Нервові центри та їх властивості - студопедія
ЗНАЧЕННЯ ЦЕНТРАЛЬНОЇ НЕРВОВОЇ СИСТЕМИ. ПОНЯТТЯ Про НЕРВОВИХ ЦЕНТРАХ І їх властивості
Нервові центри та їх властивості
Група нейронів, необхідних для здійснення певного рефлексу або для управління однією з функцій організму, утворює нервовий центр. Центр ахіллового рефлексу (підошовне згинання стопи при ударі по ахіллового сухожилля) знаходиться в I-II крижових сегментах спинного мозку. Дихальний центр розташований в ретикулярної формації довгастого мозку на дні IV шлуночка і в спинному мозку.
Нервовий центр - поняття фізіологічне, а не анатомічне. В нервовий центр можуть входити нейрони (або групи нейронів), розташовані в різних відділах центральної нервової системи.
Нервові центри мають ряд властивостей, обумовлених особливостями механізму передачі збудження в синапсах.
Однобічність поширення збудження. На відміну від нервового волокна, в якому збудження поширюється в обидві сторони від місця роздратування, в нервовому центрі воно поширюється тільки в одному напрямку - від центростремительного нейрона до відцентровому. Ця властивість обумовлена будовою синапсу: медіатор, який здійснює передачу збудження, виділяється тільки в пресинаптическом закінчення.
Уповільнення передачі збудження. У нервових центрах збудження сповільнюється. Це відбувається тому, що в нервовому центрі може бути кілька нейронів і, отже, стільки ж сигналів. У кожному синапсі відбувається синаптична затримка збудження. У зв'язку з цим загальна тривалість затримки передачі збудження в нервовому центрі з одного синапсу на інший залежить від кількості вставних нейронів: чим більша кількість нейронів утворює рефлекторну дугу, тим сильніше сповільнюється передача збудження в нервовому центрі цього рефлексу.
Суммация. Явище сумації в нервовому центрі вперше описав І. М. Сєченов (1863 р). Це явище проявляється в накопиченні (складання) ефектів підпорогових подразнень. Одне подпороговое роздратування не викликає відповідної рефлекторної реакції: пресінап- тическое нервове закінчення виділяє недостатню кількість медіатора. Кілька підпорогових подразнень в сумі дають потрібний ефект: виділяється достатня кількість медіатора і виникає відповідна рефлекторна реакція.
Розрізняють тимчасову і просторову суммацию збудження в нервовому центрі. Часова сумація відбувається під дією серії підпорогових подразнень, що слідують один за одним досить часто. Механізм часової сумації полягає в тому, що кожне подпороговое роздратування підвищує збудливість нервової центру до тих пір, поки чергове з них не викличе у відповідь рефлекторної реакції. Наприклад, чхальний рефлекс виникає при тривалій дії подразника на рецептори слизової оболонки порожнини носа.
Просторова сумація збудження відбувається при одночасному подразненні різних чутливих нервів, що передають збудження в один і той же нервовий центр. Прикладом просторової сумації збудження є рефлекторне скорочення полусухожильной м'язи при одночасному підпороговому подразненні мало- і великогомілкової нервів. Підпорогове роздратування тільки одного з них скорочення не викликає.
Просторова сумація відбувається внаслідок сходження багатьох аферентних шляхів до одного нейрона (вставні або еферентного). Це явище називається конвергенцією.
Трансформація ритму збудження. Нервові центри здатні трансформувати частоту і ритм надходять імпульсів. На одиночне роздратування, яке надійшло в нервовий центр, останній може відповісти серією імпульсів. Якщо імпульс надходить в нервовий центр з частотою, що перевищує лабільність цього центру, то останній відповість з частотою, що відповідає її можливостям, т. Е. Більш рідкісними імпульсами.
Післядія. Відповідна рефлекторна реакція триває деякий час і після припинення дії подразника. Це явище називається рефлекторним последействием. Тривалість рефлекторного післядії може у багато разів перевищувати тривалість дії самого подразника. Існує пряма залежність: чим сильніше і довше роздратування діє на рецептор, тим тривалішим післядія. Причинами виникнення післядії є следовая деполяризация і циркуляція нервових імпульсів - наявність кільцевої зв'язки між нейронами даного центру.
Стомлюваність нервового центру. Нервове волокно практично неутомляемость. Втома виникає в нервовому центрі центральної нервової системи, що обумовлено його низькою лабільністю. Таке стомлення проявляється в поступовому зменшенні, а потім і припинення рефлекторної відповіді в разі тривалої дії подразника. Втома виникає в результаті порушення передачі збуджень в синапсах.
Ритмічна активність нервових центрів. Розрізняють нейрони "мовчазні", які не збуджуються без роздратування, і такі, в яких збудження виникає без впливу подразника. Ці нейрони і створюють фонову активність нервової системи. Особливо висока ритмічність активності у вставних нейронів. Ритмічно активний нейрон відповідає навіть на подпороговое роздратування, а " мовчить "- тільки на надпороговое. Ритмічно активний нейрон реагує і на стимулюючі, і на які гальмують впливу, а "мовчить" - тільки на стимулюючі.
Механізм фонової активності передбачає наявність кільцевої зв'язки між нейронами, що забезпечує передачу нервових імпульсів з нейрона на нейрон.
Фонова активність нейронів підвищує чутливість центральної нервової системи до подразнень, розширює її функціональні можливості, забезпечує гнучкість і пластичність.
Зміна збудливості центральної нервової системи. Центральна нервова система надзвичайно чутлива до різних впливів. При цьому змінюється її збудливість. Вона знижується при нестачі кисню, при недостатньому кровообігу, в шоковому стані.
2.2. Процес гальмування в центральній нервовій системі і його значення
І. М. Сеченову належить виняткова заслуга перед світовою наукою: він виявив в головному мозку центри, які пригнічують спинномозкові рефлекси, і показав значення цих центрів в рефлекторної координації рухових актів.
Класичний досвід І. М. Сеченова полягав у наступному. У жаби перерізали головний мозок на рівні зорових горбів. Передню частину мозку видаляли. Після цього визначали час згинального рефлексу при подразненні лапки сірчаною кислотою. Потім на зорові горби клали кристали кухонної солі і знову визначали тривалість дії згинального рефлексу. Тривалість рефлексу значно збільшувалася, і через деякий час реакція повністю зникала. Після видалення подразника (кристала солі) і промивання раздражаемого ділянки мозку фізіологічним розчином реакція знову виникала і тривалість рефлексу відновлювалася. З цього досвіду випливає висновок: гальмування - це активний процес, що виникає, як і збудження, при подразненні будь-яких ділянок центральної нервової системи. Значення відкриття І. М. Сеченова полягає в тому, що він встановив одночасне існування в центральній нервовій системі процесів збудження і гальмування.
Гальмування - це особливий нервовий процес, зовні виявляється в зменшенні або повному зникненні відповідної реакції. Він являє собою особливу форму стійкого, неколеблющегося збудження, яке виникає внаслідок сильного або тривалого впливу будь-якого подразника.
Розрізняють гальмування первинне і вторинне. Первинне гальмування виникає за участю гальмівних нейронів. Прикладом гальмівних нейронів є так звані клітини Реншоу.
Вторинне гальмування виникає без участі гальмівних нейронів. Воно є наслідком сильного збудження нервової клітини. Порушення особливо легко змінюється гальмуванням в ділянках нервової системи, що володіють низькою лабільністю.
2.3. Координуюча роль центральної нервової системи
Життя організму - злагоджена робота всіх його частин і пристосування до умов середовища - можлива завдяки центральній нервовій системі. Вона координує всі функції організму. Це обумовлено особливостями її будови і функціональними властивостями. Існують певні закономірності координації нервових процесів.
Принцип загального кінцевого шляху. Його відкрив видатний англійський фізіолог Чарльз Скотт Шеррінгтон. Суть цього принципу полягає в тому, що до одного мотонейрона надходять імпульси від багатьох рецепторів, розташованих в різних частинах тіла. Цей процес називається конвергенцією. Він обумовлений неоднаковим кількістю аферентних і еферентних нервових шляхів: перше приблизно в п'ять разів більше, ніж друге. З усіх отриманих за різними шляхами в нейрон імпульсів тільки деякі, найбільш значущі в даний момент для організму, викликають у відповідь реакцію. Конвергенція є одним з основних механізмів координації рефлек-битим діяльності.
Іррадіація збудження. Збудження, що виникло в одному з нервових центрів під впливом сильного і тривалого роздратування, здатне поширюватися по центральній нервовій системі, порушуючи нові ділянки. Поширення збудження називається іррадіацією (від лат. Irradiare - сяяти). Іррадіація збудження обумовлена наявністю численних зв'язків між окремими нейронами центральної нервової системи. Розрізняють иррадиацию порушення виборчу і генералізовану. При виборчої іррадіації нервові імпульси проходять по строго певних шляхах, залучаючи в реакцію лише необхідні органи або м'язи. При генерализован-ної іррадіації збудження в діяльність втягуються інші м'язи, які порушують рух, роблять його скутим. Явище іррадіації збудження лежить в основі утворення умовного рефлексу. Прикладом генералізованої іррадіації збудження є порушення координації рухів у спортсмена під час відповідальних змагань (стан "стартовою лихоманки").
Концентрація збудження. Іррадіація збудження змінюється його концентрацією в осередку початкового виникнення. Іррадіація відбувається відносно швидко, а концентрація протікає уповільнено.
Індукція. Процеси збудження і гальмування в центральній нервовій системі знаходяться в певних відносинах, які здійснюються за законами індукції (від лат. Inductio - наведення, збудження). Збудження, що виникло в одному центрі, "наводить" гальмування на інший, і навпаки.
Розрізняють декілька видів індукції.
Одночасна індукція характеризується тим, що одночасно в одному центрі виникає збудження, а в зв'язаному центрі - гальмування (або навпаки). Прикладом може служити підтягування на перекладині: в центрі м'язів-згиначів виникає збудження, а в центрі м'язів-розгиначів - гальмування.
Послідовна позитивна індукція проявляється в зміні гальмування збудженням, а послідовна негативна - в зміні збудження гальмуванням.
Принцип зворотного зв'язку. Вплив працюючого органу на стан керуючого їм нервового центру називається зворотним зв'язком.
Розрізняють позитивні і негативні зворотні зв'язки. Якщо імпульси, що виникають в результаті будь-якої рефлекторної реакції, вступаючи в керуючий нею нервовий центр, підсилюють її, - це позитивний зворотний зв'язок; якщо ж вони пригнічують цю реакцію, - це негативний зворотний зв'язок.
Завдяки наявності зворотного зв'язку між нервовим центром і керованим ним робочим органом забезпечується сувора узгодженість їх спільної діяльності і досягається найбільший ефект.
Домінантний осередок збудження характеризується п'ятьма ознаками, визначальними характер його діяльності: 1) підвищеною збудливістю; 2) стійкістю збудження; 3) підвищеною здатністю до підсумовування збудження; 4) інерцією, т. Е. Здатністю тривалий час зберігати збудження після закінчення дії подразника; 5) здатність викликати пов'язані гальмування.
2.4. Пластичність нервової системи
Нервові центри характеризуються пластичністю: в певних умовах вони перебудовуються і набувають нові, не властиві їм раніше функції. Це доводять спеціальні досліди. У тварини перерізали підязиковий і діафрагмальний нерви, після чого дихальні рухи діафрагми припинялися. Потім до центрального кінця під'язикового нерва пришивали периферичний кінець диафрагмального. Після загоєння дихальні рухи діафрагми відновлювалися. З цього випливає, що центр під'язикової нерва починав керувати дихальними рухами діафрагми, т. Е. Набував нове функціональне значення.
Пластичність нервових центрів дозволяє перебудовувати в широкому діапазоні координаційні відносини в центральній нервовій системі. Це сприяє найбільш досконалого пристосування організму до мінливих умов зовнішнього і внутрішнього середовищ.