Рефлекс и рефлекторная деятельность нервной системы. Рефлекторный принцип деятельности нервной системы, целостного организма. Рефлекторный принцип деятельности ЦНС

Физиология центральной нервной системы (ЦНС).

ЦНС – система, осуществляющая регуляцию практически всех функций в организме. ЦНС осуществляет связь в единое целое всех клеток и органов нашего организма. С ее помощью происходят наиболее адекватные изменения работы различных органов, направленные на обеспечение той или иной его деятельности. Кроме того, ЦНС осуществляет связь организма с внешней средой, путем анализа и синтеза поступающей к ней информации от рецепторов и формирует ответную реакцию, направленную на поддержание гомеостаза.

Строение ЦНС.

Структурной и функциональной единицей нервной системы является нервная клетка (нейрон). Нейрон - специализированная клетка, способная принимать, кодировать, передавать и хранить информацию, организовывать ответные реакции организма на раздражения, устанавливать контакты с другими нейронами.

Нейрон состоит из тела (сомы) и отростков - многочисленных дендритов и одного аксона (рис1).

Рис.1. Строение нейрона.

Дендриты обычно сильно ветвятся и образуют множество синапсов с другими нервными клетками, что определяет их ведущую роль в восприятии нейроном информации. Аксон начинается от тела клетки аксонным холмиком, функцией которого является генерация нервного импульса, который по аксону проводится к другим клеткам. Длина аксона может достигать одного метра и более. Аксон сильно ветвится, образуя множество коллатералей (паралелльных путей) и терминалей. Терминаль – окончание аксона, с помощью которого образуется синапс с другой клеткой. В ЦНС терминали формируют нейро-нейрональные синапсы, на периферии (за пределами ЦНС) аксоны образуют либо нейро-мышечные, либо нейросекреторные синапсы. Окончание аксона чаще называют не терминалью, а синаптической бляжкой (или синаптической пуговкой). Синаптическая бляшка – это концевое (терминальное) утолщение аксона, служащее для депонирования медиатора (смотрите лекции по синапсу). Мембрана окончаний содержит большое число потенциалозависимых кальциевых каналов, через которые ионы кальция поступают внутрь окончания при его возбуждении.

В большинстве центральных нейронов (т.е. нейронов ЦНС) ПД первично возникает в области мембраны аксонного холмика, и отсюда возбуждение распространяется по аксону к синаптической бляшке. Таким образом, уникальными особенностями нейрона являются способность генерировать электрические разряды и передавать информацию с помощью специализированных окончаний – синапсов.

Каждый нейрон выполняет 2 основные функции: проводит импульсацию и обрабатывает импульсацию (смотрите далее «трансформация ритма возбуждения»). Любой участок нейрона обладает проводимостью. Проведение импульсации (информации) от одной клетки к другой нейрон осуществляет благодаря своим отросткам: аксону и дендритам. Каждый нейрон имеет один аксон и множество дендритов.

Обработка импульсации (обработка информации, трансформация импульсации) - это наиболее значимая функция нейрона, которая осуществляется на аксонном холмике.

Помимо нейронов в ЦНС имеются глиальные клетки, занимающие половину объема мозга. Периферические аксоны (периферические – значит находящиеся за пределами ЦНС) также окружены оболочкой из глиальных клеток. Они способны к делению в течение всей жизни. Размеры 3-4 раза меньше, чем нейроны. С возрастом их число увеличивается.

Функции клеток глии многообразны:

1) они являются для нейронов опорным, защитным и трофическим аппаратом;

2) поддерживают определенную концентрацию ионов кальция и калия в межклеточном пространстве;

3) активно поглощают нейромедиаторы, ограничивая, таким образом, время их действия.

Классификация нейронов

Зависимости от отделов ЦНС: вегетативные и соматические

По виду медиатора, которая выделяется окончаниями нейрона: адренэргические(НА) и т.д

По влиянию бывают возбуждающие и тормозящие

По специфичности воспринимающей сенсорной информации нейроны высших отделов ЦНС бывают моно и полимодальные

По активности нейронов бывают:фоноактивные, молчащие- которые возбуждаются только в ответ на раздражение.

По источнику или направении передачи информации: афферентные, вставочные, эфферентные

Рефлекторный принцип деятельности ЦНС.

Основным механизмом деятельности ЦНС является рефлекс. Рефлекс - это ответная реакция организма на действия раздражителя, осуществляемая с участием ЦНС. Например, отдергивание руки при уколе, смыкание век при раздражении роговицы – это тоже рефлекс. Отделение желудочного сока при попадании пищи в желудок, дефекация при наполнении прямой кишки, покраснения кожи при тепловом воздействии, коленный, локтевой, Бабинского, Розенталя – это все примеры рефлексов. Количество рефлексов безгранично. Общим для них всех является обязательное участие в их реализации ЦНС.

Другим определением рефлекса, также подчеркивающим роль ЦНС, является следующее: рефлекс –это центробежный ответ на центростремительное раздражение. (В приведенных примерах самостоятельно определите, что является центробежным ответом, а что раздражением. Раздражение всегда центростремительное, т.е. действующий на рецепторы раздражитель вызывает импульсацию, которая поступает в ЦНС).

Структурной основой рефлекса, его материальным субстратом является рефлекторная дуга (рис.2).

Рис. 2.Рефлекторная дуга

Рефлекторная дуга состоит из 5 звеньев :

1) рецептора;

2) афферентного (чувствительного, центростремительного) звена;

3) вставочного звена (центрального);

4) эфферентного (двигательного, центробежного) звена;

5) эффектора (рабочего органа).

Участок тела, содержащий рецепторы, при раздражении которых возникает определенный рефлекс, называется рецептивным полем рефлекса.

Рефлекс может осуществляться только тогда, когда сохранена целостность всех звеньев рефлекторной дуги.

Нервный центр.

Нервный центр (центр ЦНС или ядро) – это совокупность нейронов, принимающих участие в осуществлении конкретного рефлекса. Т.е. каждый рефлекс имеет свой центр: существует центр коленного рефлекса, свой центр у локтевого рефлекса, свой - у мигательного, есть сердечно-сосудистый, дыхательный, пищевой центры, центры сна и бодрствования, голода и жажды и т.д. В целом организме при формировании сложных адаптивных процессов происходит функциональное объединение нейронов, расположенных на различных уровнях ЦНС, т.е. сложное объединение большого количества центров.

Объединение нервных центров (ядер) между собой осуществляется проводящими путями ЦНС с помощью нейро-нейрональных (межнейронных) синапсов. Существует 3 типа соединения нейронов: последовательное, дивергентное и конвергентное.

Нервные центры обладают рядом характерных функциональных свойств, которые во многом обусловлены этими тремя типами нейронных сетей, а также свойствами межнейронных синапсов.

Основные свойства нервных центров:

1. Конвергенция (схождение) (рис.3). В ЦНС к одному нейрону могут сходиться возбуждения от различных источников. Эта способность возбуждений сходиться к одним и тем же промежуточным и конечным нейронам получила название конвергенции возбуждений

Рис.3. Конвергенция возбуждения.

2. Дивергенция (расхождение ) - расхождение импульсаций от одного нейрона сразу на многие нейроны. На основе дивергенции происходит иррадиация возбуждения и становится возможным быстрое вовлечение в ответную реакцию многих центров, расположенных на разных уровнях ЦНС.

Рис.4. Дивергенция возбуждения.

3. Возбуждение в нервных центрах распространяется односторонне - от рецептора к эффектору, что обусловливается свойством химических синапсов односторонне проводить возбуждение от пресинаптической мембраны к постсинаптической.

4. Возбуждение в нервных центрах проводится медленнее , чем по нервному волокну. Это обусловлено замедленным проведением возбуждения через синапсы (синаптическая задержка), которых в ядре много.

5. В нервных центрах осуществляется суммация возбуждений . Суммация – сложение допороговых импульсов. Различают два вида суммации.

Временная или последовательная , если импульсы возбуждения приходят к нейрону по одному и тему же пути через один синапс с интервалом меньше, чем время полной реполяризации постсинаптической мембраны. В этих условиях локальные токи на постсинаптической мембране воспринимающего нейрона суммируются и доводят ее деполяризацию до уровня Е к, достаточного для генерации нейроном потенциала действия. Временной данная суммация называется, потому что на нейрон в течение некоторого промежутка времени приходит серия импульсов (раздражений). Последовательной она называется, потому что реализуется в последовательном соединении нейронов.

Пространственная или одновременная - наблюдается в том случае, когда импульсы возбуждения поступают к нейрону одновременно через разные синапсы. Пространственной данная суммация называется, потому что раздражитель действует на некоторое пространство рецептивного поля, т.е. несколько (минимум 2) рецепторов разных участков рецептивного поля. (Тогда как временная суммация может реализоваться при действии серии раздражителей на один и тот же рецептор). Одновременной она называется, потому что информация к нейрону приходят одновременно по нескольким (минимум 2) каналам связи, т.е. одновременная суммация, реализуется конвергентным соединением нейронов.

6.Трансформация ритма возбуждения - изменение количества импульсов возбуждения, выходящих из нервного центра, по сравнению с числом импульсов, приходящих к нему. Различают два вида трансформации:

1) понижающая трансформация , в основе которой, лежит явление суммации возбуждений, когда в ответ на несколько пришедших допороговых возбуждений к нервной клетке, в нейроне возникает только одно пороговое возбуждение;

2) повышающая трансформация , в ее основе лежат механизмы умножения (мультипликации), способные резко увеличить количество импульсов возбуждения на выходе.

7. Рефлекторное последействие - заключается в том, что рефлекторная реакция заканчивается позже прекращения действия раздражителя. Это явление обусловлено двумя причинами:

1) длительной следовой деполяризацией мембраны нейрона, на фоне прихода мощной афферентации (сильной чувствительной импульсации), вызывающей выделение большого количества (квантов) медиатора, что обеспечивает возникновение нескольких потенциалов действия на постсинаптической мембране и, соответственно, кратковременное рефлекторное последействие;

2) пролонгированием выхода возбуждения к эффектору в результате циркуляции (реверберации) возбуждения в нейронной сети типа "нейронной ловушки". Возбуждение, попадая в такую сеть, может длительное время циркулировать в ней, обеспечивая длительное рефлекторное последействие. Возбуждение в такой цепочке может циркулировать до тех пор, пока какое-либо внешнее воздействие затормозит этот процесс или в ней наступит утомление. Примером последействия может служить хорошо всем известная жизненная ситуация, когда даже после прекращения действия сильного эмоционального раздражителя (после прекращения ссоры) еще какое-то более или менее продолжительное время продолжается общее возбуждение, артериальное давление остается повышенным, сохраняется гиперемия лица, тремор кистей.

8. Нервные центры обладают высокой чувствительностью к недостатку кислорода. Нервные клетки отличаются интенсивным потреблением О 2 . Мозг человека поглощает около 40-70 мл О 2 в минуту, что составляет 1/4-1/8 часть всего количества О 2 , потребляемого организмом. Потребляя большое количество О 2 , нервные клетки высокочувствительны к его недостатку. Частичное прекращение кровообращения центра ведет к тяжелым расстройствам деятельности его нейронов, а полное прекращение - к гибели в течение 5-6 мин.

9. Нервные центры, как и синапсы, обладают высокой чувствительностью к действию различных химических вещест в, особенно ядов. На одном нейроне могут располагаться синапсы, обладающие различной чувствительностью к различным химическим веществам. Поэтому можно подобрать такие химические вещества, которые избирательно будут блокировать одни синапсы, оставляя другие в рабочем состоянии. Это делает возможным корректировать состояния и реакции как здорового, так и больного организма.

10. Нервные центры, как и синапсы, обладают быстрой утомляемостью в отличие от нервных волокон, которые считаются практически неутомляемыми. Это обусловлено резким уменьшением запасов медиатора, уменьшением чувствительности к медиатору постсинаптической мембраны, уменьшением ее энергетических запасов, что наблюдается при длительной работе и является основной причиной развития утомления.

11. Нервные центры, как и синапсы, обладают низкой лабильностью, основной причиной которой является синаптическая задержка. Суммарная синаптическая задержка, наблюдающаяся во всех нейро-нейрональных синапсах при проведении импульсации по ЦНС, или в нервном центре называется центральной задержкой.

12. Нервные центры обладают тонусом , который выражается в том, что даже при отсутствии специальных раздражений, они постоянно посылают импульсы к рабочим органам.

13. Нервные центры обладают пластичностью - способностью изменять собственное функциональное назначение и расширять свои функциональные возможности. Так же пластичность можно определить, как способность одних нейронов брать на себя функцию пораженных нейронов того же центра. Именно, с явлением пластичности связана способность восстанавливать двигательную активность конечностей, например, ног, утраченную в результате травм спинного мозга. Однако это возможно только при поражении части нейронов данного центра или при сохранении целостными части проводящих путей ЦНС. При полном разрыве спинного мозга восстановление двигательной активности оказывается невозможным. Кроме того, нейроны одного центра, например, сгибателей не могут брать на себя функцию нейронов другого центра - разгибателей. Т.е. явление пластичности центров ЦНС ограничено.

14. Окклюзия (запирание ) (рис.5) - это сложение пороговой импульсации. Окклюзия осуществляется (так же как и пространственная суммация) в конвергирующей системе соединения нейронов. Одновременной активации нескольких (минимум двух) рецепторов сильным или сверхсильным раздражителями к одному нейрону будут конвергировать несколько пороговых или сверхпороговых импульса. На этом нейроне будет происходить окклюзия, т.е. эти два раздражителя он ответит с той же максимальной силой, что и на каждый из них отдельности. Феномен окклюзии состоит в том, что количество возбужденных нейронов при одновременном раздражении афферентных входов обоих нервных центров оказывается меньше, чем арифметическая сумма возбужденных нейронов при отдельном раздражении каждого афферентного входа в отдельности.

Рис.6. Явление окклюзии в ЦНС.

Явление окклюзии приводит к снижению силы ответной реакции. Окклюзия имеет охранительное значение, предотвращая перенапряжение нейронов при действии сверхсильных раздражителей.

Похожая информация.

Приспособление процессов жизнедеятельности организма, его органов, тканей и систем к меняющимся условиям среды называется регуляцией. Регуляция, обеспечиваемая нервной и гормональной системами, называется нервно-гормональной. Нервная система, организм осуществляют свою деятельность по принципу рефлекса.

РЕФЛЕКТОРНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОРГАНОВ, СИСТЕМ И ОРГАНИЗМА

Регуляция по принципу рефлекса глубоко изучена и оформлена в учение нервизм И. М. Сеченовым, И. П. Павловым. Согласно их концепции, нервная система осуществляет свою деятельность по принципу рефлекса. Деятельность нервной системы по принципу рефлекса называется рефлекторной.

Рефлекс -- это закономерная ответная реакция организма на раздражение рецепторов, осуществляемая с участием центральной нервной системы.

Рефлекс осуществляется через специальное структурное образование нервной системы, которое называется рефлекторной дугой . В образовании рефлекторной дуги участвуют три вида нейронов: чувствительные, контактные и двигательные

Они объединяются в нейронные Цепи. Нейроны между собой и с исполнительным органом контактируют с помощью синапсов. Рецепторные нейроны расположены вне ЦНС, контактные и двигательные -- в ЦНС. Рефлекторная дуга может быть образована разным числом нейронов всех трех видов. В свою очередь в рефлекторной дуге различают 5 звеньев: рецептор, афферентный путь, нервный центр, эфферентный путь и рабочий орган, или эффектор.

Рецептор -- это образование, воспринимающее раздражение. Представляет собой или ветвящееся окончание дендрита рецепторного нейрона, или специализированные, высокочувствительные клетки, или клетки с вспомогательными структурами, образующими рецепторный орган.

Афферентное звено образовано рецепторным нейроном, проводит возбуждение от рецептора к нервному центру.

Нервный центр образован большим количеством интернейронов и двигательных нейронов.

Это сложное образование рефлекторной дуги, представляющее собой ансамбль нейронов, расположенных в различных отделах центральной нервной системы, включая кору больших полушарий и обеспечивающих конкретную приспособительную реакцию.

Нервному центру присущи четыре физиологические роли: восприятие импульсов от рецепторов через афферентный путь; анализ и синтез воспринятой информации; передача сформированной программы по центробежному пути; восприятие обратной информации с исполнительного органа о выполнении программы, о совершенном действии.

Эфферентное звено образовано аксоном двигательного нейрона, проводит возбуждение от нервного центра к рабочему органу.

Рабочий орган -- тот или иной орган организма, осуществляющий свойственную ему деятельность.

Принцип осуществления рефлекса. Через рефлекторные дуги осуществляются ответные приспособительные реакции на действие раздражителей, т. е. рефлексы.

Рецепторы воспринимают действие раздражителей, возникает поток импульсов, который передается на афферентное звено и по нему поступает к нейронам нервного центра. Нервный центр воспринимает информацию с афферентного звена, осуществляет ее анализ и синтез, определяет биологическую значимость, осуществляет формирование программы действия и в виде потока эфферентных импульсов передает ее на эфферентное звено. Эфферентное звено обеспечивает проведение программы действия от нервного центра к рабочему органу. Рабочий орган осуществляет свойственную ему деятельность. Время от начала действия раздражителя до начала ответной реакции органа называется временем рефлекса.

Специальное звено обратной афферентации воспринимает параметры совершенного рабочим органом действия и передает эту информацию в нервный центр. Нервный центр воспринимает обратную информацию с рабочего органа о свершенном действии.

Классификация рефлексов. Рефлексы животных и человека разнообразны, поэтому их классифицируют по ряду принципов: по природе на безусловные и условные.

Безусловные рефлексы -- это врожденные, наследственно передающиеся. Осуществляются безусловные рефлексы через сформированные рефлекторные дуги. Безусловные рефлексы являются видовыми, т. е. свойственны всем животным данного вида. Они относительно постоянны и возникают в ответ на адекватные раздражения определенных рецепторов. Безусловные рефлексы классифицируются по биологическому значению на пищевые, оборонительные, половые, статокинетические и локомоторные, ориентировочные, поддерживающие гомеостаз и др.; по расположению рецепторов: экстероцептивные; интероцептивные; проприоцептивные; по характеру ответной реакции: двигательные, секреторные и пр.; по месту нахождения центров, через которые осуществляются рефлексы: спинальные, бульбарные, мезэнцефальные, диэнцефальные, кортикальные.

Условные рефлексы -- это рефлексы, приобретенные организмом в процессе его индивидуальной жизни. Условные рефлексы осуществляются через вновь сформированные рефлекторные дуги на базе рефлекторных дуг безусловных рефлексов с временной связью в коре больших полушарий между теми или иными сенсорной зоной и корковым представительством нервного центра рефлекторной дуги безусловного рефлекса.

Каждый рефлекс имеет свое название, в зависимости от реакции, которую он обеспечивает.

Рефлексы в организме чаще осуществляются с участием желез внутренней секреции, гормонов. Совместная рефлекторно-гормональная регуляция является основной формой регуляции в организме.

Свойства нервных центров. Особенности рефлекторной деятельности в значительной степени обуславливаются свойствами нервных центров:

одностороннее проведение возбуждения: с афферентного нейрона на эффекторный;

проведение возбуждения осуществляется замедленно;

действие одного потока импульсов облегчает действие последующего; свойство облегчение, или суммация;

происходит трансформация ритма импульсов, изменяется и сила импульсов;

свойственна окклюзия ; при одновременном поступлении двух афферентных потоков количество возбужденных нейронов оказывается меньше, чем арифметическая сумма возбуждений на каждый поток импульсов в отдельности;

проявляется последействие", возбуждение сохраняется некоторое время, после того как приток импульсов прекращается. Последействие обусловливается кольцевыми связями нейронов;

свойственно утомление, понижение активности при длительной деятельности в связи с уменьшением резервов медиатора в синапсах;

находятся в состоянии постоянного тонуса, некоторого возбуждения;

при определенных условиях, после длительного предшествующего поступления импульсов частого ритма, нервный центр определенное время остается в состоянии повышенной возбудимости -- посттетанинеская потенция;

свойственно торможение, ослабление или прекращение деятельности.

Координация рефлекторной деятельности. Рефлекторная деятельность связана с координацией -- взаимодействием нейронов, а следовательно, и нервных процессов в центральной нервной системе, обеспечивающим согласованную деятельность нервных центров. Координация осуществляется на основе определенных принципов, явлений и феноменов.

Принцип конвергенции . К нервному центру сходятся импульсы с многих афферентных путей, их в 4--5 раз больше, чем эфферентных.

Явление иррадиации. Возбуждение возникающее в центре иррадиирует -- распространяется на соседние области центральной нервной системы.

Принцип реципрокной иннервации. Такие взаимоотношения нервных центров, когда возбуждение одного тормозит деятельность другого.

Явление индукции -- наведения с одного нервного центра на другой противоположного нервного процесса. Если торможение наводит возбуждение, то индукция положительная, если возбуждение наводит торможение, то индукция отрицательная.

Феномен «отдачи» -- состоит в быстрой смене возбуждения одного центра возбуждением другого, обеспечивающего противоположные по значению рефлексы.

Феномен цепных и ритмических возбуждений нервных центров. Возбуждение одного нервного центра обусловливает возбуждение другого и т. д. Так, прием корма связан с захватом корма, жеванием, глотанием.

Чередование в определенной последовательности одних и тех же простых рефлекторных актов называется ритмическим возбуждением нервных центров.

Принцип обратной связи. В организме в результате деятельности органов рождаются определенные импульсы, которые поступают в центр, информируют о параметрах совершенного действия.

Принцип общего конечного пути. Одна и та же ответная реакция может быть вызвана с различных рецепторных полей через один центр. Эффекторный нейрон центра образует общий конечный путь.

Принцип доминанты. В каждый отрезок времени в центральной нервной системе доминирует, господствует тот или иной центр. Он в определенной степени подчиняет себе деятельность других центров.

Пластичность нервных центров; проявляется в приспособляемости и изменчивости своего функционального значения при изменении характера связей с рецепторами и эффектором.

Нервным центрам свойственна роль трофического регулятора, которая проявляется в приспособлении обменных процессов в тканях органов к меняющимся условиям в целях поддержания их структурной организации и деятельности.

Вся деятельность нервной системы имеет рефлекторный характер, т.е. складывается из огромного количества разнообразных рефлексов разного уровня сложности. Рефлекс - это ответная реакция организма на любое внешнее или внутреннее воздействие с участием нервной системы. Авторами рефлекторной теории являются И.П. Павлов и И.М. Сеченов.

Каждый рефлекс имеет:

• время рефлекса - время от нанесения раздражения до ответа на него
• рецептивное поле - определенный рефлекс возникает только при раздражении определенной рецепторной зоны
• нервный центр - определенная локализация каждого рефлекса в центральной нервной системе.

Безусловные рефлексы являются видовыми, постоянными, наследственными, сохраняются в течение всей жизни. В процессе эмбрионального развития формируются рефлекторные дуги всех безусловных рефлексов. Совокупность сложных врожденных рефлексов - это инстинкты. Условные рефлексы являются индивидуальными, приобретаются в течение жизни человека, не наследуются. У человека сложное социальное поведение, мышление, сознание, индивидуальный опыт (высшая нервная деятельность) - это совокупность огромного количества разнообразных условных рефлексов. Материальной основой условных рефлексов является кора больших полушарий. Согласование всех рефлекторных реакций осуществляется в центральной нервной системе благодаря процессам возбуждения и торможения деятельности нейронов.

Для осуществления любого рефлекса необходимо особое анатомическое образование - рефлекторная дуга. Рефлекторная дуга - это цепь нейронов, по которым проходит нервный импульс от рецептора (воспринимающей части) до органа, отвечающего на раздражение.

Простейшая рефлекторная дуга у человека образована двумя нейронами - сенсорным и двигательным(мотонейрон). Примером простейшего рефлекса может служить коленный рефлекс. В других случаях в рефлекторную дугу включены три(и более)нейрона - сенсорный, вставочный и двигательный. В упрощенном виде такой рефлекс, возникающий при уколе пальца булавкой. Это спинальный рефлекс, его дуга проходит не через головной, а через спинной мозг. Отростки сенсорных нейронов входят в спинной мозг в составе заднего корешка, а отростки двигательных нейронов выходят из спинного мозга в составе переднего. Тела сенсорных нейронов находятся в спинномозговом узле заднего корешка (в дорсальном ганглии), а вставочных и двигательных - в сером веществе спинного мозга.

Вопрос № 3

Углеводный обмен

В организм человека углеводы поступают в составе пищи в виде моносахаридов (глюкоза, фруктоза, галактоза), дисахаридов (сахароза, мальтоза, лактоза) и полисахаридов (крахмал, гликоген). До 60% энергообмена человека зависит от превращений углеводов. Окисление углеводов происходит гораздо быстрее и легче по сравнению с окислением жиров и белков. В организме человека углеводы выполняют ряд важных функций:

• энергетическая ( при полном окислении одного грамма глюкозы освобождается 17,6 кДж энергии);
• рецепторная (образуют углеводные рецепторы
• защитная (входят в состав слизей);
• запасающая ( в мышцах и печени откладываются в запас в виде гликогена);

В пищеварительном тракте человека полисахариды и дисахариды расщепляются до глюкозы и других моносахаров. В организме избыток углеводов из крови под действием гормона инсулина откладывается в запас в виде полисахарида гликогена в печени и в мышцах. При недостатке инсулина развивается тяжелое заболевание – сахарный диабет.

Суточная потребность человека в углеводах 400 - 600 граммов. Богата углеводами растительная пища. При недостатке углеводов в пище они могут синтезироваться из жиров и белков. Избыток углеводов в пище превращается в процессе метаболизма в жиры.

Водный и солевой обмен

Организм человека содержит около 65% воды. Особенно большое количество воды содержат клетки нервной ткани (нейроны), клетки селезенки и печени – до 85%. Суточная потеря воды составляет 2,5 литров. Восполнение потерь воды осуществляется за счет пищи потребления жидкости. Около 300г воды ежесуточно образуется внутри организма за счет окисления белков, жиров и углеводов. Вода как химическое вещество обладает рядом уникальных физико-химических свойств, на чем основаны функции, которые она выполняет в организме:

Основным и специфическим проявлением деятельности нервной си­стемы является рефлекторный принцип. Это способность организма реагировать на внешние или внутренние раздражения двигательной, или секреторной реакцией. Основы учения о рефлекторной деятельности орга­низма были заложены французским ученым Рене Декартом (1596-1650). Наибольшее значение имели его представления о рефлекторном механизме взаимоотношений организма с окружающей средой. Сам термин «рефлекс» был введен значительно позднее - в основном после выхода работ выдающе­гося чешского анатома и физиолога Г. Прохаски (1749-1820).

Рефлекс - это закономерная реакция организма в ответ на раздраже­ние рецепторов, которая осуществляется рефлекторной дугой при участии центральной нервной системы. Это приспособительная реакция организма в ответ на изменение внутренней или окружающей среды. Рефлекторные реакции обеспечивают целостность организма и постоянство его внутрен­ней среды, рефлекторная дуга является основной единицей интегративной рефлекторной активности.

Значительный вклад в развитие рефлекторной теории внес И.М. Сеченов (1829-1905). Он первым использовал рефлекторный принцип для изучения физиологических механизмов психических процессов. В работе «Рефлексы головного мозга» (1863) И.М. Сеченов аргументировано доказал, что пси­хическая деятельность человека и животных осуществляется по механизму рефлекторных реакций, которые происходят в головном мозге, включая са­мые сложные из них - формирование поведения и мышление. На основании проведенных исследований он сделал вывод, что все акты сознательной и бессознательной жизни являются рефлекторными. Рефлекторная теория И.М. Сеченова послужила основой, на которой возникло учение И.П. Пав­лова (1849-1936) о высшей нервной деятельности. Разработанный им ме­тод условных рефлексов расширил научное понимание роли коры большого мозга как материального субстрата психики. И.П. Павлов сформулировал рефлекторную теорию работы головного мозга, которая основывается на трех принципах: причинности, структурности, единстве анализа и синтеза. П. К. Анохин (1898-1974) доказал значение обратной связи в рефлекторной деятельности организма. Суть ее состоит в том, что во время осуществления любого рефлекторного акта процесс не ограничивается лишь эффектором, а сопровождается возбуждением рецепторов рабочего органа, от которых информация о последствиях действия поступает афферентными путями к центральной нервной системе. Появились представления о «рефлекторном кольце», «обратной связи».

Рефлекторные механизмы играют существенную роль в поведении жи­вых организмов, обеспечивая адекватное их реагирование на сигналы окру­жающей среды. Для животных действительность сигнализируется почти исключительно раздражениями. Это первая сигнальная система действи­тельности, общая для человека и животных. И.П. Павлов доказал, что для человека, в отличие от животных, объектом отображения является не только окружающая среда, но и общественные факторы. Поэтому для него решаю­щее значение приобретает вторая сигнальная система - слово как сигнал первых сигналов.

Условный рефлекс лежит в основе высшей нервной деятельности че­ловека и животных. Он всегда включается как существенный компонент в самых сложных проявлениях поведения. Однако не все формы поведения живого организма можно объяснить с точки зрения рефлекторной теории, которая раскрывает лишь механизмы действия. Рефлекторный принцип не дает ответа на вопрос о целесообразности поведения человека и животных, не учитывает результата действия.

Поэтому на протяжении последних десятилетий на основании рефлек­торных представлений сформировалось понятие относительно ведущей роли потребностей как движущей силы поведения человека и животных. Наличие потребностей является необходимой предпосылкой любой дея­тельности. Деятельность организма приобретает определенную направлен­ность лишь при наличии цели, которая отвечает данной потребности. Каж­дому поведенческому акту предшествуют потребности, которые возникли в процессе филогенетического развития под влиянием условий окружающей среды. Именно поэтому поведение живого организма определяется не столь­ко реакцией на внешние воздействия, сколько необходимостью реализации намеченной программы, плана, направленных на удовлетворение той или иной потребности человека или животного.

П.К. Анохин (1955) разработал теорию функциональных систем, которая предусматривает системный подход к изучению механизмов работы голов­ного мозга, в частности, разработки проблем структурно-функциональной основы поведения, физиологии мотиваций и эмоций. Суть концепции - мозг может не только адекватно реагировать на внешние раздражения, но и пред­усматривать будущее, активно строить планы своего поведения и реализовывать их. Теория функциональных систем не исключает метода условных рефлексов из сферы высшей нервной деятельности и не заменяет его чем-то другим. Она дает возможность глубже вникать в физиологическую сущность рефлекса. Вместо физиологии отдельных органов или структур мозга си­стемный подход рассматривает деятельность организма в целом. Для любого поведенческого акта человека или животного нужна такая организация всех мозговых структур, которая обеспечит нужный конечный результат. Итак, в теории функциональных систем центральное место занимает полезный ре­зультат действия. Собственно факторы, которые находятся в основе дости­жения цели, формируются по типу разносторонних рефлекторных процессов.

Одним из важных механизмов деятельности центральной нервной си­стемы является принцип интеграции. Благодаря интегрированию сомати­ческих и вегетативных функций, которое осуществляется корой большого мозга через структуры лимбико-ретикулярного комплекса, реализуются разнообразные приспособительные реакции и поведенческие акты. Высшим уровнем интеграции функций у человека являются лобные отделы коры.

Важную роль в психической деятельности человека и животных играет принцип доминанты, разработанный О. О. Ухтомским (1875-1942). Доми­нанта (от лат. dominari господствовать) это превосходящее в централь­ной нервной системе возбуждение, которое формируется под влиянием стимулов окружающей или внутренней среды и в определенный момент подчиняет себе деятельность других центров.

Головной мозг с его высшим отделом - корой большого мозга - это слож­ная саморегулировочная система, построенная на взаимодействии возбуди­тельных и тормозных процессов. Принцип саморегуляции осуществляется на разных уровнях анализаторных систем - от корковых отделов до уровня рецепторов с постоянным подчинением низших отделов нервной системы высшим.

Изучая принципы функционирования нервной системы, не без основа­ния головной мозг сравнивают с электронной вычислительной машиной. Как известно, основой работы кибернетического оснащения являются прием, передача, переработка и сохранение информации (память) с дальнейшим ее воспроизведением. Для передачи информация должна быть закодирована, а для воспроизведения - раскодирована. Пользуясь кибернетическими поня­тиями, можно считать, что анализатор принимает, передает, перерабатывает и, возможно, сохраняет информацию. В корковых отделах осуществляется ее раскодирование. Это, наверное, достаточно, чтобы сделать возможной попытку сравнить мозг с компьютером. Вместе с тем нельзя отождествлять работу головного мозга с вычислительной машиной: «...мозг - наиболее капризная машина в мире. Будем же скромными и осторожными с выво­дами» (И.М. Сеченов, 1863). Компьютер - это машина и ничего больше. Все кибернетические устройства работают по принципу электрического или электронного взаимодействия, а в головном мозге, который создан путем эволюционного развития, кроме того, происходят сложные биохимические и биоэлектрические процессы. Они могут осуществляться только в живой ткани. Головной мозг, в отличие от электронных систем, функционирует не по принципу «все или ничего», а учитывает великое множество градаций между этими двумя крайностями. Эти градации обусловлены не электрон­ными, а биохимическими процессами. В этом существенное отличие физи­ческого от биологического. Головной мозг имеет качества, которые выходят за пределы тех, которые имеет вычислительная машина. Следует добавить, что поведенческие реакции организма в значительной мере определяются межклеточным взаимодействием в центральной нервной системе. К одному нейрону, как правило, подходят отростки от сотен или тысяч других нейро­нов, и он, в свою очередь, ответвляется в сотни или тысячи других нейро­нов. Никто не может сказать, сколько в мозге синапсов, но число 10 14 (сто триллионов) не кажется невероятным (Д. Хьюбел, 1982). Компьютер вме­щает значительно меньше элементов. Функционирование головного мозга и жизнедеятельность организма осуществляются в конкретных условиях окружающей среды. Поэтому удовлетворение тех или иных потребностей может быть достигнуто при условии адекватности этой деятельности суще­ствующим внешнесредовым условиям.

Для удобства изучения основных закономерностей функционирования головной мозг разделяют на три основные блока, каждый из которых вы­полняет свои определенные функции.

Первый блок - это филогенетически древнейшие структуры лимбико-ретикулярного комплекса, которые расположены в стволовых и глубинных отделах головного мозга. В их состав входят поясная извилина, морской ко­нек (гиппокамп), сосочкоподобное тело, передние ядра таламуса, гипотала­мус, сетчатая формация. Они обеспечивают регуляцию жизненно необходи­мых функций - дыхания, кровообращения, обмена веществ, а также общего тонуса. Относительно поведенческих актов, то эти образования принимают участие в регуляции функций, направленных на обеспечение пищевого и сексуального поведения, процессов сохранения вида, в регуляции систем, которые обеспечивают сон и бодрствование, эмоциональную деятельность, процессы памяти.

Второй блок - это совокупность образований, размещенных позади цен­тральной борозды: соматосенсорные, зрительные и слуховые зоны коры большого мозга. Основные их функции: прием, переработка и сохранение информации.

Нейроны системы, которые размещены преимущественно кпереди от центральной борозды и связаны с эффекторными функциями, реализацией двигательных программ, составляют третий блок.

Тем не менее следует признать, что нельзя провести четкой границы между сенсорными и моторными структурами мозга. Постцентральная извилина, которая является чувствительной проекционной зоной, тесно взаимосвязана с прецентральной двигательной зоной, образовывая единое сенсомоторное поле. Поэтому необходимо четко понимать, что та или дру­гая деятельность человека требует одновременного участия всех отделов нервной системы. Причем система в целом выполняет функции, которые выходят за пределы функций, присущих каждому из указанных блоков.

В основе всей деятельности нервной системы лежат рефлекторные акты.

Рефлекс - это ответная реакция организма на раздражения из внешней или внутренней среды, осуществляемая с обязательным участием ЦНС.

В основе любого рефлекса лежит последовательное распространение волны возбуждения по элементам нервной системы, которые образуют так называемую рефлекторную дугу.

Рефлекторная дуга любого рефлекса включает пять последовательных звеньев (рис. 4.1):

1. Рецептор (лат. receptor - принимающий) - специальное чувствительное об­разование, представленное нервным окончанием или специализированной клеткой, воспринимающее раздражения из внешней или внутренней среды и преобразующее их энергию в нервные импульсы.

2. Афферентный (чувствительный) нейрон - нейрон, осуществляющий вос­приятие и передачу возбуждения в виде нервных импульсов от рецепторов к нейронам ЦНС.

3. Вставочный (ассоциативный, контактный) нейрон, wnu интернейрон, - расположенный в пределах ЦНС нейрон, который обрабатывает информа­цию от афферентных нейронов и передает ее эфферентным или другим вста­вочным нейронам.

4. Эфферентный (двигательный) нейрон - нейрон, осуществляющий передачу возбуждения из ЦНС к исполнительной структуре, эффектору.

5. Эффектор - мышца или железа, которые осуществляют определенный вид деятельности в ответ на нервные импульсы эфферентного нейрона.

Согласно теории И. П. Павлова, эти пять элементов составляют три части рефлек­торной дуги: анализаторную, контактную и исполнительную.

Эфферентное, (двигательное) нервное волокно

Рис. 4.1. Схема рефлекторной дуги спинномозгового рефлекса

Анализаторная часть включает в себя рецептор и чувствительную нервную
клетку. Г

Рецепторы специфичны, т. е. они воспринимают определенный раздражи­тель. Раздражитель - это фактор с некоторым количеством энергии, который способен вызвать возбуждение ткани. Так, действие химической энергии воспри­нимают хеморецепторы, тепловой - терморецепторы, механической - механо-рецепторы, электромагнитные колебания с определенной длиной волны (свет) - фоторецепторы и т. д.

По отношению к рецепторам все раздражители можно разделить на адекват­ные и неадекватные. Адекватный раздражитель - раздражитель, действующий на рецептор, специально приспособленный для взаимодействия с ним. Неадекват­ный раздражитель - раздражитель, который действует на рецептор, специально не приспособленный для его восприятия. Пороговая интенсивность адекватного раздражителя намного ниже, чем неадекватного. Например, ощущение света при действии светового раздражителя на рецепторы сетчатки глаз возникает при мощ­ности в 10~ 17 Ю -18 Вт. Неадекватное механическое воздействие на глазное яблоко также вызывает ощущение вспышки света, однако мощность стимула составляет не менее 10~ 4 Вт, т. е. в 13-14 раз больше мощности адекватного раздражителя.

Раздражители классифицируются также по силе (величине) приложенной энер­гии; различают: " допороговые - слабые раздражители, не вызывающие видимой ответной ре­акции; " пороговые - минимальные по силе раздражители, вызывающие минималь­ную ответную реакцию; ■ надпороговые - раздражители разной силы, вызывающие соответствующую их силе реакцию;

" максимальные - максимальные по силе раздражители, вызывающие макси­мально возможную реакцию.

В зависимости от расположения рецепторов их можно разделить на экстеро-, ин-теро- и проприорецепторы. Экстерорецепторы чувствительны к различным фак­торам внешней среды, интерорецепторы - к колебаниям параметров внутренней среды, проприорецепторы (собственные рецепторы) - к изменениям состояния мышц, связок и сухожилий.

Контактная часть рефлекторной дуги представлена вставочными нейрона­ми спинного или головного мозга.

Простейшая рефлекторная дуга состоит из двух нейронов - чувствитель­ного и двигательного, и импульсы передаются сразу с центростремительного на центробежное нервное волокно. Большинство рефлекторных дуг включает мно­жество вставочных нейронов. Чем сложнее рефлекс, тем больше ассоциативных клеток входит в состав контактной части рефлекторной дуги.

Существуют также так называемые рефлекторные дуги с гуморальным зве­ном. Они отличаются тем, что информация из ЦНС, вызывающая изменение со­стояния рабочего органа, передается не по нервным проводникам, а посредством выделения в кровь гормонов, т. е. гуморальным путем.

Исполнительная часть рефлекторной дуги состоит из двигательного нейрона и исполнительного органа, или эффектора. При возбуждении эффекторы выпол­няют специфическую работу, которую можно измерить: мышцы сокращаются, железы выделяют секрет.

Рефлекторный акт не заканчивается деятельностью исполнительного органа. Каждый эффектор имеет свои чувствительные приборы - рецепторы, которые в свою очередь сигнализируют в ЦНС об осуществленной работе. Информация от рецепторов, возбуждение которых вызвало рефлекс, сравнивается с потоком им­пульсов, идущих от рецепторов исполнительного органа. Благодаря такому срав­нению уточняется ответная реакция организма. Связь рецепторов эффектора с ЦНС называется обратной связью. Поэтому правильнее говорить не о рефлектор­ной дуге, а о рефлекторном кольце (рис. 4.2).

Распространение нервного импульса от рецептора к рабочему органу проис­ходит с определенной скоростью, зависящей от многих факторов: состояния нерв­ных клеток, типа нервных волокон (соматические, вегетативные), их толщины, ко­личества вставочных нейронов в рефлекторной дуге. Время, от начала воздействия раздражителя на рецептор до появления ответной реакции организма называют временем рефлекса. Время рефлекса складывается из времени:

■ возбуждения афферентных и эфферентных образований;

■ проведения возбуждения по афферентным и эфферентным волокнам;

■ переключения нервного импульса с одного нейрона на другой в центральных структурах мозга, участвующих в. реализации рефлекса.

Чем сложнее дуга рефлекса, тем время рефлекса больше.

Результат действия "

Рис. 4.2. Схема рефлекторного кольца: А - информация, вызывающая действия организма; Б f- информация об осуществлении дейст­вия (обратные связи); а, 6 - афферентные и эфферентные нервные волокна соответственно

Чтобы понять, как осуществляется рефлекс и что представляет собой рефлек­торная дуга, можно рассмотреть реакцию человека при воздействии на его руку горячего предмета. В момент воздействия на кожу руки в терморецепторах возни­кает возбуждение, которое в виде нервных импульсов по дендриту чувствитель­ной нервной клетки (по афферентному, центростремительному волокну) переда­ется к ее телу. От него по аксону возбуждение передается в ЦНС к вставочным нейронам спинного и головного мозга, в которых происходят сложные процессы переработки поступившей информации. От них возбуждение передается на двига­тельные нервные клетки и по их аксону (эфферентному, центробежному волокну) распространяется к мышце (бицепсу), которая, сокращаясь, вызывает отдергива­ние руки.

И. П. Павлов установил, что любой рефлекторный акт, независимо от его сложности, подчиняется трем универсальным принципам рефлекторной деятель­ности.

1. Принцип детерминизма, или причинной обусловленности. Согласно этому принципу рефлекторный акт может осуществляться только при действии раздра­жителя, т. е. всякий процесс, протекающий в организме, причинно обусловлен. Раздражитель, действующий на рецептор, - причина, а рефлекторный ответ - следствие.

2. Принцип структурности, или целостности, - рефлекторный акт осуще­ствляется только при условии структурной и функциональной целостности мате­риальной основы рефлекса - рефлекторной дуги, или рефлекторного кольца.

5 Возрастная анатомия

Структурная целостность рефлекторной дуги может быть нарушена при ме­ханическом повреждении какой-либо ее части: рецепторов, афферентных или эф­ферентных нервных путей, участков ЦНС, эффекторов. Например, в норме при вдыхании вещества с резким запахом (аммиак) происходит рефлекторная задерж­ка дыхания или изменение его глубины. После ожога слизистой носа, который сопровождается повреждением обонятельных рецепторов, резко пахнущие веще­ства уже не вызывают изменений дыхания. Повреждение в продолговатом мозге дыхательного центра при переломе основания черепа может повлечь остановку дыхания. Если перерезать нервы, иннервирующие дыхательные мышцы (диафраг­му, межреберные), то дыхательные движения также будут невозможны.

Отсутствие рефлекса вследствие нарушения ее функциональной целостности может быть вызвано блокадой проведения нервных импульсов в структуре реф­лекторной дуги. Например, вещества, применяемые для местного обезболивания, блокируют передачу нервного импульса от рецептора по нервному волокну. По­этому после местной анестезии манипуляции стоматолога с больным зубом не вызывают ответной двигательной реакции. Прилрименении же общей анестезии возбуждение блокируется в центральной части рефлекторных дуг, на уровне го­ловного мозга.

Функциональная целостность структуры рефлекса нарушается и при возник 1 новении процессов торможения (безусловного или условного) в центральной час­ти рефлекторной дуги. В этом случае также наблюдается отсутствие или прекраще­ние ответной реакции на раздражитель. К примеру, ребенок прекращает рисовать, увидев новую яркую игрушку.

3. Принцип анализа и синтеза. Любой рефлекторный акт происходит на осно­ве процессов анализа и синтеза. При осуществлении рефлекса раздражитель под­вергается анализу, т. е. «разложению», в ходе которого выделяются отдельные ка­чественные и количественные характеристики. Анализ раздражителя начинается еще на периферии (в рецепторе), но более тонко он происходит в клетках ЦНС, особенно в коре больших полушарий головного мозга. Одновременно с анализом протекают синтетические процессы, т. е. процессы познания раздражителя как целостности на основе обобщения и сопоставления его характеристик, выделен­ных при анализе. В результате аналитико-синтетической деятельности нервной системы возникает адекватный силе и качеству раздражителя ответ. Например, проанализировав свойства зрительного раздражителя (форму, цвет, характер по­верхности, удаленность, направление движения и пр.), в результате синтеза мож­но определить, что это - большое, круглое, желто-красное, ровное яблоко, кото­рое катится по столу, и тут же протянуть к нему руку.

Примером воздействия, нарушающего аналитико-синтетическую деятель­ность мозга, является употребление алкоголя. В состоянии опьянения у человека нарушается координация движений, наблюдается неадекватная оценка окружаю­щей действительности и т. д.

Чем выше уровень организации ЦНС, тем сложнее аналитико-синтетичес-кая деятельность мозга. Процессы анализа и синтеза совершенствуются по мере

индивидуального развития организма. Именно этими процессами определяется точность рефлекторных реакций и, следовательно, способность организма взаи­модействовать с окружающей средой, сохраняя свою целостность и.биологичес­кую надежность.

ВОЗБУЖДЕНИЕ И ТОРМОЖЕНИЕ.

Похожая информация.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+