kinh của động vật có xương sống được bao bởi lớp vỏ myelin. Các kênh ion đóng mở chỉ tập trung tại các eo Ranvier và sự di chuyển của các ion qua màng sợi trục chỉ xảy ra ở các eo này, do đó điện thế động được lan truyền theo kiểu nhảy từ eo này đến eo kế tiếp.4: Sự dẫn truyền xung thần kinh 1.
Sự lan truyền xung động qua synapse: Các tế bào thần kinh truyền thông tin trực tiếp đến các tế bào khác hoặc các cơ qua synapse. Tế bào truyền thông tin được gọi là tế bào trước synapse, tế bào nhận thông tin được gọi là tế bào sau synapse. Ở một loại synapse phổ biến là synapse hóa học có một khe synapse phân cách giữa tế bào trước và sau synapse, vì vậy một điện thế động không thể lan truyền trực tiếp đến màng của tế bào sau synapse. Thay vào đó, một loạt các sự kiện làm biến đổi tín hiệu điện của điện thế động ở tế bào trước synapse thành một tín hiệu hóa học có thể đi 72 qua synapse, sau đó chúng được biến đổi trở lại thành tín hiệu điện ở tế bào sau synapse.
Synapse của một tế bào thần kinh vận động B. Các thành phần của synapse Hình 4. Các con đường thần kinh: Trong phần này chúng ta sẽ thảo luận về các con đường thần kinh ở động vật có xương sống, đặc biệt là ở người. Hệ thần kinh của người được tổ chức như sau: I.
Hệ thần kinh trung ương (TKTU) - Não bộ - Tủy sống II. Hệ thần kinh ngoại biên (TKNB) A. Hệ thần kinh dinh dưỡng gồm - 12 cặp dây thần kinh sọ não - 31 cặp dây thần kinh tủy sống B. Hệ thần kinh tự động - Hệ giao cảm - Hệ đối giao cảm 2.
Hệ nội tiết ở động vật hữu nhũ: 2. Các tuyến nội tiết và các hormone: 2. Các tuyến nội tiết: Các tế bào nội tiết thường được tập hợp thành một cơ quan gọi là tuyến nội tiết. Ở động vật các tuyến thường được phân biệt thành hai loại: tuyến ngoại 73 tiết và tuyến nội tiết.
Các tuyến ngoại tiết (exocrine gland) sản xuất ra các chất như mồ hôi, chất nhờn, các enzim tiêu hóa và phóng thích chúng đến các vị trí thích hợp nhờ các ống dẫn. Ngược lại các tuyến nội tiết (endocrine gland) là những tuyến không có ống dẫn. Chúng sản xuất ra các hormone và tiết những chất nầy vào dịch cơ thể. Các hormone: Trong cơ thể người có hơn 50 hormone đã được biết đến.
Về bản chất hóa học, những hormone này có thể được chia thành hai loại: hormone steroid và hormone dẫn xuất từ axit amin. Hormone steroid là các phân tử lipid được hình thành từ cholesterol. Hormone dẫn xuất từ các axit amin bao gồm các hormone amin (dạng biến đổi của một axit amin), hormone peptide (một sợi ngắn gồm một ít axit amin) và hormone protein. Mỗi hormone có một cấu trúc chuyên biệt được nhận biết bởi các tế bào đích.
Bước đầu tiên trong hoạt động của hormone là sự gắn của chúng vào một thụ thể (receptor). Sự gắn hormone vào thụ thể sẽ phát động đáp ứng của tế bào đích đối với tín hiệu hormone.