Тема 1. Организация нервной системы

Нервная система человека состоит из миллиардов отдельных нервных клеток (10¹¹), которые называются нейронами и соединены между собой электрическими или химическими связями. Место контактов двух нейронов называется синапсом. Один нейрон может контактировать с сотнями других. От тела нейрона или сомы отходят небольшие отростки, которые называются дендритами, и более длинный нитевидный отросток, который называется аксоном и выходит из клетки в области т. н. аксонного холмика. Поверхность сомы и дендритов покрыта синаптическими бляшками афферентных нейронов, которые образуют область, воспринимающую внешние воздействия. Когда суммарные изменения в области аксонного холмика превысят критическую величину аксон проводит возбуждение от дендритной зоны по направлению к синаптическим бляшкам, которые образуют контакты со следующими элементами в нервной цепи. Электрические свойства нейрона определяются разностью концентраций ионов натрия и калия внутри нейрона и во внеклеточной среде. В состоянии покоя концентрация ионов калия в 10 раз выше внутри нейрона, чем снаружи, а концентрация ионов натрия в 10 раз выше во внеклеточной среде, чем внутри нейрона. Активное перекачивание ионов через мембрану в направлении противоположном градиентам их концентрации, приводит к разделению электрических зарядов, а между внутренней и наружной поверхностями мембраны появляется разность потенциалов. В состоянии покоя внутри нейрона потенциал равен – 70-мВ, а снаружи мембраны - +50 мВ. Отрицательный заряд внутри клетки обусловлен отрицательно заряженными аминокислотными радикалами. Импульс, приходящий к синапсу афферентного нейрона, высвобождает химический медиатор, который действует на постсинаптическую мембрану другого нейрона и повышает её проницаемость для ионов. В результате выхода ионов калия наружу и входа ионов натрия внутрь повышается внутренний потенциал нейрона (деполяризация) и возникает т. н. потенциал действия, который определяет передачу нервного импульса. Кроме возбудительных синапсов существуют тормозные синапсы, которые вызывают понижение внутреннего заряда (гиперполяризацию) за счет входа внутрь ионов хлора и выхода наружу ионов калия.

В структурно-функциональном плане можно выделить центральную нервную систему (ЦНС) и периферическую нервную систему. ЦНС состоит из головного мозга, ствола мозга и спинного мозга. Все остальное относится к периферической нервной системе, которую подразделяют на соматическую и вегетативную. Соматическая нервная система состоит из нервов, идущих к органам чувств и от двигательных органов. Она иннервирует произвольную поперечно-полосатую мускулатуру. Вегетативная или висцеральная нервная система управляет внутренними органами, иннервирует непроизвольную гладкую мускулатуру. Соматические и вегетативные реакции в пределах целостного организма часто бывают сопряжены между собой.

Спинной мозг является связующим звеном между головным мозгом и периферической нервной системой. Спинной мозг самостоятельно осуществляет лишь несколько простых рефлексов, например, коленный. В центре головного мозга расположены наиболее древние системы, которые контролируют основные физиологические функции. Спинной мозг при входе в череп расширяется и образует ствол мозга, в котором расположены центры, ответственные за основные физиологические процессы: дыхание, работу сердца, пищеварение и др. В эту центральную область входит также ретикулярная система – сеть волокон, управляющих сном и бодрствованием; таламус обеспечивает сенсорное переключение на пути к коре мозга; гипоталамус регулирует висцеральные и соматические функции (температуру тела, обмен веществ, гормональный баланс и др.); гипофиз – железа внутренней секреции; варолиев мост представлен в основном нервными волокнами: мозолистое тело – волокна, соединяющие оба полушария мозга. Центральная часть окружена лимбической системой, которую, в свою очередь, окружает кора мозга.

Вегетативную нервную систему подразделяют на симпатическую и парасимпатическую. Эти две системы - антагонисты поддерживают стабильность внутренней среды. Вегетативная нервная система регулирует работу сердца, желез и гладкой мускулатуры без участия сознания. Основная функция симпатической системы – это мобилизация организма в чрезвычайных ситуациях. При этом происходит ряд сложных реакций, начиная от расщепления гликогена в печени, что даёт дополнительную энергию, и кончая изменениями в циркуляции крови. Действие симпатической нервной системы обычно охватывает весь организм и поддерживается относительно долго. Все эти реакции, контролируемые симпатической нервной системой, являются механизмом приспособления к чрезвычайным ситуациям, выработанном в процессе эволюции.

Действие парасимпатической системы способствует сохранению и поддержанию основных ресурсов организма, проявляется локально и относительно кратковременно. Так, парасимпатическая нервная система усиливает приток крови к кишечно-желудочному тракту и стимулирует превращение глюкозы в гликоген печени. Большинство внутренних органов иннервируются обеими системами, поэтому трудно определить активность какой системы изменяет данную функцию. Сравнение симпатической и парасимпатической нервных систем по ряду параметров представлено в таблице.

Параметры	Симпатическая Нервная система	Парасимпатическая Нервная система
Функция	Катаболизм	Анаболизм
Место выхода Нервов из спинного мозга	Грудной и поясничный отделы	Краниальный и крестцовый отделы
Медиатор	Норадреналин	Адреналин
Реакция зрачка	Расширение	Сужение
Реакция слюнной железы	Малое количество густого секрета	Усиление выделения водянистого секрета
Сердечный ритм	Ускорение	Замедление
Кровеносные сосуды	Сужение	Слабое влияние
Состояние бронхов	Расширение просвета	Сужение просвета
Потовые железы	Активация	Нет эффекта
Надпочечники, Мозговое вещество	Секреция адреналина и норадреналина	Нет эффекта
Половые органы	Эякуляция	Эрекция
Подвижность и тонус желудочно- кишечного тракта	Торможение перистальтики и секреции соков	Стимуляция перистальтики и секреции соков
Мочевой пузырь	Расслабление	Сокращение
Сфинктеры	Активация	Расслабление

 

Свойство сипатической нервной системы действовать быстро как единая система, а кратковременное и локальное действие парасимпатичекой нервной системы связаны с особенностями их структурной организации. В соматической нервной системе каждый нейрон, тело которого находится в ЦНС, имеет длинный отросток- аксон, который подходит к органу-мишени. В поперечно-полосатой мускулатуре такой аксон имеет синапс в области двигательной пластинки мышечного волокна, образуя т. н. «однородный путь». В вегетативной нервной системе путь является «двухнейронным», поскольку между последним нейроном, расположенным в ЦНС, и иннервируемым органом имеется ещё один нейрон. Место соединения между этими нейронами находится в ганглии. Существующие различия между ганглиями симпатической и парасимпатической систем обуславливают различия между общей активностью симпатической и локальной активностью парасимпатической нервных систем. Аксоны симпатической нервной системы выходят из грудного и поясничного отделов (поэтому её ещё называют тороколюмбальонй системой) и входят затем в группу симпатических ганглиев, расположенных с обеих сторон спинного мозга. В этих ганглиях с плотно расположенными нервными клетками существуют большие возможности для переключения нервных импульсов. Поэтому импульс, пришедший из любого участка симпатической нервной системы может вызвать активацию всей системы. Аксоны нейронов парасимпатической системы образуют синапсы вблизи –иннервируемого органа. Они выходят из спинного мозга выше и ниже места выхода симпатических аксонов – из черепного и крестцового отделов. Поэтому парасимпатическую нервную систему называют ещё краниосакральной системой. Её ганглии расположены далеко друг от друга, поэтому нервные импульсы вызывают специфические локальные эффекты.

Различия обусловлены также тем, что один из симпатических путей ведет к мозговому слою надпочечников, который под влиянием нервных импульсов выделяет гормоны адреналин и норадреналин. Норадреналин служит в симпатической нервной системе медиатором (передатчиком, т. е. веществом, которое выделяется под действием электрического импульса в синапсе). Норадреналин гормонального происхождения попадает в симпатические синапсы и усиливает их действие. В отличие от ряда других медиаторов, которые обеспечив электрические разряды в синапсе быстро разрушаются, норадреналин разрушается длительное время. Это объясняет, почему для прекращения активности симпатической нервной системы требуется большее время. Тораколюмбальную симпатическую систему «борьбы или бегства» ещё называют адренэргической системой.

Для парасимпатичекой нервной системы существует другой медиатор – ацетилхолин. Поэтому краниосакральную систему называют ещё холиэргической. В синапсах этой системы ацетилхолин быстро инактивируется ферментом холинэстеразой, что обуславливает локальность парасимпатических эффектов и их ограниченность во времени.

Следует иметь ввиду, что рассмотренные особенности активации симпатической и парсимпатической нервных систем характерны для постганглионарного звена двухнейронной цепи. Кроме того, в симпатической нервной системе потовые железы активируются ацетилхолином. Поэтому изменение электрической активности кожи, которая связана с изменением электрической активности потовых желез, следует рассматривать как атипичную симпатическую реакцию.