Строение и функциональная организация нервной системы человека.

Психика человека – социально обусловленный феномен, а не естественный продукт мозга. Однако реализуется она естественным, физиологическим субстратом – мозгом.

Функционирование организма как единого целостного образования обеспечивается нервной системой – совокупностью нервных образований.

Вся нервная система делится нацентральную, периферическую и вегетативную. К центральной нервной системе относятсяголовной и спинной мозг. От них по всему телу расходятся нервные волокна – периферическая нервная система. Она соединяет мозг с органами чувств и исполнительными органами – мышцами. Вегетативная нервная система обслуживает внутренние органы и железы.

Все живые организмы обладают способностью реагировать на физические и химические изменения в окружающей среде. Воздействия среды, которые вызывают ответные реакции организма, называютсяраздражителями, илистимулами.

Раздражители среды (свет, звук, запах, прикосновение и т. п.) преобразуются органами чувств, специальными чувствительными клетками-рецепторами внервные импульсы – серию электрических и химических изменений в нервном волокне. Нервные импульсы поприносящим (афферентным) нервным волокнам передаются в спинной и головной мозг. Здесь вырабатываются соответствующие командные импульсы, которые передаются повыносящим (эфферентным) нервным волокнам к исполнительным органам (мышцам, железам) (рис. 1).

Рис. 1. Последствия укуса комара.

Сигнал от рецептора (1) отправляется к спинному мозгу (2), и включившаяся рефлекторная дуга может вызвать отдергивание руки (3). Но сигнал тем временем идет дальше к головному мозгу (4), направляясь по прямому пути в таламус и кору (5) и к ретикулярной формации (6). Последняя активирует кору (7) и побуждает ее обратить внимание на сигнал, о наличии которого она только что узнала. Внимание к сигналу проявляется в движениях головы и глаз (8), что ведет к опознанию раздражителя (9), а затем к программированию реакции другой руки с целью прогнать нежданного гостя (10).

Нервная система обеспечивает интеграцию внешнего воздействия с соответствующей реакцией организма.

Структурной единицей нервной системы является нервная клетка- нейрон. Он состоит из пяти частей:тела клетки, ядра,разветвленных отростков –дендритов (по ним нервные импульсы идут к телу клетки) и одного длинного отростка –аксона (по нему нервный импульс переходит от тела клетки к другим клеткам или эффекторам – мышцам или железам). Аксон имеет множество отростков. Они соединены с дендритами соседних нейронов особыми образованиями –синапсами, которые играют существенную роль в фильтрации нервных импульсов: пропускают одни импульсы и задерживают другие (рис. 2).

Рис. 2. Схема нейрона.

Возбуждение рецептора и других нейронов изменяет мембранный потенциал дендритов (1) и тела клетки (2). Эффекты этих изменений сходятся на аксонном холмике (3). В результате этого нервный импульс начинает распространяться по аксону (4) и его концевым разветвлениям. Это активизирует синаптические концевые луковички – синапсы (5), которые в свою очередь изменяют мембранный потенциал других нейронов или мышечных волокон.

Рис. 3. Три типа нейронов, составляющих нервную систему:

а – двигательные, б – чувствительные, в – центральные, 1 – дендриты, 2 – тело клетки, 3 – аксон.

Действия нейронов взаимосвязаны. Различаются три вида нервных клеток: чувствительные, двигательные, центральные (интернейроны) (рис. 3).

Центральные нейроны осуществляют информационные связи между чувствительными и двигательными нейронами. Они образуют основную массу человеческого мозга. В мозге человека около 20 млрд. нервных клеток, соединенных множеством синапсов.

Информация в нервной системе кодируется в виде биоэлектрохимических импульсов. Поступая от рецепторов или других нейронов, эти импульсы проходят через тело нейрона и, попадая на синаптическую бляшку аксона, открывают проходы через синаптическую щель (промежуток между аксоном одного нейрона и дендритом другого) для нейрогормонов (нейромедиаторов). В. зависимости от соответствия возбужденных нейрогормонов одного нейрона нейрогормонам другого биоэлектрический потенциал переходит или не переходит от аксона на дендрит другой клетки. Таким образом, нейрогормоны позволяют возбуждать постсинаптический нейрон или блокируют передачу импульса, уменьшая возбудимость постсинаптического нейрона. Закодированная в нервном импульсе информация избирательно направляется в определенные нервные ансамбли – функциональные системы.

Сигналы внешней среды анализируются и синтезируются в многочисленных нейронных сетях. В коре мозга имеются связанные между собойсенсорные (чувствительные) иэффекторные (двигательные) зоны. Мозг человека – грандиозная система взаимосвязанных нейронов, материальный субстрат психики: приемник, преобразователь и передатчик закодированной информации.

Строение мозга. Простейшие автоматизированные реакции, связанные с самосохранением, регулируютсяспинным мозгом, находящимся в позвоночном столбе (рис. 4).

Рис. 4. Головной и спинной мозг.

Спинной мозг переходит впродолговатый мозг головного мозга, регулирующий различные процессы жизнеобеспечения в организме – дыхание и др. (рис. 5).

Следующее образование –средний мозг, через который проходят все нервные пути от органов чувств к большим полушариям. Средний мозг регулирует работу органов чувств. Проявление врожденных ориентировочных рефлексов (прислушивание, всматривание) – результат деятельности среднего мозга. В среднем мозге находится сетевидное образование –ретикулярная информация. Импульсы от органов чувств как бы заряжают эту формацию, и она оказывает активизирующее (тонизирующее) влияние на всю кору головного мозга.

Рис. 5. Функционально-системная организация головного мозга.

Белым шнуром расположился в канале позвоночного столба спинной мозг. Его длина около полуметра. Справа и слева от него отходят 32 пары нервов. Они идут в глубь тела, образуя крупные сплетения, от них отходят новые ветви нервов, расходясь по всему телу тонкими нитями. В верхней своей части спинной мозг переходит в продолговатую часть головного мозга. Спинной мозг – отдел центральной нервной системы, центр многих безусловно-рефлекторных реакций: мышечно-двигательных, сосудодвигательных и др.

Над средним мозгом расположенпромежуточный мозг. Он включает в себя таламус, гипоталамус, лимбическую систему и контролирует сложные врожденные реакции: питание, защита, размножение (рис. 5).

Подкорковые образования, регулируя врожденную безусловно-рефлекторную деятельность, являются областью тех процессов, которые субъективно ощущаются в виде эмоций (они, по выражению И. П. Павлова, являются «источником силы для корковых клеток»).

В мозге человека имеются все те структуры, которые возникли на различных этапах эволюции живых организмов. Они содержат «опыт», накопленный в процессе всего эволюционного развития. Это свидетельствует об общем происхождении человека и животных.

Особенно развита у человека кора больших полушарий – орган высших психических функций.

Общая площадь коры мозга в среднем равна 0,25 м². Ее толщина – 3–4 мм. Кора состоит из 6 слоев. Нервные клетки каждого слоя имеют специфическое строение и выполняют различные функции.

В головном мозге выделяются два основных блока: 1) блок приема, переработки и хранения информации– отделы мозга, осуществляющие обработку информации, поступающей от различных рецепторов – зрительных, слуховых, кожных, двигательных и др.; все корковые зоны этого блока функционируют в иерархической взаимосвязи – первичные зоны осуществляют раздробление, первичный анализ поступающей сенсорной информации, вторичные зоны выполняют функцию синтеза – объединения, интегрирования поступающей информации одной и той же модальности; третичные зоны – объединение информации, поступающей от отдельных анализаторов;

2) блок программирования, регуляции и контроля деятельности–передние отделы мозга.

Существуют также различия в функциях правого и левого полушарий (функциональная асимметрия мозга). Функцией левого полушария является оперирование вербально-знаковой информацией (логические операции, чтение, счет). Функция правого полушария – оперирование наглядными образами, распознавание объектов, образное мышление. Оба полушария функционируют взаимосвязанно.

Различные нейроны коры имеют специфическую функцию. Одна группа нейронов выполняет функцию анализа (дробления, расчленения нервного импульса), другая – осуществляет синтез, объединяет импульсы, идущие от различных органов чувств и отделов мозга (ассоциативные нейроны). Существует система нейронов, удерживающая следы от прежних воздействий и сличающая новые воздействия с имеющимися следами.

Рис. 6. Расположение некоторых функциональных зон в коре головного мозга человека:

1 – зона речевого образования (центр Брока), 2 – область двигательного анализатора, 3 – зона анализа устных словесных сигналов (центр Вернике), 4 – область слухового анализатора, 5 – анализ письменных словесных сигналов, 6 – область зрительного анализатора.

По особенностям микроскопического строения всю кору мозга делят на несколько десятков структурных единиц – полей (поля Бродмана). Различаются также четыре доли коры головного мозга: затылочная, височная, теменная и лобная и функциональные зоны.

Кора головного мозга человека – целостно работающий орган, хотя отдельные его части (области) функционально специализированы. Так, затылочная область коры осуществляет сложные зрительные функции, лобно-височная – речевые, височная – слуховые. Различные части тела имеют свое «представительство» в коре мозга. Все отделы коры мозга взаимосвязаны. Обширные специализированные зоны коры обеспечивают речевую деятельность человека (рис. 6).

Основными методами изучения работы головного мозга являются запись биотоков мозга – электроэнцефалограмма (ЭЭГ) и метод анализа динамики условных рефлексов.

Термин "рефлекс" был введен французским ученым Рене Декартом в XVII в. Но для объяснения психической деятельности он был применен основоположником русской материалистической физиологии И. М. Сеченовым. Развивая учение И. М. Сеченова, И. П. Павлов экспериментально исследовал особенности функционирования рефлексов и использовал условный рефлекс как метод изучения, высшей нервной деятельности.

Все рефлексы были разделены им на две группы – безусловные и условные.

Безусловные рефлексы – врожденные реакции организма на жизненно важные раздражители (пищу, опасность и т. п.). Они не требуют каких-либо условий для своей выработки (например, выделение слюны при виде пищи). Безусловные рефлексы представляют собой природный запас готовых, стереотипных реакций организма. Они возникли в результате длительного эволюционного развития данного вида животных. Безусловные рефлексы одинаковы у всех особей одного вида. Они осуществляются с помощью спинного и низших отделов головного мозга. Сложные комплексы безусловных рефлексов проявляются в виде инстинктов.

Но поведение высших животных и человека характеризуется не только врожденными, т. е. безусловными реакциями, но и такими реакциями, которые приобретены данным организмом в процессе индивидуальной жизнедеятельности, т. е., условными рефлексами. Биологический смысл условного рефлекса состоит в том, что многочисленные внешние раздражители, окружающие животное в естественных условиях и сами по себе не имеющие жизненно важного значения, предшествуя в опыте животного пище или опасности, удовлетворению других биологических потребностей, начинают выступать в ролисигналов, по которым животное ориентирует свое поведение.

Итак, механизм наследственного приспособления – это безусловный рефлекс, а механизм индивидуального изменчивого приспособления – условный рефлекс, вырабатываемый при сочетании жизненно значимых явлений с сопутствующими сигналами.

Условный рефлекс вырабатывается на основе любой из безусловных реакций. Рефлексы на необычные сигналы, не встречающиеся в естественной обстановке, называются искусственными условными рефлексами. В лабораторных условиях можно выработать множество условных рефлексов на любой искусственный раздражитель.

С понятием условного рефлекса Павлов связывал принцип сигнальности высшей нервной деятельности, принцип синтеза внешних воздействий и внутренних состояний.

Открытие Павловым основного механизма высшей нервной деятельности – условного рефлекса – стало одним из революционизирующих завоеваний естествознания, исторически поворотным пунктом в понимании связи физиологического и психического.

С познания динамики образования и изменения условных рефлексов началось раскрытие сложных механизмов деятельности человеческого мозга, выявление закономерностей высшей нервной деятельности.

С открытых И. П. Павловым принципов и законов высшей нервной деятельности мы и начинаем изучение нейрофизиологических основ психики.