Введение. От простейших рефлексов к вершине эволюции
Нервная система (НС) — это сложнейшая и важнейшая структура, которая обеспечивает целостность организма, его связь с внешним миром и регуляцию всех жизненных процессов. Ее роль можно сравнить с централизованной сетью управления, которая координирует работу каждой клетки и системы, позволяя организму функционировать как единое целое. Эволюционный путь нервной системы поражает воображение: от примитивной реакции одноклеточной амебы на раздражитель, которая всем своим телом реагирует на изменения среды, до человеческого мозга — структуры, способной к самосознанию, абстрактному мышлению и творчеству. Именно развитие нервной системы обеспечило усложнение строения организмов и их приспособление к меняющимся условиям. Данный реферат ставит своей целью системно рассмотреть физиологию нервной системы человека: из каких фундаментальных «кирпичиков» она состоит, как организована ее работа на макроуровне, как происходит передача сигналов и почему понимание индивидуальных типов нервной деятельности, классифицированных И.П. Павловым, остается актуальным и сегодня.
Нейрон и глия как основа основ нервной ткани
В основе всей нервной системы лежат два фундаментальных типа клеток: нейроны и глиальные клетки. Нейрон — это главная структурная и функциональная единица, обладающая двумя ключевыми свойствами: возбудимостью, то есть способностью генерировать нервный импульс в ответ на раздражение, и проводимостью — способностью передавать этот импульс дальше. Типичный нейрон состоит из тела клетки, содержащего ядро, и отростков двух типов. Короткие и сильно ветвящиеся отростки, называемые дендритами, служат для приема информации от других клеток. Длинный, как правило, одиночный отросток — аксон — отвечает за передачу сигнала от тела нейрона к другим нервным, мышечным или железистым клеткам.
Однако нейроны составляют лишь часть нервной ткани. Их окружают глиальные клетки, или нейроглия, которых численно примерно в 10 раз больше, чем самих нейронов. Долгое время считалось, что глия выполняет лишь пассивную, опорную функцию — своеобразный «клей» для нейронов. Сегодня известно, что ее роль гораздо многограннее. Глиальные клетки обеспечивают нейроны питательными веществами (трофическая функция), изолируют их друг от друга, участвуют в защитных и иммунных реакциях, а также поддерживают стабильность межклеточной среды, поглощая избыток ионов и нейромедиаторов. Таким образом, глия — это не пассивная ткань, а активный партнер нейронов, создающий оптимальные условия для их сложной работы.
Как передаются сигналы, или язык нервной системы
Коммуникация в нервной системе осуществляется посредством нервных импульсов, которые имеют электрическую природу. Однако нейроны не соприкасаются друг с другом вплотную. Место их контакта называется синапсом — это специализированная структура, обеспечивающая переход сигнала от одной клетки к другой. Синапс состоит из трех частей: пресинаптической мембраны (окончание аксона передающего нейрона), постсинаптической мембраны (участок дендрита или тела принимающего нейрона) и синаптической щели — пространства между ними.
Когда электрический импульс достигает окончания аксона, он запускает химический процесс. В синаптическую щель из пресинаптического окончания выделяются особые вещества-посредники — нейромедиаторы. В качестве нейромедиаторов могут выступать различные соединения, например, ацетилхолин или норадреналин. Молекулы нейромедиатора пересекают щель и связываются со специальными рецепторами на постсинаптической мембране. Это взаимодействие изменяет заряд мембраны принимающей клетки, что либо возбуждает ее, провоцируя генерацию нового импульса, либо, наоборот, тормозит. Весь этот сложный механизм является основой для рефлекторной деятельности. Классическая рефлекторная дуга включает как минимум три нейрона: чувствительный (воспринимает сигнал), вставочный (обрабатывает его в ЦНС) и двигательный (передает команду к исполнительному органу).
Центральная нервная система, главный командный пункт организма
Вся нервная система по топографическому принципу делится на два больших отдела: центральный и периферический. Центральная нервная система (ЦНС) — это главный командный и аналитический центр нашего тела, состоящий из головного и спинного мозга. Именно ЦНС выполняет высшую функцию по обработке поступающей информации, принятию решений и формированию ответных команд. Ее можно сравнить с центральным процессором или правительством, которое координирует деятельность всех «регионов» — органов и систем.
Учитывая исключительную важность ЦНС, природа обеспечила ее надежной защитой. Головной мозг заключен в прочную костную капсулу — череп, а спинной мозг располагается внутри позвоночного канала. Дополнительную защиту обеспечивают три мозговые оболочки (твердая, паутинная и мягкая), а также цереброспинальная жидкость (ликвор), которая действует как гидравлическая подушка, предохраняя мозг от ударов и сотрясений.
Архитектура мозга и спинного мозга в деталях
Головной мозг — самая сложная структура ЦНС. В процессе эволюции и индивидуального развития он формируется из пяти основных отделов.
- Продолговатый мозг является прямым продолжением спинного и содержит жизненно важные центры регуляции дыхания, кровообращения и пищеварения.
- Задний мозг включает мост и мозжечок. Мозжечок играет ключевую роль в координации движений, поддержании равновесия и мышечного тонуса.
- Средний мозг отвечает за первичную обработку зрительных и слуховых сигналов, а также за ориентировочные рефлексы.
- Промежуточный мозг содержит таламус (центр сбора сенсорной информации) и гипоталамус (ключевой регулятор гомеостаза и эндокринной системы).
- Передний мозг представлен большими полушариями, покрытыми корой. Это высший отдел ЦНС, ответственный за мышление, речь, память и сознательное поведение.
Спинной мозг, в свою очередь, имеет сегментарное строение. На его поперечном срезе отчетливо видны две зоны. В центре располагается серое вещество, по форме напоминающее бабочку. Оно состоит преимущественно из тел нейронов. Вокруг него находится белое вещество, образованное аксонами, которые формируют восходящие и нисходящие проводящие пути, связывающие различные отделы ЦНС между собой и с периферией.
Периферическая нервная система, связующее звено со всем телом
Если ЦНС — это командный центр, то периферическая нервная система (ПНС) — это разветвленная сеть коммуникаций, которая соединяет этот центр со всеми, даже самыми удаленными, частями организма. Структурно ПНС состоит из нервов, нервных узлов (ганглиев) и нервных окончаний, расположенных за пределами головного и спинного мозга. Она выполняет критически важную двунаправленную функцию. С одной стороны, по чувствительным волокнам ПНС передает в ЦНС информацию от рецепторов кожи, мышц, суставов и внутренних органов. С другой стороны, по двигательным волокнам она доставляет команды от ЦНС к исполнительным органам — мышцам и железам, запуская ответные реакции. Таким образом, ПНС обеспечивает непрерывный диалог между «центром» и «периферией», позволяя организму адекватно реагировать на изменения как во внешней, так и во внутренней среде.
Соматический и вегетативный отделы. Что мы контролируем, а что нет
Периферическая нервная система неоднородна по своим функциям. Ее принято разделять на два крупных отдела: соматический и вегетативный (автономный). Соматическая нервная система отвечает за взаимодействие организма с внешней средой и находится под нашим сознательным контролем. Она управляет сокращениями скелетной мускулатуры, позволяя нам ходить, говорить, писать и совершать любые произвольные движения. К ней же относятся нервы, передающие информацию от органов чувств — зрения, слуха, обоняния, вкуса и осязания.
В отличие от нее, вегетативная (автономная) нервная система регулирует работу внутренних органов, желез и кровеносных сосудов, поддерживая постоянство внутренней среды организма (гомеостаз). Ее деятельность не подчиняется нашей воле, за что английский физиолог Джон Ленгли и предложил называть ее «автономной». Именно ВНС управляет такими процессами, как сердцебиение, дыхание, пищеварение, теплообмен и обмен веществ. Содружественная работа соматической и вегетативной систем обеспечивает целостное функционирование организма.
Симпатический и парасимпатический отделы. Механизмы стресса и покоя
Вегетативная нервная система, в свою очередь, состоит из двух подотделов, которые чаще всего оказывают на органы противоположное, антагонистическое действие: симпатического и парасимпатического. Симпатический отдел — это система мобилизации, которая активируется в условиях стресса, опасности или интенсивной физической нагрузки. Его работа готовит организм к реакции «бей или беги»: учащается сердцебиение, повышается артериальное давление, расширяются бронхи, а процессы пищеварения, наоборот, замедляются, чтобы направить все ресурсы на решение экстренной задачи.
Парасимпатический отдел, напротив, доминирует в состоянии покоя и отвечает за восстановление и накопление ресурсов организма по принципу «отдыхай и переваривай». Под его влиянием пульс замедляется, давление снижается, а активность пищеварительной системы, включая секрецию желез и моторику кишечника, усиливается. Сбалансированное и согласованное взаимодействие этих двух систем — ключ к поддержанию гомеостаза и здоровья организма.
Типы высшей нервной деятельности. Углубленный анализ классификации И.П. Павлова
На основе фундаментальных свойств нервной системы люди различаются по своим врожденным реакциям и поведению. Академик И.П. Павлов создал учение о типах высшей нервной деятельности (ВНД), в основе которого лежит комбинация трех ключевых свойств нервных процессов — возбуждения и торможения:
- Сила — способность нервных клеток выдерживать длительное или очень сильное раздражение, не переходя в состояние запредельного торможения. Это определяет работоспособность нервной системы.
- Уравновешенность — баланс между процессами возбуждения и торможения. Они могут быть одинаково сильными либо один из них может преобладать.
- Подвижность — скорость смены процесса возбуждения процессом торможения, и наоборот. Это свойство определяет, насколько быстро человек или животное может приспосабливаться к новым условиям.
На основе сочетания этих свойств Павлов выделил четыре основных типа ВНД, которые поразительно совпадают с классическими темпераментами Гиппократа:
- Сильный, неуравновешенный (безудержный): характеризуется сильными процессами возбуждения и торможения, но с явным преобладанием возбуждения. Соответствует холерическому темпераменту.
- Сильный, уравновешенный, подвижный (живой): обладает сильными и сбалансированными нервными процессами с высокой подвижностью. Это основа сангвинического темперамента.
- Сильный, уравновешенный, инертный (спокойный): нервные процессы сильные и сбалансированные, но медленные, инертные. Соответствует флегматическому темпераменту.
- Слабый тип: характеризуется слабостью как возбудительного, так и тормозного процессов. Такие люди плохо переносят сильные раздражители. Это физиологическая основа меланхолического темперамента.
Кроме того, специально для человека Павлов выделил особые типы — мыслительный (с преобладанием второй сигнальной системы — речи), художественный (с доминированием первой сигнальной системы — образов) и средний, у которого обе системы уравновешены.
Заключение. Синтез знаний о нервной системе и ее значении
В ходе данного реферата мы проследили путь организации нервной системы от ее элементарной единицы, нейрона, до сложнейших функциональных систем. Мы рассмотрели иерархию ее строения: деление на центральный и периферический отделы, а также функциональное разделение на соматическую и автономную системы, управляющие соответственно нашими сознательными действиями и непроизвольными жизненными процессами. Углубленный анализ работы симпатического и парасимпатического отделов показал тонкий механизм регуляции стресса и покоя.
Кульминацией этого анализа стало учение И.П. Павлова о типах высшей нервной деятельности, которое дает ключ к пониманию врожденных индивидуальных различий в поведении. Эти знания имеют не только теоретическую, но и огромную практическую значимость, позволяя прогнозировать успешность человека в различных видах деятельности. В конечном счете, именно с деятельностью высших отделов нервной системы связана вся наша психическая жизнь: мышление, сознание, речь и социальное поведение. Изучение нервной системы — это не просто раздел физиологии, это непрекращающаяся попытка познать биологическую основу того, что делает нас людьми.
Список источников информации
- Батуев А.С. Высшая нервная деятельность: Учебник для вузов по спец. «Биология», «Психология», «Философия». — М.: Высш. шк., 1991. — 255 с.
- Большой экономический словарь /Под ред. А.Н. Азрилиана.- М.: Институт новой экономики, 2005.- 864 с.
- Коган А.Б. Основы физиологии высшей нервной деятельности: Учебник для биол.спец. вузов. — М.: Высш. шк., 1988. — 368 с.
- Краткий психологический словарь/ Сост.Л.А.Карпенко; Под общ. Ред.А.В. Петровского, М.Г. Ярошевского.- М.: Политиздат, 1985. – 431 с.
- Общая психология/строение и функции нервной системы. http://azps.ru/articles/cmmn/cmmn82.html
- Общая психология. Словарь практического психолога. http://bookap.by.ru/genpsy/gl17.shtm
- Рубенштейн С.Л.Основы общей психологии-СПб.: Питер 2005.- 720 с.
- Трифонов Е.В. Психофизиология человека http://tryphonov.narod.ru/tryphonov2/terms2/vegtns.htm
- Шеперд Г. Нейрофизиология: В 2-х т. — М.: Мир, 1987 — 454 с.
- Шульговский В.В. Физиология высшей нервной деятельности с основами нейробиологии: Учебник для студ. биол. спец. вузов. М.: Издательский центр «Академия», 2006. — 464 с.