Рефлекторный механизм функционирования нервной системы

Предположение о рефлекторном характере деятельности высших отделов головного мозга впервые было развито ученым-физиологом И. М. Сеченовым.   

Идеи И. М. Сеченова получили развитие в трудах И. П. Павлова, который открыл пути объективного экспериментального исследования функций коры, разработал метод выработки условных рефлексов и создал учение о высшей нервной деятельности. Подробнее о рефлекторной теории Павлова-Сеченова .

И. П. Павлов в своих трудах разделил рефлексы на 2 группы:

• безусловные рефлексы — рефлексы, которые осуществляются врожденными, наследственно закрепленными нервными путями;

Безусловные рефлексы возникают у человека от рождения и передаются по наследству. Они помогают выжить на ранних этапах развития, например: ребенку (например крик). К таким рефлексам относятся, например: дыхание, глотание, слюноотделение и другие.

• условные рефлексы — это рефлексы, которые осуществляются посредством нервных связей, формирующихся в процессе индивидуальной жизни человека или животного.

Условные рефлексы приобретаются в течение всей жизни. Они возникают как на природные раздражители, например: запах, вид пищи , так и на искусственные раздражители (свет, изменения температуры и другие).

Классификация рефлексов

По типу образования:

• условные;
• безусловные.

По эффекторам:

• соматические, или двигательные, — рефлексы скелетных мышц (коленный, локтевой рефлексы);
• вегетативные — рефлексы внутренних органов: пищеварительные, сердечно-сосудистые, выделительные, секреторные и др.

По биологической значимости:

• оборонительные, или защитные;
• пищевые;
• половые;
• ориентировочные.

По месту иннервации:

• центральные (истинные) рефлексы протекают с обязательным вовлечением различных уровней центральной нервной системы (от спинного мозга до коры больших полушарий);

• местные рефлексы связаны с метасимпатическим отделом вегетативной нервной системы; осуществляются через периферические ганглии вегетативной нервной системы (например, изменение кишечной секреции при раздражении стенок кишечника). Обладают относительной автономностью от ЦНС.

Рефлекторная дуга

Рефлексы осуществляются  посредством рефлекторной дуги.

Структурную основу рефлекторной дуги образуют нейронные цепи, состоящие из чувствительных, вставочных и двигательных нейронов. Именно эти нейроны и их отростки образуют путь, по которому нервные импульсы от рецептора передаются исполнительному органу при осуществлении любого рефлекса.

Рефлекторная дуга состоит из пяти отделов:

• 1)рецептор;
• 2)чувствительный (центростремительный) нейрон;
• 3)вставочный нейрон;
• 4)двигательный (центробежный) нейрон;
• 5)эффектор (рабочий орган).

Рецепторы воспринимают раздражение и отвечают на него возбуждением. Рецепторами могут быть отростки чувствительных нейронов или различные рецепторные эпителиальные клетки.

Чувствительный нейрон передает возбуждение к ЦНС; т.е. это — центростремительный нейрон.

Тела чувствительных нейронов находятся за пределами центральной нервной системы — в спинномозговых нервных узлах.

Через вставочный нейрон в ЦНС происходит переключение возбуждения с чувствительных нейронов на двигательные.

Центры большинства двигательных рефлексов находятся в спинном мозге. В головном мозге расположены центры сложных рефлексов, таких как защитный, пищевой, ориентировочный и т. д. В нервном центре происходит синаптическое соединение чувствительного и двигательного нейрона.

Двигательный нейрон несет возбуждение от ЦНС к рабочему органу; т.е. является центробежным нейроном. Двигательный нейрон передает рабочему органу сигнал из центра.

Эффектор — рабочий орган, который осуществляет эффект, реакцию в ответ на раздражение рецептора.

Эффекторами могут быть мышцы, сокращающиеся при поступлении к ним возбуждения из центра, клетки железы, которые выделяют сок под влиянием нервного возбуждения, или другие органы.

Простейшая рефлекторная дуга

Простейшую рефлекторную дугу можно схематически представить как образованную всего двумя нейронами — чувствительным и двигательным, между которыми имеется один синапс.

Такую рефлекторную дугу называют двухнейронной и моносинаптической.

Моносинаптические рефлекторные дуги встречаются весьма редко. Примером их может служить дуга коленного рефлекса.

Двухнейронная рефлекторная дуга:

• первый нейрон — чувствительный нейрон, тело которого находится в спинномозговом ганглии;
• второй нейрон — двигательный нейрон, тело которого находится в переднем роге спинного мозга.

Дендрит клетки спинномозгового ганглия имеет значительную длину, он следует на периферию в составе чувствительного нерва. Заканчивается дендрит особым приспособлением для восприятия раздражения — рецептором.

Возбуждение от рецептора по нервному волокну центростремительно передается в спинномозговой ганглий. Аксон нейрона спинномозгового ганглия входит в состав заднего (чувствительного) корешка, доходит до мотонейрона переднего рога и с помощью химического синапса контактирует с телом мотонейрона или с одним из его дендритов. Аксон этого мотонейрона входит в состав переднего (двигательного) корешка, по которому центробежно сигнал поступает к исполнительному органу, где соответствующий двигательный нерв заканчивается двигательной бляшкой в мышце. В результате происходит сокращение мышцы.

Рис. 1. Схема коленного рефлекса

Полисинаптические рефлекторные дуги

В большинстве случаев рефлекторные дуги включают не два, а большее число нейронов: чувствительный, один или несколько вставочных и двигательный нейрон. Такие рефлекторные дуги называют многонейронными и полисинаптическими.

Примером полисинаптической рефлекторной дуги является рефлекс отдергивания конечности в ответ на болевое раздражение.

Рис. 2. Рефлекторная дуга соматического рефлекса.

Рефлекторная дуга вегетативного рефлекса

Иначе выглядит дуга вегетативного рефлекса.

Афферентный (чувствительный) нейрон находится в заднем корешке спинного нерва.

Синапс, соединяющий чувствительный и I эфферентный (двигательный) нейрон, находится в боковых рогах спинного мозга.

Синапс между I и II эфферентными нейронами расположен в либо в боковом симпатическом стволе, либо в парасимпатическом ганглии в районе рабочего органа.

Таким образом, эфферентный путь вегетативного рефлекса состоит из двух эфферентных нейронов. Вставочный нейрон отсутствует.

Рис. 3. Рефлекторная дуга вегетативного комплекса.

Любая рефлекторная реакция зависит от взаимоотношения двух основных нервных процессов, из которых состоит всякая нервная деятельность, — возбуждения и торможения. 

Возбуждение в нервных центрах стимулирует работу определенного органа.

Торможение в нервных центрах замедляет или прекращает работу связанного с ними органа.

В рефлекторных актах непременно участвуют и возбуждение, и торможение.

При рефлекторном сгибании конечности, например, одновременно с сокращением мышц-сгибателей происходит расслабление мышц-разгибателей. При рефлекторном разгибании конечности сокращение мышц-разгибателей неизменно вызывает одновременное расслабление мышц-сгибателей.

Между возбужденными и заторможенными центрами, совместно участвующими в реакции на раздражение, имеются антагонистические отношения. От них существенно зависит нормальное протекание любого рефлекторного акта.