Общие принципы строения нервной системы

Нервная система разделяется на центральную и периферическую. В цен­тральную нервную систему (ЦНС) входят спинной и головной мозг - органы, окруженные костными футлярами (позвоночником и черепом) и тремя оболоч­ками из соединительной ткани - твердой, паутинной и мягкой. У человека, как и у всех представителей хордовых, ЦНС трубчатого типа. Головной и спинной мозг - это сильно разросшиеся, утолщенные и видоизмененные стенки нервной трубки. Внутри трубки сохраняется полость, представленная каналами и че­тырьмя мозговыми желудочками, заполненными цереброспинальной жидко­стью - ликвором. Ликвор содержится также в пространстве между паутинной и мягкой оболочками мозга. Периферическая нервная система пронизывает (ин-нервирует) все органы и ткани и состоит из нервов, нервных сплетений, узлов, нервных окончаний. Нервы состоят только из нервных волокон, которые могут быть чувствительными, двигательными и вегетативными, а в нервных узлах (чувствительных или вегетативных) находятся тела нейронов.

По функциональному принципу нервную систему можно разделить на соматическую и вегетативную. Соматическая нервная система обеспечивает связь с внешней средой и движения, а вегетативная - регуляцию работы внут­ренних органов и систем.

Нервная ткань

В животном организме существует четыре типа тканей - эпителиальная (покровная), мышечная, соединительная и нервная. Основная ткань нервной системы - естественно, нервная, а «главные» клетки нервной ткани - нейроны, или нейроциты. В нервной системе человека их насчитывается около 100 мил­лиардов. Кроме нейронов, в состав нервной системы входит нейроглия. Это вспомогательные клетки, выполняющие «сервисные» функции - защиту, пита­ние, опору нейронов, образование изолирующих миелиновых оболочек нерв­ных волокон. Количество глиальных клеток в несколько раз превышает количе­ство нейронов.

Нервные клетки разнообразны по форме и размерам, но у любой из них есть тело и отростки - дендриты и аксон (рис.1, 2). Дендриты (от греч. dendron - дере­во) - ветвящиеся отростки, несущие нервный импульс к телу клетки. Как правило, нейрон имеет множество дендритов. Аксон (от греч axis - ось) может быть только один, он проводит возбуждение от тела нейрона к другим нейронам, мышечным или железистым клеткам. Таким образом, нервный импульс всегда распространя­ется в одном направлении: по дендритам к телу клетки, от тела - по аксону.

Рисунок 1. Элементы нервной ткани

Аксоны заканчиваются синапсами (от греч. sinapsis -.контакт), в кото­рых происходит передача нервного импульса от одной клетки к другой с помо­щью особых химических веществ - медиаторов. Количество синапсов на одном нейроне может достигать 10 тысяч. Медиаторы образуются в нейронах и выделяются под влиянием нервных импульсов. В настоящее время известно множество медиаторов, выполняющих разнообразную функцию - норадрена-лин, ацетилхолин, серотонин, дофамин и многие другие. Нарушение сложней­ших процессов синтеза, выделения и работы медиаторов приводит к расстрой­ствам функции нервной системы, в том числе психическим расстройствам. Воздействие на медиаторные системы лежит в основе эффектов многих лекар­ственных препаратов, используемых в неврологии и психиатрии.

Рисунок 2. Разнообразие формы нейронов

В функциональном отношении нейроны можно разделить на афферент­ные, эфферентные и вставочные, или ассоциативные. Афферентные нейроны (от лат. afferens - приносить) - проводят возбуждение от рецепторов в цен­тральную нервную систему, то есть являются чувствительными. У них только один длинный дендрит, идущий от рецепторов, воспринимающих раздражи­тель. Тела этих нейронов расположены в чувствительных узлах по ходу чувст­вительных нервов вне ЦНС. Эфферентные нейроны (от лат. efferens - выно­сить) проводят нервные импульсы из центральной нервной системы к рабочим органам. Эфферентные нейроны, связанные со скелетными мышцами, называ­ются двигательными, а те, что связаны с внутренними органами - вегетативны­ми. Вставочные нейроны — самая многочисленная и разнообразная группа нервных клеток. Они обеспечивают обработку сигналов на разных уровнях центральной нервной системы, связывают различные структуры мозга между собой. Принципиально их можно разделить на возбуждающие и тормозные.

В центральной нервной системе тела нейронов и короткие отростки со­средоточены в сером веществе. Оно может иметь вид коры - тонкого слоя на поверхности (большие полушария, мозжечок), ядер - компактных скоплений в глубине мозга (во всех отделах ЦНС), ретикулярной формации - «сеточки» из нейронов, соединенных друг с другом отростками (в центральных участках ствола головного мозга). Длинные отростки нейронов (нервные волокна) соби­раются в пучки и образуют белое вещество - проводящую систему мозга.

Уникальной особенностью нервных клеток является способность генери­ровать и проводить нервные импульсы. Нервный импульс имеет электрическую природу и возникает в результате перемещения заряженных частиц - ионов -через клеточную мембрану, покрывающую тело и отростки нейрона. В цито­плазме нейрона концентрация ионов' К⁺ в 30-50 раз выше, чем во внеклеточной жидкости, концентрация ионов¹ Na⁺ в 8-10 раз, а ионов Cl ~ в 50 раз снаружи больше, чем внутри нервной клетки. В состоянии покоя клеточная мембрана избирательно проницаема для ионов К⁺, которые выходят из клетки и создают на наружной поверхности мембраны положительный заряд. На внутренней поверх­ности концентрируются отрицательно заряженные ионы. В результате формиру­ется мембранный потенциал покоя, величина которого составляет 50-70 милли­вольт. Такой потенциал имеется у всех живых клеток.

При воздействии на нейрон электрического тока достаточной (пороговой) силы проницаемость мембраны для ионов Na⁺ резко возрастает, ионы Na⁺ устрем­ляются в клетку и изменяют заряд на участке мембраны на противоположный (де­поляризация). Затем заряд восстанавливается вследствие выхода из клетки ионов К⁺ (реполяризация). Такое кратковременное изменение заряда мембраны на противо­положный с последующим восстановлением называется потенциалом действия, или нервным импульсом. Продолжительность потенциала действия может состав­лять от 1 до десятков миллисекунд, а амплитуда варьирует от 80 до ПО мВ. Раз­ность концентраций ионов между содержимым клетки и внешней средой поддер­живается специальным «ионным насосом» - встроенными в клеточную мембрану белками, нагнетающими в клетку ионы К⁺ и выводящими из нее ионы Na⁺. Работа этой системы требует постоянного притока энергии в виде АТФ (аденозинтрифос-фата). Это соединение часто называют универсальным «горючим» клетки. Оно об­разуется при окислении питательных веществ в особых клеточных органоидах -митохондриях.

На высоте потенциала действия между возбужденным и соседним (невоз­бужденным) участками мембраны возникает разность потенциалов и электри­ческий ток. Под влиянием тока повышается проницаемость мембраны невозбу­жденного участка для ионов Na⁺, происходит деполяризация и нервный им­пульс как бы смещается на соседний участок. Таким образом, возбуждение распространяется по всей мембране. По аксону возбуждение достигает синап­сов и передается на следующий нейрон, мышечную или железистую клетку, которые способны «понимать» электрические сигналы. Скорость проведения возбуждения по нервным волокнам зависит от диаметра волокна и наличия миелиновой оболочки. Самая высокая скорость проведения возбуждения (до 120 м/с) - по волокнам с наибольшим диаметром и толстой миелиновой обо­лочкой, например, по двигательным волокнам скелетных мьнлц. С учетом раз­меров человеческого тела, такая скорость обеспечивает почти мгновенную пе­редачу информации.