Мы рассмотрели, как образуется потенциал действия, как передается импульс по нейрону и следующей клетке. Теперь рассмотрим, что про­исходит после связывания нейромедиаторы с пост-синаптическими рецепторами.

После связывания нейромедиатора с рецепто­рами химический сигнал, пересекший синапти­ческую щель, снова становится электрическим сигналом. При этом в постсинаптической мемб­ране генерируется дифференцированный потен­циал. Как уже указывалось, поступающий импульс может быть либо возбуждающим, либо тормозя­щим. Первый вызывает деполяризацию, так на­зываемый возбуждающий постсинаптический по­тенциал. Второй — гиперполяризацию — тормо­зящий постсинаптический потенциал.

Разряд отдельного пресинаптического окон­чания, как правило, изменяет постсинаптичес­кий потенциал менее чем на 1 мВ. Естественно, этого недостаточно для образования потенциала действия, поскольку для достижения порога из­менение напряжения должно составлять не ме­нее 15—20 мВ. Когда нейрон передает импульс, ряд пресинаптических окончаний, как правило, выделяют свои нейромедиаторы, которые могут диффундировать к постсинаптическим рецепто­рам. Кроме того, пресинаптические окончания многочисленных аксонов могут сходиться на дендритах и теле отдельного нейрона. Если в одно и то же время разряжаются многочисленные пре­синаптические окончания или несколько пооче­редно, выделяется больше нейромедиаторов. Чем больше связывается возбуждающих нейромеди­аторов, тем выше возбуждающий постсинапти­ческий потенциал.

В ОБЗОРЕ...

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

1. Нейроны поддерживают связь друг с другом посредством синапсов.

2. Синапс состоит из

47

окончания аксонов пресинаптического ней­рона;

постсинаптических рецепторов на дендритах или теле следующего нейрона;

пространства между двумя нейронами (синап-тическая щель).

3. Нервный импульс вызывает выделение хи­мических веществ, которые называются нейро-медиаторами, из пресинаптических окончаний ак­сонов в синаптическую щель.

4. Нейромедиаторы диффундируют через щель и связываются с постсинаптическими рецепто­рами.

5. Если нейромедиаторы присоединились к рецепторам, импульс передан, и нейромедиатор после этого либо разрушается ферментами, либо возвращается в пресинаптический нейрон для последующего использования.

6. Присоединение нейромедиатора к постси-наптическим рецепторам открывает ионные ка­налы в данной мембране и вызывает деполяриза­цию (возбуждение) или гиперполяризацию (тор­можение) в зависимости от нейромедиатора и рецепторов, с которыми он связан.

7. Связь нейронов с клетками мышцы осуще­ствляется в нервно-мышечных соединениях. Они включают пресинаптические окончания аксонов, синаптическую щель и рецепторы на сарколемме мышечного волокна. Нервно-мышечное соедине­ние функционирует подобно синапсу.

8. Ацетилхолин и норадреналин — наиболее важные нейромедиаторы в регуляции мышечного сокращения.

Образование потенциала действия в постси-наптическом нейроне зависит от комбинирован­ного воздействия всех поступающих импульсов с различных пресинаптических окончаний. Для об­разования потенциала действия требуется опре­деленное число импульсов, вызывающих доста­точную деполяризацию. Сумма всех изменений мембранного потенциала должна быть равной или превышать порог. Это явление называется сум-мацией.

Для осуществления суммации постсинаптичес-кая клетка должна вести учет всех реакций ней­рона на поступающие импульсы. Это задание вы­полняется у аксонового холмика, находящегося на аксоне. Только когда сумма всех отдельных дифференцированных потенциалов соответству­ет или превышает порог, образуется потенциал действия.

Теперь, когда мы выяснили функцию боль­шинства основных единиц нервной систе­мы — нейронов, мы готовы изучить, как эти клетки работают совместно. Отдельные ней­роны группируются в ядра, а их аксоны об­разуют проводящие пучки. В периферической нервной системе отростки нейрона называ­ются нервами.

В ОБЗОРЕ...

1. Возбуждающие постсинаптические потен­циалы представляют собой деполяризацию постсинаптической мембраны. Тормозящие постсинаптические потенциалы — ее гиперпо­ляризацию.

2. Отдельное пресинаптическое окончание не способно произвести достаточную деполяризацию для образования потенциала действия. Необхо­димы многочисленные сигналы от многочислен­ных нейронов или отдельного нейрона, когда мно­гочисленные окончания аксона выделяют нейро­медиаторы повторно и быстро.

3. Аксоновый холмик ведет учет всем возбуж­дающим и тормозным постсинаптическим потен­циалам. Когда их сумма достигает или превыша­ет порог деполяризации, возникает потенциал дей­ствия. Этот процесс аккумуляции поступающих сигналов называется суммацией.

ЦЕНТРАЛЬНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА

Чтобы понять, как даже наиболее элементар­ные стимулы вызывают мышечную деятельность, необходимо прежде всего рассмотреть сложный характер нервной системы. Рассмотрим различ­ные компоненты нервной системы и их влияние на движение (рис. 3.5).

Центральная нервная система

• Головной мозг

• Спинной мозг

Периферическая нервная система

• Черепные нервы

• Спинномозговые нервы

Двигательный отдел (эфферентный)

 


Сенсорный отдел (афферентный)

Автономная нервная система (непроизвольная)

Соматическая нервная система

(произвольная)

Рис. 3.5. Функциональная организация нервной системы

48


Конечный мозг

Промежуточный р|;

мозг

Рис. 3.6. Четыре основные части головного мозга

Центральная нервная система содержит более 100 млрд нейронов

за характерного серого цвета, обусловленного от­сутствием миелина на телах нейронов, находящих­ся в этом участке. Кора головного мозга — центр сознания. Здесь осуществляются мыслительные процессы, осознаются сенсорные стимулы, реа­лизуется произвольный контроль движений.

Конечный мозг состоит из пяти долей — че­тырех внешних и центральной, которую мы не будем рассматривать (рис. 3.7). Четыре доли вы­полняют следующие основные функции:

1) лобная доля — общий интеллект и двига­тельный контроль;

2) височная доля — слуховые сигналы и их интерпретация;

3) теменная доля — общие сенсорные импуль­сы и их интерпретация;

4) затылочная доля — зрительные импульсы и их интерпретация.

Три основные области конечный мозга, пред­ставляющие для нас наибольший интерес, о ко­торых речь пойдет дальше, это

• двигательная область коры головного моз­га—в лобной доле;

• базальные ядра — в белом веществе;

• чувствительная (афферентная) зона коры го­ловного мозга — в теменной доле.


Чувствительная зона коры

Зона вернике

Преддверное поле

Общая интерпритация

Визуальная зона
 

Запоминание визуальных и слуховых паттернов

ГОЛОВНОЙ МОЗГ

Головной мозг человека состоит из многочис­ленных частей. Условно разделим его на четыре участка (рис. 3.6):

1) конечный мозг;

2) промежуточный мозг;

3) мозжечок;

4) ствол мозга.

Конечный мозг состоит из левого и правого полушарий, которые соединены друг с другом пуч­ками волокон, образующими мозолистое тело. Кора головного мозга образует внешнюю часть полушарий, отвечающую за психическую деятель­ность. Кору мозга называют серым веществом из-

Концентрация, планирование, решение задач

Рис. 3.7

Функциональные

Зоны

коры головного мозга

Мышление и эмоции
 

Промежуточный мозг

Этот участок мозга состоит в основном из та-ламуса и гипоталамуса. Таламус — важный сен­сорный интегративный центр. В него поступают все сенсорные сигналы (за исключением запахов) и передаются в соответствующий участок коры головного мозга. Таламус играет важную роль в двигательном контроле.

Гипоталамус, находящийся непосредственно под таламусом, обеспечивает поддержание гоме-остаза, регулируя все процессы, воздействующие на внутреннюю среду тела. Нервные центры здесь регулируют:

• автономную нервную систему (и через нее —

Двигательная область коры головного мозга

артериальное давление, частоту сердечных со­кращений, дыхание, пищеварение, выделе­ние и т. п.); \

• температуру тела;

• баланс жидкости;

• нейроэндокринный контроль;

• эмоции;

• чувство жажды;

• потребление пищи;

• циклы сна — пробуждения.

Мозжечок

Мозжечок находится позади ствола мозга. Он соединяется со многими частями мозга и играет важную роль в контроле движения.

Ствол мозга

Ствол мозга состоит из среднего мозга, варо-лиевого моста и продолговатого мозга (рис. 3.8) и представляет собой часть мозга, соединяющую го­ловной мозг со спинным. Через него проходят все сенсорные и двигательные нервы, обеспечи­вающие обмен информацией между головным и спинным мозгом. Здесь берут начало 10 из 12 пар черепных нервов. В стволе также содержатся ос­новные автономные регуляторные центры, контролирующие деятельность дыхательной и сер­дечно-сосудистой систем.

Ряд специальных нейронов, образующих сво­еобразную сеть и идущих по всей длине ствола — так называемая ретикулярная формация — под­вергаются воздействию и сами воздействуют прак­тически на все участки ЦНС. Эти нейроны спо­собствуют: а) координации функции скелетных мышц; б) поддержанию мышечного тонуса;

в) контролю деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем; г) определению нашего со­знательного состояния (пробуждение и сон).

В головном мозгу имеется система контроля болевых ощущений, так называемая аналге-зическая система. Энкефалины и ^-эндорфи-ны — наркотические вещества, действующие на опиатные рецепторы этой системы, сни­жающие болевые ощущения. Предполагают, что продолжительные физические нагрузки повышают естественные уровни этих нар­котических веществ

Рис. 3.8. Ствол мозга

волокна передают нервные сигналы из сенсор­ных рецепторов (мышц и суставов) на верхние уровни ЦНС. Двигательные (эфферентные) во­локна головного мозга и верхней части спинного мозга идут к органам (мышцам, железам).

В ОБЗОРЕ...

1. Центральная нервная система состоит из

головного и спинного мозга.

2. Четыре основные части головного мозга:

собственно головной мозг, промежуточный мозг, мозжечок и ствол мозга.

3. Кора головного мозга — наш интеллект.

4. Промежуточный мозг состоит из таламуса, принимающего все сенсорные сигналы, поступа­ющие в головной мозг, и гипоталамуса — главно­го центра контроля гомеостаза.

5. Мозжечок, соединенный с многочисленны­ми частями головного мозга, имеет большое зна­чение для выполнения движений.

6. Ствол мозга состоит из среднего мозга, ва-ролиевого моста и продолговатого мозга.

7. Спинной мозг в основном состоит из сен­сорных и двигательных волокон, обеспечивающих обмен информацией между головным мозгом и периферией.

СПИННОЙ МОЗГ

Самая нижняя часть ствола мозга — продол­говатый мозг — переходит в спинной мозг. Он в основном состоит из пучков нервных волокон, обеспечивающих двустороннее проведение нервных импульсов. Сенсорные (афферентные)

ПЕРИФЕРИЧЕСКАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА (ПНС)

ПНС включает 43 пары нервов: 12 пар череп­ных нервов, соединенных с головным мозгом, и 31 пару спинномозговых, соединенных со спин-

59

Серое вещество

Рис. 3.9. Поперечный разрез спинномозгового нерва

ным мозгом. Спинномозговые нервы непосред­ственно "обслуживают" скелетные мышцы. Вспом­ним структуру спинномозгового нерва (рис. 3.9). Каждому спинномозговому нерву соответствует сенсорный нейрон, входящий в спинной мозг че­рез дорсальный корешок; тела нейронов размеща­ются на дорсальном корешке ганглия. Двигатель­ные нейроны выходят из спинного мозга через вен­тральный корешок. Они являются последним звеном в цепи контроля мышечной деятельности, и заканчиваются у нейромышечных соединений.

Периферическая нервная система имеет два основных отдела: сенсорный и двигательный. Рас­смотрим их.

СЕНСОРНЫЙ ОТДЕЛ

Сенсорный отдел периферической нервной системы передает сенсорную информацию в ЦНС. Сенсорные (афферентные) нейроны берут нача­ло в кровеносных и лимфатических сосудах; внут­ренних органах; органах чувств (вкуса, запаха, зрения, слуха, касания); коже, а также мышцах и сухожилиях.

Сенсорные нейроны ПНС заканчиваются либо в спинном, либо в головном мозгу; они пе­редают в ЦНС информацию о постоянно изме­няющемся статусе организма. Таким образом, го­ловной мозг имеет полное представление о том, что происходит во всех частях тела, а также вок­руг него. Вставочные нейроны ЦНС пересылают информацию в участки, где она может быть об­работана и интегрирована с другой поступаю­щей информацией.

Сенсорный отдел получает информацию от пяти основных видов рецепторов:

1) механорецепторов, которые реагируют на механическую силу, такую, как давление, прика­сание или растяжение;

2) терморецепторов, реагирующих на измене­ние температуры;

3) болевых рецепторов, реагирующих на боле­вые стимулы;

4) фоторецепторов, реагирующих на электро­магнитное излучение, обеспечивающих зритель­ное восприятие;

5) хеморецепторов, которые реагируют на хи­мические стимулы, такие, как пища, запахи или из­менения концентраций веществ в крови (кислоро­да, диоксида углерода, глюкозы, электролитов и т. п.).

Некоторые из этих рецепторов играют важную роль в мышечной и спортивной деятельности. Рас­смотрим некоторые из них. Свободные нервные окончания выявляют грубое прикосновение, дав­ление, боль, жару и холод. Следовательно, они функционируют как механорецепторы, болевые рецепторы и терморецепторы. Эти нервные окон­чания играют важную роль в профилактике травм во время спортивной деятельности.

Нервные окончания некоторых мышц и сус­тавов бывают разных видов и выполняют множе­ство функций, каждый вид реагирует на опреде­ленный стимул. Рассмотрим некоторые примеры:

кинестетические рецепторы суставов, имеющи­еся в суставных капсулах, чувствительны к углу сустава и скорости изменения угла, следователь­но, они воспринимают положение и любое дви­жение суставов;

нервно-мышечное веретено определяет степень растяжения мышцы;

нервно-сухожильные веретена определяют сте­пень растяжения сухожилия мышцей, обеспечи­вая информацию о силе мышечных сокращений.

ДВИГАТЕЛЬНЫЙ ОТДЕЛ

ЦНС передает информацию в различные уча­стки тела через двигательный или эфферентный

4* 51

отдел ПНС. Обработав информацию, поступив­шую из сенсорного отдела, ЦНС решает, как на нее реагировать. По сложнейшей сети нейро­нов, идущих от спинного и головного мозга во все части тела, передаются подробные инструк­ции в участки-мишени, в данном случае — в мышцы.

АВТОНОМНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА

Автономная нервная система, которую часто рассматривают как часть двигательного отдела ПНС, обеспечивает контроль непроизвольных внутренних функций. Некоторые из них немало­важны для спортсмена. Это

•чсс;

• артериальное давление крови;

• распределение крови;

• дыхание.

Автономная нервная система имеет два ос­новных отдела: симпатическую и парасимпати­ческую нервную систему. Они берут начало в раз­личных участках спинного мозга, а также у ос­нования головного мозга. Их действия зачастую антагонистичны, однако они всегда функциони­руют вместе.

СИМПАТИЧЕСКАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА

Симпатическая нервная система представляет собой систему, обеспечивающую реакцию "борь­ба или бегство", т. е. она подготавливает наш орга­низм к "встрече с кризисом". Когда человек воз­бужден, симпатическая нервная система осуществ­ляет значительный разряд, подготавливая тело к действию. Неожиданный громкий выкрик, ситуа­ция, угрожающая жизни, последние секунды пе­ред стартом соревнования, — все это примеры, когда человек испытывает на себе действие сим­патической нервной системы. Стимуляция со сто­роны этой системы имеет большое значение для спортсменов:

увеличиваются ЧСС и сила сердечных сокра­щений;

расширяются кровеносные сосуды, увеличи­вая кровоснабжение сердечной мышцы с целью удовлетворения возросших потребностей;

расширение сосудов обеспечивает поступление большего объема крови в активные скелетные мышцы;

сужение сосудов в большинстве других тканей направляет кровь от них к активным мышцам;

повышается артериальное давление, улучшая перфузию мышц и венозный возврат;

расширяются бронхи, улучшая газообмен;

возрастает интенсивность обменных процес­сов, отражающая повышенные усилия организ­

ма, направленные на удовлетворение возросших потребностей, обусловленных мышечной деятель­ностью;

улучшается умственная деятельность, что по­зволяет лучше воспринимать сенсорные стимулы и лучше сконцентрироваться на выполнении мы­шечной деятельности;

из печени в кровь выделяется глюкоза в каче­стве источника энергии;

замедляются функции, не являющиеся в на­стоящий момент первостепенными (функция по­чек, усвоение пищи), тем самым сохраняется энер­гия, которая может быть использована.

Приведенные изменения облегчают двигатель­ную реакцию и демонстрируют важность автоном­ной нервной системы в подготовке организма к кратковременной стрессовой ситуации или мы­шечной деятельности.

ПАРАСИМПАТИЧЕСКАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА

Парасимпатическая нервная система выпол­няет роль домохозяйки. Она занимается таки­ми процессами, как усвоение пищи, мочеиспус­кание, секреция желез и сохранение энергии. Эта система более активна, когда человек спо­коен и отдыхает. Ее действия противоположны действиям симпатической нервной системы. Она вызывает

• уменьшение ЧСС;

• сужение коронарных сосудов;

• сужение бронхов.

Различные действия симпатического и пара­симпатического отделов автономной нервной си­стемы приводятся в табл. 3.2.

В ОБЗОРЕ...

1. Периферическая нервная система включает 43 пары нервов: 12 черепномозговых и 31 спин­номозговых.

2. ПНС имеет два отдела: сенсорный и двига­тельный. К последнему также относится автоном­ная нервная система.

3. Сенсорный отдел переносит информацию от сенсорных рецепторов в ЦНС, поэтому ЦНС всегда знает, что происходит внутри организма и вокруг него.

4. Двигательный отдел переносит двигатель­ные импульсы из ЦНС к мышцам.

5. Автономная нервная система включает в себя симпатическую нервную систему, обеспечиваю­щую реакцию "борьба или бегство" и парасимпа­тическую нервную систему, выполняющую свое­образную роль "домохозяйки". Обе системы дей­ствуют вместе, хотя их влияния зачастую проти­воположны.

52


Таблица 3.2 , Влияние симпатической [ парасимпатической нервной системы на различные органы

Орган, система, мишень

Симпатическая нервная система

Парасимпатическая нервная система

Сердечная мышца

Увеличивает частоту и

Уменьшает частоту

силу сокращений

сокращений

Сердце, кровеносные

Расширяет сосуды

Сужает сосуды

сосуды

Легкие

Расширяет бронхи, уме­

Сужает бронхи

ренно сужает кровенос­

ные сосуды

Кровеносные сосуды

Повышает артериальное

Незначительное воздействие

давление, сужает сосуды

или отсутствие воздействия

внутренних органов и ко­

вообще

жи, возвращая кровь к

сердцу, расширяет сосу­

ды скелетных мышц и

сердца во время мышеч­

ной деятельности

Печень

Стимулирует выделение

Отсутствие влияния

глюкозы

Клеточный метаболизм

Повышает интенсивность

и и

обмена

Жировая ткань

Стимулирует липолиз

и и

Потовые железы

Усиливает потоотделение

и и

Мозговое вещество надпо­

Стимулирует секрецию

и и

чечников

адреналина и норадрена-

лина

Пищеварительная система

Снижает активность же­

Усиливает перистальтику и се­

лез и мышц; сужает

крецию желез; расслабляет

сфинктер

сфинктер

Почки

Сужает сосуды, умень­

Отсутствие воздействий

шает образование мочи

СЕНСОРНО-ДВИГАТЕЛЬНАЯ ИНТЕГРАЦИЯ

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3