Нервная система (стр. 1 )

Нервная система

В сложном организме нервная система играет ведущую роль в регуляции всех физиологических процессов и осуществлении связи организма с внешней средой. Особого развития нервная система достигла у человека, мозг которого стал органом мышления. Прежде всего такое развитие нервной системы связано с трудовой деятельностью. Основные функции нервной системы: Нервная система регулирует деятельность различных органов, систем органов и всего организма; Нервная система осуществляет связь между разными органами и системами органов, являясь координатором согласованной деятельности всех органов и систем органов, обусловливая целостность организма; Нервная система осуществляет связь организма с внешней средой; Головной мозг является материальной основой мышления и связанной с ним речи.

Нервная система представлена головным и спинным мозгом и нервами. Она подразделяется на центральную нервную систему - головной и спинной мозг (от головного мозга отходит 12 пар нервов, от спинного - 31 пара). Нервы и их ответвления составляют периферическую нервную систему. Разделение это условно, поскольку в функциональном отношении оба отдела едины. Кроме того, выделяют вегетативную нервную систему, оказывающую влияние на обмен веществ, кровообращение и процессы выделения. Хотя вегетативная нервная система обладает некоторой долей автономии и не зависит от нашей воли (часто ее называют автономной системой), она тесно связана с центральной и периферической нервной системой (центры вегетативной нервной системы находятся в спинном или головном мозге, связь осуществляется через периферические нервы). Вегетативная нервная система, в свою очередь, подразделяется на симпатическую и парасимпатическую.

Головной и спинной мозг представляют собой большие скопления нервных клеток - нейронов, их отростков и нейроглии (нейроглия - клетки, окружающие аксон внутри центральной нервной системы). В головном и спинном мозгу различают серое и белое вещество. Серое вещество состоит из нервных клеток (дендритов и частично аксонов), а белое вещество - в основном из аксонов. В различных отделах центральной нервной системы расположение серого и белого вещества неодинаково. В головном мозгу в одних отделах серое вещество лежит снаружи, в других - внутри. Сплошной слой серого вещества на поверхности больших полушарий головного мозга называется корой головного мозга. Отдельные скопления нервных клеток (серого вещества), расположенные внутри белого вещества в различных частях головного мозга, называются ядрами, а такие же скопления нервных клеток вне головного и спинного мозга (в межпозвоночных отверстиях, яремном отверстии и др.) называются узлами (ганглиями).

Структурной и функциональной единицей нервной системы является нейрон (диаметр меньше 0,1 мм). Он состоит их трех частей: тела клетки, длинного аксона и сильноразветвленных дендритов. Дендриты принимают сигналы, поступающие из внешней среды или другой нервной клетки. По аксону происходит передача возбуждения от одной нервной клетки к другой. Внутри центральной нервной системы аксон окружен клетками, называемыми нейроглией, а за пределами центральной нервной системы он заключен в оболочку из шванновских клеток (невролемма). Аксон заканчивается разветвлениями, служащими для передачи раздражений другим нейронам или исполнительным органам. Тело нейрона выполняет метаболические функции (рост и жизнедеятельность). В различных частях нервной системы нейроны выполняют разные функции и имеют морфологические особенности. Весьма различна длина нейронов, определяемая длиной аксонов. Пучки нейронов образуют нервные волокна и нервные стволы. Аксоны, образующие нерв, окружены общей соединительнотканной оболочкой. Нейроны подразделяются на чувствительные (сенсорные), двигательные (моторные) и вставочные (промежуточные). Чувствительные нейроны либо сами служат рецепторами, либо соединяют рецепторы с центральной нервной системой и передают последней информацию. Двигательные нейроны проводят сигналы от центральной нервной системы к исполнительным органам. Вставочные нейроны соединяют между собой две (или больше) нервные клетки (обычно они находятся внутри центральной нервной системы). У чувствительных и двигательных нейронов обычно один конец лежит в центральной нервной системе, а другой связан с рецепторами или эффекторами на периферии. Каждый нейрон состоит из ядра, цитоплазмы и клеточной мембраны. Соединительнотканная оболочка аксонов состоит из миелина, играющего изолирующую роль. Шванновские клетки (невролемма), располагающиеся вдоль аксона, выделяют миелин. Соседние шванновские клетки разделены небольшими промежутками, где нет миелина. Эти промежутки носят название перехватов Ранвье. Нервы, покрытые миелином, выглядят белыми, нервы, в которых мало или совсем нет миелина, выглядят серыми. Роль неврилеммы и миелина не совсем ясна. Если тело нейрона не повреждено, то оно способно регенерировать новый аксон в случае его повреждения. Основная функция миелиновой оболочки связана с особым механизмом проведения нервного импульса. По длинным отросткам нейронов распространяются не только нервные импульсы, но и сама цитоплазма тела нейрона активно перемещается к окончанию аксона.

Каждая живая ткань, в том числе и нервная, способна приходить в возбужденное состояние в ответ на раздражение. Нервное волокно обладает способностью возбудимости и проводимости. Проведение возбуждения по нерву подчиняется двум основным законам: Закон двустороннего проведения: нервное волокно (центробежное или центростремительное) способно проводить возбуждение в результате возникшего раздражения в обе стороны от места раздражения (это свойство нервного волокна впервые открыл русский ученый в 1877 г.); По каждому отдельному нервному волокну (а в нерв входит много нервных волокон) возбуждение проводится изолированно, т. е. не передается на соседнее волокно, поэтому в нервном стволе одновременно могут проходить центробежные и центростремительные возбуждения. Если бы возбуждение могло переходить на другие волокна, стало бы невозможным отдельное мышечное сокращение, каждое возбуждение сопровождалось бы сокращением самых разнообразных мышц.

Необходимым условием для проведения возбуждения является целостность нерва. При нарушении целостности нерва возбуждение через поврежденный участок не проводится, что ведет к нарушению функции органа, который этим нервом иннервируется. Проводимость нерва может нарушиться вследствие травмы (ранение, ушиб) или при действии некоторых веществ (новокаин, нервно-паралитические яды и др.). Нервные клетки соединяются между собой, образуя цепочки нейронов. При этом аксон одной клетки прилежит к дендриту или телу другой клетки. Место контакта одной нервной клетки с другой Шеррингтон назвал синапсом. Синапс - такой участок, где одна нервная клетка (называемая пресинаптической) соприкасается или почти соприкасается с другой (постсинаптической) и может воздействовать на нее. Если есть синаптический промежуток, то ширина этой щели не превышает 50 нм. Почти все синапсы передают возбуждение только в одном направлении - с пресинаптического нейрона на постсинаптический. Для синаптического участка аксона характерно наличие мелких округлых телец - синаптических пузырьков, которые содержат специфическое вещество (медиатор), освобождаемое при возбуждении. Это вещество может вызвать возбуждение в постсинаптической клетке. Синапсы достаточно сложно устроены и весьма разнообразны.

Скорость проведения нервного возбуждения по нерву различна у разных животных и человека. Еще в середине XIX века Гельмгольц установил, что по двигательному нерву лягушки возбуждение распространяется со скоростью примерно 27 м в секунду. Наибольшая скорость проведения нервного возбуждения наблюдается в двигательных нервах человека - 60-120 м в секунду, тогда как в двигательных волокнах седалищного нерва лягушки наибольшая скорость проведения 15-40 м в секунду. В чувствительных нервах возбуждение проводится более медленно. Нервные волокна, передающие ощущение боли, и вегетативные нервные волокна проводят возбуждение со скоростью от 1 до 30 м в секунду.

Возникновение и распространение возбуждения сопровождаются электрическими явлениями в тканях. Открытие электрических явлений в возбудимых тканях связано с именем Луиджи Гальвани. Открытие «животного электричества» им было сделано в 1780 г., а в 1791 г. Гальвани опубликовал «Трактат о силах электричества при мышечном движении». Дальнейшие исследования по изучению биоэлектрических полей стало возможным с введением в физиологическую практику струнного гальванометра, а позже - совершенного осциллографа. Теперь известно, что нервный импульс - это не чистый электрический ток, а распространяющаяся электрохимическая реакция. Во всех клетках существует разность потенциалов по обе стороны мембраны. В нейроне эта разность потенциалов составляет около -60 мВ (с отрицательным полюсом внутри и положительным снаружи), ее называют потенциалом покоя. Согласно мембранной теории, электрические явления в нервном волокне определяются избирательной проницаемостью мембраны нервной клетки для ионов натрия и калия, а сама проницаемость регулируется разностью потенциалов по обе стороны мембраны. В растворе, окружающем нервное волокно (аксон), преобладают ионы натрия и хлора, а внутри него - ионы калия и разнообразные органические ионы. В момент возбуждения через мембрану начинается движение ионов, в первую очередь ионов натрия и калия. Вследствие того, что внутри клеток относительно много ионов калия и мало ионов натрия, а в окружающем растворе много ионов натрия и хлора, но мало ионов калия, а также различна проницаемость мембраны для этих ионов, в состоянии покоя все клетки поляризованы. Поэтому разница потенциала между внутренней и наружной поверхностью мембраны составляет потенциал в -60 мВ. Мембрана обладает высоким электрическим сопротивлением, малой и притом избирательной проницаемостью и большой электроемкостью. Калий и хлор диффундируют через мембрану сравнительно легко, но проницаемость для натрия незначительна. Калий стремится просачиваться из аксона наружу, а натрий внутрь аксона. Вследствие избирательной проницаемости мембраны калий выходит наружу быстрее, чем натрий проникает внутрь. Этот факт, а также то, что отрицательно заряженные органические ионы не могут выходить из аксона, ведет к возрастанию электроотрицательности внутриклеточной среды. Достигнув определенной величины, внутренний отрицательный заряд начинает препятствовать выходу калия. Если бы ничто не препятствовало диффузии ионов, то ионные условия в конце концов изменились бы и пришли к новому равновесному состоянию. Однако в клетке сохраняется стационарное состояние благодаря функционированию натриевого насоса. Сущность этого механизма состоит в активном переносе ионов натрия изнутри наружу против градиента концентрации и электрохимического градиента за счет энергии АТФ. Энергия в виде АТФ обеспечивает метаболические процессы, происходящие в клетке.