Общие вопросы физиологии человека

Преобладающий центр может формироваться при повышенной возбудимости нервных клеток под воздействием различных факторов. Он подавляет деятельность других центров, что приводит к торможению.

Образование преобладающего центра связано с синхронизацией активности множества нейронов к общему ритму. Некоторые клетки замедляют свою активность, в то время как другие увеличивают её до оптимального уровня. Преобладающий центр может оставаться скрытым, но при изменении обстановки может снова проявиться.

Преобладающий центр играет важную роль в поведении и психологии человека, являясь физиологической основой внимания. Под его влиянием многие внешние воздействия могут остаться незамеченными, в то время как особенно интересные становятся предметом усиленного внимания.

Таким образом, преобладающий центр играет ключевую роль в выборе наиболее значимых стимулов, делая выбор в пользу наиболее важных раздражителей.

ФУНКЦИИ СПИННОГО МОЗГА И ПОДКОРКОВЫХ УЧАСТКОВ ГОЛОВНОГО МОЗГА

В центральной нервной системе (ЦНС) выделяются две основные части: сегментарные и надсегментарные отделы.

Сегментарные отделы включают спинной мозг, продолговатый мозг и средний мозг. Они контролируют функции конкретных областей тела, соответствующих их уровням.

Надсегментарные отделы включают промежуточный мозг, мозжечок и кору больших полушарий. Они не имеют прямых связей с органами тела, но управляют их работой через сегментарные отделы.

Спинной мозг

Спинной мозг является одним из древнейших и наиболее примитивных отделов центральной нервной системы (ЦНС). В его сером веществе у человека находится около 13.5 миллионов нервных клеток, из которых 97% составляют промежуточные клетки. Эти клетки выполняют сложные функции координации внутри спинного мозга.

Среди мотонейронов спинного мозга различают альфа-мотонейроны и гамма-мотонейроны. Альфа-мотонейроны управляют толстыми и быстро проводящими волокнами двигательных нервов, вызывающими сокращение скелетных мышц. Гамма-мотонейроны регулируют чувствительность мышечных веретен и проприорецепторов, не вызывая сокращения мышц.

Рефлексы спинного мозга делятся на двигательные и вегетативные. Двигательные рефлексы выполняются альфа-мотонейронами передних рогов, а вегетативные – афферентными клетками боковых рогов. Мотонейроны спинного мозга иннервируют все скелетные мышцы, кроме лицевых. Спинной мозг обеспечивает разнообразные двигательные рефлексы: сгибательные, разгибательные, ритмические и шагательные, возникающие при стимуляции кожи или проприорецепторов мышц и сухожилий. Он также поддерживает постоянную импульсацию к мышцам для поддержания их тонуса. Особые мотонейроны иннервируют дыхательные мышцы – межреберные и диафрагму, регулируя дыхание. Вегетативные нейроны иннервируют все внутренние органы, включая сердце, сосуды, потовые железы, железы внутренней секреции, органы пищеварения и мочеполовую систему.

Спинной мозг также выполняет проводниковую функцию, передавая информацию от периферии к вышележащим отделам нервной системы и обратно – от головного мозга к спинному. Существуют специальные методы исследования активности спинного мозга у здоровых людей. Например, функциональное состояние альфа-мотонейронов оценивается по изменению ответных потенциалов мышц при периферических стимуляциях, таких как нервный (H-рефлекс Гофмана) и сухожильный (T-рефлекс) рефлексы. Разработаны методики регистрации потенциалов, протекающих по спинному мозгу, с использованием неповрежденной кожи тела.

Продолговатый мозг и варолиев мост

Продолговатый мозг и варолиев мост, которые составляют заднюю часть мозга, играют важную роль в нашем организме. Здесь сходятся крупные группы нервов, контролирующих кожу, слизистые оболочки и даже мускулатуру головы, а также некоторые внутренние органы, такие как сердце, легкие и печень. В этой зоне находятся центры, ответственные за множество пищеварительных процессов: от жевания до работы желудка и кишечника, а также производства пищеварительных соков.

Здесь же расположены центры, регулирующие защитные рефлексы: чихание, кашель, мигание, слезоотделение и рвоту. Также здесь находятся центры, контролирующие баланс воды и солей, а также обмен сахара в организме. В самом дне IV желудочка находится важный дыхательный центр, который отвечает за вдох и выдох. Этот центр, состоящий из небольших клеток, посылает импульсы к дыхательным мышцам через мотонейроны спинного мозга.

Совсем рядом расположен сердечно-сосудистый центр. Крупные клетки этого центра контролируют деятельность сердца и диаметр сосудов. Взаимодействие клеток дыхательного и сердечно-сосудистого центров обеспечивает их скоординированную работу.

Мозжечок играет ключевую роль в контроле движений и регулировании тонуса скелетных мышц, повышая их готовность к действию. Он также участвует в формировании постуральных рефлексов, таких как шейные и лабиринтные. Постуральные рефлексы – это автоматические реакции организма, которые помогают поддерживать и восстанавливать равновесие и правильную позу тела. Эти рефлексы обеспечивают стабильность при движении и в состоянии покоя, помогают адаптироваться к изменениям положения тела и окружающей среды. Примеры постуральных рефлексов включают шейные рефлексы, которые помогают поддерживать голову в вертикальном положении, и лабиринтные рефлексы, которые поддерживают равновесие благодаря информации от внутреннего уха. В мозжечке проходят пути, отвечающие за слуховую, вестибулярную, проприоцептивную и тактильную чувствительность.

Средний мозг

Средний мозг включает в себя четверохолмие, черную субстанцию и красные ядра. Передние бугры четверохолмия отвечают за зрительные подкорковые центры, а задние бугры – за слуховые функции. Средний мозг играет ключевую роль в регуляции движений глаз и зрачкового рефлекса, который обеспечивает расширение зрачков в темноте и их сужение на свету.

Четверохолмие инициирует ориентировочные рефлексы. При внезапном раздражении происходит поворот головы и глаз в сторону раздражителя, а у животных – настораживание ушей. Этот рефлекс, названный И. П. Павловым «рефлексом „Что такое?“», помогает организму быстро реагировать на новые воздействия.

Черная субстанция среднего мозга связана с рефлексами жевания и глотания, а также участвует в регуляции мышечного тонуса. Она особенно важна для выполнения мелких движений пальцами и координации двигательных реакций.

Красные ядра среднего мозга выполняют моторные функции, регулируя тонус скелетных мышц и усиливая тонус сгибательных мышц. Они участвуют в поддержании вертикальной позы и других двигательных функциях, обеспечивая правильное положение тела.

Промежуточный мозг

Промежуточный мозг можно сравнить с городом внутри нашего организма. Здесь находятся два важных центра: таламус и гипоталамус.

Таламус выполняет роль центральной станции, принимая и передавая информацию по всем каналам, кроме обоняния. Его ядра делятся на специфические и неспецифические. Специфические ядра, такие как релейные, работают как переключатели, направляя сигналы от всех чувствительных рецепторов к соответствующим участкам коры мозга. Неспецифические ядра регулируют активность небольших участков коры, то активируя, то тормозя их. Таламус оказывает огромное влияние на жизнедеятельность организма.

Гипоталамус, с другой стороны, регулирует внутренние процессы. Он контролирует вегетативные функции, такие как поддержание температуры тела, кровяное давление, водный баланс, а также чувство голода и сытости. Здесь находятся переключатели симпатической и парасимпатической систем, ответственные за уровни возбуждения и расслабления. Гипоталамус, взаимодействуя с гипофизом, контролирует работу желез внутренней секреции, что влияет на эмоциональные и двигательные реакции человека.

Система неспецифических сигналов в мозге

В самом центре ствола мозга находится неспецифическая система, которая не связана напрямую с анализом конкретных ощущений или выполнением специфических рефлекторных действий. Эта система взаимодействует с различными специфическими путями, получая сигналы через их боковые ответвления, что обеспечивает обширные взаимодействия.

Эта неспецифическая система, также известная как ретикулярная формация или сетевидное образование, состоит из нейронов, расположенных в виде диффузной сети с множеством разнообразных отростков.

Неспецифическая система влияет на работу других нервных центров двумя способами: активируя или тормозя их деятельность. Эти воздействия могут направляться как сверху вниз (к вышележащим центрам), так и снизу вверх (к нижележащим центрам). Они регулируют функциональное состояние мозга, уровень бодрствования, а также контролируют позднетонические и фазовые реакции скелетных мышц. В контексте работы неспецифической системы мозга, эти реакции регулируются для поддержания общего уровня активности и готовности мышц к действиям, как в длительных постуральных задачах, так и в быстрых, координированных движениях.

Мозжечок

Мозжечок – это часть мозга, которая не имеет прямых связей с исполнительными органами. Он состоит из непарного образования, называемого червем, и парных полушарий.

Основными нейронами коры мозжечка являются клетки Пуркинье, каждая из которых образует до 200 000 синапсов. Эти связи позволяют интегрировать разнообразные сенсорные сигналы, такие как проприоцептивные, тактильные и вестибулярные. В коре мозжечка периферические рецепторы распределены в соответствии с их расположением в теле, что называется соматотопической организацией.

Мозжечок играет важную роль в измерении времени и поддержании точного ритма циклических движений. Его основная функция – регулирование тонуса мышц и координация движений. Благодаря мозжечку достигается гармония между корой больших полушарий и двигательными функциями, что обеспечивает согласованное управление поведением человека.

Мозжечок делится на три продольные зоны, каждая из которых выполняет свою функцию, учитывая его анатомические особенности и связи с ядрами:

– внутренняя (медиальная) зона отвечает за регулирование тонуса мышц и поддержание равновесия;

– промежуточная зона участвует в координации медленных реакций и исправлении ошибок;

– боковая (латеральная) кора совместно с промежуточным мозгом и корой больших полушарий участвует в программировании быстрых движений, таких как броски, удары и прыжки.

Базальные ядра

Базальные ядра включают в себя полосатое тело (хвостатое ядро и скорлупу) и бледное ядро. Недавно к ним также отнесли миндалевидное тело, которое связано с вегетативными центрами лимбической системы, и черную субстанцию среднего мозга.

Афферентные сигналы поступают в базальные ядра от рецепторов тела через таламус и от всех областей коры больших полушарий, в основном направляясь в полосатое тело. Эфферентные сигналы оттуда идут к бледному ядру, а затем к стволовым центрам экстрапирамидной системы и обратно к коре через таламус.

Базальные ядра играют важную роль в формировании условных рефлексов и выполнении сложных врожденных рефлексов, таких как защитные и пищеварительные. Они помогают поддерживать необходимое положение тела во время физической активности и контролируют автоматические ритмические движения (древние автоматизмы).

Бледное ядро отвечает за основные моторные функции, а полосатое тело регулирует его активность. Недавно было обнаружено, что хвостатое ядро также участвует в контроле сложных психических процессов, таких как внимание, память и обнаружение ошибок.

ВЕГЕТАТИВНАЯ НЕРВНАЯ СИСТЕМА

Функции организма можно условно разделить на две группы: соматические (или анимальные), связанные с восприятием окружающего мира и управлением мышцами, и вегетативные (или растительные), которые отвечают за работу внутренних органов. Вегетативная система контролирует дыхание, циркуляцию крови, пищеварение, выделение, обмен веществ, а также процессы роста и размножения.

Функциональное устройство вегетативной нервной системы

Вегетативная нервная система включает в себя нервные клетки головного и спинного мозга, а также особые узлы (ганглии), которые обеспечивают связь с внутренними органами. Стимулы, поступающие от различных рецепторов тела, могут вызывать изменения как в соматических, так и в вегетативных функциях, так как эти рефлекторные дуги имеют общие афферентные и центральные компоненты. Различие между ними заключается лишь в эфферентных путях. Эфферентные пути, участвующие в вегетативных рефлексах, имеют двухнейронную организацию: один нейрон расположен в центральной нервной системе, другой – в ганглиях или непосредственно в органах.

Вегетативная нервная система делится на два отдела: симпатический и парасимпатический.

Эфферентные пути симпатической нервной системы начинаются в грудном и поясничном отделах спинного мозга. Передача сигнала от предузловых симпатических волокон к послеузловым осуществляется через медиатор ацетилхолин, а от послеузловых волокон к органам – через медиатор норадреналин. Исключением являются волокна, иннервирующие потовые железы и сосуды скелетных мышц, где используется ацетилхолин.