Рефлекторный принцип работы нервной системы

В основе представлений о нервной регуляции функций лежит учение о рефлексе.Рефлекс – ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая при участии нервной системы. Для осуществления рефлекса необходимо, чтобы нервное возбуждение, которое возникает в особом сенсорном (чувствительном) образовании – рецепторе в ответ на какое-либо раздражение, дошло до исполнительного органа – мышцы или железы. Структурной основой осуществления этого процесса служит рефлекторная дуга.

Рефлекторная дуга – путь, по которому проходит нервный импульс. Она состоит обычно из пяти отделов: 1) рецептор; 2) чувствительный нейрон, передающий импульс в ЦНС; 3) обрабатывающие и переключающие сигнал центры ЦНС; 4) двигательный нейрон; 5) исполнительный орган, реагирующий на полученное раздражение (рис. 1, слева).

Рецептор – чувствительное образование, которое трансформирует энергию раздражителя в нервный процесс. За рецептором идет чувствительный нейрон, находящийся в периферической нервной системе. Периферические отростки таких нейронов образуют чувствительный нерв, а центральные (аксоны) входят в ЦНС и образуют синапсы на ее нейронах. В некоторых случаях (кожная чувствительность, обоняние) рецепторами являются окончания периферических отростков чувствительных нейронов. В этом случае первые два отдела рефлекторной дуги образованы одним и тем же нейроном. Вставочный нейрон ЦНС (или, точнее, нейроны, т.к. их обычно несколько) являются нервным центром каждого конкретного рефлекса. Аксоны вставочных нейронов образуют синапсы на двигательном нейроне, по аксону которого нервный импульс в свою очередь доходит до исполнительного органа, вызывая соответствующую деятельность. Аксоны двигательных нейронов образуют двигательные нервы.

Таким образом, в дуги даже простых рефлексов входит обычно около 5-10 нейронов. Однако, у некоторых простых рефлексов в рефлекторную дугу входит только два нейрона - чувствительный и двигательный. Примерами таких рефлексов могут быть коленный, возникающий в ответ на удар по сухожилию четырехглавой мышцы бедра, или ахиллов, возникающий в ответ на удар по сухожилию икроножной мышцы (рис. 2).

Для более адекватного понимания регуляции работы организма необходимо подробнее разобрать понятие «нервный центр». Нервный центр – это группа нейронов, необходимая для осуществления определенного рефлекса или более сложных форм поведения. Нервный центр перерабатывает информацию, которая поступает к ним от органов чувств или от других нервных центров и, в свою очередь, посылает свои команды к периферическим органам (мышцам и железам) или другим нервным центрам.

В простейших случаях, например у беспозвоночных животных, нервный центр может состоять только из нескольких нейронов. Так у морского моллюска аплизии работой сердца управляют только четыре нейрона. У позвоночных нервные центры входят в состав ЦНС и могут включать тысячи и даже миллионы нейронов.

Каждый нервный центр находится в определенном месте нервной системы. Например, дыхательный центр, регулирующий работу дыхательных мышц, находится в продолговатом мозгу. При разрушении этого центра дыхание прекращается. Но на самом деле в дыхании принимают участие многие другие нейроны. Так, нервные волокна от дыхательного центра в продолговатом мозгу идут к группам двигательных нейронов спинного мозга, непосредственно управляющих дыхательными мышцами. В варолиевом мосту есть нервный центр, регулирующий правильное чередование вдоха и выдоха. Да и высший центр головного мозга – кора больших полушарий – тоже принимает участие в дыхании, благодаря чему дыхание можно регулировать произвольно (например, глубоко вдохнуть или задержать дыхание). То же самое можно сказать о большинстве других функций организма. Поэтому в широком смысле слова нервный центр – это все структуры, согласованно влияющие на выполнение данной функции.

Именно благодаря рефлекторному принципу нервная система обеспечивает процессы саморегуляции. Т.е. если какой-либо физиологический параметр чрезмерно уменьшается, то автоматически включаются механизмы для его увеличения. И наоборот, если какой-либо параметр увеличивается, включаются механизмы для его уменьшения. Такой принцип функционирования называется еще механизмом отрицательной обратной связи. По своей природе физиологическая саморегуляция является автоматическим (не требующим участия сознания) процессом.

В некоторых физиологических системах обнаружен также механизм положительной обратной связи, благодаря которой процесс, возникнув, некоторое время усиливается и поддерживает себя сам.

Для объяснения механизмов саморегуляции русский физиолог академик П.К.Анохин предложил концепцию «функциональной системы».

Функциональная система – временное или постоянное объединение различных элементов нервной системы – от рецепторов до исполнительных органов, возникшее или существующее для выполнения какой-либо конкретной физиологической задачи. Очень важным в этой концепции является то, что при выполнении любого действия информация о его результатах поступает в ЦНС (в форме импульсов от соответствующих рецепторов). Это звено системы замыкает разомкнутую рефлекторную дугу в кольцо. Если результат действий частично или полностью не соответствует ожидаемому, то ЦНС по механизму обратной связи направляет течение процесса в необходимую сторону. Таким образом, поведение строится по принципу непрерывного кольцевого взаимодействия организма и среды, непрерывной оценки результатов деятельности - принципу рефлекторного кольца.