4. Нервова система (systema nervosum).
Однією з основних властивостей живої речовини є її збудливість . Кожен живий організм отримує подразнення з навколишнього світу і відповідає на них відповідними реакціями, які пов'язують організм із зовнішнім середовищем. Обмін речовин, що протікає в самому організмі, у свою чергу обумовлює ряд подразнень, на які організм також реагує. Зв'язок між ділянкою, на яку падає подразнення , і реагуючим органом у вищому багатоклітинному організмі здійснюється нервовою системою.
Проникаючи своїми розгалуженнями у всі органи і тканини, нервова система зв'язує всі частини організму в єдине ціле, здійснюючи його об'єднання, інтеграцію.
Нервова система є «невимовно складний і якнайтонший інструмент стосунків, зв'язку багаточисельних частин організму між собою і організму як складної системи з безконечним числом зовнішніх впливів» (І. П. Павлов). У основі діяльності нервової системи лежить рефлекс (І. М. Сеченов). «Це означає, що в той або інший рецепторний нервовий прилад ударяє той або інший агент зовнішнього або внутрішнього світу організму. Цей удар трансформується в нервовий процес, в явище нервового збудження. Збудження по нервових волокнах, як по дротах, біжить в центральну нервову систему і звідти завдяки встановленим зв'язкам по інших дротах приноситься до робочого органу, трансформуючись, у свою чергу, в специфічний процес кліток цього органу» (І. П. Павлов).
Основним анатомічним елементом нервової системи є нервова клітина, яка разом зі всіма відростками, що відходять від неї, носить назву нейрона, або нейроцита. Від тіла клітки відходжують в один бік один довгий (осевоциліндрічеський) відросток — аксон, або нейрит, в інший бік — короткі відростки, що гілкуються, — дендрит.
Передача нервового збудження усередині нейрона йде в напрямі від дендриту до тіла клітки від неї до аксона; аксони проводять збудження в напрямі від тіла клітки. Передача нервового імпульсу з одного нейрона на іншій здійснюється за допомогою особливим чином побудованих кінцевих апаратів, або синапсів (від греч. synapsis — з'єднання). Розрізняють аксосоматичні зв'язки нейронів, при яких розгалуження одного нейрона личать до тіла клітки іншого нейрона, і філогенетично новіші аксодендрітічних зв'язків , коли контакт здійснюється з дендритом нервових клітин.
Аксодендритичні зв'язку сильно розвинені у філогенетичних нових і вищих у функціональному відношенні верхніх шарах кори. Вони грають роль в механізмі перерозподілу нервових імпульсів в корі і представляють морфологічну основу тимчасових зв'язків при умовнорефлекторній діяльності. У спинному мозку і підкіркових утвореннях превалюють аксосоматичні зв'язки.
Уривчастість шляхів проведення нервового імпульсу виражена всюди, створюючи можливість найрізноманітніших зв'язків.
Вся нервова система є комплексом нейронів, які, вступаючи в з'єднання один з одним, ніде не зростаються безпосередньо між собою.
Проста рефлекторна дуга складається принаймні з двох нейронів, з яких один пов'язаний з якою-небудь чутливою поверхнею (наприклад, шкірою), а інший за допомогою свого нейриту закінчується в м'язі (або залозі). При подразненні чутливої поверхні збудження йде по пов'язаному з нею нейрону в доцентровому напрямі (центріпетально) до рефлекторного центру, де знаходиться з'єднання (синапс) обох нейронів. Тут збудження переходить на інший нейрон і йде вже відцентровий (центрифугально) до м'яза або залози. В результаті відбувається скорочення м'яза або зміна секреції залози. Часто до складу простої рефлекторної дуги входить третій вставний нейрон, який служить передавальною станцією з чутливого шляху на руховий .
Окрім простих (тричленних ) рефлекторних дуг, є складно влаштовані багатонейронні рефлекторні дуги, що проходять через різні рівні головного мозку, включаючи його кору. У вищих тварин і людини на тлі простих і складних рефлексів також за посередництва нейронів утворюються тимчасові рефлекторні зв'язки вищого порядку, відомі під назвою умовних рефлексів (І. П. Павлов).
Всю нервову систему можна собі представити такою, що полягає у функціональному відношенні з трьох елементів.
Рецептор , що трансформує енергію зовнішнього подразнення в нервовий процес; він пов'язаний з аферентним (доцентровим, або рецепторним) нейроном, що поширює збудження (нервовий імпульс) до центру; з цього явища починається аналіз (І. П. Павлов).
Кондуктор (провідник), вставний, або асоціативний, нейрон, що здійснює замикання, тобто перемикання збудження з доцентрового нейрона на відцентровий. Це явище є синтез, який представляє, «очевидно, явище нервового замикання» (І. П. Павлов).
Еферентний (відцентровий) нейрон, що здійснює у відповідь реакцію (рухову або секреторну) завдяки проведенню нервового збудження від центру до периферії, до еффектору. Еффектор — це нервове закінчення еферентного нейрона, передавальне нервовий імпульс до робочого органу (м'яз, залоза). Тому цей нейрон називають також еффекторним.
Рецептори збуджуються з боку трьох чутливих поверхонь, або рецепторних полів, організму: 1) із зовнішньою, шкіряною, поверхні тіла (екстероцептивне поле) за посередництва пов'язаних з нею генетично органів чуття, одержуючого подразнення із зовнішнього середовища; 2) з внутрішньої поверхні тіла (інтероцептивне поле), що приймає подразнення головним чином з боку хімічних речовин, що поступають в порожнині нутрощів, і 3) з товщі стінок власне тіла (пропріорецептивне поле), у яких закладені кістки, м'язи і інші органи, що виробляють подразнення, що сприймаються спеціальними рецепторами. Рецептори від названих полів пов'язані з аферентними нейронами, які досягають центру і там перемикаються при посредстве часом вельми складної системи кондукторів на різні еферентні провідники; останні, з'єднуючись з робочими органами, дають той або інший ефект.
Загальна характеристика нервової системи з точки зору кібернетики полягає в наступному. Живий організм — це унікальна кібернетична машина, здатна до самоврядування. Цю функцію виконує нервова система. Для самоврядування потрібно 3 ланки: ланка — вступ інформації, який відбувається по певному ввідному каналу інформації і здійснюється таким чином: А. Виникає з джерела інформації повідомлення поступає на приймальний кінець каналу інформації — рецептор.
Рецептор — це кодуючий пристрій, який сприймає повідомлення і переробляє його в сигнал, — аферентний сигнал, внаслідок чого зовнішнє роздратування перетворюється на нервовий імпульс. Б. Афферентний сигнал передається далі по каналу інформації, яким є аферентний нерв. Є 3 види каналів інформації, 3 входи в них: зовнішні входи — через органи чуття (екстероцептори); внутрішні входи: а) через органи рослинного життя (нутрощі) — інтероцептори; б) через органи тваринного життя (сома, власне тіло) — пропріоцептори. II ланка — переробка інформації. Вона здійснюється декодуючим пристроєм, який складають клітинні тіла аферентних нейронів нервових вузлів і нервові клітини сірої речовини спинного мозку, кора і підкірки головного мозку, створюючи нервову мережу сірої речовини центральної нервової системи. III ланка — управління.
Воно досягається передачею еферентних сигналів з сірої речовини спинного і головного мозку на виконавський орган і здійснюється по еферентних каналах, тобто по еферентних нервах з еффектором на кінці. Є 2 роди виконавських органів: 1. Виконавські органи тваринного життя — довільні м'язи, переважно скелетні. 2. Виконавські органи рослинного життя — мимовільні м'язи і залози. Окрім цієї кібернетичної схеми, сучасна кібернетика встановила спільність принципу зворотного зв'язку для управління і координації процесів, що здійснюються як в сучасних автоматах, так і в живих організмах; з цієї точки зору в нервовій системі можна розрізняти зворотний зв'язок робочого органу з нервовими центрами, так званий зворотну афферентацію. Під цією назвою мається на увазі передача сигналів з робочого органу в центральну нервову систему про результати його роботи в кожен даний момент. Коли центри нервової системи посилають еферентні імпульси у виконавський орган, то в останньому виникає певний робочий ефект (рух, секреція). Цей ефект спонукає у виконавчому органі нервові (чутливі) імпульси, які по аферентних шляхам поступають назад в спинний і головний мозок і сигналізують про виконання робочим органом певної дії в даний момент. Це і складає суть «зворотної афферентациі», яка, образно кажучи, є доповідь центру про виконання наказу на периферії. Так, при узятті рукою предмету ока безперервно вимірюють відстань між рукою і метою і свою інформацію посилають у вигляді аферентних сигналів в мозок. У мозку відбувається замикання на еферентні нейрони, які передають рухові імпульси в м'язи руки, виробляючі необхідні для узяття нею предмету дії. М'язи одночасно впливають на рецептори, що знаходяться в них, чутливі сигнали, що безперервно посилають мозку, інформують про положення руки в кожен даний момент. Така двусторонняя- сигналізація по ланцюгах рефлексів продовжується до тих пір, поки відстань між кистю руки і предметом не дорівнюватиме нулю, тобто доки рука не візьме предмет. Отже, весь час здійснюється самоперевірка роботи органу, можлива завдяки механізму «зворотної афферентациі», який має характер замкнутого кола в послідовності: центр (прилад, задаючий програму дії) — еффектор (мотор) — об'єкт (робочий орган) — рецептор (воспріємник) — центр.
Замість колишнього уявлення про те, що в основі будови і функції нервової системи лежить розімкнена рефлекторна дуга, теорія інформації і зворотного зв'язку («зворотною афферентациі») дає нове уявлення про замкнутий кільцевий ланцюг рефлексів, про кругову систему еферентно-аферентної сигналізації. Не розімкнена дуга, а зімкнутий круг — таке новітнє уявлення про будову і функцію нервової системи. Таким чином, в світлі даних кібернетики нервова система характеризується як система інформації і управління. Єдина нервова система людини умовно ділиться на 2 частини відповідно двом основним частинам організму — рослинною і тваринною: 1) частина нервової системи, що іннервує всі нутрощі, а також ендокринну систему і мимовільні м'язи шкіри, серце і судини, тобто органи рослинного життя, що створюють внутрішнє середовище організму, називається рослинною нервовою системою, вегетативною або автономною; 2) інша частина нервової системи, що управляє довільною мускулатурою скелета і деяких нутрощів (мова, гортань, глотка) і що іннервує головним чином органи тваринного життя, називається тваринною нервовою системою, анімальной. Її також не зовсім вдало називають соматичною, маючи на увазі сомові, тобто власне тіло. Вона завідує по перевазі функціями зв'язку організму із зовнішнім середовищем, обумовлюючи чутливість організму (за посередництва органів чуття) і рухи мускулатури скелета. Умовність і обмеженість приведеної вище класифікації виявляється з того, що вегетативна нервова система має відношення до іннервації всіх органів, у тому числі і соматичних, оскільки вона бере участь в їх живленні (трофіка), а також визначає тонус скелетної мускулатури. Вегетативна частина нервової системи у свою чергу ділиться на дві частини: симпатичну до парасимпатичну, які скорочено також називаються системами. Симпатична система іннервує всі частини організму, а парасимпатична — лише певні області його . Окрім такої класифікації, відповідної будові організму, нервову систему ділять за топографічним принципом на центральний і периферичний відділи, або системи. Під центральною нервовою системою розуміється спинний і головний мозок, які складаються з сірої і білої речовини, під периферичною — все інше, тобто нервові корінці, вузли, сплетення, нерви і периферичні нервові закінчення. Сіра речовина спинного і головного мозку — це скупчення нервових клітин разом з найближчими розгалуженнями їх відростків, звані нервовими центрами. Нервовий центр — це «скупчення і зчеплення нервових клітин» (І. П. Павлов).
Біла речовина — це нервові волокна (відростки нервових клітин, нейрити), покриті мієлінової оболонкою (звідки і відбувається білий колір) і зв'язуючі окремі центри між собою, тобто провідні дороги. Як у центральному, так і в периферичному відділах нервової системи містяться елементи анімальной і вегетативних частин її, чим досягається єдність всієї нервової системи. Вищим відділом її, який відає всіма процесами організму, як тваринами, так і рослинними, є кора великого мозку.
Розвиток нервової системи хребетних
Нервова система утворюється з ектодерми — зовнішнього з трьох зародкових листків. Між клітками мезодерми і ектодерми починається паракринна взаємодія, тобто в мезодермі виробляється спеціальна речовина — чинник зростання нейронів, яке передається в ектодерму. Під впливом чинника зростання нейронів частина ектодермальних кліток перетворюється на нейроепіталіальниє клітки, причому утворення нейроепітеліальних кліток відбувається дуже швидко — з швидкість 250000 штук в хвилину. Цей процес називається нейрональной індукцією (окремий випадок ембріональної індукції).
В результаті утворюється нервова пластинка, яка складається з однакових кліток. З неї утворюються нервові валики, а з них — нервова трубка, яка відособляється від ектодерми (конкретно за утворення нервової трубки і нервового гребеня відповідає зміна типів кадгерінов, молекул клітинної адгезії), вирушаючи під неї. Механізм нейруляції декілька розрізняється в нижчих і вищих хребетних. Замикається нервова трубка не одночасно по всій довжині. Перш за все замикання відбувається в середній частині, потім цей процес поширюється до заднього і переднього її кінцям. На кінцях трубки зберігається дві незамкнуті ділянки — передній і задній нейропори.
Потім відбувається процес диференціації нейроепітеліальних кліток на нейробласти і гліобласти. Гліобласти дають початок астроцитам, олігодендроцитам і епіндімним кліткам. Нейробласти стають нейронами. Далі відбувається процес міграції — нейрони переміщаються туди, де вони виконуватимуть свою функцію. За рахунок конуса зростання нейрон повзе, подібно до амеби, а шлях йому вказують відростки гліальних кліток. Наступний етап — агрегація (злипання однотипних нейронів, наприклад, що беруть участь в утворенні мозочка, таламуса і пр). Нейрони взнають один одного завдяки поверхневим лігандам — спеціальним молекулам, що є на їх мембранах. Об'єднавшись, нейрони вишиковуються в необхідному для даної структури порядку.
Після цього йде дозрівання нервової системи. З конуса зростання нейрона зростає аксон, від тіла відростає дендрит.
Потім відбувається фасцикуляція — об'єднання однотипних аксонів (утворення нервів). Останній етап — запрограмована загибель тих нервових клітин, в яких стався збій за час формування нервової системи (близько 8 % кліток посилають свій аксон не туди, куди потрібно).
Підручники
Анатомия человека, под ред. М.Р. Сапина, т.1
Привес М.Г. и соавт., Анатомия человека, т.1
СЮ. Кравчук Анатомія людини, т. 1
Г.Ф. Иванов Основи нормальной анатомии человека, т.1
8. Литература, що була використана автором
Амосов Н. Наука и жизнь, 1972, №7
Анатомия человека (под редакцией В.И. Козлова), М, 1978
Воробьев А.Н., Сорокин Ю.К. Анатомия силы, М., 1967
Готовцев П.И. Долголетие и физическая культура, М., 1985
Иваницкий М. ЛесгафтП.Ф., БМ, 1960, т. 15, с. 967-968
1ванов Г.М. Основы анатомии человека, 1947, т.1
Козлов В.И., Гладышева А.А. Основы спортивной морфологи, М., 1974
Лесгафт П.Ф. Основы теоретической анатомии, СПБ, 1905, ч.1; СПГ, 1922,4.1
Микулин А.А. Активное долголетие, М., 1977
Мотылевская Р.Е., Строгова Л.И., Иерданская Ф.А. Физическая культура и возраст. М., 1967
Недвяцкая Г.Л. Движения важный смыл, Минск, 1987
Позвоночные (3. Базилевская), БМЭ, т.25, 1962, с. 590-659
13. Привес М.Г., Лысенков Н.К., Бушкович В.Н. Днатомия человека, 2000 14.Рахимов Я.А., Каримов М.К., Этинген Л.Е. Очерки по функциональной
анатомии, Из-во: Дониш, 1987, с. 19-28
Скелет, БМЭ, 1963, т.13, с. 473-507 (И Шмальгаузен, Б Усков, С Свиридов)
Строение тела и спорт (под ред. Н.М. Глазковой), Из-во Моск. ун-та, 1968
17. Студитский А.Н. Мышцы, движение и спорт, М., 1980 18.Торсуев Н., Бец В.А., БМЭ, 1957, т.2, с. 885-886