Учебник для 8 класса

Высшая нервная деятельность

Под высшей нервной деятельностью (ВНД) понимают все те нервные процессы, которые лежат в основе поведения человека, обеспечивая приспособление каждого человека к быстро меняющимся и зачастую очень сложным и неблагоприятным условиям существования. Материальной основой высшей нервной деятельности является головной мозг. Именно в головной мозг стекается вся информация о том, что происходит в окружающем нас мире. На основании очень быстрого и точного анализа этой информации мозг принимает решения, которые приводят к изменениям в деятельности систем организма, обеспечивая оптимальное (наилучшее в этих условиях) взаимодействие человека с окружающей средой, поддерживая постоянство его внутренней среды.

Рефлекторная деятельность нервной системы

Мысль о том, что психическая деятельность осуществляется при участии нервной системы, возникла в глубокой древности, но каким образом это происходит, очень долго оставалось неясным. Даже сейчас нельзя сказать, что механизмы работы мозга полностью раскрыты.

Первым ученым, доказавшим участие нервной системы в формировании поведения человека, был римский врач Гален (II в. н. э.). Он обнаружил, что головной и спинной мозг связаны со всеми остальными органами с помощью нервов и что разрыв нерва, соединяющего мозг и мышцу, приводит к параличу. Гален также доказал, что при перерезании нервов, идущих от органов чувств, организм перестает воспринимать раздражители.

Зарождение физиологии мозга как науки связано с работами французского математика и философа Рене Декарта (XVII в.). Именно он заложил представления о рефлекторном принципе работы организма. Правда, сам термин «рефлекс» был предложен в XVIII в. чешским ученым И. Прохазкой. Декарт считал, что в основе деятельности мозга, как и всего организма человека, лежат те же принципы, что и в основе работы простейших механизмов: часов, мельниц, кузнечных мехов и т. п. Объясняя простые движения человека с вполне материалистических позиций, Р. Декарт признавал наличие у него души, которая управляет сложным и многообразным поведением человека.

Что же такое рефлекс? Рефлекс- это наиболее правильная, чаще всего встречающаяся реакция организма на внешние раздражители, которая осуществляется через посредство нервной системы. Например, ребенок прикоснулся рукой к горячей плите и mi новенно ощутил боль. Единственно правильное решение, которое всегда принимает мозг в этой ситуации, - отдернуть руку для того, чтобы не получить ожог.

На более высоком уровне учение о рефлекторном принципе деятельности организма было разработано великим русским физиологом Иваном Михайловичем Сеченовым (1829-1905). Главный труд его жизни - книга «Рефлексы головного мозга» - был издан в 1863 г. В нем ученый доказал, что рефлекс - это универсальная форма взаимодействия организма со средой, т. е. рефлекторный характер имеют не только непроизвольные, но и произвольные - сознательные движения. Они начинаются с раздражения каких-либо органов чувств и продолжаются в мозге в виде определенных нервных явлений, приводящих к запуску программ поведения. И. М. Сеченовым были впервые описаны тормозные процессы, развивающиеся в ЦНС. У лягушки с разрушенными большими полушариями мозга ученый исследовал реакцию на раздражение задней лапки раствором кислоты: в ответ на болевой стимул лапка сгибалась. Сеченов обнаружил, что, если в эксперименте предварительно приложить к поверхности среднего мозга кристаллик соли, время до ответной реакции увеличится. На основании этого он заключил, что рефлексы могут быть заторможены какими-то сильными воздействиями. Очень важным заключением, сделанным учеными в концеXIX - начале XX в., был вывод о том, что любая ответная реакция организма на раздражитель всегда выражается движением. Любое ощущение, осознанно или неосознанно, сопровождается ответной двигательной реакцией. Кстати сказать, именно на том, что любой рефлекс заканчивается сокращением или расслаблением мышц (т.е. движением), и основана работа детекторов лжи, улавливающих мельчайшие, неосознанные движения взволнованного, встревоженного человека.

Предположения и выводы И. М. Сеченова были для своего времени революционными, и далеко не все ученые в то время сразу их поняли и приняли. Экспериментальные доказательства истинности идей И. М.Сеченова были получены великим русским физиологом Иваном Петровичем Павловым (1849 1936). Именно он ввел в научный язык термин «высшая нервная деятельность». Он считал, что высшая нервная деятельность равнозначна понятию «психическая деятельность».

Действительно, обе науки - физиология ВНД и психология изучают деятельность мозга; их объединяет и ряд общих методов исследования. Вместе с тем физиология ВНД и психология исследуют разные стороны работы мозга: физиология ВНД - механизмы деятельности всего мозга, его отдельных структур и нейронов, связи между структурами и их влияние друг на друга, а также механизмы поведения; психология- результаты работы ЦНС, проявляющиеся в виде образов, идей, представлений и других психических проявлений. Научные исследования психологов и физиологов ВНД всегда были взаимозависимы. В последние десятилетия даже возникла новая наука - психофизиология, основной задачей которой является изучение физиологических основ психической деятельности.

Все рефлексы, возникающие в организме животного или человека, И. П. Павлов подразделил на безусловные и условные.

Безусловные рефлексы. Безусловные рефлексы обеспечивают приспособление организма к постоянным условиям среды. Иначе говоря, это реакция организма на строго определенные внешние раздражители. Все животные одного вида обладают сходным набором безусловных рефлексов. Поэтому безусловные рефлексы относят к видовым признакам.

Примером безусловных рефлексов может служить возникновение кашля при попадании инородных тел в дыхательные пути, отдергивание руки при уколе о шипы розы.

Уже у новорожденного ребенка наблюдаются безусловные рефлексы. Это и понятно, ведь без них жить невозможно, а обучаться некогда: дышать, питаться, уклоняться от опасных воздействий необходимо с первых же мгновений жизни. Одним из важных рефлексов новорожденных является рефлекс сосания - пищевой безусловный рефлекс. Примером защитного безусловного рефлекса служит сужение зрачка при ярком свете.

Особенно важна роль безусловных рефлексов в жизни тех существ, чье существование длится всего несколько дней, а то и всего-то один день. Например, самка одного из видов крупных одиночных ос появляется из куколки весной и живет только несколько недель. За это время она должна успеть встретиться с самцом, поймать добычу (паука), выкопать норку, затащить паука в норку, отложить яйца. Все эти действия она проделывает несколько раз в течение жизни. Оса выходит из куколки уже «взрослой» и сразу же готова к выполнению своей деятельности. Это не значит, что она не способна к обучению. Она, например, может и должна запомнить место расположения своей норки.

Более сложные формы поведения - инстинкты - представляют собой цепочку последовательно связанных друг с другом рефлекторных реакций, которые следуют одна за другой. Здесь каждая отдельная реакция служит сигналом для по следующей. Наличие такой цепочки рефлексов позволяет организмам приспосабливаться к той или иной ситуации, окружающей среде.

Ярким примером инстинктивной деятельности может служить поведение муравьев, пчел, птиц при постройке гнезда и т. д.

У высокоорганизованных позвоночных животных ситуация иная. Например, волчонок рождается слепым и совершенно беспомощным. Конечно, при рождении у него присутствует ряд безусловных рефлексов, но их недостаточно для полноценной жизни. Для того чтобы приспособиться к существованию в постоянно меняющихся условиях, необходима выработка широкого набора условных рефлексов. Условные рефлексы, вырабатываясь в качестве надстройки над врожденными рефлексами, во много раз повышают шансы организма выжить.

Условные рефлексы. Условные рефлексы - это приобретенные в течение жизни каждого человека или животного реакции, с помощью которых происходит приспособление организма к меняющимся воздействиям среды. Для образования условного рефлекса необходимо наличие двух раздражителей: условного (безразличного, сигнального, индифферентного относительно вырабатываемой реакции) и безусловного, вызывающего определенный безусловный рефлекс. Условный сигнал (вспышка света, звук звонка и т. п.) должен несколько опережать по времени безусловное подкрепление. Обычно условный рефлекс вырабатывается после нескольких сочетаний условного и безусловного раздражителей, но в некоторых случаях достаточно одного предъявления условного и безусловного раздражителей, чтобы образовался условный рефлекс.

Например, если несколько раз включать свет лампочки перед тем, как давать собаке пищу, то, начиная с какого-то момента, собака будет подходить к кормушке и выделять слюну каждый раз при включении света еще до того, как ей будет предьявлена пища. Здесь свет становится условным раздражителем, сигнализирующим о том, что организм должен приготовиться к безусловнорефлекторной пищевой реакции. Между стимулом (светом лампочки) и пищевой реакцией формируется временная функциональная связь. Условный рефлекс вырабатывается в процессе обучения, причем связь между сенсорной (в нашем случае- зрительной) системой и эффекторными органами, обеспечивающими реализацию пищевого рефлекса, формируется на основе совмещения условного стимула и безусловного подкрепления его пищей. Итак, для успешной выработки условного рефлекса обязательно соблюдение трех условий. Во-первых, условный раздражитель (в нашем примере - свет) должен предшествовать безусловному подкреплению (в нашем примере - пища). Во-вторых, биологическая значимость условного раздражителя должна быть меньшей, чем безусловного подкрепления. Например, для самки любого млекопитающего крик ее детеныша является заведомо более сильным раздражителем, чем пищевое подкрепление. В-третьих, сила как условного, так и безусловного раздражителей должна иметь определенную величину (закон силы), так как очень слабые и очень сильные раздражители не приводят к выработке стабильного условного рефлекса.

Условным раздражителем может служить любое событие, произошедшее в жизни человека или животного, которое несколько раз совпало с действием подкрепления.

Мозг, способный к выработке условных рефлексов, рассматривает условные раздражители в качестве сигналов, свидетельствующих о скором появлении подкрепления. Так, животное, обладающее только безусловными рефлексами, может есть только ту пищу, на которую оно случайно наткнулось. Животное же, способное к выработке условных рефлексов, связывает ранее безразличный запах или звук с наличием поблизости пищи. И эти раздражители становятся подсказкой, которая заставляет его более активно искать добычу. Например, голуби могут спокойно сидеть на карнизах и подоконниках какой-то архитектурной достопримечательности, но как только к ним приблизится автобус с туристами, птицы тут же начнут опускаться на землю, ожидая, что их покормят. Таким образом, вид автобуса, и особенно туристов, является для голубей условным раздражителем, говорящим о том, что надо занимать место поудобнее и начинать биться с соперниками за еду.

В результате животное, способное к быстрой выработке условных рефлексов, будет более успешно добывать пищу, чем то, которое живет, пользуясь лишь набором врожденных безусловных рефлексов.

Торможение. Если безусловные рефлексы практически не тормозятся в течение жизни, то выработанные условные рефлексы могут терять свое значение при изменении условий существования организма. Угасание условных рефлексов называют торможением.

Различают внешнее и внутреннее торможение условных рефлексов. Если под действием нового сильного внешнего раздражителя в мозге возникает очаг сильного возбуждения, то ранее выработанная условнорефлекторная связь не срабатывает. Например, пищевой условный рефлекс у собаки тормозится при сильном шуме, испуге, действии на нее болевого раздражителя и т.д. Такой вид торможения называют внешним. Если же выработанный на звонок рефлекс слюноотделения не подкреплять кормлением, то постепенно звук перестает выполнять роль условного раздражителя; рефлекс начнет угасать и вскоре затормозится. Временная связь между двумя центрами возбуждения в коре разрушится. Такой вид торможения условных рефлексов носит название внутреннего.

Навыки. В самостоятельную категорию условных рефлексов выделяют вырабатываемые в течение жизни двигательные условные рефлексы, т. е. навыки, или автоматизированные действия. Человек обучается ходить, плавать, кататься на велосипеде, печатать на клавиатуре компьютера. Обучение требует времени и упорства. Однако постепенно, когда навыки уже закрепились, они выполняются автоматически, без контроля сознания.

За свою жизнь человек овладевает многими специальными двигательными навыками, связанными с его профессией (работа на станке, управление автомобилем, игра на музыкальном инструменте).

Владение навыками полезно для человека, потому что экономит время и энергию. Сознание и мышление освобождаются от контроля за операциями, которые автоматизировались и стали навыками в повседневной жизни.

Работы А. А. Ухтомского и П. К. Анохина

В каждый момент жизни на человека действует множество внешних и внутренних раздражителей - одни из них очень важны, а другими в данный момент можно и пренебречь. Ведь организм не может обеспечить одновременную реализацию многих рефлексов. Не стоит даже пробовать удовлетворить потребность в пище в то время, когда убегаешь от собаки. Надо выбирать что-то одно. По мнению великого русского физиолога князя А. А. Ухтомского, в мозге временно господствует какой-то один очаг возбуждения, в результате чего обеспечивается выполнение одного жизненно важного в данный момент рефлекса. Этот очаг возбуждения А. А. Ухтомский назвал доминантой (от лат. «доминанс» - господствующий). Доминанты постоянно сменяют друг друга по мере удовлетворения главных в какой-то момент потребностей и возникновения новых. Если потребность в пище после плотного обеда миновала, может возникнуть потребность в сне, и в мозге возникнет совсем другая доминанта, направленная на поиски дивана и подушки. Доминантный очаг тормозит работу соседних нервных центров и как бы подчиняет их себе: когда хочется есть, обоняние и вкус обостряются, а когда хочется спать - чувствительность органов чувств ослабевает. Доминанта лежит в основе таких психических процессов, как внимание, воля, и делает поведение человека активным и избирательно направленным на удовлетворение наиболее важных потребностей.

Так как организм животного или человека не может одновременно полноценно реагировать на несколько разных стимулов, то приходится устанавливать что-то вроде «очереди». Академик П. К. Анохин считал, что для того, чтобы удовлетворить самую важную на данный момент потребность, различные системы и органы объединяются в так называемую «функциональную систему», состоящую из многих чувствительных и рабочих звеньев. Эта функциональная система «работает» до тех пор, пока не достигнут желаемый результат. Например, испытывая чувство голода, человек насытился. Теперь те же системы, которые участвовали в поиске, добыче, поглощении пищи, могут объединиться в иную функциональную систему и участвовать в удовлетворении иных потребностей.

Иногда выработанные ранее условные рефлексы сохраняются долго, даже если не получают больше безусловного подкрепления.

• В английской кавалерии середины XIX в. лошадей годами учили ходить в атаку сомкнутым строем. Даже если всадник был выбит из седла, его конь должен был скакать в общем строю бок о бок с другими лошадьми и вместе с ними делать разворот. Во время Крымской войны в одной из атак кавалерийская часть понесла очень большие потери. Но оставшаяся в живых часть лошадей, развернувшись и поддерживая по возможности строй, вышла на исходную позицию, спасая тех немногих раненых кавалеристов, которые смогли удержаться в седлах. В знак благодарности этих лошадей отправили из Крыма в Англию и содержали там в прекрасных условиях, не заставляя ходить под седлом. Но каждое утро, как только открывались двери конюшни, лошади выбегали на поле и строились в ряд. Затем лидер табуна подавал знак ржанием, и шеренга лошадей устремлялась в полном порядке через все поле. У края поля шеренга разворачивалась и в том же порядке возвращалась к конюшне. И это повторялось изо дня в день... Это пример условного рефлекса, который сохранялся длительное время без безусловного подкрепления.

Проверьте свои знания

1. Каковы заслуги И.М.Сеченова и И П. Павлова в развитии учения о высшей нервной деятельности?
2. Что такое безусловный рефлекс?
3. Какие безусловные рефлексы вы знаете?
4. Что лежит в основе врожденной формы поведения?
5. Чем условный рефлекс отличается от безусловного?
6. Что такое инстинкт?
7. Какие условия необходимы для выработки условного рефлекса?
8. Какие формы поведения можно отнести к приобретенным?
9. Почему условный рефлекс может со временем угаснуть?
10. В чем суть условного торможения?

Подумайте

В результате чего условный рефлекс угасает? В чем биологический смысл этого явления?

В основе нервной деятельности лежит рефлекс. Различают врожденное и приобретенное поведение. Их основу составляют безусловные и условные рефлексы. Сложной формой приобретенного поведения является рассудочная деятельность, это начало мышления. Условные рефлексы могут угаснуть. Различают безусловное и условное торможение.

А у человека?

Окружающее нас пространство пронизано потоками электромагнитных излучений. Их источники - Солнце, далекие звезды, сама Земля. Мы живем в атмосфере невидимых электромагнитных полей. Их постоянное влияние на нас, как и на все живое, не столь заметно, как воздействие тепла или света, но оно несомненно существует. В отдельных случаях воздействие электромагнитных излучений мы наблюдаем зримо. На обезьяну направили мощное радиоизлучение с длиной волны в один метр. Пока оно не касалось головы, животное никак не реагировало. Но как только электромагнитные волны стали атаковать его мозг, обезьяна тут же насторожилась. Затем ее стало клонить ко сну, но ненадолго; сбросив с себя сонливость, животное начало крутить головой и скалить зубы, выражая явное неудовольствие.

Установлено, что сантиметровые радиоволны даже небольшой мощности замедляют биение сердца и понижают давление крови. Некоторым людям при облучении сантиметровыми волнами слышатся звуки. Американский психиатр Уиск обследовал женщину, которая... слышала радиоволны также, как мы слышим звуковые колебания в воздухе. Внешне это выглядело так, как будто она слушала целый десяток радиоприемников, работающих одновременно на разных волнах.

Врач проверил ее психику. Нет, это не было галлюцинацией. Затем выяснилось, что звуки женщина слышит только в своей квартире - в доме, который был недавно построен.

Уиск тщательно, с помощью различных чувствительных приборов, исследовал квартиру и установил, что в ней благодаря каким-то особенностям в расположении электропроводки, телефонных проводов, отопительной системы, радиосети генерируется электромагнитное поле, порождающее радиоволны, а женщина воспринимает их как голоса.

Человек - радиоприемник?!

Не поверив своему выводу, ученый проделал еще один опыт: сконструировал радиотехническое устройство, излучающее в пространство такие же радиоволны, и незаметно для своей подопытной включал это устройство. Та слышала голоса! Сомнений не оставалось: женщина обладала шестым "чувством". С какими аномалиями мы здесь встречаемся? Когда и почему такое бывает? Пока об этом можно лишь гадать. Ученые многократно проверяли воздействие магнитного поля на человеческий мозг. Вот один из экспериментов: человека погружали в гипнотический сон, внушали ему какую-нибудь картину-галлюцинацию, а затем подносили к голове сильный магнит. Внушенная галлюцинация исчезла. "У меня был сильный подковообразный магнит, который удерживал груз в полтора килограмма, - писал об этом Л. Л. Васильев. - Место поднесения магнита к голове испытуемого значения не имело - это мог быть затылок, лоб, темя, но, существенно, чтобы плоскость симметрии головы проходила между полюсами магнита. У пяти испытуемых магнит нарушал внушение галлюцинации, когда северный его полюс находился против левой стороны головы, а южный - против правой, и только у одного - при обратном положении полюсов". Как известно, деятельность нашего мозга сопровождается генерированием биотоков, - процессы возбуждения нервных клеток - это процессы электрические, вернее, электрохимические. Образно говоря, нервные волокна выполняют роль телеграфных проводов, по которым к мозгу и от мозга передаются электрические сигналы и приказы. Коль скоро это так, то можно думать, что работа мозга сопровождается электромагнитными излучениями - живой организм образует вокруг себя электромагнитное поле.

Еще около четверти века назад французский исследователь де Но обнаружил такое поле вокруг возбужденного нерва. Затем другие ученые зарегистрировали его влияние уже на расстоянии. Однако позднее такие же опыты дали отрицательные результаты. Выяснение вопроса затянулось на десятилетия. Но вот не так давно ленинградские исследователи П. Гуляев, В. Заботин и Н. Шлиппенбах снова и на этот раз самым убедительным образом показали, что вокруг изолированного нерва лягушки при его возбуждении создается электромагнитное поле, причем, оно существует лишь тысячные доли секунды. Таким образом, многое говорит за то, что наш организм, как и организм животных, создает свое электромагнитное поле и не остается безответным к воздействию внешних, окружающих нас полей. А отсюда - не так уж беспочвенна мысль о существовании особой радиосвязи в живой природе. Мы уже говорили о том, что человек в моменты крайней опасности способен совершить почти невозможное. Механизм этого явления еще далеко не ясен. Одна из загадок в том, каким образом мы, в кратчайшее время, порой мгновенно, мобилизуем все свои силы организма на свершение. "Отец" кибернетики Норберт Винер и советский ученый А. С. Пресман высказывают предположение, что в организме на этот случай существует своего рода аварийная сигнализация, которая и мобилизует все, на что мы способны.

На каком же принципе может работать такая сигнализация, если учесть, что самое главное здесь быстродействие? Первое, что приходит в голову, - это биорадиосвязь. Разумеется, никакими точными экспериментами для доказательства этой догадки мы не располагаем. В 1972 году Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий зарегистрировал явление межклеточных дистантных электромагнитных взаимодействий в системе двухтканевых культур. Честь этого открытия принадлежит сибирским ученым В. П. Казначееву, С. П. Шурину и Л. П. Михайловой. Не вдаваясь в подробности многолетних исследований, скажем о их сути. Оказывается, клетки, изолированные друг от друга, могут "обмениваться" информацией.

В двух камерах, разделенных кварцевыми окнами, которые могут пропускать ультрафиолетовые лучи и через которые можно "смотреть" друг на друга, выращиваются клетки живой ткани. Одну из камер заражают злокачественными вирусами. Они атакуют клетки, нарушая их жизнедеятельность. Одна за другой клетки гибнут. И тут открылось нечто поразительное: клетки, выращенные в соседней камере, также стали погибать! Этому еще нет объяснения, но сам факт строго доказан.

Деятельность высокоорганизованной нервной системы животных и особенно, конечно, человека таит в себе много загадок. Впрочем, весь мир живого необычайно сложный, с поистине неисчислимым количеством "белых пятен". К тому же многие методы изучения объектов неживой природы не годятся для познания процессов, происходящих в живых организмах и - в еще большей степени - для познания самих организмов как сложнейших самоорганизующихся систем.

Наука (прежде всего такие ее разделы, как биология, физиология, биофизика, биохимия и другие) вторглась в этот мир сравнительно недавно, тем не менее уже успела поразить нас рядом сенсационных открытий. Но неполнота наших знаний о живом, этой специфической форме существования материи, дает о себе знать буквально на каждом шагу. В качестве примера невольно вспоминаются бурные споры вокруг фактов, которые многим, в том числе ученым, кажутся неопровержимым доказательством наличия каких-то еще непознанных форм биоэнергетической связи между людьми. Выдвинута гипотеза о "биологическом поле", в котором могут быть сигналы, распространяющиеся по законам, не известным еще науке. Писатели-фантасты сочинили об этой биосвязи не один десяток романов, повестей, рассказов. И кто знает, не окажутся ли их пророчества справедливыми.

Психика есть свойство высокоорганизованной материи- нервной системы. У человека носителем психики является головной мозг. Нервная система осуществляет две важнейшие функции: связь человека с окружающим его миром и согласование, координацию работы всех частей организма, управление им. Все явления человеческой психики возникают, формируются и развиваются в процессе деятельности мозга, отражающего окружающую действительность. Иначе говоря, высшая нервная деятельность - физиологическая основа психики. Вот почему для понимания разнообразных проявлений психической жизни нужно быть знакомыми со строением и основными законами деятельности нервной системы. Нервная система человека отличается очень большой сложностью. Основной ее элемент - нервная клетка - нейрон. Эволюция нервной системы шла по пути концентрации нервных клеток в нервные узлы, из которых постепенно выделился более сложный - головной.
Нейрон, как это видно из рис. 3, представляет собой собственно нервную клетку с отходящим от нее множеством древовидно ветвящихся отростков (дендритов) и одним длинным отростком- нервным волокном, от которого также идут ответвления. Тело нейрона микроскопической величины (в среднем 0,03 мм), но нервное волокно может быть разной длины - до нескольких десятков сантиметров. В нейронах возникает процесс возбуждения. В основе возбуждения лежит особый нервный ток (биоток), который отличается от электрического. Нервное возбуждение распространяется со скоростью до 120 м в секунду. Но для человеческого тела это вполне достаточная скорость - ведь нервному возбуждению надо пройти расстояние не более 1,5-2 м. Нервные волокна покрыты белой жироподобной миелиновой оболочкой со свойствами изолятора. Эта оболочка играет очень важную роль, так как обеспечивает про ведение возбуждения в определенном направлении (без нее процесс возбуждения беспорядочно распространялся бы во все стороны).
Отдельные нейроны соединяются друг с другом посредством особых контактных механизмов, называемых синапсами («синапс»- от греческого слова «застежка»), которые во множестве покрывают нейрон. При помощи синапсов осуществляется пере ход возбуждения от одной нервной клетки к другой. Скопления нервных волокон с общей соединительной оболочкой называются нервами. Скопления тел нервных клеток вместе с дендритами составляют серое вещество головного и спинного мозга; скопления нервных волокон-белое вещество. Роль серого мозгового вещества заключается в накапливании, усилении и переработке возбуждения; роль белого вещества - в передаче возбуждения от одних нервных клеток к другим. Нервы проводят возбуждение только в одном направлении - от разных частей тела к мозгу (центростремительные нервы) или, наоборот, от мозга к различным частям тела (центробежные нервы).
Различают центральную и периферическую нервную систему (рис. 4). Периферическая нервная система представляет собой совокупность нервных волокон, осуществляющих связь центральной нервной системы с различными частями тела и внутренними органами.
Центральная нервная система состоит из спинного и головного мозга.
Спинной мозг расположен внутри позвоночного столба и представляет собой толстый шнур, состоящий из нервной ткани. Поперечный разрез спинного мозга показывает, что по краям его находится белое вещество, а внутри - серое вещество.
В спинном мозгу расположены центры целого ряда врожденных безусловных рефлексов. Он регулирует мускульные движения человеческого тела и конечностей, а также работу внутренних органов.
В спинном мозгу находятся проводящие пути, Состоящие из лучков нервных волокон. По проводящим путям возбуждение передается от периферических нервных окончаний в головной мозг и из головного мозга к периферии - к мышцам, коже, внутренним органам.
Головной мозг находится в костной черепной коробке, надежно защищающей его от повреждений. Он является исторически более поздним образованием, чем спинной мозг. Головной мозг человека представляет собой значительно более сложное образование, чем мозг даже самых высших животных - человекообразных обезьян, не говоря уж о мозге низших животных. Мозг находится во внутренней жидкой среде, омывающей его нейроны. Он мягок и Свободно режется ножом. Состоят мозг из тех же химических веществ, что и остальные ткани организма. На 80 процентов мозг состоит из воды.

Общее количество энергии, потребляемой мозгом, сравнительно невелико и равно примерно той энергии, которую потребляет лампа в 100 Вт. Работа мозга основана на непрерывном обмене веществ через кровь. Составляя по весу около 2 процентов общего веса человека, мозг потребляет до 20 процентов кислорода, необходимого человеку. Мозг получает снабжение питательными веществами и кислородом через густую сеть мельчайших кровеносных сосудов - капилляров (диаметр их - несколько тысячных долей миллиметра), общая длина их в мозгу достигает 560 км! Кровь уносит и отходы жизнедеятельности мозга. Поэтому мозг обильно снабжается кровью и очень чувствителен к перерывам снабжения ею. Через 15 секунд после полного прекращения циркуляции крови в мозгу наступает потеря сознания, а через 10 мин мозг умирает. Кстати, важно отметить следующее. Из пищеварительной системы в кровь поступают уже преобразованные вещества, готовые к употреблению клетками тела, в том числе и мозга. Но не которые вещества проходят через пищеварительную систему без изменений. К ним принадлежит и алкоголь. Алкоголь проникает в кровь и с кровью переносится в мозг. Поэтому мозг человека, систематически потребляющего спиртные напитки, резко пахнет спиртом (как это обнаруживается в результате посмертного вскрытия). Разумеется, мозг, находясь в столь вредной для него среде, медленно и неуклонно разрушается.
Вес мозга людей колеблется в значительных пределах (от 1 до 2 кг) и в среднем достигает 1400 г. Возникает вопрос: зависит ли уровень психического развития человека от величины его мозга (как сила человека зависит от величины его мускулатуры)? Конечно, историческое развитие нервной системы живых существ шло и по пути увеличения мозговой массы. Поэтому по весу человеческий мозг превосходит мозг всех самых высокоорганизованных животных, кроме дельфина (вес мозга человекообразной обезьяны около 400 г, собаки - 80 г). Но есть животные и с большим весом мозга. У кита мозг весит 7 кг, у слона - 5,5 кг, у дельфина - 1,8 кг, хотя кит или слон по уровню психического развития стоят неизмеримо ниже не только человека, но и человекообразной обезьяны. Причина ясна - для управления таким огромным телом, как тело кита (до 15 т) или слона (3 т), нужна большая мозговая масса. Поэтому обычно для сравнения берется не абсолютный вес мозга, а относительный, показывающий, какую часть общего веса живого существа занимает его мозг. У человека отношение веса мозга к весу тела составляет примерно1/45, у человекообразной обезьяны - 1/100, у дельфина - 1/125, у собаки - 1/170, у слона - 1/600, у кита - 1/2000 часть. Как будто все стало на свое место? Однако и относительный вес мозга не характеризует степень психического развития. У мыши, например, относительный вес мозга 1/40, у воробья и некоторых видов мелких птиц даже 1/25.
Конечно, мозг человека коренным образом отличается от мозга животных, и в этом все дело. Но если сравнить вес мозга целого ряда талантливых людей, то и в этом случае мы не обнаружим никакой связи между весом мозга и степенью ума и таланта человека. Большинство талантливых людей имели мозг среднего веса или близкого к среднему (композиторы А. П. Бородин, Ф. Шуберт, математики К. Гаусс, С. Ковалевская и др.). Мозг Д. И. Менделеева весил 1571 г, мозг И. П. Павлова - 1653 г. Самым большим мозгом обладал И. С. Тургенев - 2012 г. Но, с другой стороны, ряд талантливейших людей обладали мозгом по весу значительно ниже среднего. Знаменитый французский писатель А. Франс имел мозг весом 1017 г. Блестящий русский юрист XIX и начала XX р., поражавший всех исключительной логикой и находчивостью, А. Ф. Кони имел мозг весом 1100 г. Наряду с этим известны самые заурядные люди с весом мозга более 2000 г. Таким образом, и изучение мозга людей приводит к выводу об отсутствии связи между количеством мозгового вещества и степенью психического развития индивида.
Уровень психического развития определяется другими особенностями мозга, о которых речь будет идти ниже.
Головной мозг человека не представляет собой сплошной массы. Он состоит из ряда отделов, связанных друг с другом (ряс. 5). Нижний его отдел называется продолговатым мозгом, который соединяет спинной мозг с головным. Над продолговатым мозгом находятся средний мозг, мозжечок, еще выше - промежуточный мозг. Все эти отделы сверху покрыты большими полушариями,
Продолговатый мозг играет важную роль в жизнедеятельности организма. В нем расположены центры, регулирующие дыхание, сердечно-сосудистую деятельность, деятельность органов пище варения.
Средний мозг управляет положением и координацией тела в пространстве, регулирует мышечный тонус (напряжение мускула туры).
Мозжечок регулирует равновесие и обеспечивает координацию произвольных движений. При нарушении работы или заболевании мозжечка животное, например, не может стоять и производит непрерывные движения головой, туловищем и конечностями; не может координировать движения конечностей.

Промежуточный мозг (вместе с подкорковыми узлами он образует так называемую подкорку, потому что расположен под корой больших полушарий) имеет большое значение в инстинктивных и эмоциональных проявлениях человека. Здесь же находятся центры обмена веществ в организме, центры терморегуляции тела. В определенные центры промежуточного мозга поступают нервные импульсы от органов чувств. Эти импульсы затем передаются в кору больших полушарий. Нарушение деятельности указанных центров приводит к расстройству работы органов чувств.
В продолговатом и среднем мозгу находится особая нервная ткань, которая под микроскопом имеет вид густой сеточки из нейронов с их отростками особого вида. Эта нервная ткань получила название ретикулярной формации (в переводе «сетчатое образование» от латинского слова «ретикула»-сеточка). Исследования последних лет показали, что ретикулярная формация играет важнейшую роль в жизнедеятельности мозга. Она является возбудителем коры больших полушарий. Посылая нервные импульсы в большие полушария, ретикулярная формация приводит их в состояние бодрствования, поддерживает их активность. Человек с поврежденной ретикулярной формацией впадает в так называемую кому (кома - бессознательное состояние, напоминающее глубокий сон). Он может прожить еще около года, но будет совершенно беспомощным.
Все отделы мозга взаимосвязаны между собой и представляют единую цельную систему. Однако в их деятельности наблюдается строгая иерархия, т. е. подчинение низших отделов мозга высшим отделам, над которыми доминируют большие полушария.

А у человека?

Окружающее нас пространство пронизано потоками электромагнитных излучений. Их источники - Солнце, далекие звезды, сама Земля. Мы живем в атмосфере невидимых электромагнитных полей. Их постоянное влияние на нас, как и на все живое, не столь заметно, как воздействие тепла или света, но оно несомненно существует. В отдельных случаях воздействие электромагнитных излучений мы наблюдаем зримо. На обезьяну направили мощное радиоизлучение с длиной волны в один метр. Пока оно не касалось головы, животное никак не реагировало. Но как только электромагнитные волны стали атаковать его мозг, обезьяна тут же насторожилась. Затем ее стало клонить ко сну, но ненадолго; сбросив с себя сонливость, животное начало крутить головой и скалить зубы, выражая явное неудовольствие.

Установлено, что сантиметровые радиоволны даже небольшой мощности замедляют биение сердца и понижают давление крови. Некоторым людям при облучении сантиметровыми волнами слышатся звуки. Американский психиатр Уиск обследовал женщину, которая… слышала радиоволны также, как мы слышим звуковые колебания в воздухе. Внешне это выглядело так, как будто она слушала целый десяток радиоприемников, работающих одновременно на разных волнах.

Врач проверил ее психику. Нет, это не было галлюцинацией. Затем выяснилось, что звуки женщина слышит только в своей квартире - в доме, который был недавно построен.

Уиск тщательно, с помощью различных чувствительных приборов, исследовал квартиру и установил, что в ней благодаря каким-то особенностям в расположении электропроводки, телефонных проводов, отопительной системы, радиосети генерируется электромагнитное поле, порождающее радиоволны, а женщина воспринимает их как голоса.

Человек - радиоприемник?!

Не поверив своему выводу, ученый проделал еще один опыт: сконструировал радиотехническое устройство, излучающее в пространство такие же радиоволны, и незаметно для своей подопытной включал это устройство. Та слышала голоса! Сомнений не оставалось: женщина обладала шестым «чувством». С какими аномалиями мы здесь встречаемся? Когда и почему такое бывает? Пока об этом можно лишь гадать. Ученые многократно проверяли воздействие магнитного поля на человеческий мозг. Вот один из экспериментов: человека погружали в гипнотический сон, внушали ему какую-нибудь картину-галлюцинацию, а затем подносили к голове сильный магнит. Внушенная галлюцинация исчезла. «У меня был сильный подковообразный магнит, который удерживал груз в полтора килограмма, - писал об этом Л. Л. Васильев. - Место поднесения магнита к голове испытуемого значения не имело - это мог быть затылок, лоб, темя, но, существенно, чтобы плоскость симметрии головы проходила между полюсами магнита. У пяти испытуемых магнит нарушал внушение галлюцинации, когда северный его полюс находился против левой стороны головы, а южный - против правой, и только у одного - при обратном положении полюсов». Как известно, деятельность нашего мозга сопровождается генерированием биотоков, - процессы возбуждения нервных клеток - это процессы электрические, вернее, электрохимические. Образно говоря, нервные волокна выполняют роль телеграфных проводов, по которым к мозгу и от мозга передаются электрические сигналы и приказы. Коль скоро это так, то можно думать, что работа мозга сопровождается электромагнитными излучениями - живой организм образует вокруг себя электромагнитное поле.

Еще около четверти века назад французский исследователь де Но обнаружил такое поле вокруг возбужденного нерва. Затем другие ученые зарегистрировали его влияние уже на расстоянии. Однако позднее такие же опыты дали отрицательные результаты. Выяснение вопроса затянулось на десятилетия. Но вот не так давно ленинградские исследователи П. Гуляев, В. Заботин и Н. Шлиппенбах снова и на этот раз самым убедительным образом показали, что вокруг изолированного нерва лягушки при его возбуждении создается электромагнитное поле, причем, оно существует лишь тысячные доли секунды. Таким образом, многое говорит за то, что наш организм, как и организм животных, создает свое электромагнитное поле и не остается безответным к воздействию внешних, окружающих нас полей. А отсюда - не так уж беспочвенна мысль о существовании особой радиосвязи в живой природе. Мы уже говорили о том, что человек в моменты крайней опасности способен совершить почти невозможное. Механизм этого явления еще далеко не ясен. Одна из загадок в том, каким образом мы, в кратчайшее время, порой мгновенно, мобилизуем все свои силы организма на свершение. «Отец» кибернетики Норберт Винер и советский ученый А. С. Пресман высказывают предположение, что в организме на этот случай существует своего рода аварийная сигнализация, которая и мобилизует все, на что мы способны.

На каком же принципе может работать такая сигнализация, если учесть, что самое главное здесь быстродействие? Первое, что приходит в голову, - это биорадиосвязь. Разумеется, никакими точными экспериментами для доказательства этой догадки мы не располагаем. В 1972 году Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий зарегистрировал явление межклеточных дистантных электромагнитных взаимодействий в системе двухтканевых культур. Честь этого открытия принадлежит сибирским ученым В. П. Казначееву, С. П. Шурину и Л. П. Михайловой. Не вдаваясь в подробности многолетних исследований, скажем о их сути. Оказывается, клетки, изолированные друг от друга, могут «обмениваться» информацией.

…В двух камерах, разделенных кварцевыми окнами, которые могут пропускать ультрафиолетовые лучи и через которые можно «смотреть» друг на друга, выращиваются клетки живой ткани. Одну из камер заражают злокачественными вирусами. Они атакуют клетки, нарушая их жизнедеятельность. Одна за другой клетки гибнут. И тут открылось нечто поразительное: клетки, выращенные в соседней камере, также стали погибать! Этому еще нет объяснения, но сам факт строго доказан.

Деятельность высокоорганизованной нервной системы животных и особенно, конечно, человека таит в себе много загадок. Впрочем, весь мир живого необычайно сложный, с поистине неисчислимым количеством «белых пятен». К тому же многие методы изучения объектов неживой природы не годятся для познания процессов, происходящих в живых организмах и - в еще большей степени - для познания самих организмов как сложнейших самоорганизующихся систем.

Наука (прежде всего такие ее разделы, как биология, физиология, биофизика, биохимия и другие) вторглась в этот мир сравнительно недавно, тем не менее уже успела поразить нас рядом сенсационных открытий. Но неполнота наших знаний о живом, этой специфической форме существования материи, дает о себе знать буквально на каждом шагу. В качестве примера невольно вспоминаются бурные споры вокруг фактов, которые многим, в том числе ученым, кажутся неопровержимым доказательством наличия каких-то еще непознанных форм биоэнергетической связи между людьми. Выдвинута гипотеза о «биологическом поле», в котором могут быть сигналы, распространяющиеся по законам, не известным еще науке. Писатели-фантасты сочинили об этой биосвязи не один десяток романов, повестей, рассказов. И кто знает, не окажутся ли их пророчества справедливыми.

По мере эволюционного усложнения многоклеточных организмов, функциональной специализации клеток, возникла необходимость регуляции и координации жизненных процессов на надклеточном, тканевом, органном, системном и организменном уровнях. Эти новые регуляторные механизмы и системы должны были появиться наряду с сохранением и усложнением механизмов регуляции функций отдельных клеток с помощью сигнальных молекул. Приспособление многоклеточных организмов к изменениям в среде существования могло быть выполнено при условии, что новые механизмы регуляции будут способны обеспечить быстрые, адекватные, адресные ответные реакции. Эти механизмы должны быть способны запоминать и извлекать из аппарата памяти сведения о предыдущих воздействиях на организм, а также обладать другими свойствами, обеспечивающими эффективную приспособительную деятельность организма. Ими стали механизмы нервной системы, появившейся у сложных, высокоорганизованных организмов.

Нервная система — это совокупность специальных структур, объединяющая и координирующая деятельность всех органов и систем организма в постоянном взаимодействии с внешней средой.

К центральной нервной системе относятся головной и спинной мозг. Головной мозг подразделяется на задний мозг ( и варолиев мост), ретикулярную формацию, подкорковые ядра, . Тела образуют серое вещество ЦНС, а их отростки (аксоны и дендриты) — белое вещество.

Общая характеристика нервной системы

Одной из функций нервной системы является восприятие различных сигналов (раздражителей) внешней и внутренней среды организма. Вспомним, что воспринимать разнообразные сигналы среды существования могут любые клетки с помощью специализированных клеточных рецепторов. Однако к восприятию ряда жизненно важных сигналов они не приспособлены и не могут мгновенно передать информацию другим клеткам, которые выполняют функцию регуляторов целостных адекватных реакций организма на действие раздражителей.

Воздействие раздражителей воспринимается специализированными сенсорными рецепторами. Примерами таких раздражителей могут быть кванты света, звуки, тепло, холод, механические воздействия (гравитация, изменение давления, вибрация, ускорение, сжатие, растяжение), а также сигналы сложной природы (цвет, сложные звуки, слово).

Для оценки биологической значимости воспринятых сигналов и организации на них адекватной ответной реакции в рецепторах нервной системы осуществляется их превращение - кодирование в универсальную форму сигналов, понятную нервной системе, — в нервные импульсы, проведение (передана) которых по нервным волокнам и путям в нервные центры необходимы для их анализа.

Сигналы и результаты их анализа используются нервной системой для организации ответных реакции на изменения во внешней или внутренней среде, регуляции и координации функции клеток и надклеточных структур организма. Такие ответные реакции осуществляются эффекторными органами. Наиболее частыми вариантами ответных реакций на воздействия являются моторные (двигательные) реакции скелетной или гладкой мускулатуры, изменение секреции эпителиальных (экзокринных, эндокринных) клеток, инициируемые нервной системой. Принимая прямое участие в формировании ответных реакций на изменения в среде существования, нервная система выполняет функции регуляции гомеостаза, обеспечения функционального взаимодействия органов и тканей и их интеграции в единый целостный организм.

Благодаря нервной системе осуществляется адекватное взаимодействие организма с окружающей средой не только через организацию ответных реакций эффекторными системами, но и через ее собственные психические реакции — эмоции, мотивации, сознание, мышление, память, высшие познавательные и творческие процессы.

Нервную систему подразделяют на центральную (головной и спинной мозг) и периферическую — нервные клетки и волокна за пределами полости черепной коробки и спинномозгового канала. Головной мозг человека содержит более 100 миллиардов нервных клеток (нейронов). Скопления нервных клеток, выполняющих или контролирующих одинаковые функции, формируют в центральной нервной системе нервные центры. Структуры мозга, представленные телами нейронов, формируют серое вещество ЦНС, а отростки этих клеток, объединяясь в проводящие пути, — белое вещество. Кроме этого, структурной частью ЦНС являются глиальные клетки, формирующие нейроглию. Число глиальных клеток приблизительно в 10 раз превышает число нейронов, и эти клетки составляют большую часть массы центральной нервной системы.

Нервную систему по особенностям выполняемых функций и строения делят на соматическую и автономную (вегетативную). К соматической относят структуры нервной системы, которые обеспечивают восприятие сенсорных сигналов преимущественно внешней среды через органы чувств, и контролируют работу поперечно-полосатой (скелетной) мускулатуры. К автономной (вегетативной) нервной системе относят структуры, которые обеспечивают восприятие сигналов преимущественно внутренней среды организма, регулируют работу сердца, других внутренних органов, гладкой мускулатуры, экзокринных и части эндокринных желез.

В центральной нервной системе принято выделять структуры, расположенные на различных уровнях, для которых свойственны специфические функции и роль в регуляции жизненных процессов. Среди них , базальные ядра, структуры ствола мозга, спинной мозг, периферическая нервная система.

Строение нервной системы

Нервную систему подразделяют на центральную и периферическую. К центральной нервной системе (ЦНС) относятся головной и спинной мозг, а к периферической — нервы, отходящие от центральной нервной системы к различным органам.

Рис. 1. Строение нервной системы

Рис. 2. Функциональное деление нервной системы

Значение нервной системы:

• объединяет органы и системы организма в единое целое;
• регулирует работу всех органов и систем организма;
• осуществляет связь организма с внешней средой и приспособление его к условиям среды;
• составляет материальную основу психической деятельности: речь, мышление, социальное поведение.

Структура нервной системы

Структурно-физиологической единицей нервной системы является - (рис. 3). Он состоит из тела (сомы), отростков (дендритов) и аксона. Дендриты сильно ветвятся и образуют множество синапсов с другими клетками, что определяет их ведущую роль в восприятии нейроном информации. Аксон начинается от тела клетки аксонным холмиком, являющимся генератором нервного импульса, который затем по аксону проводится к другим клеткам. Мембрана аксона в области синапса содержит специфические рецепторы, способные реагировать на различные медиаторы или нейромодуляторы. Поэтому на процесс выделения медиатора пресинаптическими окончаниями могут оказывать влияние другие нейроны. Также мембрана окончаний содержит большое число кальциевых каналов, через которые ионы кальция поступают внутрь окончания при его возбуждении и активизируют выделение медиатора.

Рис. 3. Схема нейрона (по И.Ф. Иванову): а — строение нейрона: 7 — тело (перикарион); 2 — ядро; 3 — дендриты; 4,6 — нейриты; 5,8 — миелиновая оболочка; 7- коллатераль; 9 — перехват узла; 10 — ядро леммоцита; 11 — нервные окончания; б — типы нервных клеток: I — униполярная; II — мультиполярная; III — биполярная; 1 — неврит; 2 -дендрит

Обычно в нейронах потенциал действия возникает в области мембраны аксонного холмика, возбудимость которой в 2 раза выше возбудимости других участков. Отсюда возбуждение распространяется по аксону и телу клетки.

Аксоны, помимо функции проведения возбуждения, служат каналами для транспорта различных веществ. Белки и медиаторы, синтезированные в теле клетки, органеллы и другие вещества могут перемещаться по аксону к его окончанию. Это перемещение веществ получило название аксонного транспорта. Существует два его вида — быстрый и медленный аксонный транспорт.

Каждый нейрон в центральной нервной системе выполняет три физиологические роли: воспринимает нервные импульсы с рецепторов или других нейронов; генерирует собственные импульсы; проводит возбуждение к другому нейрону или органу.

По функциональному значению нейроны подразделяют на три группы: чувствительные (сенсорные, рецепторные); вставочные (ассоциативные); моторные (эффекторные, двигательные).

Помимо нейронов в центральной нервной системе имеются глиальные клетки, занимающие половину объема мозга. Периферические аксоны также окружены оболочкой из глиальных клеток — леммоцитов (шванновские клетки). Нейроны и глиальные клетки разделены межклеточными щелями, которые сообщаются друге другом и образуют заполненное жидкостью межклеточное пространство нейронов и глии. Через это пространств происходит обмен веществами между нервными и глиальными клетками.

Клетки нейроглии выполняют множество функций: опорную, защитную и трофическую роль для нейронов; поддерживают определенную концентрацию ионов кальция и калия в межклеточном пространстве; разрушают нейромедиаторы и другие биологически активные вещества.

Функции центральной нервной системы

Центральная нервная система выполняет несколько функций.

Интегративная: организм животных и человека представляет собой сложную высокоорганизованную систему, состоящую из функционально связанных между собой клеток, тканей, органов и их систем. Эту взаимосвязь, объединение различных составляющих организма в единое целое (интеграция), их согласованное функционирование обеспечивает центральная нервная система.

Координирующая: функции различных органов и систем организма должны протекать согласованно, так как только при таком способе жизнедеятельности возможно поддерживать постоянство внутренней среды, равно как и успешно адаптировать к изменяющимся условиям окружающей среды. Координацию деятельности составляющих организм элементов осуществляет центральная нервная система.

Регулирующая: центральная нервная система регулирует все процессы, протекающие в организме, поэтому при ее участии происходят наиболее адекватные изменения работы различных органов, направленные на обеспечение той или иной его деятельности.

Трофическая: центральная нервная система осуществляет регуляцию трофики, интенсивности обменных процессов в тканях организма, что лежит в основе формирования реакций, адекватных происходящим изменениям во внутренней и внешней среде.

Приспособительная: центральная нервная система осуществляет связь организма с внешней средой путем анализа и синтеза поступающей к ней разнообразной информации от сенсорных систем. Это дает возможность перестраивать деятельность различных органов и систем в соответствии с изменениями среды. Она выполняет функции регулятора поведения, необходимого в конкретных условиях существования. Это обеспечивает адекватное приспособление к окружающему миру.

Формирование ненаправленного поведения: центральная нервная система формирует определенное поведение животного в соответствии с доминирующей потребностью.

Рефлекторная регуляция нервной деятельности

Приспособление процессов жизнедеятельности организма, его систем, органов, тканей к меняющимся условиям среды называется регуляцией. Регуляция, обеспечиваемая совместно нервной и гормональной системами, называется нервно-гормональной регуляцией. Благодаря нервной системе организм осуществляет свою деятельность по принципу рефлекса.

Основным механизмом деятельности центральной нервной системы является — это ответная реакция организма на действия раздражителя, осуществляемая с участием ЦНС и направленная на достижение полезного результата.

Рефлекс в переводе с латинского языка означает «отражение». Термин «рефлекс» был впервые предложен чешским исследователем И.Г. Прохаской, который развил учение об отражательных действиях. Дальнейшее становление рефлекторной теории связано с именем И.М. Сеченова. Он полагал, что все бессознательное и сознательное совершается по типу рефлекса. Но тогда еще не существовало методов объективной оценки деятельности мозга, которые могли бы подтвердить это предположение. Позднее объективный метод оценки деятельности мозга был разработан академиком И.П. Павловым, и он получил название метода условных рефлексов. С помощью этого метода ученый доказал, что в основе высшей нервной деятельности животных и человека лежат условные рефлексы, формирующиеся на базе безусловных рефлексов за счет образования временных связей. Академик П.К. Анохин показал, что все многообразие деятельности животных и человека осуществляется на основе концепции функциональных систем.

Морфологической основой рефлекса является , состоящая из нескольких нервных структур, которая обеспечивает осуществление рефлекса.

В образовании рефлекторной дуги участвуют три вида нейронов: рецепторные (чувствительные), промежуточные (вставочные), двигательные (эффекторные) (рис. 6.2). Они объединяются в нейронные цепи.

Рис. 4. Схема регуляции но принципу рефлекса. Рефлекторная дуга: 1 — рецептор; 2 — афферентный путь; 3 — нервный центр; 4 — эфферентный путь; 5 — рабочий орган (любой орган организма); МН — моторный нейрон; М — мышца; КН — командный нейрон; СН — сенсорный нейрон, МодН — модуляторный нейрон

Дендрит ренепторного нейрона контактирует с рецептором, его аксон направляется в ЦНС и взаимодействует с вставочным нейроном. От вставочного нейрона аксон идет к эффекторному нейрону, а его аксон направляется на периферию к исполнительному органу. Таким образом и формируется рефлекторная дуга.

Рецепторные нейроны расположены на периферии и во внутренних органах, а вставочные и двигательные находятся в ЦНС.

В рефлекторной дуге различают пять звеньев: рецептор, афферентный (или центростремительный) путь, нервный центр, эфферентный (или центробежный) путь и рабочий орган (или эффектор).

Рецептор — специализированное образование, воспринимающее раздражение. Рецептор состоит из специализированных высокочувствительных клеток.

Афферентное звено дуги представляет собой рецепторный нейрон и проводит возбуждение от рецептора к нервному центру.

Нервный центр образован большим числом вставочных и двигательных нейронов.

Это звено рефлекторной дуги состоит из совокупности нейронов, расположенных в различных отделах ЦНС. Нервный центр воспринимает импульсы от рецепторов по афферентному пути, осуществляет анализ и синтез этой информации, затем передает сформированную программу действий по эфферентным волокнам к периферическому исполнительному органу. А рабочий орган осуществляет свойственную ему деятельность (мышца сокращается, железа выделяет секрет и т.д.).

Специальное звено обратной афферентации воспринимает параметры совершенного рабочим органом действия и передает эту информацию в нервный центр. Нервный центр является акцептором действия звена обратной афферентации и воспринимает информацию с рабочего органа о совершенном действии.

Время от начала действия раздражителя на рецептор до появления ответной реакции называется временем рефлекса.

Все рефлексы у животных и человека подразделяются на безусловные и условные.

Безусловные рефлексы - врожденные, наследственно передающиеся реакции. Безусловные рефлексы осуществляются через уже сформированные в организме рефлекторные дуги. Безусловные рефлексы видоспецифичны, т.е. свойственны всем животным данного вида. Они постоянны в течение жизни и возникают в ответ на адекватные раздражения рецепторов. Безусловные рефлексы классифицируются и по биологическому значению: пищевые, оборонительные, половые, локомоторные, ориентировочные. По расположению рецепторов эти рефлексы подразделяются: на экстероцептивные (температурные, тактильные, зрительные, слуховые, вкусовые и др.), интероцептивные (сосудистые, сердечные, желудочный, кишечный и пр.) и проприоцептивные (мышечные, сухожильные и пр.). По характеру ответной реакции — на двигательные, секреторные и др. По нахождению нервных центров, через которые осуществляется рефлекс, — на спинальные, бульбарные, мезэнцефальные.

Условные рефлексы - рефлексы, приобретенные организмом в процессе его индивидуальной жизни. Условные рефлексы осуществляются через вновь сформированные рефлекторные дуги на базе рефлекторных дуг безусловных рефлексов с образованием между ними временной связи в коре больших полушарий.

Рефлексы в организме осуществляются с участием желез внутренней секреции и гормонов.

В основе современных представлений о рефлекторной деятельности организма находится понятие полезного приспособительного результата, для достижения которого и совершается любой рефлекс. Информация о достижении полезного приспособительного результата поступает в центральную нервную систему по звену обратной связи в виде обратной афферентации, которая является обязательным компонентом рефлекторной деятельности. Принцип обратной афферентации в рефлекторной деятельности был разработан П. К. Анохиным и основан на том, что структурной основой рефлекса является не рефлекторная дуга, а рефлекторное кольцо, включающее следующие звенья: рецептор, афферентный нервный путь, нервный центр, эфферентный нервный путь, рабочий орган, обратная афферентация.

При выключении любого звена рефлекторного кольца рефлекс исчезает. Следовательно, для осуществления рефлекса необходима целостность всех звеньев.

Свойства нервных центров

Нервные центры обладают рядом характерных функциональных свойств.

Возбуждение в нервных центрах распространяется односторонне от рецептора к эффектору, что связано со способностью проводить возбуждение только от пресинаптической мембраны к постсинаптической.

Возбуждение в нервных центрах проводится медленнее, чем по нервному волокну, в результате замедления проведения возбуждения через синапсы.

В нервных центрах может происходить суммация возбуждений.

Можно выделить два основных способа суммации: временную и пространственную. При временной суммации несколько импульсов возбуждения приходят к нейрону через один синапс, суммируются и генерируют в нем потенциал действия, а пространственная суммации проявляется в случае поступления импульсов к одному нейрону через разные синапсы.

В них происходит трансформация ритма возбуждения, т.е. уменьшение или увеличение количества импульсов возбуждения, выходящих из нервного центра по сравнению с количеством импульсов, приходящих к нему.

Нервные центры очень чувствительны к недостатку кислорода и действию различных химических веществ.

Нервные центры, в отличие от нервных волокон, способны к быстрому утомлению. Синаптическая утомляемость при длительной активации центра выражается в снижении числа постсинаптических потенциалов. Это обусловлено расходованием медиатора и накоплением метаболитов, закисляющих среду.

Нервные центры находятся в состоянии постоянного тонуса, обусловленного непрерывным поступлением определенного числа импульсов от рецепторов.

Нервным центрам свойственна пластичность — способность увеличивать свои функциональные возможности. Это свойство может быть обусловлено синаптическим облегчением — улучшение проведения в синапсах после короткого раздражения афферентных путей. При частом использовании синапсов ускоряется синтез рецепторов и медиатора.

Наряду с возбуждением в нервном центре происходят процессы торможения.

Координационная деятельность ЦНС и ее принципы

Одной из важных функций центральной нервной системы является координационная функция, которую называют также координационной деятельностью ЦНС. Под ней понимают регуляцию распределения возбуждения и торможения в нейронных структурах, а также взаимодействие между нервными центрами, которые обеспечивают эффективное осуществление рефлекторных и произвольных реакций.

Примером координационной деятельности ЦНС могут быть реципрокные отношения между центрами дыхания и глотания, когда во время глотания центр дыхания затормаживается, надгортанник закрывает вход в гортань и предупреждает попадание в дыхательные пути пищи или жидкости. Координационная функция ЦНС принципиально важна для осуществления сложных движений, осуществляемых при участии множества мышц. Примерами таких движений могут быть артикуляция речи, акт глотания, гимнастические движения, требующие согласованного сокращения и расслабления множества мышц.

Принципы координационной деятельности

• Реципрокность — взаимное торможение антагонистических групп нейронов (мотонейроны сгибателей и разгибателей)
• Конечный нейрон — активация эфферентного нейрона с различных рецептивных полей и конкурентная борьба между различными афферентными импульсациями за данный мотонейрон
• Переключения — процесс перехода активности с одного нервного центра на нервный центр антагонист
• Индукция — смена возбуждения торможением или наоборот
• Обратная связь — механизм, обеспечивающий необходимость сигнализации от рецепторов исполнительных органов для успешной реализации функции
• Доминанта — стойкий главенствующий очаг возбуждения в ЦНС, подчиняющий себе функции других нервных центров.

В основе координационной деятельности центральной нервной системы лежит ряд принципов.

Принцип конвергенции реализуется в конвергентных цепях нейронов, в которых на один из них (обычно эфферентный) сходятся или конвергируют аксоны ряда других. Конвергенция обеспечивает поступление к одному и тому же нейрону сигналов от различных нервных центров или рецепторов различных модальностей (различных органов чувств). На основе конвергенции самые разные раздражители могут вызвать однотипную реакцию. Например, сторожевой рефлекс (поворот глаз и головы — настораживание) может быть вызван и световым, и звуковым, и тактильным воздействием.

Принцип общего конечного пути вытекает из принципа конвергенции и близок по своей сути. Под ним понимают возможность осуществления одной и той же реакции, запускаемой конечным в иерархической нервной цепи эфферентным нейроном, на который конвергируют аксоны множества других нервных клеток. Примером классического конечного пути являются мотонейроны передних рогов спинного мозга или двигательных ядер черепных нервов, которые своими аксонами непосредственно иннервируют мышцы. Одна и та же двигательная реакция (например сгибание руки) может запускаться путем поступления к этим нейронам импульсов от пирамидных нейронов первичной двигательной коры, нейронов ряда моторных центров ствола мозга, интернейронов спинного мозга, аксонов чувствительных нейронов спинальных ганглиев в ответ на действие сигналов, воспринятых разными органами чувств (на световое, звуковое, гравитационное, болевое или механическое воздействие).

Принцип дивергенции реализуется в дивергентных цепях нейронов, в которых один из нейронов имеет ветвящийся аксон, и каждая из ветвей образует синапс с другой нервной клеткой. Эти цепи выполняют функции одновременной передачи сигналов от одного нейрона на многие другие нейроны. Благодаря дивергентным связям происходит широкое распространение (иррадиация) сигналов и быстрое вовлечение в ответную реакцию многих центров, расположенных на разных уровнях ЦНС.

Принцип обратной связи (обратной афферентации) заключается в возможности передачи по афферентным волокнам информации об осуществляемой реакции (например, о движении от проприорецепторов мышц) обратно в нервный центр, который ее запускал. Благодаря обратной связи формируется замкнутая нейронная цепь (контур), через которую можно контролировать ход исполнения реакции, регулировать силу, продолжительность и другие параметры реакции, если они не были реализованы.

Участие обратной связи можно рассмотреть на примере реализации сгибательного рефлекса, вызываемого механическим воздействием на рецепторы кожи (рис. 5). При рефлекторном сокращении мышцы-сгибателя изменяется активность проприорецепторов и частота посылки нервных импульсов по афферентным волокнам к а-мотонейронам спинного мозга, иннервирующим эту мышцу. В результате формируется замкнутый контур регулирования, в котором роль канала обратной связи выполняют афферентные волокна, передающие информацию о сокращении в нервные центры от рецепторов мышц, а роль канала прямой связи — эфферентные волокна мотонейронов, идущие к мышцам. Таким образом, нервный центр (его мотонейроны) получает информацию об изменении состояния мышцы, вызванном передачей импульсов по двигательным волокнам. Благодаря обратной связи образуется своеобразное регуляторное нервное кольцо. Поэтому некоторые авторы предпочитают вместо термина «рефлекторная дуга» применять термин «рефлекторное кольцо».

Наличие обратной связи имеет важное значение в механизмах регуляции кровообращения, дыхания, температуры тела, поведенческих и других реакций организма и рассматривается далее в соответствующих разделах.

Рис. 5. Схема обратной связи в нейронных цепях простейших рефлексов

Принцип реципрокных отношений реализуется при взаимодействии между нервными центрами-антагонистами. Например, между группой моторных нейронов, контролирующих сгибание руки, и группой моторных нейронов, контролирующих разгибание руки. Благодаря реципрокным отношениям возбуждение нейронов одного из антагонистических центров сопровождается торможением другого. В приведенном примере реципрокные отношения между центрами сгибания и разгибания проявятся тем, что во время сокращения мышц- сгибателей руки будет происходить эквивалентное расслабление разгибателей, и наоборот, что обеспечивает плавность сгибательных и разгибательных движений руки. Реципрокные отношения осуществляются за счет активации нейронами возбужденного центра тормозных вставочных нейронов, аксоны которых образуют тормозные синапсы на нейронах антагонистического центра.

Принцип доминанты также реализуется на основе особенностей взаимодействия между нервными центрами. Нейроны доминирующего, наиболее активного центра (очага возбуждения) обладают стойкой высокой активностью и подавляют возбуждение в других нервных центрах, подчиняя их своему влиянию. Более того, нейроны доминирующего центра притягивают к себе афферентные нервные импульсы, адресуемые к другим центрам, и усиливают свою активность за счет поступления этих импульсов. Доминантный центр может длительно находиться в состоянии возбуждения без признаков утомления.

Примером состояния, обусловленного наличием в центральной нервной системе доминантного очага возбуждения, может служить состояние после пережитого человеком важного для него события, когда все его мысли и действия так или иначе становятся связанными с этим событием.

Свойства доминанты

• Повышенная возбудимость
• Стойкость возбуждения
• Инертность возбуждения
• Способность к подавлению субдоминантных очагов
• Способность к суммированию возбуждений

Рассмотренные принципы координации могут использоваться, в зависимости от координируемых ЦНС процессов порознь или вместе в различных сочетаниях.