Сравнительная характеристика нервной и гуморальной регуляции
| Нервная регуляция | Эндокринная регуляция |
| Включается быстро и действует сразу | Включается медленно и действует долго |
| Сигналом служит нервный импульс | Сигналом служит гормон |
| Передача сигнала происходит электрическим (по нервным волокнам) и химическим (синапс) путями | Передача сигнала происходит через жидкие среды организма (химический путь) |
| Распространение сигнала осуществляется по нервным структурам рефлекторной дуги | Распространение сигнала осуществляется по сосудам с током крови |
| Ответная реакция четко локализована | Ответная реакция генерализована (отвечает весь организм) |
Главным регуляторным механизмом в организме человека является нервная система. Работа нервной системы характеризуется:
1) быстрой и точной передачей информации о состоянии внешней и внутренней среды организма;
2) анализом и интеграцией всей информации;
3) организацией адаптивного реагирования на внешние сигналы;
4) регуляцией и координацией деятельности всех органов и систем в соответствии с конкретными условиями деятельности и изменяющимися факторами внешней и внутренней среды организма.
С деятельностью высших отделов нервной системы связано осуществление психических процессов и организация целенаправленного поведения.
Нервная система, являясь единой и высоко интегрированной, на основе структурных и функциональных особенностей, подразделяется на две основные части – центральную и периферическую.
Центральная нервная система включает головной и спинной мозг. Там расположены скопления нервных клеток – нервные центры, осуществляющие прием и анализ информации, ее интеграцию, регуляцию целостной деятельности организма, организацию адаптивного реагирования на внешние и внутренние воздействия.
Периферическая нервная система состоит из нервных волокон, расположенных вне центральной нервной системы. Одни из них – афферентные (чувствительные) волокна – передают сигналы от рецепторов, находящихся в разных частях тела в центральную нервную систему. Другие – эффекторные (двигательные) волокна – из центральной нервной системы на периферию.
Основной структурно-функциональной единицей нервной системы является нейрон. Нейроны – это высокоспециализированные клетки нервной ткани, приспособленные для приема, кодирования, обработки, интеграции, хранения и передачи информации. Нейроны располагаются в нейроглии. Нейрон состоит из тела и отростков двух типов: коротких ветвящихся дендритов и длинного отростка – аксона.
Тело клетки имеет диаметр от 5 до 150 микрон. Оно является биосинтетическим центром нейрона, где происходят сложные метаболические процессы. Тело содержит ядро и цитоплазму, в которой расположены органоиды, участвующие в клеточных биохимических процессах, в том числе и синтезе белков (протеинов).
Имея принципиально общее строение, нейроны сильно различаются размерами, формой, числом, ветвлением и расположением дендритов, длиной и разветвленностью аксона, что свидетельствует об их высокой специализации. Выделяются следующие три типа нейронов.
Пирамидные клетки – крупные нейроны разного размера («коллекторы»), на которых сходятся (конвергируют) импульсы от разных источников.
Дендриты пирамидных нейронов пространственно организованы. Один отросток – апикальный дендрит – выходит из вершины пирамиды, ориентирован вертикально и имеет конечные горизонтальные разветвления. Другие – базальные дендриты – разветвляются у основания пирамиды. Дендриты густо усеяны специальными выростами – шипиками, которые повышают эффективность синаптической передачи. По аксонам пирамидных нейронов импульсация передается другим отделам ЦНС. Пирамидные нейроны по своей функции подразделяются на два типа: афферентные и эфферентные. Афферентные (чувствительными) нейроны. Передают и принимают сигнал из сенсорных рецепторов, мышц, внутренних органов в центральную нервную систему. Нервные клетки, передающие сигналы из центральной нервной системы на периферию, называются эфферентными.
Вставочные клетки или интернейроны. Они меньше по размерам, разнообразны по пространственному расположению отростков (веретенообразные, звездчатые, корзинчатые). Общим для них является широкая разветвленность дендритов и короткий аксон с разной степенью ветвления. Интернейроны обеспечивают взаимодействие различных клеток и поэтому иногда называются ассоциативными.
Представленность разных типов нейронов и характер их взаимосвязи существенно различаются в разных структурах мозга.
В связи с функцией, которую выполняют нейроны, они подразделяются на три группы. Вторую группу составляют нейроны, передающие возбуждение от центральных отделов нервной системы к рабочим органам; они называются двигательными (эффекторными) нейронами. И к третьей группе относятся нейроны, осуществляющие связи между нервными клетками; они называются вставочными (ассоциативными) нейронами.
В зависимости от числа отростков, отходящих от тела, нейроны подразделяются на три группы: униполярные – одноотростчатые, биполярные – с двумя отростками имультиполярные – с тремя и более отростками. Чаще всего встречаются биполярные и мультиполярные нейроны. Униполярные нейроны являются также биполярными, поскольку их единственный отросток в дальнейшем делится на два отростка. Такие нейроны правильнее называть псевдоуниполярными.
Аксон. От тела клетки отходит длинный нитевидный отросток аксон, выполняющий функцию передачи информации от тела нервной клетки. Аксон покрыт особой миелиновой оболочкой, создающей оптимальные условия для проведения сигналов. Конец аксона сильно ветвится, его конечные веточки образуют контакты со множеством других клеток (нервных, мышечных и др.). Скопления аксонов образуют нервное волокно.
Дендриты – многочисленные, сильно ветвящиеся отростки, по которым импульсы возбуждения идут к телу нервной клетки. От одного нейрона может отходить до 1000 дендритов. Тело и дендриты покрыты единой оболочкой и образуют воспринимающую (рецептивную) поверхность клетки. На ней расположена большая часть контактов от других нервных клеток – синапсов. Клеточная оболочка – мембрана – является хорошим электрическим изолятором. По обе стороны мембраны существует электрическая разность потенциалов – мембранный потенциал, уровень которого изменяется при активации синаптических контактов.
Синапс имеет сложное строение. Он образован двумя мембранами: пресинаптической и постсинаптической. Пресинаптическая мембрана находится на окончании аксона, передающего сигнал; постсинаптическая – на теле или дендритах, к которым сигнал передается. В синапсах при поступлении сигнала из синаптических пузырьков выделяются химические вещества двух типов – возбудительные (ацетилхолин, адреналин, норадреналин) и тормозящие (серотонин, гамма-аминомасляная кислота). Эти вещества – медиаторы, действуя на постсинаптическую мембрану, изменяют ее свойства в области контактов. При выделении возбуждающих медиаторов в области контакта возникает возбудительный постсинаптический потенциал (ВПСП), при действии тормозящих медиаторов – соответственно тормозящий постсинаптический потенциал (ТПСП). Их суммация приводит к изменению внутриклеточного потенциала в сторону деполяризации или гиперполяризации. При деполяризации клетка генерирует импульсы, передающиеся по аксону к другим клеткам или работающему органу. При гиперполяризации нейрон переходит в тормозное состояние и не генерирует импульсную активность. Множественность и разнообразие синапсов обеспечивает возможность широких межнейрональных связей и участие одного и того к нейрона в разных функциональных объединениях.
Нейроглия (neuron – нейрон, glia – клей) – это вспомогательная и очень важная составная часть нервной ткани, связанная с нейронами генетически, морфологически и функционально. Клетки нейроглии не проводят нервных импульсов, однако они в нервной ткани выполняют опорную, трофическую, защитную, а также изоляционную функцию. Кроме того, в эпифизе и гипофизе головного мозга, где не наблюдается нейронов, нейроглия составляет основную массу этих органов и выполняет секреторную функцию.
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).
Физиологические свойства нервных центров определяют характер ответных реакций. Эти свойства в значительной мере связаны с особенностями проведения нервных импульсов через синапсы, соединяющие различные нервные клетки.
Торможение в центральной нервной системе.
Тормозные процессы — необходимый компонент в координации нервной деятельности. Во-первых, процесс торможения ограничивает иррадиацию возбуждения, чем способствует его концентрации в необходимых участках нервной системы. Во-вторых, возникая в одних нервных центрах параллельно с возбуждением других нервных центров, процесс торможения тем самым выключает деятельность ненужных в данный момент органов, осуществляя координационную функцию. В-третьих, развитие торможения в нервных центрах предохраняет их от чрезмерного перенапряжения при работе, т. е. играет охранительную роль.
По месту возникновения различают пресинаптическое торможение и постсинаптическое.
Постсинаптическое торможение. Оно возникает в постсинаптической мембране нейрона в результате действия тормозного медиатора и связано с наличием в центральной нервной системе специальных тормозных нейронов. Это особый тип вставочных нейронов, у которых окончания аксонов выделяют тормозной медиатор. Природа тормозного медиатора в настоящее время точно не установлена. Нервные импульсы, подходя к тормозным нейронам, вызывают в них такой же процесс возбуждения, как и в Других нервных клетках. В ответ по аксону тормозной клетки распространяется обычный ПД, но в отличие от других нейронов окончания аксона при этом выделяют не возбуждающий, а тормозной медиатор. Под влиянием этого медиатора возникает кратковременная гиперполяризация постсинаптической мембраны следующего нейрона и регистрируется тормозной постсинаптический потенциал (ТПСП). В результате тормозные клетки не возбуждают, а тормозят те нейроны, на которых оканчиваются их аксоны. Такой вид торможения называют прямым, так как оно возникает сразу, без предварительного возбуждения.
Пресинаптическое торможение. Оно возникает перед синоптическим контактом — в пресинаптической области. Окончания аксонов одной нервной клетки образуют аксоаксональный синапс на окончании аксона другой нервной клетки и блокируют передачу возбуждения в последнем (см. рис. 52, Л). В области такого пресинаптического контакта развивается чрезмерно сильная деполяризация мембраны аксона, которая приводит к состоянию парабиоза (пессимального торможения, по Н. Е. Введенскому). Заторможенный концевой участок аксона прекращает проведение нервных импульсов к синапсу и, значит, к следующей нервной клетке. Этот вид торможения обусловливает ограничение притока афферентных импульсов к нервным центрам.
Доминанта. Активность нервных центров непостоянна, и преобладание активности одних из них над активностью других вызывает заметные перестройки в процессах координации рефлекторных реакций.
В норме в нервной системе редко отсутствуют какие-либо доминанты. Бездоминантное состояние—это очень слабое возбуждение, разлитое более или менее равномерно по различным нервным центрам. Сходное состояние возникает у спортсменов в процессе полного расслабления, при аутогенной тренировке. Путем такого расслабления добиваются устранения мощных рабочих доминант и восстановления работоспособности нервных центров.
Как фактор поведения доминанта связана с высшей нервной деятельностью, с психологией человека. Доминанта является физиологической основой акта внимания. Она определяет характер восприятия раздражения из внешней среды, делая его односторонним, но зато более целеустремленным. При наличии доминанты многие влияния внешней среды остаются вне внимания, но зато более интенсивно улавливаются и анализируются те, которые особенно интересуют человека. Доминанта — мощный фактор отбора биологически и социально наиболее значимых раздражении.