РЕГУЛЯТОРНЫЕ СИСТЕМЫ ОРГАНИЗМА

------- РЕГУЛЯТОРНЫЕ СИСТЕМЫ------- ОРГАНИЗМА

Общая анатомия и физиология нервной системы, ее возрастные особенности

Вопросы для самоподготовки

  • 1. Значение, общий план строения, свойства и функции нервной системы.
  • 2. Процессы, обусловливающие функции нервной системы.
  • 3. Мембранные потенциалы нервной клетки.
  • 4. Механизмы распространения возбуждения.
  • 5. Понятие «синапс».
  • 6. Общие представления о рефлексе и рефлекторной дуге.
  • 7. Нервный центр и его свойства.
  • 8. Торможение в центральной нервной системе.

Нервная система-это сложно организованная высокоспециализированная система, которая обеспечивает взаимосвязь между отдельными органами и физиологическими системами, функционально объединяя организм в единое целое, т. е. поддерживает гомеостаз. С помощью нервной системы происходит восприятие, анализ, синтез различных раздражителей внешней и внутренней среды и ответ на эти раздражители. Четкая ответная реакция физиологических систем обеспечивает адаптацию организма к окружающей среде.

Нервная система высших позвоночных, в том числе и человека, прошла сложный и длительный путь развитая. Зародыш (эмбрион) человека в своем онтогенетическом развитии повторяет некоторые этапы филогенеза ЦНС. В начале формируется спинномозговая трубка, на головном конце которой образуется три мозговых пузыря, а затем первый и третий пузыри делятся, в результате чего получается пять мозговых пузырей, из которых и образуется пять отделов головного мозга.

Нервная система состоит из двух отделов: центральной нервной системы и периферической нервной системы. К ЦНС относятся спинной и головной мозг. Периферическая нервная система состоит из 12 пар черепно-мозговых и 31 пары спинномозговых нервов. К ней относятся также и нервные узлы (ганглии) - скопление нервных клеток вне спинного и головного мозга.

Серое вещество ЦНС представляет собой тела нейронов с ближайшими участками их отростков, а белое вещество состоит из волокон, образующих проводящие пути.

Разветвляющиеся отростки нейронов проникают во все органы и ткани, образуя специфические (по функции) окончания. Одни из них являются специализированными образованиями, воспринимающими раздражение и преобразующими их в нервные импульсы (рецепторы), другие служат для передачи импульсов к рабочему органу (эффектору).

Масса мозга новорожденного - 390 г (мальчика), 356 г (девочки); в 7 лет соответственно 1280 г и 1260 г, в 15 лет - 1350 г, у взрослых - 1400-2000 г. Заметим, что ни масса мозга, ни характер его поверхности не определяют интеллектуального облика человека (если, конечно, масса мозга не выходит за рамки нормы).

Внешне спинной и головной мозг новорожденного, ребёнка 6 месяцев и взрослого очень сходны и различаются только размером, массой и некоторыми деталями. Мозг человека в среднем составляет 2 % веса тела и потребляет 18 % кислорода поступающего в организм.

В процессе онтогенеза происходит функциональное созревание I (НС. Особенно быстро она развивается в первые 4-5 лет жизни ребенка. Пирамидная система, обеспечивающая произвольные движения, созревает позже, чем экстрапирамидная система, контролирующая непроизвольные движения. После рождения быстрее созревает спинной мозг, затем вышележащие отделы ствола мозга и в последнюю очередь - кора больших полушарий.

Нервная ткань состоит из двух типов клеток - нейронов (собственно нервных клеток, нейроцитов) и нейроглиальных клеток (нейроглиоцитов), образующих вспомогательную нервную ткань нейроглию.

Морфофункциональной единицей нервной системы является нейрон, который имеет сому (тело), один длинный отросток-аксон и короткие отростки - дендриты, которых может быть от 1 до 1000 в разных отделах ЦИС. Аксоны большого числа нейронов, выходя из головного или спинного мозга, идут вместе и образуют нервы. Нейроны различаются по форме (круглые, овальные, звездчатые и т. д.), величине, количеству и способу отхождения от тела отростков, химическому строению. Многие аксоны покрыты особой миелиновой оболочкой, ускоряющей проведение нервного импульса.

Функционально нейроны подразделяются на чувствительные (афферентные, сенсорные), вставочные (промежуточные, переключательные, интернейроны) и исполнительные (эфферентные, двигательные (или мотонейроны) и др. Сенсорные нейроны - это нервные клетки, воспринимающие раздражения из внешней или внутренней среды организма. Вставочные нейроны обеспечивают связь между чувствительными и исполнительными нейронами в рефлекторных дугах. Общее направление эволюции нервной системы связано с увеличением числа интернейронов. Из более чем ста миллиардов нейронов человека более 70 % составляют вставочные нейроны. Исполнительные нейроны, управляющие сокращениями поперечно-полосатых мышечных волокон, называют двигательными (мотонейронами). Они образуютнсрвно-мышсчныс синапсы. Исполнительные нейроны, называемые вегетативными, управляют работой внутренних органов, включая гладкомышечные волокна, железистые клетки и др.

По количеству отростков нейроны делятся на униполярные, псевдоуниполярные, биполярные и мультиполярные. Большинство нейронов нервной системы (и почти все нейроны в I [ПС) - это мультиполярные нейроны, они имеют один аксон и несколько дендритов. Биполярные нейроны имеют один аксон и один дендрит и характерны для периферических отделов анализаторных систем. Униполярных нейронов, имеющих только один отросток, у человека практически нет. Из тела псевдоуни-полярного нейрона выходит один отросток, который практически сразу дели гея на две ветви. Одна из них выполняет функцию дендрита, а другая - аксона. Такие нейроны находятся в чувствительных спинномозговых и черепных ганглиях. Их дендрит морфологически (по строению) похож на аксон: он гораздо длиннее аксона и часто имеет миелиновую оболочку. 11о форме тела и характеру ветвления отростков выделяют звездчатые, пирамидные, веретеновидпые, корзинчатые, зернистые и др. нейроны.

Помимо нейронов к нервной ткани относятся клетки нейроглии - нейроглиоциты. Они были открыты в XIX в. немецким цитологом Р. Вирховым, который определил их как клетки, соединяющие нейроны (от греч. glia - клей), заполняющие пространства между ними. В дальнейшем было выявлено, что нейроглиоциты - очень обширная группа клеточных элементов, отличающихся своими строением, происхождением и выполняемыми функциями. Нейроглия функционирует в мозгу не только как трофическая (питающая) или опорная ткань. Глиальные клетки принимают также участие и в специфических нервных процессах, активно влияя на деятельность нейронов.

Глиальные клетки сохраняют способность к делению в течение всей жизни организма. Благодаря этой особенности они (когдатакое деление приобретает патологический характер) могут являться основой образования опухолей - глиом - в нервной системе. Увеличение массы мозга после рождения также идет, в первую очередь, за счет деления и развития клеток нейроглии.

Выделяют несколько типов глиальных клеток. Основные из них - это астроциты, олигодендроциты, эпендимоциты и микро глия.

Астроглия (многоотросчатые клетки) служит опорой нейронов, изолирует нервное волокно, участвует в метаболизме нейронов. Олигодендроглия (клетка имеет один отросток) обеспечивает миелинизацию аксонов и метаболизм нейронов. Микроглия способна к фагоцитозу. Эпендимоциты выстилают спинномозговой канал и все желудочки мозга.

Основными свойствами нервной системы являются раздражимость и возбудимость. Нервная система обладает самой высокой возбудимостью по сравнению с другими тканями (мышечной, железистой).

Раздражимость - способность клеток под влиянием факторов внешней и внутренней среды переходить из состояния покоя в состояние активности.

Возбудимость - э го способнос ть реагирова ть на раздражения изменением физиологических свойств. Возбуждение возникает при определенной силе и длительности действия раздражителя. Чем сильнее раздражитель, тем (до определенного предела) сильнее реакция ткани - «закон силы» (при действии сильного раздражителя дальнейшего увеличения ответной реакции не происходит, а наблюдается явление торможения).

Мерой возбудимости является порог возбуждения - та минимальная сила раздражителя, которая вызывает возбуждение. Чем ниже порог, тем выше возбудимость ткани (обратная зависимость).

Сила раздражителя может быть подпороговой, оптимальной, сильной. Например, восприятие звука: подпороговый звук не слышно, пороговый - человек услышит, оптимальный слышен хорошо, сильный звук неприятен.

В качестве раздражителя в эксперименте чаще всего используется электрический ток (его можно легко дозировать по силе и по длительности действия на ткань).

Раздражители делятся на физические (температура, давление, звук и т. д.), физико-химические (осмотическое давление, онкотическое и др.), химические (гормоны, продукты распада различных веществ, продукты окисления и т. д.), биологические (антигены сывороток, несовместимых тканей и т. д.).

Различают два механизма взаимодейст вия нервных клеток:

  • 1) с помощью электрических полей нервных клеток;
  • 2) с помощью нервных импульсов.

Первый механизм имеет место на очень небольших территориях мозга. Элекгрический заряд нервной клетки создает вокруг нее электрическое поле, колебания которого вызывают изменения электрических полей лежащих рядом нейронов, что приводит к изменениям их возбудимости, лабильности и проводимости. Электрическое поле нейрона имеет сравнительно небольшую протяженность - около 100 мк, оно быстро затухает по мере удаления от клетки и может оказывать воздействие лишь на соседние нейроны. Второй механизм является основным средством связи между нейронами. Он обеспечивает не только ближайшие взаимодействия, но и передачу нервных влияний на большие расстояния. Именно с помощью нервных импульсов происходит объединение отдаленных и изолированных участков мозга в общую, синхронно работающую систему, что необходимо для протекания сложных форм деятельности организма.

Высокая скорость распространения импульсов и локальное их воздействие на избранную точку мозга способствуют быстрой и точной передаче информации в нервной системе, которая осуществляется с помощью частотного кода. Частотный код - изменение частоты импульсов (потенциалов действия), общее количество импульсов, отправляемых нервной клеткой в единицу времени (суммарная импульсная активность).

Биопотенциалы - общее название всех видов электрических процессов в живых системах. Все электрические процессы разворачиваются на цитоплазматической мембране, являющейся хорошим электрическим изолятором. Некоторые белки, входящие в состав мембраны, целиком пронизывают ее. Именно пронизывающие мембрану, трансмембранные белки образуют структуры, обеспечивающие движение ионов через мембрану (ионные переносчики и ионные каналы).

По обе стороны мембраны между содержимым клетки и внеклеточной жидкостью обычно существует электрическая разность потенциалов - мембранный потенциал (МП). Мембранный потенциал, или потенциал покоя оказывает влияние на процессы трансмембранного обмена веществ. В среднем у клеток возбудимых тканей МП достигает 50-80 мВ со знаком «-» внузри клетки. Обусловлен он преимущественно ионами калия. Ионов калия намного больше в клетке, чем в среде, поэтому по градиенту концентраций калий может выходить из клетки, и это происходит с участием калиевых каналов, часть которых открыта в условиях покоя. В результате из-за того, что мембрана непроницаема для анионов клетки (глутамат, аспартат, органические фосфаты), на внутренней поверхности клетки образуется избыток отрицательно заряженных частиц, а на наружной - избыток положительно заряженных частиц. Возникает разность потенциалов. Величина МП также определяется ионами хлора и натрия, которые в небольших количествах могут проходить через полупроницаемую мембрану внутрь клетки.

Для того чтобы МП поддерживался на постоянном уровне, необходимо поддержание ионной асимметрии. Для этого, в частности, служит калий-натриевый насос (и хлорный), который восстанавливает ионную асимметрию, особенно после акта возбуждения. Натрий-калиевый насос работает, потребляя энергию АТФ.

Потенциал действия (ПД) - это кратковременное изменение разности потенциала между наружной и внутренней поверхностями мембраны (или между двумя точками ткани), возникающее в момен т возбуждения. При регис трации потенциала действия в нем выделяют следующие фазы:

  • 1. Локальный ответ - начальный этап деполяризации;
  • 2. Фазу деполяризации - быстрое снижение мембранного потенциала до нуля и перезарядка мембраны (реверсия, или овершут);
  • 3. Фазу реполяризации - восстановление исходного уровня мембранного потенциала.

При исследовании ПД нервной клетки, ПД скелетной мышцы было установлено, что фаза деполяризации обусловлена значительным повышением проницаемости для ионов натрия, которые входят в клетку в начале процесса возбуждения и таким образом уменьшают существующую разность потенциалов (деполяризация). На высоте пика ПД мембранный потенциал быстро уменьшается, и на короткий период происходит перезарядка мембраны - явление реверсии (внутренняя поверхность мембраны заряжена положительно по отношению к наружной). Однако бесконечно этот процесс идти не может: в результате закрытия инактивационных ворог нагриевые каналы закрываются, и приток натрия в клетку прекращается. Затем наступает фаза реполяризации. Она связана с увеличением выхода из клетки ионов калия. Это происходит за счет того, что в результате деполяризации большая часть калиевых каналов открываются и «+» заряды уходят за пределы клетки. Вначале этот процесс идет очень быстро, потом - медленно. Поэтому фаза реполяризации вначале протекает быстро, а потом медленно (следовая негативность). На фоне следовых потенциалов происходит активация калий-натриевого насоса, обеспечивающего выведение трех ионов натрия и поступление двух ионов калия в клетку при расщеплении одной молекулы АТФ.

Развитие ПД происходит по закону «все или ничего». При развитии ПД отмечаются фазовые изменения возбудимости клетки:

  • 1. Фаза незначительного повышения возбудимости по сравнению с исходной. По времени эта фаза совпадает с начальной деполяризацией (локальный ответ);
  • 2. Фаза абсолютной рефрактерное™ характеризуется полной невозбудимостью. По времени эта фаза совпадает с пиком ПД (полная деполяризация и инверсия заряда);
  • 3. Фаза относительной рефрактерное™ характеризуется ответной реакцией на действие сверхпороговых раздражителей. По времени эта фаза совпадает с фазой восстановления потенциала покоя(реверсия и реполяризация);
  • 4. Фаза экзальтации (повышенной возбудимости). Эта фаза по времени совпадает с периодом окончания отрицательного и началом развития положительного следового потенциала действия. Раздражение (даже если оно подпороговое), поступившее в эту' фазу, вызывает ответную реакцию с большей легкостью. Оптиматьиая частота раздражений вызывает максимальную ответную реакцию, так как каждое следующее раздражение попадает в фазу экзальтации;
  • 5. Фаза субнормальной возбудимости характеризуется повторным снижением возбудимости ниже исходного уровня. По времени эта фаза совпадает с развитием гиперполяризации мембраны.

По современным представлениям распространение возбуждения по нейронным волокнам осуществляется на основе ионных механизмов генерации ПД и воздействия местных электрических токов, возникающих между возбужденными и невозбужденными участками волокна. Возникновение потенциала действия в участке мембраны волокна приводит к смене заряда, т. е. внутренняя ее сторона оказывается заряженной положительно по отношению к соседней, покоящейся. Между точками волокна, имеющими различный заряд, возникает локальный ток, направленный от возбужденного (знак «+» на внутренней стороне мембраны) к невозбужденному (знак «-» на внутренней стороне мембраны) участку волокна. Локальный ток деполяризует мембрану невозбуждепного участка волокна и создает условия для развития ПД на данном участке. Ранее возбужденный участок реполяризуется, а ставший возбужденным участок приводит к появлению локального тока с новым соседним невозбужденным участком.

В миелинизированных волокнах локальные токи возникают между отдаленными участками мембраны, лишенными миелина (перехваты Ранвье), поэтому возбуждение распространяется скачкообразно (сальпюторный эффект).

Основные закономерности проведения возбуждения:

  • 1. Возбуждение может распространяться в любом направлении (закон двустороннего проведения);
  • 2. Возбуждение распространяется без затухания;
  • 3. Скорость проведения возбуждения тем больше, чем больше амплитуда ПД, так как увеличивается разность потенциалов возбужденного и невозбужденного участков;
  • 4. Скорость проведения возбуждения прямо пропорциональна диаметру нервного волокна;
  • 5. Возбуждение проводится изолированно по каждому нервному волокну в составе нервов или белого вещества.

Нервные импульсы распространяются в строго определенном направлении - от аксона одной клетки к дендриту другой клетки, что возможно благодаря наличию специальных структурных образований нервной системы - синапсов. Термин «синапс» введен в 1897 году Ч. Шеррингтоном. Синапс - это морфофункциональное образование ЦНС, которое обеспечивает передачу сигнала с нейрона на другой нейрон или с нейрона на эффекторную клетку (мышечное волокно, секреторную клетку). Синапс состоит из трех элементов: пресинаптическая мембрана, постсинапгическая мембрана, синаптическая щель.

Механизм синаптической передачи состоит в следующем. Проходящий по аксону импульс достигает прссинаптичсской мембраны, что приводит к её деполяризации. При этом пресинаптическая мембрана открывает кальциевые каналы, кальций мигрирует через эти каналы и связывается с белком. У преси-наптической мембраны находятся везикулы (шарики, пузырьки) с медиатором (посредником). Комплекс белка и кальция (кальмодулин) приводит к слиянию везикул с пресинаптической мембраной и кванты медиатора экзоцитозом выбрасываются в синаптическую щель. Медиатор достигает постсинаптической мембраны, на которой находятся рецепторы к нему. Посредник связывается с рецептором и возникает деполяризация постсинаптической мембраны. Так работает возбуждающий синапс.

В синапсах происходит замедление проведения возбуждения (в 200 раз снижается скорость проведения импульсов по сравнению со скоростью его проведения по нервному волокну).

Классификация синапсов

7. По локализации: центральные (головной и спинной мозг) и периферические (нервно-мышечный, нейросекреторный синапс вегетативной нервной системы). Центральные синапсы можно в свою очередь разделить на аксо-аксональные, аксо-дендритические (дендритные), аксо-соматические, дендро-дендритические, дендро-соматические и т. п.

Различают также реципрокные синапсы, последовательные синапсы и синаптические гломерулы (различным способом соединенные через синапсы клетки).

  • 2. По развитию в онтогенезе: стабильные (например, синапсы дуг безусловного рефлекса) и динамичные, появляющиеся в процессе индивидуального развития.
  • 3. По конечному эффекту: тормозные и возбуждающие.
  • 4. По механизму передачи сигнала: электрические, химические и смешанные.
  • 5. Химические синапсы можно классифицировать:
    • а) по форме контакта - терминальные (колбообразное соединение) и преходящие (варикозное расширение аксона);
    • б) по природе медиатора - холинергические (медиатор -ацетилхолин, АХ), адренергические (медиатор - норадреналин, НА), дофаминергические (дофамин), ГАМК-ергические (медиатор - гаммааминомасляная кислота), глицинергические, глутаматергические, аспартатергические, пептидергические (медиатор - пептиды, например, вещество Р), пуринергические (медиатор - АТФ).

Химическим посредником передачи возбуждения в возбуждающих синапсах служит ацетилхолин, а в тормозных синапсах -g-аминомаслянная кислота (ГАМК) и глицин. В ЦНС имеются медиаторы, которые оказывают и возбуждающее и тормозящее влияние на нейроны. К ним относятся катехоламины: дофамин, норадреналин, адреначин.

Химические синапсы преобладают в мозгу млекопитающих и человека. Химические синапсы отличаются полярностью организации, односторонним проведением (от пре- к постсинаптической мембране), наличием синаптической задержки и химической чувствительностью постсинаптической мембраны.

Электрические синапсы распространены в нервной системе беспозвоночных и низших позвоночных животных. У млекопитающих они имеются в ядрах тройничного нерва, в вестибулярных ядрах. В этих синапсах проведение возбуждения происходит без синаптической задержки, ток возможен в обоих направлениях, но легче в одном. Они дают возможность получать постоянные, повторяющиеся реакции и синхронизировать активность многих нейронов.

Рефлекс как основа нервной деятельности. Рефлекс (от лат. Reflexus - отражение) - это ответная реакция организма на раздражитель при участии нервной системы. Деятельность нервной системы осуществляется с помощью рефлекторных актов. Благодаря рефлексам возникают или исчезают, усиливаются или ослабевают функции тех или иных органов.

Путь, по которому осуществляется рефлекс, называется рефлекторной дугой (рис. 1).

Звенья рефлекторной дуги:

  • 1. Рецептор;
  • 2. Афферентное звено;
  • 3. Центральная нервная система (спинной и головной мозг);
  • 4. Эфферентное звено;
  • 5. Исполнительный орган (эффектор).

Для того чтобы возбуждение распространилось по рефлекторной дуге, затрачивается определенное время (время рефлекса). Это время состоит из следующих периодов:

  • 1. Период времени, необходимый для возбуждения рецепторов (рецептора) и для проведения импульсов возбуждения по афферентным волокнам до центра;
  • 2. Период времени, необходимый для распространения возбуждения через нервные центры;
  • 3. Период времени, необходимый на распространение возбуждения по эфферентным волокнам до рабочего органа;
  • 4. Латентный (скрытый) период рабочего органа.

В рефлекторной дуге отмечается одностороннее проведение возбуждения, что связано с особенностями работы синапсов.

Приведем пример работы спинальной рефлекторной дуги. При раздражении рецепторов, сигнал поступает по афферентным нервам к чувствительным ганглиям, аксоны этих ганглиев формируют задние корешки спинного мозга, они переключаются на нейронах задних рогов спинного мозга. Затем через ряд вставочных нейронов сигнал поступает к мотонейронам передних рогов спинного мозга, из передних рогов спинного мозга выходят передние корешки, которые иннервируют эффекторный орган.

Различают рефлекторные дуги моносинаптические и поли-синан гические. Первые имеют один синапс при переключении от чувствительных нейронов задних рогов к мотонейронам передних рогов. Вторые имеют много синапсов и переключение осуществляется через ряд вставочных нейронов.

Рефлекс и рефлекторная дуга

Дуга соматического рефлекса

Дуга вегетативного рефлекса

Рефлекторная дуга с обратной связью

А - обратная связь

Рис. 1. Схема рефлекса и рефлекторной дуги

Рефлекторное кольцо - это совокупность образований для осуществления рефлекса и передачи информации о характере и силе рефлекторного действия в ЦНС. Оно включает в себя рефлекторную дугу и обратную афферентацию в ЦНС от эффектора. Обеспечивает коррекцию выраженности рефлекторного акта.

Следует отметить также, что рефлекс не прекращается сразу после действия раздражителя, а осуществляется ещё некоторое время, посылая импульсы к рабочему органу. Это явление называется последействием, оно тем продолжительней, чем сильнее был раздражитоль и чем дольше он дейсгвовал на рецептор. Например, болевое последействие.

Рефлексы можно классифицировать по самым различным их свойствам. Например, по биологической направленности (оборонительные, ориентировочные, половые, пищевые); по отделам мозга, в котором замыкается дуга рефлекса (спинальный, корковый и т. д.); по расположению рецепторов (кожные, зрительные и г. д.).

Наиболее часто рефлексы классифицирую гея по характеру ответной реакции, в этом случае они подразделяются на следующие:

  • 1. Двигательные, относятся к скелетным мышцам, а также мышцам сердца и сосудов;
  • 2. Секреторные, которые связаны с выработкой и выделением секрета (слюна, желчь, гормоны) в различных железистых тканях и клетках;
  • 3. Трофические, обеспечивающие процессы обмена веществ в организме и снабжение тканей и клеток питательными веществами.

Возможные аспекты применения учения о рефлексах в педагогической практике. Ребёнок рождается с комплексом только безусловных рефлексов. Для нервной системы новорожденного характерно появление иррадиации возбуждения в

ЦНС. Так, если двух-трёх-месячному ребёнку согнугь правую ногу, параллельно сгибается и левая нога. Причиной является недостаточная дифференцировка функций нервных клеток, связанная с недостаточностью их морфологического развития. Дифференциация обычно завершается к двум годам и позже, отсюда некоординированные движения детей в этом возрасте. В процессе онтогенеза ребёнок приобретает тысячи условных рефлексов, которые позволяют осуществлять поведенческие акции и сложные формы поведения.

Условные рефлексы образуются с участием коры головного мозга, и с ним связаны все формы приспособления ребёнка и взрослого к изменяющимся условиям внешней среды-от простейших форм бытового поведения до сложных динамических стереотипов, лежащих в основе любой формы деятельности (учебная, трудовая, спорт, игра на музыкальных инструментах и т. д.). Приобретение знаний, умений и навыков, являющихся основой любого вида учебной деятельности, также является формой развития и доведения до автоматизма динамического стереотипа.

Необходимо четко представлять, что в основе познавательной деятельности лежат не простые рефлексы первого порядка (типаусловный раздражитель «свет», подкрепляемый безусловным раздражителем «пища»), а многопорядковые рефлексы, образованные в процессе жизни, на основании знаний и опыта. Например, увидев угли обгоревшего дома, вы можете представить картину пожара на основании опыта, прочитанных книг и других источников информации.

Сказанное выше наглядно показывает исключительную роль рефлексов в формировании ребёнка в онтогенезе. Педагогу нужно понимать значение и механизм образования условных рефлексов и динамических стереотипов, чтобы правильно и своевременно формировать у учащихся знания, умения и навыки в определенные возрастные периоды.

Нервный центр и его свойства. Нервный центр - сложное сочетание (совокупность, «ансамбль») нейронов, согласованно включающихся в регуляцию определенной функции или в осуществление рефлекторного акта. Клетки нервного ценлра связаны между собой синаптическими контактами и отличаются oipoM-ным разнообразием и сложностью внешних и внутренних связей. Например, дыхательный центр представляет собой совокупность нервных образований спинного, продолговатого, среднего, промежуточного мозга и коры больших полушарий. Нейроны нервного цетратаким образом объединяются в нервные се ти. Связи между нейронами являются генетически детерминированными.

В нервные центры поступает афферентное возбуждение и здесь же происходят его анализ и синтез. В зависимости от уровня расположения нервных центров различают рефлексы спинальные (нервные центры находятся в сегментах спинного мозга), бульбарные (в продолговатом мозге), мезэнцефальные (в структурах среднего мозга), диэнцефальные (в структурах промежуточного мозга), кортикальные (в различных областях коры большого мозга).

Свойства нервных центров

  • 1. Одностороннее проведение возбуждения. Сигнал проходит от пресинаптической мембраны к постсинаптической и никогда не проходит обратно.
  • 2. Замедление проведения возбуждения. Наличие латентного периода - периода от начал действия сигнала до проявления рефлекторного акта.
  • 3. Рефлекторный ответ зависти от силы и продолжительности действующего раздражителя. Например, выражается в том, что подпороговые раздражители не вызывают ответную реакцию.
  • 4. Суммация возбуждений (суммация торможений). В ЦНС имеет место временная и пространственная суммация возбуждений. Примером временной суммации является ситуация, когда подпороговые раздражители вызывают бурную аффективную реакцию, а пространственной - суммация раздражений с нескольких участков кожи.
  • 5. Трансформация ритма. Сигналы, которые уходят от нервного центра по своим параметрам (частота, сила), отличаются от таковых пришедших к нервному центру.
  • 6. Последействие и пролонгирование возбуждения. Имеет очень большое значение в процессах переработки информации и особенно в фиксировании следов информации, т. е. памяти.
  • 7. Спонтанная активность (нервные центры всегда находятся в тонусе). Это обусловлено тем, что, во-первых, они постоянно получают импульсацию от других структур мозга, а во-вторых, происходит периодическое генерирование ПД без специфического раздражения рецепторного поля рефлекса.
  • 8. Явление окклюзии. За счет явления дивергенции (схождения импульсов от различных нейронов) один и тот же нейрон может передавать сигналы на ряд других нейронов, в результате чего возникает определенный эффект (закупорки). Явление окклюзии приводит к снижению силы ожидаемой суммарной ответной реакции. Связано это с тем, что часть нейронов у этих центров были общими.
  • 9. Утомление нервных центров. При длительном возбуждении одного и того же нейрона в синапсе может снизиться содержание медиатора, что приведет к снижению работоспособности нейрона.
  • 10. Очень чувствительны к недостатку? кислорода, к токсинам, которые проходят через гематоэнцефалический барьер (ГЭБ).

В ЦНС происходят два противоположных процесса - возбуждение и торможение, которые вместе с тем тесно связаны. Наблюдается ритмическая смена возбуждения и торможения. И. П. Павлов обнаружил, что возникновение в коре головного мозга очагов возбуждения всегда влечет к торможению её соседних участков, это явление названо индукцией («наведением»). Индукция лежит в основе координации - способности человека выполнять точную, тонкую и согласованную работу. Эта способность в самом полном объеме проявляется в процессе развития ребенка - от хаотических до высоко дифференцированных движений.

Торможение в ЦНС - активный нервный процесс, в результате которого происходит ослабление или полное и длительное выключение возбуждения. Оно часто играет ведущую роль в достижении координированной деятельности ЦНС.

Существуют не только специальные тормозящие нейроны, но и специфические тормозные синапсы, тормозные медиаторы (ГАМК, серотонин, некоторые пептиды и др.). Различают пресинаптическое и постсинаптическое торможение.

Явление центрального торможения впервые описал И. М. Сеченов в 1862 г. В последующем такой вид торможения получил название «сеченовского торможения». В опыте на лягушке он удалил переднюю часть головного мозга и погружал задние лапки лягушки в раствор соляной кислоты, отмечая время рефлекса. Далее на поверхности зрительных бугров помещал кристаллики поваренной соли и отмечал удлинение времени рефлекса в ответ на раздражение соляной кислоты. Это говорит о том, что в зрительных буграх находятся центры, тормозящие спинномозговые рефлексы. Важно отметить, что центр, вызывающий торможение, лежит далеко за пределами изучаемого спинального рефлекса. Известно, что процесс торможения имеет большое значение при поступлении возбуждения с двух и более участков мозга. В этом случае волны возбуждения с разных рецепторов ведут в ЦНС «борьбу» за более значимый с точки зрения биологии ответ.

И. П. Павлов выделял сон как специфическое развитое охранительное торможение. Нарушение сна у детей приводит к различным неврозам, и, наоборот, известна охранительная роль сна при дисфункциях в нервной системе.

Исключительно важна для понимания единства процессов возбуждения и торможения теория парабиоза, разработанная Н. В. Введенским в 1901 году. Согласно этой теории, парабиоз (от лат. parabios - около жизни) - универсальная реакция живой ткани на возбуждение, где торможение выступает как одна из фаз возбуждения, в которую переходит процесс возбуждения. В дальнейшем фазы парабиоза, открытые Введенским, обнаружил в своих исследованиях И. П. Павлов в 1923 году.

Фазы парабиоза

  • 1. Уравнительная (или трансформирующая) - сильные и слабые раздражители вызывают одинаковую реакцию (сокращение мышц);
  • 2. Парадоксальная - сильные раздражения вызывают слабые сокращения и наоборот;
  • 3. Торможение - ни сильные, ни слабые раздражения не вызывают сокращений.

Теория парабиоза И. В. Введенского помогает представить те процессы, которые происходят в ЦИС при различных видах деятельности и в том числе в процессе обучения и воспитания. Примером является чтение книги.

Контрольные вопросы

  • 1. Каково значение нервной системы для человека?
  • 2. Назовите основные свойства и функции нервной системы.
  • 3. Что такое раздражимость и возбудимоегь?
  • 4. Что являегся единицей нервной системы?
  • 5. Расскажите о строении и функциях нейрона.
  • 6. Что такое глиальные клетки и какие функции они выполняют?
  • 7. В чем заключается механизм возникновения биопотенциалов?
  • 8. Как осуществляется проведения импульсов по нервному волокну?
  • 9. Расскажите о строении и функционировании синапса.
  • 10. Какие виды синапсов вы знаете?
  • 11. Дайте определение понятиям «рефлекс», «рефлекторная дуга» и «рефлекторное кольцо».
  • 12. Расскажите о нервном центре, его функциональной организации и свойствах.
  • 13. Какие виды локальных сетей и их свойства вы знаете?
  • 14. Какие виды торможения и формы его проявления вы знаете?
  • 15. Назовите основные принципы координации рефлекторной деятельности.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >