Из чего состоит центральная нервная система человека. Структура и функции НС Развтие
Центральная нервная система представляет собой основу всей нервной системы человеческого организма. Все рефлексы и функционирование жизненно необходимых органов подчиняются именно ей. Когда пациенту ставится диагноз, связанный с нарушениями в ЦНС, не каждый понимает, что входит в нервную систему человека. Она есть у всех живых существ, но при этом ЦНС имеет некоторые особенности, например, у человека и других позвоночных она состоит из головного и спинного мозга, которые защищены черепом и позвоночником.
Структура
Центральная нервная система человека состоит из двух мозгов: головного и спинного, которые тесно взаимосвязаны. Они будут рассмотрены более подробно ниже. Основная функция ЦНС – это контроль всех жизненно важных процессов, происходящих в организме.
Головной мозг несёт ответственность за мыслительную функцию, возможность говорить, слуховое и зрительное восприятие, а также он позволяет координировать движения. Спинной мозг отвечает за регуляцию работы внутренних органов, а также позволяет телу двигаться, но только под контролем головного мозга. За счёт этого, спинной мозг выступает в роли носителя сигналов, переданных из головы ко всем участкам тела.
Осуществляется этот процесс за счёт нейронного устройства мозгового вещества. Нейрон представляет собой основную единицу нервной системы, имеющую электрический потенциал и обрабатывающую сигналы, получаемые от ионов.
Вся ЦНС отвечает за следующие составляющие, помогающие адаптироваться во внешнем мире:
- осязание;
- слух;
- память;
- зрение;
- эмоции;
- мышление.
Центральная нервная система человека образована из серого и белого вещества.
Первое из перечисленных – это нервные клетки, имеющие маленькие отростки. Серая субстанция расположена в спинном мозге в самом центре. А в головном мозге именно эта субстанция представляет собой кору.
Белое вещество расположено под серым, в нём содержатся волокна нервов, которые составляют пучки, входящие в состав самого нерва.
Оба мозга, исходя из анатомии, окружены следующими оболочками:
- Паутинная, расположенная под твёрдой частью. В её составе имеются сосудистая сетка и нервы.
- Твёрдая, представляющая собой наружную оболочку. Расположена она внутри позвоночного канала и черепа.
- Сосудистая, соединённая с мозгом. Эта оболочка образуется из большого количества артерий. Она отделена от паутинной особой полостью, внутри которой находится мозговое вещество.
Такое строение центральной нервной системы присуще человеку и всем позвоночным животным. Что касается хордовых, то у них ЦНС имеет вид полой трубки, называемой невроцеля.
Спинной мозг
Данная составляющая системы расположена в канале позвоночника. Спинной мозг тянется от затылочной области и до поясницы. С обеих сторон имеются продольные борозды, а в центре – спинномозговой канал. Снаружи расположено белое вещество.
Что касается серой субстанции, то она входит в состав передних, боковых и задних роговых участков. В передних рогах расположены двигательные нервные клетки, а в задних – вставочные, предназначенные для контакта двигательных и чувствительных клеток. К передним присоединяются отростки, входящие в состав волокон. Нейроны, создающие корешки, соединяются с роговыми областями.
Они являются посредниками между спинным мозгом и ЦНС. Возбуждение, проходящее в мозг, приходит во вставочный нейрон, после чего при помощи аксона – в необходимый орган. Из каждого позвонка отходят шестьдесят два нерва в обе стороны.
Головной мозг
Условно можно сказать, что состоит из пяти участков, причём внутри него расположены четыре полости, заполненные специальной жидкостью, именуемой спинномозговой.
Если рассматривать орган, исходя из принципа размера составляющих, то первыми по праву считаются полушария, которые занимают восемьдесят процентов всего объёма. Вторым в этом случае является ствол.
Головной мозг состоит из следующих участков:
- Среднего.
- Заднего.
- Переднего.
- Продолговатого.
- Промежуточного.
Первый из перечисленных находится перед варолиевым мостом, и состоит он из мозговых ножек и четырёх холмов. В самом центре имеется канал, который является связывающим звеном между третьим и четвёртым желудочками. Обрамляется он серой субстанцией. В мозговых ножках имеются пути, объединяющие варолиев и продолговатый мост с головными полушариями. Этот участок мозга реализует возможность передачи рефлексов и поддержания тонуса. При помощи среднего отдела становится возможным стояние и хождение. Также здесь расположены ядра, связанные со зрением и слухом.
Продолговатый мозг – это продолжение спинного, он даже по строению имеет с ним схожесть. Структура этого отдела образована из белого вещества, где имеются области серого, откуда отходят черепные нервы. Практически весь отдел закрыт полушариями. В продолговатом мозге расположены центры, ответственные за работоспособность таких важных органов как лёгкие и сердце. Помимо этого, он контролирует глотание, кашель, образование желудочного сока и даже выделение слюны в ротовой полости. При повреждении продолговатого мозга может наступить летальный исход из-за остановки сердца и дыхания.
К заднему мозгу относится варолиев мост, который внешне похож на валик, а также мозжечок. Благодаря последнему, организм способен координировать движения, держать в тонусе мышцы, сохранять равновесие и двигаться.
Промежуточный мозг находится перед мозговыми ножками. Его строение включает в себя белое вещество и серую субстанцию. В этом отделе расположены зрительные бугры, откуда импульсы переходят в кору головного мозга. Под ними находится гипоталамус. Подкорковый высший центр способен поддерживать необходимую среду внутри организма.
Передний мозг представлен в виде больших полушарий с соединительной частью. Полушария разделяются при помощи прохода, под которым есть мозолистое тело, соединяющее их отростками нервов. Под корой мозга, представляющей собой нейроны и отростки, расположено белое вещество, которое выступает в роли проводника, объединяющего центры головных полушарий воедино.
Функции
Работа центральной нервной системы, если говорить кратко, заключается в осуществлении следующих процессов:
- регуляция мышечных движений ОДС;
- регулирование работы желёз внутренней секреции, к числу которых относятся слюнные, щитовидные, поджелудочные и другие;
- возможность реализации обоняния, зрения, осязания, слуха, вкуса и поддержки равновесия.
Таким образом, функции ЦНС – это восприятие, анализ и синтез центростремительных импульсов, которые возникают во время раздражения рецепторов, находящихся в тканях и органах.
ЦНС обеспечивает приспособление человеческого организма к окружающей среде.
Вся система должна функционировать как единый слаженный организм, так как только за счёт этого становится возможной адекватная реакция в ответ на раздражители из окружающего мира.
Наиболее распространённые патологии
Патологии центральной нервной системы человека, её строения и функций могут быть спровоцированы различными факторами, начиная с врождённых заболеваний и заканчивая инфекционными.
Условно причинами нарушения центральной нервной системы могут быть следующие аспекты:
- Сосудистые заболевания.
- Инфекционные патологии.
- Врождённые аномалии.
- Нехватка витаминов.
- Онкология.
- Состояния, вызванные травмой.
Сосудистые патологии обусловлены следующими факторами:
- проблемы в сосудах мозга;
- нарушение мозгового кровоснабжения;
- заболевания сердечно-сосудистой системы.
К числу заболеваний сосудистого характера относятся атеросклероз, инсульт и аневризма. Такие состояния являются наиболее опасными, так как они часто приводят к летальным исходам или инвалидности. Например, инсульт приводит к отмиранию нервных клеток, вследствие чего полное выздоровление невозможно. Аневризма истончает стенки сосудов, из-за чего сосуд может лопнуть, что приведёт к выбросу крови в окружающие ткани. Такое состояние чаще всего заканчивается смертью.
Что касается психики, то на функциональность головного мозга оказывают негативное влияние даже отрицательные установки, мысли и планы человека. Если он чувствует себя недолюбленным, обиженным или испытывает постоянное чувство зависти, то его нервная система может давать серьёзный сбой, выражающийся в различных заболеваниях.
При инфекционных патологиях первоначально поражается ЦНС, после чего ПНС. К числу таковых относятся следующие состояния: менингит, энцефалит, полиомиелит.
Что касается врождённых патологий, то они могут быть вызваны наследственностью, мутацией генов или травмой во время родов. Причинами такого состояния являются следующие процессы: гипоксия, инфекция, которая возникла в период вынашивания ребёнка, травмы и приём медикаментов, который осуществлялся при беременности.
Опухоли могут локализоваться как в головном, так и в спинном мозге. Онкологические заболевания мозга чаще регистрируются у людей в возрасте от двадцати до пятидесяти лет.
Симптоматика заболеваний нервной системы
При патологиях, поражающих центральную нервную систему, клиническая картина подразделяется на три симптоматические группы:
- Общие признаки.
- Нарушение двигательных функций.
- Вегетативные симптомы.
Нервные заболевания характеризуются следующими общими симптомами:
- проблемы с речевым аппаратом;
- боль;
- парезы;
- сбившаяся моторика;
- головокружение;
- психоэмоциональные расстройства;
- тремор пальцев;
- обмороки;
- повышенная утомляемость.
К числу общих симптомов также относятся нарушение психосоматики и проблемы со сном.
Диагностика и лечение
С целью постановки диагноза могут потребоваться допплерография, и компьютерная томография. По результатам проведённого обследования медиком назначается подходящее лечение.
Основным принципом функционирования ЦНС является процесс регуляции, управления физиологическими функциями, которые направлены на поддержание постоянства свойств и состава внутренней среды организма. ЦНС обеспечивает оптимальные взаимоотношения организма с окружающей средой, устойчивость, целостность, оптимальный уровень жизнедеятельности организма.
Различают два основных вида регуляции: гуморальный и нервный.
Гуморальный процесс управления предусматривает изменение физиологической активности организма под влиянием химических веществ, которые доставляются жидкими средами организма. Источником передачи информации являются химические вещества – утилизоны, продукты метаболизма (углекислый газ, глюкоза, жирные кислоты), информоны, гормоны желез внутренней секреции, местные или тканевые гормоны.
Нервный процесс регуляции предусматривает управление изменения физиологических функций по нервным волокнам при помощи потенциала возбуждения под влиянием передачи информации.
Характерные особенности:
1) является более поздним продуктом эволюции;
2) обеспечивает быструю регуляцию;
3) имеет точного адресата воздействия;
4) осуществляет экономичный способ регуляции;
5) обеспечивает высокую надежность передачи информации.
В организме нервный и гуморальный механизмы работают как единая система нейрогуморального управления. Это комбинированная форма, где одновременно используются два механизма управления, они взаимосвязаны и взаимообусловлены.
Нервная система представляет собой совокупность нервных клеток, или нейронов.
По локализации различают:
1) центральный отдел – головной и спинной мозг;
2) периферический – отростки нервных клеток головного и спинного мозга.
По функциональным особенностям различают:
1) соматический отдел, регулирующий двигательную активность;
2) вегетативный, регулирующий деятельность внутренних органов, желез внутренней секреции, сосудов, трофическую иннервацию мышц и самой ЦНС.
Функции нервной системы:
1) интегративно-коордиационная функция. Обеспечивает функции различных органов и физиологических систем, согласует их деятельность между собой;
2) обеспечение тесных связей организма человека с окружающей средой на биологическом и социальном уровнях;
3) регуляция уровня обменных процессов в различных органах и тканях, а также в самой себе;
4) обеспечение психической деятельности высшимие отделами ЦНС.
2. Нейрон. Оособенности строения, значение, виды
Структурной и функциональной единицей нервной ткани является нервная клетка – нейрон .
Нейрон – специализированная клетка, которая способна принимать, кодировать, передавать и хранить информацию, устанавливать контакты с другими нейронами, организовывать ответную реакцию организма на раздражение.
Функционально в нейроне выделяют:
1) воспринимающую часть (дендриты и мембрану сомы нейрона);
2) интегративную часть (сому с аксоновым холмиком);
3) передающую часть (аксонный холмик с аксоном).
Воспринимающая часть.
Дендриты – основное воспринимающее поле нейрона. Мембрана дендрита способна реагировать на медиаторы. Нейрон имеет несколько ветвящихся дендритов. Это объясняется тем, что нейрон как информационное образование должен иметь большое количество входов. Через специализированные контакты информация поступает от одного нейрона к другому. Эти контакты называются «шипики».
Мембрана сомы нейрона имеет толщину 6 нм и состоит из двух слоев липидных молекул. Гидрофильные концы этих молекул обращены в сторону водной фазы: один слой молекул обращен внутрь, другой – наружу. Гидрофильные концы повернуты друг к другу – внутрь мембраны. В двойной липидный слой мембраны встроены белки, которые выполняют несколько функций:
1) белки-насосы – перемещают в клетке ионы и молекулы против градиента концентрации;
2) белки, встроенные в каналы, обеспечивают избирательную проницаемость мембраны;
3) рецепторные белки осуществляют распознавание нужных молекул и их фиксацию на мембране;
4) ферменты облегчают протекание химической реакции на поверхности нейрона.
В некоторых случаях один и тот же белок может выполнять функции как рецептора, фермента, так и насоса.
Интегративная часть.
Аксоновый холмик – место выхода аксона из нейрона.
Сома нейрона (тело нейрона) выполняет наряду с информационной и трофическую функцию относительно своих отростков и синапсов. Сома обеспечивает рост дендритов и аксонов. Сома нейрона заключена в многослойную мембрану, которая обеспечивает формирование и распространение электротонического потенциала к аксонному холмику.
Передающая часть.
Аксон – вырост цитоплазмы, приспособленный для проведения информации, которая собирается дендритами и перерабатывается в нейроне. Аксон дендритной клетки имеет постоянный диаметр и покрыт миелиновой оболочкой, которая образована из глии, у аксона разветвленные окончания, в которых находятся митохондрии и секреторные образования.
Функции нейронов:
1) генерализация нервного импульса;
2) получение, хранение и передача информации;
3) способность суммировать возбуждающие и тормозящие сигналы (интегративная функция).
Виды нейронов:
1) по локализации:
а) центральные (головной и спинной мозг);
б) периферические (мозговые ганглии, черепные нервы);
2) в зависимости от функции:
а) афферентные (чувствительные), несущие информацию от рецепторов в ЦНС;
б) вставочные (коннекторные), в элементарном случае обеспечивающие связь между афферентным и эфферентным нейронами;
в) эфферентные:
– двигательные – передние рога спинного мозга;
– секреторные – боковые рога спинного мозга;
3) в зависимости от функций:
а) возбуждающие;
б) тормозящие;
4) в зависимости от биохимических особенностей, от природы медиатора;
5) в зависимости от качества раздражителя, который воспринимается нейроном:
а) мономодальный;
б) полимодальные.
3. Рефлекторная дуга, ее компоненты, виды, функции
Деятельность организма – закономерная рефлекторная реакция на стимул. Рефлекс – реакция организма на раздражение рецепторов, которая осуществляется с участием ЦНС. Структурной основой рефлекса является рефлекторная дуга.
Рефлекторная дуга – последовательно соединенная цепочка нервных клеток, которая обеспечивает осуществление реакции, ответа на раздражение.
Рефлекторная дуга состоит из шести компонентов: рецепторов, афферентного (чувствительного) пути, рефлекторного центра, эфферентного (двигательного, секреторного) пути, эффектора (рабочего органа), обратной связи.
Рефлекторные дуги могут быть двух видов:
1) простые – моносинаптические рефлекторные дуги (рефлекторная дуга сухожильного рефлекса), состоящие из 2 нейронов (рецепторного (афферентного) и эффекторного), между ними имеется 1 синапс;
2) сложные – полисинаптические рефлекторные дуги. В их состав входят 3 нейрона (их может быть и больше) – рецепторный, один или несколько вставочных и эффекторный.
Представление о рефлекторной дуге как о целесообразном ответе организма диктует необходимость дополнить рефлекторную дугу еще одним звеном – петлей обратной связи. Этот компонент устанавливает связь между реализованным результатом рефлекторной реакции и нервным центром, который выдает исполнительные команды. При помощи этого компонента происходит трансформация открытой рефлекторной дуги в закрытую.
Особенности простой моносинаптической рефлекторной дуги:
1) территориально сближенные рецептор и эффектор;
2) рефлекторная дуга двухнейронная, моносинаптическая;
3) нервные волокна группы А? (70-120 м/с);
4) короткое время рефлекса;
5) мышцы, сокращающиеся по типу одиночного мышечного сокращения.
Особенности сложной моносинаптической рефлекторной дуги:
1) территориально разобщенные рецептор и эффектор;
2) рецепторная дуга трехнейронная (может быть и больше нейронов);
3) наличие нервных волокон группы С и В;
4) сокращение мышц по типу тетануса.
Особенности вегетативного рефлекса:
1) вставочный нейрон находится в боковых рогах;
2) от боковых рогов начинается преганглионарный нервный путь, после ганглия – постганглионарный;
3) эфферентный путь рефлекса вегетативной нервной дуги прерывается вегетативным ганглием, в котором лежит эфферентный нейрон.
Отличие симпатической нервной дуги от парасимпатической: у симпатической нервной дуги преганглионарный путь короткий, так как вегетативный ганглий лежит ближе к спинному мозгу, а постганглионарный путь длинный.
У парасимпатической дуги все наоборот: преганглионарный путь длинный, так как ганглий лежит близко к органу или в самом органе, а постганглионарный путь короткий.
4. Функциональные системы организма
Функциональная система – временное функциональное объединение нервных центров различных органов и систем организма для достижения конечного полезного результата.
Полезный результат – самообразующий фактор нервной системы. Результат действия представляет собой жизненно важный адаптивный показатель, который необходим для нормального функционирования организма.
Существует несколько групп конечных полезных результатов:
1) метаболическая – следствие обменных процессов на молекулярном уровне, которые создают необходимые для жизни вещества и конечные продукты;
2) гомеостатическая – постоянство показателей состояния и состава сред организма;
3) поведенческая – результат биологической потребности (половой, пищевой, питьевой);
4) социальная – удовлетворение социальных и духовных потребностей.
В состав функциональной системы включаются различные органы и системы, каждый из которых принимает активное участие в достижении полезного результата.
Функциональная система, по П. К. Анохину, включает в себя пять основных компонентов:
1) полезный приспособительный результат – то, ради чего создается функциональная система;
2) аппарат контроля (акцептор результата) – группу нервных клеток, в которых формируется модель будущего результата;
3) обратную афферентацию (поставляет информацию от рецептора в центральное звено функциональной системы) – вторичные афферентные нервные импульсы, которые идут в акцептор результата действия для оценки конечного результата;
4) аппарат управления (центральное звено) – функциональное объединение нервных центров с эндокринной системой;
5) исполнительные компоненты (аппарат реакции) – это органы и физиологические системы организма (вегетативная, эндокринные, соматические). Состоит из четырех компонентов:
а) внутренних органов;
б) желез внутренней секреции;
в) скелетных мышц;
г) поведенческих реакций.
Свойства функциональной системы:
1) динамичность. В функциональную систему могут включаться дополнительные органы и системы, что зависит от сложности сложившейся ситуации;
2) способность к саморегуляции. При отклонении регулируемой величины или конечного полезного результата от оптимальной величины происходит ряд реакций самопроизвольного комплекса, что возвращает показатели на оптимальный уровень. Саморегуляция осуществляется при наличии обратной связи.
В организме работает одновременно несколько функциональных систем. Они находятся в непрерывном взаимодействии, которое подчиняется определенным принципам:
1) принципу системы генеза. Происходят избирательное созревание и эволюция функциональных систем (функциональные системы кровообращения, дыхания, питания, созревают и развиваются раньше других);
2) принципу многосвязного взаимодействия. Происходит обобщение деятельности различных функциональных систем, направленное на достижение многокомпонентного результата (параметры гомеостаза);
3) принципу иерархии. Функциональные системы выстраиваются в определенный ряд в соответствии со своей значимостью (функциональная система целостности ткани, функциональная система питания, функциональная система воспроизведения и т. д.);
4) принципу последовательного динамического взаимодействия. Осуществляется четкая последовательность смены деятельности одной функциональной системы другой.
5. Координационная деятельность ЦНС
Координационная деятельность (КД) ЦНС представляет собой согласованную работу нейронов ЦНС, основанную на взаимодействии нейронов между собой.
Функции КД:
1) обеспечивает четкое выполнение определенных функций, рефлексов;
2) обеспечивает последовательное включение в работу различных нервных центров для обеспечения сложных форм деятельности;
3) обеспечивает согласованную работу различных нервных центров (при акте глотания в момент глотания задерживается дыхание, при возбуждении центра глотания тормозится центр дыхания).
Основные принципы КД ЦНС и их нейронные механизмы.
1. Принцип иррадиации (распространения). При возбуждении небольших групп нейронов возбуждение распространяется на значительное количество нейронов. Иррадиация объясняется:
1) наличием ветвистых окончаний аксонов и дендритов, за счет разветвлений импульсы распространяются на большое количество нейронов;
2) наличием вставочных нейронов в ЦНС, которые обеспечивают передачу импульсов от клетки к клетке. Иррадиация имеет границы, которая обеспечивается тормозным нейроном.
2. Принцип конвергенции. При возбуждении большого количества нейронов возбуждение может сходиться к одной группе нервных клеток.
3. Принцип реципрокности – согласованная работа нервных центров, особенно у противоположных рефлексов (сгибание, разгибание и т. д.).
4. Принцип доминанты. Доминанта – господствующий очаг возбуждения в ЦНС в данный момент. Это очаг стойкого, неколеблющегося, нераспространяющегося возбуждения. Он имеет определенные свойства: подавляет активность других нервных центров, имеет повышенную возбудимость, притягивает нервные импульсы из других очагов, суммирует нервные импульсы. Очаги доминанты бывают двух видов: экзогенного происхождения (вызванные факторами внешней среды) и эндогенными (вызванные факторами внутренней среды). Доминанта лежит в основе формирования условного рефлекса.
5. Принцип обратной связи. Обратная связь – поток импульсов в нервную систему, который информирует ЦНС о том, как осуществляется ответная реакция, достаточна она или нет. Различают два вида обратной связи:
1) положительная обратная связь, вызывающая усиление ответной реакции со стороны нервной системы. Лежит в основе порочного круга, который приводит к развитию заболеваний;
2) отрицательная обратная связь, снижающая активность нейронов ЦНС и ответную реакцию. Лежит в основе саморегуляции.
6. Принцип субординации. В ЦНС существует определенная подчиненность отделов друг другу, высшим отделом является кора головного мозга.
7. Принцип взаимодействия процессов возбуждения и торможения. ЦНС координирует процессы возбуждения и торможения:
оба процесса способны к конвергенции, процесс возбуждения и в меньшей степени торможения способны к иррадиации. Торможение и возбуждение связаны индукционными взаимоотношениями. Процесс возбуждения индуцирует торможение, и наоборот. Различаются два вида индукции:
1) последовательная. Процесс возбуждения и торможения сменяют друг друга по времени;
2) взаимная. Одновременно существует два процесса – возбуждения и торможения. Взаимная индукция осуществляется путем положительной и отрицательной взаимной индукции: если в группе нейронов возникает торможение, то вокруг него возникают очаги возбуждения (положительная взаимная индукция), и наоборот.
По определению И. П. Павлова, возбуждение и торможение – это две стороны одного и того же процесса. Координационная деятельность ЦНС обеспечивает четкое взаимодействие между отдельными нервными клетками и отдельными группами нервных клеток. Выделяют три уровня интеграции.
Первый уровень обеспечивается за счет того, что на теле одного нейрона могут сходиться импульсы от разных нейронов, в результате происходит или суммирование, или снижение возбуждения.
Второй уровень обеспечивает взаимодействиями между отдельными группами клеток.
Третий уровень обеспечивается клетками коры головного мозга, которые способствуют более совершенному уровню приспособления деятельности ЦНС к потребностям организма.
6. Виды торможения, взаимодействие процессов возбуждения и торможения в ЦНС. Опыт И. М. Сеченова
Торможение – активный процесс, возникающий при действии раздражителей на ткань, проявляется в подавлении другого возбуждения, функционального отправления ткани нет.
Торможение может развиваться только в форме локального ответа.
Выделяют два типа торможения:
1) первичное. Для его возникновения необходимо наличие специальных тормозных нейронов. Торможение возникает первично без предшествующего возбуждения под воздействием тормозного медиатора. Различают два вида первичного торможения:
а) пресинаптическое в аксо-аксональном синапсе;
б) постсинаптическое в аксодендрическом синапсе.
2) вторичное. Не требует специальных тормозных структур, возникает в результате изменения функциональной активности обычных возбудимых структур, всегда связано с процессом возбуждения. Виды вторичного торможения:
а) запредельное, возникающее при большом потоке информации, поступающей в клетку. Поток информации лежит за пределами работоспособности нейрона;
б) пессимальное, возникающее при высокой частоте раздражения;
в) парабиотическое, возникающее при сильно и длительно действующем раздражении;
г) торможение вслед за возбуждением, возникающее вследствие снижения функционального состояния нейронов после возбуждения;
д) торможение по принципу отрицательной индукции;
е) торможение условных рефлексов.
Процессы возбуждения и торможения тесно связаны между собой, протекают одновременно и являются различными проявлениями единого процесса. Очаги возбуждения и торможения подвижны, охватывают большие или меньшие области нейронных популяций и могут быть более или менее выраженными. Возбуждение непременно сменяется торможением, и наоборот, т. е. между торможением и возбуждением существуют индукционные отношения.
Торможение лежит в основе координации движений, обеспечивает защиту центральных нейронов от перевозбуждения. Торможение в ЦНС может возникать при одновременном поступлении в спинной мозг нервных импульсов различной силы с нескольких раздражителей. Более сильное раздражение тормозит рефлексы, которые должны были наступать в ответ на более слабые.
В 1862 г. И. М. Сеченов открыл явление центрального торможения. Он доказал в своем опыте, что раздражение кристалликом хлорида натрия зрительных бугров лягушки (большие полушария головного мозга удалены) вызывает торможение рефлексов спинного мозга. После устранения раздражителя рефлекторная деятельность спинного мозга восстанавливалась. Результат этого опыта позволил И. М. Сеченому сделать заключение, что в ЦНС наряду с процессом возбуждения развивается процесс торможения, который способен угнетать рефлекторные акты организма. Н. Е. Введенский высказал предположение, что в основе явления торможения лежит принцип отрицательной индукции: более возбудимый участок в ЦНС тормозит активность менее возбудимых участков.
Современная трактовка опыта И. М. Сеченова (И. М. Сеченов раздражал ретикулярную формацию ствола мозга): возбуждение ретикулярной формации повышает активность тормозных нейронов спинного мозга – клеток Реншоу, что приводит к торможению?-мотонейронов спинного мозга и угнетает рефлекторную деятельность спинного мозга.
7. Методы изучения ЦНС
Существуют два большие группы методов изучения ЦНС:
1) экспериментальный метод, который проводится на животных;
2) клинический метод, который применим к человеку.
К числу экспериментальных методов классической физиологии относятся методы, направленные на активацию или подавление изучаемого нервного образования. К ним относятся:
1) метод поперечной перерезки ЦНС на различных уровнях;
2) метод экстирпации (удаления различных отделов, денервации органа);
3) метод раздражения путем активирования (адекватное раздражение – раздражение электрическим импульсом, схожим с нервным; неадекватное раздражение – раздражение химическими соединениями, градуируемое раздражение электрическим током) или подавления (блокирования передачи возбуждения под действием холода, химических агентов, постоянного тока);
4) наблюдение (один из старейших, не утративших своего значения метод изучения функционирования ЦНС. Он может быть использован самостоятельно, чаще используется в сочетании с другими методами).
Экспериментальные методы при проведении опыта часто сочетаются друг с другом.
Клинический метод направлен на изучение физиологического состояния ЦНС у человека. Он включает в себя следующие методы:
1) наблюдение;
2) метод регистрации и анализа электрических потенциалов головного мозга (электро-, пневмо-, магнитоэнцефалография);
3) метод радиоизотопов (исследует нейрогуморальные регуляторные системы);
4) условно-рефлекторный метод (изучает функции коры головного мозга в механизме обучения, развития адаптационного поведения);
5) метод анкетирования (оценивает интегративные функции коры головного мозга);
6) метод моделирования (математического моделирования, физического и т. д.). Моделью является искусственно созданный механизм, который имеет определенное функциональное подобие с исследуемым механизмом организма человека;
7) кибернетический метод (изучает процессы управления и связи в нервной системе). Направлен на изучение организации (системных свойств нервной системы на различных уровнях), управления (отбора и реализации воздействий, необходимых для обеспечения работы органа или системы), информационной деятельности (способности воспринимать и перерабатывать информацию – импульс в целях приспособления организма к изменениям окружающей среды).
ЦНС (центральная нервная система), её отделы, функции.
Нервная система в целом состоит из центрального (головной и спинной мозг) и периферического отделов (нервов, отходящих от головного и спинного мозга и расположенных на периферии нервных узлов). Центральная нервная система координирует деятельность различных органов и систем организма и регулирует эту деятельность в условиях изменяющейся внешней среды по механизму рефлекса. Процессы, протекающие в центральной нервной системе, лежат в основе всей психической деятельности человека - мышлении, памяти, разумном поведении в обществе, восприятии окружающего мира, познании законов природы и общества и т.д., т.е. вся деятельность человека, как биологическая, так и социальная, осуществляется благодаря реализации взаимоотношений организма и среды по принципу рефлекса.
О структуре центральной нервной системы.
Спинной мозг лежит в спинномозговом канале, образованном дужками позвонков. Его длина у взрослого человека в пределах 41-45см, толщина 1см. Первый шейный позвонок является границей спинного мозга сверху, а граница снизу - второй поясничный позвонок. Спинной мозг делится на пять отделов с определенным количеством сегментов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый. В центре спинного мозга находится канал, заполненный спинномозговой жидкостью. На поперечном разрезе лабораторного препарата легко различают серое и белое вещество мозга. Серое вещество мозга состоит из скопления тел нервных клеток (нейронов), периферические отростки которых в составе спинномозговых нервов достигают рецепторов кожи, мышц, сухожилий, слизистых оболочек. Белое вещество, окружающее серое, состоит из отростков, связывающих между собой нервные клетки спинного мозга; восходящих чувствительных (эфферентных), связывающих все органы и ткани человеческого тела (кроме головы) с головным мозгом, нисходящих двигательных (афферентных) путей, идущих от головного мозга к двигательным клеткам спинного мозга.
Таким образом, нетрудно себе представить, что спинной мозг выполняет рефлекторную и проводниковую для нервных импульсов функции. В различных отделах спинного мозга находятся мотонейроны (двигательные нервные клетки), иннервирующие мышцы верхних конечностей, спины, груди, живота, нижних конечностей. В крестцовом отделе располагаются центры дефекации, мочеиспускания и половой деятельности. Важной функцией мотонейронов является постоянное обеспечение необходимого тонуса мышц, благодаря которому все рефлекторные двигательные акты осуществляются мягко и плавно. Тонус центров спинного мозга регулируется высшими отделами центральной нервной системы. Поражения спинного мозга влекут за собой различные нарушения, связанные с выходом из строя проводниковой функции. Всевозможные травмы и заболевания спинного мозга могут приводить к расстройству болевой, температурной чувствительности, нарушению структуры сложных произвольных движений, мышечного тонуса и т.д.
Головной мозг представляет собой скопление огромного количества нервных клеток. Он состоит из переднего, промежуточного, среднего и заднего отделов. Строение головного мозга несравнимо сложнее строения любого органа человеческого тела. Назовем некоторые особенности и жизненно важные функции. Так, например, такое образование заднего мозга, как продолговатый мозг, является местом расположения важнейших рефлекторных центров (дыхательного, пищевого, регулирующих кровообращение, потоотделение). Поэтому поражение этого отдела головного мозга вызывает мгновенную гибель. Необходимо отметить, что кора больших полушарий головного мозга является наиболее молодым в филогенетическом отношении отделом мозга (филогенез - процесс развития растительных и животных организмов в течение времени существования жизни на Земле). В процессе эволюции кора больших полушарий приобретает существенные структурные и функциональные особенности и становится высшим отделом центральной нервной системы, формирующим деятельность организма как единого целого в его взаимоотношениях с окружающей средой.
Вегетативная нервная система - специализированный отдел единой нервной системы мозга регулируется, в частности, корой больших полушарий. В отличие от соматической нервной системы, иннервирующей произвольную (скелетную) мускулатуру и обеспечивающей общую чувствительность тела и других органов чувств, вегетативная нервная система регулирует деятельность внутренних органов - дыхания, размножения, кровообращения, выделения, желез внутренней секреции и т.д. Вегетативная нервная система подразделяется на симпатическую и парасимпатическую системы. Деятельность сердца, сосудов, органов пищеварения, выделения, половых и т.д.; регуляция обмена веществ, термообразования, участие в формировании эмоциональных реакций (страх, гнев, радость) - все это находится в ведении симпатической и парасимпатической нервной систем и все под тем же контролем со стороны высшего отдела центральной нервной системы. Экспериментально показано, что их влияние носит хотя и антагонистический характер, но согласованный в регуляции важнейших функций организма.
Рецепторы и анализаторы. Главным условием нормального существования организма человека является его способность быстро приспосабливаться к изменениям окружающей среды. Эта способность реализуется за счет наличия специальных образований - рецепторов. Рецепторы, обладая строгой специфичностью, трансформируют внешние раздражители (звук, температуру, свет, давление и т.д.) в нервные импульсы, которые по нервным волокнам передаются в центральную нервную систему. Рецепторы человека делятся на две основные группы: экстеро (внешние) и интеро (внутренние) рецепторы. Каждый такой рецептор является составной частью анализирующей системы, в которую поступают импульсы и которая называется анализатором.
Анализатор состоит из трех отделов - рецептора, проводниковой части и центрального образования в головном мозгу. Высший отдел анализатора - корковый. Перечислим названия анализаторов, роль которых в жизнедеятельности любого человека многим известна. Это - кожный анализатор (тактильная, болевая, тепловая, холодовая чувствительность), двигательный (рецепторы в мышцах, суставах, сухожилиях и связках возбуждаются под влиянием давления и растяжения), вестибулярный (воспринимает положение тела в пространстве), зрительный (свет и цвет), слуховой (звук), обонятельный (запах), вкусовой (вкус), висцеральный (состояние ряда внутренних органов).
ЦНС - центральная нервная система - основная часть нервной системы всех животных, в том числе и человека, состоящая из скопления нервных клеток (нейронов) и их отростков; у беспозвоночных представлена системой тесно связанных между собой нервных узлов (ганглиев), у позвоночных - спинным и головным мозгом.Центральная нервная система (ЦНС), если ее рассматривать детально, состоит из переднего мозга, среднего мозга, заднего мозга и спинного мозга. В этих основных отделах центральной нервной системы в свою очередь выделяются важнейшие структуры, имеющие прямое отношение к психическим процессам, состояниям и свойствам человека: таламус, гипоталамус, мост, мозжечок и продолговатый мозг.
Главная и специфическая функция ЦНС
- осуществление простых и сложных высокодифференцированных отражательных реакций, получивших название рефлексов. У высших животных и человека низшие и средние отделы ЦНС - спинной мозг, продолговатый мозг, средний мозг, промежуточный мозг и мозжечок - регулируют деятельность отдельных органов и систем высокоразвитого организма, осуществляют связь и взаимодействие между ними, обеспечивают единство организма и целостность его деятельности. Высший отдел ЦНС
- кора больших полушарий головного мозга и ближайшие подкорковые образования - в основном регулирует связь и взаимоотношения организма как единого целого с окружающей средой.
Практически все отделы центральной и периферической нервной системы участвуют в переработке информации, поступающей через внешние и внутренние, расположенные на периферии тела и в самих органах рецепторы. С высшими психическими функциями, с мышлением и сознанием человека связана работа коры головного мозги и подкорковых структур, входящих в передний мозг.
Со всеми органами и тканями организма центральная нервная система связана через нервы, выходящие из головного мозга и спинного мозга. Они несут в себе информацию, поступающую в мозг из внешней среды, и проводят ее в обратном направлении к отдельным частям и органам тела. Нервные волокна, поступающие в мозг с периферии, называются афферентными, а те, которые проводят импульсы от центра к периферии, - эфферентными.
Центральная нервная система
представляет собой скопления нервных клеток - нейронов. Нейроны ЦНС образуют множество цепей, которые выполняют две основные функции: обеспечивают рефлекторную деятельность, а также сложную обработку информации в высших мозговых центрах. Эти высшие центры, например зрительная зона коры (зрительная кора), получают входящую информацию, перерабатывают ее и передают ответный сигнал по аксонам.
Древовидные отростки, отходящие от тел нервных клеток, носят название дендритов. Один из таких отростков является удлиненным и соединяет тела одних нейронов с телами или дендритами других нейронов. Он называется аксоном. Часть аксонов покрыта специальной миелиновой оболочкой, которая способствует более быстрому проведению импульса по нерву.
Места контактов нервных клеток друг с другом называются синапсами. Через них нервные импульсы передаются с одной клетки на другую. Механизм синаптической передачи импульса, работающий на основе биохимических обменных процессов, может облегчать или затруднять прохождение нервных импульсов по ЦНС и тем самым участвовать в регулировании многих психических процессов и состояний организма.
ЦНС связана со всеми органами и тканями через периферическую нервную систему, которая у позвоночных включает черепно-мозговые нервы, отходящие от головного мозга, и спинномозговые нервы - от спинного мозга, межпозвонковые нервные узлы, а также периферический отдел вегетативной нервной системы - нервные узлы, с подходящими к ним (преганглионарными) и отходящими от них (постганглионарными) нервными волокнами. Чувствительные, или афферентные, нервные приводящие волокна несут возбуждение в ЦНС от периферических рецепторов; по отводящим эфферентным (двигательным и вегетативным) нервным волокнам возбуждение из ЦНС направляется к клеткам исполнительных рабочих аппаратов (мышцы, железы, сосуды и т. д.). Во всех отделах ЦНС имеются афферентные нейроны, воспринимающие приходящие с периферии раздражения, и эфферентные нейроны, посылающие нервные импульсы на периферию к различным исполнительным эффекторным органам. Афферентные и эфферентные клетки своими отростками могут контактировать между собой и составлять двухнейронную рефлекторную дугу, осуществляющую элементарные рефлексы (например, сухожильные рефлексы спинного мозга). Но, как правило, в рефлекторной дуге между афферентными и эфферентными нейронами расположены вставочные нервные клетки, или интернейроны. Связь между различными отделами ЦНС осуществляется также с помощью множества отростков афферентных, эфферентных и вставочных нейронов этих отделов, образующих внутрицентральные короткие и длинные проводящие пути. В состав ЦНС входят также клетки нейроглии, которые выполняют в ней опорную функцию, а также участвуют в метаболизме нервных клеток.
НЕРВНАЯ СИСТЕМА, очень сложная сеть структур, пронизывающая весь организм и обеспечивающая саморегуляцию его жизнедеятельности благодаря способность реагировать на внешние и внутренние воздействия (стимулы). Основные функции нервной системы – получение, хранение и переработка информации из внешней и внутренней среды, регуляция и координация деятельности всех органов и органных систем. У человека, как и у млекопитающих, нервная система включает три основных компонента: 1) нервные клетки (нейроны); 2) связанные с ними клетки глии, в частности клетки нейроглии, а также клетки, образующие неврилемму; 3) соединительная ткань. Нейроны обеспечивают проведение нервных импульсов; нейроглия выполняет опорные, защитные и трофические функции как в головном, так и в спинном мозгу, а неврилемма, состоящая преимущественно из специализированных, т.н. шванновских клеток, участвует в образовании оболочек волокон периферических нервов; соединительная ткань поддерживает и связывает воедино различные части нервной системы.
Нервную систему человека подразделяют по-разному. Анатомически она состоит из центральной нервной системы (ЦНС
) и периферической нервной системы (ПНС). ЦНС
включает головной и спинной мозг, а ПНС, обеспечивающая связь ЦНС с различными частями тела, – черепно-мозговые и спинномозговые нервы, а также нервные узлы (ганглии) и нервные сплетения, лежащие вне спинного и головного мозга.
Нейрон. Структурно-функциональной единицей нервной системы является нервная клетка – нейрон. По оценкам, в нервной системе человека более 100 млрд. нейронов. Типичный нейрон состоит из тела (т.е. ядерной части) и отростков, одного обычно неветвящегося отростка, аксона, и нескольких ветвящихся – дендритов. По аксону импульсы идут от тела клетки к мышцам, железам или другим нейронам, тогда как по дендритам они поступают в тело клетки.
В нейроне, как и в других клетках, есть ядро и ряд мельчайших структур – органелл (см. также
Центральная нервная система (ЦНС) - основная часть нервной системы животных и человека, состоящая из скопления нервных клеток (нейронов) и их отростков; представлена у беспозвоночных системой тесно связанных между собой нервных узлов (ганглиев), у позвоночных животных и человека - спинным и головным мозгом.
Главная и специфическая функция ЦНС - осуществление простых и сложных высокодифференцированных отражательных , получивших название . У высших животных и человека низшие и средние отделы ЦНС - , и - регулируют деятельность отдельных органов и систем высокоразвитого организма, осуществляют связь и взаимодействие между ними, обеспечивают единство организма и целостность его деятельности. Высший отдел ЦНС - кора головного мозга и ближайшие подкорковые образования - в основном регулирует связь и взаимоотношения организма как единого целого с окружающей средой.
Основные черты строения и функции
ЦНС связана со всеми органами и тканями через периферическую нервную систему, которая у позвоночных включает черепно-мозговые нервы, отходящие от головного мозга, и спинномозговые нервы - от , межпозвонковые нервные узлы, а также периферический отдел вегетативной нервной системы - нервные узлы, с подходящими к ним (преганглионарными,от латинского ганглион) и отходящими от них (постганглионарными) нервными волокнами. Чувствительные, или афферентные, нервные приводящие волокна несут в ЦНС от периферических ; по отводящим эфферентным (двигательным и вегетативным) нервным волокнам возбуждение из ЦНС направляется к клеткам исполнительных рабочих аппаратов (мышцы, железы, сосуды и т. д.). Во всех отделах ЦНС имеются афферентные , воспринимающие приходящие с периферии раздражения, и эфферентные нейроны, посылающие нервные импульсы на периферию к различным исполнительным эффекторным органам. Афферентные и эфферентные клетки своими отростками могут контактировать между собой и составлять двухнейронную рефлекторную дугу, осуществляющую элементарные рефлексы (например, сухожильные рефлексы ). Но, как правило, в рефлекторной дуге между афферентными и эфферентными нейронами расположены вставочные нервные клетки, или интернейроны. Связь между различными отделами ЦНС осуществляется также с помощью множества отростков афферентных, эфферентных и вставочных нейронов этих отделов, образующих внутрицентральные короткие и длинные проводящие пути. В состав ЦНС входят также клетки , которые выполняют в ней опорную функцию, а также участвуют в метаболизме нервных клеток.
Пояснение к рисунку
I. Шейные нервы.
II. Грудные нервы.
III. Поясничные нервы.
IV. Крестцовые нервы.
V. Копчиковые нервы.
-/-
1. Головной мозг.
2. Промежуточный мозг.
3. Средний мозг.
4. Мост.
5. .
6. Продолговатый мозг.
7. Спинной мозг.
8. Шейное утолщение.
9. Поперечное утолщение.
10. «Конский хвост»
