3.2. Понятия о строении, функциях и свойствах нервной системы
центральной нервной системы, включающей головной и спинной мозг;
периферической нервной системы, состоящей из нервных волокон, отходящих от головного и спинного мозга.
Традиционно со временем французского физиолога Биша (начало XIX в.) нервную систему подразделяют на соматическую и вегетативную, в каждую из которых входят структуры головного и спинного мозга, называемые центральной нервной системой, а также лежащие вне спинного и головного мозга и поэтому относящиеся к периферической нервной системе нервные клетки в нервные волокна.
Соматическая нервная система представлена эфферентными (двигательными) нервными волокнами, иннервирующими скелетную мускулатуру, и афферентными (чувствительными) нервными волокнами, идущими в центральную нервную систему от рецепторов (нервных окончаний, воспринимающих раздражение и преобразующих его в нервный импульс).
Вегетативная нервная система включает в, себя эфферентные нервные волокна, идущие к внутренним органам и рецепторам, и афферентные волокна, идущие от рецепторов внутренних органов.
По морфологическим и функциональным особенностям вегетативная нервная система разделяется на симпатическую и парасимпатическую. Симпатические и парасимпатические нервы обычно действуют как антагонисты. Например, при возбуждении парасимпатических (блуждающих) нервов ритм сердца замедляется, а под влиянием симпатических нервов ускоряется. При повышении активности блуждающих нервов тонус гладкой мускулатуры бронхов повышается, в результате этого их просвет уменьшается. Под влиянием симпатической нервной системы мускулатура бронхов расслабляется, и просвет их увеличивается. За счет разнонаправленного влияния двух отделов вегетативной нервной системы на деятельность органов обеспечивается лучшее приспособление организма к условиям существования и труда.
Спиной мозг является наиболее древним отделом центральной нервной системы. В центральной части спинного мозга находится серое вещество, состоящее преимущественно из нервных клеток и образующее выступы – задние, передние и боковые рога (рис. 3.1) 2, с. 323. Вокруг серого вещества располагается белое вещество спинного мозга. Оно образовано нервными волокнами восходящих и нисходящих путей, соединяющих различные участки спинного мозга друг с другом, а также спинной мозг с головным.
Рис.
3.1 Поперечный
разрез спинного мозга 1
– задние корешки; 2
- передние корешки; 3
- передний рог; 4
- боковой рог; 5
- задний рог; 6
- белое вещество.
Связь спинного мозга с периферией осуществляется посредством нервных волокон, проходящих в спинно-мозговых корешках. По ним к спинному мозгу поступают афферентные (чувствительные) импульсы и проходят от него на периферию эфферентные (двигательные) импульсы. По обеим сторонам спинного мозга располагается 31 пара передних и задних корешков.
Спинной мозг выполняет рефлекторную и проводниковую функции. Рефлекторная функция заключается в том, что возбуждение, возникающее в рецепторе, по чувствительному нерву поступает в соответствующий отдел спинного мозга, а двигательные волокна проводят нервные импульсы от спинного мозга к периферии.
Проводниковая функции заключается в следующем. Через спиной мозг проходят восходящие и нисходящие пути. Восходящие нервные пути передают информацию от рецепторов кожи и мышц через спинной мозг к мозжечку и коре головного мозга. Нисходящие нервные пути связывают головной мозг с нервными клетками спинного мозга.
Непосредственным продолжение спинного мозга является продолговатый мозг, который вместе с варолиевым мостом, средним и промежуточным мозгом образуют ствол мозга. Ствол мозга сверху покрыт белым веществом, а серое вещество внутри этого образования формирует ядра, от которых отходит 12 пар черепно-мозговых нервов.
В продолговатом мозге находятся центры, благодаря которым осуществляются:
защитные рефлексы (мигание, слезоотделение, чихание, кашлевой и рвотный рефлексы)
установочные рефлексы, обеспечивающие тонус мускулатуры, необходимый для поддержания позы и осуществление рабочих актов;
лабиринтные рефлексы, способствующие правильному распределению мышечного тонуса между отдельными группами мышц и установке той или иной позы тела;
рефлексы, связанные с функциями систем дыхания, кровообращения, пищеварения.
Средний мозг осуществляет:
ориентировочные рефлексы (движение глаз, поворот головы и туловища в сторону светового или звукового раздражителя;
конвергенцию (сведение и разведение глазных яблок при переносе взора с удаленных пределов на близкие и обратно);
установочные рефлексы, обеспечивающие сохранение правильного положения тела в пространстве;
регуляцию тонуса мышц, что является необходимым условием осуществления координированных движений.
Промежуточный мозг состоит из двух отделов: таламуса и гипоталамуса.
Через таламус к коре головного мозга поступает информация от всех рецепторов нашего организма, за исключением обонятельных. В результате в определенных областях коры большого мозга возникают соответствующие ощущения (зрительные, слуховые и т.д.). При повреждении таламуса у человека наблюдается полная потеря чувствительности или ее снижение, выпадает сокращение мимической мускулатуры, которое сопровождает эмоции, могут возникать расстройства сна, зрения и т.д.
Гипоталамическая область участвует в регуляции обмена веществ, регулирует теплообразование и теплоотдачу, состояний сна и бодрствования. В ядрах гипоталамуса происходит образование определенных гормонов. Передние отделы гипоталамуса являются высшими центрами парасимпатической нервной системы, задние – симпатической нервной системы. Гипоталамус участвует в регуляции многих вегетативных функций.
В центральной части ствола головного мозга находятся ретикулярная формация, представляющая собой скопление особых нейронов, волокна которых образуют своеобразную сеть. Нейроны ретикулярной формации в области ствола мозга были описаны в прошлом веке немецким ученым Дейтерсом. В.М. Бехтерев подобные структуры обнаружил и в области спинного мозга. Назначение ретикулярной формации – с помощью импульсов регулировать возбудимость центральной нервной системы.
Позади продолговатого мозга располагается мозжечок, основными функциями которого являются координация движений и нормальное распределение мышечных функций. При повреждении или удалении мозжечка наблюдается следующие виды расстройств:
атония – исчезновение или ослабление мышечного тонуса;
астения – снижение силы мышечных сокращений;
астазия - потеря способности к слитным мышечным сокращениям.
В результате атонии, астении и астазии нарушается координация движений, отмечается шаткая походка и неточные движения. Весь комплекс двигательных расстройств при поражении мозжечка получил название атаксии.
Высшими отделами центральной нервной системы являются кора большого мозга и подкорковые образования (правое и левое полушарие большого мозга, соединенные мозолистым телом). Большие полушария так же, как и спинной мозг, состоят из серого и белого вещества. Белое вещество состоит из нервных волокон, размещающихся под корой. Серое вещество представлено нервными клетками и нейроглией и образует кору головного мозга, покрывающую полушария. Толщина коры головного мозга составляет 2-3мм. В ней насчитывается 15-16 млрд. нервных клеток и около 1000 млрд. связей между ними
Клетки нейроглии выполняют ряд важных функций:
они являются опорной тканью;
участвуют в обмене веществ головного мозга;
регулируют кровоток внутри мозга;
выделяют нейросекрет, который регулирует возбудимость нейронов коры большого мозга.
Функции коры голоного мозга заключаются в следующем:
кора осуществляет взаимодействие организма с окружающей средой за счет безусловных и условных рефлексов;
она является основой высшей нервной деятельности (поведения) организма;
за счет деятельности коры осуществляются высшие психические функции: мышление и сознание;
кора регулирует и объединяет работу всех внутренних органов и регулирует обмен веществ.
Особенностью коры головного мозга является функциональная неоднозначность ее различных областей. Обнаружено, что височные доли коры связаны со слуховыми функциями, затылочные – со зрительными, в лобной области находится центр речи (центр Брока) и т.д.
В коре головного мозга имеются сенсорные, моторные и ассоциативные зоны. Сенсорные зоны - это отделы разных органов чувств (зрительного, слухового и др.). Моторные зоны коры управляют движениями. Ассоциативные зоны, занимающие большую часть поверхности коры, осуществляют связь между всеми ее отделами. Деятельность ассоциативных зон связана с высшими психическими функциями – памятью, логическим мышлением, обучением и т.п.
Основной структурной единицей нервной системы является нервная клетка – нейрон, состоящая из тела и отростков: длинного – аксона и многих коротких – дендритов. Аксоны формируют нервы и нервные волокна. Дендриты осуществляют связь между нервными клеточками и, как правило, не выходят за пределы центральной нервной системы.
Основными свойствами нервной системы являются возбуждение и проведение. Возбуждение – это способность возбуждаться в ответ на раздражение. Проведение – это способность передавать возбуждение от одних клеток к другим. Передача возбуждения от одного нейрона к другому осуществляется с помощью специальных структур, называемых синапсами. Аксоны формируют синапсы на теле другой нервной клетки или ее отростках. На каждом нейроне может быть до 15-20 тысяч синапсов.
3.3.
Процессы
возбуждения
и торможения.
Учение о парабиозе
Н.Е. Введенского
сновными
нервными процессами человеческого
организма являются возбуждение
торможение.
Возбуждение формируется благодаря способности живой специализированной ткани отвечать на действие раздражителя изменением физических свойств. Его можно охарактеризовать как биологический процесс, который складывается из нервных импульсов и приводит в действие тот или иной орган или элемент 7, с.10; 2, с.275.
Возбуждение характеризуется рядом общих и специфических признаков.
К общим признакам возбуждения, которые присущи всем возбудимым тканям (нервной, мышечной, железистой), относятся:
изменение уровня обменных процессов в тканях;
выделение различных видов энергии – тепловой, электрической, а по некоторым данным, и лучистой.
Специфические признаки возбуждения характеризуют особенности возбудимых тканей. Например, специфическим признаком возбуждения мышечной ткани является сокращение, железистой – выделение секрета, нервной – воспроизведение (генерация) нервных импульсов.
Различают две формы возбуждения:
местное нераспространяющееся;
импульсное волнообразно распространяющееся.
Для возникновения возбуждения в нервной системе необходимо воздействие раздражителя (фактора, способного вызвать ответную реакцию возбудимых тканей).
Раздражители делятся на следующие группы:
физические (кислота, щелочи и т.п.;
физико-химические (осмотический сдвиг кислотно-щелочного равновесия и др.).
По своей силе раздражители могут быть:
подпороговыми;
пороговыми;
надпороговыми.
Подпороговый раздражитель – это раздражитель такой силы, который не вызывает видимых изменений, не обусловливает возникновение физико-химических сдвигов в возбудимых тканях. Однако степень этих сдвигов недостаточна для возникновения распространения возбуждения.
Пороговый – это раздражитель минимальной силы, который впервые вызывает ответную реакцию со стороны возбудимой ткани. Пороговую силу раздражителя называют порогом раздражения или возбуждения.
Между порогом раздражения и возбуждения существует обратная зависимость: чем выше порог раздражения, чем ниже возбудимость; чем ниже порог раздражения, тем возбудимость выше.
Надпороговым называют раздражитель, сила которого выше порогового раздражителя.
Для возникновения возбуждения раздражитель должен:
иметь пороговую силу;
обладать пороговой длительностью;
иметь определенную скорость нарастания во времени.
Если раздражитель имеет достаточную силу и необходимую (пороговую) длительность, но низкую скорость нарастания во времени до пороговой величины, то он окажется неэффективным. Необходимым условием появления ответной реакции является нарастание силы раздражителя с достаточной быстротой. Приспособление возбудимой ткани к медленно нарастающему раздражителю получило название аккомодации. Аккомодация обусловлена тем, что за время нарастания силы раздражения в ткани успевают развиться активные изменения, повышающие порог раздражения и препятствующие развитию возбуждения.
Работоспособность нервной ткани определяется возбуждением, которое она может выдержать: чем большую нагрузку в виде процесса возбуждения способны выдержать нервные структуры, тем выше их работоспособность.
Торможение (как и возбуждение) – сложный биологический процесс, ослабляющий или останавливающий действие того или иного органа и снижающий уровень активности физиологической системы 7, с.11.
Выделяют две формы торможения:
первичное;
вторичное.
Для возникновения первичного торможения необходимо наличие специальных тормозящих структур (тормозных нейронов и тормозных синапсов1). Торможение в этом случае возникает первично без предшествующего возбуждения.
Вторичное торможение развивается в результате функциональной активности обычных возбудимых нейронов и не требует наличия специальных тормозных структур.
Торможение, наряду с возбуждением, принимает активное участие в приспособлении организма к окружающей среде и условиям трудовой деятельности. Торможение играет важную роль в формировании условных рефлексов (освобождает центральную нервную систему от переработки несущественной информации), обеспечивает координацию двигательного акта. В процессе труда торможение выполняет охранительную функцию, защищая нервные центры от утомления и истощения, а также выключает реакции работника на побочные раздражители.
Предположение о единстве процессов возбуждения и торможения впервые высказал Н.Е. Введенский в монографии «Возбуждение, торможение, наркоз» (1901). Н.Е. Введенский обнаружил, что возбудимые ткани на самые разнообразные чрезвычайно сильные воздействия отвечают универсальной реакцией, одинаковой во всех случаях, которую он назвал парабиозом.
Сущность парабиоза состоит в том, что под влиянием сильного раздражителя в возбудимых тканях наблюдаются обратимые фазные изменения их возбудимости и проводимости.
Парабиоз имеет три стадии:
уравнительную;
парадоксальную;
тормозную.
В уравнительную стадию парабиоза наблюдается одинаковая ответная реакция со стороны мышцы на сильные и слабые раздражения нерва.
В парадоксальную стадию на слабый раздражитель возникает большее по амплитуде сокращение мышцы, чем на сильный раздражитель.
В тормозную стадию парабиоза нет четкой реакции ни на слабые, ни на сильные раздражения.
Парабиоз – явление обратимое. При устранении причины его вызывающие, физиологические свойства нервного волокна восстанавливаются. При этом наблюдается обратное развитие фаз парабиоза - тормозная, парадоксальная, уравнительная.
Парабиоз отрицательно влияет на работоспособность человека. В процессе работы он проявляется в виде неадекватных действий работника или их отсутствии. Парабиоз может приводить к ошибкам и авариям не производстве.