Нервный центр

В целостном организме нейроны не функционируют изолированно, а образуют нейронные цепи, ядра, сети и центры различной величины и численности. Наиболее простой формой связи является нервная цепь, в которой возбуждение последовательно передается от одного нейрона к другому. Сигналы по нервным сетям распространяются в одну сторону – за счет одностороннего проведения в синапсах.

Анатомическое понятие ядра означает совокупность нейронов, сосредоточенных в одном месте ЦНС, и связанных морфологически с исполнительным органом. Раздражение ядра приводит к изменению функции соответствующего органа. Например, возбуждение нейронов двигательных ядер передних рогов спинного мозга приводит к сокращению определенных групп мышц.

Локальные сети содержат нейроны с короткими аксонами, осуществляющими взаимосвязи в пределах одного уровня ЦНС. Примером такой локальной сети являются кольцевые нейронные цепочки Лоренто де Но (Рис. 1), возбуждение в которых циркулирует по замкнутому кругу. Возврат возбуждения к одному и тому же нейрону получил название реверберации возбуждения. Локальные сети обеспечивают надежность системы за счет дублирования элементов, так как многие нейроны локальных сетей имеют одинаковые синаптические связи и функционируют попеременно, то есть являются взаимозаменяемыми.

Морфологическое понятие нервного центра означает скопление нейронов в определенном объеме, имеющих определенные, морфологически закрепленные связи с другими скоплениями нервных клеток и выполняющими определенные функции. Примером могут служить пирамидные клетки коры головного мозга и двигательные ядра передних рогов спинного мозга, которые, в свою очередь, связаны с определенными группами мышечных клеток. В ЦНС выделяют большое число таких центров: двигательные центры спинного мозга, центры глотания, рвоты, дефекации и др.

И.П.Павлов в 1911 году обратил внимание на то, что одни и те же нейроны в различных случаях могут участвовать в разных физиологических актах. Так, моторные нейроны, иннервирующие мягкое небо, включаются в разные нервные центры: глотания, рвоты, речи. Это свойство особенно выражено у нейронов высших корковых центров. Исходя из этого, И.П.Павлов сформулировал понятие о функциональном нервном центре. По его определению, функциональный нервный центр – это совокупность нейронов, расположенных на разных уровнях ЦНС и объединенных регуляцией одной функцией. Таков, например, дыхательный центр, нейроны которого располагаются в коре, гипоталамусе, мосту, продолговатом и спинном мозге.

Рис. 1. Схематическое изображение нервного центра. 1 – вход, 2 – центральная часть, 3 – выход, 4 – кольцевая цепочка возбуждения или круг реверберации

Рис. Схема кольцевых связей в нервном центре (по Лоренто де Но). Стрелками показано направление движения импульсов: 1 - афферентный путь, 2—промежуточные нейроны, 3—эфферентный нейрон, 4 — эфферентный путь, 5 - возвратная ветвь аксона

Нервные центры имеют вход (1), представленный множеством нейронов, воспринимающих афферентную импульсацию от рецепторов или других нервных центров, выход (3), имеющий меньшее число нейронов, чем на входе, и центральную часть (2), которая выполняет интегрирующую и передающую функции.

Выделяя нервные центры в составе ЦНС, необходимо иметь в виду, что каждый такой центр имеет свои определенные функции по управлению теми или иными структурами как в ЦНС, так и на периферии. Среди этих многочисленных функций можно выделить ряд характерных черт, присущих всем центрам. Сюда можно отнести сенсорные функции, интегративные функции, выработку управляющего сигнала и посылку этого сигнала исполнительным органам.

Для сенсорных функций нервного центра характерно поступление информации на вход центра, как от многочисленных афферентных систем, так и от других нервных центров. Эта информация в виде концептуальной модели хранится в памяти нервного центра и по необходимости используется при его работе. Интегративная функция характеризуется анализом поступающей многочисленной информации и сравнением ее с хранящимися в памяти матрицами концептуальных моделей. На основе ряда свойств нервных центров вся текущая информация в виде возбуждения и торможения, а также извлекаемая из памяти информация о задачах данного нервного центра интегрируется, сравнивается, таким образом осуществляется центральный анализ. Далее на основе анализа вырабатывается управляющий сигнал (центральный синтез), который на выходе нервного центра кодируется распространяющимся возбуждением или торможением в пространственно-временных параметрах нервных импульсов. Затем этот управляющий сигнал направляется по эфферентным связям нервного центра к исполнительным органам. При этом в исполнительном органе могут вызываться различные эффекты: пусковые, корригирующие, морфогенетические, гормональные и другие. Все эти функции нервных центров протекают одномоментно, параллельно и порой выделить их весьма сложно, поскольку каждый нервный центр не работает изолированно, между ними существуют координационные связи, которые определяют состояние и функции каждого нервного центра в текущий момент времени.