21. Понятие о нервном центре. Свойства нервных центров.

Нервный центр — это совокупность нейронов в ЦНС, участвующих в регуляции какой-либо функции организма. Сколько рефлекторных актов, столько и центров (центры дыхания, кровообращения, слюноотделения, глотания, мигания и т. д). Нервные образования, связанные с регуляцией той или иной функции, могут лежать в различных отделах центральной нервной системы. Например, дыхательный центр представляет собой совокупность нервных образований спинного, продолговатого, среднего, промежуточного мозга и коры больших полушарий.

Особенности проведения возбуждения:

1) Одностороннее проведение возбуждения через нервные центры. В ЦНС импульсы проходят только в одном направлении: с афферентного нейрона на эфферентный. Это направление никогда не меняется на обратное. Эта закономерность была впервые установлена в 1823 г. одновременно двумя исследователями: англичанином Ч. Беллом и французом Ф. Мажанди (закон Белла-Мажанди).

Раздражение центрального отрезка любого заднего спинномозгового корешка, содержащего только афферентные волокна, вызывает сильнейшую болевую реакцию. Наоборот, раздражение центрального отрезка любого переднего корешка, включающего лишь эфферентные волокна, не сопровождается никаким эффектом; раздражение же его периферического отрезка всегда приводит к сокращению определенных групп мышц.

Одностороннее проведение возбуждения в НЦ обусловлено свойством синапсов: медиаторы выделяются только концевыми аппаратами аксонов, причем пресинаптическая мембрана чувствительна только к электрическому импульсу, а постсинаптическая — к медиатору. Таким образом, возбуждение распространяется от окончаний аксона, выделивших медиатор, к постсинаптической мембране. В обратном направлении передача нервных импульсов невозможна.

2) Задержка проведения в синапсах и время рефлекса. Замедление проведения возбуждения по нервным центрам получило название центральной задержки.

Она обусловлена более медленным проведением нервных импульсов через синапсы, так как затрачивается время на следующие процессы:

- выделение медиатора окончаниями аксона в ответ на пришедший нервный импульс;

- диффузию медиатора через синаптическую щель к постсинаптической мембране;

- возникновение возбуждающего постсинаптического потенциала под действием медиатора.

С момента поступления импульса к окончанию аксона до начала возникновения возбуждающего постсинаптического потенциала в мотонейроне спинного мозга у млекопитающих при температуре тела 38 °С проходит 0,3-0,5 мс. От момента появления возбуждающего постсинаптического потенциала до возникновения распространяющегося потенциала действия проходит еще примерно 1,2 мс. Следовательно, на проведение возбуждения через один синапс требуется примерно 1,5—2 мс. Время рефлекса зависит от силы раздражителя и от физиологического состояния организма. При увеличении силы раздражителя время рефлекса становится короче. При утомлении оно удлиняется, а при повышении возбудимости и лабильности нейронов центральной нервной системы уменьшается.

3) Иррадиация возбуждения. Это свойство особенно характерно для НЦ. Под иррадиацией возбуждения понимают способность возбуждения широкой волной разливаться по центральной нервной системе от центра к центру.

Если на кожу лапки лягушки нанести сильное раздражение индукционным током или кислотой, то наблюдается общая двигательная реакция с вовлечением почти всей мускулатуры тела. При слабом раздражении кожи стопы происходит сгибание ее в голеностопном суставе.

При усилении раздражения возбуждение иррадирует на все большее и большее количество нейронов, следовательно, все большее количество эффекторов приходит в действие.

Это распространение возбуждения во всех направлениях, по всем этажам центральной нервной системы обусловлено наличием огромного количества коллатералей. Каждый аксон дает коллатерали к целому ряду нейронов. От последних коллатерали идут к еще большему количеству нейронов, и получается, таким образом, что импульс, пришедший в центральную нервную систему, может иррадировать по многим направлениям ко многим центрам. В стволе головного мозга расположена ретикулярная формация, имеющая колоссальное количество связей: по ее восходящему отделу возбуждение почти диффузно распространяется к коре больших полушарий.

4) Конвергенция. Схождение, или сужение - особенность проведения возбуждения по НЦ, противоположная иррадиации. Она обусловлена тем, что в ЦНС афферентных путей в 4—5 раз больше, чем эфферентных. Поэтому к эфферентному нейрону возбуждение подходит по многим путям. 5) Циркуляция нервных импульсов по замкнутым нейронным цепям. Кольцевой ритм — также одна из особенностей прохождения возбуждения по нервным центрам. Нервные импульсы от одного из нейронов, который пришел в возбужденное состояние, передаются как к другим нейронам, так и по коллатералям их аксонов вновь возвращаются на первый нейрон. Таким образом возбуждение может очень длительно циркулировать в одном нервном центре, о тех пор, пока не наступит утомление одного из синапсов или же активность нейронов будет блокирована торможением.

6) Инертность. Это способность нервных центров длительно сохранять в себе следы возбуждений. По мнению И. П. Павлова, инертность нервных

клеток больше в высших отделах, чем в низших. «Если бы у нервных клеток не было инертности, у нас не было бы никакой памяти, никакой выучки, не существовало бы никаких привычек»,— писал И. П. Павлов.

Если приложить к определенному месту коры головного мозга электроды

и наносить раздражение слабым током, то пациент может вспомнить давно забытое (опыты Пенфилда).

7) Временная и пространственная суммация. Суммация импульсов в нервных центрах была открыта И. М. Сеченовым в опыте в 1886 г.

Временная суммация: Порция медиатора, выбрасываемая окончанием аксона при нанесении одного допорогового раздражения, слишком мала для того, чтобы вызвать возбуждающий постсинаптический потенциал, достаточный для критической деполяризации мембраны. Если же к одному и тому же синапсу идут быстро следующие один за другим допороговые импульсы, происходит суммирование порций медиатора, его количество становится достаточным для возникновения возбуждающего постсинаптического потенциала, а затем и потенциала действия.

Пространственная суммация характеризуется тем, что если раздражать одно афферентное волокно раздражителем допороговой силы, то ответной реакции не будет, а если раздражать несколько афферентных волокон раздражителем той же допороговой силы, то возникает рефлекс, так как импульсы, приходящие с нескольких афферентных волокон, могут суммироваться в нервном центре.

8) Последействие. Когда мышца приходит в состояние возбуждения в результате раздражения ее двигательного нерва, сокращение прекращается немедленно вслед за устранением раздражения. В случае возбуждения мышцы путем раздражения афферентного нерва сократительный акт длится еще некоторое время после того, как раздражение нерва прекращено. Это обусловлено тем, что нервные импульсы обычно достигают афферентных нейронов не все одновременно: идущие по более прямым путям — быстрее, по менее прямым — значительно медленнее. Эти запаздывающие импульсы поддерживают возбужденное состояние соответствующего центра. Большое значение имеет также циркуляция импульсов по замкнутым нейронным

цепям.

9) Трансформация ритма и силы импульсов. Нервные центры характеризуются способностью трансформировать ритм приходящих к ним

афферентных импульсов в иной «центральный ритм». В центрах или повышается, или понижается ритм импульсов, приходящих с периферии. Даже на одиночный импульс нервные центры способны отвечать целой серией импульсов. Например, когда раздражают чувствительный (афферентный) нерв одиночным импульсом, то мышца сокращается длительно, тетанически, потому что нервный центр превратил одиночный импульс в целый ряд импульсов. В нервных центрах может происходить и трансформация силы импульсов: слабые импульсы усиливаются, а сильные

ослабляются.

10) Облегчение. После каждого, даже самого слабого, раздражения в нервном центре повышается возбудимость. Так, если в ЦНС идут два потока импульсов, разделенных небольшим интервалом времени, то они вызывают значительно больший эффект, чем можно было ожидать в результате простого суммирования. Один поток импульсов как бы облегчает действие другого.

11) Окклюзия. При одновременном раздражении афферентных входов двух соседних взаимодействующих нервных центров количество возбужденных

нейронов значительно меньше, чем арифметическая сумма возбужденных нейронов при раздельном раздражении каждого афферентного входа в отдельности. Таким образом, снижается сила суммарной ответной реакции. Это обусловлено перекрытием синаптических полей, образуемых афферентными частями взаимодействующих рефлексов. Поэтому при одновременном поступлении двух афферентных влияний возбуждающий постсинаптический потенциал вызывается каждым из них отчасти в одних и тех же нейронах.

12) Обмен веществ в нервных центрах. Нервные центры в противоположность нервному волокну характеризуются высоким уровнем обмена веществ. При деятельности нервных центров обмен веществ в них еще более возрастает. Так, при рефлекторном возбуждении спинного мозга потребление кислорода увеличивается в 3—4 раза по сравнению с состоянием покоя. Возрастает также потребление глюкозы и выделение двуокиси углерода.

13) Утомляемость нервных центров. Чрезвычайно интенсивный обмен в

нервных клетках обусловливает сравнительно быстрое развитие утомления в них. Полагают, что утомление нервных центров вызывается прежде всего нарушением проведения возбуждения в межнейронных синапсах. Это нарушение связано с тем, что при утомлении сильно уменьшаются запасы медиатора в окончаниях аксонов, падает чувствительность к медиатору постсинаптической мембраны, понижаются энергетические ресурсы нервной клетки.

Однако некоторые рефлексы могут действовать длительное время без развития утомления. К ним относят проприоцептивные тонические рефлексы.

Тонус — состояние незначительного постоянного возбуждения, в котором обычно находятся все центры, имеющие рефлекторный характер. Так, тонус двигательных центров поддерживается непрерывным потоком импульсов от проприорецепторов — чувствительных нервных окончаний, заложенных в самих мышцах. Слабое возбуждение от центров по центробежным волокнам передается мышцам, которые всегда находятся в несколько сокращенном состоянии.

Перерезка центростремительных или центробежных волокон приводит к потере мышечного тонуса.

14) Пластичность нервных центров. Функции нервных центров при изменении условий могут меняться. Изменение функции центров происходит в том случае, если рабочий орган, с которым данный центр связан, заменить другим.

Исследователь Флуранс (1827) сшивал центральный конец срединного нерва петуха с периферическим концом лучевого. Раздражение срединного нерва вызывало сгибание мышц крыла, а лучевого — разгибание. Когда произошло

срастание сшитых концов, срединный нерв стал приводить к разгибанию крыла, а лучевой — к сгибанию.

П. К. Анохин (1935) сшивал центральный конец блуждающего нерва собаки с периферическим концом лучевого. Волокна блуждающего нерва «врастали» в конечность, на первых порах после операции сгибание или почесывание лапы вызывало у собаки кашель и рвоту (функции, связанные с центром блуждающего нерва). Затем произошла перестройка функции центра вследствие свойственной ему пластичности, и лапа стала двигаться нормально.

Большое значение в этих процессах имеет кора больших полушарий, так как при ее удалении пластичность не проявляется.

15) Доминанта. Временное, достаточно стойкое возбуждение центра, занимающего господствующее положение в ЦНС, называют доминантой. Центр способен усиливать, накапливать в себе возбуждение даже за счет импульсов, адресованных другим центрам, перехватывая их. Поэтому все сильнее становится возбуждение доминантного центра, а другие реакции выражены слабо или совсем не возникают. Типичные черты доминанты обнаруживают в обнимательном рефлексе у самцов лягушек весной (ми-ми-ми!). Это пример естественной гормональной доминанты: доминантный очаг подготавливается внутрисекреторными влияниями. Любое раздражение, например, опускание лапки лягушки в кислоту, приводит в таком состоянии к усилению обнимательного рефлекса, а лапка не отдергивается.

Основные черты доминанты следующие:

- повышенная возбудимость;

- способность к суммированию возбуждений, так как не сила возбуждения, а именно способность к длительному его увеличению под влиянием приходящих импульсов делает центр доминантным;

- инертность.

Учение о доминанте разработал А. А. Ухтомский (1923).

16) Торможение. Если бы распространению возбуждения с нейрона на нейрон ничто не препятствовало, то иррадирующее возбуждение охватывало бы всю ЦНС. Тогда бы не было рефлексов как определенных ограниченных актов, а происходила бы одновременная беспорядочная деятельность всех

мышц, всех желез. Осуществление рефлекса возможно только при ограничении распространения возбуждения по центральной нервной системе.

Это достигается взаимодействием возбуждения с другим, противоположным

по эффекту процессом торможения.