Организация и строение нервной системы.
Нервная система, органы чувствительности, мышцы и железы позволяют человеку познавать и осознавать окружающий мир, приспосабливаться к нему. Восприятие событий зависит от того, органы чувствительности человека обнаруживают стимулы и как информация от них распознается и интерпретируется мозгом. Поведение человека во многом мотивируется такими потребностями, как голод, жажда и избегание усталости и боли.
Способность человека пользоваться речью, мыслить и решать проблемы зависит от работы мозга, который невероятно сложен. Действительно, основу сложнейших мыслительных процессов составляют определенные совокупности электрических и химических явлений в мозге.
В сущности, любые аспекты поведения и психического функционирования легче понять, зная о том, какие биологические процессы лежат в их основе.
Основной единицей нервной системы является нейрон – это специализированная клетка, передающая нервные импульсы или сигналы другим нейронам, железам и мышцам. В нервной системе существует два типа нейронов: очень мелкие нейроны, известные как локальные нейроны, и более крупные нейроны, называемые макронейронами.
Локальные нейроны передают сигналы другим нейронам. Однако они обмениваются сигналами преимущественно с соседними нейронами и не передают информацию на большие расстояния в пределах организма, как это делают макронейроны.
Макронейроны значительно различаются по своим размерам и внешнему виду, все они обладают некоторыми общими характеристиками (рис. 2.1) От тела клетки отходит множество коротких отростков, называемых дендритами (от греческого дендрон — дерево). К дендритам и телу клетки поступают нервные импульсы от соседних нейронов. Эти сообщения передаются другим нейронам (или мышцам и железам) через тонкое трубчатое удлинение клетки, которое называется аксоном. Окончание аксона делится на ряд тонких веточек, разветвлений, на концах которых имеются небольшие утолщения, называемые синаптическими окончаниями.
Рис. 2.1. Строение нейрона
Синаптическое окончание не касается возбуждаемого им нейрона. Между синаптическим окончанием и телом или дендритом воспринимающей клетки существует небольшой промежуток. Такое сопряжение называется синапсом, а сам промежуток называется синаптической щелью. Когда нервный импульс, проходя по аксону, достигает синаптического окончания, он запускает механизм выделение химического вещества, называемого медиатором. Медиатор проникает через синаптическую щель и стимулирует следующий нейрон, передавая тем самым сигнал от одного нейрона к другому. Аксоны от очень многих нейронов синаптически контактируют с дендритами и телом клетки отдельного нейрона (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Функционирование нейрона
Хотя все нейроны обладают этими общими признаками, они весьма разнообразны по форме и величине (рис. 2.3). У нейрона спинного мозга аксон может достигать метровой длины и идти от конца позвоночника до мышц большого пальца ступни; нейрон головного мозга может иметь размер всего лишь в несколько тысячных долей сантиметра.
Рис.2.3. Виды нейронов
В зависимости от выполняемых ими общих функций нейроны делятся на три категории:
· сенсорные нейроны передают импульсы от рецепторов в центральную нервную систему.
· моторные нейроны несут сигналы, выходящие из головного или спинного мозга, к исполнительным органам, т. е. к мышцам и железам.
· промежуточные нейроны получают сигналы от сенсорных нейронов и посылают импульсы к другим промежуточным нейронам и к моторным нейронам. Промежуточные нейроны обнаружены только в головном мозге, глазах и спинном мозге.
Нерв – это пучок длинных аксонов, принадлежащих сотням или тысячам нейронов. Один нерв может содержать аксоны как от сенсорных, так и от моторных нейронов. Только в мозге человека, по самым разным оценкам, насчитывается от 10 миллиардов до 1 триллиона нейронов.
Кроме нейронов в нервной системе есть множество других клеток, не являющихся нервными, но рассеянных между, а часто вокруг нейронов. Их называют глиальными клетками (от греческого glia — клей). Это название определяется одной из их функций – закреплением нейронов на их местах. Кроме того, они вырабатывают питательные вещества, необходимые для здоровья нейронов, и поддерживают сигнальную способность нейронов. Глиальны клетки занимают больше половины объема мозга, превосходя количеством число нейронов в 9 раз. Однако, бесконтрольное разрастание глиальных клеток – может привести к опухоли мозга.
Потенциалы действия. Информация передается по нейрону в виде нейронного импульса. Идущий по нейрону импульс – электрохимический. Он направляется от дендритов к концу аксона. Этот движущийся импульс, или потенциал действия, является результатом движения электрически заряженных молекул, называемых ионами, осуществляемого внутри и снаружи нейрона. Такой процесс, при котором изменяется проницаемость клеточной мембраны для различных типов ионов (электрически заряженных атомов и молекул), дрейфующих в клетке и вокруг нее, называется нервным импульсом.
Скорость продвижения нервного импульса по аксону может меняться от 3 до 300 км/час, в зависимости от диаметра аксона: как правило, чем больше диаметр, тем выше скорость.
Нервная система (рис. 2.4.) подразделяется на центральную (спинной и головной мозг) и периферическую (нервы, соединяющие спинной и головной мозг с другими частями тела). Периферическая нервная система делится на два подотдела: соматический (передает сообщения к органам чувств, мышцам и кожному покрову, а также от них) и автономный, называемый также вегетативным (соединен с внутренними органами и железами).
Большинство нервных волокон, соединяющих различные части тела с головным мозгом, собираются вместе в спинном мозге, где их защищают кости позвоночника. Спинной мозг чрезвычайно компактен и едва достигает диаметра мизинца. Некоторые простейшие реакции на стимулы, или рефлексы, выполняются на уровне спинного мозга. Это, например, коленный рефлекс – распрямление ноги в ответ на легкое постукивание по сухожилию на коленной чашечке. Доктора часто используют этот тест для определения состояния спинномозговых рефлексов. Естественная функция этого рефлекса – обеспечивать распрямление ноги, когда колено стремится
Рис. 2.4. Организация нервной системы
согнуться под действием силы тяжести, так чтобы тело оставалось стоячим. Когда по коленному сухожилию ударяют, прикрепленная к нему мышца растягивается и сигнал от находящихся в ней чувствительных клеток передается по сенсорным нейронам в спинной мозг. В нем сенсорные нейроны контактируют непосредственно с моторными нейронами, которые посылают импульсы назад в ту же самую мышцу, заставляя ее сокращаться, а ногу – распрямляться. Хотя эта реакция может осуществляться одним спинным мозгом без всякого вмешательства головного мозга, она модифицируется сообщениями от высших нервных центров.
Организация мозга.
Возможны различные способы описания мозга. Один из таких способов представлен на рис. 2.5.
Согласно данному подходу, мозг разделен на три зоны, в соответствии с их локализацией:
· задний отдел, включающий все структуры, локализованные в задней, или затылочной, части головного мозга, ближайшей к спинному мозгу;
· средний (срединный отдел), расположенный в центральной части мозга;
· передний (фронтальный) отдел, локализованный в передней, или фронтальной, части мозга.
Рис.2.5. Локализованная организация основных структур мозга.
Задний отдел головного мозга включает все структуры, локализованные в задней части мозга. Средний отдел расположен в средней части мозга, а фронтальный отдел включает структуры, локализованные в передней части мозга.
Канадский ученый П. Маклин предложил другую модель организации мозга, основанную на функциях структур мозга, а не на их локализации. По его мнению, мозг состоит из трех концентрических слоев:
· центрального ствола;
· лимбической системы;
· больших полушарий (называемых в совокупности большим мозгом).
Взаимное расположение этих слоев показано на рис. 2.6; для сравнения компоненты поперечного сечения мозга более подробно показаны на рис. 2.7.
Центральный ствол мозга (головной мозг).Ствол головного мозга, контролирует непроизвольное поведение: кашель, чихание и отрыжку, а также такие «примитивные» формы поведения, находящиеся под произвольным контролем, как дыхание, рвота, сон, прием пищи и воды, температурная регуляция и сексуальное поведение. Ствол головного мозга включает все структуры заднего и среднего отделов мозга и две структуры переднего отдела, гипоталамус и таламус. Это означает, что центральный ствол простирается от заднего до переднего отдела головного мозга. Далее будут рассмотрены пять основных структур ствола – продолговатый мозг, мозжечок, таламус, гипоталамус и ретикулярная формация, – ответственные за регуляцию наиболее важных примитивных форм поведения, необходимых для выживания. В таблице 2.1 перечислены функции этих пяти структур, а также функции коры головного мозга, мозолистого тела и гиппокампа.
Рис. 2.6. Доли головного мозга
Рис.2.7. Компоненты поперечного сечения мозга
Продолговатый мозг. Первое небольшое утолщение спинного мозга там, где он входит в череп – это продолговатый мозг: он контролирует дыхание и некоторые рефлексы, помогающие организму сохранять вертикальное положение. Кроме того, в этом месте основные нервные пути, выходящие из спинного мозга, перекрещиваются, в результате чего правая сторона мозга оказывается связанной с левой стороной тела, а левая сторона мозга – с правой стороной тела.
Таблица 2.1.