Нейрон і його організація

Розвиток нервової системи у дітей і підлітків

Нервова система—це сукупність клітин та створених ними структур організму, що в процесі еволюції живих істот досягли високої спеціалізації в регуляції адекватної життєдіяльності організму у постійно змінних умовах навколишнього середовища. Структури нервової системи здійснюють прийом та аналіз різноманітної інформації зовнішнього та внутрішнього походження, а також формують відповідні реакції організму на цю інформацію. Нервова система також регулює та координує взаємну діяльність різноманітних органів організму в будь-яких умовах життя, забезпечує фізичну і психічну діяльність, та створює феномени пам'яті, поведінки, сприйняття інформації, мислення, мови та ін.

У функціональному відношенні вся нервова система поділяється на анімальну (соматичну), вегетативну та інтрамуральну. Анімальна нервова система у свою чергу поділяється на дві частини: центральну та периферійну.

Центральна нервова система (ЦНС) представлена головним та спинним мозком. Периферійна нервова система (ПНС) центрального відділу нервової системи об'єднує рецептори (органи чуття), нерви, нервові вузли (сплетіння) та ганглії, розташовані по всьому тілу. Центральна нервова система і нерви ЇЇ периферійної частини забезпечують сприйняття всієї інформації від зовнішніх органів чуття (екстерорецепторів), а також від рецепторів внутрішніх органів (інтерорецепторів) та від рецепторів м'язів (проріорецепторів). Отримана інформація у ЦНС аналізується та у вигляді імпульсів моторних нейронів передається виконуючим органам або тканинам і, перш за все, скелетним руховим м'язам та залозам. Нерви, що здатні передавати збудження з периферії (від рецепторів) у центри (у спинний або головний мозок), називаються чутливими, доцентровими або аферентними, а такі, що передають збудження від центрів до виконуючих органів називаються моторними, центробіжними, руховими, або еферентними.

Вегетативна нервова система (ВИС) іннервує роботу внутрішніх органів, стан кровообігу та лімфообігу, трофічні (обмінні) процеси у всіх тканинах. Ця частина нервової системи включає два відділи: симпатичний (прискорює життєві процеси) і парасимпатичний (переважно знижує рівень життєвих процесів), а також периферійний відділ у вигляді нервів вегетативної нервової системи, які найчастіше об'єднуються з нервами периферійного відділу ЦНС в єдині структури.

Інтрамуральна нервова система (ІНС) представлена окремими сполученнями нервових клітин в певних органах (наприклад, клітини Ауербаха в стінках кишок).

Нейрон і його організація.

Як відомо, структурною одиницею нервової системи є нервова клітина — нейрон, який має тіло (сому), короткі (дендрити) та один довгий (аксон) відростки. Мільярди нейронів організму (18-20 млрд.) утворюють безліч нейронних ланцюгів та центрів. Між нейронами у структурі мозку є також мільярди клітин макро- та мікронейроглії, які виконують для нейронів опорну та трофічну функції. Новонароджена дитина має таку ж кількість нейронів, як і доросла людина. Морфологічний розвиток нервової системи у дітей включає збільшення кількості дендритів і довжини аксонів, наростання числа кінцевих нейронних відростків (шипиків) і між нейронних сполучних структур — синапсів. Відбувається також інтенсивне вкриття відростків нейронів мієліновою оболонкою, що називається процесом мієлінізаціи Тіла і всі відростки нервових клітин первинно вкриті шаром дрібних ізолюючих клітин, що мають назву шваннівських, так як були свого часу вперше відкриті фізіологом І. Шванном. Якщо відростки нейронів мають тільки ізоляцію із шваннівських клітин то вони називаються безм 'якітними і мають сірий колір. Такі нейрони найчастіше зустрічаються у вегетативній нервовій системі. Відростки нейронів, особливо аксони, центральної нервової системи додатково до шваннівських клітин вкриваються мієлиновою оболонкою, яка утворюється тонкими волосками — нейролемами, що проростають від шваннівських клітин і мають білий колір. Нейрони, що мають мієлінову оболонку називаються мя кітними. М'якітйі нейрони, на відміну від безм'якітних, мають не тільки кращу ізольованість проведення нервових імпульсів, а ще і значно більшу швидкість їх проведення (до 120-150 м за сек, тоді як по безм'якітним нейронам ця швидкість не перебільшує 1-2 м за сек.). Останнє обумовлено тим, що мієлиновп оболонка не суцільна, а через кожні 0,5-15 мм має так звані перехвати Ранв'є, де мієлін відсутній і через які нервові імпульси перескакують по принципу розряду конденсатора. Процеси мієлінізації нейронів найбільш інтенсивні у перші 10-12 років життя дитини. Розвиток між нейронних структур (дендритів, шипиків, синапсів) сприяє розвитку розумових здібностей дітей: зростає об'єм пам'яті, глибина і всебічність аналізу інформації, виникає мислення, в тому числі абстрактне. Мієлінізація нервових волокон (аксонів) сприяє підвищенню швидкості І точності (ізольованості) проведення нервових імпульсів, що покращує координацію рухів, дає можливість ускладнювати трудові і спортивні рухи, сприяє формуванню остаточного почерку письма. Мієлінізація нервових відростків відбувається у наступній послідовності: спочатку мієлінізуються відростки нейронів, що формують периферійну частину нервової системи, потім відростки власних нейронів спинного мозку, довгастого мозку, мозочка, а пізніше всіх відростки нейронів великих півкуль головного мозку. Відростки рухових (еферентних) нейронів мієлінізуються раніше чутливих (аферентних).

Нервові відростки багатьох нейронів зазвичай об'єднуються у спеціальні структури, що мають назву нерви і які за будовою нагадують багато провідний провід (кабель). Найчастіше нерви змішані, тобто містять відростки як чутливих так і рухових нейронів або відростки нейронів центральної та вегетативної частин нервової системи. Відростки окремих нейронів ЦНС у складі нервів дорослих людей ізольовані один від другого мієліновою оболонкою, що обумовлює ізольоване проведення інформації. Нерви на базі мієлінізованих нервових відростків, так як і відповідні нервові відростки, називаються м'якітними. Разом з цим зустрічаються і безм'якітні нерви та змішані коли у складі одного нерва проходять як мієлінізовані так і не мієлінізовані нервові відростки.

Найважливішими властивостями та функціями нервових клітин та в цілому всієї нервової системи є ЇЇ подразливість та збудливість. Подразливість характеризує здатність елементі в нервової системи сприймати зовнішні або внутрішні подразнення, що можуть бути створені подразниками механічної, фізичної, хімічної, біологічної та іншої природи. Збудливість характеризує здатність елементів нервової системи переходити від стану спокою до стану активності, тобто відповідати збудженням на дію подразника порогового, або більшого рівня).

Збудження характеризується комплексом функціональних та фізико-хімічних змін, що відбуваються у стані нейронів або інших збудливих утворень (м'язів, секреторних клітин та ін.), а саме: змінюється проникливість клітинної мембрани для іонів Nа, К змінюється концентрація іонів Nа, К в середині та зовні клітини, міняється заряд мембрани (якщо в стані спокою в середині клітини він був від'ємним то при збудженні стає позитивним, а зовні клітини — навпаки). Збудження, що виникає, здатне розповсюджуватись вздовж нейронів та їх відростків і, навіть, переходити за їх межі на інші структури (найчастіше у вигляді електричного біопотенціалу). Порогом подразника вважається такий рівень його дії, що здатний змінювати проникливість клітинної мембрани для іонів Na* і К* з усіма наступними проявленнями ефекту збудження.

Наступна властивість нервової системи — здатність до проведення збудження між нейронами завдяки елементів, що їх зв'язують і мають назву синапсів. Під електронним мікроскопом можна розглянути будову синапсу (рисі), який складається з розширеного закінчення нервового волокна, що має форму лійки, всередині якої є пухирці овальної або круглої форми, які здатні виділяти речовину, що має назву медіатор. Потовщена поверхня лійки має пресинаптичну мембран, а постсинап-тична мембрана міститься на поверхні іншої клітини і має багато складок з рецепторами, які чутливі до медіатора. Між цими мембранами є синоптична щілина. Залежно від функціональної спрямованості нервового волокна медіатор буває збуджувальним (наприклад, ацетілхолін), або гальмівним (наприклад, гаммааміномаслянакислота). Через це синапси поділяються на збуджувальні та гальмівні. Фізіологія синапсу полягає у наступному: коли збудження 1 -го нейрону досягає пресинаптичної мембрани, її проникливість для синаптичних пухирців значно зростає і вони

виходять у синаптичну щілину, лопаються та виділяють медіатор, який діє на рецептори постсинаптичної мембрани і визиває збудження 2-го нейрону, а сам медіатор при цьому швидко розпадається. Таким чином здійснюється передача збудження з відростків одного нейрону на відростки чи тіло іншого нейрону або на клітини м'язів, залоз та ін. Швидкість спрацьовування синапсів дуже висока і сягає 0,019 мс. З тілами та відростками нервових клітин завжди контактують не тільки збуджуючі синапси, але і гальмівні, що створює умови диференційованих відповідей на сприйнятий сигнал. Синаптичний апарат ЦИС формується у дітей до 15-18 років постнатального періоду життя. Найважливіший вплив на формування синаптичних структур створює рівень зовнішньої інформації. Першими в онтогенезі дитини дозрівають збуджуючи синапси (найбільш інтенсивно в період від 1 до 10 років), а пізніше — гальмівні (в 12-15 років). Ця нерівномірність проявляється особливостями зовнішньої поведінки дітей; молодші школярі мало здатні стримувати свої дії, не вгамовані, не здатні до глибокого аналізу інформації, до концентрації уваги, підвищено емоційні і так далі.

Рефлекторна дуга.

Основною формою нервової діяльності є рефлекторні акти, матеріальною основою яких виступає рефлекторна дуга (рис. 2). Найпростіша двонейронна, моносинаптична рефлекторна дуга складається мінімум з п'яти елементів: рецептора, аферентного нейрону, ЦНС, еферентного нейрону та виконуючого органу (ефектора). У схемі полісинаптичних рефлекторних дуг між аферентними та еферентними нейронами є один і більше вставних нейронів (рис. 2). В багатьох випадках рефлекторна дуга замикається у рефлекторне кільце за рахунок чутливих нейронів зворотного зв'язку, які починаються від інтеро- або пропріорецепторів робочих органів і сигналізують про ефект (результат) виконаної дії.

Центральну частину рефлекторних дуг утворюють нервові центри, які фактично є сукупністю нервових клітин, що забезпечують певний рефлекс або регуляцію певної функції, хоча локалізація нервових центрів в багатьох випадках умовна. Нервові центри характеризуються низкою властивостей, серед яких найважливіші: однобічність проведення збудження; затримка проведення збудження (за рахунок синапсів, кожен з яких затримує імпульс на 1,5-2 мс, завдяки чому швидкість руху збудження скрізь синапс у 200 разів нижча, ніж вздовж нервового волокна); сумація збуджень; трансформація ритму збудження (часті подразнення не обов'язково викликають часті стани збудження); тонус нервових центрів (постійна підтримка певного рівня їх збудження);

післядія збудження, тобто продовження рефлекторних актів після припинення дії збудника, що пов'язано з рециркуляцією імпульсів на замкнутих рефлекторних або нейронних ланцюгах; ритмічна активність нервових центрів (здатність до спонтанних збуджень); стомлюваність; чутливість до хімічних речовин та нестачі кисню. Особливою властивістю нервових центрів є їх пластичність (генетично обумовлена здатність компенсувати втрачені функції одних нейронів і, навіть, нервових центрів, іншими нейронами). Наприклад, після хірургічної операції по видаленню окремої частини мозку згодом поновлюється іннервація частин тіла за рахунок проростання нових провідних шляхів, а функції втрачених нервових центрів можуть взяти на себе сусідні нервові центри.

Нервові центри, та проявлення на їх базі процесів збудження і гальмування, забезпечує найважливішу функціональну якість нервової системи—координацію функцій діяльності усіх систем організму, у тому числі при змінних умовах зовнішнього середовища. Координація досягається взаємодією процесів збудження та гальмування^ які у дітей до 13-15 років, як вказувалось вище, не врівноважені з переважанням збуджуючих реакцій. Збудження кожного нервового центру майже завжди поширюється на сусідні центри. Цей процес називається іррадіацією і обумовлений безліччю нейронів, що зв'язують окремі частини мозку. Іррадіація у дорослих людей обмежується гальмуванням, тоді як у дітей, особливо в дошкільному та молодшому шкільному віці, іррадіація мало обмежується, що проявляється нестриманістю їх поведінки. Наприклад, при появі гарної іграшки діти одночасно можуть розкривати рота, кричати, стрибати, сміятися та ін.

Завдяки наступної вікової диференціації і поступового розвитку гальмівних якостей у дітей з 9-10 років формуються механізми і здатність до концентрації збудження, наприклад, здатність до концентрації уваги, до адекватних дій на конкретні подразнення і так далі. Це явище має назву від'ємної індукції. Розсіювання уваги під час дії сторонніх подразників (шуму, голосів) слід розглядати як послаблення індукції і поширення іррадіації, або як результат індуктивного гальмування завдяки виникнення ділянок збудження в нових центрах. У деяких нейронах після припинення збудження виникає гальмування і навпаки. Це явище називається послідовною індукцією, і саме воно пояснює, наприклад, посилену рухову активність школярів під час перерв після рухового гальмування впродовж попереднього уроку. Таким чином, гарантією високої працездатності дітей на уроках є їх активний руховий відпочинок на перервах, а також чергування теоретичних та фізично активних занять.

Функція координації у ЦНС забезпечує різноманітність зовнішньої діяльності організму в тому числі рефлекторні рухи, які міняються і з'являються у різних сполуках, а також найдрібніші м'язові рухові акти під час роботи, письма, в спорті та ін. Координація у ЦНС забезпечує також виконання усіх актів поведінки та психічної діяльності. Здатність до координації є вродженою якістю нервових центрів, але в значній мірі її можна тренувати, що фактично і досягається різноманітними формами навчання, особливо в дитячому віці.