Bài 17. Cảm ứng ở động vật
Nội dung lý thuyết
I. CÁC HÌNH THỨC CẢM ỨNG Ở ĐỘNG VẬT
1. Cảm ứng ở động vật có hệ thần kinh lưới
- Hệ thần kinh lưới gặp ở động vật có cơ thể đối xứng toả tròn như động vật ngành Ruột khoang.
- Ở hệ thần kinh lưới, các tế bào thần kinh phân bố rải rác khắp cơ thể và liên kết với nhau tạo thành mạng lưới thần kinh, vì vậy, khi bị kích thích, toàn bộ cơ thể động vật phản ứng.
@6098938@
2. Cảm ứng ở động vật có hệ thần kinh chuỗi hạch
- Hệ thần kinh chuỗi hạch gặp ở ngành Giun dẹp, Giun tròn, Chân khớp,...
- Hạch thần kinh được tạo thành từ nhiều tế bào thần kinh. Các hạch thần kinh liên kết với nhau tạo thành chuỗi hạch thần kinh. Mỗi hạch thần kinh là một trung tâm điều khiển hoạt động của một vùng xác định trên cơ thể. Ở Chân khớp, hạch đầu (hạch não) phát triển mạnh hơn so với các hạch khác và chi phối các hoạt động phức tạp của cơ thể.
@6099090@
3. Cảm ứng ở động vật có hệ thần kinh ong
- Hệ thần kinh ống gặp ở động vật thuộc các lớp Cá, Lưỡng cư, Bò sát, Chim và Thú.
- Hệ thần kinh ống cấu tạo từ số lượng rất lớn tế bào thần kinh. Các tế bào thần kinh tập trung lại thành một ống nằm ở phần lưng cơ thể và phân chia thành thần kinh trung ương (gồm não bộ và tuỷ sống) và thần kinh ngoại biên (gồm các hạch thần kinh và các dây thần kinh não, tuỷ).
@6100059@
II. TẾ BÀO THẦN KINH
Tế bào thần kinh còn gọi là neuron, là đơn vị cấu tạo và chức năng của hệ thần kinh.
1. Cấu tạo của neuron
- Hầu hết neuron đều cấu tạo từ ba phần: thân, sợi nhánh, sợi trục.
- Sợi nhánh: Mỗi neuron có từ một đến hàng nghìn sợi nhánh tiếp nhận thông tin và đưa về thân.
- Sợi trục của neuron có chức năng truyền xung thần kinh đến tế bào khác. Đầu tận cùng sợi trục phân thành nhiều nhánh và đầu mỗi nhánh phình lên tạo thành chuỳ synapse. Nhiều sợi trục có thêm bao (vỏ) myelin có tính chất cách điện. Các đoạn nhỏ trên sợi trục không được bao myelin bao bọc gọi là các eo Ranvier.
2. Chức năng của neuron
- Neuron có chức năng tiếp nhận kích thích, tạo ra xung thần kinh và truyền xung thần kinh đến neuron khác hoặc tế bào khác.
- Khi neuron không bị kích thích thì có điện thế nghỉ.
- Điện thế nghỉ là sự chênh lệch điện thế giữa hai bên màng tế bào khi tế bào không bị kích thích, bên trong màng tích điện âm so với bên ngoài màng tích điện dương.
- Khi neuron bị kích thích thì điện thế nghỉ biến đổi thành điện thế hoạt động (H 17.6).
b) Lan truyền điện thế hoạt động
- Điện thế hoạt động xuất hiện không dừng tại điểm phát sinh mà lan truyền dọc theo sợi thần kinh. Cách lan truyền và tốc độ lan truyền của điện thế hoạt động trên sợi thần kinh có bao myelin và không có bao myelin là khác nhau.
- Trên sợi thần kinh không có bao myelin, điện thế hoạt động lan truyền là do khử cực, đảo cực và tái phân cực liên tiếp từ vùng này sang vùng khác kế tiếp.
Trên sợi thần kinh có bao myelin, điện thế hoạt động lan truyền là do khử cực, đảo cực và tái phân cực liên tiếp từ eo Ranvier này sang eo Ranvier kế tiếp, nghĩa là lan truyền theo cách nhảy cóc từ eo Ranvier này sang eo Ranvier khác.
- Ở người, tốc độ lan truyền xung thần kinh trên sợi vận động (có bao myelin) là khoảng 120 m/s, còn trên sợi giao cảm (không có bao myelin) là khoảng 3 - 5 m/s.
III. SYNAPSE
Synapse là diện tiếp xúc giữa tế bào thần kinh với tế bào thần kinh hoặc giữa tế bào thần kinh với tế bào khác. Xung thần kinh từ sợi trục của neuron này đi qua synapse sang tế bào khác.
Trong hệ thần kinh, mỗi neuron có thể có hàng trăm đến hàng nghìn synapse.
1. Cấu tạo của synapse
Synapse có hai loại: synapse hoá học và synapse điện. Synapse hoá học là synapse phổ biến ở động vật.
- Mỗi synapse thường chứa một loại chất chuyển giao thần kinh (chất trung gian hoá học).
b) Truyền tin qua synapse
Thông tin dưới dạng xung thần kinh khi đến synapse được truyền qua synapse nhờ chất chuyển giao thần kinh.
- Sau khi điện thế hoạt động xuất hiện ở màng sau và lan truyền đi tiếp, enzyme acetylcholinesterase có ở màng sau sẽ phân huỷ acetylcholine thành acetate và choline. Choline quay trở lại màng trước, đi vào chùy synapse và tham gia vào quá trình tổng hợp acetylcholine chứa trong các túi.
4. Phản xạ
a) Khái niệm phản xạ và cung phản xạ
- Phản xạ là phản ứng của cơ thể trả lời các kích thích từ môi trường bên trong hoặc bên ngoài thông qua hệ thần kinh.
- Phản xạ thực hiện qua cung phản xạ. Một cung phản xạ điển hình gồm năm bộ phận:
+ Bộ phận tiếp nhận kích thích: là thụ thể cảm giác.
+ Đường dẫn truyền hướng tâm: là dây thần kinh cảm giác do các neuron cảm giác tạo thành.
+ Bộ phận trung ương: là tuỷ sống và não bộ do các neuron trung gian (còn gọi là neuron liên lạc) tạo thành.
+ Đường dẫn truyền li tâm: là dây thần kinh vận động do các neuron vận động tạo thành.
+ Bộ phận đáp ứng: là cơ hay tuyến.
+ Bất kì một bộ phận nào của cung phản xạ bị tổn thương, phản xạ sẽ không thực hiện được.
@6100507@
2. Các thụ thể cảm giác
- Thụ thể cảm giác là neuron hoặc tế bào biểu mô chuyên hoá, cũng có thể là các đầu mút của neuron đáp ứng với kích thích đặc hiệu. Một số thụ thể cảm giác tồn tại đơn độc, một số khác tập trung lại cùng với các loại tế bào khác tạo nên các cơ quan cảm giác như mắt, tai, mũi, lưỡi,...
- Thụ thể cảm giác có chức năng tiếp nhận và chuyển đổi các dạng năng lượng của kích thích thành điện thế thụ thể, khởi phát điện thế hoạt động lan truyền tới trung ương thần kinh.
3. Vai trò của cảm giác vị giác, khứu giác, xúc giác
4. Thị giác
- Thị giác hay cảm giác ánh sáng khởi đầu từ mắt. Mắt tiếp nhận ánh sáng và chuyển tín hiệu đến vùng thị giác ở vỏ não.
- Cơ chế tiếp nhận ánh sáng: Ánh sáng khúc xạ từ vật vào mắt, đi qua hệ thống khúc xạ ánh sáng, tế bào hạch, tế bào lưỡng cực, cuối cùng đến tế bào que và nón → phản ứng với ánh sáng và gây khởi phát xung thần kinh ở tế bào lưỡng cực → tế bào hạch và đi theo dây thần kinh thị giác về vùng thị giác (thuỳ chẩm) trên vỏ não cho cảm giác về hình ảnh và màu sắc của vật.
- Lượng thông tin mà cơ thể tiếp nhận thông qua thụ thể quang học là lớn nhất nếu so sánh với lượng thông tin tiếp nhận từ các loại thụ thể cảm giác khác.
@6100289@
5. Thính giác và giữ thăng bằng
- Thính giác hay cảm giác âm thanh và giữ thăng bằng được khởi đầu bằng cơ quan cảm giác là tai.
- Tai có hai chức năng, đó là tiếp nhận âm thanh và tham gia giữ thăng bằng cơ thể.
- Tai và chức năng tiếp nhận âm thanh:
+ Bộ phận tiếp nhận âm thanh gồm tai ngoài, tai giữa và ốc tai.
+ Sóng âm từ nguồn âm phát ra truyền theo ống tai vào màng nhĩ, rồi truyền qua chuỗi xương tai giữa làm rung màng cửa sổ bầu dục tạo ra sóng áp lực truyền trong ốc tai → làm các tế bào có lông bị kích thích → xuất hiện điện thế hoạt động lan truyền về thuỳ thái dương của vỏ não cho cảm giác về âm thanh.
+ Dựa vào cảm giác âm thanh, động vật đưa ra các phản ứng rất đa dạng như định hướng tìm con mồi, xác định kẻ săn mồi, tìm bạn tình, báo động nguy hiểm,...
- Tai và chức năng giữ thăng bằng:
+ Nhờ cơ quan tiền đình nằm trong tai trong, gồm nang cầu, nang bầu dục và ba ống bán khuyên.
+ Tuỳ theo tư thế và hoạt động của cơ thể, dịch lỏng chuyển dịch trong các bộ phận của cơ quan tiền đình theo một hướng nhất định → làm tế bào có lông hưng phấn, xuất hiện xung thần kinh truyền về hành não và tiểu não → xung thần kinh sẽ được truyền đi theo hai hướng: đến các nhóm cơ của cơ thể điều chỉnh sự co, dãn của chúng, giúp cơ thể giữ được thăng bằng và đến vỏ não cho cảm nhận về vị trí, chuyển động của cơ thể.
+ Nhờ cơ quan tiền đình, các loài động vật đào hang cảm nhận được hướng di chuyển trong hang tối.
4. Phản xạ không điều kiện và phản xạ có điều kiện
Động vật không xương sống có hệ thần kinh kém phát triển, khó thành lập phản xạ có điều kiện nên các phản xạ của chúng hầu hết là phản xạ không điều kiện. Các loài thú có hệ thần kinh rất phát triển, đặc biệt là bán cầu đại não nên rất thuận lợi cho quá trình học tập và rút kinh nghiệm.
a) Đặc điểm của phản xạ không điều kiện và phản xạ có điều kiện
@6100443@
b) Phân loại phản xạ không điều kiện
- Phản xạ không điều kiện có thể phân loại theo các tiêu chí khác nhau.
- Phản xạ không điều kiện thường được phân loại dựa theo chức năng: phản xạ sinh dưỡng, phản xạ tự vệ, phản xạ sinh dục, phản xạ vận động, phản xạ định hướng,...
- Mỗi loại phản xạ này lại gồm nhiều phản xạ khác nhau.
c) Điều kiện hình thành phản xạ có điều kiện
- Theo I. Pavlov:
I. Pavlov đã tiến hành thí nghiệm và thu được kết quả như hình:
Từ kết quả thí nghiệm đưa ra các điều kiện hình thành phản xạ có điều kiện dưới đây:
+ Thành lập phản xạ có điều kiện phải dựa trên phản xạ không điều kiện hoặc phản xạ có điều kiện đã được hình thành vững chắc.
+ Phải kết hợp một số lần nhất định giữa kích thích có điều kiện (ánh đèn) và kích thích không điều kiện (thức ăn).
+ Kích thích có điều kiện phải tác động trước hoặc đồng thời với kích thích không điều kiện.
- Theo B. F. Skinner:
B. F. Skinner đã làm thí nghiệm như sau: Chuột được thả vào trong lồng có bàn đạp gắn với thức ăn. Chuột chạy trong lồng và vô tình đạp phải bàn đạp thì thức ăn rơi ra. Lặp lại một số lần ngẫu nhiên như vậy, chuột đã học được bài học là nhấn bàn đạp sẽ có thức ăn, vì vậy mỗi khi thấy đói chuột chạy đến nhấn bàn đạp để có thức ăn. Như vậy, điều kiện thành lập các phản xạ có điều kiện là các hành động lặp đi lặp lại kèm theo có thưởng hoặc phạt.
d) Cơ chế hình thành phản xạ có điều kiện
- Theo Pavlov, quá trình hình thành phản xạ có điều kiện là quá trình hình thành liên hệ thần kinh giữa các vùng thần kinh khác nhau trên vỏ não khi bị kích thích đồng thời, còn theo Skinner, các hành động lặp đi lặp lại kèm theo thưởng (hoặc phạt) làm tăng cường sự kết nối giữa các neuron trong hệ thống thưởng của não.
- Vậy bản chất của liên hệ thần kinh giữa các vùng thần kinh khác nhau trên vỏ não của Paplov và tăng cường sự kết nối giữa các neuron trong hệ thống thưởng của Skinner là gì?
- Các nghiên cứu gần đây cho thấy có những thay đổi về liên hệ giữa các neuron khi chúng tăng cường hoạt động do bị kích thích nhiều lần như hình thành thêm chuỳ synapse, kéo dài chuỳ synapse, tăng số lượng nhánh nhỏ của sợi nhánh hoặc thay đổi cấu tạo và chức năng của các thụ thể ở màng sau synapse, nhờ vậy thông tin đi qua synapse dễ dàng hơn.
V. MỘT SỐ BỆNH DO TỔN THƯƠNG HỆ THẦN KINH VÀ CƠ CHẾ GIẢM ĐAU
1. Bệnh do tổn thương hệ thần kinh
- Tổn thương thần kinh ngoại biên: Dây thần kinh ngoại biên có thể bị tổn thương dẫn đến mất cảm giác hoặc mất khả năng vận động ở các vùng khác nhau của cơ thể.
- Tổn thương thần kinh trung ương: Não có thể bị tổn thương. Tuỳ mức độ và vùng não bị tổn thương mà hậu quả đưa đến rất khác nhau.
2. Cơ chế giảm đau của thuốc giảm đau
- Một số loại thuốc uống và tiêm tác dụng lên thần kinh trung ương và thần kinh ngoại biên làm giảm đau.
- Thuốc tác động lên thần kinh trung ương: Ví dụ: Morphin và codein tạo cảm giác khoan khoái, dễ chịu nhưng lại ức chế giải phóng chất chuyển giao thần kinh ở não → giảm cảm giác đau. Hai chất này gây nghiện và gây lệ thuộc thuốc khi dùng kéo dài.
- Thuốc tác động lên thần kinh ngoại biên: Ví dụ: Thuốc gây tê làm giảm tính thấm của màng tế bào thần kinh đối với Na+ → ngăn chặn khử cực, đảo cực và tái phân cực trên sợi thần kinh cảm giác → xung thần kinh mang thông tin đau không thể lan truyền về đồi thị và vỏ não → giảm cảm giác đau.
VI. BẢO VỆ HỆ THẦN KINH ĐỐI VỚI CHẤT KÍCH THÍCH
- Hệ thần kinh rất dễ bị tổn thương nếu mất ngủ, căng thẳng thần kinh, ăn uống không khoa học, lạm dụng các chất kích thích.
- Các chất như heroin, cocaine,... là những chất kích thích rất mạnh lên hệ thần kinh. Các chất này lúc mới sử dụng cho cảm giác dễ chịu, sảng khoái, giảm mệt mỏi, giảm đau. Tuy nhiên, sau một số lần sử dụng sẽ gây nghiện và lệ thuộc vào chúng.