Рефлекторный механизм функционирования нервной системы

В основе работы нервной системы лежит рефлекс.

Определение

Рефлекс — ответная реакция организма на изменения внутренней и внешней среды, осуществляемая при участии центральной нервной системы.

Предположение о рефлекторном характере деятельности высших отделов головного мозга впервые было развито ученым-физиологом И. М. Сеченовым.  

Идеи И. М. Сеченова получили развитие в трудах И. П. Павлова, который открыл пути объективного экспериментального исследования функций коры, разработал метод выработки условных рефлексов и создал учение о высшей нервной деятельности.  И. П. Павлов в своих трудах разделил рефлексы на 2 группы:

•  безусловные рефлексы — рефлексы, которые осуществляются врожденными, наследственно закрепленными нервными путями;

•  условные рефлексы — это рефлексы, которые осуществляются посредством

нервных связей, формирующихся в процессе индивидуальной жизни человека или животного.

Классификация рефлексов 

По типу образования:

•        условные;

•        безусловные.

По эффекторам:

•        соматические, или двигательные, — рефлексы скелетных мышц;

•        вегетативные — рефлексы внутренних органов: пищеварительные, сердечнососудистые, выделительные, секреторные и др. По биологической значимости:

•        оборонительные, или защитные;

•        пищевые;

•        половые;

•        ориентировочные.

По месту иннервации:

•        центральные (истинные) рефлексы протекают с обязательным вовлечением различных уровней центральной нервной системы (от спинного мозга до коры больших полушарий); 

•        местные рефлексы связаны с метасимпатическим отделом вегетативной нервной системы; осуществляются через периферические ганглии вегетативной нервной системы (например, изменение кишечной секреции при раздражении стенок кишечника). Обладают относительной автономностью от ЦНС.  

Местные рефлексы влияют на работу сердца, многих сосудов, мочеточника, кишечника. В этих органах расположены водители ритма — источники автоматической деятельности. ЦНС только регулирует это состояние.

Снижение активности водителей ритма происходит в процессе старения. Например, частота сердечных сокращений у молодого человека 70 — 80 ударов в минуту, а у старого - 58 — 65 ударов.

В электрической активности отдельных структур мозга в старости начинают преобладать более медленные ритмы возбуждений. В настоящее время это явление связывают с биологическими часами. Каждая живая система отсчитывает свой ритм при старении. Этот ритм замедляется, переводя многие процессы организма на более низкий уровень деятельности, который соответствует сниженной интенсивности обменных процессов.

рефлекторная дуга

Рефлексы осуществляются  посредством рефлекторной дуги.

Определение

Рефлекторная дуга — это путь, по которому раздражение (сигнал) от рецептора проходит к исполнительному органу.

Структурную основу рефлекторной дуги образуют нейронные цепи, состоящие из чувствительных, вставочных и двигательных нейронов. Именно эти нейроны и их отростки образуют путь, по которому нервные импульсы от рецептора передаются исполнительному органу при осуществлении любого рефлекса.

Рефлекторная дуга состоит из пяти отделов:

•           рецептор;

•           чувствительный (центростремительный) нейрон;

•           вставочный нейрон;

•           двигательный (центробежный) нейрон;          эффектор (рабочий орган).

Афферентные (чувствительные, сенсорные) нейроны — нейроны, воспринимающие информацию.  

Как правило, афферентные нейроны имеют большую разветвленную сеть, малые размеры с большим числом дендритных отростков.

Эфферентные (двигательные, мотонейроны) нейроны — это нейроны, передающие информацию от нервного центра к исполнительным органам или другим центрам нервной системы.  

Основной особенностью эфферентных нейронов является наличие длинного аксона, обладающего большой скоростью проведения возбуждения.

Эфферентные нейроны разных отделов коры больших полушарий связывают между собой эти отделы. Такие связи обеспечивают внутриполушарные и межполушарные отношения в процессе обучения, утомления, при распознавании образов и т. д. Все нисходящие пути спинного мозга образованы аксонами эфферентных нейронов соответствующих отделов центральной нервной системы.

Нейроны вегетативной нервной системы, например ядер блуждающего нерва, боковых рогов спинного мозга, также относятся к эфферентным.

Вставочные           нейроны       (ассоциативные,    интернейроны)      —         нейроны,             которые обрабатывают информацию, полученную от афферентных нейронов, и передают ее на другие вставочные или на эфферентные нейроны.

Вставочные нейроны, как правило, имеют аксоны, терминали которых заканчиваются на нейронах своего же центра, обеспечивая прежде всего их взаимосвязь.  

Вставочные нейроны способны образовывать прямые и обратные связи внутри своего нервного центра. Так организуются сети, позволяющие длительно сохранять информацию в нервном центре.

Вставочные нейроны могут быть возбуждающими или тормозными.

Рецепторы воспринимают раздражение и отвечают на него возбуждением. Рецепторами могут быть отростки чувствительных нейронов или различные рецепторные эпителиальные клетки. 

Чувствительный нейрон передает возбуждение к ЦНС; т.е. это — центростремительный нейрон.

Тела чувствительных нейронов находятся за пределами центральной нервной системы — в спинномозговых нервных узлах. 

Через            вставочный нейрон          в          ЦНС    происходит   переключение возбуждения            с чувствительных нейронов на двигательные.

Центры большинства двигательных рефлексов находятся в спинном мозге. В головном мозге расположены центры сложных рефлексов, таких как защитный, пищевой, ориентировочный и т. д. В нервном центре происходит синаптическое соединение чувствительного и двигательного нейрона. 

Двигательный нейрон несет возбуждение от ЦНС к рабочему органу; т.е. является центробежным нейроном. Двигательный нейрон передает рабочему органу сигнал из центра.

Эффектор — рабочий орган, который осуществляет эффект, реакцию в ответ на раздражение рецептора.

Эффекторами могут быть мышцы, сокращающиеся при поступлении к ним возбуждения из центра, клетки железы, которые выделяют сок под влиянием нервного возбуждения, или другие органы.

простейшая рефлекторная дуга

Простейшую рефлекторную дугу можно схематически представить как образованную всего двумя нейронами — чувствительным и двигательным, между которыми имеется один синапс.

Такую рефлекторную дугу называют двухнейронной и моносинаптической.

Моносинаптические рефлекторные дуги встречаются весьма редко. Примером их может служить дуга коленного рефлекса.

Двухнейронная рефлекторная дуга:

•           первый нейрон — чувствительный нейрон, тело которого находится в спинномозговом ганглии;

•           второй нейрон — двигательный нейрон, тело которого находится в переднем роге спинного мозга.

Дендрит клетки спинномозгового ганглия имеет значительную длину, он следует на периферию в составе чувствительного нерва. Заканчивается дендрит особым приспособлением для восприятия раздражения — рецептором.

Возбуждение от рецептора по нервному волокну центростремительно передается в спинномозговой ганглий. Аксон нейрона спинномозгового ганглия входит в состав заднего (чувствительного) корешка, доходит до мотонейрона переднего рога и с помощью химического синапса контактирует с телом мотонейрона или с одним из его дендритов. Аксон этого мотонейрона входит в состав переднего (двигательного) корешка, по которому центробежно сигнал поступает к исполнительному органу, где соответствующий двигательный нерв заканчивается двигательной бляшкой в мышце. В результате происходит сокращение мышцы. 

Рис. 1. Схема коленного рефлекса

полисинаптические рефлекторные дуги

В большинстве случаев рефлекторные дуги включают не два, а большее число нейронов:

чувствительный, один или несколько вставочных и двигательный нейрон. Такие рефлекторные дуги называют многонейронными и полисинаптическими.

Примером полисинаптической рефлекторной дуги является рефлекс отдергивания конечности в ответ на болевое раздражение. 

Рис. 2. Рефлекторная дуга соматического рефлекса: 1 — свеча; 2 — рецептор; 3 — дендрит чувствительного нейрона; 4 — тело чувствительного нейрона в спинномозговом ганглии; 5 — аксон чувствительного нейрона; 6 — тело вставочного нейрона; 7 — спинной мозг; 8 — тело двигательного нейрона; 9 — аксон двигательного нейрона; 10 — рабочая мышца

рефлекторная дуга вегетативного рефлекса

Иначе выглядит дуга вегетативного рефлекса.

Афферентный (чувствительный) нейрон находится в заднем корешке спинного нерва.

Синапс, соединяющий чувствительный и I эфферентный (двигательный) нейрон, находится в боковых рогах спинного мозга.

Синапс между I и II эфферентными нейронами расположен в либо в боковом симпатическом стволе, либо в парасимпатическом ганглии в районе рабочего органа.

Таким образом, эфферентный путь вегетативного рефлекса состоит из двух эфферентных нейронов. Вставочный нейрон отсутствует.

Рис. 3. Рефлекторные дуги соматического (А) и вегетативного (Б) рефлекса: 1 — рецептор; 2 — чувствительный нейрон; 3 — спинной мозг; 4 — двигательный нейрон; 5 — рабочий орган; 6 — I двигательный нейрон; 7 — тело II двигательного нейрона в вегетативном ганглии

Любая рефлекторная реакция зависит от взаимоотношения двух основных нервных процессов, из которых состоит всякая нервная деятельность, — возбуждения и торможения.  

Возбуждение в нервных центрах стимулирует работу определенного органа.  

Торможение в нервных центрах замедляет или прекращает работу связанного с ними органа.

В рефлекторных актах непременно участвуют и возбуждение, и торможение.  

При рефлекторном сгибании конечности, например, одновременно с сокращением мышц-сгибателей происходит расслабление мышц-разгибателей. При рефлекторном разгибании конечности сокращение мышц-разгибателей неизменно вызывает одновременное расслабление мышц-сгибателей.

Между возбужденными и заторможенными центрами, совместно участвующими в реакции на раздражение, имеются антагонистические отношения. От них существенно зависит нормальное протекание любого рефлекторного акта.