Как происходила эволюция нервной системы в природе кратко и понятно

Обновлено: 05.07.2024

Совершенствование нервной системы – одно из главных направлений эволюции животного мира. Это направление содержит огромное количество загадок для науки. Не совсем ясен даже вопрос происхождения нервных клеток, хотя принцип их функционирования удивительно сходен у представителей самых разных таксономических групп. Филогенетические преобразования нервной системы часто не укладываются в рамки традиционных представлений.

Наиболее простой вариант нервной системы (по диффузному типу) наблюдается у кишечнополостных (тип Cnidaria). Их нервные клетки относительно равномерно распределены в мезоглее. Однако даже у этих животных у подвижных форм наблюдается концентрация нервных клеток.

Более упорядоченную нервную систему мы встречаем в типе плоских червей (тип Plathelminthes). Нейроны переднего конца их тела концентрируются в головной ганглий, от которого отходят два или четыре нервных ствола. Но, возможно, самый древний тип нервной системы двусторонне-симметричных животных сохранился у нематод (тип Nematoda). У них не нервные, а мышечные клетки формируют отростки для нервно-мышечного соединения. Сама нервная система нематод представлена четырьмя стволами, соединенными окологлоточным нервным кольцом.

Более сложную структуру нервной системы имеют кольчатые черви (тип Annelida) с брюшной нервной цепочкой из ганглиев. Окологлоточное нервное кольцо включает в себя самый крупный головной ганглий. Этот вариант нервной системы оказался столь удачным, что сохранился у всех вышестоящих групп беспозвоночных.

Членистоногие (тип Arthropoda) и моллюски (тип Mollusca) являются самыми многочисленными типами животного царства, что показывает успех их эволюции. У них наблюдается прогрессирующая концентрация нейронов в головном отделе, параллельно с усложняющимся поведением. Ганглии, как правило, соединены или сливаются. Нервные пути, соединяющие разные отделы нервной системы, в нейрофизиологии называются комиссурами.

У этих же представителей наиболее четко можно наблюдать реализацию двух стратегий поведения в эволюции беспозвоночных – ригидности и пластичности.

Ригидность представляет собой эволюционную направленность к генетически жестко программируемым действиям. Она нашла свое наиболее законченное выражение в поведении насекомых. Несмотря на всю сложность поведения, их миниатюрная нервная система имеет готовый набор программ. Так, количество нейронов у пчелы (Apis melifera) всего 950 000, что составляет ничтожную долю от их количества у человека (рис. 8.1). Но это количество позволяет ей осуществлять сложнейшие модели поведения практически без обучения. Большое число исследований посвящено изучению механизмов навигации у насекомых (в том числе пчел), их уникальной способности находить нужный путь. Эта способность базируется на использовании поляризационного света как компаса, что позволяет зрительная система насекомых.

Пластичность подразумевает возможность коррекции генетически детерминированного поведения. Из беспозвоночных эта способность наиболее четко наблюдается у представителей головоногих моллюсков. Так, осьминог (Octopus dofleini) способен к весьма сложным формам научения (рис. 8.2). Концентрация нейронов осьминога формирует самый крупный и сложный ганглий беспозвоночных (Wells M., 1966). Наиболее важную роль в нем выполняют зрительные доли.

Рис. 8.2. Осьминог способен к весьма сложным формам научения

Рис. 8.3. Обладают ли муравьи когнитивными способностями?

Понятия ригидности и пластичности следует рассматривать лишь как полюса единого континуума, аналогичного континууму генетической детерминации поведения. Причем у одного вида разные аспекты поведения могут характеризоваться разной степенью пластичности.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

§ 3. Функциональная организация нервной системы

§ 3. Функциональная организация нервной системы Нервная система необходима для быстрой интеграции активности различных органов многоклеточного животного. Иначе говоря, объединение нейронов представляет собой систему для эффективного использования сиюминутного

§ 5. Энергетические расходы нервной системы

§ 5. Энергетические расходы нервной системы Сопоставив размеры мозга и размеры тела животных, легко установить закономерность, по которой увеличение размеров тела чётко коррелирует с увеличением размеров мозга (см. табл. 1; табл. 3). Однако мозг является только частью

§ 24. Эволюция ганглиозной нервной системы

§ 24. Эволюция ганглиозной нервной системы На заре эволюции многоклеточных сформировалась группа кишечнополостных с диффузной нервной системой (см. рис. II-4, а; рис. II-11, а). Возможный вариант возникновения такой организации описан в начале этой главы. В случае

§ 26. Происхождение нервной системы хордовых

§ 26. Происхождение нервной системы хордовых Наиболее часто обсуждаемые гипотезы происхождения не могут объяснить появление одного из основных признаков хордовых — трубчатой нервной системы, которая располагается на спинной стороне тела. Мне хотелось бы использовать

§ 47. Особенности нервной системы млекопитающих

§ 47. Особенности нервной системы млекопитающих Центральная нервная система у млекопитающих развита больше, чем у какой-либо другой группы животных. Диаметр спинного мозга обычно несколько больше, чем у других тетрапод (см. рис. III-18, а). Он имеет два утолщения в грудном и

8.1. Принципы функционирования нервной системы

8.1. Принципы функционирования нервной системы Нервная система включает в себя нервную ткань и вспомогательные элементы, которые являются производными всех других тканей. В основе функционирования нервной системы лежит рефлекторная деятельность. Понятие рефлекса

Механизм действия нервной системы

1. КОНЦЕПЦИЯ СВОЙСТВ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

1. КОНЦЕПЦИЯ СВОЙСТВ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ Проблема индивидуально-психологических различий между людьми всегда рассматривалась в отечественной психологии как одна из фундаментальных. Наибольший вклад в разработку этой проблемы внесли Б.М. Теплев и В.Д. Небылицын, а также их

МЕДИАТОРЫ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Болезни нервной системы Л. В. Панышева

Болезни нервной системы Л. В. Панышева Исследования нервной системы Состояние и деятельность нервной системы имеют большое значение при патологии всех органов и систем организма. Мы опишем кратко только те исследования, которые можно и необходимо проводить при

Исследования нервной системы

Исследования нервной системы Состояние и деятельность нервной системы имеют большое значение при патологии всех органов и систем организма. Мы опишем кратко только те исследования, которые можно и необходимо проводить при клиническом обследовании собак в условиях

Типы нервной системы

Типы нервной системы Большое значение в патологии нервных заболеваний и лечении нервнобольных имеют типы нервной деятельности, разработанные академиком И. П. Павловым. В обычных условиях разные собаки по-разному реагируют на внешние раздражения, по-разному относятся к

Направления эволюции нервной системы

Направления эволюции нервной системы Мозг – структура нервной системы. Появление нервной системы у животных давало им возможность быстро адаптироваться к меняющимся условиям среды, что, безусловно, можно рассматривать как эволюционное преимущество. Общей

Заболевания нервной системы

Заболевания нервной системы Судороги. Судорожные проявления могут отмечаться у щенка в первые недели его жизни. Щенок в течение 30—60 секунд подергивает передними и задними конечностями, иногда отмечается подергивание головы. Пена, моча, кал не выделяются, как при

Исследование нервной системы

Исследование нервной системы Диагностика заболеваний нервной системы базируется на исследовании головного мозга и поведения собак. Ветеринар должен фиксироваться на следующих вопросах:– наличие у животного чувства страха, резких перемен в поведении;– наличие

8 Болезни нервной системы

8 Болезни нервной системы Нервная система собак работает по принципу обратной связи: из внешней среды через органы чувств и кожу в мозг поступают импульсы. Мозг воспринимает эти сигналы, перерабатывает их и посылает указания органу-исполнителю. Это так называемая

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Описание презентации по отдельным слайдам:

ЭВОЛЮЦИЯ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ У ЖИВОТНЫХ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Нервная система-одна из самых важных систем органов у животных. Она управляет сознательными действиями,автоматически регулирует все функции организма,а также с ее помощью поддерживается взаимодействие с окружающей средой. Нервная система организована по-разному у животных разных типов.

Простейшие У простейших нервная система отсутствует.

Кишечнополостные В результате эволюции нервная система появилась у кишечнополостных и имела диффузный или сетчатый тип . Наиболее древней нервной системой является диффузная. Такая нервная система характеризуется множественностью связей соседних элементов .(Этот тип имеется , например, у гидры). Другими словами, диффузная нервная система представляет собой сеть нервных клеток, распределенных по всему телу и связанных между собой тонкими отростками.

У медуз и полипов появляются скопления нервных клеток , например, около рта, по краям зонтика. Именно эти скопления являются предшественниками органов чувств.

Плоские черви Дальнейшая эволюция нервной системы идет по пути образования нервных узлов (ганглиев). Эти узлы возникают там, где находятся клетки, воспринимающие раздражение из окружающей среды. Этот тип нервной системы имеется у плоских червей. В переднем конце тела плоского червя расположены парные ганглии, от которых отходят вперед нервные волокна и органы чувств, а также нервные стволы, идущие вдоль тела.

КРУГЛЫЕ ЧЕРВИ У круглых червей головные ганглии сливаются в окологлоточное нервное кольцо, от которого также идут нервные стволы вдоль тела.

КОЛЬЧАТЫЕ ЧЕРВИ У кольчатых червей образуется нервная цепочка. В каждом членике формируются самостоятельные парные нервные узлы. Все они соединяются продольными и поперечными тяжами. Нервная система приобретает строение, напоминающие лестницу. Иногда обе цепочки сближаются и соединяются по средней части тела в непарную брюшную нервную цепочку.

МОЛЛЮСКИ У моллюсков нервная система представлена узлами в разных отделах тела и отходящими от них нервами. У двустворчатых моллюсков в нервной системе есть три пары нервных узлов. Вокруг глотки у головоногих моллюсков наблюдается скопление нервной ткани.

Членистоногие У членистоногих такой же тип нервной системы, как и у кольчатых червей, но количество нервных узлов уменьшается, а размер их увеличивается, особенно в головном или в головогрудном отделе.

Хордовые У низших хордовых нервная трубка имеет вид полой трубки с отходящими от трубки нервами. У ланцетника в головном отделе образуется небольшое расширение – зачаток головного мозга. Это расширение получило название желудочка. .

У высших хордовых на переднем конце нервной трубки образуется три вздутия: передний, средний и задний пузыри. Из первого мозгового пузыря образуется в дальнейшем передний и промежуточный мозг, из среднего – средний, из заднего – мозжечок и продолговатый мозг, переходящий в спинной.

У всех классов позвоночных животных мозг состоит из 5 отделов (передний, промежуточный, средний, задний и продолговатый), но степень их развития неодинакова. У животных разных классов разное строение головного мозга.

Мозг рыб Передний мозг небольшой, не разделен на полушарии, имеет только один желудочек. Передний мозг выполняет функцию обонятельного центра. Средний мозг является высшим регуляторным и интегративным центром. Он состоит из двух зрительных долей и является наиболее крупным отделом мозга. Промежуточный мозг состоит из крыши (таламуса) и дна (гипоталамуса) С гипоталамусом связан гипофиз, а с таламусом - эпифиз. Мозжечок у рыб хорошо развит, поскольку их движения отличаются большим разнообразием. Продолговатый мозг без резкой границы переходит в спинной мозг и в нем сосредоточен пищевой, сосудодвигательный и дыхательный центры. От мозга отходит 10 пар черепно-мозговых нервов, что характерно для низших позвоночных.

Мозг амфибии У амфибий наблюдаются изменения в головном мозге, что связано с переходом к наземному' образу жизни. Передний мозг у них значительно крупнее: в нем два полушария и два желудочка. В крыше переднего мозга- нервные волокна, образующие- архипаллиум. Все еще хорошо развиты обонятельные доли. Высшим интегративным центром остается средний мозг (ихтиопсидный тип). Строение такое же, как у рыб. Мозжечок имеет вид небольшой пластинки. Промежуточный и продолговатый мозг такие же, как у рыб.

МОЗГ РЕПТИЛИИ Рептилии относятся к высшим позвоночным и характеризуются более активным образом жизни. Передний мозг -самый крупный отдел головного мозга. От него отходят развитые обонятельные доли. Крыша остается тонкой, но на медиальной и латеральной стороне каждого полушария появляются островки коры. Промежуточный мозг, будучи связан с эпифизом и гипофизом, имеет дорсальный придаток - теменной орган, воспринимающий световые раздражения. Средний мозг меньше, снижается и его значение как зрительного центра. Мозжечок развит значительно лучше, чем у амфибий. Продолговатый мозг образует резкий изгиб, характерный для высших позвоночных, в том числе и для человека.

МОЗГ ПТИЦЫ Нервная система развита значительно лучше, чем у пресмыкающихся. У птиц наблюдается дальнейшее увеличение общего объема головного мозга, особенно переднего. Передний мозг у птиц - это высший интегративный центр. Обонятельные доли развиты слабо. Промежуточный мозг небольших размеров и связан с гипофизом и эпифизом. Средний мозг имеет хорошо развитые зрительные доли, что обусловлено ведущей ролью зрения в жизни птиц. Мозжечок крупный, имеет среднюю часть с поперечными бороздами и небольшие боковые выросты.

МОЗГ МЛЕКОПИТАЮЩЕГО Передний мозг - это наиболее крупный отдел головного мозга. Главная особенность переднего мозга - значительное развитие коры полушарий, которая собирает всю сенсорную информацию от органов чувств, производит высший анализ и синтез этой информации и становится аппаратом тонкой условно-рефлекторной деятельности, а у высокоорганизованных млекопитающих - и психической деятельности Промежуточный мозг содержит около 40 ядер. Специальные ядра таламуса перерабатывают зрительные, тактильные, вкусовые сигналы, направляя их затем в соответствующие зоны коры больших полушарий. В среднем мозге на смену двухолмия приходит четверохолмие. Его передние холмы являются зрительными, а задние связаны со слуховыми рефлексами. Продолговатый мозг. В нем по бокам обособляются пучки нервных волокон, идущих к мозжечку, а на нижней поверхности - продолговатые валики, получившие название пирамид.

Мозжечок имеет развитые боковые доли (полушария), покрытые корой, и червь. Мозжечок связан со всеми отделами нервной системы, имеющими отношение к управлению движениями - с передним мозгом, стволом мозга и вестибулярным аппаратом. Он обеспечивает координацию движений.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ ВЫПОЛНИЛ СЕМЕНОВ НИКИТА, МБОУ СШ № 8 (РУКОВОДИТЕЛЬ:КАРЕВА Н.В.

Группа ученых из США проследила эволюцию калиевых каналов – важных элементов нервной системы, и сделала вывод, что многие из них появились уже почти в современном виде около 600 миллионов лет назад, у общего предка почти всех современных видов животных, кроме самых примитивных.

Среди живущих и здравствующих на сегодняшний день типов животных в связи с крайней примитивностью нервная система отсутствует у губок и пластинчатых. Одним из первых от общего эволюционного ствола отделились гребневики. Гребневики в значительной степени представляют загадку для ученых, даже несмотря на то, что их геном некоторое время назад был прочитан. Существует теория, что гребневики – наиболее архаичные животные из дошедших до нас.

Особое внимание ученых привлекает нервная система гребневиков и их мышечные клетки. Оба эти типа ткани работают за счет проведения электрических импульсов. Почему это важно – станет понятно в дальнейшем. У гребневиков и то, и то есть, но имеет минимальное сходство с нервной системой и мышечной тканью всех остальных видов. Это заставляет задуматься, не развивалась ли нервная система независимо дважды.

После гребневиков отделились стрекающие. В этот тип входят медузы, гидры, актинии и т.д. Они, как правило, обладают радиальной симметрией и стрекательными клетками. Стрекательные клетки могут стрелять во врагов капсулами с ядом и служат для обороны и охоты. Этим типам противопоставляется таксон Bilateralia (двусторонне-симметричные), к которому относятся все остальные, более развитые животные, даже если двусторонней симметрией они обладают только на некоторых жизненных этапах.

Общие черты в строении нервной системы как раз и были обнаружены у двусторонне-симметричных и стрекающих. В основе работы нервной системы лежит движение вдоль отростков нервной клетки потенциала действия.

Сигнал передается вдоль клетки в виде волны реполяризации мембраны. В этом процессе активно участвуют ионные каналы. Ионные каналы – это белки, сквозь которые при определенных условиях через клеточную мембрану могут проникать заряженные молекулы. В распространении потенциала действия играют роль потенциалзависимые ионные каналы. Когда сигнал от соседней клетки передается, он слегка меняет разность потенциалов на мембране. Этого изменения достаточно, чтобы открыть натриевые каналы, сквозь которые положительно заряженные ионы натрия устремляются внутрь: по градиенту концентрации и из-за отрицательного заряда внутри. Перемещение ионов натрия приводит к тому, что вот уже снаружи на мембране отрицательный заряд, а внутри – положительный. После этого запускаются обратные процессы, и через какое-то время потенциал покоя восстанавливается. Именно в этих обратных процессах принимают участие потенциалзависимые калиевые каналы, ставшие предметом изучения авторов работы.

Распространение потенциала действия по аксону

В нервных клетках человека представлены несколько семейств калиевых каналов. У них различные, хотя и частично пересекающиеся, функции и ниши. Авторы работы изучили эволюционную историю некоторых групп каналов и пришли к выводу, что все изученные группы кроме одной появились у общего предка стрекающих и двусторонне-симметричных, но отсутствовали у общих предков двух этих таксонов и гребневиков.

И только один из белков, входящий в состав калиевого канала, оказался общим и для гребневиков тоже. Этот белок и кодирующий его ген называются Shaker (от английского глагола to shake – трясти). Название белок получил за то, что мушки дрозофилы с мутацией в этом гене под действием эфирного наркоза хаотически шевелились, хотя должны были быть неподвижными.

Оказалось, что соответствующий белок гребневика даже может работать в клетках шпорцевых лягушек вместо их собственного белка, то есть изменился несильно.

На основании этих результатов можно сделать вывод, что у общего предка гребневиков, стрекающих и двусторонне-симметричных, были только очень зачаточные формы нервной системы, но все же они имелись. В дальнейшем развитие нервных систем у гребневиков и у всех остальных пошло по разным путям, и уже после эволюционного расставания с гребневиками общие предки стрекающих и двусторонне-симметричных обзавелись всем спектром потенциалзависимых калиевых каналов.

ТИП КРУГЛЫЕ ЧЕРВИ – окологлоточное нервное кольцо, нервные стволы с перемычками.

ТИП КОЛЬЧАТЫЕ ЧЕРВИ – Надглоточный и подглоточный узлы и брюшная нервная цепочка с нервными узлами, от узлов отходят нервы.

ТИП МОЛЛЮСКИ – диффузно-узловой тип нервной системы - нервные узлы находятся в разных частях тела и соединены нервными стволами. У головоногих – есть головной мозг.

ТИП ЧЛЕНИСТОНОГИЕ – окологлоточное нервное кольцо и брюшная нервная цепочка.

ТИП ХОРДОВЫЕ – У всех, кроме ланцетников, имеется головной мозг из 5 отделов(ПРОДОЛГОВАТЫЙ, СРЕДНИЙ, ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ, МОЗЖЕЧОК И ПЕРЕДНИЙ), спинной мозг, нервы и нервные узлы.

1. КЛАСС ЛАНЦЕТНИКИ – нервная система представлена нервной трубкой.

2. КЛАСС РЫБЫ –из 5 отделов головного мозга хорошо развиты промежуточный, средний и мозжечок.

КЛАСС ЗЕМНОВОДНЫЕ – хорошо развит передний мозг, слабо развит мозжечок (из-за однообразных движений).

КЛАСС ПРЕСМЫКАЮЩИЕСЯ – хорошо развит передний мозг и мозжечок.

КЛАСС ПТИЦЫ – сильно развиты большие полушария, мозжечок. .

В головном мозге происходит дальнейшее развитие коры переднего мозга и мозжечка, в связи с полетом усложняются органы чувств, особенно органы зрения.

КЛАСС МЛЕКОПИТАЮЩИЕ – самая высоко развитая НС. Больше всего развиты большие полушария, которые покрыты корой.

Читайте также: