Что такое прямая и обратная связь в нервной регуляции

Ответ

Ответ:

Механизмы регуляции физиологических функций традиционно подразделяют на нервные и гуморальные, хотя в действительности они образуют единую регуляторную систему, обеспечивающую поддержание гомеостаза и приспособительную деятельность организма. Эти механизмы имеют многочисленные связи как на уровне функционирования нервных центров, так и при передаче сигнальной информации эффекторным структурам. Достаточно сказать, что при осуществлении простейшего рефлекса как элементарного механизма нервных регуляций передача сигнализации с одной клетки на другую осуществляется посредством гуморальных факторов - нейромедиаторов. Чувствительность сенсорных рецепторов к действию раздражителей и функциональное состояние нейронов изменяется под действием гормонов, нейромедиаторов, ряда других биологически активных веществ, а также простейших метаболитов и минеральных ионов (К+, Na+, Ca-+, С1

). В свою очередь, нервная система может запускать или выполнять коррекцию гуморальных регуляций. Гуморальные регуляции в организме находятся под контролем нервной системы.

Гуморальные механизмы филогенетически более древние, они имеются даже у одноклеточных животных и приобретают большое разнообразие у многоклеточных и особенно у человека.

Нервные механизмы регуляций образовались филогенетически и формируются постепенно в онтогенезе человека. Такие регуляции возможны лишь в многоклеточных структурах, имеющих нервные клетки, объединяющиеся в нервные цепи и составляющие рефлекторные дуги.

Гуморальные регуляции осуществляются путем распространения сигнальных молекул в жидкостях организма по принципу "всем, всем, всем", или принципу "радиосвязи".

Нервные регуляции осуществляются по принципу "письмо с адресом", или "телеграфной связи". Сигнализация передается от нервных центров к строго определенным структурам, например к точно определенным мышечным волокнам или их группам в конкретной мышце. Только в этом случае возможны целенаправленные, координированные движения человека.

Гуморальные регуляции, как правило, осуществляются медленнее, чем нервные. Скорость проведения сигнала (потенциала действия) в быстрых нервных волокнах достигает 120 м/с, в то время как скорость транспорта сигнальной молекулы с током крови в артериях приблизительно в 200 раз, а в капиллярах - в тысячи раз меньше.

Приход нервного импульса к органу-эффектору практически мгновенно вызывает физиологический эффект (например, сокращение скелетной мышцы) . Реакция на многие гормональные сигналы более медленная. Например, проявление ответной реакции на действие гормонов щитовидной железы и коры надпочечников происходит через десятки минут и даже часы.

Гуморальные механизмы имеют преимущественное значение в регуляции процессов обмена веществ, скорости деления клеток, роста и специализации тканей, полового созревания, адаптации к изменению условий внешней среды.

Нервная система в здоровом организме оказывает влияние на все гуморальные регуляции, осуществляет их коррекцию. Вместе с тем у нервной системы имеются свои специфические функции. Она регулирует жизненные процессы, требующие быстрых реакций, обеспечивает восприятие сигналов, приходящих от сенсорных рецепторов органов чувств, кожи и внутренних органов. Регулирует тонус и сокращения скелетных мышц, которые обеспечивают поддержание позы и перемещение тела в пространстве. Нервная система обеспечивает проявление таких психических функций, как ощущение, эмоции, мотивации, память, мышление, сознание, регулирует поведенческие реакции, направленные на достижение полезного приспособительного результата.

ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИОЛОГИЮ

1. Предмет физиологии

2. Основные понятия физиологии

3. Принципы регуляции физиологических функций

Предмет физиологии

Физиология(от греч. physis - природа, logos – учение) – наука о закономерностях функционирования живых организмов, их отдельных систем, органов, тканей и клеток. Как теоретическая основа (философия) медицины, физиология стремится вскрыть механизмы регуляции и закономерности жизнедеятельности организма и взаимодействия его с окружающей средой.

Физиология является теоретической основой всех практических медицинских дисциплин, так как без знания нормального хода физиологических процессов и характеризующих их величин, врач не может лечить больного, пытаясь восстановить норму при развившейся патологии. Физиология завершает и интегрирует общебиологическую подготовку будущего врача и предваряет начало его клинической подготовки. (Вылечить – означает восстановить нарушенную функцию).

Задачей физиологии является не только установление факта, свидетельствующего о том, что происходит с той или иной функцией во время жизнедеятельности человека или животного, но, главное, выяснение с помощью каких механизмов реализуется функция, с какой целью обеспечивается данная функция в той или иной системе, органе, ткани или клетке. Речь идет, другими словами, об определении физиологического смысла функций или процессов и выяснении механизмов их регуляции. При этом уровни изучения физиологических процессов могут быть различными: организменный, системный, органный, тканевой, клеточный и субклеточный. В этих случаях соответственно изучаются функции целостного организма (поведение человека), функции отдельных систем (пищеварение, выделение), органов (печень, почки), тканей (мышечной, нервной, клеток (нейронов, лейкоцитов), а также ионные и молекулярные основы физиологических механизмов их функционирования.

Совокупность физиологических знаний подразделяют на ряд отдельных, но взаимосвязанных направлений.

1. Физиология возбудимых тканей

2. Физиология нервной системы

3. Гуморальная регуляция физиологических функций

4. Физиология крови

5. Физиология кровообращения

6. Физиология дыхания

7. Физиология пищеварения

8. Физиология обмена веществ и энергии

9. Физиология выделения

10. Физиология репродуктивной системы

11. Физиология сенсорных систем

12. Физиология высшей нервной деятельности

13. Физиология адаптации

2. Основные понятия физиологии:

Функция– проявление строго специализированной деятельности органа или физиологической системы (например, функции желудочно-кишечного тракта – секреторная, моторная, инкреторная, всасывательная и др.). В основе функции лежит обмен веществ, энергии и информации.

Регуляция функций - это целенаправленное воздействие одной подсистемы на состояние другой подсистемы, при­водящее к изменениям, выгодным для системы в целом. В силу этого одна подсистема выступает как управляю­щая, вторая - как объект управления (рис). Например, при регуляции артериального давления управляющей сис­темой является нервная, а объектом управления - сердечно-сосудистая.

Между управляющей системой и объектом управления имеются каналы связи, которые бывают прямыми и обратными.

По каналу прямой связи передаются управляющие воздействия от управляющей системы к объекту управления для изме­нения состояния объекта управления таким образом, чтобы обеспечить приспособление системы к конкретной ситуации.

По каналу обратной связи передается информация к управляющей системе о состоянии объекта управления и о результате управляющего воздействия.

Обратная связь может быть отрицательной и положительной.

• Отрицательная обратная связь.Большинство контролирующих систем организма действует, используя принцип отрицательной обратной связи. Другими словами, результат действия отрицательно влияет на причину и способы, его вызвавшие. В этом случае один объект усиливает действие второго, а второй ослабляет деятельность первого и наоборот. В живых системах это имеет место при регуляции внутренней среды организма и таких жизненно важных параметров, как температура тела, артериальное давление и т.д. Например, под влиянием глюкагона (гормона поджелудочной железы) в крови возрастает содержание сахара (глюкозы). Повышенный уровень сахара усиливает выброс инсулина (гормона поджелудочной железы), под влиянием которого уровень глюкозы снижается.

Отрицательные обратные связи способствуют сохранению стабильности физиологических параметров внутренней среды при возмущающих воздействиях внешней среды, т.е. поддерживают гомеостаз. Обратная связь является основным механизмом саморегуляции гомеостаза функций ор­ганизма, его энергетического и вещественного баланса.

Вместе с тем действие отрицательной обратной связи может иметь и неблагоприятный для организма в целом эффект. Например, удерживая систему в стационарном состоянии, отрицательная обратная связь препятствует ее развитию.

Положительная обратная связь усиливает рассогласование в системе. Под рассогласованием понимается отклонение параметра управления от первоначально заданного значения. То есть положительная обратная связь уводит систему все дальше от исходного состояния. Рассогласование возникает, когда необходимо создать новый режим функционирования, например, в процессах роста, развития, стрессорной реакции и т.д.

Положительная обратная связь часто приводит систему в неустойчивое состояние, способствует формиро­ванию "порочных кругов, circulus vitiosus", лежащих в основе многих патологических про­цессов в организме. Таким примером положительной обратной связи в ор­ганизме человека может служить сердечная недостаточность, которая ухудшает кровоснабжение миокарда и еще более ослабляет его сокращения. Этот цикл по­вторяется снова и снова — пока не наступит смерть. Или эпилептический припадок, когда неболь­шое возбуждение одного из участков коры головного мозга ведет к резко­му увеличению возбудимости других участков, что приводит к возбуждению сенсорной и моторной сферы.

Регуляция осуществляется множеством механизмов управления, которые принято делить на нервные и гуморальные.

Нервная регуляция использует для передачи и переработки информации структуры нервной системы (нейроны). Информация передается в виде им­пульсов электрических потенциалов. Она обеспечивает быструю и направленную передачу сигналов, без затухания и потери энер­гии обусловлена свойствами проводящих возбуждения структур, преиму­щественно состоянием их мембран.

Гуморальная регуляция представляет собой способ передачи регули­рующей информации к эффекторам через жидкую внутреннюю среду организма (кровь, лимфу, цереброспинальную, тканевую и клеточную жидкость) с помощью молекул химических веществ, выделяемых клетками или специа­лизированными тканями и органами. Этот вид регуляции жизнедеятельности может обеспечивать как относительно автономный местный обмен информа­цией об особенностях метаболизма и функций клеток и тканей, так и сис­темный эфферентный канал информационной связи, находящейся в большей или меньшей зависимости от нервных процессов восприятия и переработки информации о состоянии внешней и внутренней среды.

При всем многообразии механизмов нервной и гуморальной регуляции в реальных живых системах они, как правило, не представлены в чистом виде, а являются частями единой нейро-гуморальной системы регуляции физиологичес­ких функций, деление которой на нервный и гуморальный компоненты весь­ма условно. Вместе с тем орга­низм является сложнейшей иерархически упорядоченной системой, и регуля­ция его деятельности носит системный характер, т.е. не определяется простой арифметической суммой составляющих его элементов, а проявляется перестройкой всей совокупности взаимоотноше­ний и взаимосвязей внутри системы. Очевидно, что механизмы реализации системного принципа регуляции весьма сложны и разнообразны, особенно принимая во внимание динамичность, то есть пос­тоянную изменчивость организации и функций живой системы.

Так, регуляция жизнедеятельности высших животных в условиях низкой температуры окружающей среды не может быть сведена только к нейрогуморальным реакциям поддержания температуры тела. Динамическая перестройка метаболизма и функций затрагивает все без исключения органы и физиологические систе­мы организма, меняется и характер питания, и образ жизни, и поведение. Изменения затрагивают не только биологическую, но и социальную сущ­ность живой системы. Сенсорные, двигательные и ассоциативные системы мозга в совокупности с центральными аппаратами регуляции висцеральных функций и эндокринной системой обеспечивают системность регуляции жиз­недеятельности с целью оптимального ее приспособления к условиям сре­ды.

Наиболее полно отразить регуляторные процессы в организме позволяет теория функциональных систем П.К.Анохина.

Функциональная система – это динамическое структурно-функциональное образование, работа всех элементов которого направлена на достижение полезного для организма в целом результата (рис).

Функциональная система включает:

1) нервные центры, позволяющие не только оценивать состояние внешней и внутренней среды организма, но и формировать, реализовывать и контролировать программу процессов регуляции;

2) полезный для организма приспособительный результат. Специальные рецепторы постоянно оценивают этот результат, направляя информацию в нервные центры по каналам обратной связи;

3) механизмы регуляции – гуморальные, вегетативные и поведенческие с обязательным участием в регуляторных процессах метаболических реакций.

Свойства функциональных систем:

1) динамичность – одни и те же органы и ткани входят в состав различных систем;

2) способность к саморегуляции – системы изменяют свою работу (распадаются) после достижения требуемого результата;

3) наличие обратной связи, которая обеспечивает регуляцию системы.

Таким образом, все, и нервные и гуморальные, механизмы управления жизнедеятельностью организма являются звеньями сложного целостного реагиро­вания, конечной целью которого является приспособление живой системы к среде обитания, т.е. адаптация.

Адаптация– процесс приспособления организма к меняющимся условиям среды – общеприродным и производственным, социальным. Адаптацией называют все виды врождённой и приобретённой приспособительной деятельности организмов с процессами на клеточном, органном, системном и организменному уровнях… Адаптация поддерживает постоянство внутренней среды организма, то есть гомеостаз.

Гомеостаз – совокупность скоординированных реакций организма, направленных на поддержание постоянства внутренней среды организма. Относится и к организму в целом (АД, базальная температура тела, ОЦК), и к межклеточному пространству (содержание в крови кислорода, углекислоты, глюкозы и др.), и к клеткам (объем клеток и их органоидов, концентрация ионов, макроэргических соединений и др.). Показатели гомеостаза м.б. жесткие и пластические. Жесткие константы могут колебаться лишь в очень узком пределе (например, рН 7,32-7,34), пластические способны изменяться в широких пределах (например, уровень глюкозы в крови колеблется в пределах 80-120 ммоль/л).

Физиологическая норма – это среднестатистический показатель параметров и характеристик жизнедеятельности здоровых людей, а также интервалы, в пределах которых они изменяются в соответствии с гомеостазом. Понятие физиологической нормы во многих случаях является условным.

Принципы регуляции физиологических функций

• Множественность регуляторных контуров.Одиночных регулирующих контуров в живых структурах не су­ществует, практически всегда имеются комплексы взаимодейству­ющих между собой механизмов внутри одиночной клет­ки, внутри органа или системы органов и на уровне организма. Например, инсулин понижает уровень глюкозы крови, в то время как адреналин и кортизол оказывают противоположный эффект.

• Избыточностьгомеостатического регулирования зависит от важ­ности жизненного параметра. Чем более важен жизненный по­казатель, тем больше систем в организме используется для его регуляции. Конечным результатом деятельности многих гомеостатических систем, контролирующих жизненные показатели, является постоянство параметров внутренней среды организма. Например, стенка сонной артерии человека выдерживает давление до 20 атм, но даже при злокачественной гиперто­нии давление не бывает выше 0,4 атм.

• Иерархия.Среди различных регуляторных контуров наблюдается иерархичность. Например, гипоталамус контролирует эндокрин­ные функции клеток передней доли гипофиза, тропный гормон которой (АКТГ) в свою очередь контролирует функцию коры надпочечников, а выделяемый последней кортизол, принимает участие в поддержании (в дополнение к инсулину) уровня глю­козы в крови.

ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА ПО НОРМАЛЬНОЙ ФИЗИОЛОГИИ:

1. Физиология человека. Под ред. В.М.Покровского. 2003.

2. Орлов А.Д., Ноздрачев А.Д. Нормальная физиология.2007

3. Агаджанян Н.А. Основы физиологии человека. 2007.

4. Физиология. Под ред. К.В.Судакова. 2000.

5. Начала физиологии. Под. Ред. А.Д.Ноздрачева. М., 2002.

6. Основы физиологии человека. В 3 кн. Под ред. Б.И.Ткаченко.С-Пб, 1994.

7. Медицинская физиология .А.Гайтон, Д. Холл. 2008.

Организм людей – это уникальная по своему развитию и контролю система, в которой каждой клетке отведено свое место и роль. В процессе эволюции она непрерывно усложнялась, чтобы добиться преимуществ над остальными представителями природы. Так, гуморальная регуляция – с помощью жидких сред, уже не справлялась со своими обязанностями. Возникла нервная регуляция – с множеством промежуточных нейронов и отдаленных центров контроля. Однако, обе они тесно взаимодействуют для достижения жизненных целей – обеспечения постоянства и безопасности внутренней среды.

Особенности гуморальной регуляции

Механизм гуморальной регуляции функций организма осуществляется с помощью специфических химических соединений – биологических веществ. Они поступают в жидкие среды – кровь, а также лимфу, затем перемещаются к тканям и внутренним структурам. Ведущая роль при этом, безусловно, принадлежит гормонам.

Их вырабатывают особые структурные единицы – железы внутренней секреции. Как правило, они локализуют вдали от контролируемого органа. При этом благодаря гуморальной регуляции осуществляется воздействие сразу на несколько зон организма. К примеру, половое созревание, пищеварение, рост.

Тем не менее, возможности гуморальной регуляции в организме человека ограничены. Ведь она воздействует сравнительно медленно – требуется выработка химических соединений, их поступление в русло крови и достижение подконтрольной области. Действие гормона продолжительное, оно не прекращается даже при значительном снижении его концентрации. В этом основная особенность эндокринной регуляции, что актуально для сохранения постоянства внутренней среды.

В чем же суть гуморальной регуляции, можно понять на примере роста человека. По мере развития плода и формирования внутренних желез секреции, начинается выработка биологических веществ для правильного телосложения. Если гормонов в крови много – вырастет гигант, тогда как при их низкой концентрации – карлик. Приемлемый рост обеспечивается тщательно выверенным самой природой соотношением количества гормона.

То же самое можно отнести к каждой функциональной деятельности – для пищеварения это инсулин, для движения и скорости реакции – адреналин и норадреналин, для репродуктивной деятельности – половые гормоны. Все, даже самые мелкие и, на первый взгляд, незначительные изменения в организме людей, находятся под строгим гуморальным контролем.

Особенности нервной регуляции

В процессе эволюции нервная регуляция сформировалась позже – к этому были необходимы предпосылки. Так, по мнению специалистов, живым единицам уже стало не хватать только гуморальных связей между клетками. Ведь требовалось быстрее передавать получаемую информацию и реагировать на внешние и внутренние угрозы.

У людей все этапы нервной регуляции осуществляются с помощью центральных структур – головного мозга с подкорковыми ядрами, а также периферических образований – нервных сплетений. К примеру, человек опаздывает на работу и видит приближение подходящей ему электрички. Его мозг просчитывает, какое время необходимо для достижения платформы и отдает команды дыхательной, сердечнососудистой системе, а также мышцам конечностей. В итоге опаздывающий человек успевает добежать и впрыгнуть в вагон электрички.

Только нервной регуляцией, конечно, не обойтись. Она отличается нейрогуморальной направленностью. Ведь, требуется и выработка гормонов, и их влияние на функциональные возможности людей.

Взаимодействие систем

Все разнообразие механизмов регуляции функциональной активности человеческого организма специалисты традиционно классифицируют на нервные, а также гуморальные процессы. Тогда как они практически неотделимы и составляют единую систему. Ее задача – обеспечение постоянства внутренней среды организма. Благодаря этому люди приспосабливаются к изменениям извне, и вид получает возможность сохраняться в природе.

И нервный, и гуморальный механизм имеют разнообразные связи на всех уровнях функционирования мозговых центров, а также при передаче сигнальной информации к контролируемым структурам. Так, регуляция функций в организме осуществляется в большинстве случаев с помощью рефлекторной дуги, в которой взаимосвязь между сигнальными молекулами осуществляется посредством гуморальных факторов. В таком качестве выступают нейромедиаторы – особые химические соединения. Именно они корректируют восприимчивость рецепторов и их функциональные возможности.

Однако, гуморальная регуляция организма находится под контролем головного мозга. Он может запускать или замедлять выделение гормонов. Как правило, эти процессы между кровью и мозгом осуществляются на бессознательном уровне. Особенно в дыхательной, пищеварительной, сердечнососудистой системах. В ряде ситуаций требуется сознательный контроль – к примеру, быстро добежать на работу, чтобы не опоздать. Именно в том, как взаимодействуют нервная и гуморальная регуляции, и заключается их единство и эффективность.

Различия

Несмотря на явную взаимосвязь механизмов нервной, а также гуморальной регуляции, на уровне биологической и морфофункциональной единицы они имеют различия. В большинстве своем их разделяют по свойствам:

• нервная регуляция в отличие, от гуморальной, целенаправленная – импульс перемещается в строго предназначенную зону;
• гуморальный сигнал – с током крови распространяется по всему организму, а реакция тканей зависит от присутствия молекулярных рецепторов;
• скорость сигналов выше по нервному волокну, а не в жидких средах организма;
• время сохранения сигнала в нервной системе короткое, поэтому и реакция контролируемого органа быстрая, тогда как концентрация гормонов сохраняется продолжительный период;
• изученность нервной регуляции лучше, поскольку она поддается регистрации инструментальными аппаратами, а исследование гуморальных функций затрудненно обширностью подчиненных тканей.

Результатом, как отличий, так и сходства гуморальных и нервных механизмов контроля деятельности внутренних органов является целостность человека, как биологической единицы. Преимущества одной системы компенсируют возможные недочеты другой, однако, ведущая роль принадлежит, все же высшей нервной регуляции.

Гуморальные железы

Внутренние органы, которые выделяют гормональные вещества, локализуются у людей в разных частях тела. Благодаря этому они прицельнее осуществляют гуморальную регуляцию. Так, в основании полушарий головного мозга расположен гипофиз. Сам по себе небольшого размера, он выделяет крайне важные для человека биологически активные соединения. К примеру, гормон роста.

Тогда как контроль концентрации в русле крови возложен на инсулин. Его выделяют особые клетки в ткани поджелудочной железы. При его малом количестве формируется тяжелое своими осложнениями заболевание – диабет.

Двойственное влияние оказывают на организм человека гормоны щитовидной железы. При их чрезмерном выделении развивается гипертиреоз, а при дефиците гипотиреоз. Оба расстройства негативно отражаются на деятельности остальных внутренних органов, а у детей – на интеллектуальном и физическом развитии.

Другими железами гуморальной регуляции являются – паращитовидные клетки, надпочечники, вилочковое образование, а также половые структуры – яичники и яички. Все они тесно взаимодействуют между собой и с центральной нервной системой. Это позволяет человеку адаптироваться и к внутренним изменениям – в периоды полового созревания/угасания, и к внешним факторам – плохая экология, неправильное питание, интоксикации. При сбое в работе гуморальных механизмов, будет наблюдаться усиление работы нервных клеток. При исчерпании компенсаторных возможностей – возникнут различные болезни.

Патологии

Влияние тесной взаимосвязи нервной регуляции с гуморальным контролем человек ощущает на себе лучше всего в непривычных для него условиях – когда требуется приложить больше усилий для выполнения поставленных задач. К примеру, в случае пожара при высокой загазованности воздуха, нагрузка возрастает на дыхательную, а также сердечнососудистую системы. Организм при возрастании концентрации углекислого газа, старается его компенсировать. Если же это не удается, появляются такие заболевания, как бронхит, астма, фарингит хронического течения.

Патологические состояния в сердечной мышце – это часто результат сбоя в выделении гормонов надпочечников, адреналина с норадреналином. При их колебаниях в кровяном русле возникают различные сердечные аритмии, тахикардии, а затем и сердечная недостаточность. Нервная регуляция далеко не всегда справляется с защитной функцией, ведь гормоны длительное время могут сохранять свое влияние на сердце.

Хорошо изучены патологии щитовидной железы. Они приводят к изменениям в обменных процессах. От их концентрации напрямую зависит потребление тканями кислорода. Если их много, то температура тела повышается, усвоение питательных веществ ускоряется, рост тела усиливается. Все эти симптомы характерны для гипертиреоза. Тогда как при замедлении поступления гормонов возникает микседема – повышение массы, тела, апатия, снижение обменных процессов и температуры.

Тяжело протекают патологии репродуктивной системы, если в основе лежат сбои гормонального фона. К примеру, изменяется характер волосяного покрова, телосложения, модуляции голоса, способность к размножению.

Прогноз при заболеваниях гуморального характера во многом будет определен своевременностью обращения человека за медицинской помощью и грамотностью подбора гормональной терапии. В большинстве случаев врачам удается достичь положительных результатов в борьбе за восстановление адекватной регуляции внутренних органов.

3. Нервная регуляция функций организма

Главная роль в регуляции функций организма и обеспечении его целостности принадлежит нервной системе. Этот механизм регуляции является более совершенным. Во-первых, нервные влияния передаются значительно быстрее, чем химические воздействия, и потому организм через нервную систему осуществляет быстрые ответные реакции на действие раздражителей. В связи со значительной скоростью проведения нервных импульсов взаимодействие между частями организма устанавливается быстро в соответствии с потребностями организма.

Во-вторых, нервные импульсы приходят к определенным органам, и потому ответные реакции, осуществляемые через нервную систему, не только более быстрые, но и более точные, чем при гуморальной регуляции функций.

Вся деятельность нервной системы осуществляется рефлекторным путем. С помощью рефлексов осуществляется взаимодействие различных систем целого организма и его приспособление к меняющимся условиям среды.

При повышении кровяного давления в аорте рефлекторно меняется деятельность сердца. В ответ на температурные воздействия внешней среды у человека суживаются или расширяются кровеносные сосуды кожи, под влиянием различных раздражителей рефлекторно меняется сердечная деятельность, интенсивность дыхания и т. д.

Благодаря рефлекторной деятельности организм быстро реагирует на различные воздействия внутренней и внешней среды.

Раздражения воспринимаются особыми нервными образованиями - рецепторами. Существуют различные рецепторы: одни из них раздражаются при изменении температуры окружающей среды, другие - при прикосновении, третьи - при болевом раздражении и т. п. Благодаря рецепторам центральная нервная система получает информацию обо всех изменениях окружающей среды, а также об изменениях внутри организма.

При раздражении рецептора в нем возникает нервный импульс, который распространяется по центростремительному нервному волокну и достигает центральной нервной системы. О характере раздражения центральная нервная система "узнает" по силе и частоте нервных импульсов. В центральной нервной системе происходит сложный процесс переработки поступивших нервных импульсов, и уже по центробежным нервным волокнам импульсы от центральной нервной системы направляются к исполнительному органу (эффектору).

Для осуществления рефлекторного акта необходима целостность рефлекторной дуги (рис. 2).

Рис. 2. Схема простейшей рефлекторной дуги спинномозгового рефлекса

Обездвижьте лягушку. Для этого заверните лягушку в марлевую или полотняную салфетку, оставив открытой лишь, голову. Задние лапки при этом должны быть вытянуты, а передние плотно прижаты к туловищу. Введите тупое лезвие ножниц в рот лягушки и отсеките верхнюю челюсть с черепной коробкой. Спинной мозг не разрушайте. Лягушку, у которой сохранен только спинной мозг, а вышележащие отделы центральной нервной системы удалены, называют спинальной. Укрепите лягушку в штативе, зажав зажимом нижнюю челюсть либо приколов булавками нижнюю челюсть к пробке, укрепленной в штативе. Оставьте лягушку висеть несколько минут. О восстановлении рефлекторной деятельности после удаления головного мозга судите по появлению ответной реакции на щипок. Лягушку во избежание подсыхания кожи периодически опускайте в стакан с водой. Налейте в маленький стаканчик 0,5-процентный раствор соляной кислоты, опустите в него заднюю лапку лягушки и наблюдайте рефлекторное отдергивание лапки. Смойте кислоту водой. На задней лапке, на середине голени, сделайте кольцевой разрез кожи и хирургическим пинцетом снимите ее с нижней части лапки, проследив за тем, чтобы кожа была тщательно снята со всех пальцев. Опустите лапку в раствор кислоты. Почему теперь лягушка не отдергивает конечность? В этот же раствор кислоты опустите другую лапку лягушки, с которой кожа не снята. Как реагирует лягушка теперь?

Разрушьте спинной мозг лягушки, введя в позвоночный канал препаровальную иглу. Опустите лапку, на которой сохранена кожа" в раствор кислоты. Почему теперь лягушка не отдергивает лапку?

Нервные импульсы при любом рефлекторном акте, приходя в центральную нервную систему, способны распространяться по разным ее отделам, вовлекая в процесс возбуждения многие нейроны. Поэтому правильнее говорить, что структурную основу рефлекторных реакций составляют нейронные цепи из центростремительных, центральных и центробежных нейронов.

Между центральной нервной системой и исполнительными органами существуют как прямые, так и обратные связи. При действии раздражителя на рецепторы возникает двигательная реакция. В результате этой реакции в исполнительных органах (эффекторах) - мышцах, сухожилиях, суставных сумках - возбуждаются рецепторы, от которых нервные импульсы поступают в центральную нервную систему. Это вторичные центростремительные импульсы, или обратные связи. Эти импульсы постоянно сигнализируют нервным центрам о состоянии двигательного аппарата, и в ответ на эти сигналы из центральной нервной системы к мышцам поступают новые импульсы, включающие следующую фазу движения или изменяющие движение в соответствии с условиями деятельности.

Обратная связь очень важна в механизмах координации, которую осуществляет нервная система. У больных, у которых нарушена чувствительность мышц, движения, особенно ходьба, утрачивают плавность, становятся некоординированными.

Человек рождается с целым рядом готовых, врожденных рефлекторных реакций. Это безусловные рефлексы. К ним относятся акты глотания, сосания, чихания, жевания, слюноотделение, отделение желудочного сока, поддержание температуры тела и др. Количество врожденных безусловных рефлексов ограничено, и они не могут обеспечить приспособление организма к постоянно меняющимся условиям среды.

На базе врожденных безусловных реакций в процессе индивидуальной жизни формируются условные рефлексы. Эти рефлексы у высших животных и человека весьма многочисленны и играют огромную роль в приспособлении организмов к условиям существования. Условные рефлексы имеют сигнальное значение. Благодаря условным рефлексам организм заранее как бы предупреждается о приближении чего-то значимого. По запаху гари человек и животное узнают о приближающейся беде, пожаре; животные по запаху, звукам отыскивают добычу или, напротив, спасаются от нападения хищников. На основе многочисленных условных связей, образовавшихся в течение индивидуальной жизни, человек приобретает жизненный опыт, помогающий ему ориентироваться в окружающей среде.

Для того чтобы яснее стало различие между безусловными и условными рефлексами, давайте совершим (мысленно) экскурсию в родильный дом.

В родильном доме есть три главных помещения: палата, где происходят роды, палата новорожденных и комната матерей. После того как ребенок родился, его приносят в палату новорожденных и дают немного отдохнуть (обычно 6-12 ч), а затем везут к матери - кормить. И только мать приложит ребенка к груди, как он хватает ее ртом и начинает сосать. Никто ребенка этому не учил. Сосание - пример безусловного рефлекса.

А вот пример условного рефлекса. Сначала, как только новорожденный проголодается, он начинает кричать. Однако через два-три дня в палате новорожденных наблюдается такая картина: подходит время кормления, и дети один за другим начинают просыпаться и плакать. Медицинская сестра по очереди берет их и пеленает, при необходимости подмывает, а затем укладывает на специальную каталку, чтобы везти к матерям. Очень интересно поведение детей: как только их перепеленали, уложили на каталку и вывезли в коридор, все они, как по команде, замолкают. Выработался условный рефлекс на время кормления, на обстановку перед кормлением.

Для выработки условного рефлекса необходимо подкрепление условного раздражителя безусловным рефлексом и их повторение. Стоило 5-6 раз совпасть пеленанию, подмыванию и укладыванию на каталку с последующим кормлением, которое здесь играет роль безусловного рефлекса, как выработался условный рефлекс: перестать кричать, несмотря на все возрастающий голод, ждать несколько минут, пока кормление начнется. Кстати, если вывезти детей в коридор и запоздать с кормлением, то через несколько минут они начинают кричать.

Рефлексы бывают простые и сложные. Все они находятся во взаимной связи и образуют систему рефлексов.

Выработайте условный мигательный рефлекс у человека. Известно, что при попадании струи воздуха в глаз человек закрывает его. Это защитная, безусловнорефлекторная реакция. Если теперь несколько раз сочетать вдувание воздуха в глаз с каким-нибудь индифферентным раздражителем (стуком метронома, например), то этот индифферентный раздражитель станет сигналом поступления струи воздуха в глаз.

Для вдувания воздуха в глаз возьмите резиновую трубочку, соединенную с грушей для нагнетания воздуха. Рядом поставьте метроном. Метроном, грушу и руки экспериментатора закройте от испытуемого экраном. Включите метроном и через 3 сек нажмите на грушу, вдувая струю воздуха в глаз. Метроном при вдувании воздуха в глаз должен продолжать работу. Выключите метроном, как только наступит мигательная рефлекторная реакция. Через 5-7 мин повторите сочетание звука метронома с вдуванием воздуха в глаз. Опыт продолжайте до тех пор, пока мигание не будет наступать только при звуке метронома, без вдувания воздуха. Вместо метронома можно воспользоваться звонком, колокольчиком и т. п.

Сколько понадобилось сочетаний условного раздражителя с безусловным, чтобы образовался условный мигательный рефлекс?