Нервова система
Нервова
система,
складна
мережа структур, що пронизує весь організм і забезпечує саморегуляцію його
життєдіяльності завдяки здатність реагувати на зовнішні і внутрішні
впливу (стимули). Основні
функції нервової системи - отримання, зберігання і переробка інформації з
зовнішнього і внутрішнього середовища, регулювання та координація діяльності всіх органів і
органних систем. У людини, як і у всіх ссавців, нервова система
включає три основні компоненти: 1) нервові клітини (нейрони); 2) пов'язані з
ними клітини глії, зокрема клітини нейроглії, а також клітини, що утворюють
неврілемму; 3) сполучна тканина. Нейрони забезпечують проведення нервових
імпульсів; нейроглії виконує опорні, захисні і трофічні функції як в
головному, так і в спинному мозку, а неврілемма, що складається переважно з
спеціалізованих, т.зв. шваннівською клітин, бере участь в утворенні оболонок
волокон периферичних нервів; сполучна тканина підтримує і зв'язує
воєдино різні частини нервової системи.
Нервову систему людини підрозділяють
по-різному. Анатомічно вона складається з центральної нервової системи (ЦНС) і
периферичної нервової системи (ПНС). ЦНС включає головний і спинний мозок, а
ПНС, яка забезпечує зв'язок ЦНС з різними частинами тіла, - черепно-мозкові та
спинномозкові нерви, а також нервові вузли (ганглії) і нервові сплетення,
які лежать поза спинного та головного мозку.
Нейрон.
Структурно-функціональною одиницею нервової
системи є нервова клітина - нейрон. За оцінками, в нервовій системі
людини більш 100 млрд. нейронів. Типовий нейрон складається з тіла (тобто
ядерної частини) і відростків, одного зазвичай неветвящегося відростка, аксона, і
декількох розгалужених - дендрітов. За аксона імпульси йдуть від тіла клітини до
м'язам, залоз або інших нейронів, тоді як за дендрита вони надходять в
тіло клітини.
У нейроні, як і в інших клітинах, є
ядро і ряд дрібних структур - органел. До них відносяться ендоплазматичний
ретикулум, рибосоми, тільця Нісль (тігроід), мітохондрії, комплекс Гольджі,
лізосоми, філаменти (нейрофіламенти і мікротрубочки).
Нервовий
імпульс.
Якщо роздратування
нейрона перевищує певну межу величину, то в точці стимуляції
виникає серія хімічних і електричних змін, які поширюються
по всьому нейрону. Передаються електричні зміни називаються нервовим
імпульсом. На відміну від простого електричного розряду, який через опір
нейрона буде поступово слабшати і зуміє подолати лише короткий
відстань, набагато повільніше «біжить» нервовий імпульс у процесі
розповсюдження постійно відновлюється (регенерує).
Концентрації іонів (електрично заряджених
атомів) - головним чином натрію і калію, а також органічних речовин - поза
нейрона і всередині нього неоднакові, тому нервова клітина в стані спокою
заряджена зсередини негативно, а зовні позитивно; в результаті на мембрані
клітини виникає різниця потенціалів (т.зв. «потенціал спокою» дорівнює приблизно
-70 Міллівольт). Будь-які зміни, які зменшують негативний заряд
усередині клітини і тим самим різницю потенціалів на мембрані, називаються
деполяризації.
плазматична мембрана, що оточує нейрон,
- Складне утворення, що складається з ліпідів (жирів), білків і вуглеводів. Вона
практично непроникна для іонів. Але частина білкових молекул мембрани
формує канали, через які певні іони можуть проходити. Однак ці
канали, звані іонними, відкриті не постійно, а, подібно до воріт, можуть
відкриватися і закриватися.
При подразненні нейрона деякі з
натрієвих (Na +) каналів відкриваються в точці стимуляції, завдяки чому іони
натрію входять усередину клітини. Приплив цих позитивно заряджених іонів знижує
негативний заряд внутрішньої поверхні мембрани в області каналу, що
призводить до деполяризації, яка супроводжується різкою зміною вольтажу і
розрядом - виникає т.зв. «Потенціал дії», тобто нервовий імпульс. Потім
натрієві канали закриваються.
У багатьох нейронах деполяризація викликає
також відкриття калієвих (K +) каналів, внаслідок чого іони калію виходять з
клітини. Втрата цих позитивно заряджених іонів знову збільшує
негативний заряд на внутрішній поверхні мембрани. Потім калієві канали
закриваються. Починають працювати і інші мембранні білки - т.з. калій-натрієві
насоси, що забезпечують переміщення Na + з клітини, а K + усередину клітини, що,
поряд з діяльністю калієвих каналів, відновлює початкове електрохімічне
стан (потенціал спокою) в точці стимуляції.
Електрохімічні зміни в точці
стимуляції викликають деполяризацію в прилеглій точці мембрани, запускаючи в ній
такий же цикл змін. Цей процес постійно повторюється, причому в кожній
новій точці, де відбувається деполяризація, народжується імпульс тієї ж величини,
що і в попередній точці. Таким чином, разом з поновлюваними
електрохімічним циклом нервовий імпульс поширюється по нейрону від точки до
точці.
Нерви, нервові
волокна і ганглії.
Нерв --
це пучок волокон, кожне з яких функціонує незалежно від інших.
Волокна у нерві організовані в групи, оточені спеціалізованої
сполучною тканиною, в якій проходять судини, що забезпечують нервові волокна поживними
речовинами і киснем і видаляють діоксид вуглецю і продукти розпаду.
Нервові волокна, по яких імпульси поширюються від периферичних
рецепторів до центральної нервової системи (аферентні), називають чутливими або сенсорними.
Волокна, що передають імпульси від ЦНС до м'язів або залоз (еферентні),
називають руховими або моторними. Більшість нервів змішані і складаються
як з чутливих, так і з рухових волокон. Ганглій (нервовий вузол) --
це скупчення тіл нейронів у периферичної нервової системи.
Волокна аксонів в ПНС оточені неврілеммой
- Оболонкою з шваннівською клітин, які розташовуються уздовж аксона, як
намистини на нитки. Значна кількість цих аксонів покрито додаткової
оболонкою з мієліну (білково-ліпідного комплексу); їх називають
міелінізірованнимі (мозкових). Волокна ж, оточені клітинами неврілемми, але
мієлінової не вкриті оболонкою, називають неміелінізірованнимі (безмякотнимі).
Міелінізірованние волокна є тільки у хребетних тварин. Мієлінова
оболонка формується з плазматичної мембрани шваннівською клітин, яка
накручується на аксон, як моток стрічки, утворюючи шар за шаром. Ділянка аксона,
де дві суміжні шваннівською клітини стикаються один з одним, називається
перехопленням Ранвей. У ЦНС мієлінова оболонка нервових волокон утворена особливим
типом гліальних клітин - олігодендрогліей. Кожна з цих клітин формує
мієлінових оболонку відразу декількох аксонів. Неміелінізірованние волокна в ЦНС
позбавлені оболонки з будь-яких спеціальних клітин.
мієлінова оболонка прискорює проведення
нервових імпульсів, які «перескакують» від одного перехоплення Ранвей до
іншому, використовуючи цю оболонку як сполучний електричний кабель. Швидкість
проведення імпульсів зростає з потовщенням мієлінової оболонки і коливається від
2 м/с (по неміелінізірованним волокнах) до 120 м/с (по волокнах, особливо
багатим мієліну). Для порівняння: швидкість поширення електричного струму
по металевих дротах - від 300 до 3000 км/с.
Cінапс.
Кожен нейрон має спеціалізовану
зв'язок з м'язами, залозами або іншими нейронами. Зона функціонального контакту
двох нейронів називається синапсом. Міжнейронні синапси утворюються між
різними частинами двох нервових клітин: між аксонів та дендритах, між аксонів
і тілом клітини, між дендрітов та дендритах, між аксонів і аксонів. Нейрон,
який посилає імпульс до синапси, називають пресинаптичних; нейрон, який одержує
імпульс, - постсинаптичні. Синаптичної простір має форму щілини.
Нервовий імпульс, що поширюється по мембрані пресинаптичного нейрона,
досягає синапсу і стимулює вивільнення особливої речовини - нейромедіатора
- У вузьку синаптичну щілину. Молекули нейромедіатора дифундують через щілину і
зв'язуються з рецепторами на мембрані постсинаптичного нейрона. Якщо
нейромедіатор стимулює постсинаптичні нейрон, його дія називають
збудливим, якщо пригнічує - гальмівним. Результат сумації сотень і тисяч
збуджуючих і гальмівних імпульсів, одночасно що стікаються до нейрону, --
основний чинник, що визначає, чи буде цей постсинаптичні нейрон
генерувати нервовий імпульс у даний момент.
У деяких тварин (наприклад, у лангуста)
між нейронами певних нервів встановлюється особливо тісний зв'язок з
формуванням або незвично вузького синапса, т.зв. щілинного з'єднання, або,
якщо нейрони безпосередньо контактують один з одним, щільного з'єднання.
Нервові імпульси проходять через ці з'єднання не за участю нейромедіатора, а
безпосередньо, шляхом електричної передачі. Нечисленні щільні
з'єднання нейронів є і у ссавців, у тому числі у людини.
Регенерація.
До моменту народження людини всі його нейрони
і бльшая частина
міжнейронні зв'язків вже сформовані, і надалі утворюються лише поодинокі
нові нейрони. Коли нейрон гине, він не замінюється новим. Однак залишилися
можуть брати на себе функції втраченої клітини, утворюючи нові відростки, які
формують синапси з тими нейронами, м'язами або залозами, з якими був пов'язаний
втрачений нейрон.
перерізані або пошкоджені волокна
нейронів ПНС, оточені неврілеммой, можуть регенерувати, якщо тіло клітини
залишилося Зберегти. Нижче місця перерезкі неврілемма зберігається у вигляді
трубчастою структури, і та частина аксона, яка залишилася пов'язаної з тілом
клітини, росте по цій трубці, поки не досягне нервового закінчення. Таким
спосіб відновлюється функція пошкодженого нейрона. Аксони в ЦНС, не
оточені неврілеммой, мабуть, не здатні знову проростати до місця
колишнього закінчення. Однак багато нейрони ЦНС можуть давати нові короткі
відростки - відгалуження аксонів і дендрітов, що формують нові синапси.
Центральна
нервова система
ЦНС складається з головного і спинного мозку і
їх захисних оболонок. Самою зовнішньої є тверда мозкова оболонка, під
ній розташована павутинна (арахноідальная), а потім м'яка мозкова оболонка,
зрощений з поверхнею мозку. Між м'якою і павутинної оболонками знаходиться
подпаутинное (субарахноїдальний) простір, що містить спинномозкову
(цереброспінальну) рідина, в якій як головний, так і спинний мозок
буквально плавають. Дія виштовхуючі сили рідини призводить до того, що,
наприклад, головний мозок дорослої людини, що має масу в середньому 1500 г,
всередині черепа реально важить 50-100 р. Мозкові оболонки і спинномозкова
рідина відіграють також роль амортизаторів, що пом'якшують всілякі удари і
поштовхи, яких зазнає тіло і які могли б призвести до пошкодження
нервової системи.
ЦНС утворена з сірої і білої речовини.
Сіра речовина складають тіла клітин, дендрити і неміелінізірованние аксони,
організовані в комплекси, які включають безліч синапсів і
служать центрами обробки інформації, забезпечуючи багато функцій нервової
системи. Біла речовина складається з міелінізірованних і неміелінізірованних
аксонів, що виконують роль провідників, що передають імпульси з одного центру в
інший. До складу сірої і білої речовини входять також клітини глії.
Нейрони ЦНС утворюють безліч ланцюгів,
які виконують дві основні функції: забезпечують рефлекторну діяльність,
а також складну обробку інформації у вищих мозкових центрах. Ці вищі
центри, наприклад зорова зона кори (зорова кора), отримують вхідну
інформацію, переробляють її і передають у відповідь сигнал по аксонів.
Результат діяльності нервової системи - та
чи інша активність, в основі якої лежить скорочення або розслаблення м'язів
або секреція або припинення секреції залоз. Саме з роботою м'язів і залоз
пов'язаний будь-який спосіб нашого самовираження.
надходить сенсорна інформація
піддається обробці, проходячи послідовність центрів, пов'язаних довгими
аксонів, які утворюють специфічні провідні шляхи, наприклад больові,
зорові, слухові. Чутливі (висхідні) провідні шляхи йдуть в
висхідному напрямку до центрів головного мозку. Рухові (спадні)
шляхи пов'язують головний мозок з руховими нейронами черепно-мозкових і
спинномозкових нервів.
Провідні шляхи зазвичай організовані таким
чином, що інформація (наприклад, больова або тактильний) від правої половини
тіла надходить в ліву частину мозку і навпаки. Це правило поширюється і
на спадні рухові шляхи: права половина мозку управляє рухами
лівої половини тіла, а ліва половина - правою. З цього загального правила,
однак, є кілька виключень.
Головний мозок
складається з трьох основних структур: великих
півкуль, мозочка і стовбура.
Великі півкулі - найбільша частина
мозку - містять вищі нервові центри, що складають основу свідомості,
інтелекту, особистості, мови, розуміння. У кожному з великих півкуль виділяють
наступні освіти: що лежать в глибині відокремлені скупчення (ядра) сірого
речовини, які містять багато важливих центри; розташований над ними великий
масив білої речовини; вкриває півкулі зовні товстий шар сірого
речовини з численними звивинами, що становить кору головного мозку.
Мозочок теж складається з розташованого в
глибині сірої речовини, проміжного масиву білої речовини і зовнішнього
Мозочок
забезпечує головним чином координацію рухів.
Стовбур мозку утворений масою сірого і
білої речовини, не розділена на шари. Стовбур тісно пов'язаний з великими
півкулями, мозочком і спинним мозком і містить численні центри
чутливих і рухових провідних шляхів. Перші дві пари
черепно-мозкових нервів відходять від великих півкуль, інші ж десять пар --
від стовбура. Стовбур регулює такі життєво важливі функції, як дихання і
кровообіг.
Спинний мозок.
Знаходиться усередині хребетного стовпа і
захищений його кістковою тканиною спинний мозок має циліндричну форму і покритий
трьома оболонками. На поперечному зрізі сіра речовина має форму букви Н або
метелика. Сіра речовина оточена білою речовиною. Чутливі волокна
спинномозкових нервів закінчуються в дорсальних (задніх) відділах сірого
речовини - задніх рогах (на кінцях Н, звернених до спини). Тіла рухових
нейронів спинномозкових нервів розташовані в вентральних (передніх) відділах
сірої речовини - передніх рогах (на кінцях Н, віддалених від спини). У білому
речовині проходять висхідні чутливі провідні шляхи, що закінчуються в
сірій речовині спинного мозку, і хто сходить рухові шляхи, що йдуть від сірого
речовини. Крім того, багато волокна в білій речовині пов'язують різні
відділи сірої речовини спинного мозку.
Периферична
нервова система
ПНС забезпечує двосторонній зв'язок
центральних відділів нервової системи з органами і системами організму.
Анатомічно ПНС представлена черепно-мозковими (черепними) і спинномозковими
нервами, а також щодо автономної ентеральної нервовою системою,
локалізованої в стінці кишечника.
Всі черепно-мозкові нерви (12 пар)
поділяють на рухові, чутливі або змішані. Рухові нерви починаються
в рухових ядрах стовбура, утворених тілами самих моторних нейронів, а
чутливі нерви формуються з волокон тих нейронів, тіла яких лежать в
гангліях за межами мозку.
Від спинного мозку відходить 31 пара
спинномозкових нервів: 8 пар шийних, 12 грудних, 5 поперекових, 5 крижових і 1
куприкова. Їх позначають відповідно до положення хребців, прилеглих до
міжхребцевих отворів, з яких виходять дані нерви. Кожен
спинномозкової нерв має передній і задній корінці, які, зливаючись,
утворюють сам нерв. Задній корінець містить чутливі волокна; він тісно
пов'язаний зі спінальних гангліїв (гангліїв заднього корінця), що складається з тіл
нейронів, аксони яких утворюють ці волокна. Передній корінець складається з
рухових волокон, утворених нейронами, клітинні тіла кото?? их лежать в
спинному мозку.
Черепно-мозкова
НЕРВА
Номер
Назва
Функціональна
характеристика
Іннервіруемие
структури
I
нюховий
Спеціальний
сенсорний (нюх)
нюховий
епітелій порожнини носа
II
Зоровий
Спеціальний
сенсорний (зір)
Палички і
колбочки сітківки
III
окоруховий
Моторний
Більшість
зовнішніх м'язів ока Гладкі м'язи райдужної оболонки і кришталика
IV
блоковий
Моторний
Верхня коса
м'яз очі
V
трійчастого
Общесенсорний Моторний
Шкіра
особи, слизова оболонка носа і рота Жувальні м'язи
VI
відвідний
Моторний
Зовнішня пряма
м'яз очі
VII
Особовий
Моторний Вісцеромоторний
Спеціальний сенсорний
Мімічна
мускулатура Слинні залози Смакові рецептори мови
VIII
переддверно-улітковий
Спеціальний
сенсорний Вестибулярний (рівновага) Слуховий (слух)
напівкружних
канали і плями (рецепторні ділянки) лабіринту Слуховий орган у завитку
(внутрішнє вухо)
IX
язикоглоткового
Моторний Вісцеромоторний
Вісцеросенсорний
М'язи
задньої стінки глотки Слинні залози Рецептори смакової і загальної
чутливості в задній частині порожнини рота
X
Блукаючий
Моторний Вісцеромоторний
Вісцеросенсорний Общесенсорний
М'язи
гортані та глотки М'яз серця, гладка мускулатура, залози легенів, бронхів,
шлунка та кишечнику, в тому числі травні залози Рецептори великих
кровоносних судин, легенів, стравоходу, шлунка і кишечника Зовнішнє вухо
XI
Додатковий
Моторний
Грудина-ключично-соскоподібного
і трапецієвидна м'язи
XII
під'язичний
Моторний
М'язи мови
Визначення
«Вісцеромоторний», «вісцеросенсорний» вказують на зв'язок відповідного
нерва з внутрішніми (вісцеральними) органами.
Вегетативна
нервова система
Вегетативна, або автономна, нервова
система регулює діяльність мимовільних м'язів, серцевого м'яза і
різних залоз. Її структури розташовані як у центральній нервовій системі,
так і в периферичній. Діяльність вегетативної нервової системи направлена на
підтримання гомеостазу, тобто відносно стабільного стану внутрішньої
середовища організму, наприклад постійної температури тіла або кров'яного тиску,
що відповідає потребам організму.
Сигнали від ЦНС надходять до робітників
(ефекторним) органам через пари послідовно з'єднаних нейронів. Тіла
нейронів першого рівня розташовуються в ЦНС, а їх аксони закінчуються в
вегетативних гангліях, що лежать за межами центральної нервової системи, і тут утворюють синапси з
тілами нейронів другого рівня, аксони яких безпосередньо контактують з
ефекторними органами. Перші нейрони називають прегангліонарних, другий --
постгангліонарних.
У тій частині вегетативної нервової системи,
яку називають симпатичної, тіла прегангліонарних нейронів розташовані в
сірій речовині грудного (торакального) і поперекового (люмбальної) відділів
спинного мозку. Тому симпатичну систему називають також торако-люмбальної.
Аксони її прегангліонарних нейронів закінчуються і утворюють синапси з
постгангліонарних нейронами в гангліях, розташованих ланцюжком уздовж
хребта. Аксони постгангліонарних нейронів контактують з ефекторними
органами. Закінчення постгангліонарних волокон виділяють в якості
нейромедіатора норадреналін (речовина, близька до адреналіну), і тому
симпатична система визначається також як адренергічні.
симпатичну систему доповнює
парасимпатична нервова система. Тіла її преганглінарних нейронів розташовані
в стовбурі мозку (інтракраніальних, тобто всередині черепа) і крижовому (сакральному)
відділі спинного мозку. Тому парасимпатичну систему називають також
краніо-сакральної. Аксони прегангліонарних парасимпатичних нейронів
закінчуються і утворюють синапси з постгангліонарних нейронами в гангліях,
розташованих поблизу робочих органів. Закінчення постгангліонарних
парасимпатичних волокон виділяють нейромедіатор ацетилхолін, на підставі чого
парасимпатичну систему називають також холинергической.
Як правило, симпатична система
стимулює ті процеси, які спрямовані на мобілізацію сил організму в
екстремальних ситуаціях або в умовах стресу. Парасимпатична ж система
сприяє накопиченню або відновлення енергетичних ресурсів організму.
Реакції симпатичної системи
супроводжуються витратою енергетичних ресурсів, підвищенням частоти і сили
серцевих скорочень, зростання кров'яного тиску та вмісту цукру в
крові, а також посиленням припливу крові до скелетних м'язів за рахунок зменшення її
припливу до внутрішніх органів і шкірі. Всі ці зміни характерні для реакції
«Переляку, втечі або боротьби». Парасимпатична система, навпаки, зменшує
частоту і силу серцевих скорочень, знижує кров'яний тиск, стимулює
травну систему.
Симпатична і парасимпатична системи
діють координовано, і їх не можна розглядати як антагоністичні. Вони
спільно підтримують функціонування внутрішніх органів і тканин на рівні,
відповідному інтенсивності стресу та емоційного стану людини. Обидві
системи функціонують безперервно, але рівні їх активності коливаються в
залежно від ситуації.
Рефлекси
Коли на рецептор сенсорного нейрона
впливає адекватний стимул, в ньому виникає залп імпульсів, що запускають
у відповідь дія, іменоване рефлекторним актом (рефлексом). Рефлекси лежать в
основі більшості проявів життєдіяльності нашого організму. Рефлекторний
акт здійснює т.зв. рефлекторна дуга; цим терміном позначають шлях передачі
нервових імпульсів від точки вихідної стимуляції на тілі до органу, що здійснює
у відповідь дія.
Дуга рефлексу, що викликає скорочення
скелетної м'язи, складається щонайменше з двох нейронів: чутливого,
тіло якого розташоване в ганглії, а аксон утворює синапс з нейронами
спинного мозку або стовбура мозку, і рухового (нижнього, або периферичного,
мотонейронах), тіло якого знаходиться в сірій речовині, а аксон закінчується
рухової кінцевий платівкою на скелетних м'язових волокнах.
У рефлекторну дугу між чутливим і
руховим нейронами може включатися і третій, проміжний, нейрон,
розташований в сірій речовині. Дуги багатьох рефлексів містять два і більше
проміжних нейрона.
Рефлекторні дії
здійснюються мимоволі, багато хто з них не усвідомлюються. Колінний рефлекс,
наприклад, викликається постукуванням по сухожиль чотириголового м'язи в області
коліна. Це двухнейронний рефлекс, його рефлекторна дуга складається з м'язових
веретен (м'язових рецепторів), чутливого нейрона, периферичного
рухового нейрона і м'язи. Інший приклад - рефлекторне відсмикування руки
від гарячого предмета: дуга цього рефлексу включає чутливий нейрон, один
або кілька проміжних нейронів у сірій речовині спинного мозку,
периферичний руховий нейрон і м'яз.
Багато рефлекторні акти мають
значно більш складний механізм. Так звані межсегментарние рефлекси
складаються з комбінацій більш простих рефлексів, у здійсненні яких
беруть участь багато сегментів спинного мозку. Завдяки таким рефлексам
забезпечується, наприклад, координація рухів рук і ніг при ходьбі. До складних
рефлексів, замикаються в головному мозку, відносяться руху, пов'язані з
утриманням рівноваги. Вісцеральні рефлекси, тобто рефлекторні реакції
внутрішніх органів, опосередковуються вегетативної нервової системою; вони
забезпечують випорожнення сечового міхура і багато процесів у травної
системі.
Захворювання
нервової системи
Ураження нервової системи
виникають при органічних захворюваннях або травмах головного та спинного мозку,
мозкових оболонок, периферичних нервів. Діагностика та лікування захворювань та
травм нервової системи складають предмет особливої галузі медицини - неврології. Психіатрія і клінічна психологія
займаються головним чином психічними розладами. Сфери цих медичних
дисциплін часто перекриваються. Див окремі захворювання нервової системи:
Список
літератури
Блум Ф., Лейзерсон А., Хофстедтер
Л. Мозок, розум і поведінку. М., 1988 Фізіологія людини, під ред. Р. Шмідта,
Г. Тевса, т. 1. М., 1996
Для підготовки даної роботи були
використані матеріали з сайту http://bio.freehostia.com
