Взаимосочетанная (реципрокная) иннервация мышц-антагонистов.

Для сгибательного движения в суставе необходимо не только сокращение мышц-сгибателей, но и одновре­менное расслабление мышц-разгибателей. При этом в мотонейро­нах мышц-сгибателей возникает процесс возбуждения, а в мотоней­ронах мышц-разгибателей — процесс торможения. При возбужде­нии же центров разгибателей, наоборот, тормозятся центры сгиба­телей. Такие координационные взаимоотношения между моторными центрами спинного мозга были названы взаимосочетанной или реципрокной иннервацией мышц-антагонистов.

Появление и усиление в нервных центрах процесса торможения
при одновременном возбуждении других центров получило по аналогии с физическими процессами название индукции.

В настоящее время выяснены механизмы проявления реципрокной иннервации. Афферентное раздражение (например, болевое раздражение рецепторов кожи) направляется не только по собственному рефлекторному пути к мо­тонейронам мышц-сгибателей, но и одновременно через коллатерали активирует тормозные клетки Рэншоу. Окончания этих клеток образуют тормозные синапсы на мотонейронах мышц-разгибателей, вызывая в них торможение.

Реципрокные отношения между центрами мышц-антагонистов не являются постоянными и единственно возможными. В необходимых ситуациях (например, при фиксации суставов, при точностных дви­жениях) они сменяются одновременным их возбуждением. В этом проявляется большая гибкость, целесообразность сложившихся в организме координации.

Показано, что у человека во время ходьбы и бега основной фор­мой координации являются реципрокные отношения, но помимо них имеются фазы одновременной активности мышц-антагонистов голе­ностопного и, особенно коленного и тазобедренного суставов. Дли­тельность фаз одновременной активности увеличивается с повыше­нием скорости перемещения.

Взаимосочетанные (реципрокные) отношения характерны не только для моторных центров спинного мозга, но и для других цент­ров. Еще в 1896 г. Н. Е. Введенский в опытах на животных наблю­дал при раздражении двигательной зоны одного полушария коры головного мозга реципрокное торможение моторных центров друго­го полушария. При этом сокращение мышц одной половины тела сопровождалось расслаблением одноименных мышц другой.

Реципрокные отношения формируются также при возникновении доминанты, когда при возбуждении одних центров с помощью со­пряженного торможения выключается деятельность других, посто­ронних, нервных центров.

Последовательная смена процессов возбуж­дения и торможения. Взаимоотношения процессов возбуж­дения и торможения в центральной нервной системе могут прояв­ляться во времени в виде последовательной смены возбуждения и торможения в одних и тех же нервных центрах.

«Возбуждение вслед за торможением»впервые наблюдал И. М. Сеченов. Он описал резкое усиление у лягушки рефлекторной деятельности после ее торможения сильным раздражителем: резкий прыжок с голосовой реакцией и восстановлением кожной чувстви­тельности («рефлекс Сеченова»). Позднее было обнаружено «тор­можение вслед за возбуждением» (А. А. Ухтомский). После силь­ных ритмических раздражений лапки лягушки выключение раздра­жителя приводит к мгновенному расслаблению лапки—поднятая конечность падает, как плеть. Описанные взаимоотношения процес­сов возбуждения и торможения часто встречаются в коре больших полушарий при условнорефлекторной деятельности.

Контрастное усиление одного процесса после другого в одном и том же нервном центре получило название последовательной ин­дукции.Оно имеет большое значение при организации ритмической двигательной деятельности, обеспечивая попеременное сокращение и расслабление мышц.

Принцип доминанты по А.А.Ухтомскому. Принцип общего конечного пути, как принцип координации рефлекторных процессов

Доминанта.

Активность нервных центров непостоянна, и преобладание активности одних из них над активностью других вызывает заметные перестройки в процессах координации рефлекторных реакций.

Исследуя особенности межцентральных отношений, А. А. Ухтом­ский обнаружил, что если в организме животного осуществляется сложная рефлекторная реакция, например повторяющиеся акты глотания, то электрические раздражения моторных центров коры не только перестают вызывать в этот момент движения конечностей, но и усиливают и ускоряют протекание начавшейся цепной реакции глотания, сказавшейся главенствующей. Аналогичное явление наб­людалось при отравлении фенолом передних отделов спинного моз­га лягушки. Повышение возбудимости мотонейронов приводило к тому, что отравленная лапка отвечала рефлексом потирания (от­ряхивания) не только на непосредственное раздражение ее кожи кислотой, но и на самые разнообразные посторонние раздражители: поднимание животного со стола в воздух, удар по столу, где оно сидит, прикосновение к передней лапке животного и др.

Подобные эффекты, когда разнообразные поводы вызывают не адекватный им ответ, а реакцию, уже подготовленную в организме, постоянно встречаются и в поведении человека (смысл этого точно передают, например, такие пословицы, как «у кого что болит, тот о том и говорит», «голодной куме все пирог на уме»).

В 1923 г. А. А. Ухтомский сформулировал принцип доминанты как рабочий принцип деятельности нервных центров.

Термином доминантабыл обозначен господствующий очаг воз­буждения в центральной нервной системе, определяющий текущую деятельность организма.

Основные черты доминанты следующие:

1) повышенная возбу­димость нервных центров;

2) стойкость возбуждения во времени;

3) способность к суммации посторонних раздражений;

4) инерция доминанты.

Доминирующий (господствующий) очаг может возник­нуть лишь при определенном функциональном состоянии нервных центров. Одним из условий его образования является повышенный уровень возбудимости нервных клеток, который обусловливается различными гуморальными и нервными влияниями (длительными афферентными импульсациями, гормональными перестройками в организме, воздействиями фармакологических веществ, сознатель­ным управлением нервной деятельностью у человека и пр.).

Установившаяся доминанта может быть длительным состояни­ем, которое определяет поведение организма на тот или иной срок. Способность стойко поддерживать возбуждение во времени — ха­рактерная черта доминанты. Однако далеко не всякий очаг возбуж­дения становится доминантным. Повышение возбудимости нервных клеток и их функционального значения определяется способностью суммировать возбуждение при поступлении любого случайного им­пульса.

Восходящие нервные импульсы могут направляться не только по прямому специфическому пути — в соответствующие проекционные зоны мозга, но и через боковые ответвления — в любые зоны цент­ральной нервной системы. В связи с этим при наличии в каком-либо участке нервной системы очага с оптималь­ным уровнем возбудимости этот очаг приобретает возможность повышать свою возбудимость за счет суммирования не только соб­ственных афферентных раздражений, но и посторонних, адресован­ных другим центрам. Не сила возбуждения, а способность накапли­вать и суммировать его превращает нервный центр в доминирую­щий.

Важным свойством доминанты является инерция. Однажды воз­никшая доминанта может длительное время поддерживаться, и пос­ле удаления первоначального стимула, например при осуществле­нии цепных двигательных рефлексов. Инерция выражается также в том, что доминанта может надолго сохраняться как следовое со­стояние (потенциальная доминанта).

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 раздражений 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 раздражений.

Принцип общего конечного пути. Афферентных нейронов в цент­ральной нервной системе в несколько раз больше, чем эфферентных, В связи с этим многие афферентные влияния поступают к одним и тем же вставочным и эфферентным нейронам, которые являются для них общими конечными путями к рабочим органам. Система реагирующих нейронов образует, таким образом, как бы воронку («воронка Шеррингтона»). Множество разнообразных раздраже­ний может возбудить одни и те же мотонейроны спинного мозга и вызвать одну и ту же двигательную реакцию (например, сокраще­ние мышц-сгибателей верхней конечности). Английский физиолог Ч. Шеррингтон, установивший принцип общего конечного пути, предложил различать союзные (аллиированные) и антагонистиче­ские рефлексы. Встречаясь на общих конечных путях, союзные реф­лексы взаимно усиливают друг друга, а антагонистические — тор­мозят. В первом случае в нейронах общего конечного пути имеет место пространственная суммация (например, сгибательный реф­лекс усиливается при одновременном раздражении нескольких участков кожи). Во втором случае происходит борьба конкурирую­щих влияний за обладание общим конечным путем, в результате чего один рефлекс осуществляется, а другие затормаживаются. При этом освоенные движения выполняются с меньшим трудом, так как в их основе лежат упорядоченные во-времени синхронизирован­ные потоки импульсов, которые проходят через конечные пути лег­че, чем импульсы, поступающие в случайном порядке.

Преобладание на конечных путях той или иной рефлекторной реакции обусловлено ее значением для жизнедеятельности организ­ма в данный момент.

В таком отборе важную роль играет наличие в центральной нервной системе доминанты. Она обеспечивает протекание главной реакции. Например, ритмический шагательный рефлекс и одиноч­ный, непрерывный рефлекс сгибания при болевом раздражении яв­ляются антагонистическими. Однако спортсмен, внезапно получив­ший травму, может продолжать бег к финишу, т. е. осуществлять ритмический рефлекс и подавлять болевые раздражения, которые, поступая к мотонейронам сгибательных мышц, препятствуют попе­ременному сгибанию и разгибанию ноги.