Центральная нервная система. Анатомия и физиология - Страница 4

3) нервный центр – командное устройство, его задача – формирование сообщений;

4) функциональная система, ее задача – реализация определенных функций.

Изучение мозга – это фактически изучение того, как он обрабатывает информацию. Современная наука представляет себе этот процесс в самом общем виде, и выглядит это следующим образом:

– обработка происходит в форме последовательных этапов, каждый этап реализуется определенным нервным центром;

– на каждом из этапов выполняется уникальная операция;

– система функционирует по принципу отрицательной обратной связи: решение нервным центром задачи прерывает его активность.

Такой алгоритм обработки информации возможен благодаря тому, что нервные центры находятся в иерархическом соподчинении. Иерархическая организация нервных центров выражается в следующем:

– нижележащий центр является информационным по отношению к вышележащему;

– вышележащий центр является управляющим по отношению к нижележащему.

В результате каждый нервный центр, входящий в определенную иерархическую систему, имеет два входа и два выхода (рис. 16).

Вход из нижележащего центра является информационным, вход из вышележащего центра – управляющим. Выход, направленный вверх является информационным, выход, направленный вниз, – управляющим.

Рис. 16. Входы и выходы нервного центра

Нервные центры взаимодействуют посредством двух процессов – возбуждения и торможения. Эти процессы характеризуются определенным набором свойств.

Свойства нервных процессов

1) Возбуждение и торможение могут иррадиировать.

Иррадиация – это распространение процесса из очага возникновения на окружающие клетки. Чем сильнее процесс в очаге возникновения, тем дальше он иррадиирует. Возбуждение иррадиирует быстрее торможения.

2) Иррадиация неизбежно сменяется концентрацией. Концентрация – это сосредоточение процесса в месте его первоначального возникновения. Концентрация происходит медленнее, чем иррадиация.

3) Концентрация сопровождается индукцией. Индукция – это свойство вызывать вокруг себя и после себя противоположный процесс. Индукция вытесняет процесс из той области, на которую он иррадиировал.

4) Возбуждение и торможение могут взаимодействовать. Это происходит при иррадиации процессов. Результат взаимодействия зависит от относительной силы конкурирующих процессов.

Распространение возбуждения и торможения

Возбуждение в нервной системе распространяется самостоятельно, торможение распространяется с помощью возбуждения (рис. 17).

Рис. 17. Схемы, иллюстрирующие процессы распространения возбуждения и торможения в нервной системе

Возбудительные связи между нервными центрами могут быть топическими (А), дивергентными (Б) и конвергентными (В) (рис. 18). Топическая связь обеспечивает передачу информации «точка в точку». Такой характер связей позволяет сохранять пространственные характеристики сигналов. Конвергентные и дивергентные связи обеспечивают обмен информацией между параллельными каналами обработки.

Рис. 18. Варианты возбудительных связей в нервной системе Круг – нейронный модуль, колонка кругов – нервный центр

Тормозные связи могут быть четырех типов. Прямое торможение (рис. 19, А) направлено на уменьшение количества каналов обработки.

Рис. 19. Варианты тормозных связей Стрелками показаны возбудительные связи, треугольник обозначает тормозную связь. Белые кружки – возбудительные нейроны, черные кружки – тормозные нейроны

Реципрокное торможение (рис. 19, Б) обеспечивает согласованную работу систем-антагонистов: активация одной системы сопровождается подавлением другой. Возвратное торможение (рис. 19, В) позволяет ограничить длительность и силу реакции нервной клетки. Латеральное торможение (рис. 19, Г) призвано ограничить распространение возбуждения в нервном центре и подчеркнуть фокус реакции. Эфферентное торможение (рис. 19, Д) позволяет вышележащему центру регулировать активность нейронов нижележащего центра.

Торможение в ЦНС может быть двух видов: постсинаптическое и пресинаптическое (рис. 20). Первое направлено на дендрит или тело клетки, второе – на аксон. Первое изменяет заряд мембраны в сторону гиперполяризации и тем самым снижает возбудимость нейрона. Второе препятствует приходу потенциалов действия к синапсу и тем самым блокирует передачу информации между клетками.

Рис. 20. Виды торможения

Одной из важных сторон нервной деятельности является формирование адаптивных реакций, вызванных изменениями среды. Эти реакции могут носить врожденный характер и обеспечиваться генетически закрепленными связями. Реакции могут быть и приобретенными. В этом случае они реализуются благодаря образованию новых функциональных связей. Кроме того, адаптивное поведение может носить произвольный характер и выражаться в форме деятельности, направленной на удовлетворение потребностей. В основе реализации адаптивного поведения лежит несколько базовых механизмов нервной деятельности.

Механизм реагирования посредством врожденных связей

Условия обитания закрепили за каждым видом определенный набор врожденных поведенческих реакций. Эти реакции имеют готовую морфофункциональную основу и называются безусловными рефлексами. Безусловный рефлекс – это постоянная, видоспецифическая, стереотипная, генетически закрепленная реакция организма на внутренние или внешние раздражители, осуществляемая при участии нервной системы. Субстратом безусловных рефлексов являются врожденные нервные связи. Рефлекс реализуется путем последовательной активации элементов рефлекторной дуги – афферентного, центрального и эфферентного звена. Запускается рефлекс активацией входа рефлекторной дуги – рецептивного поля данного рефлекса. Безусловные рефлексы обеспечивают выживание вида. Эволюция врожденных форм поведения проявляется в удлинении цепей рефлекторных реакций. Выделяют несколько уровней сложности безусловных рефлекторных реакций: элементарные, координационные, интегративные и сложнейшие.

Элементарные безусловные рефлексы представлены простейшими реакциями, которые вызываются активацией локального поля рецепторов. Они отличаются высокой степенью автоматизма и стереотипности и выражаются в реализации простых движений или в приспособительных изменениях работы отдельных внутренних органов.

Координационные безусловные рефлексы представлены комплексными реакциями, которые запускаются активацией широкого спектра рецепторов. Это синхронные сокращения и расслабления разных мышечных групп, или согласованные изменения работы нескольких внутренних органов. В реализацию таких рефлексов включаются обратные связи. Этот уровень реагирования обеспечивает формирование целостных двигательных актов и гомеостатических реакций.

Интегративные безусловные рефлексы – это комплексные поведенческие акты, которые вызываются биологически значимыми стимулами. Они проявляются в виде сложноорганизованной двигательной активности, которая сопровождается адекватными вегетативными изменениями. На этом уровне реагирования происходит переход от безусловных рефлексов к поведенческим актам.