- Учение о рефлексе Сеченова и Павлова
- Физиология ЦНС: рефлексы и инстинкты
- Общая характеристика центральной нервной системы
- Функции нейронов
- Функциицентральной нервной системы
- Рефлекс, рефлекторная дуга и ее звенья: классификация рефлексов
- Классификация рецепторов
- Функции рецепторов
- Рефлекторная дуга
- Виды рефлексов
- Нервные центры и их свойства
- Краткая физиология центральной нервной системы
Учение о рефлексе Сеченова и Павлова
Высшая нервная деятельность — еще одна, важнейшая, функция нервной системы.
Основоположником учения о высшей нервной деятельности является И.М.Сеченов, в 1863 г вышла его книга «Рефлексы головного мозга».
Иван Михайлович полагал, что вся психическая деятельность человека основана на рефлексах.
Высшая нервная деятельность — деятельность высших отделов центральной нервной системы, обеспечивающих приспособляемость животных и человека к условиям среды.
И.П.Павлов экспериментально подтвердил справедливость взглядов И.М.Сеченова и создал учение об условных и безусловных рефлексах.
Для первых характерно:
- © это врожденные рефлексы, передаются по наследству (глотание, слюноотделение, дыхание);
- © являются видовыми, характерными для всех особей данного вида;
- © имеют постоянные рефлекторные дуги;
- © относительно постоянны;
- © осуществляются в ответ на определенное раздражение;
- © рефлекторные дуги замыкаются в спинном мозге или подкорковых узлах головного мозга.
Примером безусловного рефлекса является слюноотделение у собаки с фистулой слюнной железы.
При попадании пищи в ротовую полость, возбуждаются рецепторы языка, по отросткам чувствительных нейронов возбуждение передается в продолговатый мозг, где находится слюноотделительный центр, затем возбуждение по двигательным нейронам передается к слюнной железе и начинается слюноотделение.
К безусловным рефлексам относятся пищевые, дыхательные, оборонительные, половые, ориентировочные рефлексы.
Определенную последовательность безусловных рефлексов, определяющую некоторые формы поведения, называют инстинктом.
Примером инстинктивной деятельности является построение ловчей сети пауком-крестовиком, плотины бобрами.
Для условных рефлексов характерно:
- © приобретаются организмом в течение жизни;
- © индивидуальные, формируются на основе личного жизненного опыта;
- © не имеют готовых рефлекторных дуг, дуги формируются при определенных условиях;
- © непостоянные, могут исчезать (тормозиться);
- © формируются на основе врожденных рефлексов в ответ на любое раздражение;
- © осуществляются за счет деятельности коры головного мозга.
Образование условного рефлекса происходит при сочетании по времени безразличного раздражителя с безусловным. Безразличный раздражитель должен предшествовать безусловному.
Тогда он становится условным. Для образования прочной временной связи необходимо многократное подкрепление условного раздражителя безусловным.
Действие безразличного раздражителя приводит к появлению возбуждения в нервном центре коры, затем в другом нервном центре возникает возбуждение под действием безусловного раздражителя и между ними возникает временная связь.
При повторных сочетаниях эта связь становится более прочной, вырабатывается условный рефлекс на данный раздражитель.
Примером является выделение слюны в ответ на вид пищи, ее запах, на время кормления, на любой условный пищевой раздражитель.
В коре головного мозга, наряду с процессами возбуждения протекают и процессы торможения.
Различают два вида торможения — внешнее и внутреннее.
- Внешнее торможение. Наступает в результате действия нового раздражителя. Новый очаг возбуждения тормозит существующий очаг. Характерно не только для коры, но и для низших отделов ЦНС, поэтому второе название — безусловное торможение. Например, посторонний шум тормозит у собаки слюноотделение.
- Внутреннее торможение развивается только в коре. Отсюда второе название — условное торможение. Непременное условие — неподкрепление условного раздражителя безусловным. Если выработанный у собаки рефлекс на свет не подкреплять пищей, то рефлекс ослабевает и исчезает.
В природе происходит торможение неподкрепляемых условных рефлексов и образование новых. Например, пересыхание водоема, из которого пили животные, приведет к тому, что они перестанут приходить к нему, найдут новый водоем. Произойдет торможение одних условных рефлексов и образование новых.
Другой вид внутреннего торможения — дифференцировка. Если один раздражитель подкреплять, а близкий ему не подкреплять, то условно-рефлекторная реакция возникнет только на подкрепляемый раздражитель. Например, по характеру условного стука в дверь можно определить, кто пришел — свои или чужие.
Высшая нервная деятельность присуща как человеку, так и животным. У животных высшая нервная деятельность зависит от сложности нервной системы, чем она сложнее, тем меньшую роль играют инстинкты, тем большую роль играет обучение.
Например, потомство паука-крестовика появляется весной, когда родители уже умерли, но молодые паучки умеют строить ловчую сеть, их поведение достаточно жестко запрограммировано.
А человеческие дети, воспитанные животными, никогда не станут полноценными людьми из-за отсутствия должного воспитания.
В отличие от животных, кора человека обладает большей способностью к восприятию закономерностей в окружающем мире.
И главное отличие высшей нервной деятельности людей связано с наличием у них речи — второй сигнальной системы по И.П.Павлову.
Первая сигнальная система поставляет информацию непосредственно через органы чувств, вторая сигнальная система связана с восприятием слышимых при произношении или видимых при чтении слов.
С развитием второй сигнальной системы появилась возможность сохранять и передавать информацию следующим поколениям, появилась база для развития абстрактного мышления, сознания.
« Слово, — писал И.П.Павлов, — сделало нас людьми».
Физиология ЦНС: рефлексы и инстинкты
Общая характеристика центральной нервной системы
Центральная нервная система (ЦНС) – представлена головным и спиным мозгом.
Как ткань, ЦНС состоит из:
- нейронов нервных клеток;
- нейроглии.
Функционально активной единицей нервной системы является нейрон.
Нейроны – самые крупные клетки организма.
Состоят из тела и отростков.
Структурно различают нейроны:
- Униполярные – клетки с одним отростком.
- Биполярные – клетки с двумя отростками.
- Мультиполярные – имеют много отростков.
Отростки нервных клеток:
- Дендриты – это чувствительные (сенсорные) нервные окончания.
- Аксон – двигательное нервное окончание.
Заканчивается на железистой клетке, мышце или ее волокне.
- Функционально нейроны делятся на:
- Чувствительные – сенсорные (афферентные);
- Двигательные – эфферентные;
- Вставочные – центральные – находятся в головном или спином мозге.
Количество нейронов в головном мозге составляет 14-18 млрд.
Все нейроны связаны в ЦНС посредством синапсов.
Функции нейронов
- Способность воспринимать раздражение;
- Способность трансформировать его в электрический импульс;
- Способность формировать на него адекватную реакцию.
Нейроглия
Для осуществления процессов нормального питания и обмена веществ нейронов необходимы многочисленные клетки нейроглии (глиальные клетки: астроциты, олигодендроциты, шванневские клетки (нейролеммоциты) и клетки эпиндимы (выстилают спино-мозговой канал и желудочки мозга)).
Нейроглия выполняет опорную, защитную и трофическую функции.
Функции центральной нервной системы
В целостном организме ЦНС обеспечивает точную регуляцию всех процессов, происходящих внутри организма, их координацию и интеграцию, благодаря чему все органы и системы действуют согласованно.
ЦНС обеспечивает связь организма с постоянно изменяющейся внешней средой.
Рефлекс, рефлекторная дуга и ее звенья: классификация рефлексов
Основоположником представлений о простейшем рефлекторном акте является Рене Декарт (17в). он впервые описывает такие рефлекторные действия как отдергивание руки от огня, рефлекс мигания и др.
В 18в учение о рефлексе разрабатывает чешский ученый Георг Прохаска.
Он вводит понятие «рефлекс».
В труде Сеченова «Рефлексы головного мозга» (1863) обосновывается представление о рефлексе, как о явлении, охватывающем кору головного мозга.
Автор сообщает, что все акты сознательной и несознательной деятельности по своему происхождению есть рефлексы.
Также Сеченов обосновывает учение о рефлекторной психической деятельности.
Павлов, развивая труды Сеченова, разрабатывает учение об условных рефлексах. Им была разработана методика выработки условных рефлексов.
Рефлекс – (от греч. отведенный назад, отраженный) – это любая ответная реакция организма на изменения, происходящие в нем самом или в окружающей среде.
Рефлекторная дуга состоит из пяти звеньев:
- Рецептор;
- Чувствительный (афферентный) нейрон;
- Центральный (вставочный) нейрон;
- Двигательный (эфферентный) нейрон;
- Рабочий орган (эффектор).
Рецептор – это чувствительный прибор (нервное окончание), воспринимающий определенное раздражение.
Классификация рецепторов
По локализации:
- Экстерорецепторы — наружные;
- Интерорецепторы – внутренние.
По восприятию раздражения:
- Барорецепторы – воспринимают давление;
- Хеморецепторы – воспринимают химические раздражители;
- Механорецепторы – воспринимают механические раздражители;
- Болевые рецепторы;
- Свето- и цветочувствительные рецепторы;
- Звукорецепторы.
Функции рецепторов
Восприятие раздражения и трансформация энергии этого раздражителя в электрический импульс.
Передача возбуждения во второе звено рефлекторной дуги.
Рефлекс возникает при раздражении не одного рецептора, а многих, расположенных рядом.
Тот участок тела, который раздражается во время нанесения раздражителя и вызывает определенный рефлекс, называется рефлексогенной зоной или рецептивным полем рефлекса.
Рефлекторная дуга
Чувствительный нейрон передает возбуждение от рецептора в ЦНС.
Вставочный (центральный) нейрон – он чаще униполярный, имеет только аксон.
Он производит обработку поступившей информации, ее анализ и синтез ответной реакции, а также переключает возбуждение с чувствительного нейрона на двигательный.
Группа центральных нейронов формирует нервный центр (зрительный, стато-аккустический и т.д.).
На каждый рефлекс есть свой нервный центр.
Двигательный нейрон (мотонейрон)– его тело лежит в вентральных рогах серого вещества спинного мозга, а аксон, покидая спинной мозг, в составе смешанного нерва направляется к эффектору (мышце или др.). Его основная функция – передача возбуждения от нервного центра к эффекторам.
Эффектор (исполнительный орган) – поперечно-полосатая или гладкая мышечная ткань, концевой отдел железы и др.
Для осуществления рефлекса необходима анатомическая целостность рефлекторной дуги.
Нарушение даже одного из ее звеньев ведет к выпадению рефлекса.
В зависимости от количества нейронов, рефлекторные дуги бывают простыми и сложными.
Самая простейшая рефлекторная дуга состоит из двух нейронов – чувствительного и двигательного (сухожильные рефлексы), а рефлексы, ими формируемые, называются моносинаптическими рефлексами.
Большинство рефлекторных дуг представлены несколькими нейронами: одним чувствительным, несколькими вставочными и одним двигательным.
Они характерны для многонейронных рефлексов.
Время, прошедшее от момента раздражения до ответной реакции называется временем рефлекса. Оно зависит от количества синапсов, силы раздражителя, лабильности ткани, индивидуальных особенностей синтеза медиаторов в организме.
На сухожильный рефлекс уходит 1/10с, на рефлекс моргания – 50-200мс. Наибольшее время затрачивается на вегетативные рефлексы (пищеварительный и др.).
Виды рефлексов
По биологическому значению:
- пищевые;
- оборонительные;
- ориентировочные;
- половые.
По роду рецепторов:
- экстерорецепторные;
- интерорецепторные ( механо-, термо- и т. д.);
- проприорецепторные – находятся в сухожилиях и самих мышцах, направлены на поддержание их тонуса.
В зависимости от рабочего органа:
- двигательные (локомоторные);
- секреторные;
- сосудистые.
По месту нахождения нервного центра:
Спинальные – нервные центры находятся в спином мозге (рефлекс мочеиспускания, дефекации, эякуляции, локомоторные рефлексы мышц и др.).
Бульбарные – центры расположены в продолговатом мозге (центр дахания, сердцебиения, кашля, чихания, рвоты и т.д.)
Мезенцефальные рефлексы – нервные центры расположены в среднем мозге (выпрямление тела во время ходьбы, позные рефлексы.
При их расстройстве развивается болезнь Паркинсона).
Диенцефальные – нервные центры расположены в промежуточном мозге (рефлекс терморегуляции, центры, вырабатывающие релизинг-гормоны, попадающие в гипофиз).
Корковые рефлексы – нервные центры расположены в коре головного мозга (все условные рефлексы).
В зависимости от продолжительности рефлекса:
Фазные — короткие (обмахивание хвостом);
Тонические – длительные (рефлекс стояния).
На их фоне формируются фазные рефлексы.
По сложности:
- простые;
- сложные (вегетативные).
В зависимости от условий выработки:
- условные;
- безусловные.
Нервные центры и их свойства
Нервный центр – это совокупность тел центральных (вставочных) нейронов, расположенных в спинном или головном мозге и специализирующихся на определенном нервном рефлексе.
Основная функция нервных центров: восприятие раздражения с периферии, его анализ и синтез ответной реакции.
Нервные центры – лабильные структуры.
Они выполняют несколько функций и подстраиваются под различные условия.
Свойства нервных центров:
Суммация – это свойство нервных центров суммировать возбуждение, поступающее из нескольких участков тела и давать общую ответную реакцию.
Суммация бывает:
Пространственная и
Временная – суммирование раздражения во времени и дача единого общего ответа.
Иррадиация – это распространение возбуждения с одного нервного центра на соседние. Возникает иррадиация при очень сильном раздражении.
Доминанта – свойство нервного центра, когда в какой-то период жизни он подавляет другие рефлекторные центры организма (половая доминанта, материнская доминанта, оборонительная доминанта).
Понятие о низшей нервной деятельности. Безусловные рефлексы. Инстинкты и их биологическое значение.
Низшая нервная деятельность связана с подкорковыми центрами головного мозга и с нервными центрами спинного мозга.
Низшая нервная деятельность направлена на регуляцию всех функций организма, определяющих их минимально необходимый уровень жизнеобеспечения (дыхание, сердцебиение, ходьба, движение, пищеварение, жажды, размножения, лактации, мочеиспускания, дефекации и др.).
Совокупность этих функций – есть жизнедеятельность.
Низшая нервная деятельность связана с наличием безусловных (врожденных) рефлексов.
Безусловные рефлексы проявляются у животных сразу после рождения (сосательный, глотательный, кашлевой, мигательный и т.д.).
Совокупность безусловных рефлексов называется инстинктом.
Краткая физиология центральной нервной системы
Нервная система, функционально объединяет клетки, ткани, отдельные органы и системы органов в одно целое.
Она осуществляет регуляцию всех процессов жизнедеятельности, обеспечивает связь организма с окружающей средой.
Нервная система подразделяется на центральную нервную систему (ЦНС) и периферическую нервную систему.К центральной нервной системе относятся головной и спинной мозг.
Периферическую нервную систему образуют нервы, отходящие от головного и спинного мозга. В свою очередь периферическая нервная система подразделяется на соматическую нервную систему и вегетативную нервную систему. Соматическая нервная система обеспечивает иннервацию кожного покрова, двигательного аппарата и органов чувств.
Вегетативная нервная система иннервирует внутренние органы, кровеносные сосуды и железы, контролируя тем самым обменные процессы в организме.
ЦНС — это сложно организованная высокоспецифичная система быстрой передачи информации, ее обработки и управления, которая содержит около 50 миллиардов нервных клеток.
Активность нервных клеток выражается в получении и передаче нервных импульсов, которые служат общим механизмом взаимодействия различных отделов ЦНС.
Нервная система воспринимает огромное число импульсов от различных сенсорных систем, интегрирует всю эту информацию, анализирует ее и дает команду исполнительным органам, обеспечивая адекватную ответную реакцию.
Основным структурным элементом нервной регуляции является нервная клетка — нейрон.
Нервная клетка (нейрон) — это функциональная единица нервной системы, строение и функции которой приспособлены к передаче и обработке информации.
В каждом нейроне различают четыре различные области: тело, дендриты, аксон и аксонные окончания (терминали).
Все они выполняют строго определенные функции. Центр процессов синтеза в нервной клетке — ее тело, которое содержит ядро, рибосомы, эндоплазматический ретикулум и другие органеллы, здесь синтезируются медиаторы и клеточные белки.
Главная функция аксона состоит в проведении нервных импульсов к другим клеткам — нервным, мышечным или секреторным. Большинство аксонов представляет собой длинные нитевидные отростки (длиной от нескольких миллиметров до нескольких метров).
Аксоны чувствительных (сенсорных) нейронов передают информацию от расположенных на периферии рецепторов к ЦНС. Аксоны двигательных (моторных) нейронов проводят нервные импульсы от ЦНС к скелетным мышцам.
Другие аксоны соединяют ЦНС с рецепторами, мышечными и секреторными клетками внутренних органов. Специфической функцией аксона является проведение нервных импульсов, которые возникают
в результате небольших изменений проницаемости мембраны аксона и проходят по всей длине аксона.
Ближе к окончанию аксон ветвится и образует кисточку из конечных ветвей (терминалей).
На конце каждая терминала образует специализированный контакт (синапс) с нервной, мышечной или железистой клеткой. Функция синапса заключается в односторонней передаче информации от клетки к клетке.
Когда к окончанию аксона приходит нервный импульс, в нем секретируется небольшое количество нейромедиатора, который высвобождается из окончания и связывается с рецепторами мембраны постсинаптического нейрона, изменяя ее проницаемость.
Возникающий в результате этого синаптический потенциал может быть возбуждающим или тормозным.
Схематическое изображение нейрона:
1 — дендриты; 2 — тело клетки; 3 — аксонный холмик (тригерная область); 4 — аксон; 5 — миелиновая оболочка; 6 — ядро шванновской клетки; 7 -перехват Ранвье; 8 -эффекторные нервные окончания.
Дендриты образуются в результате древовидного разветвления отростков нервной клетки, отходящих от ее тела, их функция заключается в восприятии синаптических влияний.
На дендритах и теле нервной клетки оканчиваются терминали аксонов сотен или тысяч нейронов, которые покрывают всю поверхность нейрона. В активном состоянии каждая терминаль высвобождает медиатор, вызывающий местное изменение проницаемости мембраны дендрита, т.е. изменение ее электрического потенциала.
Отростки нервных клеток (дендриты и аксоны) покрыты мембраной, которая имеет отрицательный заряд, так как входящая в их состав внутриклеточная жидкость содержат большое количество анионов (-), которые преобладают над катионами [главным образом над ионами К+ (калия)].
Межклеточная жидкость, напротив, имеет положительный заряд (+) вследствие преобладания здесьионов Nа+ (натрия). Промежутки между отростками нервных клеток, передающими и воспринимающими сигналы, заполнены, межклеточной жидкостью и называются синапсасами.
Воспринимающие структуры клеток называются рецепторами.
В состоянии покоя нейрона концентрация ионов Nа+ и К+относительно постоянна (хотя и наблюдается медленная диффузия ионов в обе стороны) и так называемый “калиево-натриевый“ насос поддерживает их концентрацию на относительно постоянном уровне.
При этом состоянии нервной клетки, в результате распределения ионов по обе стороны между ними, существует так называемый “мембранный потенциал покоя” (разность потенциалов составляет 60-90 мВ).
При поступлении сигнала извне (возбуждении) изменяется внутренняя структура клетки и при этом из связанного состояния высвобождаются специфические химические вещества — медиаторы, которые увеличивают проницаемость мембраны нервной клетки (это гуморальный уровень регуляции) и ионы Nа+ устремляются вовнутрь нейрона.
При этом происходит снижение мембранного потенциала, возникает потенциал действия (мембранный потенциал действия) и возникает нервный импульс, который отражает характер воздействия раздражителя.
Все нейроны можно разделить на 3 класса: чувствительные (сенсорные), вставочные и эффекторные.
Чувствительные нейроны представляют собой афферентные пути, по которым импульсы передаются от рецепторов в ЦНС, а эфферентные нейроны проводят импульсы от ЦНС к эффекторам (мышцам и железам).
К эффекторным нейронам относятся двигательные (моторные) нейроны, иннервирующие скелетные мышцы, и нейроны вегетативной нервной системы, осуществляющие центральную регуляцию гладких мышц и желез.
Отростки вставочных нейронов не выходят за пределы ЦНС. Почти все нейроны ЦНС, за исключением сенсорных и эффекторных, являются вставочными. В ЦНС вставочные нейроны образуют цепи, осуществляющие анализ входной сенсорной информации, хранение опыта в виде памяти и формирование соответствующих команд.
Схема строения синапса
- 1 — пресинаптический полюс;
- 2 – синаптитческие пузырьки;
- 3 – пресинаптическая мембрана;
- 4 — постсинаптическая мембрана,
- 5 – постсинаптический полюс;
- 6 – синаптическое пространство.
Нервные клетки являются функциональными единицами ЦНС, но на их долю приходится только 10 % общего числа клеток в нервной системе.
Большинство же составляют глиальные клетки, заполняющие все пространство между нейронами Многие клетки глии тесно связаны с нервными путями, образованными пучками аксонов.
Многие крупные аксоны заключены в футляр из мембранных выростов глиальных клеток, образующих миелиновую оболочку, которая изолирует мембрану аксона, что способствует повышению скорости проведения нервного импульса.
Клетки глии регулируют транспорт питательных веществ от капилляров к нейронам. Между клетками глии и связанными с ними нейронами осуществляется обмен белками, нуклеиновыми кислотами и другими веществами.
Активность нейронов способна влиять на мембранный потенциал глиальных клеток путем увеличения концентрации К+ во внеклеточном пространстве. Клетки микроглии являются фагоцитами мозга, они редки в неповрежденном мозге, в области же повреждений ткани мозга их всегда много.
Основной формой деятельности ЦНС является рефлекс.
Рефлекс — это ответная реакция организма на раздражение рецепторов, осуществляемая при участии ЦНС.
Рефлексы можно классифицировать по различным показателям. По биологическому значению рефлексы подразделяются на ориентировочные, оборонительные, пищевые и половые.
По расположению рецепторов они делятся на:
- экстерорецептивные — вызываемые раздражением рецепторов, расположенных на внешней поверхности тела;
- интерорецептивные — вызываемые раздражением рецепторов внутренних органов и сосудов;
- проприорецептивные — возникающие при раздражении рецепторов, находящихся в мышцах, сухожилиях и связках.
В зависимости от органов, которые участвуют в формировании ответной реакции, рефлексы могут быть двигательными, секреторными, сосудистыми и др.
В зависимости от того, какие отделы мозга необходимы для осуществления данного рефлекса, различают: спинальные рефлексы, для которых достаточно нейронов спинного мозга; бульбарные (возникающие при участии продолговатого мозга).