Войти
Эволюция нервная система восходит к первому развитию нервной системы у животных (или многоклеточных животных). Нейроны развивались как специализированные электрические сигнальные клетки у многоклеточных животных, адаптируя механизм потенциалов действия, присутствующих у подвижных одноклеточных и колониальных эукариот. Простые нервные сети, обнаруженные у таких животных, как Cnidaria (медуза) , впервые возникшие, состояли из полимодальных нейронов, которые выполняют двойную функцию в моторных и сенсорных функциях. Книдарийцев можно сравнить с гребневиками (гребенчатыми медузами), которые, хотя и являются медузами, имеют очень разные нервные системы. В отличие от книдарийцев, гребневики имеют нейроны, которые используют электрохимическую передачу сигналов. Это вызывало недоумение, потому что тип Ctenophora считался более древним, чем тип Porifera (губки), у которых вообще нет нервной системы. Это привело к возникновению двух теорий, описывающих, как возникла ранняя нервная система. Одна из теорий утверждала, что нервная система возникла у предка, базального для всех этих типов, однако была потеряна у Porifera. Другая теория утверждает, что нервная система возникла независимо дважды, одна базальна у книдарий, а другая - у гребневиков. Двусторонние животные - вентральные нервные тяжи у беспозвоночных и спинные нервные тяжи, поддерживаемые хордой в хордовых - возникла вместе с центральной нервной системой, которая находилась вокруг центральной области, процесс, известный как цефализация.
Потенциалы действия, необходимые для нервной активности, эволюционировали у одноклеточных эукариот. В них используются потенциалы действия кальция, а не натрия, но механизм, вероятно, был адаптирован к нейронной электрической передаче сигналов у многоклеточных животных. У некоторых колониальных эукариот, таких как Obelia, электрические сигналы действительно распространяются не только через нейронные сети, но также через эпителиальные клетки в общей пищеварительной системе колонии. Некоторые типы неметазоа, включая хоанофлагелляты, филастереи и мезомицетозои, имеют гомологи синаптических белков, включая секреторные SNARE, Shank и Homer. У хоанофлагеллят и мезомицетозоев эти белки активируются во время колониальных фаз, что свидетельствует о важности этих протосинаптических белков для межклеточной коммуникации. История идей о том, как нейроны и первые нервные системы возникли в процессе эволюции, обсуждалась в недавней книге.
.
Губки не имеют клеток, связанных друг с другом синаптическими соединениями, то есть без нейронов, а значит, и без нервной системы. Однако они имеют гомологи многих генов, которые играют ключевую роль в синаптической функции. Недавние исследования показали, что клетки губок экспрессируют группу белков, которые группируются вместе, образуя структуру, напоминающую постсинаптическую плотность (принимающая сигнал часть синапса). Однако функция этой конструкции в настоящее время неясна. Хотя клетки губки не обладают синаптической передачей, они взаимодействуют друг с другом посредством волн кальция и других импульсов, которые опосредуют некоторые простые действия, такие как сокращение всего тела.
Медузы, гребневики и родственные им животные имеют диффузные нервные сети, а не центральную нервную систему. У большинства медуз нервная сеть более или менее равномерно распределена по телу; в гребешках он сконцентрирован около рта. Нервные сети состоят из сенсорных нейронов, которые улавливают химические, тактильные и визуальные сигналы, мотонейронов, которые могут активировать сокращения стенки тела, и промежуточных нейронов, которые обнаруживают паттерны активности сенсорных нейронов и посылают сигналы группам мотонейронов в виде результат. В некоторых случаях группы промежуточных нейронов сгруппированы в отдельные ганглии.
. Развитие нервной системы в radiata относительно неструктурировано. В отличие от bilaterians, у лучистых имеется только два первичных клеточных слоя: энтодерма и эктодерма. Нейроны генерируются из особого набора эктодермальных клеток-предшественников, которые также служат в качестве предшественников для всех других типов эктодермальных клеток.
Нервная система билатерального животного в виде нервного шнура с «мозг» спереди Подавляющее большинство существующих животных являются билатерианцами, то есть животными с левой и правой сторонами, которые являются приблизительными зеркальными отображениями друг друга. Считается, что все bilateria произошли от общего червеобразного предка, который появился в эдиакарский период, 550–600 миллионов лет назад. Основная форма билатерального тела представляет собой трубку с полой кишкой, проходящей ото рта к анусу, и нервный шнур с особенно большим ганглием спереди, называемым «мозгом ».
Участок поверхности человеческого тела, иннервируемый каждым спинномозговым нервом Даже млекопитающие, включая людей, демонстрируют сегментированный двуногий план тела на уровне нервной системы. Спинной мозг содержит серию сегментарных ганглиев, каждый из которых дает начало двигательным и чувствительным нервам, которые иннервируют часть поверхности тела и подлежащую мускулатуру. На конечностях схема иннервации сложна, но на туловище она дает начало серии узких полос. Три верхних сегмента относятся к головному мозгу, от которого формируются передний, средний и задний мозг.
Билатерийцев можно разделить на две группы (superphyla, исходя из событий, происходящих на очень ранних стадиях эмбрионального развития). ) называется протостомами и дейтеростомами. Deuterostomes включает позвоночных, а также иглокожих и гемихордовых (в основном желудевых червей). Протостомы, более разнообразная группа, включают членистоногих, моллюсков и многочисленные типы червей. Между этими двумя группами существует фундаментальное различие в расположении нервной системы внутри тела: протостомы имеют нервный шнур на вентральной (обычно нижней) стороне тела, тогда как у дейтеростомов нервный шнур находится на дорсальной (обычно верхней) стороне тела.) боковая сторона. Фактически, многие аспекты тела инвертированы между двумя группами, включая паттерны экспрессии нескольких генов, которые демонстрируют градиенты от дорсального к вентральному. Некоторые анатомы теперь считают, что тела протостомов и дейтеростомов «перевернуты» относительно друг друга, гипотеза, которая была впервые предложена Жоффруа Сен-Илером для насекомых по сравнению с позвоночными. Так, у насекомых, например, есть нервные связки, которые проходят вдоль средней линии вентральной части тела, в то время как у всех позвоночных есть спинной мозг, проходящий вдоль средней линии спины. Но недавние молекулярные данные из разных протостомов и дейтеростомов опровергают этот сценарий.
Земляные черви имеют двойные нервные тяжи, идущие вдоль тела и сливающиеся в хвосте и рот. Эти нервные связки соединены поперечными нервами, как ступеньки лестницы. Эти поперечные нервы помогают координировать две стороны животного. Два ганглия на головном конце функционируют аналогично простому мозгу. Фоторецепторы на глазных пятнах животного предоставляют сенсорную информацию о свете и темноте.
Нервная система одного очень маленького червя, круглого червя Caenorhabditis elegans был нанесен на карту вплоть до синаптического уровня. Каждый нейрон и его клеточная линия были зарегистрированы, и большинство, если не все, нейронные связи известны. У этого вида нервная система сексуально диморфна ; нервные системы обоих полов, мужчин и гермафродитов, имеют разное количество нейронов и групп нейронов, которые выполняют специфичные для пола функции. У C. elegans у мужчин ровно 383 нейрона, а у гермафродитов - ровно 302 нейрона.
Внутренняя анатомия паука, нервная система показана синим цветом Членистоногие, например насекомые и ракообразные, имеют нервную систему, состоящую из серии ганглиев, соединенных брюшной нервной нитью, состоящей из двух параллельные связки проходят по длине брюшка. Обычно каждый сегмент тела имеет по одному ганглию с каждой стороны, хотя некоторые ганглии сливаются, образуя мозг и другие крупные ганглии. Головной сегмент содержит головной мозг, также известный как надпищеводный ганглий. В нервной системе насекомых мозг анатомически разделен на протоцеребрум, дейтоцеребрум и тритоцеребрум. Сразу за головным мозгом находится подэзофагеальный ганглий, который состоит из трех пар сросшихся ганглиев. Он контролирует ротовой аппарат, слюнные железы и некоторые мышцы. У многих членистоногих хорошо развиты сенсорные органы, включая сложные глаза для зрения и усики для обоняния и феромона. ощущение. Сенсорная информация от этих органов обрабатывается мозгом.
У насекомых многие нейроны имеют клеточные тела, расположенные на краю мозга и электрически пассивные - тела клеток служат только для обеспечения метаболической поддержки и не участвуют в передаче сигналов. Протоплазматическое волокно проходит от тела клетки и обильно разветвляется, при этом одни части передают сигналы, а другие принимают сигналы. Таким образом, большая часть мозга насекомого имеет тела пассивных клеток, расположенных по периферии, в то время как обработка нервных сигналов происходит в клубке протоплазматических волокон, называемых нейропилем, внутри.
Поведение, такое как реакция бегства «переворот хвоста» у ракообразных, таких как раки и лобстеры, - это фиксированные модели действий, которые, возможно, произошли от более ранних предков узоры.
По мере развития предков современных людей объем мозга постепенно увеличивался. вдоль временной шкалы эволюции человека (см. Homininae ), начиная примерно с 600 см у Homo habilis до 1736 см у Homo neanderthalensis. Таким образом, в целом существует корреляция между объемом мозга и интеллектом. Однако современный Homo sapiens имеет меньший объем мозга (размер мозга 1250 см), чем неандертальцы; у женщин объем мозга немного меньше, чем у мужчин, а у гоминидов Флореса (Homo floresiensis ), прозванных «хоббитами», объем черепа составлял около 380 см, что составляло около трети Homo erectus средний и считается малым для шимпанзе. Предполагается, что они произошли от H. erectus как случай островной карликовости. Несмотря на то, что их мозг втрое меньше, есть свидетельства того, что H. floresiensis использовал огонь и делал каменные орудия столь же сложными, как и у их предполагаемого предка, H. erectus. Иэн Дэвидсон резюмирует противоположные эволюционные ограничения на размер человеческого мозга как «настолько большой, насколько вам нужно, и настолько маленький, насколько вы можете».
Эволюцию мозга можно изучить с помощью эндокастов, раздела неврологии и палеонтология под названием палеоневрология.
