Нервная система человека
Главная задача нервной системы человека — обеспечивать интеграцию между внутренним состоянием, внешними условиями и действиями индивида. Отсюда вытекает необходимость для нервной системы иметь выход к внешнему миру и к внутренним органам; иметь центр обработки информации, а также доступ к управлению движениями. Центр обработки информации — это и есть центральная нервная система. Она состоит из головного мозга, промежуточного мозга и спинного мозга. Все остальные нервные клетки и пути — это периферическая нервная система.
Нервные пути, несущие информацию из внешней и внутренней среды в мозг, называются афферентными. Те же, которые доносят импульсы к действию из мозга в периферические отделы, называются эфферентными.
Основными отделами ц.н.с. являются передний мозг, средний мозг, задний мозг, спинной мозг. Эти отделы имеют структуры, отвечающие за психическую деятельность человека: таламус, гипоталамус, мост, мозжечок, продолговатый мозг.
Высшие психические функции - мышление и сознание — локализованы в коре больших полушарий головного мозга. В долях больших полушарий головного мозга (лобной, теменной, затылочной, височной) расположены сенсорные центры (обрабатывающие информацию о внешней и внутренней среде, поступающую от рецепторов) и двигательные — управляющие работой скелетных мышц. Зрительные ощущения обрабатываются в затылочной доле коры больших полушарий. Слуховые ощущения — в височных долях, обнятельные — в переднем мозгу, и т. д.
Большие полушария различаются по своим функциям (это явление называется «функциональная ассиметрия»). Левое полушарие отвечает за речь и связанные с ней функции: чтение, письмо, счет, абстрактное мышление и логическую память, а также за произвольную регуляцию психических процессов и состояний. Правое полушарие выполняет задачи, для которых логическое мышление и речь не требуются: пространственное воображение, образное мышление, эмоции, интуиция.
Головной мозг является продолжением спинного мозга. Изучая животных, находящихся на разных ступенях эволюции, можно видеть, как постепенно увеличивалась и усложнялась передняя часть спинного мозга. У человека это сложнейшее образование, состоящее из примерно 150 млрд нервных клеток. Мозг взрослого человека весит в среднем 1,5 кг. Его объем составляет примерно 1500 см3, площадь коры больших полушарий — около 2500 см2. У человека самая высокая относительная (к массе тела) масса головного мозга — 32 (у дельфина — 16, у слона — 10,4, у обезьян — от 2 до 4). По абсолютной массе только кит и слон обладают большим по массе мозгом (6-7000 и 5700 грамм соответственно).
Клетки мозга можно поделить на два типа: 90% (100-140 млрд) — это глиальные клетки («глия» - в переводе с греч. «клей»), и 10% (10-15 млрд) — это нейроны. Глиальные клетки белого цвета и в 3-4 раза мельче нервных клеток (нейронов). Их функция — защищать и питать нейрон, который занимается исключительно передачей, обработкой, преобразованием, хранением информации. Нейроны не способны делиться, поэтому с возрастом их число уменьшается. Причина неспособности понятна — будучи хранителями прижизненного опыта, нейроны не могут передать его при делении. Если бы нейроны умирали и заменялись новыми, для человека это означало бы невозможность научения и развития личности. Поэтому с возрастом нейронов становится все меньше, и пустующие пространства заполняются глией, которая способна к делению. Сложные задачи, возложенные на нейроны, обуславливают сложность их строения.
Строение нейрона
Так как задачи нейронов разнообразны, их внешний вид также различаются. Они могут иметь форму звезды, пирамиды, дерева... но всегда можно выделить 3 части нейрона.
1 — тело нейрона (сома). Его длина меньше 0,022 см, он весит не более 1/100000 грамма. Однако в нем происходят сложнейшие химические реакции. Мембрана (стенки тела нейрона) проницаема, и ее способность пропускать ионы (калия или натрия) зависит от фазы деятельности нейрона; а это, в свою очередь, обусловлено получением информации.
2 — многочисленные короткие отростки, отходящие от тела нейрона — это дендриты (в переводе «древоподобные»). Они воспринимают раздражения, отвечают за получение информации.
3 — аксон («хлыст», в переводе с греческого) - это «выход» нейрона, он передает информацию дальше. Длина аксона может достигать 1 м, что связано с необходимостью передачи информации.
Рис. 1. Строение нейрона
Но остается вопрос, как именно происходит передача информации? Это действительно сложно организованный процесс. Рассмотрим его подробнее.
Принцип работы нейронных сетей
Являясь проводниками, нервы должны передавать импульс, не ослабляя его. Эта задача решается следующим образом.
Чтобы нейрон мог воспринять информацию, он должен находиться в фазе покоя. В фазе покоя нейрон заряжен отрицательно. Это происходит благодаря тому, что мембрана впускает ионы натрия в количестве в 10-20 раз меньшем, чем ионы калия. Величина потенциала покоя нейрона = -70-80 милливольт.
Нейроны, ответственные за получение информации (рецепторные) реагируют на раздражение (звук, свет, давление и т. д.) снижением электрического потенциала. При достижении определенной величины происходит изменение проницаемости мембраны. Избыток ионов калия выходит наружу, тогда как внешние ионы натрия устремляются внутрь тела нейрона. В результате у основания аксона возникает участок с положительным потенциалом около +40 милливольт. Разность потенциалов вызывает перемещение ионов в следующий участок. Так электрический импульс распространяется вдоль аксона. Его скорость колеблется от 1 до 100 м/с. Когда импульс передан, ионы натрия снова начинают выкачиваться наружу, и через 0,001-0,002 сек. Нейрон снова приобретает отрицательный заряд, то есть снова готов к восприятию сигнала. Таким образом, цикл работы нейрона выглядит так:
1. фаза покоя (нейрон заряжен отрицательно, снаружи ионы натрия);
2. фаза возбуждения (ионы натрия входят в нейрон, и он перезаряжается);
3. рефракторная фаза («лишний» натрий выкачивается из нейрона, и он восстанавливает отрицательнй потенциал). В этой фазе нейрон не реагирует ни на что, так как ему нечем реагировать;
4. фаза сверхчувствительности (нейрон откликается даже на слабейшее воздействие);
и вновь фаза покоя.
А как импульс передается от одного нейрона к другому? Нейроны не соприкасаются друг с другом. На кончиках дендритов и аксонов находятся круглые бляшки — синапсы (в переводе с греческого «застежка», «пуговичка»). Между синапсами соседних нейронов всегда есть пространство. Под влиянием пришедшего сигнала синапс выделяет в межклеточное пространство особые химические вещества — нейромедиаторы («медиатор» = «посредник»). В зарубежной литературе их называют «нейротрансмиттеры». Названия этих веществ вам, скорее всего, знакомы: это адреналин, норадреналин, дофамин, серотонин, глицин и др. Соседний нейрон реагирует на выброс медиатора повышением проницаемости мембраны для ионов натрия, то есть приходит в фазу возбуждения. Как только нейромедиатор выполнил свою задачу, выделяются антимедиаторы, которые его разрушают. Межклеточное пространство готово к передаче новых сигналов.
Разные нейромедиаторы воздействуют на разные нервные цепочки, и сообщают разную информацию. Одни приводят организм в возбуждение, другие способствуют расслаблению, замедляют или активизируют психическую деятельность, изменяют эмоциональный фон.
Наркотические вещества (психотомиметики) по химической структуре сходны с нейромедиаторами. Попадая извне в организм, они засоряют межнейронное пространство, так как выброс антимедиаторов в таких случаях не предусмотрен. Нейроны постоянно находятся в состоянии возбуждения, образуются хаотичные, случайные замыкания межнейронных связей. В небольших дозах это приводит к подъему настроения, ускорению умственной активности, необычным ощущениям. Более сильные воздействия приводят к дезорганизации нервной деятельности (галлюцинации, сбои в обмене веществ организма, непроизвольные движения и т. д.). нейроны истощаются и при отмене препарата надолго погружаются в рефракторную фазу. На эмоциональном уровне это переживается как депрессия: полная потеря интереса к происходящему вокруг, гнетущее настроение, замедление умственной и двигательной активности, субъективное восприятие жизни как невыносимой тяжести (подробнее см. Лекцию «Психические состояния»). Таким образом, психоактивные вещества не прибавляют энергии и радости, а как бы берут ее взаймы из будущего.
Литература: Ительсон Л. Б. Лекции по общей психологии. Минск, Харвест, 2003 — 896 с. Немов Р.С. Психология. Учебник. В 3-х кн. Книга 1. М., «Владос», 2002.