Головні принципи координації функціонування ЦНС людини

Поняття про нервові центри

Складовою частиною рефлекторного кільця є нервовий центр. Він являє собою сукупність нейронів, яка необхідна для здійснення рефлексу та достатня для регуляції конкретної фізіологічної функції.

Нервові центри, які забезпечують нескладну рефлекторну діяльність, знаходяться в певних відділах ЦНС. Наприклад, центр колінного рефлексу міститься в поперековому відділі спинного мозку, центр сечовиділення – у присечовому відділі і т. д.

Центри, що зумовлюють своєю діяльністю складні рефлекторні акти (травний, дихальний та ін.),розташовані на різних рівнях ЦНС, включаючи кору головного мозку. Наприклад, дихальний центр знаходиться в довгастому мозку та в корі головного мозку. Дихальний центр довгастого мозку регулює лише механічний процес дихання, а дихальний центр кори регулює інтенсивність вентиляції легенів у відповідності до потреб організму.

Діяльність всіх органів і систем організму погоджена. На впливи із зовнішнього та внутрішнього середовища організм реагує як єдине ціле. Об’єднання діяльності різних систем організму в єдине ціле(інтеграція)і погодження, взаємодія, яка веде до пристосування організму до різних умов середовища(координація),пов’язані з діяльністю ЦНС.

Морфологічною основою координаційної діяльності ЦНС є загальний кінцевий шлях. В організмі кількість аферентних нейронів, через які передається збудження в ЦНС, приблизно в 5 разів більша, ніж еферентних(відцентрових)нейронів за таких умов на шляху до одного відцентрового нейрона рухається безліч імпульсів від різних рецепторних зон. Відбувається своєрідне змагання за “загальний кінцевий шлях”. І ЦНС, її функціональний стан в даний момент визначають ,який із безлічі нервових імпульсів, що надійшли, заволодіє загальним кінцевим шляхом.

Імпульси збудження, які виникли при подразненні того чи іншого рецептора, надходячи з ЦНС, поширюються на сусідні з нервовим центром ділянки. Це явище дістало назву іррадіації. Іррадіація тим ширша, чим сильніша і триваліша нанесене подразнення.

Вона можлива завдяки численним відросткам у доцентрових і вставних нейронів, які зв’язують різні ділянки нервової системи. Іррадіація добре виражена у дітей, особливо у ранньому віці. Діти дошкільного і молодшого шкільного віку при появі гарні іграшки роззявляють рота, стрибають, сміються від задоволення.

Звичайно, в природних умовах збудження фактично поширюється по ЦНС в певних межах, що дає можливість координувати рефлекторні реакції. В процесі диференціювання подразників іррадіація збудження обмежується гальмуванням. В наслідок цього збудження концентрується в певних групах нейронів, а збудливість сусідніх нейронів падає. це явище дістало назву одночасної негативної індукції.

Концентрацію уваги можна розглядати як ослаблення іррадіації і посилення індукції. Розсіювання уваги в наслідок дії шуму, голосного сміху або розмови є результатом ослаблення індукції, що створює сприятливі умови для іррадіаційного збудження.

В ЦНС спостерігається також явище послідовної індукції ,коли в нейронах, які були збуджені, після цього виникає гальмування, і, навпаки, після гальмування в тих же нейронах виникає збудження. Прикладом послідовної індукції є посилена рухова активність школярів під час перерв після тривалого гальмування в руховій області кори головного мозку протягом року. Отже, відпочинок на перерві має бути активним.

Одним із основних принципів координаційної діяльності ЦНС є принцип домінанти, сформульований О.О.Ухтомським (1911). Домінантою називають тимчасово пануючий, головний у даний момент осередок стійкого тривалого збудження. Завдяки цьому явищу при безперервному впливові на організм найрізноманітніших зовнішніх подразників досягається певна вибіркова, пристосувальна діяльність нервової системи.

Під час голоду у відповідних ділянках ЦНС виникає стійкий осередок з підвищеною збудливістю-харчова домінанта. Якщо голодному цуценяті дати хлебтати молоко і одночасно почати подразнювати лапу електричним струмом, то цуценя не відсмикує лапу ,а починає хлебтати із ще більшою інтенсивністю. У ситого цуценяти подразнення лапи електричним струмом викликає реакцію відсмикування лапи.

Домінантний осередок збудження має властивість притягувати до себе хвилі збудження, які надходять в інші рецептори, і внаслідок цього посилюватись.

У процесі нервової діяльності одна домінанта змінює іншу. Виникнення в ЦНС сильної домінанти загальмовує раніше викликану домінанту за типом негативної індукції. Чим молодша дитина ,тим менш стійка домінанта і тим легше вона гальмується.

3.1. Схематична будова і функції спинного мозку

Структурною основою ЦНС є головний та спинний мозок.

Спинний мозок розташований в спинномозковому каналі хребта. Вгорі він переходить у довгастий мозок головного мозку. На місці відгалуження нервів до верхніх і нижніх кінцівок спинний мозок має шийне і поперекове потовщення. В центрі спинного мозку проходить канал, який з’єднується з шлуночками головного мозку. Спинний мозок розділений двома борознами (передньою і задньою) на праву і ліву половини.

На поперечному розрізі спинного мозку видно, що центральний канал оточений сірою речовиною, яка утворює передні та задні роги. Навколо сірої речовини розташовані пучки білої речовини у вигляді передніх, задніх і бокових канатиків. Сіра речовина-це скупчення нервових клітин, а біла складається із нервових волокон. У сірій речовині перед. рогів містяться тіла рухових (відцентрових) нейронів. У задніх рогах розташовані тіла проміжних (вставних) нейронів, через які здійснюється зв’язок між доцентровими та відцентровими нейронами. Задні роги сприймають збудження від чутливих (доцентрових) нейронів, тіла яких знаходяться в міжхребцевих вузлах поза стовбуром спинного мозку. Передні роги посилюють збудження до м’язів та ін. органів.

У грудному відділі спинного мозку сіра речовина утворює, також бокові роги ,де містяться тіла нейронів симпатичної частини вегетативної нервової системи.

Нервові волокна, які складають білу речовину спинного мозку, утворюють провідні шляхи спинного мозку у вигляді пучків – задніх, бокових та передніх. Задні пучки проводять імпульси від рецепторів м’язів та шкіри до кори великого мозку. Бокові пучки містять висхідні нервові шляхи від внутрішніх органів тіла до заднього і проміжного мозку, а також низхідні (рухливі) пучки від кори великого мозку, середнього та заднього мозку. Передні пучки передають імпульси від кори великого мозку, середнього та довгастого мозку до різних органів тіла.

Спинний мозок розвивається раніше ніж інші відділи нервової системи. Коли в ембріона головний мозок перебуває на стадії пухирців, спинний мозок досягає уже значних розмірів. В товщину він росте повільно. У дітей шкільного віку спостерігається збільшення розмірів нервових клітин спинного мозку.

Спинний мозок виконує дві основні функції: рефлекторну та провідну. Рефлекторна його функція зводиться до регуляції різних рухових актів. У шийному його відділі розташовані центри рефлекторних рухів діафрагми та звужування. зіниці; у шийному та грудному – центри м’язів шиї, верхніх кінцівок, грудей, спини та живота; у поперековому та крижовому – центри м’язів таза та нижніх кінцівок. У грудному та поперековому відділах містяться потовидільні та судиннорухові центри, в поперековому-центри сечовипускання, дефекації та діяльності статевих органів.

Функція проведення збудження здійснюється по висхідних та низхідних шляхах спинного мозку .

3.2. Схематична будова і функції довгастого мозку

Головний мозок розташований у черепі. Він ділиться на п’ять основних відділів: довгастий мозок, міст і мозочок, середній мозок, проміжний мозок та великий мозок.

Довгастий мозок і міст за функціональними ознаками об’єднують у один відділ-задній мозок. Довгастий мозок є безпосереднім продовженням спинного мозку ,має конусоподібну форму. Сіра речовина його знаходиться в білій у вигляді округлих ядер, які мають відношення до збереження пози тіла ,орієнтації у просторі, регуляції обміну речовин. Тут розташовані життєво важливі центри, які регулюють дихання та кровообіг.

Крім того довгастий мозок регулює роботу спинного мозку, функціонально об’єднує всі його відділи для цілісної діяльності. Він регулює тонус скелетної мускулатури. Довгастий мозок здійснює також ряд рефлексів: 1)захисні (мигання, сльозовиділення, кашель, блювання); 2)установочні, що забезпечують тонус мускулатури, необхідний для підтримки пози та здійснення робочих рухів; 3)рефлекси, пов’язані з диханням, кровообігом, травленням.

Через довгастий мозок проходять висхідні (від спинного мозку до головного)та низхідні шляхи, які з’єднують центри великих півкуль, мозочка і проміжного мозку зі спинним мозком.

Ушкодження довгастого мозку часто приводить до смерті внаслідок припинення дихання та роботи серця.

3.3. Схематична будова та функції моста

Міст розташований між довгастим і середнім мозком. Це невелике біле підвищення. У ньому розрізняють передню та задню частини.

Передня частина моста випукла, утворена поздовжніми та поперечними волокнами, між якими розкидані ядра сірої речовини, які з’єднані з корою великого мозку і корою мозочка. Від ядер моста беруть свій початок трійчастий нерв, який іннервує органи зору ,верхню та нижню щелепи і складається з чутливих, рухових та секреторних (вегетативних) волокон, та відвідний (руховий) нерв, що іннервує м’язи ока.

Довгастий мозок разом з мостом у новонародженого має відносну масу порівняно з масою головного мозку трохи більшу, ніж у дорослої людини –2% проти 1,6%. Ядра довгастого мозку починають формуватись ще на ембріональній стадії і до періоду народження вони в основному сформовані. До 7 років закінчується дозрівання цих ядер.

3.4. Схематична будова та функції мозочка

Позаду довгастого мозку і моста міститься мозочок. Він має дві півкулі, з’єднані черв’яком. Сіра речовина мозку лежить зверху, утворюючи його кору, яка помережена численними борозенками. Біла речовина знаходиться лід корою мозочка. В масі білої речовини є четверо ядер сірої речовини.

Волокна білої речовини здійснюють зв’язок між різними частинами самого мозочка, а також зв’язок самого мозочка з іншими відділами мозку.

До мозочка надходять імпульси від усіх рецепторів, які подразнюються під час рухів тіла. Мозочок бере участь у координації складних рухових актів.

Півкулі великого мозку через мозочок регулюють тонус скелетних м’язів(розподіляють і перерозподіляють його )і координують їх скорочення.

Мозочок бере участь у регуляції вегетативних функцій (діяльності серцево-судинної системи, дихання, травлення, терморегуляції).

У новонародженого мозочок недорозвинений. Найінтенсивніше він росте в перший рік життя. Далі темпи його росту знижуються. Розмірів дорослої людини мозочок досягає на 15 рік життя.

4.1. Схематична будова і функції середнього мозку

Середній мозок розташований над мостом. Він складається з ніжок великого мозку та 4-горбикового тіла. Порожнина середнього мозку є водопроводом мозку, який з’єднує III і IV шлуночки. Через середній мозок проходять всі висхідні шляхи до кори великого мозку і мозочка і низхідні, які несуть імпульси до довгастого і спинного мозку.

В середньому мозку розташовані скупчення сірої речовини у вигляді ядер 4-горбикового тіла, ядер окорухових нервів, червоне ядро і чорна речовина. Передні бугри 4-горбикового тіла є первинними зоровими центрами, а задні бугри-первинними слуховими центрами. За їхньою участю здійснюються орієнтувальні рефлекси на світло та звук. Чорна речовина зв’язана з координацією складних актів ковтання та жування, регуляцією точних рухів пальців рук тощо. Червоне ядро безпосередньо стосується регуляції тонусу скелетних м’язів.

4.2. Схематична будова і функції різних частин проміжного мозку

Проміжний мозок немов би прикриває середній мозок зверху та спереду. Він складається з таламічного мозку та гіпоталамуса. Порожниною проміжного мозку є III шлуночок.

Таламічний мозок, у свою чергу, поділяється на таламус (зоровий горб), надталамічну і заталамічну частини, через які здійснюється зв’язок рецепторів організму з їх корковими центрами.

Таламус – парне скупчення сірої речовини яйцеподібної форми, яке становить основну масу проміжного мозку. Сіра речовина таламуса тонкими білими прошарками розділена на три зони: передню, середню і крайню. Кожна зона є скупченням ядер, в яких переключаються аферентні (чутливі) шляхи шкіряної, м’язово-суглобової, нюхової та зорової чутливості. Від цих ядер чутливі шляхи йдуть в підкоркові ядра та кору великого мозку.

Інформація, що надійшла в таламус, тут переробляється, дістає відповідне емоційне забарвлення і потім направляється до півкуль великого мозку.

Гіпоталамус прилягає до таламуса знизу. Його передньою межею є перехрестя зорових нервів. Гіпоталамус містить 32 пари ядер, які об’єднуються в три групи: передню, середню та задню. За допомогою нервових волокон він має численні зв’язки з ретикулярною формацією нижче розташованих відділів головного мозку (розглянемо в третьому розділі теми), з гіпофізом і таламусом.

Гіпоталамус є головним позакірковим центром регуляції вегетативних функцій організму. Його вплив здійснюється не лише через нервову систему, а й через залози внутрішньої секреції.

В клітинах ядер передньої групи виробляється нейросекрет, який передається в гіпофіз, де зберігається.

Гіпоталамус бере також участь в регуляції діяльності серцево-судинної і травної систем. При подразненні передньої групи ядер посилюється моторика шлунка і сечового міхура, підвищується секреція шлункових залоз, уповільнюється ритм серцевих скорочень. Це свідчить, що ці ядра регулюють функцію парасимпатичної частини вегетативної нервової системи. Подразнення заднього відділу гіпоталамуса пригнічує активність травного каналу, прискорює ритм серцевих скорочень, підвищує артеріальний тиск, збільшує вміст у крові адреналіну і норадреналіну. Отже, задня група ядер гіпоталамуса впливає на функцію симпатичної частини вегетативної нервової системи.

Одне з великих ядер гіпоталамуса-сірий бугор-бере участь в регуляції функцій багатьох ендокринних залоз і обміну речовин.

Гіпоталамус бере участь у регуляції температури тіла, складних поведінкових реакціях (статевих, харчових, агресивно-оборонних), сну і неспання.

До моменту народження більша частина ядер таламуса добре розвинена. Після народження відбувається збільшення обсягу таламуса за рахунок подальшого росту нервових клітин і розвитку нервових волокон. Процес цей триває до13-15 річного віку

Диференціювання ядер гіпоталамуса новонародженого не завершено, і перебіг його нерівномірний. В цілому ядра закінчують свій розвиток у період статевого дозрівання.