Глава XI. Физиология центральной нервной системы

Центральная нервная система включает головной и спинной мозг, выполняющие в организме человека и животных сложнейшие функции.

Значение центральной нервной системы. 1. Центральная нервная система обеспечивает взаимную связь отдельных органов и систем, согласует и объединяет их функции. Благодаря этому организм работает как единое целое. Точность контроля за работой внутренних органов достигается существованием двусторонней круговой связи между центральной нервной системой и периферическими органами.

2. Центральная нервная система осуществляет связь организма и взаимодействие его как целого с внешней средой, а также индивидуальное приспособление к внешней среде - поведение человека и животных.

3. Головной мозг является органом психической деятельности. В результате поступления нервных импульсов в клетки коры головного мозга возникают ощущения и на их основе проявляются специфические качества высокоорганизованной материи - процессы сознания и мышления.

Структура и функции нейронов. Центральная нервная система состоит из нервных клеток, которые называются нейронами. В каждом нейроне различают тело и отростки - аксон и дендриты.

Аксон - длинный отросток - проводит возбуждение от тела нервной клетки к другим нейронам или к периферическим органам; дендриты - короткие, сильно ветвящиеся отростки - осуществляют связь между отдельными нервными клетками.

Тело нервной клетки и ее отростки покрыты мембраной, избирательно проницаемой в состоянии покоя главным образом для ионов калия, а при возбуждении преимущественно для ионов натрия. В условиях покоя мембранный потенциал различных нервных клеток обычно равен 50-70 мВ. При возбуждении возникающий потенциал действия составляет 80-110 мВ.

Внутри нейрона находится желеобразное вещество - нейроплазма. Тела нервных клеток выполняют трофическую функцию по отношению к отросткам, т. е. регулируют их обмен веществ.

При перерезке нервного волокна его периферическая часть отмирает. Отрезок нервного волокна, сохранивший связь с телом нервной клетки, продолжает нормально функционировать, обмен веществ в нем не нарушается. Такой отрезок нерва может расти, достичь мышцы, в результате чего восстанавливается ее функция.

Этой особенностью нервного волокна пользуются нейрохирурги. Они сшивают участки поврежденного нерва. Постепенно функция парализованной конечности может восстановиться.

Нервная клетка возбуждается нервными импульсами, поступающими с периферии от рецепторов по центростремительным нервным путям или от других нейронов. Нервные клетки могут активироваться также под влиянием гуморальных воздействий. Примером являются клетки дыхательного центра, которые возбуждаются углекислым газом.

Центральная нервная система состоит из серого и белого вещества. Серое вещество представляет собой скопление нервных клеток, белое вещество состоит из их отростков. Кроме нервных клеток, в центральной нервной системе имеется межуточная ткань - нейроглия. Она со всех сторон окружает нейроны.

Синапсы в центральной нервной системе. В центральной нервной системе нервные клетки связаны друг с другом посредством синапсов. Синапс - место контакта двух нейронов. Центральные синапсы делятся на аксосоматические, аксодендритические и аксо-аксональные. Аксосоматические синапсы обеспечивают связь между телом нервной клетки и аксоном другой нервной клетки, аксодендритические связывают аксоны и дендриты нейронов, аксо-аксональные осуществляют контакт между аксонами нервных клеток. Таким образом, центральные синапсы обеспечивают многочисленные связи между нейронами, что делает возможной сложную координацию и интеграцию рефлекторной деятельности. Одно нервное волокно может образовывать до 10000 синапсов на многих нервных клетках.

Синапсы центральных нейронов, так же как и периферических, состоят из нервного окончания (терминали), покрытого пресинаптической мембраной, синаптической щели и постсинаптической мембраны, находящейся на теле или дендритах нейрона, к которым передаются нервные импульсы.

В нервных окончаниях вырабатываются и накапливаются особые химические вещества, участвующие в передаче возбуждения через синапс. Эти вещества получили название медиаторов.

В центральной нервной системе различают возбуждающие и тормозные синапсы.

В возбуждающих синапсах под влиянием нервных импульсов освобождается возбуждающий медиатор (ацетилхолин, норадреналин, глутамат, серотонин), который через синаптическую щель поступает к постсинаптической мембране и вызывает кратковременное повышение ее проницаемости для ионов натрия и возникновение деполяризации. Когда деполяризация достигает определенного (критического) уровня, возникает распространяющееся возбуждение - потенциал действия.

В тормозных синапсах выделяются особые тормозные медиаторы (ГАМК - гамма-аминомасляная кислота и др.). Они изменяют проницаемость постсинаптической мембраны по отношению к ионам калия или хлора. В результате повышается уровень мембранного потенциала - явление гиперполяризации, что препятствует дальнейшему распространению возбуждения.

Многие клетки в центральной нервной системе обладают автоматией. В этих клетках могут возникать нервные импульсы даже в отсутствие внешних раздражений под влиянием продуктов обмена веществ (например, нейроны дыхательного центра).

Классификация нейронов. По выполняемой функции нейроны делят на три основные группы: 1) воспринимающие, чувствительные, или рецепторные; 2) исполнительные, или эффекторные; 3) контактные, или промежуточные (вставочные).

Воспринимающие нейроны несут нервные импульсы в центральную нервную систему, к рефлекторному центру. Отростки этих нервных клеток называют афферентными, или центростремительными, волокнами. Эффекторные - двигательные или секреторные - нейроны передают нервные импульсы от центральной нервной системы по эфферентным или центробежным волокнам к различным органам, изменяя их состояние и деятельность. Контактные нейроны осуществляют связь между различными нейронами.