Сенсорная и моторная части нервной системы. Интегративная функция нервной системы
Нервная система уникальна по безмерной сложности осуществляемых ею процессов мышления и регуляторных действий. Каждую минуту она получает и интегрирует миллионы бит информации от разных сенсорных органов, формируя адекватные реакции организма.
а) Общая организация нервной системы. Нейрон центральной нервной системы — основная функциональная единица. Центральная нервная система содержит более 100 млрд нейронов. На рисунке ниже показан нейрон, типичный для моторной коры большого мозга. Входящие сигналы поступают к этому нейрону через синапсы, расположенные в основном на дендритах, а также на теле клетки. Для разных типов нейронов количество синаптических связей колеблется в пределах от нескольких сотен до 200000. В то же время для выходящих сигналов существует лишь один путь — одиночный аксон, отходящий от нейрона. Правда, этот аксон имеет множество ветвей, несущих сигналы от него либо к другим частям нервной системы, либо на периферию.
Структура большого нейрона головного мозга с обозначением его наиболее важных функциональных частей
Учебное видео - строение нейрона
б) Сенсорный отдел нервной системы. Сенсорные рецепторы. Важно, что в большинстве синапсов сигнал в норме проводится только вперед: от аксона предшествующего нейрона к дендритам последующих нейронов. Это обеспечивает распространение сигнала в направлении, необходимом для выполнения специфических функций нервной системы.
В большинстве случаев активность нервной системы инициируется раздражением, возбуждающим сенсорные рецепторы, например зрительные рецепторы глаза, слуховые рецепторы уха, тактильные рецепторы на поверхности кожи или другие виды рецепторов. Это раздражение может вызвать немедленную реакцию или сохраниться в мозге с помощью механизмов памяти на минуты, недели, месяцы или годы и определять реакции организма в будущем.
Соматосенсорная ось нервной системы
На рисунке выше показана соматосенсорная система, с помощью которой передается информация от сенсорных рецепторов всей поверхности тела и некоторых глубоких структур. Эта информация поступает в центральную нервную систему через периферические нервы и сразу же проводится к множеству сенсорных областей: (1) спинного мозга на всех его уровнях; (2) ретикулярной формации продолговатого мозга, моста и среднего мозга; (3) мозжечка; (4) таламуса; (5) коры большого мозга.
в) Моторная часть нервной системы. Эффекторы. Наиболее существенная роль нервной системы — регуляция различных функций организма. Это осуществляется путем: (1) управления соответствующими скелетными мышцами организма; (2) регуляции сокращения гладких мышц во внутренних органах; (3) секреции активных химических веществ экзокринными и эндокринными органами во многих частях тела. Совокупность этих функций называют моторными функциями нервной системы, а мышцы и железы — эффекторами, поскольку они являются истинными анатомическими структурами, функционирующими под влиянием нервной системы.
«Скелетная» моторная ось нервной системы
На рисунке выше показаны основные пути, используемые нервной системой для регуляции сократительной активности скелетных мышц («скелетная» моторная ось нервной системы). Существует и другая система, действующая параллельно этой оси и называемая автономной нервной системой. Она регулирует функции гладких мышц, желез и других структур внутренних органов.
На рисунке выше видно, что регуляция деятельности скелетных мышц может осуществляться на разных уровнях центральной нервной системы, включая: (1) спинной мозг; (2) ретикулярную формацию продолговатого мозга, моста и среднего мозга; (3) базальные ганглии; (4) мозжечок; (5) двигательную кору. Каждая из этих областей играет собственную специфическую роль, причем низшие отделы в основном участвуют в автоматических мгновенных мышечных реакциях на сенсорные стимулы, а высшие регионы имеют дело со сложными целенаправленными мышечными движениями, контролируемыми мыслительными процессами.
г) Обработка информации — интегративная функция нервной системы. Одной из наиболее важных функций нервной системы является обработка входящей информации с целью осуществления соответствующих психических и двигательных реакций. Более 99% всей сенсорной информации отбрасывается мозгом как избыточная и ненужная. Например, мы обычно не осознаем давления одежды на некоторые части нашего тела, как и давления со стороны сиденья, на котором сидим. Более того, внимание привлекает только новый объект, появившийся в поле нашего зрения, а однородный постоянный шум в нашем окружении обычно воспринимается лишь подсознательно.
Однако важная сенсорная информация немедленно направляется в соответствующие интегративные и двигательные регионы головного мозга, чтобы вызвать желаемые ответы. Эту способность направлять информацию по определенному пути и осуществлять ее обработку называют интегративной функцией нервной системы. Так, если человек случайно положил руку на горячую плиту, немедленным ответом должно быть отдергивание руки. Это движение сопровождается и другими реакциями, например вскрикиванием от боли.
Роль синапсов в обработке информации. Синапс — место соединения одного нейрона с другим. Далее в этой главе мы обсудим детали синаптической функции. Однако здесь важно обратить внимание, что синапсы определяют направление распространения сигналов в нервной системе. Через некоторые синапсы сигналы легко переходят от одного нейрона к другому, а через другие — с трудом. К тому же облегчающие и тормозные сигналы от других областей нервной системы могут контролировать синаптическое проведение, иногда открывая синапсы для проведения сигнала, а в других случаях — закрывая их.
Кроме того, некоторые постсинаптические нейроны реагируют генерацией большого числа импульсов, а ответная реакция других характеризуется лишь незначительным их количеством.
Синапсы также могут действовать избирательно, часто блокируя слабые сигналы и в то же время пропуская сильные, а в других случаях синапсы отбирают и усиливают слабые сигналы, часто способствуя распространению этих сигналов в разных направлениях, а не только по одному пути.
