การพัฒนาของระบบประสาท

สิ่งมีชีวิตทุกชนิดในสิ่งแวดล้อมใดสิ่งแวดล้อมหนึ่งมีปฏิสัมพันธ์กับมันอยู่ตลอดเวลา จากสิ่งแวดล้อมภายนอก สิ่งมีชีวิตจะได้รับผลิตภัณฑ์อาหารที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิต สารที่ไม่จำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตจะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมภายนอก สิ่งแวดล้อมภายนอกมีผลดีหรือผลเสียต่อสิ่งมีชีวิต สิ่งมีชีวิตตอบสนองต่อผลกระทบเหล่านี้และการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมภายนอกด้วยการเปลี่ยนแปลงสถานะภายใน ปฏิกิริยาของสิ่งมีชีวิตสามารถแสดงออกมาในรูปแบบของการเจริญเติบโต การเสริมหรือลดความแข็งแรงของกระบวนการ การเคลื่อนไหว หรือการหลั่งสาร

สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่ง่ายที่สุดไม่มีระบบประสาท ปฏิกิริยาทั้งหมดที่สังเกตได้ในสิ่งมีชีวิตเหล่านี้คือการแสดงออกของกิจกรรมของเซลล์หนึ่งเซลล์

ในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ระบบประสาทประกอบด้วยเซลล์ที่เชื่อมต่อถึงกันด้วยกระบวนการที่สามารถรับรู้การระคายเคืองจากส่วนใดก็ได้ของพื้นผิวร่างกายและส่งแรงกระตุ้นไปยังเซลล์อื่นเพื่อควบคุมกิจกรรมของเซลล์ สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์รับรู้ผลกระทบของสภาพแวดล้อมภายนอกด้วยเซลล์เอ็กโทเดิร์มภายนอก เซลล์ดังกล่าวเชี่ยวชาญในการรับรู้การระคายเคือง แปลงการระคายเคืองให้เป็นศักย์ไฟฟ้าชีวภาพและนำการกระตุ้น จากเซลล์เอ็กโทเดิร์มที่จมอยู่ในส่วนลึกของร่างกาย ระบบประสาทที่มีโครงสร้างดั้งเดิมของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์จึงเกิดขึ้นระบบประสาท แบบเรติคูลาร์หรือ แบบกระจายตัวที่มีรูปแบบเรียบง่ายที่สุดนี้ พบในซีเลนเทอเรต เช่น ในไฮดรา สัตว์เหล่านี้มีเซลล์สองประเภท เซลล์ประเภทหนึ่งคือเซลล์รับซึ่งอยู่ระหว่างเซลล์ของผิวหนัง (เอ็กโทเดิร์ม) เซลล์เอฟเฟกเตอร์อีกประเภทหนึ่งคือเซลล์ที่อยู่ลึกเข้าไปในร่างกาย เชื่อมต่อกันและกับเซลล์ที่ตอบสนอง การระคายเคืองบริเวณส่วนใดส่วนหนึ่งของร่างกายไฮดราจะนำไปสู่การกระตุ้นเซลล์ที่ลึกลงไป ส่งผลให้สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์แสดงการเคลื่อนไหวของร่างกาย จับอาหาร หรือหลบหนีจากศัตรู

ในสัตว์ที่มีการจัดระเบียบสูงกว่า ระบบประสาทจะมีลักษณะเฉพาะคือมีเซลล์ประสาทรวมกันจำนวนมาก ซึ่งก่อตัวเป็นศูนย์ประสาทหรือต่อมประสาท (ปมประสาท) โดยมีลำต้นประสาทยื่นออกมาจากต่อมเหล่านี้ ในระยะนี้ของการพัฒนาของสัตว์ระบบประสาทจะก่อตัวเป็นปุ่มในสัตว์ที่มีปมประสาท (เช่น ในแอนเนลิด) ต่อมประสาทจะอยู่ทางด้านท้องของท่อย่อยอาหารและเชื่อมต่อกันด้วยลำต้นประสาทตามขวางและตามยาว เส้นประสาทจะยื่นออกมาจากต่อมเหล่านี้ โดยกิ่งก้านของต่อมเหล่านี้จะสิ้นสุดที่ส่วนที่กำหนดด้วย ปมประสาทที่อยู่ตามปมประสาททำหน้าที่เป็นศูนย์สะท้อนของส่วนต่างๆ ของร่างกายที่สอดคล้องกัน ลำต้นประสาทตามยาวจะเชื่อมต่อต่อมต่างๆ ของส่วนต่างๆ ในครึ่งหนึ่งของร่างกายเข้าด้วยกันและสร้างโซ่ตามยาวของช่องท้องสองโซ่ ที่ปลายด้านศีรษะของลำตัว ซึ่งอยู่หลังคอหอย มีต่อมน้ำเหลืองขนาดใหญ่เหนือหลอดอาหารคู่หนึ่ง ซึ่งเชื่อมต่อกับต่อมน้ำเหลืองคู่หนึ่งในห่วงโซ่ช่องท้องด้วยวงแหวนเส้นประสาทรอบคอหอย ต่อมน้ำเหลืองเหล่านี้มีพัฒนาการมากกว่าต่อมน้ำเหลืองอื่นๆ และเป็นต้นแบบของสมองในสัตว์มีกระดูกสันหลัง โครงสร้างแบบแบ่งส่วนของระบบประสาทนี้ช่วยให้เซลล์ประสาททั้งหมดของร่างกายไม่ต้องตอบสนองต่อการกระตุ้นในบริเวณผิวกายของสัตว์ แต่ใช้เฉพาะเซลล์ในส่วนที่กำหนดเท่านั้นเมื่อเกิดการระคายเคืองในบริเวณต่างๆ ของร่างกาย

ขั้นตอนต่อไปของการพัฒนาของระบบประสาทคือเซลล์ประสาทจะไม่เรียงตัวกันเป็นโหนดแยกจากกันอีกต่อไป แต่จะสร้างสายประสาทที่ยาวต่อเนื่องกัน ซึ่งภายในจะมีช่องว่าง ในระยะนี้ ระบบประสาทเรียกว่าระบบประสาทแบบท่อโครงสร้างของระบบประสาทที่มีลักษณะเป็นท่อประสาทเป็นลักษณะเฉพาะของสัตว์ที่มีแกนสันหลังทั้งหมด ตั้งแต่สัตว์ที่ไม่มีกะโหลกศีรษะที่มีโครงสร้างเรียบง่ายที่สุดไปจนถึงสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและมนุษย์

ตามธรรมชาติของเมตามีริกของร่างกายของสัตว์ที่มีแกนสันหลัง ระบบประสาทแบบท่อเดียวประกอบด้วยโครงสร้างซ้ำๆ กันจำนวนหนึ่งหรือหลายส่วน กระบวนการของเซลล์ประสาทที่ประกอบเป็นส่วนของเส้นประสาทจะแตกแขนงออกไปตามส่วนเฉพาะของร่างกายและกล้ามเนื้อที่สอดคล้องกับส่วนนั้น

ดังนั้น การปรับปรุงรูปแบบการเคลื่อนไหวของสัตว์ (จากวิธีการบีบตัวของกล้ามเนื้อในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่ง่ายที่สุดไปจนถึงการเคลื่อนไหวโดยใช้แขนขา) นำไปสู่ความจำเป็นในการปรับปรุงโครงสร้างของระบบประสาท ในคอร์เดต ส่วนของลำต้นของท่อประสาทคือไขสันหลัง ในไขสันหลังและส่วนลำต้นของสมองที่กำลังพัฒนาในคอร์เดต ในส่วนท้องของท่อประสาทมีเซลล์ "สั่งการ" ซึ่งแอกซอนของเซลล์เหล่านี้สร้างรากด้านหน้า ("สั่งการ") และในส่วนหลัง - เซลล์ประสาท ซึ่งแอกซอนของเซลล์ "รับความรู้สึก" ซึ่งตั้งอยู่ในปมประสาทไขสันหลังสื่อสารด้วย

ที่ส่วนหัวของท่อประสาท เนื่องจากอวัยวะรับความรู้สึกที่พัฒนาในส่วนหน้าของร่างกายและการมีอยู่ของอุปกรณ์เหงือก ส่วนเริ่มต้นของระบบย่อยอาหารและระบบทางเดินหายใจ โครงสร้างแบบแบ่งส่วนของท่อประสาท แม้จะยังคงอยู่ แต่ก็เกิดการเปลี่ยนแปลงที่สำคัญ ส่วนเหล่านี้ของท่อประสาทเป็นพื้นฐานที่สมองพัฒนาขึ้น การหนาขึ้นของส่วนหน้าของท่อประสาทและการขยายตัวของโพรงเป็นขั้นตอนเริ่มต้นของการแยกตัวของสมอง กระบวนการดังกล่าวพบเห็นแล้วในไซโคลสโทม ในระยะเริ่มต้นของการสร้างตัวอ่อน ในสัตว์ที่มีกะโหลกศีรษะเกือบทั้งหมด ส่วนหัวของท่อประสาทประกอบด้วยถุงประสาทหลักสามถุง ได้แก่ รอมบอยด์ (rhombencephalon) ซึ่งอยู่ใกล้กับไขสันหลังมากที่สุด ส่วนกลาง (mesencephalon) และส่วนหน้า (prosencephalon) การพัฒนาของสมองเกิดขึ้นควบคู่ไปกับการปรับปรุงไขสันหลัง การเกิดขึ้นของศูนย์ใหม่ในสมองทำให้ศูนย์ที่มีอยู่ของไขสันหลังอยู่ในตำแหน่งรอง ในส่วนของสมองที่อยู่ในถุงสมองส่วนหลัง (rhombencephalon) จะมีการพัฒนาของนิวเคลียสของเส้นประสาทเหงือก (คู่ที่ 10 - เส้นประสาทเวกัส) และศูนย์ที่ควบคุมกระบวนการหายใจ การย่อยอาหาร และการไหลเวียนของเลือดจะเกิดขึ้น การพัฒนาของสมองส่วนหลังได้รับอิทธิพลจากตัวรับแบบคงที่และเสียงซึ่งปรากฏอยู่แล้วในปลาที่อยู่ต่ำ (คู่ที่ 8 - เส้นประสาทเวสติบูโลคอเคลียร์) อย่างแน่นอน ในระยะนี้ของการพัฒนาสมอง สมองส่วนหลัง (ซีรีเบลลัมและพอนส์) จะโดดเด่นกว่าส่วนอื่นๆ การเกิดขึ้นและการพัฒนาของตัวรับการมองเห็นและการได้ยินจะกำหนดการพัฒนาของสมองส่วนกลาง ซึ่งเป็นที่ตั้งศูนย์ที่รับผิดชอบการทำงานของการมองเห็นและการได้ยิน กระบวนการทั้งหมดนี้เกิดขึ้นโดยเกี่ยวข้องกับความสามารถในการปรับตัวของสิ่งมีชีวิตในสัตว์ให้เข้ากับสภาพแวดล้อมในน้ำ

ในสัตว์ที่อยู่ในแหล่งที่อยู่อาศัยใหม่ - ในสภาพแวดล้อมทางอากาศ การปรับโครงสร้างเพิ่มเติมของทั้งสิ่งมีชีวิตโดยรวมและระบบประสาทจะเกิดขึ้น การพัฒนาเครื่องวิเคราะห์กลิ่นทำให้ปลายด้านหน้าของท่อประสาท (ถุงสมองด้านหน้าซึ่งเป็นที่ที่ศูนย์กลางที่ควบคุมการทำงานของกลิ่นตั้งอยู่) เกิดการปรับโครงสร้างเพิ่มเติม จึงเกิดสิ่งที่เรียกว่าสมองรับกลิ่น (rhinencephalon)

จากเวสิเคิลหลักทั้งสามอัน เนื่องมาจากการแยกส่วนเพิ่มเติมของสมองส่วนหน้าและรอมเบนเซฟาลอน จึงสามารถแยกส่วนต่างๆ ต่อไปนี้ (เวสิเคิลในสมอง) ได้ 5 ส่วน ได้แก่ สมองส่วนหน้า ไดเอนเซฟาลอน สมองส่วนกลาง สมองส่วนหลัง และเมดัลลาออบลองกาตา ส่วนกลางของไขสันหลังที่ปลายส่วนหัวของท่อประสาทจะกลายเป็นระบบของโพรงที่เชื่อมต่อกัน เรียกว่าโพรงสมองการพัฒนาเพิ่มเติมของระบบประสาทเกี่ยวข้องกับการพัฒนาที่ก้าวหน้าของสมองส่วนหน้าและการเกิดขึ้นของศูนย์ประสาทใหม่ ในแต่ละขั้นตอนต่อมา ศูนย์เหล่านี้จะอยู่ในตำแหน่งที่ใกล้กับส่วนหัวมากขึ้นเรื่อยๆ และควบคุมศูนย์ที่มีอยู่เดิมให้ตกอยู่ภายใต้อิทธิพลของศูนย์เหล่านั้น

ศูนย์ประสาทเก่าที่เกิดขึ้นในระยะเริ่มต้นของการพัฒนาจะไม่หายไป แต่จะถูกเก็บรักษาไว้โดยอยู่ในตำแหน่งรองเมื่อเทียบกับศูนย์ประสาทใหม่ ดังนั้น ร่วมกับศูนย์การได้ยิน (นิวเคลียส) ที่ปรากฏครั้งแรกในสมองส่วนหลัง ศูนย์การได้ยินจะปรากฏขึ้นตรงกลางและต่อมาในโทรเน็กเซฟาลอน ในสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก พื้นฐานของซีกสมองในอนาคตถูกสร้างขึ้นแล้วในสมองส่วนหน้า อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับในสัตว์เลื้อยคลาน ส่วนเกือบทั้งหมดของสมองส่วนนี้จะอยู่ในสมองรับกลิ่น ในสมองส่วนหน้า (โทรเน็กเซฟาลอน) ของสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก สัตว์เลื้อยคลาน และนก ศูนย์ใต้คอร์เทกซ์ (นิวเคลียสของสไตรเอตัม) และคอร์เทกซ์ซึ่งมีโครงสร้างดั้งเดิมจะแยกออกจากกัน การพัฒนาสมองในภายหลังเกี่ยวข้องกับการเกิดขึ้นของศูนย์รับและศูนย์การกระทำใหม่ในคอร์เทกซ์ ซึ่งอยู่ใต้ศูนย์ประสาทลำดับล่าง (ในส่วนก้านของสมองและไขสันหลัง) ศูนย์ใหม่เหล่านี้จะประสานงานกิจกรรมของส่วนอื่นๆ ของสมอง โดยเชื่อมโยงระบบประสาทให้เป็นโครงสร้างที่ทำหน้าที่ได้อย่างสมบูรณ์ กระบวนการนี้เรียกว่าคอร์ติโคไลเซชันของหน้าที่ต่างๆ การพัฒนาอย่างเข้มข้นของสมองส่วนปลายในสัตว์มีกระดูกสันหลังชั้นสูง (สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม) ทำให้ส่วนนี้ครอบงำส่วนอื่นๆ ทั้งหมด และครอบคลุมส่วนทั้งหมดในรูปแบบของเปลือกสมอง คอร์เทกซ์โบราณ (พาลีโอคอร์เทกซ์) และคอร์เทกซ์เก่า (อาร์คีโอคอร์เทกซ์) ซึ่งครอบครองพื้นผิวด้านหลังและด้านข้างหลังของซีกสมองในสัตว์เลื้อยคลาน จะถูกแทนที่ด้วยคอร์เทกซ์ใหม่ (นีโอคอร์เทกซ์) ส่วนเก่าจะถูกผลักไปที่พื้นผิวด้านล่าง (ด้านท้อง) ของซีกสมอง และในความลึก ราวกับว่าขดตัวขึ้น กลายเป็นฮิปโปแคมปัส (เขาของแอมมอน) และส่วนที่อยู่ติดกันของสมอง

พร้อมกันกับกระบวนการเหล่านี้ การแบ่งแยกและความซับซ้อนของส่วนอื่นๆ ทั้งหมดของสมองก็เกิดขึ้น: กลาง กลาง และหลัง การปรับโครงสร้างของเส้นทางที่ขึ้น (รับความรู้สึก ตัวรับ) และลง (สั่งการ ตัวกระตุ้น) ดังนั้น ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมระดับสูง มวลของเส้นใยของเส้นทางพีระมิดจะเพิ่มขึ้น โดยเชื่อมต่อศูนย์กลางของเปลือกสมองกับเซลล์สั่งการของส่วนหน้าของไขสันหลังและนิวเคลียสสั่งการของก้านสมอง

คอร์เทกซ์ของซีกสมองมีการพัฒนาสูงสุดในมนุษย์ ซึ่งอธิบายได้จากกิจกรรมการทำงานและการเกิดการพูดเป็นวิธีการสื่อสารระหว่างมนุษย์ IP Pavlov ผู้สร้างหลักคำสอนของระบบสัญญาณที่สอง ถือว่าคอร์เทกซ์ที่มีโครงสร้างซับซ้อนของซีกสมอง - คอร์เทกซ์ใหม่ - เป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับซีกสมองหลัง

การพัฒนาของสมองน้อยและไขสันหลังมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการเปลี่ยนแปลงในวิธีการเคลื่อนไหวของสัตว์ในอวกาศ ดังนั้นในสัตว์เลื้อยคลานที่ไม่มีแขนขาและเคลื่อนไหวโดยการเคลื่อนไหวของร่างกาย ไขสันหลังจะไม่หนาขึ้นและประกอบด้วยส่วนที่มีขนาดเท่ากันโดยประมาณ ในสัตว์ที่เคลื่อนไหวโดยใช้แขนขา ไขสันหลังจะหนาขึ้น ซึ่งระดับการพัฒนานั้นสอดคล้องกับความสำคัญในการทำงานของแขนขา หากขาหน้าพัฒนามากขึ้น เช่น ในนก ไขสันหลังส่วนคอจะหนาขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ในนก สมองน้อยมีส่วนยื่นด้านข้างที่เรียกว่า flocculus ซึ่งเป็นส่วนที่เก่าแก่ที่สุดของซีกสมองน้อย ซีกสมองน้อยถูกสร้างขึ้น และซีกสมองน้อยจะพัฒนาไปในระดับสูง หากการทำงานของขาหลังเป็นหน้าที่หลัก เช่น ในจิงโจ้ การหนาตัวของกระดูกสันหลังส่วนเอวก็จะเด่นชัดมากขึ้น ในมนุษย์ เส้นผ่านศูนย์กลางของการหนาตัวของไขสันหลังส่วนคอจะใหญ่กว่ากระดูกสันหลังส่วนเอว ซึ่งอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ามือซึ่งเป็นอวัยวะที่ใช้ในการคลอดบุตรสามารถเคลื่อนไหวร่างกายได้ซับซ้อนและหลากหลายกว่าขาส่วนล่าง

ในการพัฒนาศูนย์ควบคุมระดับสูงสำหรับกิจกรรมของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในสมอง ไขสันหลังจะอยู่ในตำแหน่งรอง มันรักษาอุปกรณ์แบบแบ่งส่วนที่เก่ากว่าของการเชื่อมต่อของไขสันหลังและพัฒนาอุปกรณ์เหนือส่วนที่มีการเชื่อมต่อทวิภาคีกับสมอง การพัฒนาของสมองแสดงให้เห็นในการปรับปรุงอุปกรณ์รับ การปรับปรุงกลไกการปรับตัวของสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อมโดยการเปลี่ยนแปลงการเผาผลาญ คอร์ติโคสเตียรอยด์ของฟังก์ชัน ในมนุษย์ เนื่องจากท่าทางตรงและที่เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงการเคลื่อนไหวของแขนขาส่วนบนในกระบวนการของกิจกรรมการคลอดบุตร ซีกสมองน้อยจึงพัฒนามากกว่าในสัตว์มาก

เปลือกสมองเป็นกลุ่มของส่วนปลายของเปลือกสมองของตัววิเคราะห์ทุกประเภทและเป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับการคิดแบบภาพโดยเฉพาะ (ตาม IP Pavlov ซึ่งเป็นระบบสัญญาณแรกของความเป็นจริง)การพัฒนาต่อไปของสมองในมนุษย์นั้นถูกกำหนดโดยการใช้เครื่องมืออย่างมีสติ ซึ่งทำให้มนุษย์ไม่เพียงแต่ปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงได้เช่นเดียวกับสัตว์เท่านั้น แต่ยังมีอิทธิพลต่อสภาพแวดล้อมภายนอกด้วย ในกระบวนการทำงานทางสังคม การพูดจึงกลายมาเป็นวิธีการสื่อสารที่จำเป็นระหว่างมนุษย์ ดังนั้น มนุษย์จึงได้รับความสามารถในการคิดแบบนามธรรม และระบบการรับรู้คำหรือสัญญาณจึงถูกสร้างขึ้น - ระบบสัญญาณที่สองตาม IP Pavlov ซึ่งวัสดุพื้นฐานคือเปลือกสมองใหม่

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]