Нервная система — целостная морфологическая и функциональная совокупность различных взаимосвязанных нервных структур, которая совместно с эндокринной системой обеспечивает взаимосвязанную регуляцию деятельности всех систем организма человека и реакцию на изменение условий внутренней и внешней среды. Нервная система действует как интегративная система, связывая в одно целое чувствительность, двигательную активность и работу других регуляторных систем (эндокринной и иммунной).

Основные понятия

Нейрон – основная структурная и функциональная (то есть элементарная) единица нервной ткани.

Рисунок 1. Строение нейрона

На рисунке показано типичное строение нейрона. Его отличительной чертой являются множественные отростки. Также стоит отметить, что нейроны всегда имеют только одно ядро. Мы остановимся на элементах рисунка более подробно:

1. Аксон – длинный отросток нейрона, может достигать в длину 1 м. Покрыт миелиновой оболочкой. Передает информацию от тела нейрона. Такое направление называется центробежным.

2. Дендриты – короткие, сильно ветвящиеся отростки нейрона, несут информацию к нейрону. Такое направление называют центростремительным.

Информация в нервной системе передается с помощью нервного импульса – электрической волны, бегущей по отросткам. Чтобы передавать информацию от клетки к клетке, а также к исполнительным органам (мышцам, железам), существуют специальные контакты, они называются синапсами.

3. Синапс - место соединения аксона одной нервной клетки с дендритом (или телом) другой, а также с мышечным волокном или секретирующей железой. Внешне он напоминает щель, полость между двумя этими элементами. В синапсе осуществляется специфическая реакция: с помощью особых химических соединений (медиаторов) реакция с одного конца синапса переходит на другой. В результате происходит возбуждение (или торможение) следующего нейрона, сокращение мышцы или стимуляция секреции железы.

Рисунок 2. Синапс

Нерв – совокупность аксонов, организованных в пучок и покрытых соединительной тканью. Их задача – связь ЦНС и иннервируемых органов. Волокна, которые несут информацию к центру, называют чувствительными. Те, которые несут импульсы к исполнительному органу, называются двигательными. В одном нерве могут присутствовать как чувствительные, так и двигательные волокна.

Нервный узел (ганглий) – скопления тел нейронов за пределами ЦНС.

Также необходимо знать, что в нервной системе помимо нервных клеток присутствуют специальные клетки-спутники, основная задача которых – создание поддержки и опоры для нервных клеток, а также их защита и питание.

Центральная и периферическая нервная система

Нервная система делится на центральную и периферическую.

К центральной нервной системе относятся головной и спинной мозг.

Головной мозг

Головной мозг – передний отдел центральной нервной системы, состоящий из пяти частей: переднего, промежуточного, среднего, заднего (мост и мозжечок) и продолговатого мозга. Необходимо знать взаиморасположение и функции каждого отдела.

Рисунок 3. Отделы головного мозга

Кора больших полушарий

Кора больших полушарий головного мозга представляет собой наиболее молодое образование центральной нервной системы. Деятельность коры больших полушарий основана на принципе условного рефлекса, поэтому ее называют условно-рефлекторной. Она осуществляет быструю связь с внешней средой и приспособление организма к изменяющимся условиям внешней среды.

Глубокие борозды делят каждое полушарие большого мозга на лобную, височную, теменную, затылочную доли и островок. Островок расположен в глубине сильвиевой борозды и закрыт сверху частями лобной и теменной долей мозга.

Рисунок 4. Доли коры больших полушарий

В сером веществе коры больших полушарий различают сенсорные, моторные и ассоциативные зоны:

• сенсорные зоны коры больших полушарий - участки коры, в которых располагаются центральные отделы анализаторов:
  зрительная зона — затылочная доля коры больших полушарий;
  слуховая зона — височная доля коры больших полушарий;
  зона вкусовых ощущений — теменная доля коры больших полушарий;
  зона обонятельных ощущений — гиппокамп и височная доля коры больших полушарий.

Соматосенсорная зона находится в задней центральной извилине, сюда приходят нервные импульсы от проприорецепторов мышц, сухожилий, суставов и импульсы от температурных, тактильных и других рецепторов кожи;

• моторные зоны коры больших полушарии - участки коры, при раздражении которых появляются двигательные реакции. Располагаются в передней центральной извилине. При ее поражении наблюдаются значительные нарушения движения. Пути, по которым импульсы идут от больших полушарий к мышцам, образуют перекрест, поэтому при раздражении моторной зоны правой стороны коры возникает сокращение мышц левой стороны тела;

• ассоциативные зоны - отделы коры, находящиеся рядом с сенсорными зонами. Нервные импульсы, поступающие в сенсорные зоны, приводят к возбуждению ассоциативных зон. Особенностью их является то, что возбуждение может возникать при поступлении импульсов от различных рецепторов. Разрушение ассоциативных зон приводит к серьезным нарушениям обучения и памяти.

Спинной мозг

Спинной мозг – вторая часть ЦНС. Расположен в позвоночном канале. Представляет собой сплошную трубку, полую внутри (полость заполнена спинномозговой жидкостью). Условно спинной мозг разделяют на несколько частей в соответствии с их расположением: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой.

Необходимо знать, как выглядит спинной мозг:

Рисунок 5. Спинной мозг. Цифрой 1 обозначено серое вещество, оно образовано телами нейронов (на рисунке виды темные точки – нервные клетки, они все вместе образуют фигуру, напоминающую бабочку). Цифрой 2 обозначено белое вещество, оно образовано длинными отростками нейронов. В головном мозге серое и белое вещество расположены иначе: серое снаружи, белое внутри.

К периферической нервной системе (ПНС) относят все структуры, находящиеся за пределами ЦНС: 12 пар черепных нервов (и их ответвления), 31 пара спинномозговых нервов (и их ответвления), их корешки, чувствительные (спинномозговые) нервные узлы, нервные сплетения, вегетативные нервы и ганглии.

Соматическая и вегетативная нервная система

Периферическую нервную систему делят на соматическую и вегетативную.

Соматическая нервная система подконтрольна нашему сознанию. Она регулирует деятельность соматической мускулатуры (с ее помощью мы двигаемся, общаемся, улыбаемся, жестикулируем, дышим). Также она отвечает за связь нашего организма с внешней средой, так как ее частью являются чувствительные волокна, которые собирают информацию со всех видов рецепторов и несут ее к ЦНС.

Вегетативная нервная система отвечает за деятельность внутренних органов: контролирует работу гладкой мускулатуры (которая является частью стенки кишечника, мочеточников, сосудов и других органов), сердца, желез. Ее другое название – автономная. Мы не можем контролировать ее действие.

Симпатическая и парасимпатическая нервная система

Вегетативную нервную систему делят на симпатическую и парасимпатическую. Их действие практически полностью противоположно. Они действуют постоянно и одновременно, однако в каждый определенный момент времени может доминировать как симпатическая, так и парасимпатическая система. Это зависит от условий, в которых находится организм.

Приведем пример задания, иллюстрирующего важность понимания разницы в действии симпатической и парасимпатической нервной системы.

Что лежит в основе изменения кровяного давления человека в спокойном состоянии и во время работы? Какие отделы нервной системы это обеспечивают?

Это задание признано самым сложным заданием в Блоке. 3 балла за него смогли получить только 1% учеников. (2 балла – 5%)

Чтобы ответить на этот вопрос, нужно помнить 2 факта:

1. Вегетативная нервная система контролирует тонус гладкой мускулатуры, которая находится в стенке всех сосудов человеческого организма.

2. Симпатическая нервная система повышает АД, парасимпатическая – снижает.

Если учитывать, что АД прямо зависит от сосудистого сопротивления (чем больше просвет сосуда, тем меньше он сопротивляется кровотоку, тем проще сердцу пронести через него кровь, тем меньше давление), то можно прийти к следующему ответу:

1. в спокойном состоянии расслабляются гладкие мышцы сосудов и увеличивается их просвет, давление понижается;

2. во время работы сокращаются гладкие мышцы сосудов, сужается их просвет, давление повышается;

3. в изменении кровяного давления участвуют симпатический (повышает) и парасимпатический (понижает) отделы вегетативной нервной системы.

Рефлексы

Когда мы с вами говорили о свойствах живого, мы упомянули раздражимость.

Раздражимость – это способность всего живого реагировать на внешние воздействия изменением своей активности или своих физико-химических свойств.

У животных, имеющих нервную систему, раздражимость может проявляться на качественно новом уровне – в виде возбуждения, то есть в виде активной, специфической реакции на раздражитель.

Только говоря о представителях Царства Животные (в том числе о человеке), мы можем пользоваться таким термином как рефлекс.

Рефлекс – ответная реакция организма на действие внешнего или внутреннего раздражителя, которая осуществляется при непосредственном участии нервной системы.

И.М.Сеченов доказал, что все акты сознательной и бессознательной деятельности есть рефлексы.

И.П.Павлов разработал учение о безусловных и условных рефлексах.

Виды рефлексов

Рефлексы бывают условными и безусловными.

Безусловные рефлексы – наиболее простые, но в тоже время очень важные реакции, которые помогают нам поддерживать нормальную жизнедеятельность. Эти рефлексы присутствуют у нас с самого рождения и передаются по наследству нашим детям. Они постоянны и не поддаются торможению. Дуги этих рефлексов проходят через спинной мозг, а также через рефлекторные центры в продолговатом мозге (центр дыхания, сосудистый центр, центр защитных рефлексов), в среднем мозге (центр ориентировочных рефлексов), на них не влияет кора больших полушарий, поэтому мы не можем управлять реакциями, которые происходят на этом уровне.

Жизнь без безусловных рефлексов, как правило, невозможна. (Речь не идет об искусственном поддержании жизнедеятельности посредством ИВЛ, кардиостимулятора и других средств)

Примеры безусловных рефлексов: дыхательный, сосательный, глотательный, слюноотделительный и др.

Условные рефлексы приобретаются нами в течение жизни и являются индивидуальными. У разных людей разные условные рефлексы, они даже могут различаться у одного и того же человека в разном возрасте, так как им свойственно угасание. Не имеют готовых рефлекторных дуг, формируются на базе безусловных, и тем более стабильны, чем чаще условный раздражитель подкрепляется безусловным. Осуществляются за счет деятельности коры головного мозга, являются основой навыков.

Примеры условных рефлексов: слюноотделение у собаки в ответ на условный раздражитель (свет) в классических опытах И.П.Павлова, дрессировка животных, индивидуальные привычки каждого человека, соблюдение режима дня, реакция ребенка, находящегося на искусственном вскармливании, на его бутылочку с питательной смесью.

Рефлекторная дуга

Рефлекторная дуга – нервный путь, по которому передается возбуждение и ответная реакция на него.

Необходимо знать элементы, входящие в состав рефлекторной дуги, мы их разберем на примере как соматического, так и вегетативного рефлекса.

Рисунок 6. Левая часть рисунка – соматический рефлекс, правая – вегетативный.

Цифрами обозначены: 1 – рецептор, 2 – чувствительный нейрон, 3 – спинной мозг, 4 – двигательный нейрон соматического рефлекса, 5 – рабочий (исполнительный) орган (мышца слева, справа – железа), 6 – вставочный нейрон, его функция – передача возбуждения с чувствительного нейрона на двигательный, 7 – вегетативный ганглий, находится вне спинного мозга, 8 – спинномозговой нервный узел, образован телами чувствительных нейронов.

Такую дугу имеет большинство безусловных рефлексов. Опишем ее путь: рецептор воспринимает действие раздражителя, по чувствительному нейрону передает его в спинной мозг, там происходит переключение сначала на вставочный (который может отсутствовать в более простых дугах), а затем с него на двигательный нейрон, который передает нервный импульс на исполнительный орган.

чувствительный нейрон→ вставочный нейрон→двигательный нейрон

Рецептор Спинной мозг Исполнительный орган

Дуга условного рефлекса имеет свои особенности, их необходимо знать. Проследите, как она изменяется:

Рецептор реагирует на условный раздражитель, преобразуют его в нервный импульс и передают его по чувствительному нерву в подкорковые образования (например, для зрительного анализатора – в таламус), а затем в кору больших полушарий. В коре информация передается по сформированному временному пути в какой-либо другой центр (в опытах Павлова – слюноотделительный), из которого по двигательному нейрону импульс идет к исполнительному органу.

Торможение условного рефлекса

Торможению поддаются только условные рефлексы. Существует внутреннее (условное) и внешнее (безусловное) торможение.

Внутреннее торможение осуществляется в случае, когда условный рефлекс длительно не подкрепляется безусловным раздражителем. Это ведет к постепенному угасанию и исчезновению рефлекса.

Пример: если подопытной собаке перестать давать корм при зажигании лампы, со временем она перестанет вырабатывать желудочный сок при включении осветительного прибора.

Внешнее торможение возникает при воздействии нового раздражителя достаточной силы. При этом в коре возникает новый очаг возбуждения, который превосходит по силе уже существующий очаг.

Пример: при острой зубной боли перестает болеть раненый палец. Это врожденное свойство нервной системы, обеспечивающее адаптацию к меняющимся условиям.

Дополнительные термины

Инстинкт – совокупность сложных, наследственно обусловленных актов поведения, характерных для особей данного вида в данных условиях среды. Составляют основу поведения животных. Формируются на базе безусловных рефлексов.

Привычка – сложившийся способ поведения, осуществление которого в определенных условиях для индивида становится потребностью, которая «заставляет» действовать определенным образом.

Навык – отработанное до автоматизма действие (например, езда на велосипеде).

Высшая нервная деятельность

И.П.Павлов – создатель науки о высшей нервной деятельности.

Человеческое мышление существенно отличается от мышления даже самых развитых представителей Царства Животные.

Особенностью развития человека в процессе эволюции стало появление у него второй сигнальной системы, которая характеризует качественно новый уровень нервной деятельности. Система речевых сигналов (слышимых, видимых и произносимых), речь, образное мышление – все это недоступно никому, кроме Человека.

Первая сигнальная система, свойственная и другим животным, сводится к совокупности условных и безусловных рефлексов на непосредственные раздражители. Она относится только к восприятию и ощущению предметов и явлений как таковых, и не касается оценки, передачи и обмена данными о данных ощущениях.

Вторая сигнальная система, свойственная человеку качественно особая форма высшей нервной деятельности — система речевых сигналов (произносимых, слышимых и видимых). Понятие, выдвинутое И. П. Павловым (1932) для определения принципиальных различий в работе головного мозга животных и человека. Мозг животного отвечает лишь на непосредственные зрительные, звуковые и другие раздражения или их следы; возникающие ощущения составляют первую сигнальную систему (П. с. с.) действительности. Человек же обладает помимо того способностью обобщать словом бесчисленные сигналы П. с. с.; при этом слово, по выражению И. П. Павлова, становится сигналом сигналов.

Вторая сигнальная система возникла в процессе эволюции, в процессе общественного труда.

Итак, высшей нервной деятельности человека свойственны следующие характеристики:

* мышление словами,

* абстрактное (образное) мышление,

* понимание смысла речи (сравните: животные реагируют на слова, не понимая их значения),

* накопление, хранение и воспроизведение полученной информации. Человек способен к обучению через объяснение (сравните: животное может уловить связь, но не может понять объяснение этой связи, выраженное словами человека).