Рефлекторная регуляция функций

Нервная регуляция осуществляется в форме рефлекса. Рефлекс, или ответная реакция организма, является элементарной формой нервной деятельности. Примерами элементарных актов могут служить отдергивание руки при ударе или ожоге, выделение слюны в ответ на прием пищи, восстановление равновесия тела, т. е. это быстрая и кратковременная ответная реакция, направленная на сохранение целостности организма или на восстановление важных параметров внутренней среды.

Рефлекс — ответная реакция организма на раздражение рецепторов, которая заключается в возникновении, изменении или прекращении функциональной активности органов, тканей или целостного организма и осуществляется при обязательном участии центральной нервной системы.

Структурной основой рефлекса является рефлекторная дуга, в состав которой входит несколько обязательных компонентов, или звеньев, каждое из которых выполняет собственную функцию.

И. П. Павловым были сформулированы основные принципы рефлекторной деятельности: детерминизма, анализа и синтеза и структурности.

Принцип структурности понятен из названия — абсолютно необходимым условием для осуществления рефлекса является структурная и функциональная целостность всех звеньев рефлекторной дуги.

Принцип детерминизма или причинности заключается в том, что для осуществления любого рефлекса нужна причина, следовательно, действие раздражителя.

Рефлекторная реакция осуществляется на основе анализа входящей информации, которая поступает, как правило, из нескольких источников, и синтеза — принятия решения на основании этой информации. Анализ и синтез осуществляются и на уровне рецепторов, и в ЦНС.

Рефлекторная дута — совокупность образований, необходимых для осуществления рефлекса.

Любая рефлекторная дуга состоит из пяти обязательных звеньев, которые представлены на рисунке 2.8: рецептора /, афферентного звена 2, центрального звена 3, эфферентного звена 4 и эффектора 5. На рисунке центральным звеном соматической рефлекторной дуги являются передние рога серого вещества спинного мозга. Центрами рефлекторных дуг могут быть любые отделы ЦНС.

Существуют простые и сложные рефлекторные дуги. Простая, или моно- синаптическая, дуга включает в себя два нейрона — рецепторного и эфферентного. Большинство рецепторных дуг сложные: полисинаптические, в них распространение импульсов от афферентных нейронов на эфферентные осуществляется через вставочные нервные клетки, которые расположены в различных отделах ЦНС.

Рис. 2.8

Рефлекторная дуга

Рецепторы — образования, способные воспринять энергию раздражения, трансформировать ее в нервный импульс и передать информацию в центральную нервную систему.

Рецепторы — это свободные нервные окончания, заключенные или в толще органа, или в гладких мышцах. Это могут быть и инкапсулированные нервные окончания — тельца Мейснера, Паччини. Рецепторами могут быть высокоспециализированные клетки, которые воспринимают строго определенный вид энергии раздражения (свет, колебания звуковой волны, определенное химическое вещество) и передают информацию нервным клеткам, например колбочки и палочки сетчатки и др. Рецепторы могут воспринимать различные раздражители. В зависимости от воспринимаемой энергии их принято классифицировать по модальности:

  • 1) тактильные;
  • 2) болевые (ноцицепторы);
  • 3) хеморецепторы (pH, напряжение газов, концентрация электролитов);
  • 4) осморецепторы;
  • 5) терморецепторы;
  • 6) механорецепторы (барорецепторы: давление, растяжение);
  • 7) высокоспециализированные клетки: рецепторы органов вкуса, обоняния (хеморецепторы), зрения (фоторецепторы), слуха, вестибулярного аппарата (механорецепторы).

Рецепторы воспринимают определенный вид раздражения (тепло, холод, давление, свет, колебания, растяжение и т. д.) и трансформируют в нервный импульс, который и передается в ЦНС. Задача рецепторов — перевести разнообразные раздражения в нервные импульсы, передающиеся с различной частотой.

Скопление рецепторов, раздражение которых вызывает строго определенные рефлексы, называют рецептивными полями, или рефлексогенными зонами.

Афферентное звено рефлекторной дуги состоит из нейронов, отростки которых связывают рецепторы с нервными центрами и обеспечивают центростремительное проведение возбуждения в структуры ЦНС. Большинство афферентных нервных волокон, несущих информацию от тактильных, температурных, болевых и механорецепторов, относятся к группе А и проводят возбуждение от рецептивных полей в нервные центры со скоростью 80-120 м/с.

Нервные центры — совокупность нервных клеток (нейронов), которые включаются в регуляцию определенной функции или в осуществление конкретного рефлекторного акта.

В нервном центре происходит интеграция всей поступающей по афферентным путям информации, а из центра поступает команда к действию.

В зависимости от расположения нервных центров различают рефлексы спинальные — нервные центры находятся в сегментах спинного мозга, бульбарные — в продолговатом мозге, мезэнцефальные — в структурах среднего мозга, кортикальные — в различных областях коры большого мозга. Например, отдергивание руки при ожоге — спинальный рефлекс.

В соответствии с выполняемой функцией среди нервных центров можно выделить чувствительные центры, центры вегетативных функций, двигательные центры. Кроме того, можно выделить структурно организованные центры, которые регулируют определенную функцию: сосудодвигательный центр, дыхательный центр, центр слюноотделения.

Эфферентное звено рефлекторной дуги — путь, по которому возбуждение распространяется центробежно, от ЦНС на периферию, к рабочим органам.

Эффекторы — специализированные органы и ткани, реагирующие на импульсы, поступающие к ним по эфферентным путям. Эффектор это рабочий орган, действия которого должны привести к результату — восстановлению параметра внутренней среды в случае его отклонения и прекращению раздражения рецепторов. К эффекторам относятся мышцы, внутренние органы, железы.

Основные функции эффекторов: 1) деятельность по восстановлению параметров внутренней среды организма (регуляция по отклонению) и 2) деятельность, направленная на сохранение целостности организма (регуляция по возмущению)

По виду эффектора рефлексы делятся на соматические и вегетативные. Эффекторами соматических рефлексов являются поперечно-полосатые скелетные мышцы, с помощью которых поддерживается поза тела и выполняются произвольные движения. Примером соматического рефлекса является отдергивание руки при ожоге. Соматические рефлексы обусловлены движением скелетных мышц, которыми возможно управлять произвольно.

Все внутренние органы (сосуды, железы внешней и внутренней секреции) являются эффекторами вегетативных рефлексов, произвольное управление которыми невозможно.

Вегетативная нервная система — часть нервной системы, иннервирующая внутренние органы, кровеносные сосуды, железы, гладкую и отчасти поперечно-полосатую мускулатуру. В вегетативной нервной системе различают симпатический и парасимпатический отделы. Эти отделы отличаются по характеру влияния на внутренние органы.

Симпатический отдел вегетативной нервной системы — это система активности, готовности к деятельности, во время которой интенсивно работают сердечно-сосудистая, дыхательная системы, повышается активность ЦНС, расходуются метаболические запасы организма. Парасимпатический отдел вегетативной нервной системы — система покоя, восстановления запасов.

Аксоны центральных нейронов вегетативной нервной системы направляются не прямо к органу, а контактируют с нервными клетками, образующими периферические нервные ганглии. Ганглии парасимпатического отдела расположены либо в стенках органа (инграмурально) или рядом (параорганно). В симпатическом отделе ганглии расположены в симпатическом стволе, чревном и брызжеечном сплетениях. Таким образом, вегетативная нервная система отличается от соматической эфферентным звеном, в котором выделяют пре- ганглионарное и постганглионарное волокна. Вегетативная нервная система отличается от соматической и расположением центров рефлекторных дуг. Центры симпатических и парасимпатических рефлекторных дуг расположены в различных отделах ЦНС. Парасимпатические центры представлены краниобульбар- ным и сакральным отделами, симпатические расположены в боковых рогах тораколюмбального отдела спинного мозга, однако и те и другие связаны с вышележащими структурами головного мозга.

Вегетативная нервная система оказывает три вида влияния на работу органов:

Пусковое влияние возбуждает орган, который работает непостоянно, например потовые железы начинают выделять свой секрет под влиянием симпатической нервной системы при повышении температуры окружающей среды.

Корригирующее влияние — усиление или ослабление деятельности постоянно работающих органов. Например, увеличение или уменьшение частоты и силы сердечных сокращений под действием симпатических или блуждающего нервов.

Адаптационно-трофическое влияние вегетативной нервной системы заключается во включении в регуляцию деятельности организма систем обмена веществ, обеспечивающих координированное функционирование органов и систем при нагрузке, приспособление к изменяющимся внешним условиям, восстановление после физической нагрузки, при выздоровлении. Например, увеличение темпа метаболических процессов в интенсивно работающем миокарде.

Эффекторами вегетативных рефлексов дуг могут быть гладкие мышцы сосудов и полых органов, экзокринные либо эндокринные железы. В таком случае рефлекторная дуга называется рефлекторной дугой с гуморальным звеном, а в результате ответной реакции выделяется гормон. Регуляторный эффект не завершается выделением гормона, а продолжается уже в виде его действия. Если рассматривать эндокринную железу как эффектор, то это будет эффектор первого порядка, а в результате выделения гормонов появляются эффекторы второго порядка — ткани и органы, на которые оказывает свое влияние выделившийся гормон. В результате эти ткани изменяют свои функции.

Следует отметить, что в большинстве рефлекторных актов одновременно участвуют и высший отдел ЦНС (кора головного мозга), и низшие отделы.

В основе деятельности нервной системы лежит смена процессов торможения и возбуждения, которые взаимосвязаны и взаимообусловлены. Под действием нервных импульсов, поступающих от органов и тканей в нейроны коры головного мозга, последние переходят в активное состояние — состояние возбуждения. Затем происходит иррадиация — возбуждение распространяется на близлежащие участки коры.

По мере распространения возбуждение постепенно уменьшается и угасает на периферии. При этом по периферии возбужденного очага индуцируется противоположный процесс — торможение. Чем сильнее возникшее возбуждение, тем сильнее торможение. Оно оттесняет возбуждение с периферии к центру, что приводит к концентрации возбуждения в том участке коры, в который адресовано действие раздражителя. Такими раздражителями могут быть как непосредственные воздействия на органы чувств, так и слова, их обозначающие.

Большинство рефлексов представляют собой сложные, последовательно и одновременно совершающиеся реакции. Рефлексы при нормальном состоянии организма строго упорядочены, так как имеются общие механизмы их координации, которые избирательно возбуждают одни центры и тормозят другие. Координация — это объединение рефлекторной деятельности ЦНС в единое целое, обеспечивающее реализацию всех функций организма.

В коре головного мозга при определенных условиях может возникать застойный доминантный (главенствующий) очаг возбуждения, притягивающий импульсы, направленные в другие центры. Эти импульсы усиливают возбуждение доминантного очага, который, в свою очередь, подавляет активность других центров, расположенных рядом. В зону торможения может попасть и корковый участок пищевого центра, что приведет к угнетению пищевого поведения.

В образовании и хранении памяти (следов действия раздражителей) на нервную клетку участвует генетический аппарат нейрона в виде рибонуклеиновой кислоты (РНК), строение которой изменяется под их влиянием. Индуцируя синтез белка по своей программе, РНК определяет особое специфическое сочетание в нем аминокислот. Новый белок более чувствителен к тому раздражителю, который первоначально вызвал его образование.

Учение о рефлекторном характере деятельности высших отделов головного мозга впервые было обосновано основоположником отечественной физиологии И. М. Сеченовым (1829-1905). В дальнейшем это учение получило развитие в научных трудах И. П. Павлова (1849-1936), который всю совокупность рефлекторных реакций, происходящих в организме, разделил на две основные группы — безусловные и условные рефлексы.

Безусловные рефлексы — это врожденные, постоянные рефлексы, передающиеся по наследству. Они осуществляются в ответ на сигналы, непосредственно воздействующие на определенные рецепторы. Безусловные рефлексы осуществляются на уровне спинного мозга и мозгового ствола. К основным безусловным рефлексам относят пищевой, сосательный, самосохранения и половой.

Условные рефлексы формируются в процессе индивидуальной жизни каждого организма в ответ на воздействие различных возбудителей на основе безусловных рефлексов.

Примером формирования условного рефлекса является известный опыт И. П. Павлова, в котором зажигание лампочки многократно сочеталось с кормлением собаки. Через некоторое время включение лампочки вызывало такое же слюноотделение, как и действие непосредственного раздражителя — корма, который животные не получали. Эта связь является временной, так как если длительное время не сочетать зажигание лампочки с действием пищевого раздражителя, условный рефлекс угасает.

Чем разнообразнее и многочисленнее сочетание условных и безусловных раздражителей, тем большее количество условных рефлексов формируется и тем лучше приспособление организма к постоянно изменяющимся условиям окружающей среды.

Всю совокупность безусловных и условных рефлексов делят на пищевые, оборонительные, половые, статокинетические, моторные, ориентировочные, поддерживающие гомеостаз и др.

И. П. Павлов назвал непосредственно воздействующие раздражители первой сигнальной системой, а слова, их обозначающие, — второй сигнальной системой. Действие на организм человека второй сигнальной системы имеет большое значение. Так, неосторожное высказывание, грубое слово, окрик и т. п. могут быть причиной серьезных изменений в организме, что следует учитывать всем людям. Руководителям следует помнить, что умелое использование слова как мощного раздражителя нервной системы способствует созданию в коллективе благоприятной психологической обстановки, высокой работоспособности и сохранению здоровья.

Большой вклад в раскрытие физиологических механизмов приспособительной реакции организма внес академик П. К. Анохин (1898-1974). Он выявил существование функциональных систем, которые возникают в организме в ответ на действие раздражителей. При этом в реакцию включается целый ряд органов, что обеспечивает наиболее совершенное приспособление организма к данным условиям существования.

П. К. Анохин впервые показал значение результата реакции для образования опережающих условных рефлексов. Так, специфические функциональные системы обусловливают активацию пищевого поведения, подготовку ЖКТ к перевариванию пищи и т. д. Завершающая стадия обработки пищи и ассимиляция пищевых веществ связаны с обратным действием питательных веществ на центральные нервные структуры.

Влияние питания на функциональное состояние нервной системы

Питание человека оказывает большое влияние на функции нервной системы и образование медиаторов. Многие аминокислоты служат исходным материалом для образования ряда нейромедиаторов и гормонов. Установлено, что недостаток белка в рационе влечет торможение ЦНС, ухудшает формирование условных рефлексов, снижает способности к обучению и запоминанию, ослабляет процессы торможения и возбуждения в коре головного мозга. При избытке белков в питании повышается возбудимость ЦНС.

Углеводы — главный источник энергии для работы мозга, они должны постоянно доставляться с кровью в виде глюкозы, так как количество гликогена в нервных клетках незначительно. При дефиците глюкозы в крови развивается торможение коры головного мозга, поэтому из-под ее контроля высвобождаются подкорковые центры, усиливающие эмоциональные реакции. Легкоусвояемые углеводы тонизируют кору головного мозга, снимают усталость и повышают умственную работоспособность.

Высшие отделы нервной системы чувствительны к витамину РР (ниаци- ну). Дефицит ниацина в рационе приводит к глубоким изменениям в ЦНС вследствие повреждения нейронов.

В образовании норадреналина участвует витамин С, этот витамин защищает адреналин от окисления и восстанавливает его производные.

Функция нейронов зависит от того, насколько организм снабжен минеральными веществами. Так, ионы натрия, калия и кальция участвуют в передаче информации. Эти минеральные вещества, а также магний и фосфор влияют на активность ферментов, катализирующих процессы обмена в нервных клетках и образование медиаторов. Ионы марганца повышают возбудимость ЦНС. Ионы меди влияют на условно-рефлекторную деятельность головного мозга и процессы возбуждения и торможения в нем; их содержание в коре головного мозга в значительно больше, чем в других тканях.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >