4.8. Нервные центры

В осуществлении рефлекторной реакции, как правило, принимают участие многие нейроны спинного и головного мозга. Такую совокупность нейронов, находящихся на раз­личных «этажах» ЦНС, от спинного мозга до коры боль­ших полушарий, называют нервным центром. Существуют нервные центры, раздражение которых вызывает разно­образные рефлексы, например центр дыхания, глотания, слюноотделения и т. д.

Нервные центры состоят из множества нейронов, свя­занных между собой еще большим множеством синаптических связей. Это обилие синапсов определяют основные свойства нервных центров: односторонность проведения возбуждения, замедление проведения возбуждения, суммацию возбуждений, усвоение и трансформацию ритма возбуждений, следовые процессы и легкую утомляемость.

Односторонность проведения возбуждения в нервных центрах связана с тем, что в синапсах нервные импульсы проходят только в одном направлении—от синаптиче-ского окончания аксона одного нейрона через синаптическую щель на клеточное тело и дендриты других нейронов.

Замедление движения нервных импульсов связано с тем, что «телеграфный», т. е. электрический, способ пере­дачи нервных импульсов в синапсах сменяется химиче­ским, или медиаторным, скорость которого в тысячу раз меньше. Время этой так называемой синаптической за­держки импульсов складывается из времени прихода им­пульса в синаптическое окончание, времени диффузии ме­диатора в синаптическую щель и его движения к постси-наптической мембране, времени изменения ионной прони­цаемости мембраны и возникновения потенциала действия, т. е. нервного импульса. В среднем все время передачи нервного импульса (потенциала действия) от одного ней­рона через синапс к другому нейрону составляет около 1,5 мс.

В действительности в осуществлении какой-либо реак­ции человека участвуют сотни и тысячи нейронов и сум­марное время задержки проведения нервных импульсов, называемое центральным временем проведения, увеличи­вается до сотен и более миллисекунд. Например, время реакции водителя с момента включения красного света светофора до начала его ответных действий будет состав­лять не менее 200 мс.

Таким образом, чем больше синапсов на пути движения нервных импульсов, тем больше проходит времени от на­чала раздражения до начала ответной реакции. Это время называют временем реакции или латентным временем реф­лекса.

У детей время центральной задержки больше, оно уве­личивается также при различных воздействиях на орга­низм человека. При утомлении водителя оно может превы­шать 1000 мс, что приводит в опасных ситуациях к замед­ленным реакциям и дорожным авариям.

Суммация возбуждений была открыта И. М. Сечено­вым в 1863 г. В настоящее время различают пространст­венную и временную суммацию нервных импульсов. Первая наблюдается при одновременном поступлении к одно­му нейрону нескольких импульсов, каждый из которых в отдельности является подпороговым раздражителем и не вызывает возбуждение нейрона. В сумме же нервные им­пульсы достигают необходимой силы и вызывают появле­ние потенциала действия.

Временная суммация возникает при поступлении к постсинаптической мембране нейрона серии импульсов, в отдельности не вызывающих возбуждение нейрона. Сум­ма этих импульсов достигает пороговой величины раздра­жения и вызывает возникновение потенциала действия.

Явление суммации можно наблюдать, например, при одновременном подпороговом раздражении нескольких рецепторных зон кожи или при ритмическом подпороговом раздражении одних и тех же рецепторов. И в том и другом случае подпороговые раздражения вызовут ответную реф­лекторную реакцию.

Усвоение и трансформация ритма возбуждений в нерв­ных центрах были изучены известным русским и советским ученым А. А. Ухтомским (1875—1942) и его учениками. Сущность усвоения ритма возбуждений заключается в способности нейронов «настраиваться» на ритм поступаю­щих раздражений, что имеет большое значение для опти­мизации взаимодействия различных нервных центров при организации поведенческих актов человека. С другой сто­роны, нейроны способны трансформировать (изменять) поступающие к ним ритмические раздражения в свой соб­ственный ритм.

После прекращения действия раздражителя актив­ность нейронов, составляющих нервные центры, не прекра­щается. Время этого последействия, или следовых процес­сов, сильно варьирует у различных нейронов и в зависимо­сти от характера раздражителей. Предполагают, что яв­ление последействия имеет важное значение в понимании механизмов памяти. Непродолжительное последействие до 1 ч, вероятно, связано с механизмами краткосрочной памяти, а более длительные следы, хранящиеся в нейронах многие годы и имеющие большое значение в обучении де­тей и подростков, связаны с механизмами долговременной памяти.

Наконец, последняя особенность нервных центров — их быстрая утомляемость — также связана в значительной степени с деятельностью синапсов. Существуют данные, что длительные раздражения приводят к постепенному истощению в синапсах запасов медиаторов, к снижению чувствительности к ним постсинаптической мембраны. В результате рефлекторные ответные реакции начинают ослабевать и в конечном итоге полностью прекращаются.