Структура и функции ЦНС. Функции нейронов

Мы уже неоднократно говорили о том, что главную регуляторную функцию в организме высших животных и человека осуществляет нервная система.

Нервную систему подразделяют на периферическую (нервные во­локна и узлы) и центральную. К центральной нервной системе (ЦНС) от­носят спинной и головной мозг.

Основными функциями ЦНС являются:

■ объединение всех частей организма в единое целое и их регуляция;

■ управление состоянием и поведением организма в соответствии с условиями внешней среды и его потребностями.

Все важнейшие поведенческие реакции человека осуществляются с помощью ЦНС.

Таким образом, ЦНС координирует деятельность всех органов и систем, обеспечивает эффективное приспособление организма к изме­нениям окружающей среды, формирует целенаправленное поведение.

Эти сложнейшие и жизненно важные задачи решаются с помощью нервных клеток (нейронов) - основных структурных элементов ЦНС, спе­циализированных на восприятии (рецепторная функция нейронов), об­работке (интегративная функция) и передаче информации на другие нейроны или рабочие органы (эффекторная функция) и объединенных в специфически организованные нейронные цепи и центры, составляющие различные функциональные системы мозга.

У высших животных и человека ведущим отделом ЦНС является кора больших полушарий. Она управляет наиболее сложными функциями в жизнедеятельности человека – психическими процессами (сознанием, мышлением, речью, памятью и др.).

Объединение нервных клеток осуществляется с помощью синаптических соединений, важнейшей функцией которых является обеспечение перехода электрических сигналов с одного нейрона на другой.

Таким образом, в основе современного представления о структуре и функциях ЦНС лежит нейронная теория, рассматривающая мозг как результат функционального объединения отдельных клеточных элементов – нейронов.

Большую роль в развитии нейронной теории сыграли исследования испанского нейрогистолога Р. Кахала и английского физиолога Ч. Шеррингтона. Окончательно структура нервных клеток была изучена с помощью электронного микроскопа.

2. Нейрон как основная структурная и функциональная единица ЦНС

Нервная система построена из двух типов клеток: нервных и глиальных, причем число последних в 8 – 9 раз превышает число нервных. Однако именно нейроны обеспечивают все многообразие процессов, связанных с передачей и обработкой информации. Глия представляет собой особый вид соединительной ткани. Она выполняет опорную, защитную роль в ЦНС и участвует в обеспечении питания нервных клеток.

В каждой нервной клетке выделяют четыре основных элемента: тело ( или сому ), дендриты, аксон и пресинаптическое окончание аксона (рис. 4).

Каждый из этих элементов выполняет определенную функцию.

Рис. 4. Нервная клетка ( схема ): 1 – дендриты; 2 – тело клетки; 3 – аксонный холмик; 4 – аксон; 5 – коллатераль аксона; 6 – пресинаптические окончания аксона

В теле нейрона происходит основной синтез макромолекул, которые затем могут транспортироваться в дендриты и аксон. Мембрана тела ней-ронов покрыта синапсами, и поэтому сома играет важную роль в воспри-ятии и интеграции сигналов, поступающих от других нейронов. Здесь происходят основные процессы переработки информации.

От тела клетки берут начало дендриты и аксон. В большинстве слу-чаев дендриты сильно разветвляются, из-за чего их суммарная поверхность значительно превосходит поверхность тела клетки. Это создает условия для размещения на дендритах большого числа синапсов. Таким образом, именно дендритам принадлежит ведущая роль в восприятии нейроном информации. Мембрана дендритов, как и мембрана тела нейронов, со-держит значительное число белковых молекул, выполняющих функцию химических рецепторов, обладающих специфической чувствительностью к определенным химическим веществам (медиаторам).

Основной функцией аксона является проведение нервного им - пульса – потенциала действия. Способность ПД распространяться без ослабления обеспечивает эффективное проведение сигнала по всей длине аксона, которая у некоторых нейронов достигает полутора метров. Таким образом, основная задача аксона – проводить сигналы на большие рас - стояния, связывая нейроны друг с другом и с исполнительными орга - нами.

Особенно высокой возбудимостью обладает начальная часть аксона и расширение в месте его выхода из тела клетки – аксонный холмик ней-рона. Именно в этом сегменте клетки возникает нервный импульс.

Окончание аксона специализировано на передаче сигнала на другие нейроны (или клетки исполнительных органов). В нем содержатся специ-альные органеллы: синаптические пузырьки, или везикулы, содержащие химические медиаторы. Мембрана пресинаптических окончаний аксона в отличие от самого аксона снабжена специфическими рецепторами, спо-собными реагировать на различные медиаторы.

3. Типы нейронов

Количество отростков, выходящих из тела нейрона, может значи-тельно варьировать. В зависимости от этого различают уни -, би - и муль - типолярные нейроны.

В зависимости от выполняемых функций нейроны подразделяются на три основных типа: афферентные, эфферентные и промежуточные.

Афферентные нейроны (чувствительные, или центростремитель­ные) передают информацию от рецепторов в ЦНС. Тела этих нейронов расположены вне ЦНС - в спинномозговых узлах и в узлах черепных нер­вов. Афферентные нейроны имеют длинный отросток - дендрит, который контактирует на периферии с воспринимающим образованием - рецепто­ром или сам образует рецептор, а также второй отросток - аксон, входя­щий через задние рога в спинной мозг.

Эфферентные нейроны (центробежные) связаны с передачей нисхо­дящих влияний от вышележащих этажей нервной системы к нижележащим или из ЦНС к рабочим органам. Для эфферентных нейронов характерны разветвленная сеть коротких отростков - дендритов и один длинный от­росток - аксон.

Промежуточные нейроны (интернейроны, или вставочные) - это, как правило, более мелкие клетки, осуществляющие связь между различ­ными (в частности, афферентными и эфферентными) нейронами. Они пе­редают нервные влияния в горизонтальном направлении (например, в пре­делах одного сегмента спинного мозга) и в вертикальном (например, из одного сегмента спинного мозга в другие - выше или нижележащие сег­менты). Благодаря многочисленным разветвлениям аксона промежуточные нейроны могут одновременно возбуждать большое число других нейронов.