Кафедра физиологии им. проф. А.Т. Пшоника
Факультет медицинской психологии КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого
Кафедра физиологии им. проф. А.Т. Пшоника
Ю.И. Савченков
ФИЗИОЛОГИЯ
ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ
СИСТЕМЫ
И
ПРИНЦИПЫ РЕГУЛЯЦИИ
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ
ФУНКЦИЙ
(курс лекций для студентов-психологов)
Красноярск, 2010
УДК 612(07)
Физиология центральной нервной системы и принципы регуляции физиологических функций (курс лекций для студентов-психологов) Учебное пособие. - Ю.И. Савченков. Изд. КрасГМУ. - Красноярск, 2000.- 200 с.
Учебное пособие составлено на основе курса лекций, в течение ряда лет, читаемых на факультетах психологии СИБУП и СП КГПУ доктором медицинских наук. профессором, академиком РАЕН Ю.И. Савченковым. Пособие полностью соответствует программе курса «Физиология центральной нервной системы» утвержденной для психологических факультетов Университетов предназначено для студентов – психологов.
ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИОЛОГИЮ ЦНС.
Друзья! Сегодня Вы впервые пришли на лекцию по физиологии человека. Всегда, когда человек сталкивается с чем-то новым, его отношение определяется прежде всего заинтересованностью. А заинтересованность в изучении нового связана в огромной мере с убежденностью человека в значимости этого изучения. Насколько важно знать предмет, для чего он нужен, пригодится ли эта наука в его профессии, в его жизни - вот что должно интересовать человека перед тем, как он приступает к изучению ранее неведомого.
Физиология интересуется тем, как работает организм, его части и органы, как и почему они взаимодействуют друг с другом, чем регулируется эта работа и это взаимодействие. Физиолога интересует не только как работает та или иная функциональная система, но и почему она работает именно так, а не иначе, каковы механизмы деятельности клеток, тканей, органов и систем. Конечной задачей физиологии как науки является обеспечение возможности активного воздействия на функции организма в желаемом направлении.
ЦЕЛЬ курса физиологии центральной нервной системы в системе психологического образования следующая:
На основе знакомства с современными теоретическими знаниями о физиологических функциях и принципах их управления иметь представление о механизмах деятельности центральной нервной системы в процессе регуляции функциональных систем и осуществлении высших психических функций человека.
Физиология тесно связана с многими другими науками, базируясь в своих исканиях на данных одних наук, и являясь. в свою очередь, основой для развития других. Физика и химия, биофизика и биохимия, анатомия, гистология и эмбриология, общая биология, генетика и кибернетика - вот далеко не полный перечень дисциплин, знание которых имеет большое значение для изучения и понимания физиологических процессов, происходящих в организме.
Я думаю, что Вы и сами хорошо себе представляете, для чего психологу надо знать законы и механизмы деятельности всего организма человека и, особенно, его нервной системы. Понять нарушения функций, происходящие в организме при различных нервно-психических проблемах, или, наоборот, распознать проявления нервно-психических отклонений при той или иной патологии соматической сферы, и наметить правильные пути их решения этих проблем можно только при хорошем знании физиологических процессов, протекающих в нормальном, здоровом организме.
Современная физиология является наукой экспериментальной: в основе физиологических исследований лежит опыт, эксперимент. В эксперименте производится искусственное вмешательство в те или иные процессы в организме с целью выяснения роли, значения и взаимной связи отдельных органов и систем. Так, например, при раздражении электрическим током шейного симпатического нерва происходит сужение сосудов уха на оперированной стороне, а перерезка этого нерва вызывает резкое расширение этих сосудов. Эти опыты дали возможность физиологу Клоду Бернару впервые установить нервную регуляцию просвета кровеносных сосудов.
В арсенале физиологии имеются такие методы, как экстирпация, трансплантация, денервация, метод наложения лигатур и анастамозов, фистульные методики, методы раздражения и перерезок, перфузии и регистрации функций и т.д. Большинство указанных методик требует вскрытия животного или хирургической операции. Их применяют в острых или хронических опытах.
Арсенал методов исследования, который используется в опытах на животных, не может быть использован при изучении человеческого организма. Поэтому сведения о функциях многих органов у человека до последнего времени в значительной мере ограничивались данными, полученными в опытах на животных. В настоящее время положение во многом изменилось. Достижения современной физики, радиотехники, электроники и кибернетики дали в руки физиологам такие приборы, которые позволяют, не вмешиваясь в организм человека, регистрировать работу его органов.
Особое место в физиологической науке занимает физиология центральной нервной системы. Связано это с тем, что мозг осуществляет не только взаимодействие человека с окружающей средой и с другими людьми, не только регулирует деятельность всех органов и частей тела, но и является материальным субстратом психической деятельности человека, его сознания. Нейробиология, начиная с работ И. М. Сеченова и И.П. Павлова, вносит неоценимый вклад в понимание механизмов психической деятельности человека, является основой психофизиологии.
Основные понятия общей физиологии возбудимых тканей.
Биологические реакции. Живые организмы и все их клетки обладают раздражимостью, т.е. способностью отвечать на воздействия внешней среды или нарушения их состояния изменением своей структуры или функции, что неразрывно связано с количественными и качественными изменениями обмена веществ и энергии. Изменения структуры и функций организма и его клеток в ответ на различные воздействия называют биологическими реакциями, а сами воздействия, их вызывающие - раздражителями, или стимулами.
Понятие биологической реакции включает все виды ответной деятельности организма, его клеток и органов на различные воздействия.
Реакции клеток проявляются в изменении их формы, структуры, их роста и процесса деления, в образовании в них различных химических соединений, преобразовании потенциальной энергии в кинетическую (электрическую, механическую, тепловую, световую), совершении той или иной работы (перемещении в пространстве, выделении тех или иных веществ, работе по концентрированию в клетке определенных электролитов и т.п.). Еще более разнообразны реакции целостного организма, в особенности - сложные формы поведения. В процессе их осуществления меняется деятельность многих органов и бесчисленного множества клеток, ибо организм всегда реагирует на различные воздействия как единое целое, как единая сложная система.
Раздражители. Раздражителем живой клетки или организма как целого может оказаться любое изменение внешней среды или внутреннего состояния организма, если оно достаточно велико, возникло достаточно быстро, и продолжается достаточно долго.
Все бесконечное многообразие возможных раздражителей можно разделить на 3 группы: физические, физико-химические и химические. К числу физических раздражителей относятся температурные, механические (удар, укол, давление, перемещение, ускорение и т.п.), а также электрические и световые. Физико-химические раздражители представлены изменениями осмотического давления, активной реакции среды, электролитного состава, коллоидального состояния. К числу химических раздражителей относится множество веществ, имеющих различный состав и свойства, и способных изменить обмен веществ клеток (вещества пищи, лекарства, яды, гормоны, ферменты, метаболиты и т.п.).
Раздражителями клеток, вызывающими их деятельность, имеющими особо важное значение в жизненных процессах, являются нервные импульсы. Будучи естественными, т.е. возникающими в самом организме, электрохимическими раздражителями клеток, нервные импульсы, поступая по нервным волокнам от нервных окончаний в ЦНС или приходя от нее к периферическим органам, вызывают направленные изменения их состояния и деятельности.
Все раздражители по месту возникновения делят на внешние (экстеро-) и внутренние (интеро-) раздражители, а по физиологическому значению - на адекватные и неадекватные. Адекватными называют те раздражители, которые действуют на данную биологическую структуру в естественных условиях, к восприятию которых она специально приспособлена эволюцией и чувствительность к которым у нее обычно чрезвычайно велика (глаз - свет, ухо - звук и т.д.). Неадекватными называются те раздражители, для восприятия которых данная клетка или орган специально не приспособлен, но которые в определенных условиях могут вызвать изменения структуры или функции (мышца - может сократиться при ударе, быстром согревании, воздействии электротока, внезапном растяжении, действии кислоты и т.п.).
Возбудимость. Клетки нервной, мышечной и железистой тканей специально приспособлены к осуществлению быстрых реакций на раздражение (возбуждаться). Клетки этих тканей называют возбудимыми, а их способность отвечать на различные раздражения возбуждением - возбудимостью. Возбудимость - это свойство клеточной мембраны отвечать на действие раздражающего (возбуждающего) фактора изменением проницаемости и своего электрического состояния. Это явление и носит название возбуждение. Возбуждение представляет собою сложную биологическую реакцию, проявляющуюся в совокупности физических, физико-химических и функциональных изменений. Обязательным признаком возбуждения является изменение электрического состояния поверхностной клеточной мембраны, (изменение ее мембранного потенциала, МП, и генерация распространяющегося потенциала действия, ПД). Возникнув в одной клетке или в одном ее участке, возбуждение распространяется на другие участки той же клетки или на другие клетки.
Ответ живой клетки на раздражение в форме ли возбуждения и связанной с ним электрической реакции, или в форме сокращения или секреции, происходит всегда после некоторого скрытого, или латентного периода. Так называют период времени между началом действия раздражителя и реакцией ткани на его действие. В течение латентного периода должны пройти изменения состояния ткани, необходимые для того, чтобы проявилась реакция. Латентный период возбудимых тканей короче, чем у невозбудимых, а латентный период электрической реакции ткани короче, чем мышечного сокращения и тем более секреторной реакции.
ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ
ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
Физиология центральной нервной системы (ЦНС) является наиболее сложной, но в то же время и наиболее ответственной главой физиологии, так как у высших млекопитающих и человека нервная система осуществляет функцию связи частей организма между собой, их соотношение и интеграцию, с одной стороны, и функцию связи агентов внешней среды с определенными проявлениями деятельности организма – с другой. Успехи современной науки в расшифровке всей сложности нервной системы основываются на признании единого механизма ее функционирования – рефлекса.
Рефлексы – это все акты организма, которые наступают в ответ на раздражение рецепторов и осуществляются при участии ЦНС. Впервые представление о рефлексе было сформулировано Декартом, развито Сеченовым, Павловым, Анохиным. Каждый рефлекс осуществляется благодаря деятельности определенных структурных образований нервной системы. Однако, прежде чем разбирать особенности строения рефлекторной дуги, мы должны познакомиться со строением и свойствами функциональной единицы нервной системы – нервной клеткой, нейроном.
Строение и функции нейрона. Еще в прошлом веке Рамон-и-Кахал обнаружил, что любая нервная клетка имеет тело (сому), и отростки, которые по особенностям строения и функции разделяются на дендриты и аксон. Аксон у нейрона всегда только один, а дендритов может быть очень много. В 1907 г. Шеррингтон описал способы взаимодействия нейронов между собой и ввел понятие синапса. После того, как Рамон-и-Кахал показал, что дендриты воспринимают раздражение, а аксон посылает импульсы, сформировалось представление о том, что основной функцией нейрона является восприятие. переработка и посылка информации на другую нервную клетку или на рабочий орган (мышцу, железу).
Структура и размеры нейронов сильно варьируют. Диаметр их может колебаться от 4 микрон (клетки-зерна мозжечка) до 130 микрон (гигантские пирамидные клетки Беца). Форма нейронов также разнообразна.
Нервные клетки имеют очень большие ядра, связанные функционально и структурно с мембраной клетки. Некоторые нейроны – многоядерны, например, нейросекреторные клетки гипоталамуса или при регенерации нейронов. В раннем постнатальном периоде нейроны могут делиться.
В цитоплазме нейрона обнаруживают т.н. вещество Ниссля – это гранулы эндоплазматического ретикулюма, богатые рибосомами. Его много вокруг ядра. Под мембраной клетки эндоплазматический ретикулюм образует цистерны, ответственные за поддержание концентрации К+ под мембраной. Рибосомы – это колоссальные фабрики белка. Весь белок нервной клетки обновляется за 3 дня, а при повышении функции нейрона – еще быстрее. Агранулярный ретикулюм представлен аппаратом Гольджи, который как бы окружает всю нервную клетку изнутри. На нем имеются лизосомы, содержащие различные ферменты, пузырьки с гранулами медиатора. Аппарат Гольджи принимает активное участие в формировании пузырьков с медиатором.
И в теле клетки, и в отростках много митохондрий, энергетических станций клетки. Это подвижные органеллы, способные за счет актомиозина передвигаться туда, где в клетке необходима энергия для ее деятельности.
Место отхождения аксона от тела нервной клетки (аксонный холмик) имеет наибольшее значение в возбуждении нейрона. Это – триггерная зона нейрона, именно здесь легче всего возникает возбуждение. В этой области на протяжении 50-100 мк. аксон не имеет миэлиновой оболочки, поэтому аксонный холмик и начальный сегмент аксона обладают наименьшим порогом раздражения (дендрит – 100 мв, сома – 30 мв, аксонный холмик – 10 мв).
Дендриты тоже играют определенную роль в возникновении возбуждения нейрона. На них в 15 раз больше синапсов, чем на соме, поэтому ПД, проходящие по дендритам к соме, способны легко деполяризовать сому и вызвать залп импульсов по аксону. Предполагают, что возбуждение по дендритам проходит с декрементом, поскольку они – зона интеграции в нервной клетке. С позиций интеграции бездекременное проведение невыгодно, так как сома постоянно находилась бы в возбуждении от частых импульсов, приходящих по дендритам.
Спинной мозг.
Центральная нервная система делится на спинной мозг, мозговой ствол и большие полушария. Спинной мозг - это наиболее простой, примитивный по строению и физиологическим функциям отдел ЦНС. Весь спинной мозг представляет собой своеобразный симметричный орган, построенный из однозначных в структурном отношении сегментов, состоящих из серого и белого вещества и связанных с ними двух задних и двух передних корешков. Задние корешки - состоят из чувствительных проводников, передние - из двигательных (закон Белла-Мажанди). В спинном мозгу находятся клеточные тела мотонейронов, иннервирующих все скелетные мышцы (за исключением лица) и тела нейронов, направляющих свои волокна к ганглиям вегетативной нервной системы. В спинной мозг вступают аксоны расположенных в спинномозговых узлах афферентных нейронов. Расположение нервных центров в пределах спинного мозга выявляет последовательность в расположении и метамерность.
В спинном мозге расположены: центр диафрагмального нерва (3-4 шейный сегмент), центры мускулатуры верхних конечностей (5-8 шейные сегменты), центры мускулатуры груди, живота и спины (грудной отдел), центры нижних конечностей (поясничное утолщение), вегетативные центры (грудной и сакральный отделы). Все эти центры являются ответственными за множество рефлекторных актов, присущих спинному мозгу, и за осуществление тонической функции (проприоцептивные тонические рефлексы с участием гамма-мотонейронов спинного мозга).
К числу рефлексов спинного мозга, исследование которых имеет клиническое значение, относятся коленный, ахиллов, разгибательные ладонные рефлексы, сгибательные рефлексы, чесательные, локомоторные и др.
Спинной мозг имеет двустороннюю связь с головным мозгом, и поэтому кроме рефлекторной функции выполняет проводниковую, благодаря наличию многих как восходящих, так и нисходящих проводящих путей, о которых вам известно уже из курса анатомии и гистологии.
Повреждение спинного мозга влечет за собой закономерное нарушение его функций. Опыты на животных свидетельствуют о том, что перерезка спинного мозга, частичная или полная, нарушает и собственную рефлекторную деятельность спинного мозга, и его проводниковую и тоническую функцию. Так, еще со времен Броун-Секара известно, что односторонняя перерезка спинного мозга вызывает ниже области перерезки прекращение произвольных движений на ипселатеральной стороне и исчезновение болевой, температурной и отчасти тактильной чувствительности на контралатеральной. Полный перерыв спинного мозга является причиной глубоких двусторонних нарушений рецепции и произвольных движений.
Поперечный разрез спинного мозга сопровождается наступлением т.н. спинального шока - полного выпадения функций мозга, падение АД и тонуса всей мускулатуры, основная причина которого заключается в прекращении влияний головного мозга на спинной. Повторная перерезка ниже первой уже не дает такого эффекта. Глубина и длительность спинального шока, равно как и тяжесть общих поражений функций организма при полной перерезке спинного мозга различна у разных животных и связана прямой зависимостью со степенью развития головного мозга. Чем выше степень его развития, и чем выше уровень полной перерезки спинного мозга, тем тяжелее сказывается результат этой перерезки на функциональных отправлениях организма.
Особенно тяжело сказывается повреждение спинного мозга на человеке. Высокий перерыв спинного мозга безусловно смертелен в связи с нарушением дыхательной функции. Перерыв на уровне поясничного отдела сопровождается глубоким шоком, полным расслаблением скелетных мышц, резким понижением АД и исчезновением рефлексов на внутренние органы. Рациональная терапия ведет к восстановлению рефлексов, однако все виды деятельности организма при этом необратимо теряют произвольный характер.
Продолговатый мозг.
Непосредственным продолжением спинного мозга у всех позвоночных животных является продолговатый мозг, формирующийся в процессе онтогенеза из заднего мозгового пузыря головного конца мозговой трубки. Продолговатый мозг сохраняет в чертах своего строения отдельные признаки сегментарных примитивных отношений, типичных для спинного мозга. Однако правильность в распределении серого и белого вещества здесь значительно нарушена. В результате структурных и функциональных перестроек, сопровождающих процесс филогенеза, скопления клеточных тел привели к образованию т.н. ядер продолговатого мозга, являющихся центрами более или менее сложных рефлекторных функций. Часть этих ядер входит в состав ретикулярной формации продолговатого мозга. Из 12 пар черепно-мозговых нервов восемь (с 5 по 12) берут свое начало от продолговатого мозга. Многочисленные волокна этих нервов (соматические и вегетативные) образуют связи между продолговатым мозгом и самыми разнообразными органами.
В продолговатом мозге находятся центры афферентной иннервации различных мимических мышц лица, слизистой оболочки ротовой полости, глаза, лабиринта внутреннего уха и многих внутренних органов - органов дыхания, пищеварения, кровообращения. Спинномозговые афферентные нервы связывают продолговатый мозг с рецепторами кожи и скелетной мускулатуры. Сфера рецепции, на которую опирается в своей рефлекторной деятельности продолговатый мозг, значительно расширена по сравнению со спинномозговой рецепцией.
Эфферентные волокна черепно-мозговых нервов, равно как связанные с продолговатым мозгом эфферентные волокна спинномозговых путей, в том числе и вегетативной нервной системы, формируют рефлекторные дуги, при помощи которых продолговатый мозг осуществляет рефлекторную иннервацию жизненно важных органов.
Основная биологическая роль рефлекторной деятельности продолговатого мозга заключается в обеспечении через регуляцию функций иннервируемых им органов постоянства внутренней среды организма (гомеостаза). На уровне продолговатого мозга осуществляется рефлекторная регуляция таких жизненно важных функций, как акт дыхания, защитные рефлексы, связанные с деятельностью дыхательной системы (чихание, кашель), регуляция сердечно сосудистой деятельности, деятельности пищеварительного аппарата (как секреторной, так и моторной), рефлексы сосания, жевания, глотания, рвоты, моргания, слезотечения, потоотделения и т.п.).
Наряду с регуляцией вегетативных функций продолговатый мозг за счет связи с проприорецепторами выполняет роль регулятора тонуса скелетной мускулатуры. Рефлекторная деятельность продолговатого мозга обеспечивает тоническое напряжение прежде всего разгибателей, предназначенных для преодоления силы тяжести (позотонические рефлексы, осуществляющиеся при участии лабиринтных рецепторов и проприорецепторов скелетных мышц).
Наряду с рефлекторной и тонической функциями, продолговатый мозг выполняет и проводниковую функцию. Достаточно указать, что через него осуществляется эфферентная нисходящая связь между двигательными зонами коры больших полушарий и двигательными центрами спинного мозга (пирамидный тракт). Через продолговатый мозг осуществляется и афферентная связь между спинным мозгом и выше лежащими отделами.
К указанному можно прибавить, что продолговатый мозг как относительно высший отдел ЦНС регулирует работу более примитивного спинного мозга. Эта координационная функция нацелена на объединение всех сегментов спинного мозга в единое целое, на обеспечение условий для целостной деятельности спинного мозга.
Таблица 1. Центры и рефлексы продолговатого мозга.
| Центры продолговатого мозга | Рефлексы продолговатого мозга |
| 1) Дыхательный | Жизненно-важные рефлексы |
| 2) Сердечно-сосудистый | Защитные рефлексы |
| 3) Слюноотделения | Рефлексы пищевого поведения |
| 4) Слезоотделения | Рефлексы поддержания позы |
| 5) Кашля | Вегетативные рефлексы |
| 6) Чихания | Вестибуловегетативные |
| 7) Мигания | |
| 8) Рвоты | |
| 9) Сосания | |
| 10) Жевания | |
| 11) Глотания | |
| 12) Поддержания позы |
Повреждение продолговатого мозга связано с нарушением или полным выпадением функций, регулируемых этим отделом ЦНС. Очевидно, что полное разрушение продолговатого мозга ведет к гибели животных, для которых относительное постоянство внутренней среды является обязательным условием существования. Более примитивные животные переносят в течение известного времени разрушение продолговатого мозга, но и у них рефлекторная регуляция функций претерпевает известные нарушения. У человека заболевания продолговатого мозга чрезвычайно тяжело сказывается на всех видах деятельности организма. Непосредственной причиной неизбежной смерти является нарушение деятельности дыхательной системы.
Средний мозг.
Средний мозг, возникающий в процессе онтогенеза из среднего пузыря головного конца мозговой трубки, своими функциональными отправлениями обеспечивает расширение и усовершенствования рефлекторной деятельности продолговатого мозга. Наибольшего развития средний мозг достигает у тех животных, которые, не располагая еще достаточно развитым передним мозгом, должны осуществлять сложные приспособительные реакции на усложняющиеся условия существования. Основным стимулом к развитию среднего мозга оказывается координация функций организма сигналами со зрительных и слуховых рецепторов.
В строении среднего мозга уже окончательно утрачиваются сегментарные признаки. Клеточные элементы образуют здесь сложные скопления в виде ядерных образований, относящихся как непосредственно к среднему мозгу, так и входящих в состав ретикулярной формации мозгового ствола. О функциях ретикулярной формации мы будем говорить особо. Ядра сенсорного, афферентного значения располагаются в дорзальной части среднего мозга (четверохолмие), ядра эфферентного значения - в вентральной его части (красное ядро, черная субстанция и др.).
Через средний мозг в составе т.н. ножек мозга и мозжечка проходят многочисленные проводящие пути, связывающие в восходящем и нисходящем направлениях между собой, с одной стороны, большой мозг и мозжечок, с другой - продолговатый и спинной мозг.
Наиболее крупным сенсорным образованием среднего мозга является четверохолмие. Передние его бугры являются центрами, обеспечивающими ориентировочные рефлексы организма на световые раздражители. Задние бугры - центры слуховых ориентировочных рефлексов. Двигательные ядра среднего мозга, прежде всего красное ядро, являются мощными регуляторами тонуса скелетной мускулатуры. Нарушение связи красного ядра с продолговатым (перерезка ствола мозга на уровне нижней границы красного ядра) вызывает явление т.н. децеребрационной ригидности - резкого повышения тонуса разгибателей. Если у животного, находящегося в состоянии децеребрационной ригидности, произвести последующее разрушение продолговатого мозга, явление ригидности исчезает и сменяется резким падением тонуса всей мускулатуры. В обычных условиях рефлекторная деятельность среднего мозга находится под регулирующим влиянием вышележащих отделов головного мозга. Картины, близкие к явлению децеребрационной ригидности, наблюдаются при поражении высших подкорковых двигательных центров, влекущем за собой торможение нормальной функции красного ядра.
Важная группа рефлексов среднего мозга - установочные (выпрямительные) рефлексы (рефлексы перемены и поддержания позы), а также т.н. статокинетические рефлексы ( сочетанные движения головы и глаз при вращении - например нистагм). Все эти рефлексы осуществляются при участи рецепторов вестибулярного аппарата и проприорецепторов шейных мышц и тела, и позволяют удерживать выбранную позу и координировать движения тела при ее смене.
Мозжечок.
Мозжечок входит в состав заднего мозга. У млекопитающих и человека этот орган достигает своего наивысшего развития и занимает большую часть задней черепной ямки. Мозжечок связан с другими отделами мозга с помощью афферентных и эфферентных путей. Афферентные пути идут к нему из спинного, продолговатого мозга, варолиевого моста, четверохолмия. От клеток Пуркинье мозжечка начинаются пути к ядрам мозжечка - зубчатому, пробковидному, шарообразному. От этих ядер эфферентные волокна идут к среднему мозгу. Через красное ядро мозжечок соединяется эфферентными путями и с корой больших полушарий.
Деятельность мозжечка имеет ближайшее отношение к осуществлению произвольных движений. Однако повреждение мозжечка не влечет за собой двигательных и сенсорных параличей. Лючиани установил, что при удалении мозжечка у животных или поражении его у человека наступают следующие характерные симптомы:
1. атония - выпадение тонуса, вялость мышц;
2. астения- упадок силы мышц, преждевременное расслабление тетанических сокращений;
3. атаксия- невозможность точно соразмерять движение с целью;
4. астазия - наклонность к колебательным движениям;
К этим симптомам следует добавить адиадохокинез, дизэквилибрию. дисметрию - различные проявления нарушения координации движений. У собак, лишенных мозжечка, стато-кинетические и стато-тонические рефлексы сохраняются - если поместить такую собаку в жидкость с удельным весом, близким к удельному весу собаки, то она может плавать, тогда как в воздушной среде она совершает разрозненные, слабые, мало связанные друг с другом движения.
Таким образом, мозжечок нельзя считать органом равновесия, ему нельзя приписывать и значение органа, координирующего движения тела. Роль мозжечка сводится к воздействиям на нижележащие центры, направленные на поддержание тонуса, устойчивости реакций в нервных центрах в точном соответствии этих реакций с текущими задачами, выдвигаемыми перед организмом в данный момент.
Мозжечок обеспечивает правильное выполнение быстрых целенаправленных движений по командам коры больших полушарий в структуре общей программы движений. Экклз говорил: «Как скульптор избирательно удаляет резцом все лишнее из первоначально бесформенного камня, так и мозжечок, подавляя торможением лишние возбуждения, добивается четкой формы двигательной реакции»
Функция мозжечка заключается, таким образом, в рефлекторном обеспечении правильного перемещения тела в пространстве, что в свою очередь достигается обеспечением правильного напряжения различных мышечных групп, торможением лишних движений, лишних примитивных двигательных рефлексов. Физиологической основой этой функции являются рефлекторные регулирующие влияния на двигательные нейроны, иннервирующие скелетную мускулатуру через красное ядро и ядро Дейтерса. Стимулом к проявлению этих координирующих рефлексов служат импульсы с проприорецепторов мышц.
С течением времени расстройства, вызванные у животных удалением мозжечка, сглаживаются, и движения таких животных мало чем отличаются от нормальных. Все явления такой компенсации исчезают после удаления коры больших полушарий.
Помимо влияния на течение реакций в центрах мышечной деятельности, мозжечок оказывает постоянное влияние на течение процессов, регулируемых вегетативной нервной системой, особенно тех, которые имеют отношение к питанию мышц (вегетативное обеспечение мышечных движений)
Промежуточный мозг.
Главными образованиями промежуточного мозга являются зрительные бугры и подбугровая область.
Зрительный бугор (thalamus opticus) является своеобразной сенсорной промежуточной станцией - областью переключения всех афферентных путей, идущих к коре больших полушарий. Бугор является средоточием всех рецептивных нейронов ЦНС, выполняя, таким образом, роль высшего подкоркового центра всей чувствительности тела. Нервные связи бугра с соседними областями головного мозга отличаются исключительным обилием и функциональным многообразием.
Функционально все ядра таламуса делятся на специфические и неспецифические. Волокна от специфических ядер образуют синапсы на ограниченном числе зон коры, а волокна от неспецифических ядер таламуса дают большое количество разветвлений в разных участках коры больших полушарий и вовлекают в процесс возбуждения большое количество корковых нейронов. Специфические ядра имеют прямые связи с определенными участками коры, неспецифические - через подкорковые ядра связаны с разными участками. К специфическим ядрам таламуса относятся латеральное коленчатое тело (место переключения зрительных сигналов), медиальное коленчатое тело (место переключения слуховых сигналов), заднее вентральное ядро (место переключения сигналов с рецепторов кожи, туловища, проприорецепторов и т.п.), заднее медиальное ядро (висцерорецепция), передние ядра таламуса (вкусовая и обонятельная рецепция). Области представительства отдельных частей тела и внутренних органов перекрываются , отсюда - отраженные боли, зоны Геда и т.п. Кроме вышеперечисленных, к специфическим ядрам таламуса относится большая группа ассоциативных ядер, которые получают импульсы от переключающих ядер таламуса, и передают их в кору мозга и в другие отделы ЦНС.
Ассоциативные ядра таламуса объединяются системы. Главными из них являются таламопариетальная (от заднелатерального ядра и подушки таламуса к теменной и височной коре) и таламофронтальная (от медиодорсального и переднего ядер таламуса к фронтальной и лимбической коре)
Эти системы осуществляют мультисенсорную конвергенцию импульсов и пластическую перестройку при гетеромодальных сенсорных воздействиях: избирательное привыкание, сенситизацию и эстраполяцию, а также кратковременное хранение следов интеграции в виде реверберации импульсов
Таблица 2. Специфические ядра таламуса
| ПЕРЕКЛЮЧАЮЩИЕ | АССОЦИАТИВНЫЕ | МОТОРНЫЕ |
| Вентробазальный комплекс Тактильная, проприоцептивная, температурная, болевая, вкусовая информация от мозжечка и базальных ганглиев в соматосенсорную и в моторную кору больших полушарий | Медиодорсальное ядро Проекция в лобные доли | Переднецентральное и контролатеральное ядра Проекция в теменную и височную зону коры больших полушарий |
| Внутреннее коленчатое тело Слуховая информация в слуховые зоны коры | Подушка Переключение сигналов | |
| Наружное коленчатое тело Зрительная информация в зрительные зоны коры | Заднелатеральное ядро Проекция в теменную кору | |
| Переднее ядро Проекция в лимбическую кору |
Неспецифические ядра таламуса многие ученые рассматривают как диэнцефальную часть ретикулярной формации мозгового ствола, однако морфологические и функциональные свойства этой части мозга не похожи на ретикулярные ядра. Джаспер показал, что неспецифическая система таламуса принимает участие в быстрой и кратковременной активации коры в противоположность медленной и длительной активации, осуществляемой ретикулярной формацией мозга. Кроме того, РФ среднего мозга, о работе которой мы будем говорить более подробно на следующей лекции, выполняет функции поддержания тонуса всей коры, а неспецифические ядра таламуса активируют лишь те ее структуры, которые принимают участие в осуществлении конкретных рефлекторных реакций (организация процесса внимания).
Таламус имеет большое значение и как центр формирования ощущений, в частности - как высший центр формирования болевой чувствительности. Это доказывается опытами с раздражением коры и ядер таламуса, клиникой поражений таламуса.
Вместе с тем, зрительные бугры еще являются и центрами непроизвольных выразительных движений, центром эмоциональных проявлений. Разрушение таламуса приводит к выпадению чувствительности и выпадению сокращений мускулатуры лица. непроизвольно сокращающейся при эмоциях - маска страха, гнева, плача и т.п.. Произвольное управление лицевой мускулатурой сохраняется. Если же таламус сохранен, а нарушена моторная зона коры, то наоборот, непроизвольное выражение эмоций остается, произвольное же выпадает.
Подбугровая область (гипоталамус). В состав подбугровой области входят следующие основные ядра: серый бугор, тело Льюиса, nucleus paraventricularis, nucleus supraopthicus, corpora mamillaria. Ядра гипоталамической области связаны с ядрами вегетативных нервов среднего, продолговатого и спинного мозга. Волокна, выходящие из надоптического ядра, проходят в ножке гипофиза и иннервируют заднюю долю гипофиза. Афферентные влияния к ядрам подбугровой области поступают от зрительных бугров, хвостатого тела, чечевицы, красного ядра, черной субст