Все разнообразие значений нервной системы вытекает из её свойств.
- Возбудимость, раздражимость и проводимость характеризуются как функции времени, то есть это — процесс, возникающий от раздражения до проявления ответной деятельности органа. Согласно электрической теории распространения нервного импульса в нервном волокне, он распространяется за счет перехода локальных очагов возбуждения на соседние неактивные области нервного волокна или процесса распространяющейся деполяризации потенциала действия, представляющего подобие электрического тока. В синапсах протекает другой — химический процесс, при котором развитие волны возбуждения-поляризации принадлежит медиатору ацетилхолину, то есть химической реакции.
- Нервная система обладает свойством трансформации и генерации энергий внешней и внутренней среды и преобразования их в нервный процесс.
- К особенно важному свойству нервной системы относится свойство мозга хранить информацию в процессе не только онто-, но и филогенеза.
Декарт: «Раздражение ступни передаётся по нервам в мозг, взаимодействует там с духом и таким образом порождает ощущение боли».
Нейроны
Нервная система состоит из нейронов, или нервных клеток и нейроглии, или нейроглиальных клеток. Нейроны — это основные структурные и функциональные элементы как в центральной, так и периферической нервной системе. Нейроны — это возбудимые клетки, то есть они способны генерировать и передавать электрические импульсы (потенциалы действия). Нейроны имеют различную форму и размеры, формируют отростки двух типов:аксоны и дендриты. У нейрона обычно несколько коротких разветвлённых дендритов, по которым импульсы следуют к телу нейрона, и один длинный аксон, по которому импульсы идут от тела нейрона к другим клеткам (нейронам, мышечным либо железистым клеткам). Передача возбуждения с одного нейрона на другие клетки происходит посредством специализированных контактов — синапсов.
Нейроглия
Глиальные клетки более многочисленны, чем нейроны и составляют по крайней мере половину объёма ЦНС, но в отличие от нейронов они не могут генерировать потенциалов действия. Нейроглиальные клетки различны по строению и происхождению, они выполняют вспомогательные функции в нервной системе, обеспечивая опорную, трофическую, секреторную, разграничительную и защитную функции.
Развитие нервной системы животных
Появление и развитие нервной системы у животных обеспечило выполнение двух основных функций:
- проведение раздражения из точки А в точку Б организма,
- интеграции поведения (организм функционирует как целое).
Впервые нервная система появляется у кишечнополостных. Далее в своем развитии она проходит несколько этапов. Первоначальным, наиболее примитивным типом нервной системы является диффузная нервная система. Для данного типа нервной системы характерен недифференцированный способ реагирования на раздражение: реакции организма не зависят от характера, интенсивности раздражения (или зависят очень слабо). На сегодняшний день этот способ реагирования, например, встречается у медузы.
На следующем этапе развития нервной системы наблюдается уже процесс централизации нервной системы (у червей). Процесс эволюции дальше идет уже по двум расходящимся, независимым линиям:
- к высшим беспозвоночным,
- к позвоночным.
Уже на ранних этапах эволюции происходит образование узлов в нервной системе. Узлы из нервных клеток обеспечивают образование более сложных и скорых реакций на изменения в окружающей среде. Этот тип нервной системы отчетливо представлен у кольчатых червей.
Но уже у самих червей начинает выделяться головной узел, приобретающий господствующее, доминирующее значение. У животных, обладающих узловой нервной системой, впервые появляется реакция, имеющая характер рефлекса.
У высших беспозвоночных (членистоногих - пчел, муравьев) головной мозг приобретает уже весьма сложное строение. В нем дифференцируются отдельные части (так называемые грибовидные тельца), в которых происходят довольно сложные процессы переключения. Мозг - как основной нервный узел - настолько усложняется, что включает в себя как бы другие, подузлы. Такая относительно сложная организация нервной системы обеспечивает довольно сложные формы поведения и психической деятельности. Хотя поведение и носит почти исключительно инстинктивный характер, тем не менее стороннему наблюдателю может даже показаться, что насекомые обладают зачатками разума.
В развитии нервной системы беспозвоночных (как и позвоночных тоже) прослеживаются следующие три прогрессирующие тенденции:
- централизация,
- цефализация,
- иерархизация,
- специализация.
Централизация нервной системы - сосредоточение нервных элементов в определенных местах, образование ганглиев, в которых скапливается, централизуется множество ганглиозных нервных клеток. Цефализация нервной системы - преимущественное сосредоточение нервных клеток на головном конце тела. Иерархизация нервной системы - подчинение одних участков или частей нервной системы другим.
Если у животных с самой примитивной нервной системой наблюдается диффузная реакция (иногда называемая массовое действие - mass action), то затем появляется специализация реакций: выделяются местные специализированные реакции отдельных частей тела. Если представить диффузную реакцию нервной системы современного человека, то будет, видимо, что-то вроде эпилептического припадка. Развитая специализация обеспечивает высокий уровень приспособления животного к окружающей среде. Кстати говоря, наличие разного рода орудий труда, инструментов в руках современного человека обеспечивает почти бесконечные возможности для взаимодействия с природой. Также специализация, очевидно, обеспечивает сохранение энергии, что тоже очень важно.
Если сравнивать развитие нервной системы у высших беспозвоночных и позвоночных животных, то перечисленные тенденции приобретают еще более глубокое и специфическое значение во втором случае.
У позвоночных наблюдается резкая дифференциация нервной системы на периферическую и центральную. И прогресс в развитии позвоночных осуществляется главным образом за счет развития именно центральной нервной системы. При этом наиболее существенным в развитии центральной нервной системы является эволюция строения и функций головного мозга. В головном мозге позвоночных дифференцируется мозговой ствол и большие полушария. Большие полушария развиваются в процессе эволюции из конечного мозга.
Наиболее характерным и знаковым для развития мозга млекопитающих является появление коры - неокортекса. Для приматов, и особенно для человека, кора занимает господствующее положение в иерархии.
Энцефализация у позвоночных принимает новый характер: нервные функции не просто передаются в головной мозг, но еще и кортикализуются (то есть передаются в кору). С перемещением функционального управления вообще связано и перемещение психических функций. Они в ходе развития перемещаются к передним высшим отделам нервной системы. Функция зрения, связанная сначала со зрительной долей среднего мозга, перемещается в наружное коленчатое тело (подкорка) и в затылочную долю большого мозга. Функция слуха перемещается из слухового бугорка продолговатого мозга и заднего четверохолмия во внутреннее коленчатое тело (подкорка) и в височную долю полушарий.
Кортикализация функций заключается именно в переходе функционального управления и специально психических функций по направлению к коре - высшему в иерархии отделу нервной системы.
Большое значение для эволюции нервной системы имело появление и развитие дистантрецепторов, то есть тех рецепторов, которые действуют на расстоянии. Непосредственно дистантрецепторы воспринимают звуковые и световые волны, и по ним уже распознается источник этих волн. Дистантрецепторы не возникли сразу, они выдифференцировавшихся из контактрецепторов, непосредственно чувствующих объект. Предпосылкой для эволюции контактрецепторов в дистантрецепторы стало постепенно снижение порогов чувствительности первых (то есть повышение чувствительности). Так, например, тактильная чувствительность преобразовалась в слуховую через обретение способности чувствовать колебания. Современный человек, кстати, не лишен этой способности: кожей ощущать низкочастотные колебания.
Развитие дистантных рецепторов сильно увеличило возможность отображения действительности, создало предпосылку для развития более совершенно организованных форм поведения. Сильно развилось восприятие, оно теперь получило способность к глубокому, трехмерному наблюдению и пониманию пространства. Вместе с таким развитием восприятия кардинально изменилось построение движений.
Рефлекс (от лат. reflexus — отражённый) — стереотипная реакция живого организма на раздражитель, проходящая с участием нервной системы. Принцип рефлекса – это универсальная и своеобразная форма взаимодействия организма со средой, происходящая при участии нервной системы. Понятие о рефлексе возникло в XVI веке в учении Р. Декарта (1596-1650) о механической картине мира. Под рефлексом Р. Декарт понимал движение «животных духов» от мозга к мышцам по типу отражения светового луча. Согласно его схеме внешние предметы действуют на периферические окончания расположенных внутри нервных «трубок» нервных «нитей», которые, натягиваясь, открывают клапаны отверстий, ведущих из мозга в нервы. По каналам этих нервов «животные духи» перемещаются в соответствующие мышцы, которые в результате раздуваются, и, таким образом, происходит движение.
Биологическая концепция рефлекса была сформирована чешским анатомом и физиологом Йиржи Прохазкой (1749-1820). Свои представления о рефлексе Й. Прохазка выразил следующим образом: внешние впечатления, возникающие в чувствительных нервах, быстро распространяются по всей их длине до самого начала. Там они отражаются по определенному закону, переходят на соответствующие им двигательные нервы и по ним очень быстро направляются к мышцам, которые затем производят точные и строго ограниченные движения. Впервые термин «рефлекс» был введен в научный язык Й. Прохазкой.
В дальнейшем, уже в XIX в., была создана рефлекторная теория нервной деятельности. Дуализм Р. Декарта в понимании рефлекторной природы деятельности нервной системы был преодолен И. М. Сеченовым, который в «Рефлексах головного мозга» (1863) впервые четко обосновал, что явления сознания подчиняются физиологическим законам и что в основе психических явлений лежат рефлекторные процессы.
В дальнейшем И. П. Павлов на примерах образования условных рефлексов показал, что поведение животных обусловлено рефлекторными механизмами. Механизмы поведения по И. П. Павлову основываются на трех принципах рефлекторной деятельности: принцип детерминизма (причинности) — всякое действие организма причинно обусловлено; принцип анализа и синтеза — любое воздействие вначале анализируется качественно, количественно, по биологической значимости, а затем в зависимости от результата анализа синтезируется соответствующее ответное поведение; принцип структурности — все физиологические процессы протекают в определенных нервных структурах.
По ряду признаков рефлексы могут быть разделены на группы:
· По типу образования: условные и безусловные рефлексы
· По видам рецепторов: экстероцептивные (кожные, зрительные, слуховые, обонятельные), интероцептивные (с рецепторов внутренних органов) ипроприоцептивные (с рецепторов мышц, сухожилий, суставов)
· По эффекторам: соматические, или двигательные (рефлексы скелетных мышц), например флексорные, экстензорные, локомоторные, статокинетические и др.; вегетативные внутренних органов — пищеварительные, сердечно-сосудистые, выделительные, секреторные и др.
· По биологической значимости: оборонительные, или защитные, пищеварительные, половые, ориентировочные.
· По степени сложности нейронной организации рефлекторных дуг различают моносинаптические, дуги которых состоят из афферентного и эфферентного нейронов (например, коленный), и полисинаптические, дуги которых содержат также 1 или несколько промежуточных нейронов и имеют 2 или несколько синаптических переключений (например, флексорный).
· По характеру влияний на деятельность эффектора: возбудительные — вызывающими и усиливающими (облегчающими) его деятельность, тормозные — ослабляющими и подавляющими её (например, рефлекторное учащение сердечного ритма симпатическим нервом и урежение его или остановка сердца — блуждающим).
· По анатомическому расположению центральной части рефлекторных дуг различают спинальные рефлексы и рефлексы головного мозга.
Рефлекс - ответная реакция организма на раздражение из внешней или внутренней среды, осуществляющаяся при участии ЦНС. Вся нервная деятельность складывается из рефлексов различной степени сложности, т. е. является отраженной, вызванной внешним поводом, внешним толчком. Путь, по которому проходит нервный импульс от рецептора до эффектора (действующий орган), называется рефлекторной дугой.
В рефлекторной дуге различают пять звеньев: 1) рецептор; 2) чувствительное волокно, про-водящее возбуждение к центрам; 3) нервный центр, где происходит переключение возбуждения с чувствительных клеток на двигательные; 4) двигательное волокно, передающее нервные импульсы на периферию; 5) действующий орган - мышца или железа. Для осуществления любого рефлекса необходима целостность всех звеньев рефлекторной дуги. Нарушение хотя бы одного из них ведет к исчезновению рефлекса.
Любое раздражение, воспринимаемое рецептором, кодируется в нервный импульс и в таком виде по чувствительным волокнам направляется в ЦНС. Здесь эта информация перерабатывается, отбирается и передается на двигательные нервные клетки, которые посылают нервные импульсы к рабочим органам - мышцам, железам и вызывают тот или иной приспособительный акт - движение или секрецию.
Во время ответной реакции возбуждаются рецепторы рабочего органа и от них в ЦНС поступают импульсы - информация о достигнутом результате. Живой организм, как любая саморегулирующаяся система, работает по принципу обратной связи. Афферентные импульсы, осуществляющие обратную связь, либо усиливают и уточняют реакцию, если она не достигла цели, либо прекращают ее. Таким образом, рефлекс осуществляется не рефлекторной дугой, а рефлекторным кольцом; рефлекс заканчивается по достижении результата.
Время рефлекса. Время, прошедшее от момента нанесения раздражения до ответа на него, называется временем рефлекса (латентный период). Оно слагается из времени, необходимого для возбуждения рецепторов, проведения возбуждения по чувствительным волокнам, ЦНС, двигательным волокнам, и, наконец, скрытого (латентного) периода возбуждения рабочего органа. Большая часть времени уходит на проведение возбуждения через нервные центры - центральное время рефлекса. Это объясняется тем, что в синапсах ЦНС происходит замедление проведения возбуждения, так называемая синаптическая задержка. Чем меньше нейронов входит в состав рефлекторной дуги, тем короче время рефлекса. Поэтому сухожильные рефлексы, возникающие при растяжении сухожилия, имеющие двухнейронную дугу, наиболее быстрые. Их время составляет всего 19-23 мс, тогда как время рефлекса моргания, возникающего при раздражении глаза, равно 50-200 мс. Наибольшим является время вегетативных рефлексов. Время рефлекса зависит от силы раздражения и возбудимости ЦНС.
Рецептивное поле рефлекса. Каждый рефлекс можно вызвать только с определенного рецептивного поля. Анатомическая область, при раздражении которой вызывается данный рефлекс, носит название рецептивного поля рефлекса. Например, рефлекс сосания возникает при раздражении губ ребенка, рефлекс сужения зрачка - при освещении сетчатки, коленный рефлекс (разгибание голени) - при легком ударе по сухожилию ниже надколенника.
