Рефлексы как основная форма нервной деятельности

Разделы: Биология

Тип урока: Комбинированный.

Особенности методики: Использование опорной схемы-конспекта, компьютерной программы, включающей интерактивные упражнения, видеофрагменты, практикума (микроисследования), решения биологических задач и тематического кроссворда как средств повышения познавательной активности учащихся и полной реализации образовательных целей урока.

Оборудование: компьютер, интерактивная доска, диск “Мультимедийное пособие “Анатомия и физиология человека” (Просвещение)”, лазерная указка, проектор, портреты учёных: И.М. Сеченова, И.П.Павлова, магниты, опорные конспекты, часы с секундной стрелкой.

Цели, задачи урока, готовность к уроку класса.

Основой строения нервной ткани является клетка - нейрон. Красивее и поэтичнее не скажешь, чем великий испанский нейрогистолог С. Рамон-и-Кахаль: ". Сад неврологии представляет исследователю захватывающий, ни с чем несравнимый спектакль. В нем мои эстетические чувства находили полное удовлетворение. Как энтомолог, преследующий ярко окрашенных бабочек, я охотился в красочном саду серого вещества за клетками с их тонкими элегантными формами, таинственными бабочками души, биение крыльев которых, быть может, когда-то – кто знает? – прояснит тайну духовной жизни".

Нейрон – клетка крайне полифункциональная, то есть обеспечивает множество видов деятельности, обладает средствами саморегуляции и даже самоуправления.

1-й ученик рисует на интерактивной доске строение нейрона и обозначает его части. (Флипчарт 1, страница 2)

В это время класс отвечает на вопросы фронтально.

Наш организм состоит из разных систем органов. Какие системы управляют деятельностью организма?
Как называются виды регуляции, осуществляемые с помощью этих систем?
Сравните нервную и гуморальную регуляции.

Строение нейрона (отвечает 1 ученик).

2 ученик отвечает “Строение нервной системы”.

Во время устного ответа 2 –го ученика 3 –й ученик работает с интерактивной доской – подписывает части синапса. (Флипчарт 1, страница 3)

3-й ученик рассказывает строение синапса и его значение.

III. Изучение нового материала.

1. Рефлекс — основа нервной деятельности.

Рефлекс и рефлекторная дуга. Основной формой нервной деятельности являются рефлексы.

Рефлекс – ответная реакция организма на раздражение из внешней или внутренней среды, осуществляемая при помощи центральной нервной системы. (Запись в опорный конспект). Раздражение кожи подошвенной части ноги у человека вызывает рефлекторное сгибание стопы и пальцев. Это подошвенный рефлекс. При ударе по сухожилию четырехглавой мышцы бедра под наколенником разгибается нога в колене. Это коленный рефлекс. Прикосновение к губам грудного ребенка вызывает сосательные движения у него – сосательный рефлекс. Освещение ярким светом глаза вызывает сужение зрачка – зрачковый рефлекс.

Рефлекторные реакции весьма многообразны.

Путь, по которому проводятся нервные импульсы при осуществлении рефлекса, называется Рефлекторная дуга. (Запись в опорный конспект). Во всех органах тела располагаются нервные окончания, чувствительные к раздражителям. Это рецепторы. Рецепторы различны по строению, местоположению, функциям. Некоторые рецепторы имеют вид сравнительно просто устроенных нервных окончаний, либо они являются отдельными элементами сложно устроенных органов чувств, как, например, сетчатка глаза. В рецепторах при действии соответствующих раздражителей определённой силы и времени действия возникает процесс возбуждения. Возникшее возбуждение из рецепторов передаётся в ЦНС по чувствительным нервным волокнам. В ЦНС происходит обработка поступивших сигналов и передача импульсов на двигательные нервные волокна. Исполнительный орган, деятельность которого изменяется в результате рефлекса, называют эффектором.

5 звеньев рефлекторной дуги:

Чувствительный нейрон – передаёт возбуждение к центру.
Нервный центр – возбуждение переключается с чувствительных нейронов на двигательные (в трёхнейронной дуге имеется вставочный нейрон).
Двигательный нейрон – несёт возбуждение от ЦНС к рабочему органу.
Рабочий орган – реагирует на полученное раздражение.

(Запись в опорный конспект) (Рисунок 2)

При объяснении используется материал мультимедийного пособия “Анатомия и физиология человека” (Просвещение) Урок 19, страница 4.

Работа с учебником. Стр.25, рис14. Простая рефлекторная дуга коленного рефлекса.

Длинная рефлекторная реакция.

Работа с учебником. Стр. 26, рис 15. Сложная рефлекторная дуга сгибательного рефлекса.

Любой рефлекторный акт осуществляется при участии большого количества нейронов. Двух - или трехнейронная дуга рефлекса всего лишь схема. В действительности рефлекс возникает при раздражении не одного, а многих рецепторов, расположенных в той или иной области тела.

В связи с тем, что в любом рефлекторном акте принимают участие группы нейронов, передающие импульсы в различные отделы мозга, в рефлекторную реакцию вовлекается весь организм. И действительно, если вас неожиданно укололи булавкой в руку, вы немедленно отдерните руку. Это рефлекторная реакция. Но при этом не только сократятся мышцы руки. Изменится дыхание, деятельность сердечно-сосудистой системы. Вы словами отреагируете на неожиданный укол. В ответную реакцию включится практически весь организм.

И.М. Сеченов установил, что все акты сознательной и бессознательной деятельности являются рефлексами.

Выполнение интерактивного упражнения.

“Анатомия и физиология человека” (Просвещение) Урок 19, страница 12.

Для взятия пробы желудочного сока больному предлагают проглотить зонд (резиновую трубку) или же врач сам вводит зонд через глотку и пищевод в желудок. Однако при этом у некоторых людей возникает рвотный рефлекс, который делает невозможной манипуляцию. Как быть?

Решение: Рвотный рефлекс возникает за счет раздражения рецепторов заднего неба, корня языка и пр. Значит, нужно не дать этим рецепторам возбуждаться. Для этого выключают данные рецептивные поля, например, смазывая соответствующие участки дикаином.

2. Классификация рефлексов.

Отличия условных рефлексов от безусловных. Безусловные рефлексы – врожденные реакции организма, они сформировались и закрепились в процессе эволюции и передаются по наследству. Условные рефлексы возникают, закрепляются, угасают в течение жизни и являются индивидуальными. Безусловные рефлексы являются видовыми, т. е. они обнаруживаются у всех особей данного вида. Условные рефлексы могут быть выработаны у одних особей данного вида, а у других могут отсутствовать. Безусловные рефлексы не требуют специальных условий для своего возникновения; они, безусловно, возникают, если на определенные рецепторы подействуют адекватные раздражители. Условные рефлексы для своего образования требуют специальных условий, они могут образовываться на любые раздражители (оптимальной силы и длительности) с любого рецептивного поля.

Безусловные рефлексы относительно постоянны, стоики, неизменны и сохраняются в течение всей жизни. Условные рефлексы изменчивы и более подвижны.

В осуществлении безусловных рефлексов принимают участие в основном подкорковые отделы центральной нервной системы. Эти рефлексы могут осуществляться у высших животных и после удаления у них коры больших полушарий. Хотя удалось показать, что после удаления коры больших полушарий характер, протекание безусловнорефлекторных реакций меняется, это дало основание говорить о корковом представительстве безусловного рефлекса. Условные рефлексы у высших животных являются функцией коры головного мозга.

Смена безусловных рефлексов для каждого человека в зависимости от возраста так же запрограммирована, как и замена молочных зубов постоянными. Она объясняется несколькими причинами.

К моменту рождения не все отделы нервной системы функционируют. Некоторые нервные центры формируются позже. Так, более древние системы (например, экстрапирамидная) созревают раньше пирамидной, с которой связаны произвольные движения и действия. К рефлексам экстрапирамидной системы относятся рефлекс Бабинского и рефлекс Робинзона. Если взрослому человеку провести штриховую линию вдоль подошвы стопы, он согнет пальцы, а ребенок разогнет их — они образуют фигуру, напоминающую веер. Любое прикосновение к ладони ребенка вызывает сжатие руки в кулачок. У недоношенных детей оно может быть настолько сильным, что некоторые младенцы могут удерживать свой вес, если им дать захватить руками палку, а затем поднять палку вместе с ребенком.

Вторая причина смены рефлексов связана с экологической приспособленностью организмов к тем возможностям, которыми ребенок располагает в том или ином возрасте. Когда ребенок начинает держать голову, то при ее "падении" (а это происходит всякий раз, когда ребенок устает) голова поворачивается в сторону, и он не утыкается ртом и носом в постель. В противном случае ребенок мог бы задохнуться. После того как произвольные движения становятся доступными ребенку, этот рефлекс угасает.

Половые рефлексы также появляются не сразу – они во многом зависят от возраста.

При рождении человека или любого наземного млекопитающего животного следует определенная цепочка рефлексов, составляющих инстинкт: рождение – накопление углекислого газа в крови новорожденного – вдох.

У бегемотов, обычно рождающих своих детенышей в воде, цепочка рефлексов несколько иная: рождение – накопление углекислого газа в крови – всплытие на поверхность – вдох. Незнание этого стало причиной гибели рожденного в неволе детеныша бегемота. Сотрудников этого зоопарка очень обеспокоило, что новорожденный детеныш долго не показывался из воды. Они решили спустить воду, чтобы его спасти, но тем самым погубили детеныша. Ему не дали всплыть – и вдох сделался невозможным. Иными словами, была нарушена цепочка рефлексов – вычеркнуто среднее звено.

В одном ряду – изображения голов взрослых животных, а во втором — голов их детенышей. Учащиеся должны ответить на вопрос, какой ряд им более симпатичен.

Практика показала, что детеныши вызывают больше симпатий.

Сигнальные стимулы детенышей, вызывающие родительские рефлексы. Справа – взрослые формы тех же видов животных и человека.

Выполнение интерактивного упражнения.

“Анатомия и физиология человека” (Просвещение) Урок 19, страница 10.

Проанализировать следующие примеры:

1) Реакция собаки на новый раздражитель: подбегает, обнюхивает, пробует грызть (ориентировочный рефлекс).
2) Отказывается от лежащего на полу сахара по команде "Фу!" (условный тормозной рефлекс).
3) Перед плачущим ребенком качнули куклой Машкой-неваляшкой, малыш потянулся за куклой, взял ее в руки (ориентировочный рефлекс). Плач прекратился (новая реакция затормозила предшествующую).

4) Динамический стереотип. Внешний мир действует на человека не единичными раздражителями, а обычно системой одновременных и последовательных раздражителей. Если эта система в таком порядке часто повторяется, то это ведет к образованию системности, или динамического стереотипа, в деятельности коры головного мозга.

Динамический стереотип представляет собой последовательную цепь актов, осуществляющихся в определенном, закрепленном во времени порядке. Он является следствием сложной системы реакций организма на комплекс раздражителей.

Благодаря образованию системы условных рефлексов каждая предыдущая деятельность организма становится условным раздражителем – сигналом последующей. Таким образом, организм предыдущей деятельностью подготавливается к осуществлению последующей.

Выработка стереотипа – это пример сложной системной организации высших корковых функций. Стереотип трудно вырабатывается, но если он выработан, то поддержание его не требует значительных усилий, многие действия при этом становятся автоматическими.

Динамический стереотип является основой образования привычек у человека, формирования определенной последовательности в трудовых операциях, приобретения умений и навыков.

Ходьба, бег, прыжки, катание на коньках, ходьба на лыжах, игра на рояле, пользование при еде ложкой, вилкой, ножом, письмо – все это навыки, в основе которых лежит образование динамических стереотипов в коре головного мозга.

Образование стереотипа лежит в основе режима дня каждого человека. Стереотипы сохраняются долгие годы и составляют основу человеческого поведения. Вспомните, как трудно переучить ребенка, если он научился неправильно держать ручку при письме, неправильно сидеть за столом, партой и т. п.

Примером динамического стереотипа может служить письменная речь. В начальной школе произносили звук и показывали нам букву, которой он обозначается на письме, учили различать слоги, соединять буквы. В результате достаточно услышать знакомое слово или часть слова, чтобы правильно его записать, соблюдая правила орфографии. Причем пропускаются звуки, которые слышатся, но не пишутся, и обозначаются те, которые пишутся, но не слышатся.

Таким образом, письмо – это навык, в основе которого лежит динамический стереотип. Но этот стереотип потому и называется динамическим, что его можно изменить. Изменение динамического стереотипа можно продемонстрировать на опыте.

Демонстрационный опыт "Выработка навыка зеркального письма".

Оборудование: секундомер или часы с секундной стрелкой. К доске вызывают одного ученика – испытуемого. Порядок проведения опыта

1. Заметьте время и напишите скорописью слово "психология". Сколько секунд затратили на эту запись? Запишите количество затраченного времени рядом с написанным словом.
2. Проследите, как учитель напишет то же слово зеркальным шрифтом.
3. Напишите слово "психология" зеркальным шрифтом несколько раз, каждый раз фиксируя затраченное время. При написании соблюдайте следующие правила:

Пишите справа налево;
Все элементы букв должны быть повернуты в противоположную сторону;
Пишите столбиком, проставляя рядом затраченное время.

IV. Закрепление изученного материала.

Решение биологических задач.

1. Два приятеля шли по проселочной дороге и бурно обсуждали просмотренный фильм. Вдруг неожиданно для них совсем близко за спиной прогудел сигнал машины. Не раздумывая и не оглядываясь назад, мальчики отбежали в сторону от дороги. Какой рефлекс сработал — условный или безусловный? Поясните ваш ответ.

2. Ночь. В комнате темно. Вы проснулись и решили узнать, сколько времени. Вы безошибочно определили местонахождение выключателя и зажгли свет. Ваше движение в сторону выключателя — это условный или безусловный рефлекс? Дайте обоснование вашего ответа.

V. Домашнее задание.

§8. Рефлекс. (Выучить).Решить кроссворд и биологические задачи в опорном конспекте.

Учащимся предлагается построить график выработки навыка зеркального письма. На оси абсцисс проставляются номера попыток, а на оси ординат — время написания слова в секундах. Аналогичную работу можно выполнить как домашнее задание, которое учитель оценивает на следующем уроке.

Ответная реакция организма на раздражение из внешней или внутренней среды, осуществляющаяся при участии ЦНС, называется рефлексом. Путь, по которому проходит нервный импульс от рецептора до эффектора (действующий орган), называется рефлекторной дугой.

В рефлекторной дуге (рис. 104) различают пять звеньев: 1) рецептор; 2) чувствительное волокно, проводящее возбуждение к центрам; 3) нервный центр, где происходит переключение возбуждения с чувствительных клеток на двигательные; 4) двигательное волокно, передающее нервные импульсы на периферию; 5) действующий орган - мышца или железа.

Рис. 104. Схема рефлекторной дуги. А - соматического рефлекса; Б - вегетативного рефлекса; 1 - рецептор; 2 - чувствительный нейрон; 3 - центральная нервная система; 4 - двигательный нейрон; 5 - рабочий орган - мышца, железа; 6 - ассоциативный (вставочный) нейрон; 7 - вегетативный узел (ганглий)

Любое раздражение: механическое, световое, звуковое, химическое, температурное, воспринимаемое рецептором, трансформируется (преобразуется) или, как теперь принято говорить, кодируется, рецептором в нервный импульс и в таком виде по чувствительным волокнам направляется в ЦНС. Здесь эта информация перерабатывается, отбирается и передается на двигательные нервные клетки, которые посылают нервные импульсы к рабочим органам - мышцам, железам и вызывают тот или иной приспособительный акт - движение или секрецию.

Во время ответной реакции возбуждаются рецепторы рабочего органа и от них в ЦНС поступают импульсы - информация о достигнутом результате. Живой организм, как любая саморегулирующаяся система, работает по принципу обратной связи. Афферентные импульсы, осуществляющие обратную связь, либо усиливают и уточняют реакцию, если она не достигла цели, либо прекращают ее. Таким образом, рефлекс осуществляется не рефлекторной дугой, а рефлекторным кольцом (П. К. Анохин); рефлекс заканчивается по достижении результата.

Рефлекс обеспечивает тонкое, точное и совершенное уравновешивание организма с окружающей средой, а также контроль и регуляцию функций внутри организма. В этом его биологическое значение. Рефлекс является функциональной единицей нервной деятельности.

Вся нервная деятельность складывается из рефлексов различной степени сложности, т. е. является отраженной, вызванной внешним поводом, внешним толчком. Рефлекторный принцип нервной деятельности был открыт великим французским философом, физиком и математиком Рене Декартом в XVII веке.

Развитие рефлекторная теория получила в фундаментальных трудах русских ученых И. М. Сеченова и И. П. Павлова. В 1863 г. в книге "Рефлексы головного мозга" И. М. Сеченов высказал мысль, что не только спинной мозг, как полагал Декарт, но и головной мозг работает по принципу рефлекса: ". без внешнего чувственного раздражения невозможна хоть на миг психическая деятельность г ее выражение - мышечное движение".

И. М. Сеченов писал: ". если выключить все рецепторы, то человек должен заснуть мертвым сном и никогда не проснуться." Это теоретическое положение нашло свое обоснование в клинической практике. С. П. Боткин наблюдал больного, у которого из всех рецепторов тела функционировали один глаз и одно ухо. Как только больному закрывали глаз и затыкали ухо, он засыпал.

В опытах В. С. Галкина собаки, у которых путем операции одновременно были выключены зрительные, слуховые и обонятельные рецепторы, спали по 20 - 23 ч в сутки. Пробуждались они только под влиянием внутренних потребностей или энергичного воздействия на кожные рецепторы. Следовательно, ЦНС работает по принципу рефлекса отражения, по принципу стимул - реакция.

И. П. Павлов открыл условные рефлексы - качественно новую, высшую форму нервной деятельности, свойственную головному мозгу. Он создал рефлекторную теорию в ее современном виде.

Для осуществления любого рефлекса необходима целостность всех звеньев рефлекторной дуги. Нарушение хотя бы одного из них ведет к исчезновению рефлекса. Если лапку лягушки опустить в слабый раствор серной кислоты, возникнет оборонительный рефлекс - лапка отдернется. Однако если снять кожу и тем самым удалить кожные рецепторы, то серная кислота не окажет действия.

То же самое можно наблюдать при разрушении любого другого звена: ЦНС, чувствительных или двигательных нервных волокон. Самое сильное раздражение не вызовет ответной реакции, нервная деятельность будет отсутствовать.

Этим широко пользуются хирурги, применяя во время операции новокаин для анестезии периферических нервов или ганглиоблокатор, прерывающий проведение возбуждения в синапсах. Наркотические вещества центрального действия выключают функцию нейронов ЦНС.

Время рефлекса. Время, прошедшее от момента нанесения раздражения до ответа на него, называется временем рефлекса (латентный период). Оно слагается из времени, необходимого для возбуждения рецепторов, проведения возбуждения по чувствительным волокнам, ЦНС, двигательным волокнам, и, наконец, скрытого (латентного) периода возбуждения рабочего органа. Большая часть времени уходит на проведение возбуждения через нервные центры - центральное время рефлекса. Это объясняется тем, что в синапсах ЦНС происходит замедление проведения возбуждения, так называемая синаптическая задержка. Чем меньше нейронов входит в состав рефлекторной дуги, тем короче время рефлекса. Поэтому сухожильные рефлексы, возникающие при растяжении сухожилия, имеющие двухнейронную дугу, наиболее быстрые. Их время составляет всего 19 - 23 мс, тогда как время рефлекса моргания, возникающего при раздражении глаза, равно 50 - 200 мс. Наибольшим является время вегетативных рефлексов.

Время рефлекса зависит от силы раздражения и возбудимости ЦНС. При сильном раздражении оно короче, при снижении возбудимости, вызванном, например, утомлением, время рефлекса увеличивается, при повышении возбудимости значительно уменьшается.

Рецептивное поле рефлекса. Каждый рефлекс можно вызвать только с определенного рецептивного поля. Анатомическая область, при раздражении которой вызывается данный рефлекс, носит название рецептивного поля рефлекса. Например, рефлекс сосания возникает при раздражении губ ребенка, рефлекс сужения зрачка - при освещении сетчатки, коленный рефлекс (разгибание голени) - при легком ударе по сухожилию ниже надколенника (рис. 105).

Рис. 105. Методика воспроизведения проприоцептивных рефлексов и схема рефлекторной дуги коленного рефлекса

Нервный центр. Каждый рефлекс имеет свою локализацию в ЦНС, т. е. тот ее участок, который необходим для его осуществления. Например, центр мочеиспускания находится в крестцовом отделе спинного мозга, центр коленного рефлекса - в поясничном, центр расширения зрачка - в верхнем грудном сегменте спинного мозга. При разрушении соответствующего участка рефлекс отсутствует. Однако выяснилось, что для регуляции рефлекса, его точности недостаточно первичного, или главного, центра, а необходимо участие и высших отделов ЦНС, включая кору большого мозга.

Только при целостности ЦНС сохраняется совершенство нервной деятельности. Нервным центром называется совокупность нервных клеток, расположенных в различных отделах ЦНС, необходимая для осуществления рефлекса и достаточная для его регуляции. Так, если у животного удалить кору полушарий большого мозга, то дыхание сохраняется, так как первичный дыхательный центр находится в продолговатом мозге. Однако во время работы не будет точного соответствия вентиляции легких потребностям организма в кислороде, так как для тонкой регуляции деятельности дыхательного центра необходим не только ствол мозга, но и кора больших полушарий.

Классификация рефлексов. Различают следующие виды рефлексов.

1. По биологическому значению рефлексы подразделяются на пищевые, оборонительные, ориентировочныеи(ознакомление с изменяющимися условиями среды), половые (продолжение рода).

2. По роду рецепторов, с которых они возникают, рефлексы делятся на экстероцептивные, возникающие с рецепторов, воспринимающих раздражения из внешней среды: световые, звуковые, вкусовые, тактильные и др.; интероцептивные, возникающие с рецепторов внутренних органов: механо-, термо-, осмо- и хеморецепторов сосудов и внутренних органов, и проприоцептивные - с рецепторов, находящихся в мышцах, сухожилиях, связках.

3. В зависимости от рабочего органа, участвующего в ответной реакции, рефлексы подразделяются на двигательные, секреторные, сосудистые.

4. По местонахождению главного нервного центра, необходимого для осуществления рефлекса, они делятся на спинальные, например мочеиспускание, дефекация; бульбарные (продолговатый мозг): кашель, чиханье, рвота; мезэнцефальные (средний мозг) : выпрямление тела, ходьба; диэнцефальные (промежуточный мозг) - терморегуляторные; корковые - условные рефлексы.

5. В зависимости от продолжительности различают фазные и тонические рефлексы. Тонические рефлексы длительные, продолжаются часами, например рефлекс стояния. Любое животное может стоять часами благодаря длительному сокращению мышц. Все позные рефлексы относятся к тоническим. Они фиксируют определенное положение тела, а на их фоне разыгрываются другие, короткие, фазные рефлексы, обеспечивающие все виды рабочих, спортивных и других движений.

6. По сложности рефлексы можно разделить на простые и сложные. Расширение зрачка в ответ на затемнение глаза, разгибание ноги в ответ на легкий удар по сухожилию - это простые рефлексы. Примерами сложных рефлексов служат регуляция сердечно-сосудистой системы, процесс пищеварения. В этих случаях конец одного рефлекса служит раздражителем для возникновения другого. Возникают так называемые цепные рефлексы, протекание которых очень демонстративно можно проследить на примере процесса пищеварения. Произвольное проталкивание комка пищи к задней стенке глотки вызывает раздражение ее рецепторов - возникает рефлекс глотания. Пища попадает в пищевод и вызывает его сокращение, продвигающее пищевой комок ко входу в желудок. Раздражение нижней части пищевода приводит к открытию кардинального жома желудка и поступлению пищи в желудок, а последнее вызывает отделение желудочного сока и т. д. Весь процесс пищеварения - сложная цепь рефлексов.

7. По принципу эффекторной иннервации рефлексы можно разделить на скелетно-моторные, или соматические (обеспечивающие двигательные акты скелетной мускулатуры), и вегетативные (функции внутренних органов).

8. В зависимости от того, являются ли рефлексы врожденными или приобретенными в процессе индивидуальной жизни, И. П. Павлов подразделял их на безусловные (врожденные) и условные (приобретенные).

Механизм передачи возбуждения в синапсах. Нервные клетки, образующие рефлекторные дуги, соединяются между собой посредством контактов - синапсов, в которых происходит передача возбуждения от одного нейрона к другому. Синапсы находятся на теле нервной клетки, на дендритах, у периферических окончаний аксона. На каждом нейроне тысячи синапсов, причем большинство - на дендритах (рис. 106).

Рис. 106. Синаптические бляшки (1) окончаний пресинаптических аксонов образуют соединения на дендритах (2) и теле (3) нейрона [Стерки П., 1984]

Синапсы по механизму передачи возбуждения разделяются на химические и электрические. Последние находятся в сердечной мышце, гладких мышцах и железистой ткани; в ЦНС наличие их только предполагается.

Синапс, с химической передачей, состоит из синаптической бляшки, пресинаптической мембраны, синаптической щели шириной 30 нм и постсинаптической мембраны (рис. 107).

Рис. 107. Межнейронный синапс [Стерки П., 1984]. 1 - синаптические пузырьки; 2 - синаптическая цель; 3 - постсинаптические рецепторы; 4 - постсинаптическая мембрана; 5 - синаптическая бляшка; 6 - митохондрия

В синаптической бляшке медиатор хранится в мелких пузырьках, которых около 3 млн. Под действием нервного импульса наступает деполяризация окончаний аксона, что вызывает повышение концентрации Ca 2+ в нем, и содержимое синаптических пузырьков выбрасывается в синаптическую щель. Роль пускового механизма в выделении медиатора играет повышение концентрации Ca 2+ . Медиатор диффундирует через синаптическую щель и связывается с рецепторными белками постсинаптической мембраны, вызывая в ней возникновение либо возбуждающего постсинаптического потенциала (ВПСП), либо тормозного постсинаптического потенциала (ТПСП).

Медиаторами, вызывающими в нейронах возбуждение, являются ацетилхолин, норадреналин, серотонин, дофамин. Торможение в нейроне вызывает тормозной медиатор - гамма-аминомасляная кислота.

В электрических синапсах синаптическая щель очень узкая (1 - 2 нм), ее пересекают каналы, сквозь которые ионы легко передаются к постсинаптической мембране. Потенциал действия беспрепятственно, без задержки, проводится с одной клетки на другую. Здесь нет химического медиатора; проведение возбуждения по механизму сходно с проведением по нервному волокну.

Особенности нервных центров. Характерными особенностями нервных центров, отличающими их от нервных волокон, являются быстрая утомляемость, очень высокий обмен веществ, т. е. высокая потребность в кислороде и питательных веществах, и избирательная чувствительность к некоторым ядам. Вследствие этих особенностей нарушения кровоснабжения и изменения температуры тела прежде всего сказываются на функции ЦНС: остановка кровоснабжения мозга на 20 с вызывает обморок - потерю сознания; повышение температуры тела до 40 - 42°С - бред, нарушение сознания. Реанимация возможна, если клиническая смерть (остановка сердца и дыхания) продолжалась не более 5 - 6 мин. По истечении большего срока можно восстановить деятельность сердца и даже дыхание, но орган сознания - кора больших полушарий, наиболее чувствительная к изменениям внутренней среды организма, функционировать не будет.

В основе всей деятельности нервной системы лежат рефлекторные акты. Рефлексом называется всякая реакция организма, возникающая при действии раздражителя из внешней или внутренней среды и осуществляемая при обязательном участии ЦНС.

В основе любого рефлекса лежит последовательное распространение волны возбуждения по элементам нервной системы, образующей так называемую рефлекторную дугу (кольцо).

В настоящее время с позиций кибернетики рефлекторную дугу можно представить в виде пяти блоков (рис. 4.5).

I блок - периферический (воспринимающий), содержит рецепторы, которые выполняют две основные функции:

• восприятие адекватного раздражителя, т.е. первичный анализ

• переработка (трансформация) энергии раздражителя в энергию

II блок - проводниковый, содержит афферентную нервную клетку и афферентное нервное волокно и выполняет следующие функции:

• проведение нервного импульса от рецепторов в ЦНС;
• осуществление вторичного анализа раздражителя.

III блок - центральный, представлен контактными нервными клетками спинного и головного мозга, функции которых:

• окончательный анализ раздражителя;
• синтез и принятие решения.

IV блок - эфферентный, представлен нервными волокнами эфферентных нервных клеток, расположенных в ЦНС или в вегетативных узлах. Его функция передача информации к рабочим органам.

V блок - исполнительный, представлен эффектором или рабочим органом. Его основная функция - выполнение какой-либо работы. Если это мышца - она будет сокращаться, если железа - выделять секрет.

Рис. 4.5. Кибернетическая схема рефлекторного кольца

Распространение нервного импульса от рецептора к рабочему органу происходит с определенной скоростью, зависящей от многих факторов: состояния нервных клеток, типа нервных волокон (соматические, вегетативные), их толщины, количества вставочных нейронов в рефлекторной дуге. Время от начала воздействия раздражителя на рецептор до появления ответной реакции организма называют временем рефлекса.

Время рефлекса складывается из времени:

• возбуждения афферентных и эфферентных образований;
• проведения возбуждения по афферентным и эфферентным волокнам;
• переключения нервного импульса с одного нейрона на другой в центральных структурах мозга, участвующих в реализации рефлекса.

Чем сложнее дуга рефлекса, тем время рефлекса больше.

По характеру ответных реакций различают рефлексы секреторные, трофические и двигательные. По сложности рефлексы делятся на простые и сложные. Сужение зрачка на сильный свет, удар по сухожилию - простые рефлексы; регуляция дыхания, сердечнососудистой и пищеварительной систем - сложные.

В зависимости от того, какой отдел центральной нервной системы участвует в рефлекторной деятельности, различают: кортикальные (нейроны коры больших полушарий), бульбарные (нейроны продолговатого мозга) и спинальные (нейроны спинного мозга) рефлексы.

По механизму все рефлексы делятся на безусловные (врожденные) и условные (приобретенные).

Безусловные рефлексы - врожденные, унаследованные, постоянно передаваемые реакции, присущие данному представителю животного мира. Основными безусловными рефлексами являются: сосательный, пищевые, защитные, половые. Они возникают при действии внешних и внутренних раздражителей, влияют на регуляцию вегетативных функций организма человека и приспособленность его к внешней среде.

Условные рефлексы - индивидуальные приспособительные реакции организма, формирующиеся при многократном воздействии раздражителей. Образованию условных рефлексов должно предшествовать действие инертного раздражителя, а также подкрепление его безусловным рефлексом при неоднократном повторении. Кроме того, для образования условных рефлексов необходимо нормальное деятельное состояние больших полушарий головного мозга, отсутствие патологических процессов и посторонних раздражителей.

Как установил И.П. Павлов, любой рефлекторный акт, независимо от его сложности, подчиняется трем универсальным принципам рефлекторной деятельности. Согласно первому из них - принципу детерминизма, или причинной обусловленности, рефлекторный акт может осуществляться только при действии раздражителя, иначе говоря, всякий процесс, протекающий в организме, причинно обусловлен. Раздражитель, действующий на рецептор, - причина, а рефлекторный ответ - следствие.

Второй - принцип структурности (или целостности), согласно которому рефлекторный акт может быть осуществлен лишь при условии структурной и функциональной целостности материальной основы рефлекса - рефлекторной дуги, а вернее, рефлекторного кольца.

Структурная целостность рефлекторной дуги может быть нарушена при механическом повреждении какой-либо ее части: рецепторов, афферентных или эфферентных нервных путей, участков ЦНС, рабочих органов. Это может произойти в результате механической травмы или иного повреждения.

Отсутствие рефлекса из-за нарушения функциональной целостности может быть связано с блокадой проведения нервных импульсов в структуре рефлекторной дуги. Так, многие применяемые для местного обезболивания вещества блокируют передачу нервного импульса от рецептора по нервному волокну. При применении общей анестезии (обезболивания) возбуждение блокируется в центральной части рефлекторных дуг.

Функциональная целостность структуры рефлекса нарушается и в случае возникновения процессов торможения (безусловного или условного) в центральной части рефлекторной дуги. В этом случае также наблюдается отсутствие или прекращение ответной реакции на раздражитель.

Читайте также: