На главную

Филогенез центральной нервной системы

Филогене́з центра́льной не́рвной систе́мы (от греч. φυλή – род, племя и ...генез) (развитие нервной системы в филогенезе; эволюция нервной системы; эволюционное развитие нервной системы; историческое развитие нервной системы), исторический прогрессивный процесс изменения нервной системы, который заключается в специализации её центрального отдела на обработке информации от органов чувств; реализации рефлекторной, инстинктивной и высшей нервной деятельности. Филогенез центральной нервной системы (ЦНС) является одним из основных процессов, лежащих в основе эволюции хордовых, и его этапы представлены в признаках строения ЦНС у крупных систематических групп.

Филогенез ЦНС – это одна из фундаментальных теорий материалистического мировоззрения. Развитие этой теории необходимо для понимания происхождения человека как биологического вида и понимания природы психики.

Методологические основы теории филогенеза центральной нервной системы

Для реконструкции ключевых этапов филогенеза ЦНС используют научные факты об эмбриогенезе, строении и функциях ЦНС в эволюционном ряду хордовых животных, палеонтологические данные, результаты палеогенетики и антропогенетики, а также законы и теории развития органического мира, разработанные К. М. Бэром, И. П. Мюллером, Э. Геккелем, Ч. Дарвином и А. Н. Северцовым и др.

Основные доказательства теории филогенеза центральной нервной системы

Доказательствами филогенетического развития ЦНС человека (Homo sapiens) являются обнаруживаемые палеонтологические останки, которые можно считать эволюционными формами рода Homo (Воронин. 1957[1]; Физиология поведения. 1987[2]; Андреева. 1999[3]; Дробышевский. 2016[4]).

Филогенез ЦНС в классах хордовых животных шёл по общему эволюционному пути, поэтому у животных эволюционно близких видов строение нервной ткани на клеточном уровне схожее (Блинков. 1964[5]; Андреева. 1999; Обухов. 2017[6]).

В эмбриогенезе ЦНС у каждого класса животных можно выделить стадии, на которых отделы ЦНС очень схожи по строению с аналогичными в предшествовавших эволюционных классах, хотя признаки предшествующих форм оказываются гораздо менее полными, сглаженными, а эмбриональные процессы – ускоренными (Кнорре. 1959[7]; Карамян. 1969[8]; Андреева. 1999).

Каждый ныне существующий класс многоклеточных животных имеет специфичное строение нервной системы или специфичный тип нервной системы. Типы нервной системы появлялись в эволюции последовательно, путём усложнения строения уже существовавших или объединения нескольких черт строения в единую более сложную систему. Эволюция типов нервной системы в филогенезе во многом была обусловлена освоением животными новых сред жизни, появлявшихся в результате эволюции биосферы (Сепп. 1959[9]; Никитенко. 1969[10]; Оленев. 1978[11]; Физиология поведения. 1987; Малахов. 2013[12]).

Типы нервной системы многоклеточных животных в эволюции

Самый простой тип нервной системы – это сеть нервных клеток у первых многоклеточных животных. Это сетчатый (диффузный) тип строения нервной системы у кишечнополостных. У человека схожим образом располагаются нейроны в стенках пищеварительного тракта – это ауэрбахово и мейснерово сплетения (Никитенко. 1969; Малахов. 2013; Боярчук. 2014[13]).

Считается, что в ходе эволюции в эмбриогенезе некоторых особей возникали изменения, которые показывали бо́льшую прогрессивность у дефинитивных форм. Эти изменения приводили к концентрации нервных клеток сети, что повлекло к появлению лестничного и узлового типов нервной системы. Лестничным типом называют нервную систему плоских червей. Она представлена двумя параллельными цепочками ядер (скопления нейронов). Ядра соединены между собой в продольном и поперечном направлениях. Круглые черви имеют окологлоточное нервное кольцо и цепочки ядер (чаще встречается 6 цепочек), идущих вдоль всего туловища, среди которых выделяются спинная и брюшная нервные цепочки. У человека схожее строение имеют симпатические стволы вегетативной нервной системы, располагающиеся по бокам от спинного мозга (Никитенко. 1969; Малахов. 2013; Боярчук. 2014).

Типы нервной системы у многоклеточных животных

Нервную систему моллюсков называют узловым типом. Она представлена шестью парами крупных ядер, располагающихся рядом с органами, которые они иннервируют. У человека аналогичные черты наблюдаются в строении вегетативной нервной системы, например вегетативные ганглии в стенках пищеварительного тракта, мочевого пузыря, сердца и некоторых других органов (Никитенко. 1969; Малахов. 2013; Боярчук. 2014).

У насекомых нервные клетки объединены в ядра, а ядра группируются в узлы (или ганглии), среди которых особенно выделяются надглоточный и подглоточный нервные ганглии. От этих ганглиев отходят нервные цепочки из более мелких ядер, идущие вдоль спинной и брюшной стороны туловища. Высокого развития достигают органы чувств, информация от которых обрабатывается в надглоточном ганглии. Такой тип нервной системы называют сложным узловым. Считается, что надглоточный ганглий и спинная нервная цепочка у насекомых являются органами, похожими (гомологичными) по функциям с головным и спинным мозгом хордовых животных (Ладыгина-Котс. 1958[14]; Никитенко. 1969; Винников. 1971[15]; Оленев. 1978; Малахов. 2013; Боярчук. 2014).

Эволюция спинного и головного мозга

У предков современных хордовых животных в эмбриогенезе появлялись признаки, которые у дефинитивных организмов стали более прогрессивными. Это слияние ядер нервных клеток головной части в передний отдел ЦНС и слияние мелких туловищных цепочек ядер в туловищный (спинной) мозг. Нервная система всех хордовых животных относится к трубчатому типу. Условно она подразделяется на центральный и периферический отделы, при этом центральная нервная система представлена головным и туловищным (спинным) мозгом.

Туловищный (спинной) мозг стал специализироваться на иннервации осевого скелета, мускулатуры туловища и конечностей, а также совместно с нервными ядрами заднего и продолговатого мозга регулировать работу внутренних органов. Развитие головного мозга было связано с развитием в краниальном отделе тела дистантных органов чувств и необходимостью обработки информации из внешней среды и формирования поведения (Блинков. 1964; Никитенко. 1969; Карамян. 1976[16]; Оленев. 1978; Леонтович. 1978[17]; Богословская. 1981[18]; Эволюционная физиология. 1983[19]; Физиология поведения. 1987; Андреева. 1999; Боярчук. 2014; Обухов. 2017).

Боковая поверхность головного мозга хордовых животных (вид слева)

Нервная система человека также относится к трубчатому типу, центральный отдел которой представлен спинным и головным мозгом.

Головной мозг всех хордовых животных состоит из пяти отделов, за исключением ланцетников, у которых передний отдел называется мозговым пузырём. Эти отделы, начиная от спинного мозга, называют продолговатым мозгом, мозжечком, средним мозгом, промежуточным мозгом и конечным мозгом.

Сенсорные сигналы входят в ЦНС до среднего мозга. Все вышележащие отделы сформировались для более точной обработки этих сигналов, регуляции работы функциональных систем организма, формирования ответной реакции и реализации сложных форм поведения (Блинков. 1964; Карамян. 1969; Винников. 1971; Леонтович. 1978; Андреева. 1999; Дробышевский. 2016; Савельев. 2019).

Эволюция коры больших полушарий

Самым эволюционно прогрессивным отделом ЦНС является кора больших полушарий. Эволюция коры больших полушарий изменяла взаимоотношения всех отделов в ЦНС. Часть функций из подкорковых структур переходила в кору, которая стала контролировать функции всех нижележащих структур ЦНС. Этот процесс получил название кортикализации функций (Воронин. 1957; Сепп. 1959; Эволюционная физиология. 1983; Крушинский. 1986[20]; Физиология поведения. 1987; Дробышевский. 2016; Строение и развитие коры ... 2019[21]).

В процессе филогенеза эволюция коры больших полушарий прошла 3 стадии. Вначале появилась древняя кора, она возникла ещё у рыб и являлась центральным отделом обработки информации от органов обоняния. У земноводных кора больших полушарий представлена древней и зачатком старой коры. У пресмыкающихся хорошо развиты древняя и старая кора больших полушарий и появляется зачаток новой коры. Новая кора уже хорошо развита у птиц и наибольшего развития достигает у млекопитающих (Воронин. 1957; Сепп. 1959; Эволюционная физиология. 1983; Крушинский. 1986; Физиология поведения. 1987; Дробышевский. 2016; Строение и развитие коры ... 2019).

Новая кора больших полушарий, появившись в эволюции, сразу же имела деление на сенсорные, ассоциативные и моторные зоны. Сенсорные зоны обеспечивают приём и обработку сигналов от органов чувств. Моторная зона участвует в реализации произвольных движений. Ассоциативные зоны связывают между собой активность сенсорных и моторных зон, прогнозируют и через моторную зону формируют сложные формы поведения и обеспечивают психическую деятельностью (Воронин. 1957; Сепп. 1959; Эволюционная физиология. 1983; Крушинский. 1986; Физиология поведения. 1987; Дробышевский. 2016; Строение и развитие коры ... 2019).

У человека древняя и старая кора играют важную роль в регуляции вегетативных функций, в реализации инстинктивного поведения и являются субстратом эмоций. Новая кора участвует в реализации всех когнитивных процессов – памяти, внимания, мышления, воображения. В процессе антропогенеза у человека в ассоциативных зонах сформировались центры речи (Воронин. 1957; Сепп. 1959; Эволюционная физиология. 1983; Крушинский. 1986; Физиология поведения. 1987; Дробышевский. 2016; Строение и развитие коры ... 2019).

Примечания

  1. ↑ Воронин Л. Г. Лекции по сравнительной физиологии высшей нервной деятельности / Л. Г. Воронин. – Москва : Издательство Московского университета, 1957.
  2. ↑ Физиология поведения. Нейробиологические закономерности / АН СССР, Отделение физиологии ; [В. П. Бабминдра и др. ; ред. А. С. Батуев]. – Ленинград : Наука, 1987. – (Руководство по физиологии).
  3. ↑ Андреева Н. Г. Эволюционная морфология нервной системы позвоночных : учебник для студентов вузов / Н. Г. Андреева, Д. К. Обухов. – 2-е изд., доп. и изм. – Санкт-Петербург : Лань, 1999.
  4. ↑ Дробышевский С. В. Эволюция мозга человека : анализ эндокраниометрических признаков гоминид / С. В. Дробышевский. – 3-е изд. – Москва : URSS, 2016.
  5. ↑ Блинков С. М. Мозг человека в цифрах и таблицах / С. М. Блинков, И. И. Глезер. – Ленинград : Медицина, 1964.
  6. ↑ Обухов Д. К. Эволюционная морфология нервной системы позвоночных : учебник для бакалавриата и магистратуры : для студентов вузов / Д. К. Обухов, Н. Г. Андреева. – 3-е изд., испр. и доп. – Москва : Юрайт, 2017. – (Авторский учебник).
  7. ↑ Кнорре А. Г. Краткий очерк эмбриологии человека с элементами общей, сравнительной и экспериментальной эмбриологии / А. Г. Кнорре. – Ленинград : Медгиз, 1959.
  8. ↑ Карамян А. И. Методологические основы эволюционной нейрофизиологии / А. И. Карамян ; АН СССР, Объединенный научный совет «Физиология человека и животных». – Ленинград : Наука, 1969.
  9. ↑ Сепп Е. К. История развития нервной системы позвоночных / Е. К. Сепп. – [2-е изд., испр. и доп.]. – Москва : Медгиз, 1959.
  10. ↑ Никитенко М. Ф. Эволюция и мозг / М. Никитенко ; АН БССР, Отдел зоологии и паразитологии. – Минск : Наука и техника, 1969.
  11. ↑ Оленев С. Н. Развивающийся мозг : клеточные, молекулярные и генетические аспекты нейроэмбриологии / С. Н. Оленев ; под ред. и с предисл. А. Г. Кнорре ; АН СССР, Секция химико-технологических и биологических наук. – Ленинград : Наука, 1978.
  12. ↑ Малахов В. В. Революция в зоологии: новые представления о системе и филогении многоклеточных животных / В. В. Малахов // Вестник Российской академии наук. – 2013. – Т. 83, № 3. – С. 210–215.
  13. ↑ Боярчук Е. Д. Анатомия и эволюция нервной системы : учебник для студентов вузов / Е. Д. Боярчук. – Луганск : Луганский национальный университет имени Тараса Шевченко, 2014.
  14. ↑ Ладыгина-Котс Н. Н. Развитие психики в процессе эволюции организмов / Н. Н. Ладыгина-Котс. – Москва : Советская наука, 1958.
  15. ↑ Винников Я. А. Цитологические и молекулярные основы рецепции : эволюция органов чувств / Я. А. Винников ; АН СССР, Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И. М. Сеченова. – Ленинград : Наука, 1971.
  16. ↑ Карамян А. И. Эволюция конечного мозга позвоночных / А. И. Карамян ; Академия наук СССР, Научный совет по комплексным проблемам физиологии человека и животных. – Ленинград : Наука, Ленинградское отделение, 1976.
  17. ↑ Леонтович Т. А. Нейронная организация подкорковых образований переднего мозга / Т. А. Леонтович ; Академия медицинских наук СССР. – Москва : Медицина, 1978.
  18. ↑ Богословская Л. С. Пути морфологического прогресса нервных центров у высших позвоночных / Л. С. Богословская, Г. И. Поляков ; АН СССР, Институт эволюционной морфологии и экологии животных им. А. Н. Северцова. – Москва : Наука, 1981.
  19. ↑ Эволюционная физиология. Ч. 2 / [Л. Г. Лейбсон, А. Л. Поленов, Ю. Н. Андрианов и др.] ; редкол.: Е. М. Крепс (отв. ред.) [и др.]. – Ленинград : Наука, 1983.
  20. ↑ Крушинский Л. В. Биологические основы рассудочной деятельности : эволюционный и физиолого-генетический аспекты поведения / Л. В. Крушинский. – 2-е изд., испр. и доп. – Москва : Издательство Московского университета, 1986.
  21. ↑ Строение и развитие коры большого мозга : [монография] / Т. А. Цехмистренко, В. А. Васильева, Д. К. Обухов, Н. С. Шумейко. – Москва : Спутник+, 2019.

Литература

  • Воронин Л. Г. Лекции по сравнительной физиологии высшей нервной деятельности. – Москва : Издательство Московского университета, 1957.
  • Ладыгина-Котс Н. Н. Развитие психики в процессе эволюции организмов. – Москва : Советская наука, 1958.
  • Кнорре А. Г. Краткий очерк эмбриологии человека с элементами общей, сравнительной и экспериментальной эмбриологии. – Ленинград : Медгиз, 1959.
  • Сепп Е. К. История развития нервной системы позвоночных. – [2-е изд., испр. и доп.]. – Москва : Медгиз, 1959.
  • Блинков С. М. Мозг человека в цифрах и таблицах / С. М. Блинков, И. И. Глезер. – Ленинград : Медицина, 1964.
  • Карамян А. И. Методологические основы эволюционной нейрофизиологии. – Ленинград : Наука, 1969.
  • Карамян А. И. Эволюция конечного мозга позвоночных. – Ленинград : Наука, 1976.
  • Никитенко М. Ф. Эволюция и мозг. – Минск : Наука и техника, 1969.
  • Винников Я. А. Цитологические и молекулярные основы рецепции : эволюция органов чувств. – Ленинград : Наука, 1971.
  • Леонтович Т. А. Нейронная организация подкорковых образований переднего мозга. – Москва : Медицина, 1978.
  • Оленев С. Н. Развивающийся мозг : клеточные, молекулярные и генетические аспекты нейроэмбриологии. – Ленинград : Наука, 1978.
  • Богословская Л. С. Пути морфологического прогресса нервных центров у высших позвоночных / Л. С. Богословская, Г. И. Поляков. – Москва : Наука, 1981.
  • Эволюционная физиология. Ч. 2 / редкол.: Е. М. Крепс (отв. ред.) [и др.]. – Ленинград : Наука, 1983.
  • Крушинский Л. В. Биологические основы рассудочной деятельности : эволюционный и физиолого-генетический аспекты поведения. – 2-е изд., испр. и доп. – Москва : Издательство Московского университета, 1986.
  • Физиология поведения. Нейробиологические закономерности / [ред. А. С. Батуев]. – Ленинград : Наука, 1987. – (Руководство по физиологии).
  • Андреева Н. Г. Эволюционная морфология нервной системы позвоночных : учебник для студентов вузов / Н. Г. Андреева, Д. К. Обухов. – 2-е изд., доп. и изм. – Санкт-Петербург : Лань, 1999.
  • Малахов В. В. Революция в зоологии: новые представления о системе и филогении многоклеточных животных // Вестник Российской академии наук. – 2013. – Т. 83, № 3. – С. 210–215.
  • Боярчук Е. Д. Анатомия и эволюция нервной системы : учебник для студентов вузов. – Луганск : Луганский национальный университет имени Тараса Шевченко, 2014.
  • Дробышевский С. В. Эволюция мозга человека : анализ эндокраниометрических признаков гоминид. – 3-е изд. – Москва : URSS, 2016.
  • Обухов Д. К. Эволюционная морфология нервной системы позвоночных : учебник для бакалавриата и магистратуры : для студентов вузов / Д. К. Обухов, Н. Г. Андреева. – 3-е изд., испр. и доп. – Москва : Юрайт, 2017. – (Авторский учебник).
  • Савельев С. В. Нейробиологические закономерности происхождения наземных позвоночных // Русский орнитологический журнал. – 2019. – Т. 28, № 1754. – С. 1569–1588.
  • Строение и развитие коры большого мозга / Т. А. Цехмистренко, В. А. Васильева, Д. К. Обухов, Н. С. Шумейко. – Москва : Спутник+, 2019.
Материалы портала bigenc.ru переданы в ведение АНО «Интернет-энциклопедия «РУВИКИ» на основе лицензионного соглашения. Возможны неточности в отображении материалов. Если у вас возникли вопросы или вы увидели ошибку, пожалуйста, сообщите нам на info@ruwiki.ru