2.5. Нервная система

Структурная единица нервной ткани – нейрон – имеет тело и отростки. По коротким (обычно многочисленным) отросткам – дендритам – возбуждение передается телу нервной клетки, а по длинному одиночному аксону оно распространяется к другим нейронам или рабочим органам (мышцам и железам). Передача возбуждения с одной клетки на другую осуществляется при помощи синапсов.

Рис. 2.9. Строение нейрона:

1 – аксонный холмик; 2 – тело; 3 – пресинаптические окончания; 4 – дендриты; 5 – аксон; 6 – перехват Ренвье; 7 – миелиновая оболочка

Центральная нервная система. Физиология нервных центров. Центральная нервная система состоит из головного и спинного мозга. Основные отделы головного мозга представлены на рис. 2.10.

Рис. 2.10. Строение головного мозга: 1 – верхний участок спинного мозга; 2 – продолговатый мозг; 3 – мост; 4 – мозжечок; 5 – средний мозг; 6 – четверохолмие; 7 – промежуточный мозг; 8 – кора больших полушарий; 9 – мозолистое тело, соединяющее правое полушарие с левым; 10 – перекрест зрительных нервов; 11 – обонятельные луковицы

Нервным центром называется совокупность нервных клеток, расположенных в определенном отделе центральной нервной системы и регулирующих определенную функцию. Нервные центры в зависимости от расположения подразделяются на спинальные (в спинном мозге), бульбарные (в продолговатом мозге), мезенцефальные (в среднем мозге) и др. Нервные центры подразделяются также на соматические (регулирующие сокращения скелетной мускулатуры) и вегетативные (регулирующие работу внутренних органов).

В нервном центре все нейроны связаны между собой с помощью синапсов, поэтому их свойства в значительной степени определяются свойствами последних. Для них характерны одностороннее проведение возбуждения, синаптическая задержка проведения возбуждения, низкая лабильность и высокая утомляемость. Как и в синапсах, в нервных центрах имеет место суммация возбуждения, т. е. сложение местных ответов при последовательном или одновременном поступлении нескольких импульсов к одному нейрону. За счет синаптических связей импульс, поступивший к одному нейрону, может распространяться на другие, рядом лежащие, что способствует распространению возбуждения. Такое явление называется иррадиацией. Противоположное явление, т. е. схождение импульсов от нескольких нейронов к одному, называется конвергенцией. Конвергенция лежит в основе суммации.

В нервных центрах может развиваться не только возбуждение, но и торможение. Усиление активности органа или отдела ЦНС называется возбуждением, а снижение (когда нейрон не способен к выработке нервных импульсов) – торможением.

Торможение – активный процесс, возникающий при действии раздражителей на нервные центры и проявляющийся в подавлении другого возбуждения. В результате функциональная активность центра снижается или исчезает.

К физиологическим свойствам нервных волокон относятся:

• возбудимость – способность приходить в состояние возбуждения в ответ на раздражение;

• проводимость – способность передавать нервные возбуждения в виде потенциала действия от места раздражения по всей длине;

• рефрактерность – способность временно резко снижать возбудимость в процессе возбуждения.

Главная функция нервных волокон – проведение нервных импульсов. По особенностям строения и функциям нервные волокна подразделяются на два вида. Так, безмиелиновые нервные волокна состоят из осевого цилиндра, покрытого оболочкой. Их диаметр 5–7 мкм, скорость проведения импульса 1 – 2 м/с. Миелиновые волокна состоят из осевого цилиндра, покрытого кроме обычной оболочки еще и миелиновой оболочкой. Осевой цилиндр имеет мембрану и аксоплазму. Миелиновая оболочка на 80 % состоит из липидов, обладающих высоким омическим сопротивлением, и на 20 % из белка. Миелиновая оболочка не покрывает сплошь осевой цилиндр, а прерывается и оставляет открытыми участки осевого цилиндра, которые называются узловыми перехватами (перехваты Ранвье). При диаметре 12–20 мкм скорость проведения возбуждения составляет 70–120 м/с.

Механизм проведения возбуждения. В безмиелиновых нервных волокнах (рис. 2.11) возбуждение распространяется за счет малых круговых ионных токов, возникающих между возбужденным и невозбужденным участками волокна. Возбужденный участок мембраны на наружной поверхности заряжается отрицательно, а невозбужднный снаружи заряжен положительно. Ток передается от положительного участка к отрицательному. Возбуждение постепенно охватывает соседние участки осевого цилиндра и так распространяется до конца аксона. Такой путь передачи возбуждения энергетически невыгоден, так как требует большой затраты энергии для поддержания ионных градиентов на большой площади. В миэлиновых волокнах при раздражении возбуждение возникает только в области перехвата Ранвье, где и развивается деполяризация. Соседний перехват в это время поляризован, и между ними возникает разность потенциалов, приводящая к развитию круговых токов. При этом возбуждение распространяется скачкообразно, от одного перехвата к другому. Такой способ распространения более экономичен, требует меньших затрат энергии калий-натриевого насоса, поэтому скорость проведения в миэлиновых волокнах значительно выше.

Рис 2.10

Рис. 2.11. Проведение возбуждения по нервному волокну. На каждой схеме показаны потенциалы действия и ионные токи по мере распространения нервного импульса по аксону

Законы проведения возбуждения по нервному волокну:

1. Закон анатомо-физиологической целостности. Проведение возбуждения по нервному волокну возможно лишь в случае, если не нарушена его целостность и сохранены его физиологические свойства. Сдавление, охлаждение, использование анестетиков делают проведение по нерву невозможным.

2. Закон изолированного проведения возбуждения. Возбуждение распространяется только вдоль нервного волокна, не распространяясь на соседние, которые находятся в этом же нервном стволе.

3. Закон двустороннего проведения возбуждения. Возбуждение распространяется вдоль нервного волокна в обе стороны от места приложения раздражителя.