Физиология: как работает нервная система

Физиология становится гораздо понятнее, если воспринимать нервную систему как центр управления организмом, а не как сухую схему. В этом тексте разбираемся, как нервная система (НС) принимает и обрабатывает информацию, а затем подаёт организму команду действовать.

II часть посвящена работе нервной системы: центральной нервной системе (ЦНС), периферической НС, рефлексам, головному и спинному мозгу, а также вегетативной регуляции. Всё просто: если нервная система работает несогласованно, нарушаются и движения, и дыхание, и мышечный тонус, и адаптация к нагрузке.

Почему изучение физиологии начинается с нервной системы

Главная задача нервной системы, или НС, — координировать работу разных частей организма и объединять их в единое целое. При этом НС воспринимает происходящее во внешней среде и в соответствии с ним меняет работу организма и его поведение.

Когда ты поднимаешься по лестнице, поднимаешь штангу или отдёргиваешь руку от горячей поверхности, мышцы действуют не сами по себе. Рецепторы воспринимают раздражение, нервные импульсы передаются дальше, ЦНС обрабатывает информацию, и ответный сигнал поступает к мышцам или железам. Эта же система обеспечивает психическую деятельность: восприятие, принятие решений, внимание и усвоенные формы поведения.

НС делится на два крупных отдела. ЦНС состоит из головного и спинного мозга. Она обрабатывает информацию, формирует и запускает ответные реакции, а также организует умственную деятельность. Периферическая НС связывает ЦНС с остальными частями организма: передаёт информацию из внутренней и внешней среды и доставляет команды органам-эффекторам.

Физиология и ЦНС: головной и спинной мозг

ЦНС образуют головной и спинной мозг. Основные отделы головного мозга — большой мозг, промежуточный мозг, средний мозг, мост, мозжечок и продолговатый мозг. Средний мозг, мост и продолговатый мозг образуют ствол мозга, который соединяет головной мозг со спинным. Именно здесь расположено множество жизненно важных центров.

Спинной мозг находится в позвоночном канале и в верхней части переходит в продолговатый мозг. На поперечном срезе в центре видно серое вещество, по форме напоминающее бабочку, а вокруг него — белое вещество. В сером веществе расположены скопления нервных клеток, а в белом — проводящие пути, по которым импульсы передаются вверх и вниз. Головной и спинной мозг работают вместе: организуют функции организма и согласуют работу систем органов.

• Большой мозг — самая крупная часть головного мозга. Он делится на полушария и доли и связан с произвольными движениями, настроением, мотивацией, восприятием, памятью и принятием решений.
• Промежуточный мозг включает таламус, субталамус, гипоталамус и эпиталамус. Таламус передаёт информацию, поступающую от рецепторов, а гипоталамус участвует в регуляции вегетативных функций, работы эндокринной системы, температуры тела, приёма пищи, эмоций и циклов сна и бодрствования.
• Средний мозг участвует в зрительных и слуховых рефлексах, а также в неосознанной координации мышечного тонуса и движений.
• Мост содержит ядра и проводящие пути. Здесь также расположены центр сна и дыхательный центр.
• Мозжечок регулирует равновесие, тонус мышц, а также амплитуду, силу и скорость движений.
• Продолговатый мозг — участок длиной около 3 см, в котором расположены центры дыхания, сердечной деятельности, глотания, рвоты, кашля и чихания.

Белое вещество большого мозга образовано проводящими путями. Ассоциативные волокна связывают разные участки коры в пределах одного полушария, комиссуральные — полушария между собой, а проекционные — большой мозг с другими отделами головного мозга и со спинным мозгом. Серое вещество коры содержит, в частности, звёздчатые и пирамидные клетки. Первые принимают афферентные импульсы, вторые участвуют в передаче эфферентных импульсов к мотонейронам ствола мозга и спинного мозга.

Как передаётся нервный импульс и возникает рефлекс

Периферическая НС делится на афферентный, или чувствительный, и эфферентный, или двигательный, отделы. Афферентный отдел передаёт информацию от рецепторов в ЦНС. Рецепторы бывают нескольких видов: экстерорецепторы воспринимают раздражения из внешней среды, интерорецепторы — из внутренней среды организма, а проприорецепторы расположены в мышцах, сухожилиях и связках.

Эфферентный отдел передаёт команды от ЦНС дальше. Его соматическая двигательная часть проводит импульсы к скелетным мышцам. Автономная, или вегетативная, часть направляет импульсы к гладким мышцам, сердечной мышце и железам. Здесь есть важное различие: движение скелетной мышцы может быть произвольным, а внутренние органы преимущественно работают в фоновом режиме — тебе не приходится об этом задумываться.

Рефлекс — это ответная реакция организма на раздражение из внешней или внутренней среды, которая осуществляется при участии ЦНС. Безусловные рефлексы врождённые: например, отдёргивание руки при уколе. Условные рефлексы формируются в течение жизни, когда раздражители многократно действуют совместно. Они важны для адаптации, формирования двигательных навыков и развития речи.

Рефлекторная дуга — это путь, по которому возбуждение проходит от места раздражения до органа, осуществляющего ответную реакцию. Её звенья — чувствительный рецептор, афферентные нейроны, расположенные в ЦНС вставочные нейроны, передающие сигнал дальше, эфферентные, или центробежные, нейроны и исполнительные органы, например мышцы и железы.

Физиология на практике: вегетативная нервная система

Вегетативная нервная система делится на симпатический и парасимпатический отделы. Симпатический отдел подготавливает организм к физической нагрузке. Он может повышать частоту и силу сердечных сокращений, расширять бронхи, влиять на кровеносные сосуды и направлять ресурсы на действия, которых требует ситуация.

Парасимпатический отдел во многом действует противоположным образом. Он поддерживает пищеварение, способствует сокращению мышц мочевого пузыря и расслаблению сфинктеров, а также снижает частоту сердечных сокращений. Что это означает на практике? Тело не может постоянно находиться в готовности к спринту. Ему нужно ещё и восстанавливаться, переваривать пищу, спать и накапливать энергию.

Для описания симпатического влияния также используют термин «трофическое». Например, симпатический нерв не запускает сердечные сокращения с нуля, поскольку сердце обладает автоматизмом. Однако сокращения могут усиливаться благодаря изменению функционального состояния сердечной мышцы, повышению её возбудимости и сократительной способности, а также более эффективному протеканию обменных процессов.

В стволе мозга расположена ретикулярная формация, состоящая из рассеянных по нему ядер. К ней поступают афферентные нервные волокна из многих областей. Ретикулярная формация помогает регулировать циклы сна и бодрствования. Зрительные и звуковые раздражители, а также умственная деятельность поддерживают бодрость, тогда как монотонный сигнал может вызывать дремоту.

Значение ствола мозга не стоит недооценивать. Средний мозг, мост и продолговатый мозг обеспечивают связь между головным и спинным мозгом. Здесь расположены ядра черепных нервов: из 12 нервов 10 выходят из головного мозга через его ствол. Желудочки мозга сообщаются с центральными каналами спинного мозга. Даже небольшое повреждение ствола мозга может угрожать жизни.

Что физиология помогает понять о движении

Спинной мозг — не просто кабель, соединяющий головной мозг с мышцами. У него есть и собственная рефлекторная функция. Благодаря нервным центрам спинного мозга рефлексы могут осуществляться самостоятельно, а его проводниковая функция обеспечивает передачу возбуждения другим нервным центрам.

В сером веществе спинного мозга выделяют 2 передних и 2 задних рога: передний, задний и боковой рог. В передних рогах расположены тела эффекторных нервных клеток, в задних — чувствительные ядра. В белом веществе проходят восходящие и нисходящие проводящие пути. Восходящие пути передают чувствительные импульсы от периферии к спинному мозгу. Нисходящие пути проводят эфферентные импульсы от разных отделов головного мозга к двигательным клеткам спинного мозга.

Нервные волокна, выходящие из спинного мозга или входящие в него, образуют передние, или двигательные, и задние, или чувствительные, корешки. В каждом межпозвоночном отверстии они объединяются в спинномозговой нерв. Перед соединением с передним корешком задний корешок образует чувствительный узел — спинномозговой ганглий. У человека 31 пара спинномозговых нервов.

Применительно к тренировкам это многое объясняет. Работа мышц зависит не только от силы или желания. Для точного движения нужны восприятие сенсорной информации, её обработка в ЦНС, двигательный ответ, равновесие, мышечный тонус и поддержка вегетативной нервной системы. По сути, каждое плавное приседание или беговой шаг — небольшой совместный проект всей нервной системы.

Частые вопросы

Чем ЦНС отличается от периферической нервной системы?

ЦНС состоит из головного и спинного мозга и обрабатывает информацию. Периферическая нервная система связывает ЦНС с рецепторами, мышцами, железами и внутренними органами.

Зачем организму нужны рефлексы?

Рефлексы обеспечивают быструю реакцию на раздражитель. Одни из них врождённые, другие формируются в процессе обучения и повторяющегося опыта.

Как вегетативная нервная система влияет на тренировку?

Симпатический отдел помогает подготовиться к нагрузке, а парасимпатический поддерживает восстановление. Нужны оба, поскольку организм должен уметь и работать, и успокаиваться.

Автор: EKFL

Источник: ВОЗ — физическая активность.

Приходи на тренировку! ArtGym