Нервная система и координация

Содержание

Введение

1. Вегетативная нервная система

2. Центральная нервная система: спинной и головной мозг

3. Строение нервных клеток

4. Рефлексы

5. Функции рефлексов и нервной системы

Заключение

Список литературы

Введение

Чем бы мы ни занимались, наша нервная система незримо участвует в каждом нашем действии. Это - самая сложная и важнейшая сеть управления и связи в организме человека.

Нервная система крайне важна для зрения и слуха, ощущения боли и удовольствия, двигательного контроля, регулирования таких функций организма как пищеварение и дыхание, а также для развития мышления, речи, памяти и навыков принятия решения.

«Рабочими элементами» нервной системы являются миллионы взаимосвязанных клеток - нейронов, выполняющих ту же функцию, что и провода в сложной электрической машине. Нейроны принимают сигналы в одной части нервной системы и передают их в другую ее часть, где эти сигналы могут поступить на другие нейроны или вызвать какое-либо действие, например, сокращение мышечных волокон.

Нейроны - очень хрупкие клетки, которые легко могут быть повреждены или уничтожены в результате травмы, инфекции, давления, химического воздействия или недостатка кислорода. Более того, так как разрушенные нейроны не восстанавливаются, такие нарушения чреваты серьезными последствиями. Нервная система - центральная нервная система (ЦНС) - состоит из спинного мозга. Вторая - периферическая нервная система (ПНС) - включает все нервные ткани за пределами центральной нервной системы. И периферическая, и центральная нервные системы состоят из ряда компонентов, У периферической нервной системы два отдела: внешняя и внутренняя - вегетативная нервная система.

Соматическая система играет двойную роль. Во-первых, она собирает информацию от органов чувств и посылает ее в центральную нервную систему. Во-вторых, она передает сигналы от центральной нервной системы скелетным мышцам в ответ на полученную информацию, осознанные и неосознанные действия.

1. Вегетативная нервная система

Вегетативная нервная система отвечает за регулирование функций внутренних органов и желез, включая сердце, желудок, почки и поджелудочную железу. Соматическая нервная система состоит из двух основных компонентов - сенсорной и моторной систем. Информация о внешнем мире воспринимается органами чувств, например, глазами, имеющими особые рецепторные клетки. Другие подобные клетки воспринимают сигналы боли, осязания и температуры кожи. Сигналы от этих рецепторов передаются в ЦНС по чувствительным нервным волокнам. Совокупность таких сигналов, интенсивность которых достигает миллионов импульсов в секунду, дает нам необходимую информацию о внешнем мире.

По чувствительным нервным волокнам информация поступает в ЦНС, а оттуда команды, передаются тем или иным мышцам по двигательным нервным волокнам.

И чувствительные, и двигательные нервные волокна входят в состав сенсорных и моторных нейронов. Все нейроны состоят из чела клетки и ряда проводящих волокон. Чувствительные и двигательные волокна ПНС - просто самые длинные волокна соответствующих нейронов. Тела клеток чувствительных нервных волокон находятся рядом с головным или спинным мозгом, а моторных нейронов - внутри головного или спинного мозга.

Двигательные и чувствительные волокна, несущие сообщения от того или иного органа или участка организма и обратно, собираются в пучок - нерв. Считается, что разные нервы «питают» конкретный участок или орган. В общей сложности, от ЦНС отходят 43 нары нервов: 12 пар черепно-мозговых нервов от головного мозга и 31 пара с двух сторон спинного мозга.

Черепно-мозговые нервы питают органы чувств и мышцы внутри черепа, хотя очень важный нерв такого рода - блуждающий пери - отвечает за работу органов пищеварения, сердца и легочных дыхательных путей. Некоторые черепно-мозговые нервы (например, зрительный нерв глаза) состоят только из чувствительных волокон.

Спинномозговые нервы отходят здесь и там от спинного мозга и всегда содержат как двигательные, так и чувствительные волокна. Они питают все участки нашего тела, расположенные ниже шеи. Каждый такой нерв крепится к спинному мозгу двумя корешками, в одном из них находятся двигательные, а во втором - чувствительные волокна.

Таким образом, ПНС служит только для передачи сенсорных и моторных сообщений между центральной нервной системой и мышцами, железами и органами чувств. Периферическая нервная система практически не участвует в анализе сенсорных сигналов или формировании моторных сигналов, поскольку оба эти действия выполняет ЦНС.

2. Центральная нервная система: спинной и головной мозг

Головной и спинной мозг образуют центральный процессор нервной системы, который с помощью чувствительных волокон получает информацию от органов чувств и рецепторов, фильтрует и анализирует ее, а затем по двигательным волокнам посылает команды, вызывающие соответствующую реакцию в мышцах и железах. Такая задача по анализу или обработке данных может быть относительно пропой для определенных функций спинного мозга, но головной мозг, как правило, выполняет очень сложный анализ, в котором участвуют тысячи различных нейронов.

Сам спинной мозг - это почти цилиндрический столб нервных тканей длиной около 40 см, расположенный внутри позвоночника человека между головным мозгом и нижним отделом спины. Он выполняет две важнейшие функции. Во-первых, он играет роль двустороннего проводящего пути между головным мозгом и ПНС. Это достигается с помощью сенсорных и моторных нейронов, их длинные пучки волокон отходят от разных участков головного мозга. Они тянутся на различные расстояния вдоль спинного мозга, а их окончания, наиболее удаленные от головного мозга, соприкасаются с волокнами или телами клеток сенсорных или моторных нейронов ПНС. Сигналы могут передаваться через промежутки - синапсы - между периферическими и спинномозговыми нейронами. Вторая функция спинного мозга связана с управлением простыми рефлекторными действиями. Эту задачу выполняют нейроны, чьи волокна тянутся на короткие расстояния вверх и вниз по спинному мозгу, а также промежуточные нейроны, передающие сигналы непосредственно между сенсорными и моторными нейронами.

Если, например, вы случайно коснулись рукой горячей плиты, болевые рецепторы кожи посылают сигналы по чувствительным волокнам и спинной мозг, Часть этих сигналов немедленно передается нейронами моторным нейронам, управляющим мышцами руки и кисти, и вы быстро, «автоматически» отдергиваете руку. Другие сигналы проходят вверх по спинному мозгу и передаются промежуточными нейронами моторным нейронам, управляющим мышцами шеи. В результате голова автоматически поворачивается в направлении источника боли. Далее сигналы поступают в головной мозг и вызывают осознанное ощущение жара и боли.

Мозг состоит из трех основных частей. Его ствол является продолжением спинного мозга и служит опорой большого мозгового свода - головного мозга, ответственного за большую часть сознательного мышления. Ниже располагается мозжечок. Хотя многие сенсорные и моторные нейроны, соответственно, оканчиваются и начинаются в головном мозге, большинство мозговых нейронов являются промежуточными, в чью задачу входит фильтрация, анализ и хранение информации.

Одной из важнейших функций головного мозга является запоминание информации, полученной от органов чувств. Впоследствии эту информацию можно вызвать и использовать при принятии решений. Например, запоминается болевое ощущение при касании горячей плиты, и позднее память будет влиять на решение, стоит ли касаться других плит.

За большинство осознанных действий отвечает верхняя часть, или кора головного мозга. Одни ее доли участвуют в восприятии информации, другие отвечают за речь и язык, а остальные служат началом двигательным проводящим путям и управляют движениями.

Между этими моторно-сенсорными и речевыми участками коры головного мозга находятся ассоциированные участки, состоящие из миллионов взаимосвязанных нейронов. Они связаны с рассуждениями, эмоциями и принятием решений. Мозжечок крепится к мозговому стволу сразу же под головным мозгом и в основном отвечает за двигательную деятельность. Он посылает сигналы, которые вызывают непроизвольные движения в мышцах, позволяющие сохранять позу и равновесие, и вместе с Двигательными участками головного мозга обеспечивает координацию телодвижений.

Сам ствол мозга состоит из ряда различных структур, выполняющих разные задачи, и важнейшими среди них являются "центры", контролирующие работу легких, сердца и кровеносных сосудов. Здесь же контролируются такие функции как моргание и рвота. Другие структуры играют роль ретрансляционных станций, передавая сигналы от спинного мозга или черепно-мозговых нервов.

Несмотря на то, что гипоталамус является одним из самых малых элементов ствола головного мозга, он контролирует химический, гормональный и температурный баланс организма.

3. Строение нервных клеток

Нервные клетки, называемые нейронами, настолько важны для работы всей нервной системы, что они заслуживают более пристального рассмотрения.

На самом деле, это не единственный вид клеток, который можно обнаружить и нервной системе: в ней в больших количествах присутствуют и другие клетки - невроглии (что означает «клей нерва»). Их задача - связывать, защищать, питать и поддерживать нейроны. Нейроны не могут воспроизводить себя, поэтому длявыживания им необходима поддержка других клеток. Если нейроны погибают в результате травмы или болезни, замены им уже не будет.

Нейроны бывают разных форм и размеров, по все они имеют одинаковую базовую структуру периферической системы два основных подотдела: вегетативный и соматический. Соматическая система отвечает за осознанное управление, т. е. такие действия, как, скажем, езда на велосипеде.

Как и у всех клеток, у них есть ядро (или «центр») в шаровидной части нейрона, называемой телом клетки. Отсюда расходится ряд тонких корневидных волокон - дендритов. Из клетки также выходит одно длинное волокно - аксон, У своего окончания аксон разделяется па ряд отростков, каждый из них закапчивается несколькими крошечными узелками.

Каждый узелок находится в непосредственной близости от дендрита другого нейрона, но не касается его. Этот промежуток называется «синапс», и сигналы передаются через эти промежутки с помощью химических веществ, называемых передающими веществами нерва. Когда сигнал достигает узелков на конце аксона, он, при определенных условиях, может «перепрыгнуть» через синапс па дендрит соседнего нейрона и продолжить свое путешествие.

Всю центральную нервную систему необходимо снабжать достаточным количеством крови, несущей кислород и питательные вещества. Кроме того, у нее есть два защитных покрытия. Первое из кости: головной мозг размещается в черепной коробке, а спинной мозг - в позвоночнике. Второе состоит из трех оболочек из волоконной ткани, называемых мягкими мозговыми оболочками. Они полностью покрывают головной и спинной мозг. Через поры головного и спинного мозга протекает спинномозговая жидкость, играющая роль амортизатора.

4. Рефлексы

Почему кошка всегда приземляется на лапы? Что заставляет нас моргать? Как получается, что мы продолжаем дышать даже во время сна? Всеми этими действиями управляют автоматические реакции, не поддающиеся сознательному контролю, - рефлексы.

Рефлексы отличаются по степени сложности - от автоматического отдергивания руки от горячей поверхности до более сложных рефлексов, сохраняющих положение тела при потере равновесия. С самого рождения мы уже обладаем большим количеством первичных рефлексов (врожденных), на которые постепенно накладываются множество приобретенных нами реакций.

Что такое рефлекс?

Рефлекс - это автоматическая реакция на конкретный раздражитель, не контролируемая сознанием. Для возникновения рефлекса необходимо наличие чувствительного нервного окончания; нервных волокон для передачи сообщения, которое несет раздражитель; органа, преобразующего информацию в реакцию; и, наконец, мышц и желез для осуществления самой реакции - обычно какого-нибудь механического движения. Любая ответная реакция, автоматически следующая описанной модели, называется рефлексом.

Сознательное поведение не может считаться рефлексом, поскольку между раздражителем и ответной реакцией имеет место анализ - мы соотносим раздражитель с нашим прежним опытом, настроением, возникающими желаниями и т. п. Это означает, что один и тот же раздражитель всякий раз может вызывать разную реакцию; рефлекторная же реакция всегда будет одинаковой.

Сознательная реакция иногда позволяет преодолеть некоторые рефлексы - например, если мы достаточно безрассудны, то можем держать руку на горячей плите, но к этому нужно приложить сознательное усилие. Таким образом, рефлексы обеспечивают телу практически мгновенные защитные реакции, особенно на сигналы опасности. Немногие рефлекторные действия, например дыхание, играют настолько важную роль, что, даже если их удается на время остановить с помощью сознательных усилий, они рано или поздно возобновляются вопреки контролю сознания.

Существует множество различных типов рефлексов. Некоторые контролируют сокращения мышц, основные функции тела и ориентацию движений. Более сложные рефлексы программируют паши реакции на опасность.

Мышечные рефлексы правильнее было бы называть «сухожильными рефлексами» поскольку именно вибрации сухожилий служат их причиной. Все рефлексы составляют часть сложного механизма (автономной нервной системы) в спинном мезге, контролирующего тонус мышц, то есть их готовность к действию. Действия спинного мозга, в спою очередь, контролируются головным мозгом. Так, рефлексы спинного мозга могут активизироваться (контролируемые симпатической нервной системой) или замедляться (контролируемые парасимпатической нервной системой) согласно «установке», полученной сверху. Тот же механизм спинного мозга связан с рецепторами (органами чувств) в коже, что обеспечивает быстрые рефлекторные реакции при получении опасных стимулов.

Если вы поскользнулись на ледяной дорожке, тело само изгибается в нужном направлении, и вы вскидываете руки, чтобы остановить падение. Это наглядный пример того, с какой скоростью могут срабатывать рефлексы, контролирующие паше положение и ориентацию.

Рассматриваемые реакции программируются более сложными частями нашей двигательной системы. Чувствительные воспринимающие устройства, находящиеся в ушах, постоянно контролируют наше положение в пространстве. Когда мы падаем, сообщения, посылаемые ними, быстро передаются в мозжечок, расположенный у основания головного мозга, который выбирает необходимую последовательность команд для мышц рук и йог. Простейшие примеры такого рода ориентационных рефлексов можно наблюдать у малышей. Если, например, вдруг отпустить головку младенца, он вытягивает руки, как бы пытаясь за что-то ухватиться. Данный рефлекс называется рефлексом Моро (по имени впервые описавшего его врача) и, при нормальном развитии ребенка, исчезает уже после нескольких недель жизни.

Пока ребенок еще в пеленках, сознательный контроль над мочеиспусканием у него отсутствует. Когда мочевой пузырь полон, благодаря возникающему в нем давлению в спинной мозг поступают сигналы о необходимости задействовать рефлекс опорожнения. Развиваясь, ребенок приобретает способность подавлять этот рефлекс до момента, пока не появится возможность освободиться от мочи. Но даже взрослые люди пе могут делать это бесконечно: наступает момент, когда мочевой пузырь под действием рефлекса освобождается «.самопроизвольно» (на самом деле, с помощью спинного мозга).

Подобные рефлексы контролируют многие основные функции организма, включая дыхание. Некоторыми из них, например, опорожнением мочевого пузыря и, в меньшей степени, дыханием, можно управлять сознательно; другие, такие как сокращение сердца, являются полностью автоматическими.

Наиболее сложные рефлексы, используемые для стандартных поведенческих реакций тела в экстремальных ситуациях. Наилучшим примером может служить так называемая реакция «бороться или спасаться бегством» - модель рефлекторных реакций, возникающих в ответ на опасность. Встретившись, например, с уличным грабителем, мы либо защищаемся, либо убегаем; тот же выбор стоит перед животным в момент нападения на пего хищника. Потребности тела в значительной степени одни и те же, независимо оттого, решает наш мозг бежать или остаться и оказать сопротивление. Соответственно, этот сложный рефлекс автоматически обеспечивает оптимальный режим сердечных сокращений. дыхания и т. п.

Данная группа реакций включает процесс выделения пота (обеспечивая тем самым потерю тепла организмом во время борьбы или бегства) и бледность кожи (так как кровь, поступавшая ранее к коже, направляется к мышцам). Этот рефлекс со временем превращается в условный и срабатывает при одной только мысли о пугающей или угрожающей ситуации.

Рефлекс называют условным, если он вызывается стимулом, отличным от первоначального (или от врожденного). Это происходит, когда второй раздражитель неоднократно повторяется с естественным стимулом. Данный вид рефлекса впервые был описан выдающимся русским физиологом Иваном Павловым, заметившим, что если каждый раз во время кормления собаки звонить в колокольчик, то через некоторое время у нее начинает выделяться слюна в ответ па звук колокольчика - сначала эту рефлекторную реакцию вызывала только пища. Именно описанная разновидность условного рефлекса лежит в основе многих методов, используемых для дрессировки животных.

5. Функции рефлексов и нервной системы

Для чего предназначены рефлексы?

Не требуя сознательного вмешательства, рефлексы являются важной частью нашей нервной системы. Будучи очень стойкими и более или менее автоматичными, они экономят время и умственную энергию, когда требуется произвести быстрое, а часто спасительное действие. В медицине рефлексы с успехом используются для исследования различных участков нервной системы, что позволяет локализовать болезнь. Например, сухожильный рефлекс организован в спинном мозге по сегментам. Врач исследует каждый из них по очереди, пока не выделит не действующие должным образом сегменты. Это позволяет ему определить, какая часть спинного мозга поражена болезнью.

Важность рефлексов в повседневной жизни человека различна. Сама по себе утрата коленного рефлекса мало что меняет, хотя причина, вызвавшая его потерю, может привести к появлению каких-то других симптомов. Изредка люди рождаются без некоторых сухожильных рефлексов, что не мешает им прожить полноценную жизнь. Однако есть жизненно важные рефлексы, например, ориентационный рефлекс. К его потере приводят некоторые заболевания мозжечка, и в этом случае человеку очень трудно поддерживать равновесие без специальной умственной концентрации. Подобным образом, при утрате мигательного рефлекса глазу легко могут причинить вред попавшие в пего пылинки, которые могли бы быть удалены морганием.

Люди, утратившие автоматический дыхательный рефлекс, оказываются в очень тяжелом положении ночью, когда сознательный контроль дыхания отсутствует. Они нуждаются в специальном поддерживающем лечении на период до полного восстановления рефлекса. Человека, к примеру, можно на ночь подсоединять к механическому вентилятору.

Любое наше действие - прикосновение к кончику носа, ходьба, акробатический номер - зависит от невероятно сложного взаимодействия мышц, головного мозга и центральной нервной системы. Когда мышцы человека взаимодействуют слаженно и эффективно, мы говорим, что у него хорошая координация движений. Люди с хорошей координацией, как правило, выполняют легко и без видимых усилий, как, например, спортсмен-олимпиец. Однако координация нужна не только в спорте. От нее зависит каждое наше движение. Предстаньте, что нам необходимо соверши самое простое действие, например, закатать рукава и иди сделать глоток из чашки. Как только вы освоили эти движения, вам уже не надо думать о том, как именно они выполняются. Однако для того, чтобы выполнить любое скоординированное движение, каким бы простым оно пи было, мы должны значь, как тела располагаются в пространстве и соотносятся друг с другом. Информация, необходимая для составления таких мысленных карт», поступает через глаза, аппарат равновесия во внутреннем ухе и кожу. Органы чувств сообщают нам о положении и состоянии мышц и суставов.

Центр управления - мозг

Мы всегда отдаем себе отчет в том, что выполнение таких повседневных действий, как питье из чашки, включает в себя два различных вида деятельности умственную и физическую. Но прежде чем какое-либо движение будет выполнено, должны появиться желание (волевой акт) и необходимая информация.

Область мозга, отвечающая за подачу сигнала к действию, называется преддвигательной (премоторной), а та, которая отвечает за соответствующее его выполнение - двигательной. Сигналы, благодаря которым осуществляется пространственное восприятие, поступают в теменную долю в верхней части мозга; получив оттуда информацию, двигательная область даст команду мышцам кисти и руки, чтобы поднять чашку и поднести ее ко рту тогда, когда вы решили сделать глоток. Затем двигательная область приводит в действие ряд других мускулов, которые дают нам возможность втянуть в себя и проглотить жидкость.

В ходе выполнения серии движений, от нервов, находящихся в мышцах и суставах, и мозг непрерывно поступают потоки информации о том. в каком положении и состоянии находятся эти мышцы - сокращения или расслабления. Чтобы взять в руки чашку, вы слегка подаетесь вперед, при этом центр тяжести вашего тела смещается. Тут же включаются рефлекторные механизмы равновесия, благодаря которым мышцы производят необходимые изменения. Область мозга, регулирующая такие адаптационные изменения, называется мозжечком.

Для выполнения каких бы то ни было движений необходимо взаимодействие различных групп мышц. В мышцах находятся чувствительные волокна, или «веретена», которые непрерывно замеряют уровень напряжения в мышцах и посылают соответствующие сигналы в головной мозг через центральную нервную систему.

Похожие, но более крупные чувствительные волокна, известные как нервно-сухожильные веретена, находятся в местах соединения мышц и сухожилий. Считается, что они защищают мышцы, находящиеся в данный момент в работе, от травмы, не позволяя двигательным импульсам достичь мышцы в том случае, если она чрезмерно растянута.

Результат сложной работы, связанной с управлением всеми мышцами, задействованными в выполнении какого-либо движения, зависит от двигательных нервных волокон. Они тянутся к мышцам от головного мозга и позвоночного столба. Каждое волокно имеет ответвления, идущие к определенной группе мышечных волокон.

Когда от ветвей нервного волокна поступает импульс, в работу вступает вся группа управляемых им мышечных волокон. Такие труппы мышечных волокон называются мышечными узлами. Количество мышечных волокон в узле зависит от точности выполняемого движения. Например, движения глазного яблока требуют очень высокой точности, поэтому в его мышцах всего около десяти мышечных волокон на каждый мышечный узел, а в бицепсах (мышцах руки), где столь высокой точности не требуется, каждый узел насчитывает свыше тысячи мышечных волокон.

То, как мышцы выполняют действия, частично зависит от информации, которую они постоянно получают от органов чувств, контролирующих наши движения. Значимость такой обратной связи подтверждается экспериментами: человека просят что-нибудь написать, при этом свою руку он видит только на экране телевизора. Пока изображение на экране полностью совпадает с тем, как человек обычно видит и воспринимает движения своей руки, он пишет так, как и всегда. Однако, стоит изменить положение камеры и показать человеку его руку с непривычной для пего стороны, как его восприятие нарушается и писать становится очень трудно.

Как бы хорошо головной мозг и центральная нервная система ни управляли работой мышц, и какими бы точными пи были паши «мысленные карты», если мышцы недостаточно развиты, мы сможем должным образом выполнять какие бы то ни было действия. Все мышцы состоят из живой ткани, и их состояние зависит оттого, насколько хорошо из крови поступают питательные вещества и кислород. В ходе работы мышц образуются вещества - отходы, которые должны выводиться через кровь.

Заключение

Нервная система координирует деятельность клеток, тканей и органов нашего тела. Она регулирует функции организма и его взаимодействие с окружающей средой, обеспечивает возможности реализации психических процессов, которые лежат в основе механизмов языка и мышления, запоминания и обучения. Кроме того, у человека нервная система составляет материальную основу его психической деятельности.

Нервная система представляет собой сложный комплекс высокоспециализированных клеток, передающих импульсы от одной части тела к другой, в результате организм получает возможность реагировать как единое целое на изменения факторов внешней или внутренней среды.

Подразделяется нервная система на центральную и периферическую. В состав центральной нервной системы входят головной и спинной мозг, периферической – нервы, нервные узлы и нервные окончания.

Благодаря рефлексу многие наши действия происходят автоматически. Действительно, нам некогда думать, когда мы прикасаемся к горячей плите. Мы просто отдергиваем руку, не задумываясь и не успевая осознать, что же произошло. Это безусловный рефлекс и для такой ответной реакции достаточно соединения чувствительного и исполнительного нервов на уровне спинного мозга. Мы тысячи раз сталкиваемся с подобными ситуациями и просто не задумываемся об этом.

Рефлексы, которые осуществляются при участии головного мозга и формируются на основе нашего опыта, называют условными рефлексами. По принципу условного рефлекса мы действуем, когда управляем автомобилем или выполняем различные механические движения. Все наши действия происходят при участии и контроле со стороны центральной нервной системы. Точность выполнения команд контролирует головной мозг.

Список литературы

1. Недоспасов В.О. Физиология высшей нервной деятельности и сенсорных систем. – М.: МПСИ, 2006. – 576 с.

2. Сапин М.С., Брыскина З.Г. Анатомия и физиология человека: Учебник для 9 класса школ с углубленным изучением биологии. – М.: 2001. – 256 с.

3. Фролов Ю.П., И.П. Павлов и его учение об условных рефлексах. – М.: Государственное издательство биологической и медицинской литературы. – М.: 1936. – 240 с.

4. Чувин Б.Т. Нервная система и органы чувств человека – М.: Дрофа, 2006. – 325 с.

5. Шаргородский Л.Я. Вегетативная нервная система. – М.: Биомедгиз, 1937. – 240 с.