Нервная система. Строение и функции нервной системы

Функции клеток нервной системы весьма разнообразны. Один из видов − это моторный нейрон (мотонейрон). Его название в переводе с латыни означает «приводящий в движение». Именно при его посредстве и происходит сокращение мышц.

Особенность двигательных нервных клеток в том, что их цитоплазма не окружает ядро равномерно, а образует два отростка. Один из них более короткий (дендрит) принимает нервный импульс, второй (аксон) передает его дальше.

Таким образом, двигательный периферический нейрон проводит нервный импульс от центральной нервной системы к мышце. В мышечной ткани его длинный отросток разветвляется и соединяется с десятками мышечных волокон.

Виды двигательных нейронов

По локализации моторные нейроны подразделяются на центральные и периферические. Центральные расположены в ткани головного мозга. Они отвечают за сознательные контролируемые мышечные сокращения.
Двигательные нейроны, идущие непосредственно к мышечным волокнам, называют соматическими.

Тела двигательных нейронов соматической нервной системы расположены в области передних рогов спинного мозга и располагаются группами, каждая из которых отвечает за сокращение строго определенной мускулатуры. К примеру, мотонейроны шейного отдела управляют мускулатурой рук, поясничного отдела отвечают за иннервацию ног.

Периферические нервные клетки, отвечающие за движения, классифицируются следующим образом:

• большие альфа-мотонейроны;
• малые альфа-мотонейроны;
• гамма-мотонейроны;
• клетки Реншо.

Большие альфа-клетки формируют крупные проводящие стволы. Малые альфа и гамма-нейроны имеют более тонкие аксоны. Клетки Реншо входят в состав крупных стволов и служат для коммутации сигналов.

Гамма-мотонейронная петля

Функции мотонейрона

Центральные и периферические двигательные нервные клетки работают согласовано. Совместно они обеспечивают сокращение определенных групп мышц и позволяют человеку выполнять какие-либо действия.

Для координированных движений конечностей необходимо одновременное сокращение сгибателей и разгибателей. При работе сгибателей первоначальный сигнал возбуждения возникает в области прецентральной извилины соответствующего полушария.

За это действие отвечают клетки, называемые пирамидными. Собранные вместе их отростки образуют так называемый пирамидный двигательный путь. Далее сигнал идет к передним рогам спинного мозга, откуда передается уже непосредственно в миофибриллы.

Активирующее влияние на мотонейроны мышц разгибателей оказывают специальные центры задних отделов больших полушарий. Они формируют дорсальный и вентральный пути. Таким образом, в формировании координированного движения участвуют две области головного мозга.

По характеру функции нервные клетки, задействованные в процессе мышечного сокращения, подразделяются на двигательные и вставочные нейроны. Первые ответственны за исполнительную функцию, в то время как для координации нервных импульсов служат вставочные. Эта особая разновидность имеет меньшие размеры и более многочисленна.

Для сравнения — в области передних рогов их в 30 раз больше чем двигательных. Когда возбуждение проводится по аксону двигательного нерва, оно переходит первоначально на вставочный нейрон. В зависимости от характера сигнала он может быть усилен либо ослаблен, после чего передается дальше.

Клетки вставочного типа имеют больше отростков и более чувствительны. Они обладают большим числом отростков и их еще называют мультиполярными.

Для оптимизации сигналов исходящих по аксонам и идущим к мышечным волокнам, служат специальные клетки Реншоу, которые передают возбуждение с одного отростка на другой. Такой механизм служит выравниванию интенсивности нервного сигнала.

По отростку мотонейрона импульс достигает мышечного волокна, которое сокращается. Каждая группа мотонейронов и иннервируемые ими мышечные волокна отвечают за определенные движения.

Нервные клетки, обеспечивающие двигательную функцию:

Большие альфа-нейроны, проводящие сильный импульс, вызывают сокращение миофибрилл. Малые проводят слабые сигналы и служат для поддержания тонуса мускулатуры.

Помимо волокон, отвечающих за сокращение, в мышечной ткани есть и специальные спиральные фибриллы, регулирующие силу напряжения мускулатуры.

Эти экстрафузальные мышечные волокна иннервируются гамма-нейронами.

Возбуждение гамма-мотонейрона приводит к увеличению растяжения миофибрилл и облегчает прохождение импульса сухожильных рефлексов. Примером может быть прохождение нервного сигнала по дуге коленного рефлекса.

Слаженной работой периферических мотонейронов достигается тонкая настройка мышечного тонуса, что позволяет выполнять точные координированные движения. При поражении периферических двигательных нейронов мышечный тонус исчезает и движения невозможны.

Периферическая нервная система

Главными компонентами периферической нервной системы являются нервы, которые соединяют центральную нервную систему с другими частями тела, и ганглии—груп­пы нервных клеток, расположенных в раз­ных точках нервной системы.

Нерв—это пучок двигательных и чувст­вительных волокон вместе с соединитель­ной тканью и кровеносными сосудами. Крупные нервы (их 43) идут фактически из центральной нервной системы: 12 пар выходят из нижней части головного мозга (черепно-мозговые нервы) и 31 пара—из спинного мозга (спинномозговые нервы).

Черепно-мозговые нервы обслуживают главным образом органы чувств и мыш­цы головы, хотя очень важный черепной нерв—блуждающий нерв — обслужива­ет органы пищеварения, сердце и воздуш­ные проходы в легких. Некоторые череп­но-мозговые нервы, такие, как зритель­ный нерв, идущий к глазу, содержат только чувствительные волокна. Спинномозговые нервы отходят от спинного мозга через определенные про­межутки и всегда содержат как двигатель­ные, так и чувствительные волокна. Они обслуживают все части тела ниже шеи. Каждый спинномозговой нерв соединен со спинным мозгом двумя корешками, один из которых содержит двигательные волок­на, а другой—чувствительные волокна. Сразу по выходе из спинного мозга чувст­вительные и двигательные волокна соеди­няются, образуя нерв, но каждая группа волокон действует независимо от другой, как два провода в электрическом проводе. (Хотя черепно-мозговые нервы также со­единены с нижней частью головного мозга корешками, чувствительные и двигатель­ные волокна образуют разные нервы.)

На небольшом расстоянии от спинного мозга каждый спинномозговой нерв раз­ветвляется, и каждое ответвление делит­ся, в свою очередь, на множество еще более мелких, образуя сеть, охватыва­ющую весь организм.

И чувствительные, и двигательные во­локна являются частью чувствительных и двигательных нейронов. Чувствитель­ные и двигательные волокна перифери­ческой нервной системы — всего лишь са­мые длинные волокна соответствующих нейронов. Например, двигательное воло­кно из нейрона в спинном мозге может не прерываясь, тянуться до мышцы в стопе.

Соматическая и вегетативная системы

Периферическая нервная система имеет два главных подразделения: соматичес­кую нервную систему, находящуюся под постоянным контролем человека, и веге­тативную систему, находящуюся под его бессознательным контролем.

Соматическая система выполняет двой­ственную задачу. Во-первых, она собира­етинформацию об окружающем мире от органов чувств, таких, как глаза, в кото­рых находятся специальные рецепторные клетки. Сигналы от этих рецепторов пере­носятся в центральную нервную систему по чувствительным волокнам. Во-вторых, соматическая система передает сигналы по двигательным волокнам от централь­ной нервной системы к скелетным мыш­цам, вызывая таким образом движение.

Вегетативная система ответственна, главным образом, за поддержание автома­тических(происходящих без специальных умственных или других усилий со сторо­ны человека) функций таких органов, как сердце, легкие, желудок, кишечник, моче­вой пузырь, половые органы и кровенос­ные сосуды. Вегетативная система состоит исключительно из двигательных нервов, действующих как реле между спинным мозгом и различными мышцами.

Вегетативная нервная система делится на две части—симпатическую и парасим­патическую. Каждая из них использует свой медиатор, каждая устроена по-своему и каждая оказывает свое особое действие на орган, который обслуживает. Напри­мер, парасимпатические нервы, обслуживающие бронхиальные пути, идущие в легкие и обратно, заставляют их сжи­маться (сужаться). Симпатические нервы, идущие в тот же участок тела, вызывают расширение бронхиальных проходов.

Вся вегетативная система контролирует­ся участком головного мозга, называемый гипоталамус. Он получает информацию о любом изменении, к примеру, изменении в химическом балансе организма, и коррек­тирует вегетативную систему с целью вер­нуть организм к правильному балансу. Ес­ли, например, уровень содержания кисло­рода падает из-за физической нагрузки, гипоталамус дает команду вегетативной нервной системе увеличить частоту сердеч­ных сокращений для снабжения организма более богатой кислородом кровью.

Центральная нервная система

Периферическая нервная система служит только для передачи сенсорных и двига­тельных сигналов от центральной нервной системы к мышцам тела, железам и орга­нам чувств. Она не играет фактически ни­какой роли ни в анализе чувствительных импульсов, ни в возбуждении двигатель­ных сигналов. Оба эти процесса и еще ог­ромное количество других процессов про­исходят в центральной нервной системе.

Головной мозг и спинной мозг образуют центральный процессор нервной системы. Они получают импульсы по чувствитель­ным волокнам от органов чувств и рецеп­торов тела, отбирают и анализируют их, а затем по двигательным волокнам посылают команды, вызывающие соответству­ющую реакцию в мышцах и железах.

Аналитический, или обрабатывающий информацию, процесс может быть отно­сительно простым для некоторых функ­ций, выполняемых спинным мозгом, но анализ в головном мозге — это в высшей степени сложный процесс, требующий участия тысяч самых разнообразных нейронов. Хотя многие чувствительные нейроны заканчиваются, а многие двига­тельные нейроны возникают в головном мозге, все же большинство нейронов го­ловного мозга являются объединенными; их задача—отбирать, анализировать и хранить информацию. Вся центральная нервная система долж­на поддерживаться обильным кровоснаб­жением, так как с кровью поступают кис­лород и питательные вещества. Система защищена также двумя видами покрытия. Первое покрытие—костное: головной мозг находится в черепе, а спинной мозг—в позвоночнике. Второе покрытие представ­ляет собой три мозговые оболочки из воло­книстой ткани. Такими оболочками покрыты весь головной мозг и весь спинной мозг.

Спинномозговая жидкость—это про­зрачная, неплотная жидкость, обтекающая оболочки мозга (головного и спинно­го) и проходящая через желудочки голов­ного мозга. Эта жидкость может оказывать амортизирующее действие и помогает та­ким образом защищать от повреждений жизненно важные ткани мозга.

Жидкость беспрерывно образуется из крови специализированными клетками в сосудистой оболочке желудочков голов­ного мозга. В противоположность сердеч­ным желудочкам, имеющим собственные названия, желудочки головного мозга но­сят свои номера. Нумерация идет с верх­ней части вниз, а первый и второй желу­дочки (известные как боковые желудоч­ки)— самые большие.

Спинномозговая жидкость течет из бо­ковых желудочков через узкое отверстие в маленький третий желудочек и затем через еще более узкий канал, церебраль­ный проток, в четвертый желудочек (чуть более широкий, чем третий желудочек). Отсюда через отверстия в верхней части желудочка жидкость проходит в особые накопительные полости (цистерны), кото­рые окружают ствол головного мозга у ос­нования мозга. Затем жидкость движется вверх через верхнюю часть головного моз­га (по полушариям) и вновь абсорбируется специальн ыми наростами, называемыми арахноидальными грануляциями и находящимися на паутинной оболочке- одной из трех оболочек головного мозга.

Спинной мозг

Спинной мозг представляет собой столб нервной ткани, примерно цилиндриче­ской формы, длиной около 40 см, кото­рый тянется внутри позвоночника от го­ловного мозга до нижней части спины. Мозг состоит из скоплений нейронов и пучков нервных волокон. Серое веще­ство— так называются скопления нер­вных клеток — имеет в поперечном сече­нии форму буквы Н, с задним и передним отростками в каждой половине. Передний отросток состоит из двигательных нейро­нов, задний — содержит ганглии соедини­тельных и чувствительных нейронов.

Серое вещество окружено белым веще­ством. Это белое веществоразделено на три столба и содержит восходящие и нис­ходящие нервы, которые соединяют го­ловной мозг и спинной мозг в общих на­правлениях. Нисходящие нервыпосылают двигательные импульсы из головного мозга в периферическую нервную систе­му, в то время как восходящие нервы проводят сенсорные импульсы от органов чувств в головной мозг.

Функции спинного мозга

У спинного мозга есть две главныефункции. Во-первых, он служит двусторонней проводящей системой между головным моз­гом и периферической нервной системой. Это достигается с помощью чувствительных и двигательных нейронов, чьи волокна вы­тягиваютсядлинными пучками из частей головного мозга. Они тянутся на разные рас­стояния вдоль спинного мозга и на концах, наиболее удаленных от головного мозга, вступают в контакт с волокнами или уз­лами чувствительных и двигательных ней­ронов, принадлежащих к периферической нервной системе. Сигналы передаются через синапсы между периферическими нервны­ми клетками и нейронами спинного мозга.

Вторая функция спинного мозга—кон­троль над простой рефлекторной деятельностью. Он осуществляетсянейронами, чьи волокнатянутся на небольшое рас­стояние вверх и вниз по спинномумозгу, и интернейронами, которые транслируют импульсы непосредственно между чувствительными и двигательными нейронами.

Если, например, человек случайно положил руку на горячую плиту, болевые рецепторы в коже пошлют импульсы по чувствительным волокнам к спинному

мозгу.Часть этих импульсов немедленно передается нервными клетками в двига­тельныенейроны, которые контролируют движения мышц рук икистей, и человек быстро автоматически отдергивает руку. Другая часть импульсов движется вверх по спинному мозгу и передается интернейронами к двигательным нейронам, контро-лирующим движение шеи. Голова автома­тически поворачивается к источнику бо­ли. Еще одна группа импульсов доходит до головного мозга и вызывает осознанное чувство горячего и боли.

Головной мозг

В основном головной мозг можно разделить на три различных отдела: задний мозг, средний мозг и передний мозг. Каждый из этих отделов, в свою очередь, делится на участки, которые имеют вполне конкретные функции и в то же время связаны сложными отношениями с другими частями мозга.

Самая большая структура заднего моз­га— мозжечок. Этот участок имеет отноше­ние, главным образом, к двигательной активности человека. Мозжечок рассылает сигналы, которые вызывают бессознатель­ные движения в мышцах, способствующие сохранению положения тела и равновесия; мозжечок действует согласованно с двигательными участками головного мозга для координации движений тела.

Ствол мозга, который соединяет головной мозг со спинным мозгом, включает в себя часть заднего мозга, весь средний мозг и часть переднего мозга. Именно здесь, в стволе мозга, все входящие и исходящие импульсы встречаются и перекрещиваются, ибо левой стороной тела управляет правая сторона головного мозга и наоборот.

Различные структуры в стволе мозга, включая и такие, как продолговатый мозг, а также мост заднего мозга и ретикулярная формация (иногда называемая активирую­щей ретикулярной системой) среднего моз­га, отвечают за саму жизнь. Они контролируют частоту сердечных сокращений, кровяное давление, глотание, кашель, ды­хание и бессознательное состояние.

Одна из самых важных функций го­ловного мозга — контроль над уровнем сознания. Именно ретикулярная форма­ция просеивает всю массу входящей ин­формации и решает, что именно является достаточно важным для подключения го­ловного мозга. Нервные пути со всего тела имеют ответвления к ретикулярной формации и питают ее беспрерывным по­током электрических сигналов, которые возникают в нервных клетках. В свою очередь, под воздействием этих импуль­сов ретикулярная формация рассылает сигналы в разные точки по всему головному мозгу, в соответствующие центры, где сигналы собираются, сопоставляются и вызывают ответную реакцию.

Если скорость этого движущего про­цесса замедляется или что-то мешает его осуществлению, часть мозга, известная как кора головного мозга, утрачивает ак­тивность, и человек теряет сознание.

Головной мозг и гипоталамус

Самая большая часть всего головного мо­зга— собственно мозг, расположенный в переднем мозге. У человека он развит в большей степени, чем у любого живот­ного, и играет главную роль в процессах мышления, памяти, сознания и высшей умственной деятельности. Именно сюда другие части мозга передают поступаю­щие импульсы для их дифференциации.

Мозг разделен как раз посередине на две половины, называемые полушариями головного мозга. Они соединяются у ос­нования толстым пучком (тяжем) нер­вных волокон — мозолистым телом. Хо­тя оба полушария являются зеркальным отражением друг друга, они выполняют совершенно разные функции и работают друг с другом через мозолистое тело.

В центре мозговых полушарий находится скопление серого вещества (нервных кле­ток), называемое базальным ядром. Эти клетки образуют сложную контрольную систему, координирующую мышечную дея­тельность, которая позволяет телу совер­шать определенные типы движения свобод­но и бессознательно. Такого рода мышечная деятельность проявляется в размахивании руками во время ходьбы, в изменении выражения лица и в расположении конечностей перед вставанием и ходьбой.

Гипоталамус лежит в основании мозга, под двумя полушариями. Он находится непосредственно под другой важной структурой в переднем мозге—таламусом, который работает подобно теле­фонному коммутатору между спинным мозгом и полушариями головного мозга.

Гипоталамус представляет собой скоп­ление специализированных нервных центров, соединенных с другими важны­ми участками мозга, а также с гипофи­зом. Этот участок головного мозга отвеча­ет за контроль над такими жизненно важ­ными функциями организма, как еда, сон и регулирование температуры тела. Он также тесно связан с эндокринной (гор­монной) системой.

Гипоталамус соединен нервными про­водящими путями с лимбической систе­мой, которая тесно связана с центрами обоняния в головном мозге. Эта часть мозга имеет также связи с участками, управляющими другими органами чувств, поведением и организацией памяти.

Кора головного мозга

Кора головного мозга—это слой серого вещества, толщиной три миллиметра, весь в извилинах, лежащий поверх внешней стороны головного мозга. Эта часть голов­ного мозгадостигла такого высокого раз­вития у человека, что ей приходится укладываться, все больше извиваясь, чтобы уместиться внутри черепа. Если распря­мить этот слой, он займет площадь в 30 раз большую, чем занимает в свернутом виде.

Среди всех этих складок находятся определенные очень глубокие борозды, которые делят каждое полушарие коры на четыре участка, называемые долями. Каждая доля выполняет одну или не­сколько специфических функций. Височ­ные доли связаны со слухом и обоняни­ем, теменные доли—с осязанием и вку­сом, затылочные доли — со зрением, а лобные доли — с движением, речью и сложным мышлением человека.

В пределах каждой из этих долей есть специальные сегменты, принимающие чувствительные импульсы из какого-ли­бо одного участка тела. Например, осяза­ние в теменной доле представлено кро­шечной зоной, принимающей только ощущения от колена, и большой зоной— для большого пальца кисти руки. Вот почему участки тела, подобные большо­му пальцу, гораздо чувствительнее, чем участки типа колена. Этот же принцип применяется в других чувствительных, а также и в двигательных частях тела. Именно в коре головного мозга инфор­мация, полученная от пяти органов чувств — зрительная, слуховая, осяза­тельная, вкусовая и обонятельная,— ана­лизируется и обрабатывается с тем, что­бы другие части нервной системы могли при необходимости ее использовать. К тому же преддвигательные и двига­тельные участки коры взаимодействуют с другими участками центральной нер­вной системы и периферической нервной системы с целью обеспечить скоординированность движений, жизненно необхо­димую для всех видов сознательной дея­тельности человеческого тела.

Глаза

Когда люди хотят объяснить, как они видят, глаз обычно сравнивают с пре­красно сконструированным фотоаппара­том, однако, чтобы полностью понять, как внешний мир отражается в крошеч­ной камере глаза, нужно обратиться к первоосновам этого процесса.

Для понимания природы света лучше всего считать его передающей средой. Ис­ходя из любого источника, свет отража­ется от предметов во всех направлениях, унося с собой возможность для предметов быть видимыми.

Другой важный фактор, касающийся характеристики света,— это способность обычно прямых лучей света преломляться при прохождении через определенную среду, например, через стеклянную линзу специальной формы в фотоаппарате или через линзу, состоящую из тканей, в человеческом глазе.

Более того, степень преломления мож­но регулировать с помощью формы лин­зы. Лучи света можно сконцентрировать, чтобы получить крошечные, но точные изображения крупных предметов.

Роговица

Когда луч света падает на глаз, вначале он встречает это круглое прозрачное окно, называемое роговицей: роговица— первая из двух линз глаза. Это сильная линза с неподвижным фокусом. Опти­ческая сила роговицы составляет до двух третей общей оптической силы глаза. При этом роговица имеет толщину всего полмиллиметра в центре и один миллиметр в том месте, где она соединяется с белком глаза, называемым склерой.

Роговица состоит из пяти слоев. Снару­жи находится слой, толщиной в пять кле­ток, называемый эпителием, он соот­ветствует коже тела. Подним находится эластичный, похожий на волокно слой, известный как слой Боумана. Затем идет основной слой (строма), состоящий из коллагена. Это самая плотная часть рого­вицы. Строма помогает уберечь роговицу от инфекции за счет содержащихся в ней различных антиинфекционных антиге­нов: считается, что строма контролирует возможные воспаления в роговице.

За слоем стромы находится другой слой, толщиной в одну клетку, называ­емый эндотелием. Этот тонкий слой обес­печивает прозрачность роговицы и под­держивает баланс водного обмена между глазом и роговицей. Однажды сформиро­вавшись, клетки этого слоя не могут об­новляться, и поэтому травма или заболе­вание эндотелия могут вызвать постоян­ное нарушение зрения. Последний слой, который называется мембраной Десцемета, является эластичным.

Слезная пленка покрывает эпителий. Без слез роговица не имела бы защиты против бактериальных микроорганизмов, загрязне­ния и пыли. Слезная пленка создает также оптический слой—без слез эпителий поте­рял бы свою прозрачность и помутнел.

Пройдя сквозь роговицу, луч света по­падает в первую из двух камер внутри глаза — переднюю камеру. Она наполнена водянистой — внутриглазной — жид­костью, которая постоянно обменивается.

Сосудистая оболочка глазного яблока

Сосудистая оболочка глазного яблока— это участок, который состоит из трех четко различимых структур, располо­женных в центре глазного яблока: соб­ственно сосудистая оболочка глаза, рес­ничное (цилиарное) тело и радужная оболочка глаза. Эти структуры вместе иногда называют увеальным трактом.

Собственно сосудистая оболочка представляет собой тонкий покров из мембран между внешней защитной склерой и сет­чаткой. Эта мембрана богата кровеносны­ми сосудами, которые питают сетчатку и создают сложную решетчатую структу­ру во всем глазе. В такой решетке есть опорная ткань, содержащая разное коли­чество пигмента, что не позволяет свету метаться по задней стенке глаза, создавая спутанные образы.

Ресничное тело состоит из заострен­ных участков увеального тракта в самой передней части глаза. Его роль — изме­нять форму хрусталика движением цилиарной мышцы, позволяя человеку сфоку­сировать взгляд на ближайших объектах, а также вырабатывать внутриглазную жидкость, которая циркулирует в камере между хрусталиком и внутренней поверхностью роговицы.

К ресничному телу подходит третья спе­циализированная зона — радужная обо­лочка, образующая заднюю часть в перед­ней камере. Это та часть глаза, пигмент которой дает глазу его цвет. Она действует как диафрагмальное отверстие в фотоап­парате; ее мышечные волокна расширяют или сужают зрачок, контролируя интен­сивность света, попадающего на сетчатку.

Если в зрачок попадает сильный свет, зрачок уменьшается без осознанного уси­лия человека. При сумеречном свете зра­чок увеличивается. Возбуждение, страх и использование некоторых лекарств также заставляют зрачок глаза расши­ряться или сужаться.

Сразу позади радужки находится мяг­кий, эластичный, прозрачный хрусталик. Он сравнительно невелик, так как боль­шую часть работы за него делает роговица.

Стекловидное тело и сетчатка

Позади хрусталика находится главная — внутренняя — камера глаза. Она напол­нена веществом, которое называется стек­ловидным телом, имеющим желеподобную структуру; это вещество делает глаз твердым и эластичным. Через центр ка­меры проходит стекловидный канал — остатки канала, несшего артерию в пе­риод внутриутробного развития. Изогнутая внутренняя часть глазного яблока выстлана по всей внутренней ка­мере светочувствительным слоем, кото­рый называется сетчаткой. Она состоит из двух различных типов светочувстви­тельных клеток, называемых по их форме палочками и колбочками.

Палочки чувствительны к малоинтен­сивному свету и не различают цвета, что делают за них колбочки. Колбочки также отвечают за прозрачность; их особенно много в задней части глаза, на участке, из­вестном как ямка, или пятно. Тут же хру­сталикфокусирует самый четкий образ, и именно там человек видит лучше всего.

Фокусирование

Окружающая ямку, или пятно, сетчат­ка дает четкие образы, но ближе к ее краям появляется периферическое зре­ние, когда человек видит «наполовину».

Вместе центральное зрение и перифе­рическое зрение создают целостную кар­тину окружающего мира.

Зрительный нерв

Каждая светочувствительная клетка в сетчатке соединена нервом с головным мозгом, где вся информация об образах, цвете и форме собирается и обрабатыва­ется. Все эти нервные волокна собирают­ся вместе в задней части глаза и образу­ют один главный «кабель», известный как зрительный нерв. Он выходит из глазного яблока через костный туннель в черепе и вновь возникает чуть ниже головного мозга в области гипофиза, что­бы присоединиться ко второму зритель­ному нерву.

Справа: Правый и левый глаза имеют слегка отличающиеся друг от друга поля зрения. Каждое поле зрения разделено на правую и левую стороны. Когда лучи света достигают сетчаток, они меняются местами и поворачиваются. Эти лучи путешествуют по зрительным нервам к зрительному перекрестку, где происходит перекрещивание. Вся информация с левой стороны каждого глаза идет по зрительному нерву через латеральное коленчатое тело и область зрительной лучистости к правой зрительной зоне коры головного мозга и наоборот. Потом изображения совмещаются и интерпретируются головным мозгом.

Нервы с обеих сторон затем пересе­каются, так что часть информации от левого глаза поступает в правую поло­вину мозга и наоборот. Нервы височной стороны каждой сетчатки не пересекаются и остаются на той же половине головного мозга, тогда как волокна из той части глаза, которая выполняет основную ра­боту зрения, идут в разные стороны мозга.

Зрительный нерв — не что иное, как пучок нервных волокон, несущих мель­чайшие электрические импульсы по кро­шечным кабелям, каждый из которых изолирован от соседнего слоем миелина. В центре главного кабеля находится крупная артерия, идущая по всей его длине. Ее называют центральной ретинальной артерией. Эта артерия возникает в задней части глаза, и ее капилляры покрывают всю поверхность сетчатки. Существует соответствующая вена, кото­рая идет в обратном направлении по зри­тельному нерву рядом с центральной ретинальной артерией и уносит кровь с сет­чатки.

Нервы, идущие от сетчатки,— чувствительные нервы; в отличие от двигатель­ных нервов, которые имеют только одно соединение на своем пути к головному мозгу, зрительные нервы соединяются несколько раз. Первая встреча происхо­дит как раз позади той точки, где сенсор­ная информация от разных глаз меняется местами. Эта точка называется зритель­ным перекрестом, она находится близко к гипофизу. Непосредственно за этим пе­рекрестком находится первый узел связи, он называется латеральным коленчатым телом. Здесь информация из левого глаза и правого глаза меняется местами еще раз. Функция этого соединения связана с рефлексами зрачков.

Из латерального коленчатого тела нер­вы веером расходятся на обе стороны вокруг височной части головного мозга, образуя зрительную лучистость. Затем они слегка поворачиваются и собираются вместе, чтобы пройти через главный «коммутатор»—внутреннюю капсулу, где концентрируется вся двигательная и сенсорная информация, снабжающая тело. Отсюда нервы проходят в заднюю часть головного мозга к зрительной зоне коры головного мозга.

Уши

Ухо не только обеспечивает нам чувство слуха, но и чувство равновесия. Ухо — сложный орган; оно делится на три час­ти: наружное ухо, которое улавливает звук как радар; среднее ухо, в котором комплект косточек, похожий на меха­низм, усиливает полученный звук; и внутреннее ухо, которое превращает звуковые колебания в электрические им­пульсы и определяет, в каком положении находится голова.

Импульсы передаются в головной мозг парой нервов, которые находятся рядом друг с другом: вестибулярный нерв для равновесия и улитковый нерв для звука. Наружное и среднее ухо отвечают глав­ным образом за слух; структуры внут­реннего уха, которые интерпретируют положение головы и звуки, являются разными структурами, хотя и находятся в одном органе.

Слух

То, что человек слышит—это звуковые волны, возникающие при колебании молекул воздуха. Длина и сила этих волн определяет громкость звука; громкость измеряется децибелами (dВ). Число коле­баний, или циклов, в секунду составляет частоту: чем больше колебаний, тем вы­ше звук. Частота звука выражается чис­лом циклов в секунду, или в герцах (Нz).

У молодых людей амплитуда слышимой частоты от 20 до 20 ООО Нz в секунду, хотя ухо наиболее чувствительно к звукам в средней частоте от 500 до 4000 Нг. С воз­растом или в случае длительного пребыва­ния в шумной обстановке слух человека становится менее чувствительным к высо­ким частотам. Для измерения степени поте­ри слуха нормальные уровни слуха опре­деляются международным стандартом. Уровень слуха человека—это разница в децибелах между самым слабым чистым звуком, услышанным человеком, и стан­дартной нотой, воспроизведенной специ­альной машиной—аудиометром.

Ухо действует как приемник (наружное ухо), усилитель (среднее ухо) и передат­чик (внутреннее ухо). Приемник представляет собой «мясис­тую» часть уха, называемую ушной ра­ковиной (наружное ухо). В центре рако­вины есть костный канал, ведущий к ба­рабанной перепонке. Стенки канала выделяют воскообразное вещество, пре­дохраняющее кожу от высыхания и ше­лушения.

Усилитель представляет собой систему, состоящую из трех косточек, называе­мых слуховыми. Первая из них—моло­точек, прикрепленная к барабанной перепонке; вторая — стремечко, действитель­но похожая на стремя косточка, прикрепленная к внутреннему уху; и на­ковальня— маленькая косточка, соеди­няющая две первых. Это передающее устройство усиливает движение барабан­ной перепонки в 20 раз.

Из среднего уха узенькая трубочка — евстахиева труба — выходит к миндалинам, что помогает уравновесить давление воздуха с обеих сторон барабанной пере­понки. Щелканье в ушах, когда человек быстро опускается в лифте, вызвано мелкими движениями барабанной перепонки из-за изменений давления воздуха в сред­нем ухе.

Передающая часть уха очень сложна. Механизмы слуха и равновесия образуют общую камеру, наполненную жид­костью, называемой эндолимфой, волны давления передаются через эту жидкость из среднего уха к стремечку.

Механизм слуха расположен в одном конце этой камеры и имеет форму завит­ка, похожего на раковину улитки. Он и называется улиткой; по всей его длине идет тонкая базилярная мембрана, от ко­торой отходят тысячи нервных волокон к улитковому нерву. Изменения в высоте или громкости звуков улавливаются кро­шечными волосками на базилярной мем­бране, как волны от изменения давления, которые передает вверх и вниз по всей длине улитки эндолимфа. Улитковый (кохлеарный) нерв соединяется со спе­циализированным участком мозга, назы­ваемым слуховым центром.

Способ превращения волн в электри­ческие импульсы и их интерпретирова­ние в головном мозге еще не до конца изучены. Современная наука считает, что клетки улитки измеряют волны давления в эндолимфе и превращают их в электри­ческие импульсы. Не ясно также, как ухо различает громкость и высоту звуков.

Равновесие

В качестве органа равновесия ухо несет ответственность за постоянное регулиро­вание положения и движений головы. И если точное положение головы отрегу­лировано правильно, тело приспосабливается к нему, сохраняя равновесие.

Тонкие и высокочувствительные орга­ны равновесия расположены в самой глу­бине уха, в той части, которая называет­ся внутренним ухом и хорошо защищена костями черепа. Здесь находится лаби­ринт трубочек, заполненных жидкостью до разной высоты и под разными углами. Из всех этих трубочек те, что прямо участвуют в контроле за равновесием, называются эллиптическим мешочком (маточкой), сферическим мешочком и костными полукружевными каналами. Эллиптический мешочек и сфериче­ский мешочек заняты в процессе опреде­ления положения головы. Каждая из двух этих полостей содержит мягкую прокладку из клеток, покрытую желеоб­разным веществом с вкрапленными в не­го гранулами мела.

Когда тело находится в вертикальном положении, сила тяжести заставляет эти гранулы нажимать на чувствительные волоски в желе. Волоски посылают в го­ловной мозг сигналы, которые говорят «вертикально».

Когда голова наклоняется вперед, на­зад и вбок, гранулы мела толкают воло­ски, сгибая их по-другому. Это иницииру­ет новые импульсы в головной мозг, ко­торый в случае необходимости может выслать команды мышцам для приведения в соответствие положения тела.

Эллиптический мешочек бывает задей­ствован также, когда тело начинает дви­гаться вперед или назад. Если, например, ребенок бросается бежать, гранулы мела отклоняются назад на волоски, как если бы ребенок падал назад. Как только го­ловной мозг получает эту информацию, он посылает сигналы мышцам, которые заставляют тело наклоняться вперед, вос­станавливая равновесие. Все эти реакции происходят в другом направлении, если ребенок, сидя на стуле, отклоняется назад.

Начало движения и его окончание

Как раз над эллиптическим мешочком в ухе находятся три наполненных жид­костью полукружных канала. У основания каждого канала имеется овальная масса студенистого вещества. В этой массе за­ключены окончания чувствительных во­лосков, которые сгибаются от движения жидкости в каналах при движении головы.

Полукружные каналы подхватывают информацию о том, когда голова начинает и заканчивает движение, что особенно важ­но в момент быстрых, сложных движений.

Когда голова начинает двигаться в ка­ком-либо направлении, жидкость в кана­лах, сохраняя по инерции состояние по­коя, колеблет чувствительные волоски. Волоски посылают импульс в мозг, кото­рый может отреагировать действием. Но когда голова перестает двигаться, особен­но когда она перестает вращаться туда-сюда, жидкость по инерции продолжает двигаться внутри полукружных каналов в течение минуты и более, вызывая у че­ловека чувство головокружения.

Контролирующий центр

Часть головного мозга, наиболее ответст­венная за направление движения мышц для поддержания равновесия тела, назы­вается мозжечком. Глаза тоже играют значительную роль в сохранении равно­весия, так как они поставляют важную информацию о положении тела в отноше­нии окружающего мира. Глаза имеют также важную связь с полукружными каналами. Когда человек начинает дви­гаться, например, влево, движение жид­кости в полукружных каналах заставля­ет глаза двигаться вправо. Но затем меха­низм поддержания равновесия заставляет их сдвинуться влево, чтобы их положе­ние совпало с положением головы.

Такое движение глаз отчасти объясня­ет, почему у людей появляется чувство тошноты, если они пытаются читать в движущемся транспорте, например, в машине или в автобусе. Чтение оказы­вается противоположным действием есте­ственному движению глаз, что и провоци­рует приступы тошноты и рвоту—при­знаки морской болезни.

Как научиться сохранять равновесие

Это длительный процесс, которому посвя­щаются почти два первых года жизни ре­бенка, и еще один год уходит на то, чтобы научиться стоять на одной ноге. Прежде чем абсолютная способность сохранять равновесие будет достигнута, и головной мозг, и мышцы должны стать достаточно развитыми, чтобы обеспечить необходи­мую силу и координацию движений.

Как работает двигательный нейрон?

Для того чтобы возник биоэлектрический импульс, необходима разница потенциалов на оболочке нервной клетки. Это происходит в результате изменения концентрации ионов калия и натрия с наружной и внутренней поверхности мембраны.

В дальнейшем импульс проходит до конца длинного отростка ‒ аксона и достигает места соединения с другой клеткой. Место такого контакта называют синапс.

С другой стороны синапса к месту контакта прилежит короткий ветвящийся отросток ‒ дендрит. Передача сигнала через синапс обусловлена активными химическими веществами, так называемыми медиаторами.

Возникнув на дендрите, сигнал распространяется по его оболочке и переходит далее на аксон. Для сокращения скелетной мышцы сигнал зарождается в мотонейроне коры, проходит по пирамидному пути, переходит на вставочный нейрон и далее в область передних рогов спинного мозга. Заканчивается эта цепь в мышечной ткани.

Результатом возбуждения двигательного центра коры будет сокращение группы мышечных волокон.

Прохождение информации

Нейроны сообщаются между собой при помощи «нервных сообщений». Эти «сообщения» похожи на электрический ток, который бежит по проводам. Иногда, при передаче от одного нейрона к другому, эти импульсы превращаются в химические сообщения.

Нервные импульсы

Информация передается между нейронами подобно электрическому току в проводах. Эти сообщения закодированы: они представляют собой последовательность совершенно одинаковых импульсов. Сам код кроется в их частоте, то есть в числе импульсов в секунду. Импульсы передаются от клетки к клетке, от дендрита, в котором они возникают, к аксону, через который они проходят. Но есть и отличие от электрических сетей – импульсы передаются не при помощи электронов*, а при помощи более сложных частиц – ионов.

Медикаменты, влияющие на скорость импульсов

Существует множество химических препаратов, способных изменить характеристики передачи нервных импульсов. Как правило, они действуют на синаптическом уровне. Анестетики и транквилизаторы замедляют, а иногда и вообще подавляют передачу импульсов. А антидепрессанты и стимуляторы, такие как кофеин, наоборот способствуют лучшей их передаче.

С огромной скоростью

Нервные импульсы должны быстро проходить по телу. Ускорить их прохождение нейронам помогают окружающие их глиальные клетки. Они образуют оболочку нервного волокна, называемую миелиновой. В результате импульсы идут с умопомрачительной скоростью – более 400 км/час.

Химические связи

Передаваемые от нейрона к нейрону сообщения должны превращаться из электрической в химическую форму. Это связано с тем, что, несмотря на свою многочисленность, нейроны никогда не соприкасаются между собой. Но электрические импульсы не могут передаваться, если нет физического контакта. Поэтому нейроны используют для связи между собой специальную систему, называемую синапсами. В этих местах нейроны разделены узким пространством синаптической щелью. Когда электрический импульс приходит к первому нейрону, он высвобождает из синапса химические молекулы, так называемые нейромедиаторы. Эти вещества, вырабатываемые нейронами, перемещаются через синаптическую щель и попадают на специально предназначенные для них рецепторы другого нейрона. В результате возникает еще один электрический импульс.

Импульс между нейронами проходит меньше, чем за тысячную секунды.

Различие нейро-медиаторов

Мозгом вырабатывается около полусотни нейромедиаторов, которые можно подразделить на две группы. Первая состоит из тех, что инициируют возникновение нервного импульса, – их называют возбуждающими. Другие, напротив, замедляют его возникновение – это тормозящие нейромедиаторы. Стоит отметить, что в большинстве случаев нейрон выделяет только один тип нейромедиаторов. И в зависимости оттого, является ли он возбуждающим или тормозящим, нейрон по-разному воздействует на соседние нервные клетки.

Искусственная стимуляция

Отдельный нейрон или группу нейронов возможно стимулировать искусственно при помощи введенных в них электродов, направляющих электрические импульсы в точно обозначенные зоны мозга. Этот метод иногда используют в медицине, в частности для лечения больных страдающих болезнью Паркинсона Эта проявляющаяся в пожилом возрасте болезнь сопровождается дрожанием конечностей. Это дрожание может быть остановлено путем постоянной стимуляции конкретной зоны мозга.

Нейрон — микрокомпьютер

Каждый из нейронов способен принимать сотни сообщений в секунду. И, чтобы не оказаться перегруженным информацией, он должен уметь судить о степени ее значимости и делать ее предварительный анализ. Эта вычислительная деятельность происходит внутри клетки. Там складываются возбуждающие и вычитаются тормозящие импульсы. И, для того чтобы нейрон сгенерировал собственный импульс, необходимо, чтобы сумма предыдущих оказалась больше определенного значения. Если сложение возбуждающих и тормозящих импульсов не превысит этот предел, нейрон будет «молчать».

Информационные дороги

Во всем этом хитросплетении нейронов существуют прекрасно обозначенные пути. Схожие идеи, схожие воспоминания проходят, приводя всегда в действие одни и те же нейроны и синапсы. До сих пор неизвестно, как возникают и поддерживаются эти, подобные контурам электронных схем связи, но очевидно, что они существуют и что, чем они прочнее,тем они эффективнее. Часто используемые синапсы работают быстрее. Этим и объясняется то, почему мы быстрее вспоминаем вещи, которые мы видели или повторяли несколько раз. Однако эти связи возникают не навсегда. Некоторые из них могут исчезнуть, если их недостаточно использовали, а на их месте возникнуть новые. При необходимости нейроны всегда способны создавать новые связи.

Маленькие зеленые точки на фото — гормоны внутри кровеносных сосудов

Химический допинг

Когда говорят, что спортсмен использовал гормональный допинг, это значит, что он принимал гормоны либо в виде таблеток, либо вводя их непосредственно в кровь. Гормоны бывают естественными или искусственными. Самые распространенные – гормоны роста и стероиды, за счет которых мышцы становятся больше и сильнее, а также эритропоэтин – гормон, ускоряющий доставку питательных веществ к мышцам.

Мозг способен производить миллионы операций за доли секунды.

На мозг работают гормоны

Для обмена информацией мозгом используется и другой инструмент – гормоны. Эти химические соединения частично производятся самим мозгом в группе нейронов, расположенных в гипоталамусе. Эти гормоны контролируют производство иных, вырабатываемых в других частях тела в эндокринных железах. Они действуют иначе, чем нейромедиаторы, которые фиксируются непосредственно на нейронах и переносятся с кровью к отдаленным от мозга органам тела, таким как груди, яичники, мужские семенники, почки. Закрепляясь на их рецепторах, гормоны вызывают различные физиологические реакции. Они, например, способствуют росту костей и мышц, управляют чувством голода и жажды и, конечно, влияют на сексуальную активность.

Симптомы поражения центрального двигательного нейрона

Поражения центральных моторных нервных клеток возникают чаще всего при инсульте. При ишемии или кровоизлиянии в вещество больших полушарий участок ткани отмирает. Такие поражения почти всегда односторонние.

Вследствие этого при поражении центральных двигательных нейронов наблюдаются нарушения функции мускулатуры с одной стороны. Самый заметный признак ‒ это односторонний паралич, приводящий к невозможности активных движений в руке и ноге.

С этой же стороны снижается мышечный тонус в туловище и мимической мускулатуре лица. Поражение центральных моторных областей сопровождается рядом изменений рефлекторной деятельности.

Клинически это выражается в появлении разнообразных патологических рефлексов. Их совокупность, снижение тонуса мышц и нарушения чувствительности позволяют врачу установить диагноз.