Основные закономерности нервной деятельности

АНАТОМИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ И ГИГИЕНА НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Значение нервной системы.Нервная система выполняет две важнейшие функции: 1) нормального взаимодействия организма с внешним миром, обеспечения его поведения в соответствии с ус­ловиями жизни и 2) объединения и регуляции всех функций орга­низма, жизнедеятельности всего организма, его органов, тканей, клеток и внутриклеточных структур. Первая функция нервной системы названа И. П. Павловым высшей нервной деятельностью, а вторая — низшей нервной деятельностью. Высшая нервная деятельность осуществляется высшим отделом нервной системы — большими полушариями головного мозга и ближайшими подкор­ковыми образованиями и состоит из нервных процессов, обуслов­ливающих единство условных (приобретенных) и безусловных (врожденных) рефлексов головного мозга. У людей деятельность головного мозга не исчерпывается нервными процессами, вызыва­ющими разнообразные условные и безусловные рефлексы, а про­является прежде всего в разнообразных психических процессах, определяющих их социальное поведение: ощущениях, восприятиях, внимании, представлениях, памяти, воображении и творчестве, эмо­циях, мышлении и сознании, волевых процессах.

У людей высшая нервная деятельность несравненно сложнее, чем у животных, и качественно от нее отличается. Она составляет материальную основу психических процессов, которые не , могут протекать без нервных процессов в головном мозге. Однако нельзя отождествлять поведение людей и поведение животных, отождест­влять физиологические нервные процессы высшей нервной дея­тельности, свойственные людям и животным, с психическими про­цессами людей и отрицать общественно-историческую сущность психики людей.

Низшая деятельность саморегулируется нервным и нервно-гу­моральным механизмами, изменяется под влиянием высшей нерв­ной деятельности. В единстве высшей и .низшей нервной деятель­ности ведущая роль принадлежит высшей нервной деятельности. Нервная система как регулятор обмена веществ определяет строе­ние, рост и развитие организма и всех его органов.

Свойства нервной системы.Основные свойства нервной систе­мы — возбудимость, проводимость и лабильность. Раздражение рецепторов трансформируется в них в нервные импульсы, или волны возбуждения, которые появляются во время раздражения

или через некоторое время после него. При длительном раздраже­нии в нервном волокне возникает серия нервных импульсов. Это ритмическое возникновение нервных импульсов зависит от его не­возбудимости во время абсолютной рефрактерной фазы и посте­пенного восстановления возбудимости во время относительной рефрактерной фазы. Следовательно, длительность интервала меж­ду отдельными нервными импульсами зависит от продолжитель­ности этих фаз. Экзальтационная фаза повышенной возбудимости является наиболее благоприятной для возникновения нового нерв­ного импульса. Нервные импульсы по центростремительным нерв­ным волокнам проводятся в центральную нервную систему.

Каждый нервный импульс представляет передвигающееся по нервному волокну изменение обмена веществ, которое сопровож­дается возникновением биотока действия (см. стр. 16). Поэтому, записывая биотоки нерва при проведении нервных импульсов, можно судить об информации, поступающей в нервную систему из рецепторов. Так как после достижения критической пороговой величины высота или амплитуда высоковольтного потенциала действия, или пика, а также его длительность не изменяются на всем протяжении нервного волокна, то, как предполагается, инфор­мация может осуществляться следующим образом. В течение нич­тожно малого отрезка времени нервное волокно может находиться в состоянии либо возбуждения, либо относительного покоя, т. е. нервный импульс может быть или не быть и пик будет либо появ­ляться, либо отсутствовать (правило «все или ничего»). Такое условное обозначение информации в виде цифр 1 (импульса) и 0 (паузы) применяется в электронных кибернетических вычисли­тельных машинах и называется двоичным кодом. Максимальный объем информации зависит от количества двоичных единиц (1 и 0), или бит, передаваемых в этих машинах в течение единицы времени. По-видимому, двоичный код используется также в нервных волок­нах. При этом различный характер информации будет проявляться: 1) в изменении количества импульсов и пауз, или промежутков времени, между отдельными импульсами и 2) в различной груп­пировке импульсов.

При проведении импульсов возбуждения лабильность может не только понижаться, но и повышаться, что приводит к усвоению более высоких ритмов (А. А. Ухтомский). Следовательно, в отли­чие от вычислительной машины, количество, амплитуда и длитель­ность нервных импульсов изменяются в зависимости от изменения физиологического состояния нервных волокон. Поэтому для объе­ма информации, передаваемой нервными волокнами, имеет зна­чение не максимальный, а оптимальный ритм импульсов, который зависит от скорости завершения в волокне восстановительного процесса после каждого импульса.

Интенсивность раздражителей передается не амплитудой им­пульсов, которая ,не изменяется, а их частотой; чем больше интенсивность раздражителя, тем чаще возникают импульсы. Однако в нервной системе зависимость между интенсивностью

раздражителя и частотой импульсов не линейная, а логарифмиче­ская, что зависит от свойств синапсов. Поэтому максимальная частота импульсов — не предел передачи информации о силе раз­дражителя. Как происходит в центральной нервной системе деко­дирование, или анализирование поступающей информации, еще не ясно.

Проведение нервных импульсов по нервным волокнам и через синапсы.Высоковольтный потенциал, возникающий при возбуж­дении рецептора в нервном волокне, в 5—10 раз больше порога раздражения рецептора. Проведение волны возбуждения по нерв­ному волокну обеспечивается тем, что каждый последующий его участок раздражается высоковольтным потенциалом предыдущего участка. В мякотных нервных волокнах этот потенциал распростра­няется не непрерывно, а скачкообразно; он перескакивает через один или даже несколько перехватов Ранвье, в которых усилива­ется. Продолжительность проведения возбуждения между двумя соседними перехватами Ранвье равняется 5—10% длительности высоковольтного потенциала.

Проведение нервного импульса по нервному волокну проис­ходит только при условии его анатомической непрерывности и нормального физиологического его состояния. Нарушение физио­логических свойств нервного волокна сильным охлаждением или отравлением ядами и наркотиками прекращает проведение нерв­ного импульса даже при анатомической его непрерывности.

Нервные импульсы проводятся изолированно по отдельным двигательным и чувствительным нервным волокнам, которые вхо­дят в состав смешанного нерва, что зависит от изолирующих свой­ств покрывающих их миелиновых оболочек. В безмякотных нерв­ных волокнах биоток распространяется непрерывно вдоль волокна и благодаря соединительнотканной оболочке не переходит с одного волокна на другое. Нервный импульс может распространяться по нервному волокну в двух направлениях: центростремительном и центробежном. Следовательно, существуют три правила проведе­ния нервного импульса в нервных волокнах: 1) анатомической непрерывности и физиологической целости, 2) изолированного про­ведения и 3) двустороннего проведения.

Через 2—3 дня после отделения нервных волокон от тела ней­рона они начинают перерождаться, или дегенерировать, и прове­дение нервных импульсов прекращается. Нервные волокна и мие­лин разрушаются и сохраняется только соединительнотканная обо­лочка. Если соединить перерезанные концы нервных волокон, или нерва, то после дегенерации тех участков, которые отделены от нервных клеток, начинается восстановление, или регенерация, нервных волокон со стороны тел нейронов, из которых они про­растают в сохранившиеся соединительнотканные оболочки. Реге­нерация нервных волокон приводит к восстановлению проведения импульсов.

В отличие от нервных волокон через нейроны нервной системы нервные импульсы проводятся только в одном направлении — от

рецептора к работающему органу. Это зависит от характера про­ведения нервного импульса через синапсы. В нервном волокне над пресинаптической мембраной есть множество мельчайших пузырь­ков ацетилхолина. При достижении биотоком пресинаптической мембраны часть этих пузырьков лопается, и ацетилхолин проходит через мельчайшие отверстия в пресинаптической мембране в синаптическую щель.

Рис. 100. Область контакта синаптической бляшки и тела нейрона под электронным микроскопом. Стрел­ками показана синаптическая щель. У пресинапти­ческой мембраны видны пузырьки ацетилхолина. Митохондрии, окрашенные темнее, находятся позади

В постсинаптической мембране имеются участки, обладающие особым сродством к ацетилхолину, который вызывает временное появление пор в постсинаптической мембране, отчего она стано­вится временно проницаемой для ионов (рис. 100). В результате в постсинаптической мембране возникает возбуждение и высоко­вольтный потенциал, который распространяется по следующему нейрону или по имнервируемому органу. Следовательно, передача возбуждения через синапсы происходит химическим путем посред­ством посредника, или медиатора, ацетилхолина,а проведение воз­буждения по следующему нейрону снова осуществляется электри­ческим путем.

Действие ацетилхолина на проведение нервного импульса через синапс кратковременно; он быстро разрушается, гидролизуется ферментом холинэстеразой.

Так как химическая передача нервного импульса в синапсе

происходит в течение доли мсек, то в каждом синапсе нервный импульс на это время задерживается.

В отличие от нервных волокон, в которых информация пере­дается по принципу «все или ничего», т. е. дискретно, в синапсах информация передается по принципу «больше или меньше», т. е. градуально. Чем больше до некоторого предела образуется медиа­тора ацетилхолина, тем выше частота высоковольтных потенциа­лов в последующем нейроне. После этого предела возбуждение переходит в торможение. Таким образом, цифровая информация, передаваемая по нервным волокнам, переходит в синапсах в изме­рительную информацию. Измерительные электронные машины,

в которых имеются определен^{ные соотношения межд}у Р^еально измеряемыми количествами ^{и теми} величинами, которые они представляют, называются аналоговыми, работающими по принципу «больше или мень­ше»; можно считать, что в си­напсах происходит аналогич­ный процесс и совершается его переход в цифровой. Следо­вательно, нервная система функционирует по смешанному типу: в ней совершаются и
цифровые и аналоговые процессы.