Нервная система: что это, краткое описание, строение, функции, механизм деятельности

Нервная система регулирует соотношения между организмом человека и внешней средой. Посредством нервной системы все органы и ткани организма связаны в единое целое.

Нервной же системой регулируется и направляется вся деятельность организма, будь то влияние на частоту сердечных со кращений или синтез и выделение в кровь гормонов, будь то перистальтическая деятельность кишечника или образование желчи и желудочного сока.

У человека различают центральную нервную систему и периферическую. Выделяют также особую нервную систему — вегетативную, посредством которой регулируется деятельность внутренних органов и обмен веществ в организме.

Центры вегетативной нервной системы заложены в головном и спинном мозге.

Кора головного мозга — основная часть центральной нервной системы. Сюда поступают импульсы и из организма, и из внешней среды. Поток импульсов вызывает то возбуждение, то торможение, и в результате взаимодействия этих процессов в коре головного мозга рождается определенная реакция и мгновенно следует команда. Исполнители команды — органы и системы. Ответная реакция организма на раздражение — есть рефлекс... Но остановимся сначала несколько подробнее на деятельности центральной нервной системы.

Для облегчения труда и обеспечения комфортных условий существования людьми создано множество самых различных машин: начиная от швейной или пишущей машинки, кончая сложнейшими роботами, на функционировании которых основана работа целых предприятий, и компьютерами.

Сидит за пультом оператор, следит за показаниями приборов и знай себе — нажимает на кнопки. А машина выполняет команды.

Но есть машина более сложная и совершенная, в ней нет кнопок, ей не нужен оператор, ибо она сама управляет собой, и в отличие от самого разумного компьютера в ней заложена способность творить.

Машина эта — человеческий мозг.

При всей своей необычайной сложности мозг человека занимает мало места. Конечно, это удивительно, однако следует помнить, что на данном этапе мозг — конечный продукт, продукт эволюционных процессов, длившихся миллионы лет. У «конструктора» этой машины было время самым оптимальным образом увязать все узлы и системы. И работа над «умной машиной» еще не закончилась, хотя, по мнению некоторых авторов, эволюционные процессы за последний миллион лет затормозились примерно вдвое.

Центральным органом нервной системы является мозг.

Различают спинной мозг, который расположен в канале позвоночника, и головной мозг — он расположен в черепной коробке; это орган мышления человека.

Наиболее сложное строение у головного мозга (cerebmm). Он состоит из ствола мозга, мозжечка и большого мозга — полушарий. Ствол мозга является продолжением спинного мозга. Они связаны через большое затылочное отверстие в черепе. К стволу мозга — а точнее к его части, именуемой ромбовидным мозгом, — с тыльной стороны примыкает мозжечок. За стволом мозга следует большой мозг, который состоит из двух больших полушарий.

Мозг покрыт тремя оболочками: твердой оболочкой, паугинной и сосудистой. Мозг содержит в себе несколько полостей, которые заполнены спинно-мозговой жидкостью. Эти полости принято называть желудочками мозга.

В древности полагали, что в желудочках мозга живет душа. Были и такие представления: передний желудочек отвечает за общую чувствительность организма, средний желудочек — это орган мысли, а задний желудочек — орган памяти; по желудочкам и отходящим от них нервам циркулируют «жизненные флюиды»...

Оба полушария головного мозга разделяются на доли: лобную, теменную, затылочную, височную и островковую. Поверхность полушарий неровная. Она пересечена в разных направлениях множеством борозд, образующих таким образом извилины.

Кора больших полушарий сложена из так называемого серого вещества. Толщина коры колеблется от 2 до 5 мм. Но залегает серое вещество и в глубине полушарий, образуя особые подкорковые узлы. Белое вещество полушарий мозга представляет из себя массив нервных волокон, которые осуществляют связь клеток коры и подкорковых узлов между собой, а также с клетками нижележащих центров.

Задачи, возложенные на кору больших полушарий мозга, важны. Она регулирует деятельность всех нижележащих нервных центров. Также благодаря функционированию коры человек имеет способность мыслить, говорить.

Как мы уже говорили выше, вся деятельность центральной нервной системы построена на принципе взаимодействия двух процессов — возбуждения и торможения.

Основной механизм деятельности спинномозговых, стволовых и подкорковых центров — безусловный рефлекс. Но механизм деятельности коры — условный рефлекс.

Безусловные рефлексы, данные организму с рождения, постоянны, не изменяются в течение жизни и вызываются одними и теми же раздражителями. Условные рефлексы «нарабатываются», они временные. Благодаря наведению в коре мозга таких временных связей человек способен и мыслить, и говорить. Упомянутые процессы возбуждения и торможения взаимодействуют непрерывно. Они как плюс и минус.

Действие их можно рассмотреть на простом примере...

Человек берет яблоко со стола. Для этого необходимо, чтобы мышцы сгибатели сократились, а разгибатели расслабились — тогда кисть руки сработает.

Руководит мозг: в центре сгибателей происходит возбуждение, а в центре разгибателей соответственно — торможение. Но это очень простое движение, в нем задействованы лишь несколько мышц.

А сколь сложен должен быть процесс координации работы мышц при ходьбе, сколь отлажено взаимодействие центров...

Возбуждение — торможение, вспыхивание — угасание, мозг прямо-таки мерцает... А если еще представить, что человек на ходу разговаривает с кем-то, оживленно жестикулирует, успевает есть мороженое и краем глаза следит за движением транспорта, и при всем при том еще мыслит... Остается только поражаться этим совершенным творением мозгом и восхищаться его «конструктором».

Следует, однако, знать, что кора головного мозга отвечает и еще за одну важную функцию: в нее поступают импульсы, сигнализирующие о состоянии внутренних органов. Кора мозга регулирует деятельность всех органов и обеспечивает тем самым приспособляемость человека к условиям внешней среды, которые постоянно меняются.

Кора больших полушарий по своему строению неоднородна. В ней различают шесть основных слоев, каждый из которых отличается от других формой клеток, их величиной и плотностью залегания. Установлено, что чем выше корковый слой, тем за более сложные функции отвечает. То есть исторически, развиваясь и совершенствуясь, мозг как бы «нарастал» — прибавлял слой за слоем.

В среднем вес головного мозга составляет около 1400 г. Но индивидуальные колебания веса головного мозга могут быть велики (от 900 до 2000 г). Способности взрослого человека не зависят от величины его мозга.

Величайшие писатели — Анатоль Франс и Иван Тургенев. Разница в весе мозга у них в два раза. Значит, не от веса мозга зависит «великость», а от уровня его организации, от развития его способностей...

Итальянский ученый Луиджи Гальвани еще в 1780 г. обнаружил так называемое «животное электричество» — обнаружил экспериментальным путем. Он подвешивал лягушачью лапку на медном крючке, и стоило только прикоснуться этой лапкой железных перил на балконе, как та вздрагивала. Под действием чего?.. Гальвани полагал, что под действием «животного электричества».

Он заинтересовался этим явлением и провел множество новых экспериментов. Полученные выводы обобщил и изложил в «Трактате о силах электричества при мышечном движении». В этой книге, изданной в 1791 г., Гальвани стремился доказать, что в спинном мозгу рождается электричество и что сокращения мышц вызываются не чем иным, как электрическим разрядом.

Александр Вольта, являвшийся современником Гальвани, поставил «животное электричество» под сомнение. Вольта угверждал, что электрический ток образуется уже при соединении двух различных металлов, и лягушачья лапка здесь ни при чем.

Ученые долго спорили, ставили новые опыты. Но однажды Гальвани провел опыт без участия металлов. Он выделил у лягушки крупный нерв, и стоило только подсоединить этот нерв к мышцам лягушачьей лапки, как те «чудесным образом» сокращались.

Итак, участие электричества в проведении нервных импульсов было доказано. Но хотя природа проведения импульсов одна — электрическая, — мы не можем отождеств лять проведение электрического тока в металлических проводах и нервах.

Нервы — живая ткань, состоящая из клеток. И электричество здесь распространяется не за счет электронов, а за счет ионов — атомов или молекул, несущих электрический заряд. Ток в нервной ткани — гальванический. Проведение нервных импульсов являет собой сложное взаимодействие химических и физических процессов.

Какова же скорость проведения нервных импульсов по нервной ткани? Она достаточно велика для того, чтобы принести информацию в центральную нервную систему своевременно — например, взялся человек за горячий предмет и не успел еще подумать, что предмет горяч, а рука уже среагировала, отпустила предмет, — за доли секунды импульсы совершили путь «туда и обратно», донесли информацию и довели приказ. Тем самым спасли человека от сколько-нибудь серьезного ожога...

Немецкий ученый Герман Гельмгольц уже в XIX в. сумел определить скорость проведения нервных импульсов. Так, у лягушки эта скорость равна приблизительно 27 м в секунду, у человека — в различных нервах разная, но в пределах 60-120 м в секунду.

Можно предположить, что если бы этой скорости было недостаточно и если бы в связи с этим выживаемость человека стала под угрозу, природа бы позаботилась о дальнейшем совершенствовании механизма проведения импульсов. Есть относительное равновесие: что мы имеем — того нам достаточно; а если не достаточно, то Природа «запускает» механизм совершенствования — приспосабливает, ищет (иногда бывает, что и ошибается).

Очень важное свойство нервной ткани — ее малая утомляемость. Нерв можно раздражать и десять, и двенадцать часов, а импульсы будут проводиться. Хотя с течением времени скорость проведения импульсов несколько уменьшается. Это доказано опытным путем. Но большого практического значения такое уменьшение скорости проведения импульсов не имеет.

Нервы связывают все органы, все ткани человека с нервными клетками в головном и спинном мозгу и представляют собой пучки нервных волокон. В зависимости от того, в каком направлении они передают нервные импульсы (возбуждение), нервы подразделяются на две группы. Одни из них — двигательные, или центробежные, или еще эфферентные нервы. Они передают импульсы от центральной нервной системы к органам и тканям — передают команды. Другие чувствительные нервы, или центростремительные, или афферентные. Они проводят возбуждение от периферии к центральной нервной системе — несут информацию. Часто бывает, что и те и другие волокна идут в одном стволе. Такие нервы называются смешанными.

Итак, центральная нервная система у человека состоит из головного и спинного мозга. О головном мозге мы уже говорили выше.

Спинной мозг (medulla spinalis) это длинный столб, или тяж, заключенный в канал позвоночника и разделенный продольными бороздами на две половинки. В центре спинного мозга залегает серое вещество, а по периферии располагается белое (в головном мозге наоборот: серое вещество находится на периферии, образуя кору больших полушарий и мозжечка).

Из нервов, которые отходят от головного и спинного мозга, межпозвоночных нервных узлов и периферического отдела вегетативной нервной системы складывается периферическая нервная система человека.

Каждая нервная клетка, именуемая нейроном, состоит из тела и отростков. Отростки бывают двух видов: короткие отростки, или дендриты, — отвечают за связь между нервными клетками, и длинные отростки, или аксоны, которые и образуют собственно нерв и связывают тело нервной клетки с рабочими органами. Одни аксоны проводят возбуждение к периферии, а другие — к центру. Аксоны, несущие возбуждение к периферии, оканчиваются особыми аппаратами, обеспечивающими связь с мышцей или органом. Эти аппараты воспринимают команды центральной нервной системы, делают их «понятными» для мышц и органов.

Аксоны, несущие возбуждение к центру, принимают это возбуждение от рецепторов; таким образом, рецепторы — это разведчики, которые собирают информацию.

Каждый нерв состоит из большого числа нервных волокон. Причем волокна эти проводят возбуждение — кто к центру, кто к периферии, — не мешая друг другу. Волокна можно сравнить с изолированными друг от друга проводками в кабеле. И работают они одновременно. За счет этой способности изолированного проведения разных импульсов человек может выполнять очень сложные движения: играть на фортепиано, водить автомобиль, вязать на спицах, заниматься живописью и т.д.

Основана деятельность нервной системы на принципе рефлекса. Механизм рефлекса очень показательно выглядит на опыте с лягушкой, у которой удален головной мозг. На лапку лягушки воздействуют раствором кислоты, и лапка всякий раз сокращается.

Что же здесь происходит?

Кислота раздражает рецепторы, заложенные в коже. От рецепторов возбуждение по центростремительным нервам проходит в центральную нервную систему, в частности в спинной мозг. Здесь с длинных отростков, аксонов, возбуждение передается на более короткие, потом охватывает двигательные клетки в спинном мозгу и уже по центробежным нервам направляется к мышцам, вызывая их сокращение. Лапка дергается. Описанный путь именуется рефлекторной дугой.

Центральная нервная система отвечает на раздражение той или иной частотой импульсов— в зависимости от силы и частоты воздействия на рецепторы. Не бывает так, чтобы к мышце или органу пришла лишь одна волна возбуждения. Приходит целый поток импульсов — команда дублируется от пятидесяти до двухсот раз в секунду.

Описанный выше рефлекс — это так называемый безусловный рефлекс. Он не контролируется сознанием, он дается человеку с рождением. Уже у новорожденного проверяется целый ряд безусловных рефлексов — хватательный, сосательный, подошвенный и другие.

Условные рефлексы — не врожденные. Они приобретаются и исчезают в течение жизни. Условные рефлексы «замыкаются» на коре головного мозга.

Безусловные рефлексы передаются по наследству. Они стойкие и сохраняются в течение всей жизни. Условные рефлексы — временные; они легко угасают, если их регулярно не псщдерживать. Для образования условного рефлекса может служить любой раздражитель: свет, звук, запах. А чтобы вызвать безусловный рефлекс, необходим только адекватный раздражитель, т.е. тот раздражитель, который специфичен для данного рецептора.

Деятельность вегетативной нервной системы также построена на взаимодействии процессов возбуждения и торможения. Человек не задумывается над тем, быстрее или медленнее должно сейчас биться его сердце, и «включить» ли ему желудок для переваривания пищи, и опорожнить ли ему желчный пузырь. Сознание здесь не участвует.

Деятельностью внутренних органов управляет вегетативная нервная система, посылающая по одним волокнам возбуждающие импульсы, а по другим тормозящие.