3. Основные принципы строения и функции нервной системы

Значение и общая схема строения

Нервная система является ведущей физиологической системой организма, без нее было бы невозможно соединение бесчисленного множества клеток, тканей и органов в единое гармонично работающее целое.

Условно нервную деятельность можно подразделить на низшую. обеспечивающую (регулирующую) работу всех органов и физиологи­ческих систем организма, и высшую, обеспечивающую контакт с ок­ружающей средой. Высшая нервная деятельность лежит в основе психической деятельности человека.

Высшая и низшая нервная деятельность осуществляются парал­лельно и должны рассматриваться в тесном единстве. Например, пока человек занимается творческой работой, его внутренние органы функционируют в оптимальном для данной деятельности режиме.

Нервная система состоит из двух отделов: центральной нервной системы (ЦНС), к которой относятся головной и спинной мозг, и пе­риферической нервной системы, объединяющей все нервные волокна и скопления нервных клеток, расположенных вне ЦНС.

Различают также вегетативную нервную систему (vegetativus — растительный), обеспечивающую питание, рост, благодаря регулиро­ванию деятельности внутренних органов и обмена веществ, и сомати­ческую (soma — тело), обеспечивающую чувствительность нашего тела и движения — сокращения поперечнополосатой мускулатуры.

Строение нервной ткани

Нервная ткань состоит из нервных клеток (нейронов) и клеток глии, окружающей нейроны и выполняющей для них опорные, пита­тельные и электроизолирующие функции. В процессе постнатального развития изменяется соотношение между нервными и глиальными клетками. У новорожденного преобладают нейроны, к 20—30 годам оно становится равным 1 : 1, а далее это соотношение сдвигается в сторону глиальных клеток, составляющих две трети у семидесятилет­них.

Нервные клетки разнообразны по форме, имеют общие признаки, не отличающие их от строения любой другой клетки нашего тела (со­стоят из цитоплазмы, клеточной мембраны, ядра, ядрышка, органои­дов), и особенные (имеют большое число отростков и наличие в ци­топлазме специфических образований: тигроидное вещество, содержащее РНК, и нейрофибриллы, разрушение которых приводит к гибели нейрона, например, при экстремальных стрессовых воздейст­виях). Отростки нервных клеток представлены двумя их типами: один длинный отросток у основания клетки — аксон (греч. axis — ось), или нейрит, и многочисленные ветвящиеся отростки — дендриты (греч. dendrpn — дерево). Аксон проводит возбуждение от тела нервной клетки, выполняя функции «выхода». Функции «входа» выполняют дендриты, они покрыты шипиками — микроскопическими выроста­ми, которые увеличивают площадь контакта нейрона с другими нерв­ными клетками (чем более интенсивно проводится обучение, тем их образуется больше).

Связь между отдельными нейронами осуществляется через си­напсы, которые состоят из собственно синаптического окончания (утолщение аксона посылающей сигнал пресинаптической клетки), синаптической щели (составляющей доли микрона - до 20 нм), пост- синаптической мембраны (часть другого нейрона — воспринимающе­го постсинаптического). Число синапсов очень велико, они покрыва­ют тело нейрона (около 80% мембраны нейрона), а также его отростки. В процессе постнатального развития увеличивается число синапсов. Передача закодированной в нервных импульсах информа­ции с одного нейрона на другой осуществляется с помощью особых химических веществ —- нейромедиаторов (лат. mediator — посред­ник), запасы которых находятся в синаптических пузырьках синапти­ческих окончаний. Существуют «возбуждающие» и «тормозные» ме­диаторы. Чем интенсивнее идет процесс обучения, тем большее число синапсов образуется. Полагают, что эффективность работы мозга за­висит от богатства его синаптических связей.

Нервные волокна — это отростки нервных клеток, выходящие за пределы ЦНС, обычно покрытые оболочкой; сплетаясь друг с другом, они образуют нервы. По функции различают чувствительные (аффе­рентные, или центростремительные) и двигательные (эфферентные, или центробежные) нервные волокна. В зависимости от наличия или отсутствия оболочки нервные волокна могут быть мякотными и без- мякотными. Мякотные нервные волокна покрыты жироподобным ве­ществом -- миелином, выполняющим трофические, защитные и элек­троизолирующие функции. Мякотные нервные волокна имеют большую скорость проведения (120 м/с), безмякотные — всего лишь 1-30 м/с. Формирование миелиновых оболочек (миелинизация) про­исходит в первые 2—3 года жизни. Замедление ее в неблагоприятных условиях, возможно, на несколько лет затрудняет управляющую и ре­гулирующую деятельность нервной системы.

Физиологические свойства нервной ткани

Основными свойствами нервной ткани являются возбудимость, проводимость лабильность, которые связаны с одним из самых об­щих свойств всего живого — раздражимостью. Раздражителями мо­гут быть различные изменения в окружающей среде ил и организме. К физиологическим раздражителям относятся физические (температура, давление, укол, удар, излучение), химические (лекарства, биологиче­ски активные вещества в организме, ферменты, медиаторы) и физико-химические. Все физиологические раздражители делятся на адекват­ные, к восприятию которых клетки и ткани организма приспособи­лись в процессе филогенеза (наиболее общим адекватным и естест­венным раздражителем для всех клеток является нервный импульс); и неадекватные — такие, к которым клетки не приспособились, напри­мер, ощущение световых бликов может возникать не только при воз­действии света, но и при механическом воздействии.

Возбудимость — свойство нервной ткани, способность реагиро­вать на раздражение. У детей и подростков она более выражена по сравнению со взрослыми. Количественной мерой возбудимости явля­ется порог раздражения — та минимальная величина, которая спо­собна вызвать ответную реакцию ткани. Раздражители меньшей силы называют подпороговыми, раздражители большей силы — надпороговыми.

Возбуждение — это состояние, в котором проявляется возбуди­мость, оно связано с изменениями процессов обмена веществ в клет­ках нервной ткани в ответ на раздражение, что сопровождается пере­движением ионов через клеточную мембрану и появлением электри­ческого потенциала. Эти биоэлектрические изменения в клетках могут быть измерены с помощью специальной аппаратуры.

Механизмы возникновения мембранных потенциалов покоя и по­тенциала действия довольно сложны, они связаны с концентрацией ионов натрия и калия в цитоплазме клетки и внеклеточной среде, что зависит от избирательной проницаемости клеточной мембраны к этим веществам. В состоянии покоя концентрация ионов калия внутри клетки во много раз больше, чем во внеклеточной среде, ионам на­трия в клетку «путь закрыт». При возбуждении клетки проницаемость мембраны для ионов натрия резко повышается, они легко проникают внутрь клетки, изменяя соотношение ионов натрия и калия внутри и вне клетки на противоположное. В последующем вновь восстанавли­вается нарушенное равновесие ионных концентраций.

Проводимость нервной ткани — это способность ее проводить возбуждение (нервные импульсы), связанная с тем, что возникший в месте возбуждения потенциал действия вызывает изменения ионных концентраций в соседнем участке, что приводит к распространению волны возбуждения по нервной ткани или отдельным нервным клеткам.

Лабильность (функциональная подвижность, по Н. Е. Введен­скому) связана с динамикой возбудимости, зависящей от скорости протекания процессов возбуждения. Это свойство характеризует спо­собность возбудимой ткани воспроизводить максимальное число по­тенциалов действия в единицу времени. Оказалось, что нервная ткань обладает наибольшей лабильностью, у мышечной ткани она значи­тельно ниже, самая низкая лабильность — у синапсов. Лабильность зависит от функционального состояния ткани: патологические про­цессы и утомление приводят к снижению лабильности нервной ткани, а систематические специальные тренировки — к ее повышению, осо­бенно в тех видах спорта, которые требуют быстрой реакции, напри­мер, спортивные игры, единоборство.

Рефлекс и рефлекторная дуга

В основе деятельности нервной системы лежит рефлекторный принцип. Рефлекс —=- это ответная реакция организма на раздражение, 20 происходящая при участии ЦНС. Путь, по которому проходит воз­буждение при рефлексе, называется рефлекторной дугой (рис. 3).