Основные закономерности нервной деятельности

АНАТОМИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ И ГИГИЕНА НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Значение нервной системы. Нервная система выполняет две важнейшие функции: 1) нормального взаимодействия организма с внешним миром, обеспечения его поведения в соответствии с условиями жизни и 2) объединения и регуляции всех функций организма, жизнедеятельности всего организма, его органов, тканей, клеток и внутриклеточных структур. Первая функция нервной системы названа И. П. Павловым высшей нервной деятельностью, а вторая — низшей нервной деятельностью. Высшая нервная деятельность осуществляется высшим отделом нервной системы — большими полушариями головного мозга и ближайшими подкорковыми образованиями и состоит из нервных процессов, обусловливающих единство условных (приобретенных) и безусловных (врожденных) рефлексов головного мозга. У людей деятельность головного мозга не исчерпывается нервными процессами, вызывающими разнообразные условные и безусловные рефлексы, а проявляется прежде всего в разнообразных психических процессах, определяющих их социальное поведение: ощущениях, восприятиях, внимании, представлениях, памяти, воображении и творчестве, эмоциях, мышлении и сознании, волевых процессах.

У людей высшая нервная деятельность несравненно сложнее, чем у животных, и качественно от нее отличается. Она составляет материальную основу психических процессов, которые не, могут протекать без нервных процессов в головном мозге. Однако нельзя отождествлять поведение людей и поведение животных, отождествлять физиологические нервные процессы высшей нервной деятельности, свойственные людям и животным, с психическими процессами людей и отрицать общественно-историческую сущность психики людей.

Низшая деятельность саморегулируется нервным и нервно-гуморальным механизмами, изменяется под влиянием высшей нервной деятельности. В единстве высшей и.низшей нервной деятельности ведущая роль принадлежит высшей нервной деятельности. Нервная система как регулятор обмена веществ определяет строение, рост и развитие организма и всех его органов.

Свойства нервной системы. Основные свойства нервной системы — возбудимость, проводимость и лабильность. Раздражение рецепторов трансформируется в них в нервные импульсы, или волны возбуждения, которые появляются во время раздражения

или через некоторое время после него. При длительном раздражении в нервном волокне возникает серия нервных импульсов. Это ритмическое возникновение нервных импульсов зависит от его невозбудимости во время абсолютной рефрактерной фазы и постепенного восстановления возбудимости во время относительной рефрактерной фазы. Следовательно, длительность интервала между отдельными нервными импульсами зависит от продолжительности этих фаз. Экзальтационная фаза повышенной возбудимости является наиболее благоприятной для возникновения нового нервного импульса. Нервные импульсы по центростремительным нервным волокнам проводятся в центральную нервную систему.

Каждый нервный импульс представляет передвигающееся по нервному волокну изменение обмена веществ, которое сопровождается возникновением биотока действия (см. стр. 16). Поэтому, записывая биотоки нерва при проведении нервных импульсов, можно судить об информации, поступающей в нервную систему из рецепторов. Так как после достижения критической пороговой величины высота или амплитуда высоковольтного потенциала действия, или пика, а также его длительность не изменяются на всем протяжении нервного волокна, то, как предполагается, информация может осуществляться следующим образом. В течение ничтожно малого отрезка времени нервное волокно может находиться в состоянии либо возбуждения, либо относительного покоя, т. е. нервный импульс может быть или не быть и пик будет либо появляться, либо отсутствовать (правило «все или ничего»). Такое условное обозначение информации в виде цифр 1 (импульса) и 0 (паузы) применяется в электронных кибернетических вычислительных машинах и называется двоичным кодом. Максимальный объем информации зависит от количества двоичных единиц (1 и 0), или бит, передаваемых в этих машинах в течение единицы времени. По-видимому, двоичный код используется также в нервных волокнах. При этом различный характер информации будет проявляться: 1) в изменении количества импульсов и пауз, или промежутков времени, между отдельными импульсами и 2) в различной группировке импульсов.

При проведении импульсов возбуждения лабильность может не только понижаться, но и повышаться, что приводит к усвоению более высоких ритмов (А. А. Ухтомский). Следовательно, в отличие от вычислительной машины, количество, амплитуда и длительность нервных импульсов изменяются в зависимости от изменения физиологического состояния нервных волокон. Поэтому для объема информации, передаваемой нервными волокнами, имеет значение не максимальный, а оптимальный ритм импульсов, который зависит от скорости завершения в волокне восстановительного процесса после каждого импульса.

Интенсивность раздражителей передается не амплитудой импульсов, которая,не изменяется, а их частотой; чем больше интенсивность раздражителя, тем чаще возникают импульсы. Однако в нервной системе зависимость между интенсивностью

раздражителя и частотой импульсов не линейная, а логарифмическая, что зависит от свойств синапсов. Поэтому максимальная частота импульсов — не предел передачи информации о силе раздражителя. Как происходит в центральной нервной системе декодирование, или анализирование поступающей информации, еще не ясно.

Проведение нервных импульсов по нервным волокнам и через синапсы. Высоковольтный потенциал, возникающий при возбуждении рецептора в нервном волокне, в 5—10 раз больше порога раздражения рецептора. Проведение волны возбуждения по нервному волокну обеспечивается тем, что каждый последующий его участок раздражается высоковольтным потенциалом предыдущего участка. В мякотных нервных волокнах этот потенциал распространяется не непрерывно, а скачкообразно; он перескакивает через один или даже несколько перехватов Ранвье, в которых усиливается. Продолжительность проведения возбуждения между двумя соседними перехватами Ранвье равняется 5—10% длительности высоковольтного потенциала.

Проведение нервного импульса по нервному волокну происходит только при условии его анатомической непрерывности и нормального физиологического его состояния. Нарушение физиологических свойств нервного волокна сильным охлаждением или отравлением ядами и наркотиками прекращает проведение нервного импульса даже при анатомической его непрерывности.

Нервные импульсы проводятся изолированно по отдельным двигательным и чувствительным нервным волокнам, которые входят в состав смешанного нерва, что зависит от изолирующих свойств покрывающих их миелиновых оболочек. В безмякотных нервных волокнах биоток распространяется непрерывно вдоль волокна и благодаря соединительнотканной оболочке не переходит с одного волокна на другое. Нервный импульс может распространяться по нервному волокну в двух направлениях: центростремительном и центробежном. Следовательно, существуют три правила проведения нервного импульса в нервных волокнах: 1) анатомической непрерывности и физиологической целости, 2) изолированного проведения и 3) двустороннего проведения.

Через 2—3 дня после отделения нервных волокон от тела нейрона они начинают перерождаться, или дегенерировать, и проведение нервных импульсов прекращается. Нервные волокна и миелин разрушаются и сохраняется только соединительнотканная оболочка. Если соединить перерезанные концы нервных волокон, или нерва, то после дегенерации тех участков, которые отделены от нервных клеток, начинается восстановление, или регенерация, нервных волокон со стороны тел нейронов, из которых они прорастают в сохранившиеся соединительнотканные оболочки. Регенерация нервных волокон приводит к восстановлению проведения импульсов.

В отличие от нервных волокон через нейроны нервной системы нервные импульсы проводятся только в одном направлении — от

рецептора к работающему органу. Это зависит от характера проведения нервного импульса через синапсы. В нервном волокне над пресинаптической мембраной есть множество мельчайших пузырьков ацетилхолина. При достижении биотоком пресинаптической мембраны часть этих пузырьков лопается, и ацетилхолин проходит через мельчайшие отверстия в пресинаптической мембране в синаптическую щель.

Рис. 100. Область контакта синаптической бляшки и тела нейрона под электронным микроскопом. Стрелками показана синаптическая щель. У пресинаптической мембраны видны пузырьки ацетилхолина. Митохондрии, окрашенные темнее, находятся позади

В постсинаптической мембране имеются участки, обладающие особым сродством к ацетилхолину, который вызывает временное появление пор в постсинаптической мембране, отчего она становится временно проницаемой для ионов (рис. 100). В результате в постсинаптической мембране возникает возбуждение и высоковольтный потенциал, который распространяется по следующему нейрону или по имнервируемому органу. Следовательно, передача возбуждения через синапсы происходит химическим путем посредством посредника, или медиатора, ацетилхолина,а проведение возбуждения по следующему нейрону снова осуществляется электрическим путем.

Действие ацетилхолина на проведение нервного импульса через синапс кратковременно; он быстро разрушается, гидролизуется ферментом холинэстеразой.

Так как химическая передача нервного импульса в синапсе

происходит в течение доли мсек, то в каждом синапсе нервный импульс на это время задерживается.

В отличие от нервных волокон, в которых информация передается по принципу «все или ничего», т. е. дискретно, в синапсах информация передается по принципу «больше или меньше», т. е. градуально. Чем больше до некоторого предела образуется медиатора ацетилхолина, тем выше частота высоковольтных потенциалов в последующем нейроне. После этого предела возбуждение переходит в торможение. Таким образом, цифровая информация, передаваемая по нервным волокнам, переходит в синапсах в измерительную информацию. Измерительные электронные машины,

в которых имеются определен^ные ^{соотношения} ^между Р^еально измеряемыми количествами ^и ^теми величинами, которые они представляют, называются аналоговыми, работающими по принципу «больше или меньше»; можно считать, что в синапсах происходит аналогичный процесс и совершается его переход в цифровой. Следовательно, нервная система функционирует по смешанному типу: в ней совершаются и
цифровые и аналоговые процессы.