Функция движения и регуляция нервной системой
Деятельность нервной системы распространяется на все органы и системы организма, в том числе и на двигательную. Более простые формы ее связаны со структурами спинного мозга, более сложные — с различными центрами головного мозга, для которых спинальные структуры являются исполнительными. Однако протекание даже тех рефлекторных реакций, для осуществления которых достаточно спинальных механизмов, также зависит от связей спинного мозга с вышележащими структурами. Перерезка этих связей приводит к угнетению спинальных реакций (спинальный шок).
Рефлекторные механизмы спинного мозга первично управляют как двигательными, так и вегетативными реакциями. Эфферентные сигналы для двигательных реакций формируются двигательными (моторными) спинальными нейронами, а для вегетативных — симпатическими или парасимпатическими преганглионарными спинальными нейронами, расположенными соответственно в грудном или крестцовом отделах спинного мозга. Двигательными рефлексами спинального происхождения являются собственные рефлексы мышц, защитные и некоторые другие простые рефлексы. Собственные рефлексы мышц возникают при раздражении рецепторных аппаратов мышечных веретен. Они приводят к тоническому напряжению мышцы при ее растяжении (рефлексы растяжения), регулируя тем самым ее длину.
Двухнейронная (моносинаптическая) рефлекторная дуга обеспечивает минимальную задержку синаптической передачи влияний
Рис. 6. Наличие вставочного нейрона в тормозном пути (С. Оке, 1969).
Афферентные волокна от веретен (рецепторов растяжения) четырехглавой мышцы (I) оканчиваются на мотонейронах, иннервирующих аксонами ту же самую мышцу. Коллатерали афферентных волокон заканчиваются в том же и в ближайшем снизу сегменте спинного мозга на вставочных нейронах. Это тормозные клетки, оканчивающиеся на мотонейронах полусухожиль-ной и двуглавой мышц (II) и тормозящие активность этих мотонейронов
от чувствительных нейронов к двигательным. Одновременно через специальные тормозящие мотонейроны тормозятся двигательные нейроны мышц-антагонистов, обеспечивая реципрокные (ответные) взаимоотношения (рис. 6).
Согласованная функция мотонейрона достигается как за счет рефлекторной афферентной регуляции, так и за счет собственных механизмов спинного мозга (пресинаптического торможения, возвратного торможения; см. раздел 1.7).
Рецепторный аппарат мышц находится под дополнительным центральным контролем за счет иннервации интрафузальных мышечных волокон спинальными двигательными нейронами (гам-мамотонейронами). Сокращение таких волокон регулирует интенсивность разряда расположенных на них рецепторов растяжения (рис. 7) Среди защитных рефлексов основное место занимают сгибательные рефлексы, предохраняющие организм от сильных повреждающих раздражений (отдергивание конечности или сбрасывание с поверхности тела источников таких раздражений).
Более сложными по организации являются спинальные ритмические и позиционные (позные) рефлексы. Они вовлекают в деятельность большое число различных спинномозговых центров, локализованных в целом ряде сегментов спинного мозга. При ритмических рефлексах происходит правильное чередование противоположных движений (сгибания и разгибания), накладываю-
Рис. 7. Схема двигательного анализатора (А. С. Батуев, 1977). Альфа- и гамма-мото-нейроны спинного мозга (СПМ), регулируя деятельность мышц, получают информацию от мышечных веретен (1), сухожильных (2) и суставных рецепторов (3) по отросткам афферентного нейрона спинального ганглия (4).
К этим мотонейронам по пирамидному тракту (ПТ) приходят регулирующие влияния от коры полушария большого мозга (К) и продолговатого мозга (ПМ). Регуляция движений обеспечивается содружественной деятельностью всех систем (указано стрелками), в том числе стриопаллидарной (СПС), таламуса (Т), среднего мозга (СМ), мозжечка (М) и спинного мозга
Мы рассмотрели, как мышцы, развивая усилие, воздействуют на кости, к которым они прикреплены, производя, таким образом, движение. Этот процесс невозможен без участия нервной системы. Как скелет остается неподвижным до тех пор, пока мышцы не приложат усилие, так и мышцы не могут сокращаться до тех пор, пока их не возбуждает нервная система. Нервная система планирует, начинает и координирует все движения человека. Эта роль нервной системы — контроль движений человека
Нервная система влияет на всю физиологическую деятельность организма человека. Нервы образуют своеобразную сеть, по которой электрические импульсы передаются практически во все участки тела, а также принимаются из них. Головной мозг действует как компьютер, интегрируя поступающую информацию, подыскивая нужный ответ и затем инструктируя соответствующие части тела, как поступить. Таким образом, нервная система обеспечивает коммуникацию и координацию взаимодействий между всеми тканями организма, а также с внешним миром.
Основная единица нервной системы — нейрон. Обычный нейрон состоит из тела, или сомы, дендритов и аксона. Тело содержит ядро. От тела отходят отростки — дендриты и аксон. Сбоку по направлению к аксону клетка сужается, образуя аксонный холмик, который играет важную роль в передаче импульсов.
Нейроны содержат множество дендритов. Это — рецепторы нейронов. Большинство импульсов, поступающих в нерв из соседних нейронов, как правило, поступают в нейрон через лендриты и затем передаются телу нейрона. Наряду с этим нейроны, как правило, имеют лишь один аксон. Это—нейромедиатор нейрона, передающий импульсы из тела клетки. Аксон разветвляется, образуя окончания, или терминальные фибриллы. Окончания аксона расширяются, образуя крошечные выпуклости, так называемые синаптические холмики. В них содержится множество пузырьков (мешочков), наполненных химическими соединениями — нейромедиаторами, обеспечивающими связь нейронов друг с другом (речь об этом пойдет далее).
Дендриты - ветвящиеся короткие отростки, воспринимающие сигналы от других нейронов, рецепторных клеток или непосредственно от внешних раздражителей. Дендрит проводит нервные импульсы к телу нейрона.
Аксоны – длинный отросток, для проведения возбуждения от тела нейрона.
Уникальными способностями нейрона являются:
- способность генерировать электрические заряды
- передавать информацию с помощью специализированных окончаний – синапсов.
По функциям нейроны подразделяются на:
- эфферентные (рецепторные, чувствительные),передающие информацию от органов чувств в центральные отделы нервной системы;
- эфферентные (двигательные, моторные; лат. efferens - выносящий), посылающие импульсы к различным органам и тканям. Они находятся главным образом в передних рогах спинного мозга и в специализированных центрах головного мозга;
- вставочные (замыкательные, кондуктивные, промежуточные), служащие для переработки и переключения импульсов. ЦНС на 90% состоит из вставочных нейронов.
Тела эфферентных нейронов находятся в ЦНС (или в симпатических и парасимпатических узлах). Их аксоны идут к рабочим органам (мышцам или железам). Различают два вида рабочих, или исполнительных, органов: анимальные - поперечнополосатые (скелетные) мышцы и вегетативные - гладкие мышцы и железы. Соответственно этому имеются нервные окончания аксонов эфферентных нейронов двух типов: двигательные и секреторные. Первые ( мотонейроны ) оканчиваются на мышечных волокнах, образуя бляшки, которые в поперечнополосатых мышцах представляют аксомышечные синапсы. Нервные окончания неисчерченной (гладкой) мышечной ткани образуют вздутия, в которых также содержатся синаптические пузырьки. Секреторные окончания контактируют с железистыми клетками.
Рис. 26. Мотонейрон (ДВИГАТЕЛЬНЫЙ НЕЙРОН)
Управление сократительной активностью мышцы осуществляется с помощью большого числа мотонейронов– нервных клеток, тела которых лежат в спинном мозге, а длинные ответвления – аксоны в составе двигательного нерва подходят к мышце (рис.26). Войдя в мышцу, аксон разветвляется на множество веточек, каждая из которых подведена к отдельному волокну, подобно электрическим проводам присоединенным к домам.. Мотонейроны (нейроны эфферентные, двигательные, моторные)
Рис. 27. Двигательная единица
Мотонейрон и мышечные волокна, которые он иннервирует, составляют двигательную единицу (рис. 27) Таким образом, один мотонейрон управляет целой группой волокон, которая работает как единое целое.
Двигательная единица (моторная единица):
группа мышечных волокон, иннервируемых одним двигательным нейроном,
сочетание моторного нейрона и возбуждаемых им волокон мышцы.
Когда нейрон посылает сигнал, все мышечные волокна в такой единице отвечают одновременно. В крупных мышцах в одной единице может быть до 2 тыс. волокон, тогда как в очень маленьких мышцах их всего 10—20. Сила мышечного сокращения зависит от того, сколько моторных единиц сокращается в ответ на импульсы от головного мозга, какие типы клеток вовлечены в сокращение и какое напряжение развивает каждая клетка. Изменяя число моторных единиц, вовлекаемых в работу данной мышцы, наше тело осуществляет тонкую настройку мышечной силы, требующейся ему в разных ситуациях постоянно меняющейся повседневной жизни.
При подходе аксона к поверхности мышечного волокна миелиновая оболочка заканчивается, и он образует терминальную часть (нервное окончание) в виде нескольких коротких отростков, располагающихся в желобках на поверхности мышечного волокна (аксон мотонейрона разделяется на множество ветвей, каждая из которых образует одно соединение с мышечным волокном) . Таким образом, один мотонейрон иннервирует много мышечных волокон, но каждым мышечным волокном управляет ветвь только от одного мотонейрона. Мышечные волокна одной двигательной единицы находятся в одной и той же мышце, но не в виде компактной группы, а рассеяны по ней . Когда в мотонейроне возникает потенциал действия, все они получают стимул к сокращению.
Мышцы, контролирующие выполнение тонких движений (например, движения глаз), имеют не-большое количество мышечных волокон на один двигательный нейрон. В мышцах, имеющих более общие функции, содержится много волокон на двигательный нейрон. Мышечные волокна определенной двигательной единицы гомогенны относительно типа волокна. Следовательно, вы не найдете двигательную единицу, содержащую как быстро-, так и медленносокращающиеся волокна. считается, что характеристики двигательного нейрона определяют тип волокна в данной двигательной единице.
Что такое двигательная единица?
Двигательная единица состоит из а-мотонейрона и всех иннервируемых им мышечных волокон. Все волокна одной двигательной единицы относятся к одному типу (БОГВ, МОВ или БГВ).
Дайте определение понятия "коэффициент иннервации".
Коэффициент иннервации показывает, сколько мышечных волокон иннервируется одним а-мотонейроном. Низкий коэффициент означает, что один нейрон иннервирует лишь несколько волокон. Такие мотонейроны контролируют тонкую моторику, поскольку активация двигательных единиц в различных сочетаниях обеспечивает плавно изменяющиеся сокращения. Более высокий коэффициент иннервации означает, что один нейрон иннервирует большое количество мышечных волокон. В соответствии с законом "все или ничего" надпороговая стимуляция такого нейрона вызывает сокращение всех иннервируемых им волокон. Высокий коэффициент иннервации поддерживает сильные сокращения ценой потери точности. Стимулируя различные — по виду и по количеству — двигательные единицы, ЦНС может вызывать разнообразные мышечные движения.
Мышцы, контролирующие движения глаз (экстраокулярные мышцы) имеют коэффициент иннервации 1:15, что означает, что один нейрон обслуживает всего 15 мышечных волокон. Наоборот, икроножная и передняя бояъшеберцовая мышцы имеют коэффициент иннервации порядка 1:2 000
Рис. 28. Нервно-мышечное соединение, нервно-мышечный синапс
Если связь между нейронами осуществляется в помощью синапсов, то их связь с мышечными волокнами происходит в нервно-мышечном соединении. Нервно-мышечное соединение выполняет ту же функцию, что и синапс, включает пресинаптическое окончание аксона, синаптическую щель и рецепторы на сарколемме мышечного волокна. В нервно-мышечном соединении импульс принимает мышечное волокно.
При подходе аксона к поверхности мышечного волокна миелиновая оболочка заканчивается, и он образует терминальную часть (нервное окончание) в виде нескольких коротких отростков, располагающихся в желобках на поверхности мышечного волокна. Область плазматической мембраны мышечного волокна, лежащая непосредственно под нервным окончанием, обладает особыми свойствами и называется двигательной концевой пластинкой. Структура, состоящая из нервного окончания и двигательной концевой пластинки, - это нервно-мышечное соединение (нервно-мышечный синапс) (рис. 28). Синаптическая мембрана аксона и постсинаптическая мембрана мышечного волокна разделены синаптической щелью. В этой области мышечное волокно не имеет поперечной исчерченности, характерно скопление митохондрий и ядер. Терминали аксонов содержат большое количество митохондрий и синаптических пузырьков с медиатором ацетилхолином.
Рис.29. Генерирование потенциала действия в плазматической мембране мышечного волокна.
События в нервно-мышечном соединении, приводящие к генерированию потенциала действия в плазматической мембране мышечного волокна представлены на рис.29.
Когда моторный нейрон активизирован, он выпускает медиатор ацетилхолин в нейромышечном соединении. Ацетилхолин распространяется по нему и достигает рецепторов на мышечной мембране. Это заставляет натрий быстро проникать в мышечную мембрану, а калий – немедленно покидать ее - процесс деполяризации мышечной мембраны. Когда эта мембрана деполяризована, открываются каналы кальция в мышце. Так кальций проникает во внутриклеточное пространство мышцы. Кальций связывается с белком тропонином на актиновой нити (представьте себе тропонин контрольно-пропускным пунктом между миозиновыми и актиновыми нитями. Тропонин блокирует движение миозина и актина, когда находится в покое). И тогда с помощью АТФ миозиновые и актиновые нити могут скользить мимо друг друга. Это вызывает сокращение мышцы – удивительно сложный процесс, начинающийся с сигнала моторного нейрона. Важно, что большинство нервно- мышечных соединений расположены в срединной части мышечного волокна, откуда возникший потенциал действия распространяется к обоим его концам. Таким образом, каждый потенциал действия мотонейрона, как правило, вызывает потенциал действия в каждом мышечном волокне своей двигательной единицы.
Рис. 30. Сенсорно-двигательная интеграция
Как происходит Управление движениями?
Сокращая мышцы, мы изменяем, положение частей тела, т.е. производим движение. В двигательной деятельности человека различают непроизвольные движения, происходящие без участия сознания и представляющие собой безусловные рефлексы, либо автоматизированные двигательные навыки, а также произвольные движения – сознательно управляемые целенаправленные действия. Произвольные движение человека сознательно управляются (контролируются) нервной системой посредством механизма сенсорно-двигательной интеграции. Любое движение можно рассматривать как двигательную реакцию на определенный внешний или внутренний стимул.
Сенсорно-двигательная интеграция –
механизм, посредством которого, нервная система управляет (контролируют) произвольные движения человека
взаимодействие сенсорного и двигательного отделов нервной системы, в результате чего осуществляется выполнение двигательных реакций
процесс последовательного функционирования сенсорного и двигательного отделов нервной системы, чтобы тело прореагировало на сенсорный стимул
процесс последовательного взаимодействия сенсорного и двигательного отделов нервной системы, в результате чего осуществляется управление (контроль) движениями человека
Сенсорно-двигательная интеграция представляет собой процесс, посредством которого ПНС передает сенсорный импульс ЦНС, где он интерпретируется, после чего посылается в соответствующий двигательный сигнал, направленный на то, чтобы вызвать необходимую двигательную реакцию.
Процесс, который называется сенсорно-двигательной интеграцией, показан на рис. 30. Чтобы тело прореагировало на сенсорный стимул, сенсорный и двигательный отделы нервной системы должны функционировать вместе в такой последовательности событий:
1) сенсорные рецепторы принимают сенсорный стимул ;
2). сенсорный импульс передается по сенсорным нейронам в ЦНС ;
3) ЦНС обрабатывает поступившую сенсорную информацию и определяет наиболее подходящую реакцию на нее;
4) сигналы реакции передаются из ЦНС по двигательным нейронам ;
5) двигательный импульс передается мышце и реакция осуществляется.
Сенсорный импульс
Ощущения и физиологический статус организма определяют сенсорные рецепторы. Импульсы вследствие сенсорного стимулирования передаются через сенсорные нервы в спинной мозг. Достигнув его, они "включают" локальный рефлекс на данном уровне или идут в более высокие участки спинного мозга или в головной мозг. Сенсорные пути к головному мозгу могут прерываться в сенсорных участках ствола мозга, в мозжечке, таламусе или коре головного мозга. На рис. 31 показаны сенсорные рецепторы, а также их нервные пути к спинному мозгу и различным участкам головного мозга.
Рис. 31. Чувствительные рецепторы и пути к спинному и головному мозгу
Функции интеграционных центров различны:
· сенсорные импульсы, которые прерываются (заканчиваются) в спинном мозгу, здесь и интегрируются. Реакцией обычно является простой двигательный рефлекс, представляющий собой наипростейший тип интеграции;
· сенсорные импульсы, заканчивающиеся в нижней части ствола мозга, вызывают подсознательные двигательные реакции более высокого уровня и более сложные, чем рефлексы спинного мозга, контроль при передвижении, пребывании в положении сидя или стоя;
· сенсорные импульсы, которые заканчиваются в мозжечке, также участвуют в реализации подсознательного контроля движения. Это центр координации, делающий наши движения более плавными, координируя действия различных сокращающихся мышечных групп. Мозжечок вместе с базальными ядрами головного мозга координирует все тонкие и грубые движения тела. Без контроля со стороны мозжечка все выполняемые движения были бы нескоординированными и неконтролируемыми;
· сенсорные сигналы, заканчивающиеся в таламусе, достигают уровня сознания, и человек начинает различать все возможные ощущения;
· когда сенсорные сигналы попадают в кору головного мозга, человек может дискретно локализовать сигнал. Основная чувствительная зона коры головного мозга, расположенная в постцентральной извилине (в теменной доле), принимает общие сенсорные импульсы от рецепторов кожи, а также проприорецепторов мышц, сухожилий и суставов. В этом участке имеется “карта” всего тела. Стимулирование в определенном участке распознается, и его точное нахождение сразу же становится известным. Таким образом, эта часть головного мозга постоянно обеспечивает нас информацией обо всем, что нас окружает, и о нашей взаимосвязи с окружающей средой.
Рис. 32. Двигательные пути нервной системы
После поступления в ЦНС сенсорного импульса сразу же возникает реакция двигательного нейрона, независимо от уровня, на котором "остановился" импульс. Контроль скелетных мышц осуществляют импульсы, проводимые двигательными (эфферентными) нейронами, которые берут начало в одном из трех уровней: 1) спинном мозгу; 2) нижних участках головного мозга; 3) двигательном участке коры головного мозга.
По мере перемещения уровня осуществления контроля от спинного мозга к двигательной области коры головного мозга увеличивается сложность движений от простых рефлексов к усложненным движениям, выполнение которых требует участия мыслительных процессов. Двигательные реакции более сложных движений, как правило, берут свое начало в двигательной зоне коры головного мозга. Некоторые двигательные пути показаны на рис. 32.
Теперь мы можем связать воедино две системы на основании сенсомоторной интеграции. Простейшей ее формой является рефлекс, с него мы и начнем.
Рефлекторная деятельность. Рефлексы представляют собой простейшую форму нервной интеграции. Рефлекс представляет собой заранее запрограммированную реакцию. В любой момент при передаче сенсорными нервами особых импульсов ваше тело реагирует мгновенно и одинаково. К тому времени, когда вы осознанно ощутите особый стимул, после того как сенсорные импульсы будут переданы в чувствительную зону коры головного мозга, рефлекторная деятельность, скорее всего, завершится. Вся нервная деятельность протекает очень быстро, однако рефлекс — наиболее быстрый режим реакции, поскольку не требует принятия решения. Возможна лишь одна реакция — нет необходимости рассматривать варианты. Рассмотрим два рефлекса, которые помогают контролировать мышечную функцию:
Рассмотрим два рефлекса, которые помогают контролировать мышечную функцию. Первый из них включает особую структуру — нервно-мышечное веретено.
Рис. 33. Схема:Нервно-мышечное веретено Нервно-сухожильное веретено.
1 - сухожильный орган Гольджи; 2 - капсула; 3 - соединительная капсула; 4 - мышечное веретено; 5 - первичное чувствительное окончание (волокна Iа типа); 6 - вторичное чувствительное окончание (волокна II типа); 7 - гамма-эфферентное двигательное волокно к интрафузальным мышечным волокнам; 8 - альфа - эфферентное двигательное волокно к экстрафузальным мышечным волокнам; 9 - экстрафузальные мышечные волокна; 10 - интрафузальные мышечные волокна; 11 - чувствительное волокно; 12 – сухожилие
Дата добавления: 2016-04-02 ; просмотров: 3720 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Нервная состоит система из головного и спинного мозга, нервов и чувствительных рецепторов. Нервную систему делят на две части — центральную и периферическую. Центральная нервная система (ЦНС) образована головным и спинным мозгом, а периферическая нервная система состоит из 12 пар черепных нервов и 31 — спинномозговых нервов, чувствительных нервных окончаний, ганглиев (скоплений нейронов) и сплетений (сети аксонов, а в отдельных случаях и нейронов, расположенных за пределами ЦНС).
В общем виде строение и функции нервной системы, обусловливающие управление движениями, представлены на рисунках 1 и 2.
Рис 1 Чувствительные рецепторы и их пути к спинному и головному мозгу (1), двигательные пути нервной системы (2)(Wilmore, Costill, 2004)
Спинномозговые нервы и их функции (1), строение нейрона (2) и рефлекторной дуги (3) (Сили и др., 2007
Условно разделяя головной мозг на четыре участка — конечный мозг, промежуточный мозг, мозжечок и ствол мозга, следует выделить его области, связанные с двигательной деятельностью. Это двигательная кора конечного мозга, базальные ядра, промежуточный мозг, мозжечок, средний мозг и продолговатый мозг.
Двигательная область коры конечного мозгаобеспечивает сознательный контроль мышечных движений. В двигательной области находятся тела пирамидных нейронов, аксоны которых образуют корково-спинномозговые пути, по которым обеспечивается произвольный контроль скелетных мышц.
Базальные ядранаходятся в белом веществе под корой головного мозга. Они играют важную роль в планировании и осуществлении движений. Базальные ядра представляют собой скопления нейронов, соединенных сложными нервными цепями друг с другом, с таламусом и корой головного мозга. Эти соединения формулируют стимулирующие и тормозящие мышечную деятельность цепи. Стимулирующие цепи обеспечивают оптимальный мышечный тонус, облегчают движение, особенно в его начале. Тормозные цепи способствуют деятельности стимулирующих цепей, блокируя деятельность мышц-антагонистов.
В промежуточном мозге,расположенном под передним и перед средним мозгом, за обработку сенсорных сигналов и их передачу в кору больших полушарий отвечает таламус.
Мозжечок— отдел головного мозга, расположенный позади продолговатого мозга, под затылочными долями полушарий головного мозга. Мозжечок отвечает за координацию и регуляцию движений, постоянно корректирует как произвольные, так и автоматизированные движения. Мозжечок способствует осуществлению стойкой двигательной координации простых движений за счет своей дифференцирующей (сравнительной) функции. Согласно этой функции, потенциалы действия из двигательной зоны коры мозга опускаются в спинной мозг, инициируя произвольные движения, а также в мозжечок, предоставляя нейронам мозжечка информацию о запланированном движении. Проприоцептивные нейроны направляют в мозжечок информацию о действительных движениях. В мозжечке сигналы, поступающие из двигательной зоны головного мозга, сравниваются с теми, которые получены от двигательного аппарата, то есть запланированное двигательное действие связывается с реальным. В случае обнаружения несоответствия мозжечок направляет коррегирующие сигналы через таламус в двигательную зону коры мозга и в спинной мозг с целью устранения расхождений (рис 3). Функции мозжечка не ограничиваются дифференцирующей функцией. Мозжечок вместе с двигательной зоной коры головного мозга и базальными ядрами участвует в усвоении быстрых и точных движений, отличающихся координационной сложностью и широкой вариативностью скоростно-силовых характеристик, синхронизирует двигательную деятельность, обеспечивает быстрый переход от одного движения к другому.
Мозжечок получает и интегрирует информацию из головного мозга и проприорецепторов, зрительного анализатора о положении тела и его частей, равновесии, развиваемых усилиях и выполняемых движениях. Мозжечок обрабатывает всю эту информацию и определяет наилучший план действий, направленных на выполнение движения (Wilmore, Costill, 2009).
1. Двигательная зона коры мозга направляет потенциалы действия в нижние двигательные нейроны спинного мозга.
2. Потенциалы действия из двигательной зоны коры мозга информируют мозжечок о намеренном движении.
3. Нижние двигательные нейроны спинного мозга направляют потенциалы действия в скелетные мышцы, вызывая их сокращения.
4. Проприоцептивные сигналы из скелетных мышц и суставов, идущие в мозжечок, передают информацию о состоянии мышц и структур, которые будут двигаться во время сокращения.
5. Мозжечок сравнивает информацию, поступившую из двигательной зоны коры мозга, с проприоцептивной информацией из скелетных мышц и суставов.
6. Потенциалы действия, идущие из мозжечка в спинной мозг, модифицируют стимулирование двигательной зоны коры мозга нижних двигательных нейронов.
7. Потенциалы действия из мозжечка направляются в двигательную зону коры мозга, которая модифицирует двигательную деятельность.
Рис 3. Дифференцирующая функция мозжечка(Сили и др., 2007)
Ствол мозгасостоит из среднего мозга, варолиевого моста и продолговатого мозга и представляет собой часть мозга, соединяющую головной мозг со спинным. Через средний мозг проходят сенсорные и двигательные нервы, обеспечивающие обмен информацией между головным и спинным мозгом. По всей длине ствола проходит ряд специальных нейронов, образующих так называемую ретикулярную формацию, которая участвует в координации мышечных сокращений, а также в контроле деятельности сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Нижняя часть ствола мозга — продолговатый мозг — в основном состоит из пучков нервных сенсорных (афферентных) и двигательных (эфферентных) волокон. Сенсорные волокна передают сигналы от рецепторов мышц и суставов в верхние отделы головного мозга, а двигательные волокна направляют сигналы из головного мозга к мышцам и сухожилиям.
Нижняя часть ствола мозга постепенно переходит во вторую часть ЦНС — спинной мозг, который содержит совокупность сенсорных и двигательных волокон, обеспечивающих проведение нервных импульсов из головного мозга к периферии и от периферических органов — к головному мозгу.
В периферической нервной системе выделяется два отдела. Сенсорный (афферентный, чувствительный), передающий электрические сигналы (потенциалы действия) из чувствительных нервных окончаний в ЦНС, и двигательный (эфферентный), передающий потенциалы действия в эфферентные органы — мышцы и железы. Периферическая нервная система подразделяется также на соматическую нервную систему и вегетативную (автономную) нервную систему. Соматическая нервная система представляет собой совокупность афферентных и эфферентных нервных волокон, иннервирующих скелетные мышцы, а вегетативная нервная система, которая часто называется автономной, — комплекс периферических нервов, контролирующих обмен веществ и деятельность внутренних органов.
Применительно к задачам, возникающим в спорте, деятельность нервной системы выглядит следующим образом (рис. 4). Сенсорный отдел периферической нервной системы выявляет стимулы и направляет потенциал действия в ЦНС, которая обрабатывает поступающую информацию и инициирует потенциалы действия. Последние проводятся через двигательный отдел и мобилизуют соматическую и вегетативную нервную систему.
Рис 4 Организация нервной системы(Сили и др., 2007)
Сенсорные нейроны обеспечивают передачу информации об основных характеристиках двигательной деятельности с помощью различных видов рецепторов (механических, болевых, зрительных, хеморецепторов) в спинной мозг. Эта информация может останавливаться на различных уровнях. Простейшие импульсы обрабатываются в спинном мозгу и ответом являются двигательные рефлексы. Более сложные реакции связаны с обработкой информации на более высоких уровнях. Сенсорные импульсы, регулирующие позу и простые передвижения, обрабатываются в нижней части ствола мозга и вызывают подсознательные двигательные реакции, более сложные по сравнению с рефлексами спинного мозга.
Импульсы, обрабатываемые в мозжечке, также связаны с подсознательным уровнем управления движениями. Однако движения, которые координируются мозжечком вместе с базальными ядрами головного мозга, отличаются высокой координацией и воспроизводятся автоматически. Сенсорные импульсы, обрабатываемые на уровне таламуса, уже связаны с сознательной деятельностью человека, однако доля сознания в их регуляции еще невелика и система управления движениями представляет собой сочетание подсознательных реакций с элементами осознанной корректировки.
Полностью осознанная обработка сенсорных импульсов протекает только на уровне коры головного мозга и проявляется в двигательных реакциях, обеспечивающих выполнение сложных или неосвоенных движений и связана с ощущениями, которые представляют собой осознанное восприятие воздействий, принимаемых рецепторами.
К возникновению ощущений приводит не вся информация, воспринимаемая рецепторами. Очень многие потенциалы действия не воспринимаются на уровне сознания, а обрабатываются автоматически на более низких уровнях ЦНС. В частности, подавляющий объем информации о хорошо освоенных и привычных положениях тела обрабатывается на подсознательном уровне в мозжечке. Рост технического мастерства спортсмена, его способность к точному управлению пространственно-временными и динамическими характеристиками движений в соответствии с требованиями тренировочной и соревновательной деятельности прямо обусловлен способностью к автоматической обработке потенциалов действия на подсознательном уровне.
После поступления и обработки сенсорных импульсов передача информации к мышцам осуществляется через двигательные (эфферентные) нейроны, которые контролируют мышечную деятельность различного уровня сложности. Простейшие реакции осуществляются в виде простых рефлексов на уровне спинного мозга, регуляция более сложных движений происходит на уровне нижних отделов головного мозга, а управление сложными движениями осуществляется в результате обработки информации и двигательных реакций, протекающих в двигательной зоне коры головного мозга (Wilrnore, Costill, 2004).
Освоение новых и сложных двигательных программ требует активной мыслительной деятельности и обостренного внимания. По мере формирования двигательных умений и навыков необходимость в повышенном внимании и осознанном контроле постепенно снижается. Хорошо освоенные структуры двигательных действий хранятся в сенсорном и двигательном отделах мозга и могут быть мобилизованы без существенного двигательного контроля.
Читайте также: