Osnovna svojstva. Funkcije i osnovni elementi živčanog sustava čovjeka Opći plan strukture i značaja živčanog sustava
Živčani sustav kontrolira rad svih sustava i organa te osigurava povezanost tijela s vanjskom okolinom.
Građa živčanog sustava
Strukturna jedinica živčanog sustava je neuron - živčana stanica s procesima. Općenito, struktura živčanog sustava je skup neurona koji su stalno u kontaktu jedni s drugima pomoću posebnih mehanizama - sinapsi. Sljedeće vrste neurona razlikuju se po funkciji i strukturi:
- Osjetljiv ili receptor;
- Efektor - motorički neuroni koji šalju impuls izvršnim organima (efektori);
- Zatvaranje ili utikač (vodič).
Konvencionalno, struktura živčanog sustava može se podijeliti u dva velika dijela - somatski (ili životinjski) i vegetativni (ili autonomni). Somatski sustav prvenstveno je odgovoran za povezanost tijela s vanjskim okolišem, osiguravajući kretanje, osjetljivost i kontrakciju skeletnih mišića. Vegetativni sustav utječe na procese rasta (disanje, metabolizam, izlučivanje itd.). Oba sustava imaju vrlo blizak odnos, samo je autonomni živčani sustav neovisniji i ne ovisi o volji osobe. Zato se naziva i autonomnim. Autonomni sustav dijelimo na simpatički i parasimpatički.
Cijeli živčani sustav sastoji se od središnjeg i perifernog. Središnji dio obuhvaća leđnu moždinu i mozak, a periferni sustav predstavlja izlazna živčana vlakna iz mozga i leđne moždine. Ako pogledate mozak u presjeku, možete vidjeti da se sastoji od bijele i sive tvari.
Siva tvar je nakupina živčanih stanica (iz njihovih tijela izlaze početni dijelovi procesa). Odvojene skupine sive tvari nazivaju se i jezgre.
Bijelu tvar čine živčana vlakna prekrivena mijelinskom ovojnicom (nastavci živčanih stanica iz kojih nastaje siva tvar). U leđnoj moždini i mozgu živčana vlakna tvore putove.
Periferni živci dijele se na motoričke, osjetne i mješovite, ovisno o tome od kojih se vlakana sastoje (motorna ili osjetna). Tijela neurona, čiji se procesi sastoje od osjetnih živaca, nalaze se u ganglijima izvan mozga. Tijela motornih neurona nalaze se u motornim jezgrama mozga i prednjih rogova leđne moždine.
Funkcije živčanog sustava
Živčani sustav ima različite učinke na organe. Tri glavne funkcije živčanog sustava su:
- Pokretanje, izazivanje ili zaustavljanje funkcije nekog organa (lučenje žlijezde, kontrakcija mišića i sl.);
- Vazomotor, koji vam omogućuje promjenu širine lumena krvnih žila, čime se regulira protok krvi u organ;
- Trofičko, smanjenje ili povećanje metabolizma, a time i potrošnja kisika i hranjivih tvari. To vam omogućuje stalnu koordinaciju funkcionalnog stanja tijela i njegove potrebe za kisikom i hranjivim tvarima. Kada se impulsi šalju motornim vlaknima do radnog skeletnog mišića, uzrokujući njegovu kontrakciju, tada se istovremeno primaju impulsi koji ubrzavaju metabolizam i šire krvne žile, što omogućuje energetsku priliku za obavljanje mišićnog rada.
Bolesti živčanog sustava
Zajedno s endokrinim žlijezdama, živčani sustav igra ključnu ulogu u funkcioniranju tijela. Odgovoran je za usklađen rad svih sustava i organa ljudskog tijela i ujedinjuje leđnu moždinu, mozak i periferni sustav. Motorna aktivnost i osjetljivost tijela podržavaju živčani završeci. A zahvaljujući autonomnom sustavu, kardiovaskularni sustav i drugi organi su invertirani.
Stoga, kršenje funkcija živčanog sustava utječe na rad svih sustava i organa.
Sve bolesti živčanog sustava mogu se podijeliti na zarazne, nasljedne, vaskularne, traumatske i kronično progresivne.
Nasljedne bolesti su genomske i kromosomske. Najpoznatija i najčešća kromosomska bolest je Downova bolest. Ovu bolest karakteriziraju sljedeći simptomi: poremećaj mišićno-koštanog sustava, endokrini sustav, nedostatak mentalnih sposobnosti.
Traumatske lezije živčanog sustava nastaju zbog modrica i ozljeda, ili prilikom stiskanja mozga ili leđne moždine. Takve bolesti obično prate povraćanje, mučnina, gubitak pamćenja, poremećaji svijesti, gubitak osjetljivosti.
Vaskularne bolesti uglavnom se razvijaju u pozadini ateroskleroze ili hipertenzije. Ova kategorija uključuje kroničnu cerebrovaskularnu insuficijenciju, cerebrovaskularni inzult. Karakteriziraju ga sljedeći simptomi: napadi povraćanja i mučnine, glavobolja, oslabljena motorička aktivnost, smanjena osjetljivost.
Kronično progresivne bolesti, u pravilu, razvijaju se kao posljedica metaboličkih poremećaja, izloženosti infekciji, intoksikacije tijela ili zbog anomalija u strukturi živčanog sustava. Takve bolesti uključuju sklerozu, miasteniju itd. Ove bolesti obično postupno napreduju, smanjujući učinkovitost nekih sustava i organa.
Uzroci bolesti živčanog sustava:
Moguć je i placentarni put prijenosa bolesti živčanog sustava tijekom trudnoće (citomegalovirus, rubeola), kao i preko perifernog sustava (dječja paraliza, bjesnoća, herpes, meningoencefalitis).
Osim toga, na živčani sustav negativno utječu endokrine, srčane, bubrežne bolesti, pothranjenost, kemikalije i lijekovi, teški metali.
Razdražljivost. Neuroni, kao i sve žive stanice, imaju iritabilnost - sposobnost da pod utjecajem čimbenika vanjske i unutarnje okoline, takozvanih podražaja, prijeđu iz stanja mirovanja u stanje aktivnosti. Prirodni podražaj neurona koji uzrokuje njegovu aktivnost je živčani impuls koji dolazi od drugih neurona ili receptore- stanice specijalizirane za percepciju fizikalnih, fizikalno-kemijskih i kemijskih signala vanjskog i unutarnjeg okoliša.
Ekscitabilnost. Najvažnije svojstvo živčanih stanica, kao i mišićnih stanica, je ekscitabilnost – sposobnost brzog odgovora na djelovanje podražaja ekscitacijom. Mjera ekscitabilnosti je prag nadražaja - minimalna snaga podražaja koji izaziva uzbuđenje. Ekscitaciju karakterizira kompleks funkcionalnih, kemijskih, fizikalno-kemijskih pojava. Može se kretati s jednog mjesta stanice na drugo, iz jedne stanice u drugu. Obavezan znak ekscitacije je promjena električnog stanja površinske stanične membrane. To su električni fenomeni koji osiguravaju provođenje ekscitacije u podražljivim tkivima.
Nastanak i širenje ekscitacije povezuje se s promjenom električnog naboja živog tkiva, uz tzv bioelektrični fenomeni. Ako je podražljiva stanica izložena dovoljno jakom podražaju, dolazi do brze fluktuacije membranskog potencijala (razlika potencijala zabilježena s obje strane membrane), tzv. akcijski potencijal. Uzrok akcijskog potencijala je promjena ionske propusnosti membrane.
Provođenje uzbude. Rezultirajuća ekscitacija širi se duž živčanog vlakna, prelazi na druge stanice ili na druge dijelove iste stanice zbog lokalnih struja koje nastaju između uzbuđenog i mirujućeg dijela vlakna. Provođenje ekscitacije nastaje zbog činjenice da akcijski potencijal koji se pojavio u jednoj stanici ili u jednom od njezinih dijelova postaje iritant koji uzrokuje ekscitaciju susjednih odjeljaka.
Prijenos pobude u sinapsama. Uzbuđenje s jedne živčane stanice na drugu prenosi se samo u jednom smjeru: od aksona jednog neurona do tijela stanice i dendrita drugog neurona.
Aksoni većine neurona, približavajući se drugim živčanim stanicama, granaju se i tvore brojne završetke na tijelima tih stanica i njihovim dendritima (slika 4). Takve kontaktne točke nazivaju se sinapse. Aksoni tvore završetke i na mišićnim vlaknima i na stanicama žlijezda.
Broj sinapsi na tijelu jednog neurona doseže 100 ili više, a na dendritima jednog neurona - nekoliko tisuća. Jedno živčano vlakno može formirati do 10 000 sinapsi na mnogim živčanim stanicama.
Sinapsa ima složenu strukturu (slika 5). Formiraju ga dvije membrane - presinaptički i postsinaptički, između njih sinoptički jaz. Presinaptički dio sinapse nalazi se na završetku živca. Živčani završeci u središnjem živčanom sustavu izgledaju poput gumba, prstena ili pločica. Svaki sinaptički gumb je pokriven presinaptička membrana. postsinaptička membrana koji se nalazi na tijelu ili na dendritima neurona na koji se prenosi živčani impuls. U presinaptičkoj regiji obično se opažaju velike nakupine mitohondrija.
Uzbuđenje kroz sinapse prenosi se kemijskim putem uz pomoć posebne tvari – posrednika, odn posrednik, smještene u sinaptičkim vezikulama koje se nalaze u sinaptičkom plaku. Različite sinapse proizvode različite neurotransmitere. Najčešći su acetilkolin, epinefrin i norepinefrin.
U središnjem živčanom sustavu, uz ekscitatorne sinapse, postoje inhibitorne sinapse iz čijih se sinaptičkih ploča oslobađa inhibitorni medijator. Trenutno su u CNS-u pronađena dva takva medijatora - gama-aminomaslačna kiselina i glicin.
Svaka živčana stanica ima mnogo ekscitatornih i inhibitornih sinapsi, što stvara uvjete za njihovu interakciju i, u konačnici, za drugačiju prirodu odgovora na dolazni signal.
Sinaptički aparat u SŽS-u, posebno u njegovim višim dijelovima, formira se tijekom dugog razdoblja postnatalnog razvoja. Njegovo formiranje uvelike je određeno priljevom vanjskih informacija. U ranim fazama razvoja prvo sazrijevaju ekscitatorne sinapse, a kasnije se stvaraju inhibitorne sinapse. S njihovim sazrijevanjem povezana je složenost procesa obrade informacija.
S evolucijskim usložnjavanjem višestaničnih organizama, funkcionalnom specijalizacijom stanica, javila se potreba za regulacijom i koordinacijom životnih procesa na supracelularnoj, tkivnoj, organskoj, sustavnoj i organskoj razini. Ovi novi regulacijski mehanizmi i sustavi trebali su se pojaviti usporedo s očuvanjem i usložnjavanjem mehanizama regulacije funkcija pojedinih stanica uz pomoć signalnih molekula. Prilagodba višestaničnih organizama na promjene u okolišu postojanja mogla bi se provesti pod uvjetom da bi novi regulacijski mehanizmi bili u stanju dati brze, adekvatne, ciljane odgovore. Ovi mehanizmi moraju biti u stanju pamtiti i preuzimati iz memorijskog aparata informacije o prethodnim učincima na tijelo, kao i imati druga svojstva koja osiguravaju učinkovitu adaptivnu aktivnost tijela. Bili su to mehanizmi živčanog sustava koji su se pojavili u složenim, visoko organiziranim organizmima.
Živčani sustav je skup posebnih struktura koji ujedinjuje i koordinira aktivnost svih organa i sustava tijela u stalnoj interakciji s vanjskim okolišem.
Središnji živčani sustav uključuje mozak i leđnu moždinu. Mozak je podijeljen na stražnji mozak (i pons), retikularnu formaciju, subkortikalne jezgre,. Tjelesca tvore sivu tvar CNS-a, a njihovi izdanci (aksoni i dendriti) tvore bijelu tvar.
Opće karakteristike živčanog sustava
Jedna od funkcija živčanog sustava je percepcija razni signali (podražaji) vanjske i unutarnje okoline tijela. Podsjetimo se da sve stanice mogu percipirati različite signale okoline postojanja uz pomoć specijaliziranih staničnih receptora. Međutim, oni nisu prilagođeni percepciji niza vitalnih signala i ne mogu odmah prenijeti informacije drugim stanicama koje obavljaju funkciju regulatora integralnih odgovarajućih reakcija tijela na djelovanje podražaja.
Utjecaj podražaja percipiraju specijalizirani osjetilni receptori. Primjeri takvih podražaja mogu biti svjetlosni kvanti, zvukovi, toplina, hladnoća, mehanički utjecaji (gravitacija, promjena tlaka, vibracije, ubrzanje, kompresija, rastezanje), kao i signali složene prirode (boja, složeni zvukovi, riječi).
Da bi se procijenio biološki značaj percipiranih signala i organizirao adekvatan odgovor na njih u receptorima živčanog sustava, provodi se njihova transformacija - kodiranje u univerzalni oblik signala razumljiv živčanom sustavu - u živčane impulse, držanje (preneseno) koji su duž živčanih vlakana i putova do živčanih središta neophodni za njihovu analiza.
Signale i rezultate njihove analize živčani sustav koristi za organizacija odgovora na promjene u vanjskom ili unutarnjem okruženju, regulacija i koordinacija funkcije stanica i supracelularnih struktura tijela. Takve odgovore provode efektorski organi. Najčešće varijante odgovora na utjecaje su motoričke (motorne) reakcije skeletnih ili glatkih mišića, promjene u lučenju epitelnih (egzokrinih, endokrinih) stanica koje pokreće živčani sustav. Uzimajući izravnu ulogu u formiranju reakcija na promjene u okruženju postojanja, živčani sustav obavlja svoje funkcije regulacija homeostaze, osigurati funkcionalna interakcija organa i tkiva i njihovih integracija u jedinstveno cijelo tijelo.
Zahvaljujući živčanom sustavu, odgovarajuća interakcija organizma s okolinom ostvaruje se ne samo organizacijom odgovora efektorskih sustava, već i vlastitim mentalnim reakcijama – emocijama, motivacijama, svijesti, mišljenjem, pamćenjem, višim kognitivnim i kreativni procesi.
Živčani sustav dijelimo na središnji (mozak i leđna moždina) i periferni – živčane stanice i vlakna izvan lubanjske šupljine i kralježničnog kanala. Ljudski mozak sadrži preko 100 milijardi živčanih stanica. (neuroni). U središnjem živčanom sustavu nastaju nakupine živčanih stanica koje obavljaju ili kontroliraju iste funkcije živčani centri. Strukture mozga, predstavljene tijelima neurona, tvore sivu tvar CNS-a, a procesi tih stanica, ujedinjujući se u puteve, tvore bijelu tvar. Osim toga, strukturni dio CNS-a su glija stanice koje nastaju neuroglija. Broj glija stanica je oko 10 puta veći od broja neurona, a te stanice čine većinu mase središnjeg živčanog sustava.
Prema značajkama obavljenih funkcija i strukturi, živčani sustav se dijeli na somatski i autonomni (vegetativni). Somatske strukture uključuju strukture živčanog sustava koje osiguravaju percepciju senzornih signala uglavnom iz vanjskog okruženja putem osjetilnih organa i kontroliraju rad poprečno-prugastih (skeletnih) mišića. Autonomni (vegetativni) živčani sustav uključuje strukture koje osiguravaju percepciju signala uglavnom iz unutarnjeg okruženja tijela, reguliraju rad srca, drugih unutarnjih organa, glatkih mišića, egzokrinih i dijela endokrinih žlijezda.
U središnjem živčanom sustavu uobičajeno je razlikovati strukture smještene na različitim razinama, koje karakteriziraju specifične funkcije i uloga u regulaciji životnih procesa. Među njima su bazalne jezgre, strukture moždanog debla, leđna moždina, periferni živčani sustav.
Građa živčanog sustava
Živčani sustav dijelimo na središnji i periferni. Središnji živčani sustav (SŽS) uključuje mozak i leđnu moždinu, a periferni živčani sustav uključuje živce koji se protežu od središnjeg živčanog sustava do raznih organa.
Riža. 1. Građa živčanog sustava
Riža. 2. Funkcionalna podjela živčanog sustava
Značaj živčanog sustava:
- ujedinjuje organe i sustave tijela u jednu cjelinu;
- regulira rad svih organa i sustava tijela;
- provodi povezivanje organizma s vanjskom sredinom i njegovu prilagodbu uvjetima okoline;
- čini materijalnu osnovu mentalne aktivnosti: govor, mišljenje, društveno ponašanje.
Građa živčanog sustava
Strukturna i fiziološka jedinica živčanog sustava je - (slika 3). Sastoji se od tijela (soma), nastavaka (dendrita) i aksona. Dendriti se snažno granaju i tvore mnoge sinapse s drugim stanicama, što određuje njihovu vodeću ulogu u percepciji informacija od strane neurona. Akson polazi od tijela stanice s aksonskim brežuljkom, koji je generator živčanog impulsa, koji se zatim aksonom prenosi do drugih stanica. Membrana aksona u sinapsi sadrži specifične receptore koji mogu reagirati na različite medijatore ili neuromodulatore. Stoga na proces otpuštanja medijatora presinaptičkim završecima mogu utjecati drugi neuroni. Također, membrana završetaka sadrži veliki broj kalcijevih kanala kroz koje ioni kalcija ulaze u završetak kada je pobuđen i aktiviraju otpuštanje medijatora.
Riža. 3. Shema neurona (prema I.F. Ivanovu): a - struktura neurona: 7 - tijelo (perikarion); 2 - jezgra; 3 - dendriti; 4,6 - neuriti; 5,8 - mijelinska ovojnica; 7- zalog; 9 - presretanje čvora; 10 - jezgra lemocita; 11 - živčani završeci; b — vrste živčanih stanica: I — unipolarne; II - multipolarni; III - bipolarni; 1 - neuritis; 2 - dendrit
Obično se u neuronima akcijski potencijal javlja u području membrane brežuljka aksona, čija je ekscitabilnost 2 puta veća od ekscitabilnosti drugih područja. Odavde se ekscitacija širi duž aksona i tijela stanice.
Aksoni, osim funkcije provođenja ekscitacije, služe i kao kanali za transport raznih tvari. Proteini i medijatori sintetizirani u tijelu stanice, organele i druge tvari mogu se kretati duž aksona do njegovog kraja. Ovo kretanje tvari naziva se transport aksona. Postoje dvije vrste - brzi i spori transport aksona.
Svaki neuron u središnjem živčanom sustavu obavlja tri fiziološke uloge: prima živčane impulse od receptora ili drugih neurona; stvara vlastite impulse; provodi ekscitaciju na drugi neuron ili organ.
Prema funkcionalnom značaju neuroni se dijele u tri skupine: osjetljivi (osjetni, receptorski); interkalarni (asocijativni); motor (efektor, motor).
Osim neurona u središnjem živčanom sustavu postoje glija stanice, zauzimajući polovicu volumena mozga. Periferni aksoni također su okruženi ovojnicom glija stanica – lemocita (Schwannove stanice). Neuroni i glija stanice odvojeni su međustaničnim pukotinama koje međusobno komuniciraju i tvore tekućinom ispunjen međustanični prostor neurona i glije. Kroz ovaj prostor dolazi do izmjene tvari između živčanih i glija stanica.
Neuroglijalne stanice obavljaju mnoge funkcije: potpornu, zaštitnu i trofičku ulogu za neurone; održavati određenu koncentraciju iona kalcija i kalija u međustaničnom prostoru; uništavaju neurotransmitere i druge biološki aktivne tvari.
Funkcije središnjeg živčanog sustava
Središnji živčani sustav obavlja nekoliko funkcija.
Integrativno: Tijelo životinja i ljudi složen je visoko organiziran sustav koji se sastoji od međusobno funkcionalno povezanih stanica, tkiva, organa i njihovih sustava. Ovaj odnos, ujedinjenje različitih komponenti tijela u jednu cjelinu (integracija), njihovo koordinirano funkcioniranje osigurava središnji živčani sustav.
Koordinacija: funkcije različitih organa i sustava tijela moraju se odvijati usklađeno, budući da je samo takvim načinom života moguće održati konstantnost unutarnjeg okruženja, kao i uspješno se prilagoditi promjenjivim uvjetima okoline. Koordinaciju aktivnosti elemenata koji čine tijelo provodi središnji živčani sustav.
Regulatorno: središnji živčani sustav regulira sve procese koji se odvijaju u tijelu, stoga, uz njegovo sudjelovanje, dolazi do najadekvatnijih promjena u radu različitih organa, usmjerenih na osiguranje jedne ili druge njegove aktivnosti.
Trofički: središnji živčani sustav regulira trofizam, intenzitet metaboličkih procesa u tkivima tijela, koji je u osnovi formiranja reakcija koje su primjerene tekućim promjenama u unutarnjem i vanjskom okruženju.
Prilagodljivo: središnji živčani sustav komunicira tijelo s vanjskom okolinom analizirajući i sintetizirajući razne informacije koje mu dolaze iz osjetnih sustava. To omogućuje restrukturiranje aktivnosti različitih organa i sustava u skladu s promjenama u okolini. Obavlja funkcije regulatora ponašanja potrebnog u određenim uvjetima postojanja. To osigurava odgovarajuću prilagodbu okolnom svijetu.
Formiranje neusmjerenog ponašanja: središnji živčani sustav oblikuje određeno ponašanje životinje u skladu s dominantnom potrebom.
Refleksna regulacija živčane aktivnosti
Prilagodba vitalnih procesa organizma, njegovih sustava, organa, tkiva promjenjivim uvjetima okoline naziva se regulacija. Regulacija koju zajedno osiguravaju živčani i hormonalni sustav naziva se neurohormonalna regulacija. Zahvaljujući živčanom sustavu tijelo svoje aktivnosti obavlja na principu refleksa.
Glavni mehanizam aktivnosti središnjeg živčanog sustava je odgovor tijela na djelovanje podražaja, koji se provodi uz sudjelovanje središnjeg živčanog sustava i usmjeren na postizanje korisnog rezultata.
Reflex na latinskom znači "odraz". Pojam "refleks" prvi je predložio češki istraživač I.G. Prohaska, koji je razvio doktrinu refleksivnih radnji. Daljnji razvoj teorije refleksa povezan je s imenom I.M. Sechenov. Smatrao je da se sve nesvjesno i svjesno ostvaruje vrstom refleksa. Ali tada nije bilo metoda za objektivnu procjenu aktivnosti mozga koje bi mogle potvrditi ovu pretpostavku. Kasnije je objektivnu metodu za procjenu aktivnosti mozga razvio akademik I.P. Pavlov, a dobio je ime metode uvjetovanih refleksa. Koristeći ovu metodu, znanstvenik je dokazao da su osnova više živčane aktivnosti životinja i ljudi uvjetovani refleksi, koji se formiraju na temelju bezuvjetnih refleksa zbog stvaranja privremenih veza. Akademik P.K. Anokhin je pokazao da se cijela raznolikost životinjskih i ljudskih aktivnosti odvija na temelju koncepta funkcionalnih sustava.
Morfološka osnova refleksa je , koji se sastoji od nekoliko živčanih struktura, što osigurava provedbu refleksa.
U formiranju refleksnog luka uključene su tri vrste neurona: receptorski (osjetljivi), intermedijarni (interkalarni), motorički (efektorski) (slika 6.2). Kombiniraju se u neuronske sklopove.
Riža. 4. Shema regulacije po principu refleksa. Refleksni luk: 1 - receptor; 2 - aferentni put; 3 - živčani centar; 4 - eferentni put; 5 - radno tijelo (bilo koji organ tijela); MN, motorni neuron; M - mišić; KN — komandni neuron; SN — senzorni neuron, ModN — modulatorni neuron
Dendrit receptorskog neurona dolazi u kontakt s receptorom, njegov akson ide u CNS i stupa u interakciju s interkalarnim neuronom. Od interkalarnog neurona ide akson do efektorskog neurona, a njegov akson ide na periferiju do izvršnog organa. Tako se formira refleksni luk.
Receptorski neuroni smješteni su na periferiji i u unutarnjim organima, dok su interkalarni i motorni neuroni smješteni u središnjem živčanom sustavu.
U refleksnom luku razlikuje se pet veza: receptor, aferentni (ili centripetalni) put, živčani centar, eferentni (ili centrifugalni) put i radni organ (ili efektor).
Receptor je specijalizirana formacija koja percipira iritaciju. Receptor se sastoji od specijaliziranih visoko osjetljivih stanica.
Aferentna veza luka je receptorski neuron i provodi ekscitaciju od receptora do živčanog centra.
Živčani centar tvori veliki broj interkalarnih i motornih neurona.
Ova veza refleksnog luka sastoji se od skupa neurona koji se nalaze u različitim dijelovima središnjeg živčanog sustava. Živčani centar prima impulse od receptora duž aferentnog puta, analizira i sintetizira te informacije, a zatim prenosi generirani akcijski program duž eferentnih vlakana do perifernog izvršnog organa. A radno tijelo obavlja svoju karakterističnu aktivnost (mišić se steže, žlijezda izlučuje tajnu itd.).
Posebna veza reverzne aferentacije percipira parametre radnje koju izvodi radni organ i prenosi te informacije u živčani centar. Živčani centar je akceptor akcije stražnje aferentne veze i prima informacije od radnog organa o izvršenoj akciji.
Vrijeme od početka djelovanja podražaja na receptor do pojave odgovora naziva se refleksno vrijeme.
Svi refleksi kod životinja i ljudi dijele se na bezuvjetne i uvjetovane.
Bezuvjetni refleksi - kongenitalne, nasljedne reakcije. Bezuvjetni refleksi se provode preko već formiranih refleksnih lukova u tijelu. Bezuvjetni refleksi su specifični za vrstu, tj. zajednički svim životinjama ove vrste. Oni su konstantni tijekom života i nastaju kao odgovor na odgovarajuću stimulaciju receptora. Bezuvjetni refleksi također se klasificiraju prema njihovom biološkom značaju: prehrambeni, obrambeni, seksualni, lokomotorni, indikativni. Prema položaju receptora ovi se refleksi dijele na: eksteroceptivne (temperaturni, taktilni, vidni, slušni, okusni i dr.), interoceptivne (vaskularni, srčani, želučani, crijevni i dr.) i proprioceptivne (mišićni, tetivni, itd.). Po prirodi odgovora - na motor, sekretorni, itd. Pronalaženjem živčanih centara kroz koje se provodi refleks - na spinalnu, bulbarnu, mezencefalnu.
Uvjetovani refleksi - reflekse koje je organizam stekao tijekom svog individualnog života. Uvjetovani refleksi se provode preko novonastalih refleksnih lukova na temelju refleksnih lukova bezuvjetnih refleksa uz stvaranje privremene veze između njih u moždanoj kori.
Refleksi u tijelu provode se uz sudjelovanje endokrinih žlijezda i hormona.
U središtu modernih ideja o refleksnoj aktivnosti tijela je koncept korisnog adaptivnog rezultata, za postizanje kojeg se izvodi bilo koji refleks. Informacije o postizanju korisnog adaptivnog rezultata ulaze u središnji živčani sustav povratnom vezom u obliku reverzne aferentacije, koja je bitna komponenta refleksne aktivnosti. Načelo obrnute aferentacije u refleksnoj aktivnosti razvio je P. K. Anokhin i temelji se na činjenici da strukturna osnova refleksa nije refleksni luk, već refleksni prsten, koji uključuje sljedeće veze: receptor, aferentni živčani put, živac centar, eferentni živčani put, radni organ , obrnuta aferentacija.
Kada se bilo koja karika refleksnog prstena isključi, refleks nestaje. Stoga je za provedbu refleksa nužna cjelovitost svih veza.
Svojstva živčanih centara
Živčani centri imaju niz karakterističnih funkcionalnih svojstava.
Ekscitacija u živčanim centrima jednostrano se širi od receptora do efektora, što je povezano sa sposobnošću provođenja ekscitacije samo od presinaptičke membrane do postsinaptičke.
Uzbuđenje u živčanim centrima odvija se sporije nego duž živčanog vlakna, kao rezultat usporavanja provođenja uzbude kroz sinapse.
U živčanim centrima može doći do sumacije ekscitacija.
Postoje dva glavna načina zbrajanja: vremenski i prostorni. Na privremeno zbrajanje više ekscitacijskih impulsa dolazi do neurona kroz jednu sinapsu, zbrajaju se i stvaraju u njemu akcijski potencijal, a prostorno zbrajanje očituje se u slučaju prijema impulsa na jedan neuron kroz različite sinapse.
U njima se transformira ritam ekscitacije, t.j. smanjenje ili povećanje broja impulsa pobude koji napuštaju živčani centar u usporedbi s brojem impulsa koji do njega dolaze.
Živčani centri vrlo su osjetljivi na nedostatak kisika i djelovanje raznih kemikalija.
Živčani centri, za razliku od živčanih vlakana, sposobni su brzog umora. Sinaptički zamor tijekom produljene aktivacije centra izražava se u smanjenju broja postsinaptičkih potencijala. To je zbog potrošnje medijatora i nakupljanja metabolita koji zakiseljuju okoliš.
Živčani centri su u stanju konstantnog tonusa, zbog kontinuiranog protoka određenog broja impulsa iz receptora.
Živčane centre karakterizira plastičnost - sposobnost povećanja njihove funkcionalnosti. Ovo svojstvo može biti posljedica sinaptičke facilitacije – poboljšanog provođenja u sinapsama nakon kratke stimulacije aferentnih putova. Čestim korištenjem sinapsi ubrzava se sinteza receptora i medijatora.
Zajedno s ekscitacijom, u živčanom centru javljaju se inhibitorni procesi.
Koordinacijska aktivnost CNS-a i njezini principi
Jedna od važnih funkcija središnjeg živčanog sustava je koordinacijska funkcija, koja se također naziva aktivnosti koordinacije CNS. Pod njim se podrazumijeva regulacija distribucije ekscitacije i inhibicije u neuronskim strukturama, kao i interakcija između živčanih centara, koji osiguravaju učinkovito provođenje refleksnih i voljnih reakcija.
Primjer koordinacijske aktivnosti središnjeg živčanog sustava može biti recipročni odnos između centara za disanje i gutanje, kada je tijekom gutanja centar za disanje inhibiran, epiglotis zatvara ulaz u grkljan i sprječava ulazak hrane ili tekućine. dišni put. Koordinacijska funkcija središnjeg živčanog sustava temeljno je važna za provedbu složenih pokreta koji se izvode uz sudjelovanje mnogih mišića. Primjeri takvih pokreta mogu biti artikulacija govora, čin gutanja, gimnastički pokreti koji zahtijevaju usklađenu kontrakciju i opuštanje mnogih mišića.
Načela koordinacije aktivnosti
- Reciprocitet - međusobna inhibicija antagonističkih skupina neurona (fleksornih i ekstenzornih motoneurona)
- Krajnji neuron - aktivacija eferentnog neurona iz različitih receptivnih polja i natjecanje između različitih aferentnih impulsa za određeni motorni neuron
- Prebacivanje - proces prijenosa aktivnosti s jednog živčanog centra na antagonistički živčani centar
- Indukcija - promjena ekscitacije inhibicijom ili obrnuto
- Povratna veza je mehanizam koji osigurava potrebu za signalizacijom od receptora izvršnih organa za uspješnu provedbu funkcije
- Dominantno - postojano dominantno žarište uzbude u središnjem živčanom sustavu, podređujući funkcije drugih živčanih centara.
Koordinacijska aktivnost središnjeg živčanog sustava temelji se na nizu principa.
Načelo konvergencije se ostvaruje u konvergentnim lancima neurona, u kojima aksoni niza drugih konvergiraju ili konvergiraju na jedan od njih (obično eferentni). Konvergencija osigurava da isti neuron prima signale iz različitih živčanih centara ili receptora različitih modaliteta (različitih osjetilnih organa). Na temelju konvergencije, različiti podražaji mogu izazvati istu vrstu odgovora. Na primjer, refleks psa čuvara (okretanje očiju i glave - budnost) može biti uzrokovan svjetlosnim, zvučnim i taktilnim utjecajima.
Načelo zajedničkog konačnog puta slijedi iz principa konvergencije i blizak je po biti. Shvaća se kao mogućnost provedbe iste reakcije koju pokreće krajnji eferentni neuron u hijerarhijskom živčanom krugu, na koji konvergiraju aksoni mnogih drugih živčanih stanica. Primjer klasičnog završnog puta su motorički neuroni prednjih rogova leđne moždine ili motoričke jezgre kranijalnih živaca, koji svojim aksonima izravno inerviraju mišiće. Isti motorički odgovor (na primjer, savijanje ruke) može biti potaknut primitkom impulsa ovim neuronima iz piramidalnih neurona primarnog motoričkog korteksa, neurona niza motoričkih centara moždanog debla, interneurona leđne moždine , aksoni osjetnih neurona spinalnih ganglija kao odgovor na djelovanje signala koje percipiraju različiti osjetilni organi (na svjetlo, zvuk, gravitaciju, bol ili mehaničke učinke).
Načelo divergencije ostvaruje se u divergentnim lancima neurona, u kojima jedan od neurona ima razgranati akson, a svaki od ogranaka tvori sinapsu s drugom živčanom stanicom. Ti krugovi obavljaju funkcije istovremenog prijenosa signala od jednog neurona do mnogih drugih neurona. Zbog divergentnih veza, signali su široko raspoređeni (ozračeni) i mnogi centri smješteni na različitim razinama CNS-a brzo se uključuju u odgovor.
Princip povratne sprege (obrnute aferentacije) sastoji se u mogućnosti prijenosa informacija o tekućoj reakciji (na primjer, o kretanju iz mišićnih proprioceptora) natrag u živčani centar koji ju je pokrenuo, putem aferentnih vlakana. Zahvaljujući povratnoj sprezi formira se zatvoreni neuronski krug (krug) putem kojeg je moguće kontrolirati tijek reakcije, podešavati snagu, trajanje i druge parametre reakcije, ako nisu provedeni.
Sudjelovanje povratne sprege može se razmotriti na primjeru provedbe fleksionog refleksa uzrokovanog mehaničkim djelovanjem na kožne receptore (slika 5). Refleksnom kontrakcijom mišića fleksora mijenja se aktivnost proprioreceptora i učestalost slanja živčanih impulsa duž aferentnih vlakana do a-motoneurona leđne moždine, koji inerviraju ovaj mišić. Kao rezultat toga, formira se zatvorena kontrolna petlja, u kojoj ulogu povratnog kanala imaju aferentna vlakna koja prenose informacije o kontrakciji u živčane centre iz mišićnih receptora, a ulogu izravnog komunikacijskog kanala igraju eferentna vlakna motoričkih neurona idu do mišića. Dakle, živčani centar (njegovi motorni neuroni) prima informacije o promjeni stanja mišića uzrokovanoj prijenosom impulsa duž motornih vlakana. Zahvaljujući povratnoj sprezi, formira se neka vrsta regulatornog živčanog prstena. Stoga neki autori radije koriste izraz "refleksni prsten" umjesto izraza "refleksni luk".
Prisutnost povratne veze važna je u mehanizmima regulacije cirkulacije krvi, disanja, tjelesne temperature, ponašanja i drugih reakcija tijela i o njoj se dalje govori u relevantnim odjeljcima.
Riža. 5. Shema povratne sprege u neuralnim krugovima najjednostavnijih refleksa
Načelo recipročnih odnosa ostvaruje se u međudjelovanju između živčanih centara-antagonista. Na primjer, između skupine motoričkih neurona koji kontroliraju fleksiju ruke i skupine motoričkih neurona koji kontroliraju ekstenziju ruke. Zbog recipročnih odnosa, ekscitacija neurona u jednom od antagonističkih centara popraćena je inhibicijom drugog. U navedenom primjeru recipročni odnos centara fleksije i ekstenzije očitovat će se tako što će tijekom kontrakcije mišića fleksora ruke doći do jednakog opuštanja mišića ekstenzora i obrnuto, što osigurava glatku fleksiju. i ekstenzivni pokreti ruke. Recipročni odnosi se ostvaruju zbog aktivacije inhibicijskih interneurona neuronima uzbuđenog centra, čiji aksoni tvore inhibicijske sinapse na neuronima antagonističkog centra.
Dominantno načelo također se ostvaruje na temelju karakteristika interakcije između živčanih centara. Neuroni dominantnog, najaktivnijeg centra (fokus uzbude) imaju trajnu visoku aktivnost i potiskuju uzbudu u drugim živčanim centrima, podvrgavajući ih svom utjecaju. Štoviše, neuroni dominantnog centra privlače aferentne živčane impulse upućene drugim centrima i povećavaju njihovu aktivnost zbog primanja tih impulsa. Dominantni centar može dugo biti u stanju ekscitacije bez znakova umora.
Primjer stanja uzrokovanog prisutnošću dominantnog žarišta uzbuđenja u središnjem živčanom sustavu je stanje nakon važnog događaja koji osoba doživljava, kada sve njegove misli i radnje nekako postaju povezane s tim događajem.
Dominantna svojstva
- Hiperekscitabilnost
- Postojanost uzbuđenja
- Inercija uzbude
- Sposobnost suzbijanja subdominantnih žarišta
- Sposobnost zbrajanja uzbuđenja
Razmatrani principi koordinacije mogu se koristiti, ovisno o procesima koje koordinira CNS, zasebno ili zajedno u različitim kombinacijama.
Najvažniji Funkcije ljudskog živčanog sustava su:
- regulacija aktivnosti unutarnjih organa;
- koordinacija fizioloških i biokemijskih procesa koji se odvijaju u tijelu;
- prilagodba (prilagodba) tijela promjenama u vanjskom okruženju;
- koordinacija vegetativnih reakcija (srčana aktivnost, probava, disanje i dr.) s motoričkim reakcijama;
- formiranje spremnosti vegetativnih funkcija za nadolazeće mišićne aktivnosti.
Svrhovit rad bilo kojeg sustava može se provesti samo ako su potrebne informacije dostupne. Zauzvrat, mogućnost prijenosa informacija o stanju vanjskog i unutarnjeg svijeta pruža se materijalnim sredstvima. U ljudskom živčanom sustavu živčane stanice - neuroni - djeluju kao takva elementarna sredstva. Neuroni su osnovne građevne jedinice živčanog sustava. Postoje tri vrste neurona:
- osjetilni, ili aferentni ("usmjeren prema unutra"), prenos informacija od organa tijela do moždanih centara;
- motor, ili eferentni ("usmjeren prema van"), prenos informacija iz moždanih centara u organe tijela;
- lokalna mreža ili interneuroni koji prenose informacije iz jednog dijela živčanog sustava u drugi.
Fragment živčanog kruga, uključuje senzorni neuron, neuron lokalne mreže i motorni (motorni, eferentni) neuron. Namjena elemenata kruga:
- dendriti primaju informacije od drugih neurona ili od posebnih živčanih perifernih završetaka - senzornih receptora koji imaju ulogu "prozora" živčanog sustava kroz koje on "vidi" sve što se događa izvan njega;
- aksoni prenose informacije drugim neuronima;
- nielinski omotač osigurava brzinu širenja signala kroz živčani sustav;
- sinapse ostvaruju veze jednog neurona s drugim;
- glija služi metabolizmu u središnjem živčanom sustavu.
Svjetlost, okus, bol i druge signale vanjskog i unutarnjeg svijeta percipiraju posrednički receptori između okoline i moždanih centara smještenih, iako neravnomjerno, u svim dijelovima tijela. Prijenos informacija do moždanih centara provodi se u obliku električnih signala. Pretvorbu energije signala raznih vrsta u električnu energiju provode receptori. Odgovornost za stvaranje električnih impulsa preuzeo je neuron. Neuron prima informacije iz mnogih izvora. Kada energija ovih signala prijeđe određenu razinu (prag), u neuronu se stvara impuls. Signalna informacija se prenosi duž živčanih vlakana (od neurona do neurona) do moždanih centara, gdje se podvrgava daljnjoj obradi. Ova kombinacija receptora, živčanih vlakana i moždanih centara tvori posebnu informacijsku strukturu, nazvanu IP Pavlov analizator.
Brzina širenja električnih signala duž živčanih vlakana je velika (od 3 do 300 km/h), ali mnogo manja od brzine širenja električnih signala duž žica. Otuda postaje jasan fenomen inertnosti ljudskih reakcija na iznenadne signale vanjskog okruženja. Općenito, brzina kretanja informacija duž živčanih vlakana nije konstantna za te neurone i ovisi o radu drugih neurona.
