Центральная Нервная Система

Содержание

Введение

Актуальность. Центральная нервная система (ЦНС) — основная часть нервной системы животных и человека, состоящая из нейронов и их отростков; представлена у беспозвоночных системой тесно связанных между собой нервных узлов (ганглиев) , у позвоночных животных и человека — спинным и головным мозгом.

Главная и специфическая функция ЦНС — осуществление простых и сложных высокодифференцированных отражательных реакций, получивших название рефлексов. У высших животных и человека низшие и средние отделы ЦНС — спинной мозг, продолговатый мозг, средний мозг, промежуточный мозг и мозжечок — регулируют деятельность отдельных органов и систем высокоразвитого организма, осуществляют связь и взаимодействие между ними, обеспечивают единство организма и целостность его деятельности. Высший отдел ЦНС — кора больших полушарий головного мозга и ближайшие подкорковые образования — в основном регулирует связь и взаимоотношения организма как единого целого с окружающей средой.

Целью данной работы является рассмотреть центральную нервную систему.

Цель предусматривает решение таких задач:

• рассмотреть структуру центральной нервной системы;

• изучить основные функции  центральной нервной системы;

1. Структура центральной нервной системы

Структурно и функционально нервную систему человека подразделяют на центральную и периферическую. В свою очередь в их состав входит вегетативная нервная система, которая автономно регулирует работу внутренних органов.

Схематично принцип рефлекторного действия можно представить в виде рефлекторной дуги, состоящей из трех звеньев:

- чувственной (рецепторы или органы ощущения, где раздражение трансформируются в нервные импульсы),

- центральной (определенные участки спинного и главного мозга - анализаторы, куда каждый вид информации поступает специфическими ведущими путями) и

- движущей (исполнительная команда передается от двигательных нервных центров к рабочим органам - мышцам, железам).

Высшая нервная деятельность осуществляется также по рефлекторным принципам, но в этом случае значительно усложняется дополнительными механизмами и аппаратами не только центральное звено рефлекса, где существует определенный "аппарат оценки и коррекции функций организма", а и чувственная и движущая звена.

Благодаря рефлексам живой организм приспосабливается к существованию в определенных условиях окружающей среды, воспринимая с помощью своей нервной системы и перерабатывая поступающую информацию, и соответственно реагируя на нее адекватными действиями. Этот процесс приспособления происходит благодаря двум основным видам рефлексов - безусловным и условным.[ 2, с. 25]

Основатель учения о физиологии высшей нервной деятельности И. П. Павлов назвал безусловными такие рефлексы, которые характеризуются закономерным ответом на определенные раздражители, например, защитный (отведение конечности от огня) или пищевой (выделение слюны при попадании пищи в рот).

Следовательно, безусловные рефлексы - это врожденные, устойчивые, относительно стереотипные рефлексы в виде специфических явлений, которые возникают в ответ на определенные раздражения соответствующих аппаратов восприятия. К безусловным рефлексам высшего порядка со сложным поведением относятся инстинкты, например, самосохранения, пищевой, половой, родительский.

Более сложные рефлексы, которые вырабатываются на основе безусловных и составляют физиологическую основу приспособления, обучения и памяти как животных, так и людей, называются условными. Еще И. М. Сеченов показал, что "психическое" рефлекс отличается от простого тем, что в своем среднем звене сопровождается психическими процессами в виде ощущения, представления, мысли, чувства.

Классическим исследованием высшей нервной деятельности, ее рефлекторного принципа есть эксперименты И. П. Павлова с собаками. Условные рефлексы у них вырабатывались в результате сочетания кормления с сигнальными раздражителями (свет лампочки, свисток).

После нескольких таких сочетаний раздражителей с едой начиналось выделение слюны при изолированном раздражении сигналом. Вследствие такой рефлекторной-сигнальной деятельности в жизни животных и людей устанавливаются связи между отдельными корковыми пунктами или источниками раздражения, что субъективно проявляется в виде ассоциаций (например, ассоциативные воспоминания). [ 4, с. 159]

Выработанные в процессе жизнедеятельности под действием обстоятельств, которые меняются, условные рефлексы меняются, забываются, потому что не являются наследственными и постоянными. Сменяемость и временность условных рефлексов - это большое преимущество высшей нервной деятельности человека, которая позволяет последней наилучшим образом приспосабливаться к постоянно меняющимся условиям окружающей среды.

Было показано, что условно-рефлекторная деятельность осуществляется на фоне взаимодействия двух основных нервных процессов в коре главного мозга (возбуждение и торможение) как условного, так и безусловного, когда условные рефлексы могут угасать под действием внезапных и чрезвычайно сильных раздражителей.

Постепенно, в процессе своего общения с окружающим миром человек научился целостному восприятию его особенностей за комплексом отдельных раздражителей. Это способствовало развитию специфической для человека второй сигнальной системы, что произошло благодаря появлению языка и особенностям восприятия человеком слова.

Различные соотношения характера, силы и подвижности основных нервно-рефлекторных процессов возбуждения и торможения, присущих каждой отдельной личности, позволили выделить 4 основные типа темперамента, а, по этой аналогии, и 4 соответствующие типы высшей нервной деятельности:

1) сильный, возбудимый, безудержный (холерики);

2) сильный, спокойный, уравновешенный, медленный (флегматики);

3) сильный, очень быстрый, подвижный, уравновешенный (сангвиники)

4) слабый, заторможенный (меланхолики).

 С типом высшей нервной  системы в значительной степени  связаны особенности реагирования  человека на внешнюю среду.

Такие неблагоприятные социальные факторы, как ситуация следствия и суда, утрата общественного положения, предательство или потеря любимого человека, смерть родных или близких и т. п. могут вызвать "сбой" уравновешенности основных нервных процессов возбуждения и торможения, особенно у лиц, которые склонны к такому реагирования на психогенный стресс через врожденную неуравновешенность этих процессов.

При этом может нарушаться почти вся кора больших полушарий головного мозга или только одна система или комплекс условных связей находиться в состоянии чрезмерного торможения или возбуждения.

2. Основные функции  центральной нервной системы

Все важнейшие поведенческие реакции человека осуществляются с помощью ЦНС. Основными функциями ЦНС являются:

• объединение всех частей организма в единое целое и их регуляция;

• управление состоянием и поведением организма в соответствии с условиями внешней среды и его потребностями.

У высших животных и человека ведущим отделом ЦНС является кора больших полушарий. Она управляет наиболее сложными функциями в жизнедеятельности человека — психическими процессами (сознание, мышление, речь, память и др.).

Основными методами изучения функций ЦНС являются методы удаления и раздражения (в клинике и на животных), регистрации электрических явлений, метод условных рефлексов.

Продолжают разрабатываться новые методы изучения ЦНС: с помощью так называемой компьютерной томографии можно увидеть морфофункциональные изменения мозга на различной его глубине; фотосъемки в инфракрасных лучах (тепловидение) позволяют обнаружить наиболее «горячие» точки мозга; новые данные о работе мозга дает изучение его магнитных колебаний.

Основными структурными элементами нервной системы являются нервные клетки или нейроны. [ 5, с. 88]

Через нейроны осуществляется передача информации от одного участка нервной системы к другому, обмен информацией между нервной системой и различными участками тела. В нейронах происходят сложнейшие процессы обработки информации. С их помощью формируются ответные реакции организма (рефлексы) на внешние и внутренние раздражения.

Таким образом, основными функциями нейронов являются: восприятие внешних раздражений — рецепторная функция, их переработка — интегративная функция и передача нервных влияний на другие нейроны или различные рабочие органы — эффекторная функция.

В теле нервной клетки, или соме, происходят основные процессы переработки информации. Многочисленные древовидно разветвленные отростки — дендриты (греч. дендрон — дерево) служат входами нейрона, через которые сигналы поступают в нервную клетку.

Выходом нейрона является отходящий от тела клетки отросток — аксон (греч. аксис — ось), который передает нервные импульсы дальше — другой нервной клетке или рабочему органу (мышце, железе). Особенно высокой возбудимостью обладает начальная часть аксона и расширение в месте его выхода из тела клетки — аксонный холмик нейрона. Именно в этом сегменте клетки возникает нервный импульс.

Нейроны подразделяются на три основных типа: афферентные, эфферентные и промежуточные. Афферентные нейроны (чувствительные, или центростремительные) передают информацию от рецепторов в 1ЦНС. Тела этих нейронов расположены вне ЦНС — в спинномозговых узлах и в узлах черепных нервов.

Афферентные нейроны имеют длинный отросток — дендрит, который контактирует на периферии с воспринимающим образованием — рецептором или сам образует рецептор, а также второй отросток — аксон, входящий через задние рога в спинной мозг. [ 1, с. 19]

Эфферентные нейроны (центробежные) связаны с передачей нисходящих влияний от вышележащих этажей нервной системы к нижележащим или из ЦНС к рабочим органам. Для эфферентных нейронов характерны разветвленная сеть коротких отростков -дендритов и один длинный отросток -аксон.

Промежуточные нейроны (интернейроны, или вставочные) — это, как правило, более мелкие клетки, осуществляющие связь между различными (в частности, афферентными и эфферентными) нейронами.

Они передают нервные влияния в горизонтальном направлении (например, в пределах одного сегмента спинного мозга) и в вертикальном (например, из одного сегмента спинного мозга в другие — выше или нижележащие сегменты). Благодаря многочисленным разветвлениям аксона промежуточные нейроны могут одновременно возбуждать большое число других нейронов.

Взаимодействие нейронов между собой (и с эффекторными органами) происходит через специальные образования — синапсы (греч. — контакт). Они образуются концевыми разветвлениями нейрона на теле или отростках другого нейрона. Чем больше синапсов на нервной клетке, тем больше она воспринимает различных раздражений и, следовательно, шире сфера влияний на ее деятельность и возможность участия в разнообразных реакциях организма. Особенно много синапсов в высших отделах нервной системы и именно у нейронов с наиболее сложными функциями.

В большинстве случаев передача влияния одного нейрона на другой осуществляется химическим путем. В пресинаптической части контакта имеются синаптические пузырьки, которые содержат специальные вещества — медиаторы или посредники.

Ими могут быть ацетилхолин (в некоторых клетках спинного мозга, в вегетативных узлах), норадреналин (в окончаниях симпатических нервных волокон, в гипоталамусе), некоторые аминокислоты и др. Приходящие в окончания аксона нервные импульсы вызывают опорожнение синаптических пузырьков и выведение медиатора в синаптическую щель.

По характеру воздействия на последующую нервную клетку различают возбуждающие и тормозящие синапсы.

В возбуждающих синапсах медиаторы (например, ацетилхолин) связываются со специфическими макромолекулами по-стсинаптической мембраны и вызывают ее деполяризацию.

При этом регистрируется небольшое и кратковременное (около 1 мс) колебание мембранного потенциала в сторону деполяризации или возбуждающий постсинаптический потенциал (ВПСП). Для возбуждения нейрона необходимо, чтобы ВПСП достиг порогового уровня. Для этого величина деполяризационного сдвига мембранного потенциала должна составлять не менее 10 мВ.

Действие медиатора очень кратковременно (1 -2 мс), после чего он расщепляется на неэффективные компоненты (например, ацетилхолин расщепляется ферментом холинэстеразой на холин и уксусную кислоту) ил и поглощается обратно пресинаптическими окончаниями (например, норадреналин).

В тормозящих синапсах содержатся тормозные медиаторы (например, гамма-аминомасляная кислота). Их действие на постсинаптическую мембрану вызывает усиление выхода ионов калия из клетки и увеличение поляризации мембраны. При этом регистрируется кратковременное колебание мембранного потенциала в сторону гиперполяризации — тормозящий постсинаптический потенциал (ТПСП). В результате нервная клетка оказывается заторможенной. Возбудить ее труднее, чем в исходном состоянии. Для этого понадобится более сильное раздражение, чтобы достичь критического уровня деполяризации. [ 5, с. 19]

На мембране тела и дендритов нервной клетки находятся как возбуждающие, так и тормозящие синапсы. В отдельные моменты времени часть их может быть неактивной, а другая часть оказывает активное влияние на прилегающие к ним участки мембраны. Общее изменение мембранного потенциала нейрона является результатом сложного взаимодействия (интеграции) местных ВПСП и ТПСП всех многочисленных активированных синапсов.

При одновременном влиянии как возбуждающих, так и тормозящих синапсов происходит алгебраическое суммирование (т.е. взаимное вычитание) их эффектов. При этом возбуждение нейрона возникнет лишь в том случае, если сумма возбуждающих постсинаптических потенциалов окажется больше суммы тормозящих.

 Это превышение должно составлять  определенную пороговую величину (около 10 мВ). Только в этом случае  появляется потенциал действия  клетки. Следует отметить, что в  целом возбудимость нейрона зависит  от его размеров: чем меньше  клетка, тем выше ее возбудимость.

С появлением потенциала действия начинается процесс проведения нервного импульса по аксону и передача его на следующий нейрон или рабочий орган, т.е. осуществляется эффекторная функция нейрона. Нервный импульс является основным средством связи между нейронами.

Таким образом, передача информации в нервной систем происходит с помощью двух механизмов — электрического (ВПСП; ТПСП; потенциал действия) и химического (медиаторы).

Свойства нервных центров в значительной мере связаны с особенностями проведения нервных импульсов через синапсы, связывающие различные нервные клетки.

Нервным центром называют совокупность нервных клеток, необходимых для осуществления какой-либо функции. Эти центры отвечают соответствующими рефлекторными реакциями на внешнее раздражение, поступившее от связанных с ними рецепторов. Клетки нервных центров реагируют и на непосредственное их раздражение веществами, находящимися в протекающей через них крови (гуморальные влияния). В целостном организме имеется строгое согласование — координация их деятельности.[ 2, с. 120]

Проведение волны возбуждения от одного нейрона к другому через синапс происходит в большинстве нервных клеток химическим путем — с помощью медиатора, а медиатор содержится лишь в пресинаптической части синапса и отсутствует в постсинаптической мембране.

Поэтому важной особенностью проведения возбуждения через синоптические контакты является одностороннее проведение нервных влияний, которое возможно лишь от пресинаптической мембраны к постсинаптической и невозможно в обратном направлении. В связи с этим поток нервных импульсов в рефлекторной дуге имеет определенное направление от афферентных нейронов к вставочным и затем к эфферентным — мотонейронам или вегетативным нейронам.

Большое значение в деятельности нервной системы имеет другая особенность проведения возбуждения через синапсы — замедленное проведение.

Затрата времени на процессы, происходящие от момента подхода нервного импульса к пресинаптической мембране до появления в постсинаптической мембране потенциалов, называется синаптической задержкой. В большинстве центральных нейронов она составляет около 0.3 мс. После этого требуется еще время на развитие возбуждающего постсинаптического потенциала (ВПСП) и потенциала действия.

Весь процесс передачи нервного импульса (от потенциала действия одной клетки до потенциала действия следующей клетки) через один синапс занимает примерно 1.5 мс.

При утомлении, охлаждении и ряде других воздействий длительность синаптической задержки возрастает. Если же для осуществления какой-либо реакции требуется участие большого числа нейронов (многих сотен и даже тысяч), то суммарная величина задержки проведения по нервным центрам может составить десятые доли секунды и даже целые секунды.

При рефлекторной деятельности общее время от момента нанесения внешнего раздражения до появления ответной реакции организма — так называемое скрытое или латентное время рефлекса определяется в основном длительностью проведения через синапсы. Величина латентного времени рефлекса служит важным показателем функционального состояния нервных центров. Измерение латентного времени простой двигательной реакции человека на внешний сигнал широко используется в практике для оценки функционального состояния ЦНС.

В ответ на одиночную афферентную волну, идущую от рецепторов к нейронам, в пресинаптической части синапса освобождается небольшое количество медиатора. При этом в постсинаптической мембране нейрона обычно возникает ВПСП — небольшая местная деполяризация. Для того, чтобы общая по всей мембране нейрона величина ВПСП достигала порога возникновения потенциала действия, требуется суммация на мембране клетки многих подпороговых ВПСП. Лишь в результате такой суммации возбуждения возникает ответ нейрона. Различают пространственную и временную суммацию.

Пространственная суммация наблюдается в случае одновременного поступления нескольких импульсов в один и тот же нейрон по разным пресинаптическим волокнам. Одномоментное возбуждение синапсов в различных участках мембраны нейрона повышает амплитуду суммарного ВПСП до пороговой величины. В результате возникает ответный импульс нейрона и осуществляется рефлекторная реакция. Например, для получения ответа двигательной клетки спинного мозга обычно требуется одновременная активация 50-100 афферентных волокон от соответствующих периферических рецепторов .[ 4, с. 129]

Временная суммация происходит при активации одного и того же афферентного пути серией последовательных раздражений. Если интервалы между поступающими импульсами достаточно короткий ВПСП нейрона от предыдущих раздражений не успевают затухать, то последующие ВПСП накладываются друг на друга, пока деполяризация мембраны нейрона не достигнет критического уровня для возникновения потенциала действия. Таким способом даже слабые раздражения через некоторое время могут вызывать ответные реакции организма (например, чихание и кашель в ответ на слабые раздражения слизистой оболочки дыхательных путей).

Характер ответного разряда нейрона зависит не только от свойств раздражителя, но и от функционального состояния самого нейрона (его мембранного заряда, возбудимости, лабильности). Нервные клетки обладают свойством изменять частоту передающихся импульсов, т.е. свойством трансформации ритма.

При высокой возбудимости нейрона (например, после приема кофеина) может возникать учащение импульсации (мультипликация ритма), а при низкой возбудимости (например, при утомлении) происходит урежение ритма, так как несколько приходящих импульсов должны суммироваться, чтобы наконец достичь порога возникновения потенциала действия. Эти изменения частоты импульсации могут усиливать или ослаблять ответные реакции организма на внешние раздражения.

При ритмических раздражениях активность нейрона может настроиться на ритм приходящих импульсов, т. е. наблюдается явление усвоения ритма. Развитие усвоения ритма обеспечивает сонастройку активностимногих нервных центров при управлении сложными двигательными актами, особенно это важно для поддержания темпа циклических упражнений.

После окончания действия раздражителя активное состояние нервной клетки или нервного центра обычно продолжается еще некоторое время. Длительность следовых процессов различна: небольшая в спинном мозге (несколько секунд или минут), значительно больше в центрах головного мозга (десятки минут, часы или даже дни) и очень большая в коре больших полушарий (до нескольких десятков лет) .[ 1, с. 29]

Поддерживать явное и кратковременное состояние возбуждения в нервном центре могут импульсы, циркулирующие по замкнутым цепям нейронов. Значительно сложнее по природе длительно сохраняющиеся скрытые следы. Предполагают, что длительное сохранение в нервной клетке следов со всеми характерными свойствами раздражителя основано на изменении структуры составляющих клетку белков и на перестройке синаптических контактов.

Непродолжительные импульсные последействия (длительностью до 1 часа) лежат в основе так называемой кратковременной памяти, а длительные следы, связанные со структурными и биохимическими перестройками в клетках, — в основе формирования долговременной памяти.

Заключение

На основании поставленных задач можно сделать такие выводы:

Центральная нервная система состоит из главного мозга с большими полушариями коры главного мозга, подкорковыми узлами, мозжечком и стволом мозга, а также спинного мозга, мозговых оболочек и спинномозговой жидкости, омывающей мозговое вещество.

Периферическую нервную систему составляют периферические нервы, которые выходят за пределы позвоночного столба от передних и задних корешков спинного мозга, что соединяется с межпозвонковыми узлами и волокнами вегетативной нервной системы.

Отдельные нервные и психические функции связаны с деятельностью определенных участков коры главного мозга. При нарушении этих участков может наступать соответственно: слепота, глухота, двигательные дисфункции. Сложные функции, условно-рефлекторная деятельность происходят в условиях интегративной деятельности всей коры главного мозга. Пересечение большинства волокон продолговатого мозга является причиной того, что поражения участка мозга с одной стороны приводит к нарушению соответствующей функции с другой.

Рефлекторная деятельность лежит в основе функционирования всей нервной системы и определяет поведенческие реакции живого организма. Закономерная реакция нервной системы в виде определенных изменений какой-либо деятельности организма в ответ на внутренние или внешние раздражители называется рефлексом.

Главная и специфическая функция ЦНС — осуществление простых и сложных высокодифференцированных отражательных реакций, получивших название рефлексов.

У высших животных и человека низшие и средние отделы ЦНС — спинной мозг, продолговатый мозг, средний мозг, промежуточный мозг и мозжечок — регулируют деятельность отдельных органов и систем высокоразвитого организма, осуществляют связь и взаимодействие между ними, обеспечивают единство организма и целостность его деятельности. Высший отдел ЦНС — кора больших полушарий головного мозга и ближайшие подкорковые образования — в основном регулирует связь и взаимоотношения организма как единого целого с окружающей средой.

Литература

1. Афонькин  С.Ю. Анатомия человека: Школьный путеводитель / С.Ю. Афонькин; Ил. Т.В. Канивец. - СПб.: БКК, 2012. - 96 c.

2. Билич  Г.Л. Анатомия человека: Медицинский атлас / Г.Л. Билич, В.А. Крыжановский. - М.: Эксмо, 2012. - 224 c.

3. Боянович  Ю.В. Анатомия человека: Атлас / Ю.В. Боянович, Н.П. Балакирев. - Рн/Д: Феникс, 2011. - 736 c.

4. Прищепа  И.М. Анатомия человека: Учебное пособие / И.М. Прищепа. - М.: Нов. знание, НИЦ ИНФРА-М, 2013. - 459 c.

5. Швырев, А.А. Анатомия человека. Спланхнология: Атлас-пособие / А.А. Швырев. - Рн/Д: Феникс, 2013. - 126 c.