5.4. Нервная и эндокринная системы. Нейрогуморальная регуляция процессов жизнедеятельности организма как основа его целостности, связи со средой.

5.4.1.Нервная система. Общий план строения. Функции.

5.4.2. Строение и функции центральной нервной системы.

5.4.3. Строение и функции вегетативной нервной системы.

5.4.4. Эндокринная система. Нейрогуморальная регуляция процессов жизнедеятельности.

Нервная система

Многоклеточные организмы нуждаются в сложной системе согласования всех процессов жиз­недеятельности для поддержания постоянства внутренней среды и своевременного реагирования на внешние воздействия. В организме человека эту функцию выполняют нервная, эндокринная и иммунная системы.

Нервная регуляция представляет собой совокупность показателей в организме человека, ко­торые координируют работу отдельных органов и систем, осуществляют их взаимосвязь между собой и всего организма с окружающей средой за счет возникновения и передачи электрических волн — нервных импульсов.

Нервная регуляция обеспечивается функционированием нервной системы. В основе деятель­ности нервной системы лежат раздражимость и возбудимость.

Нервная система человека образована нервной тканью, структурной единицей которой явля­ется нейрон. Под действием достаточно сильных раздражителей, например вспышки света, в ней­ронах возникают и передаются нервные импульсы. По характеру деятельности нейроны делятся на чувствительные, вставочные и двигательные. Чувствительные нейроны проводят нервные им­пульсы от органов в центральную нервную систему, двигательные — из центральной нервной си­стемы к органам, в то время как любые нейроны, лежащие между ними, называют вставочными.

Основной формой деятельности нервной системы является рефлекс.

Рефлекс — это реакция организма на любой раздражитель, кото­рая осуществляется с помощью нервной системы.

Путь, по которому проходит нервный импульс при реализации рефлекса, называется рефлекторной дугой. Элементарная рефлектор­ная дуга образована двумя нейронами — чувствительным и двигатель­ным. Примером такой рефлекторной дуги является дуга коленного рефлекса (рис. 5.43). Если нанести ниже колена легкий удар специаль­ным молоточком, в ответ голень и стопа будут резко выброшены впе­ред. Большинство рефлекторных дуг в организме человека содержит все три типа нейронов: чувствительный, вставочный и двигательный.

Рефлекс осуществляется только в том случае, если все звенья реф­лекторной дуги возбуждены. Если хоть в одном из них происходит торможение, то и рефлекс проявляться не будет.

Анатомически нервная система делится на центральную (ЦНС) и периферическую (ПНС). ЦНС, в свою очередь, подразделяется на головной и спинной мозг, а ПНС представляет собой совокупность нервов и нервных узлов, ле­жащих за пределами ЦНС. В зависимости от выполняемых функций выделяют соматическую и автономную (вегетативную) нервные системы. Соматическая нервная система, представляю­щая собой совокупность нервных центров и нервов, управляет работой мышц тела, а контроль над работой внутренних органов осуществляет вегетативная (автономная) нервная система.

Спинной мозг располагается в позвоночном канале, образованном телами и дугами позвонков. Снаружи он покрыт тремя оболочками: твердой, паутинной и мягкой. Спинной мозг имеет вид длинного шнура, разделенного продольными бороздами на правую и леву половины.

В центре спинного мозга проходит спинномозговой канал, заполненный спинномозговой жид­костью. Спинномозговой канал окружен серым веществом, тогда как на периферии спинного мозга располагается белое вещество (рис. 5.44). Белое вещество образовано длинными отросткаминейронов, образующими проводниковые пути. Серое вещество состо­ит из тел двигательных и вставочных нейронов. От спинного мозга отходят 31-33 пары спинномозговых нервов, иннервирующих орга­ны тела. Спинномозговые нервы образуются в результате слияния передних (двигательных) и задних (чувствительных) корешков.

Спинной мозг выполняет проводниковую и рефлекторную функ­ции. В нем находятся центры таких рефлексов, как коленный и мо­чеиспускательный. Однако работа спинного мозга осуществляется под контролем головного мозга, поэтому, сосредоточившись, мы мо­жем не реагировать на постукивание неврологического молоточка под коленом.

При повреждении спинного мозга нарушается его проводимость: ниже места повреждения утрачивается чувствительность частей ор­ганизма и способность к движению.

Головной мозг человека находится в полости черепа и имеет такие же три оболочки, как и спинной мозг — твердую, паутинную и мягкую (рис. 5.45). Снаружи и изнутри, в желудочках, мозг омывается особой жидкостью — ликвором. Масса головного мозга в среднем составляет око­ло 1300-1400 г, однако мозг И. С. Тургенева весил более 2 кг, а мозг А. Франса — чуть более 1 кг, и это не помешало им стать классиками мировой литературы.

Головной мозг анатомически делят на продолговатый мозг, мост, мозжечок, средний, проме­жуточный и передний мозг.

В продолговатом мозге находятся центры дыхания, сердцебиения, жевания, глотания, пото­отделения, защитных рефлексов (кашель, чихание, рвота, слезоотделение и мигание), рефлексы поддержания позы и др. Помимо рефлекторной, он выполняет также и проводниковую функцию, поскольку через него проходят нервные тракты из спинного мозга в мост.

Мост, в свою очередь, соединяет средний и продолговатый мозг, и в основном выполняет про­водниковую функцию.

Мозжечок образован двумя полушариями, покрытыми корой. Он координирует движения ор­ганизма, участвует в поддержании тонуса мышц и регуляции работы внутренних органов.

В среднем мозге находятся центры первичного анализа информации, приходящей от органов чувств, а также проводниковые пути. В ответ на вспышку света или сильный звук человек по­ворачивает голову в направлении раздражителя — это безусловный ориентировочный рефлекс. Немаловажную роль средний мозг играет в регуляции тонуса скелетных мышц.

Промежуточный мозг образован таламусом (зрительными бугром) и гипоталамусом (подбугорьем). В таламусе находятся центры анализа зрительной информации, а также организации ин­стинктов, влечений и эмоций. Он интегрирует нервные пути, идущие в передний мозг и от него, а также осуществляет быстрый анализ и переключение на раз­ные участки коры переднего мозга информации, поступающей от различных органов тела. В состав промежуточного мозга входят также гипоталамус, который является высшим центром нейрогуморальной регуляции в организме человека, и шишко­видное тело — эпифиз, относящийся к эндокринной системе. В нижней части гипоталамус соединен с гипофизом — железой внутренней секреции. Функциями гипоталамуса являются ре­гуляция обмена веществ, терморегуляция, деятельность пище­варительной, эндокринной и выделительной систем, системы кровообращения, голода и насыщения, жажды и ее утоления, страха, ярости, сна и бодрствования, а также эмоций.

В целом промежуточный мозг вместе со средним осущест­вляет сложные рефлекторные, или инстинктивные реакции. Некоторые его центры принимают участие в удержании вни­мания, не пропуская в кору больших полушарий ненужные в данный момент доцентровые сигналы. Спереди он переходит в большие полушария конечного мозга.

Продолговатый мозг, мост, средний и промежуточный мозг, а также мозжечок объединяют в ствол мозга. Он выполняет рефлекторную, проводниковую и ассоциативную функции, обеспе­чивая взаимодействие всех структур ЦНС. В толще серого вещества продолговатого мозга, моста, среднего и промежуточного мозга располагается ретикулярная формация — сеть нейронов, тесно связанная с остальными структурами ЦНС. Ее основной функцией является регуляция уровня активности коры больших полушарий, мозжечка, таламуса и спинного мозга.

Большие полушария переднего мозга занимают большую часть мозгового отдела черепа, что связано с развитием функций данного отдела мозга. Они покрыты корой из серого вещества, под которой находится подкорка — белое вещество. Серое вещество коры больших полушарий в ос­новном состоит из тел нейронов и их коротких отростков, тогда как подкорка представляет собой совокупность их длинных отростков, среди которых встречаются небольшие скопления нейро­нов — подкорковые центры или ядра.

Кора больших полушарий образует многочисленные борозды и извилины, увеличивающие ее площадь поверхности. Наиболее крупные борозды делят кору на доли: лобную, височную, темен­ную и затылочную (рис. 5.46). Участки коры, отвечающие за выполнение определенных функций, называют зонами, или центрами. Четких границ между ними не существует, однако всего вы­деляют от 50 до 200 таких центров. Их можно разделить на три группы: сенсорные, двигательные и ассоциативные. Сенсорные зоны воспринимают сигналы от различных рецепторов, в двигатель­ных зонах формируются сигналы к соответствующим органам, тогда как ассоциативные объеди­няют деятельность двух первых.

В лобной доле расположены двигательные центры, в темен­ной — обонятельные и вкусовые, а также центры кожно-мышечного чувства, в височной — слуховые, в затылочной — зри­тельный.

С деятельностью ассоциативных зон наиболее сильно свя­заны высшие психические функции — мышление и сознание, речь и др.

В подкорке находятся центры древних рефлексов, напри­мер мигательного. Таким образом, передний мозг в основном выполняет рефлекторную функцию, а также является основой психической деятельности человека.

В прошлом считалось, что у левшей доминирует правое по­лушарие, а у правшей — левое. Однако никаких анатомиче­ских различий между ними обнаружено не было. Впоследствии было установлено, что в левом полушарии располагаются центры речи, письма, восприятия цифр и нот, счета и др., тогда как в правом осуществляется восприятие пространственных образов. Таким образом, асимметрия полушарий носит функциональный характер. Вместе с тем между по­лушариями существуют настолько тесные связи, что ни обработка информации, ни большинство высших психических функций не могут осуществляться только одним из них.

Вегетативная нервная система, охватывающая отделы головного мозга и нервы с их развет­влениями, иннервирует в основном внутренние органы — сердце, сосуды, железы внутренней секреции и др. Она делится на два отдела — симпатический и парасимпатический.

Узлы симпатического отдела лежат в грудном и поясничном отделах спинного мозга, а также по обе стороны от позвоночного столба. Симпатический отдел вегетативной нервной системы отве­чает за мобилизацию резервов организма в ответ на сильные раздражители. При этом увеличива­ются частота и сила сердечных сокращений и дыхательных движений, сужаются многие сосуды, расширяются зрачки, повышается концентрация сахара в крови, но в то же время ослабляются процессы пищеварения и выделения.

Узлы парасимпатического отдела находятся в продолговатом мозге, крестцовом отделе спин­ного мозга и во внутренних органах. Парасимпатический отдел нормализует жизнедеятельность организма, при этом снижается частота и сила сердечных сокращений и дыхательных движений, расширяются сосуды, сужаются зрачки, снижается концентрация сахара в крови, однако усили­вается пищеварение и выделение.

Ряд внутренних органов иннервируются одновременно обоими отделами вегетативной нервной системы, однако ко многим кровеносным сосудам, селезенке, органам чувств и ЦНС подходят только симпатические или парасимпатические волокна.

Зндокринная система

Гуморальная регуляция — это координация физиологических функций с помощью биологиче­ски активных веществ через жидкости организма — кровь, лимфу и тканевую жидкость.

Биологически активными веществами называются вещества, вырабатываемые клетками и тканями организма и оказывающие сильное стимулирующее влияние на функции организма. К ним относятся гормоны, витамины и ферменты. Витамины в большинстве своем поступают в ор­ганизм человека извне, тогда как гормоны и ферменты вырабатываются специальными железами.

Железы организма человека делятся на железы внешней, внутренней и смешанной секреции. К железам внешней секреции относятся все железы, имеющие протоки и периодически выво­дящие свои продукты в полость органов или наружу. Это слюнные, слезные, потовые, сальные и другие железы. Они вырабатывают пищеварительные ферменты, слезную жидкость, кожное са­ло и т. д. Железы внутренней секреции продуцируют гормоны, поступающие во внутреннюю сре­ду организма. Железы смешанной секреции выделяют свои продукты и в кровь, и в органы тела.

Гормоны — биологически активные вещества, образуемые специализированными железами и оказывающие действие в тканях-мишенях в микроскопических количествах.

Однако влияние гормонов распространяется не на весь организм, а только на конкретные клетки, ткани и органы. Это их свойство называется специфичностью. Недостаток гормонов, связанный с гипофункцией соответствующей железы, равно как и избыток, обусловленный ее гиперфункцией, негативно влияют на жизнедеятельность организма, приводя к появлению патологи­ческих изменений.

Совокупность желез внутренней секреции называется эндо­кринной системой организма. Строение и функции желез вну­тренней секреции изучает наука эндокринология.

Эндокринную систему организма человека образуют гипотала­мус, гипофиз, эпифиз, щитовидная железа, паращитовидные же­лезы, поджелудочная железа, надпочечники и половые железы (яичники и яички) (рис. 5.47).

Гипоталамус — отдел промежуточного мозга, высший центр нейрогуморальной регуляции в организме человека. В нем вы­рабатываются вещества, влияющие на образование гормонов ги­пофиза, а также два гормона, только высвобождаемые гипофи­зом — вазопрессин (антидиуретический гормон) и окситоцин. Вазопрессин задерживает воду в организме в процессе мочеобра- зования. Снижение концентрации этого гормона приводит к бы­строй потере воды и даже обезвоживанию. Окситоцин стимулиру­ет родовую деятельность, вызывая изгнание плода из матки.

Гипофиз — небольшая железа, которая расположена у осно­вания головного мозга и вырабатывает ряд гормонов, а также вы­свобождает вазопрессин и окситоцин, продуцируемые гипоталаму­сом. Гормоны гипофиза стимулируют деятельность других желез внутренней секреции. К ним относятся адренокортикотропный

гормон (АКТГ), гонадотропные гормоны — лютеинизирующий (ЛГ) и фолликулостимулирующий (ФСГ), лактотропный гормон, или пролактин (ЛТГ), меланоцитстимулирующий (МСГ), еомато- тропный (СТГ) и тиреотропный гормоны (ТТГ).

АКТГ регулирует деятельность надпочечников и стимулирует выделение адреналина. Гонадо­тропные гормоны способствуют формированию половых желез и их нормальному функциониро­ванию. ЛТГ вызывает увеличение молочных желез и выделение молока у матери после рождения ребенка. МСГ усиливает пигментацию кожи человека. СТГ стимулирует рост организма. Недо­статок СТГ приводит к карликовости, при этом пропорции тела и умственное развитие остают­ся нормальными. Избыток СТГ вызывает гигантизм, а если концентрация гормона повышается у взрослого человека, то увеличиваются размеры отдельных выступающих органов — это заболе­вание называется акромегалией. ТТГ контролирует деятельность щитовидной железы.

Эпифиз, или шишковидная железа, входящая в состав промежуточного мозга, участвует в ре­гуляции биологических ритмов организма и продуцирует гормон мелатонин, вызывающий по- светление кожи.

Щитовидная железа, расположенная в средней области шеи, выделяет тиреоидные гормоны тироксин и трийодтиронин, а также кальцитонин. Тиреоидные гормоны регулируют обмен ве­ществ в организме, способствуя нормальным процессам роста, развития и дифференцировки тка­ней. Кальцитонин снижает уровень кальция в крови за счет его отложения в костях.

Гиперфункия щитовидной железы приводит к повышению интенсивности обмена веществ, возбудимости нервной системы, бессонницы и развитию зоба. Комплекс этих симптомов получил название базедовой болезни. Гипофункция щитовидной железы, наоборот, вызывает замедление обмена веществ, которые накапливаются в коже, и повышает возбудимость нервной системы. Это заболевание называется микседемой. Недостаток тиреоидных гормонов в детстве и юности приво­дит к карликовости и кретинизму.

Паращитовидные железы расположены на поверхности щитовидной железы и выделяют па- ратгормон. Он способствует повышению уровня кальция в крови и поэтому является антагони­стом кальцитонина. Гиперфункция паращитовидных желез может привести к нарушениям кост­ной ткани и остеопорозу.

Надпочечники — парные эндокринные органы, лежащие вблизи верхней части почек. В над­почечниках выделяют корковый слой и мозговое вещество. В корковом слое надпочечников обра­зуются кортикостероиды, а в мозговом — адреналин и норадреналин. Кортикостероиды регулиру­ют обмен органических и неорганических веществ в организме человека. Их недостаток приводит к Аддисоновой (бронзовой) болезни, симптомами которой является усиленная пигментация кожи, слабость, головокружение, артериальная гипотония, неопределенные боли в области кишечника и поносы.

Адреналин выделяется надпочечниками во многих критических ситуациях. Он усиливает ра­боту сердца, сужает кровеносные сосуды, тормозит пищеварение, повышает потребление кисло­рода, увеличивает концентрацию глюкозы в крови, кровоток в печени и т. д. Выброс адреналина в кровь связан с действием сильных раздражителей на организм человека и является неотъемле­мым компонентом стрессовых реакций организма.

К железам смешанной секреции относятся поджелудочная и половые железы.

Поджелудочная железа, помимо пищеварительных ферментов, выделяет в кровоток гормоны инсулин и глюкагон, регулирующие углеводный обмен. Инсулин снижает концентрацию глюкозы в крови, способствуя ее связыванию в печени и других органах, а глюкагон, наоборот, повышает концентрацию глюкозы в крови вследствие расщепления гликогена в печени. Недостаток инсули­на, приводящий к повышению концентрации глюкозы в крови, вызывает развитие сахарного диа­бета. Избыток инсулина может привести к резкому падению концентрации глюкозы, потере со­знания и судорогам. Отклонения в содержании глюкагона у человека наблюдаются крайне редко.

Половые железы вырабатывают одновременно половые продукты и половые гормоны (жен­ские — эстрогены, мужские — андрогены), оказывая значительное влияние на процессы роста, развития и полового созревания, а также регулируя формирование вторичных половых призна­ков.

Нейрогуморальная регуляция процессов жизнедеятельности организма как основа его целостности, связи со средой

Нервная и эндокринная системы представляют собой неразрывное единство, обусловленное многочисленными прямыми и обратными связями. Получение сигналов от различных рецепторов является прерогативой именно нервной системы, которая и включается в работу первой. Ее им­пульсы мгновенно и точно воздействуют на органы, изменяя их активность. Однако контроль со стороны нервной системы является недолговременным, она действует точечно, тогда как для «за­крепления» эффекта и вовлечения всего организма в реакцию сигнал через гипоталамус поступает и к эндокринной системе. Гипоталамус и сам выделяет гормоны вазопрессин и окситоцин, ока­зывающие существенное действие на функции организма. В гипоталамусе выделяются нейрогор- моны, регулирующие работу гипофиза, а тот, в свою очередь, воздействует на иные эндокринные железы с помощью собственных гормонов. Гормоны, выделяемые железами внутренней секреции, с одной стороны, действуют более продолжительное время, а с другой — подключают к работе и другие органы, а также согласовывают их деятельность.

Гормоны эндокринных желез необходимы и для нормального развития самой нервной систе­мы, поскольку, например, при нехватке гормонов щитовидной железы в детском возрасте проис­ходит недоразвитие головного мозга, ведущее к кретинизму.