Физиология центральной нервной системы

Значительнейшую роль в живом организме играет нервная система, объединяющая клетки, ткани, отдельные органы и системы органов в одно целое. Она осуществляет регуляцию процессов жизнедеятельности, обеспечивая связь организма с внешней средой и приспосабливая организм к ее изменениям. Нервная система – это высокоспециализированная, сложно организованная система, осуществляющая быстродействие, имеющая огромное количество информационных каналов, возможностей обработки поступающих сигналов, реализующая управление. В составе центральной нервной системы около 50 миллиардов нервных клеток. Различные нейроны, образуя нервные связи, представляют собой единую структуру, приобретающую функции, которыми не обладает каждая нервная клетка в отдельности. Нейроны, проявляют активность, генерируя и передавая нервные импульсы, осуществляют взаимодействие различных отделов ЦНС. Воспринимая огромное количество импульсов от многочисленных сенсорных систем, центральная нервная система интегрирует, анализирует эту информацию и на этой основе изменяет или контролирует деятельность рабочих (эффекторных) органов, обеспечивая адекватную ответную реакцию.

Нейрон

Нервная клетка (нейрон) – это морфологическая единица нервной системы, особенности строения и функции которой в высочайшей степени приспособлены к передаче и переработке информации. Нейроны разнообразны, однако в строении каждого из них выделяют несколько значимых функциональных элементов: тело, дендриты, аксон, окончания (терминали) аксона. Процессы синтеза реализуются в теле (соме) нервной клетки. Сома содержит ядро, рибосомы, эндоплазматический ретикулюм и другие органеллы. Это центр «сборки» медиаторов и клеточных белков.

Главная функция аксона – проведение возбуждения к другим клеткам (нервным, мышечным, секреторным). Аксоны могут достигать значительной длины (от нескольких миллиметров до одного метра и более). Аксоны чувствительных (афферентных) нейронов несут информацию от рецепторов, расположенных на периферии, к центральной нервной системе. Длинные отростки эфферентных нейронов проводят возбуждение из ЦНС к скелетным мышцам (аксоны двигательных нейронов) или висцеральным органам (аксоны нейронов вегетативной нервной системы). Итак, специфической функцией аксона является проведение возбуждения, в основе возникновения которого – изменение ионной проницаемости мембраны нервного волокна.

У окончания аксон образует несколько конечных ветвей (терминалей). Каждая терминаль может формировать специализированный контакт (синапс) с другой - нервной, мышечной или железистой клеткой. Таким образом, синапсы осуществляют одностороннюю передачу информации от клетки к клетке. Когда аксонную терминаль охватывает процесс возбуждения, определенное количество молекул медиатора (вещества, синтезированного нейроном) высвобождается в синаптическую щель и связывается с рецепторами, расположенными на постсинаптической мембране. Этот процесс изменяет ионную проницаемость постсинаптической мембраны. Возникающий в результате постсинаптический потенциал может быть возбуждающим или тормозным, вызвать генерацию нервного импульса или, наоборот, препятствовать этому.

Дендриты, относительно более короткие отростки нейрона, ветвясь, отходят от его тела. Основной функцией дендритов обычно является восприятие сигналов из внешней или внутренней среды, а также синаптических влияний. Итак, дендриты – чувствительные отростки нейронов. На дендритах и соме нейрона оканчиваются терминали аксонов сотен или тысяч других нейронов, способных в активном состоянии высвобождать медиаторы, вызывая местное изменение проницаемости мембраны клетки, изменяя ее электрический потенциал. Эти явления, суммируясь, могут вызвать деполяризацию начального сегмента аксона (аксонного холмика), который обладает более низким, чем аксоны и дендриты, пороговым уровнем возбуждения. Если мембрана аксонного холмика деполяризуется до критического уровня, возникает нервный импульс.

Нейроны классифицируют, учитывая их специализацию, называя чувствительными клетки, образующие афферентные пути, по которым информация поступает от рецепторов в ЦНС, а эфферентными, или эффекторными – нейроны, проводящие импульсы от ЦНС к эффекторам. Отростки вставочных, согласно этой классификации, нейронов не выходят за пределы ЦНС. В центральной нервной системе именно вставочные нейроны образуют системы связей, обеспечивая анализ, синтез входящей информации, ее хранение (память), формируя стимулы, выполняющие роль командных сигналов для скелетных мышц и внутренних органов.

Глиальные клетки

Удивительно, но большинство клеток в нервной системе представлено так называемыми глиальными клетками, доля которых среди всех клеток, образующих нервную систему, составляет 90%. Эти клетки фактически заполняют все пространство между нейронами. Астроциты, олигодендроциты и микроглия находятся в головном и спинном мозге, шванновские клетки расположены в периферических нервах. Олигодендроциты центральной нервной системы и шванновские клетки периферических нервов тесно связаны с нервными путями. Многие аксоны заключены в футляр из мембранных выростов глиальных клеток, образующих так называемую миелиновую оболочку, обладающую высоким сопротивлением, изолирующую мембрану аксона. Это способствует значительному повышению скорости проведения возбуждения. Астроциты, располагаясь между кровеносными сосудами и нейронами, являются одним из компонентов гемато-энцефалического барьера. Они регулируют транспорт питательных веществ к нейронам. Клетки микроглии – часть ретикуло-эндотелиальной системы, настоящие фагоциты мозга, в области повреждения их количество увеличивается.