Механизм действия нервной системы
Механизм действия нервной системы
Теперь, вероятно, следует присмотреться к механизму действия этой сложной структуры, начав с простого примера. Если направить в глаза яркий свет, зрачок человека сужается. Эта реакция зависит от целой серии событий, которые начинаются в сетчатке глаза. Слой чувствительных к изменению освещенности клеток сетчатки связан с нервными волокнами, которые оканчиваются в мозгу и при возбуждении переносят импульсы (или «сообщения») в мозг. Там эти импульсы возбуждают клетки, волокна которых связаны с мышцами, окружающими зрачок. Импульсы, приносимые уже этими волокнами, вызывают сокращение мышц, что приводит к сужению зрачка.
Такая простая ответная реакция получила название безусловного рефлекса. Безусловный рефлекс отличается большим постоянством: в ответ на одно и то же раздражение в любых условиях возникает одна и та же физиологическая реакция. Не зависит он и от индивидуального опыта человека. К безусловным рефлексам относятся также слюноотделение (выделение слюны при попадании пищи в рот), сухожильные рефлексы, например коленный. Наряду со зрачковым, коленный рефлекс играет немалую роль в распознавании ряда заболеваний центральной нервной системы.
В образовании рефлекса участвуют орган чувств, или рецептор (например, в зрачковом рефлексе — сетчатка), чувствительное нервное волокно, по которому импульсы идут к воспринимающим клеткам центральной нервной системы, двигательные нервные клетки и их волокна, по которым импульсы идут от центральной нервной системы, и рабочий орган (мышца или железа), который, собственно, и выполняет ответную реакцию.
При детальном изучении механизм безусловного рефлекса оказывается довольно сложным. Мы можем сравнить действие нервной системы с электрическими приспособлениями типа телефона, имеющими внешнее сходство со связями в нервной системе. То, что сходство это только внешнее, можно доказать, сославшись еще раз на пример с действием света на глаз. Предположим, что неожиданно для человека включили очень яркий свет, — ответная реакция будет уже другой: помимо того, что сократится зрачок, еще и зажмурятся глаза, возможно, повернется в сторону голова, а руки непроизвольно поднимутся и прикроют глаза. В этом случае возбудилось большее число чувствительных нервных волокон, а следовательно, и число импульсов, поступивших в центральную нервную систему, будет б?льшим, чем в первом примере; возбуждение захватило больший участок мозга, и в действие включилось большее число мышц (не только мышцы зрачка).
Рис. 31. Схема рефлекторной дуги.
Чувствительные нервные клетки от органа кожной чувствительности передают возбуждение через вставочные клетки центральной нервной системы двигательным клеткам, вызывающим мышечное сокращение. Ответные реакции включают на каждой стадии сотни и тысячи нервных клеток, связанных обычно гораздо более сложным образом, чем показано на этом рисунке.
При повторных применениях необычно сильного раздражителя ответная реакция усложняется: человек либо попытается уклониться от этого испытания, либо войдет с уже зажмуренными глазами, либо наденет темные очки. Вследствие приобретенного опыта его поведение изменится. Процесс научения показывает, что не все связи в центральной нервной системе фиксированы; они должны быть очень подвижными и постоянно меняться на протяжении жизни, по крайней мере в деталях. Это как бы телефонная система, наращивающая в зависимости от обстоятельств новые провода.
Мы только теперь начинаем постепенно узнавать о способности нервной системы к образованию новых связей. Вызывает интерес предположение, что это в одинаковой степени свойственно как головному, так и спинному мозгу, ибо последний состоит только из пучков волокон, проводящих импульсы к головному мозгу или от него, и тел нервных клеток, образующих рефлекторные центры, связанные с безусловными рефлексами. Однако в последнее время в результате тщательных экспериментов ученые установили, что у животных, например у кошки, повторное раздражение чувствительных нервов, участвующих в такого рода рефлексах, вызывает усиление ответной реакции, то есть увеличение мышечных движений. Эта усиленная ответная реакция, несомненно, зависит от закрепления связи между чувствительными и двигательными нервными клетками в спинном мозге. Как показали микрохимические исследования недавних лет, тонкие процессы в нервных клетках, благодаря которым происходит передача нервных импульсов от одной клетки к другой, при повторном употреблении усиливаются и тем самым становятся более эффективными. Установлено также, что неупотребление приводит к ослаблению функции. Однако изменения в типе ответа, как в условном рефлексе, в данном случае не происходят, а лишь усиливается уже существующая ответная реакция. Предполагают, что сходные изменения имеют место и в нервных клетках головного мозга, особенно в тех его областях, которые связаны с научением. Появление новых связей здесь может сильно повлиять на поведение. Другими словами, эти микроскопические изменения, возможно, являются частью химической основы памяти.
Рис. 32. Синапс.
Показаны мельчайшие окончания двух нервных клеток на теле третьей клетки — так называемый синапс. Большинство нервных клеток в центральной нервной системе имеют синаптические связи с сотнями других.