Regulacja aktywności nerwowej to proces pobudzania i hamowania w ośrodkowym układzie nerwowym. Początkowo występuje jako elementarna reakcja na podrażnienie. W procesie ewolucji funkcje neurohumoralne stały się bardziej złożone, prowadząc do powstania głównych podziałów układu nerwowego i hormonalnego. W tym artykule przyjrzymy się jednemu z głównych procesów - hamowaniu w ośrodkowym układzie nerwowym, rodzajom i mechanizmom jego realizacji.
Tkanka nerwowa, jej struktura i funkcje
Jedna z odmian tkanek zwierzęcych, zwana nerwową, ma specjalną strukturę, która zapewnia zarówno proces wzbudzania, jak i uruchamia funkcje hamowania w ośrodkowym układzie nerwowym. Komórki nerwowe składają się z ciała i procesów: krótkich (dendryty) i długich (akson), które zapewniają przekazywanie impulsów nerwowych z jednego neurocytu do drugiego. Koniec aksonu komórki nerwowej styka się z dendrytami następnego neurocytu w miejscach zwanych synapsami. Zapewniają transmisję impulsów bioelektrycznych przez tkankę nerwową. I podekscytowaniezawsze porusza się w jednym kierunku - od aksonu do ciała lub dendrytów innego neurocytu.
Dodatkową właściwością, oprócz pobudzenia, zachodzącego w tkance nerwowej, jest hamowanie w ośrodkowym układzie nerwowym. Jest odpowiedzią organizmu na działanie środka drażniącego, prowadzącą do zmniejszenia lub całkowitego ustania aktywności ruchowej lub wydzielniczej, w której uczestniczą neurony odśrodkowe. Zahamowanie w tkance nerwowej może również wystąpić bez uprzedniego pobudzenia, ale tylko pod wpływem mediatora hamującego, jakim jest GABA. Jest jednym z głównych przekaźników hamowania. Tutaj możesz również wymienić taką substancję jak glicyna. Aminokwas ten bierze udział we wzmacnianiu procesów hamujących i stymuluje produkcję cząsteczek kwasu gamma-aminomasłowego w synapsach.
I. M. Sechenov i jego praca w neurofizjologii
Wybitny rosyjski naukowiec, twórca teorii odruchowej aktywności mózgu, udowodnił obecność w centralnych częściach układu nerwowego specjalnych kompleksów komórkowych zdolnych do inaktywacji procesów bioelektrycznych. Odkrycie ośrodków zahamowania w ośrodkowym układzie nerwowym stało się możliwe dzięki zastosowaniu trzech rodzajów eksperymentów I. Sechenowa. Należą do nich: wycinanie odcinków kory w różnych obszarach mózgu, stymulacja poszczególnych loci istoty szarej czynnikami fizycznymi lub chemicznymi (prąd elektryczny, roztwór chlorku sodu), a także metoda fizjologicznego pobudzenia ośrodków mózgowych. I. M. Sechenov był doskonałym eksperymentatorem, wykonując ultraprecyzyjne cięcia w obszarze między guzkami wzrokowymi i bezpośrednio wsamo wzgórze żaby. Zaobserwował spadek i całkowite ustanie motoryki kończyn zwierzęcia.
W ten sposób neurofizjolog odkrył szczególny rodzaj procesu nerwowego – zahamowanie w ośrodkowym układzie nerwowym. Bardziej szczegółowo rozważymy rodzaje i mechanizmy jego powstawania w kolejnych sekcjach, a teraz ponownie skupimy się na tym fakcie: w takich działach, jak rdzeń przedłużony i guzki wzrokowe, znajduje się strona zwana hamującą lub Sieczenowa” centrum. Naukowiec udowodnił również swoją obecność nie tylko u ssaków, ale także u ludzi. Ponadto I. M. Sechenov odkrył zjawisko tonicznego wzbudzenia ośrodków hamujących. Rozumiał przez ten proces lekkie pobudzenie w neuronach odśrodkowych i mięśniach z nimi związanych, a także w samych ośrodkach nerwowych zahamowania.
Czy procesy neuronowe oddziałują na siebie?
Badania wybitnych rosyjskich fizjologów I. P. Pavlova i I. M. Sechenova dowiodły, że praca ośrodkowego układu nerwowego charakteryzuje się koordynacją odruchowych reakcji organizmu. Współdziałanie procesów pobudzenia i hamowania w ośrodkowym układzie nerwowym prowadzi do skoordynowanej regulacji funkcji organizmu: czynności ruchowej, oddychania, trawienia, wydalania. Procesy bioelektryczne zachodzą jednocześnie w ośrodkach nerwowych i mogą stale zmieniać się w czasie. Zapewnia to korelację i terminowe przejście odruchów odpowiedzi na sygnały ze środowiska wewnętrznego i zewnętrznego. Liczne eksperymenty przeprowadzone przez neurofizjologów potwierdziły, że pobudzenie i zahamowanie w ośrodkowym układzie nerwowym sąkluczowe zjawiska nerwowe, które opierają się na pewnych prawidłowościach. Przyjrzyjmy się im bardziej szczegółowo.
Ośrodki nerwowe kory mózgowej są w stanie rozprowadzić oba typy procesów w całym układzie nerwowym. Ta właściwość nazywana jest napromieniowaniem wzbudzenia lub zahamowania. Odwrotnym zjawiskiem jest zmniejszenie lub ograniczenie obszaru mózgu propagującego bioimpulsy. To się nazywa koncentracja. Naukowcy obserwują oba rodzaje interakcji podczas powstawania warunkowych odruchów motorycznych. W początkowej fazie kształtowania się zdolności motorycznych, na skutek napromieniowania pobudzenia, dochodzi do skurczu kilku grup mięśniowych jednocześnie, niekoniecznie biorących udział w wykonywaniu powstającej czynności ruchowej. Dopiero po wielokrotnych powtórzeniach powstałego kompleksu ruchów fizycznych (jazda na łyżwach, nartach, kolarstwie), w wyniku koncentracji procesów wzbudzenia w określonych ogniskach nerwowych kory, wszystkie ruchy człowieka stają się wysoce skoordynowane.
Przełączanie w pracy ośrodków nerwowych może również nastąpić w wyniku indukcji. Przejawia się, gdy spełniony jest następujący warunek: najpierw występuje koncentracja zahamowania lub pobudzenia, a procesy te muszą mieć dostateczną siłę. W nauce znane są dwa rodzaje indukcji: faza S (zahamowanie ośrodkowe w ośrodkowym układzie nerwowym wzmaga wzbudzenie) oraz forma negatywna (pobudzenie powoduje proces hamowania). Istnieje również indukcja sekwencyjna. W tym przypadku proces nerwowy jest odwrócony w samym centrum nerwowym. Badanianeurofizjolodzy udowodnili, że zachowanie wyższych ssaków i ludzi jest determinowane zjawiskami indukcji, napromieniania i koncentracji nerwowych procesów wzbudzania i hamowania.
Bezwarunkowe wstrzymanie
Rozważmy bardziej szczegółowo rodzaje zahamowań w ośrodkowym układzie nerwowym i zastanówmy się nad jego formą, która jest nieodłączna zarówno dla zwierząt, jak i ludzi. Sam termin zaproponował I. Pawłow. Naukowiec uznał ten proces za jedną z wrodzonych właściwości układu nerwowego i wyróżnił dwa jego typy: zanikanie i stałe. Przyjrzyjmy się im bardziej szczegółowo.
Załóż, że w korze znajduje się ognisko wzbudzenia, które generuje impulsy do działającego organu (mięśni, komórek wydzielniczych gruczołów). W wyniku zmian warunków środowiska zewnętrznego lub wewnętrznego powstaje kolejny wzbudzony obszar kory mózgowej. Wytwarza sygnały bioelektryczne o większej intensywności, co hamuje pobudzenie w uprzednio aktywnym ośrodku nerwowym i jego łuku odruchowym. Zanikające zahamowanie w ośrodkowym układzie nerwowym prowadzi do tego, że intensywność odruchu orientacyjnego stopniowo maleje. Wyjaśnienie tego jest następujące: bodziec pierwotny nie powoduje już procesu wzbudzania w receptorach neuronu aferentnego.
Inny rodzaj zahamowania, obserwowany zarówno u ludzi, jak iu zwierząt, demonstruje eksperyment przeprowadzony przez noblistę w 1904 roku IP Pavlov. Podczas karmienia psa (z usuniętą przetoką z policzka) eksperymentatorzy włączyli ostry sygnał dźwiękowy - wydzielanie śliny z przetoki ustało. Naukowiec nazwał ten rodzaj zahamowania transcendentalnym.
Będąc wrodzoną właściwością, hamowanie w ośrodkowym układzie nerwowymprzebiega przez bezwarunkowy mechanizm odruchowy. Jest dość pasywny i nie powoduje zużycia dużej ilości energii, co prowadzi do ustania odruchów warunkowych. Ciągłe bezwarunkowe hamowanie towarzyszy wielu chorobom psychosomatycznym: dyskinezom, porażeniom spastycznym i wiotkim.
Co to jest zanikający hamulec
Kontynuując badanie mechanizmów hamowania w ośrodkowym układzie nerwowym, zastanówmy się, jaki jest jeden z jego rodzajów, zwany hamulcem gaszącym. Powszechnie wiadomo, że odruch orientujący jest reakcją organizmu na uderzenie nowego, obcego sygnału. W tym przypadku w korze mózgowej powstaje ośrodek nerwowy, który znajduje się w stanie pobudzenia. Tworzy łuk odruchowy, który odpowiada za reakcję ciała i nazywa się odruchem orientacji. Ten odruchowy akt powoduje zahamowanie odruchu warunkowego, który ma miejsce w danej chwili. Po wielokrotnym powtarzaniu bodźca zewnętrznego odruch, zwany wskazówką, stopniowo się zmniejsza i ostatecznie zanika. Oznacza to, że nie powoduje już zahamowania odruchu warunkowego. Ten sygnał nazywa się zanikającym hamulcem.
Tak więc zewnętrzne hamowanie odruchów warunkowych jest związane z wpływem zewnętrznego sygnału na organizm i jest wrodzoną właściwością ośrodkowego i obwodowego układu nerwowego. Nagły lub nowy bodziec, na przykład odczucie bólu, obcy dźwięk, zmiana oświetlenia, nie tylko powoduje odruch orientujący, ale także przyczynia się do osłabienia lub nawet całkowitego ustania uwarunkowanegołuk refleksyjny, który jest aktualnie aktywny. Jeśli sygnał zewnętrzny (z wyjątkiem bólu) działa wielokrotnie, zahamowanie odruchu warunkowego objawia się mniej. Biologiczna rola bezwarunkowej formy procesu nerwowego polega na przeprowadzeniu odpowiedzi organizmu na bodziec, najważniejszej w tej chwili.
Hamowanie wewnętrzne
Inną nazwą używaną w fizjologii wyższej aktywności nerwowej jest warunkowe hamowanie. Głównym warunkiem powstania takiego procesu jest brak wzmocnienia sygnałów pochodzących ze świata zewnętrznego o odruchach wrodzonych: trawiennym, ślinowym. Zaistniałe w tych warunkach procesy hamowania w ośrodkowym układzie nerwowym wymagają pewnego odstępu czasu. Rozważ bardziej szczegółowo ich typy.
Na przykład, hamowanie różnicowe występuje jako odpowiedź na sygnały środowiskowe, które pod względem amplitudy, intensywności i siły dopasowują się do uwarunkowanego bodźca. Ta forma interakcji między układem nerwowym a otaczającym światem pozwala organizmowi na subtelniejsze rozróżnianie bodźców i izolowanie od ich całości tego, który otrzymuje wzmocnienie dzięki wrodzonemu odruchowi. Na przykład na dźwięk wezwania o sile 15 Hz, wspierany przez karmnik z pokarmem, pies rozwinął warunkową reakcję śliny. W przypadku podania zwierzęciu kolejnego sygnału dźwiękowego o sile 25 Hz, bez wzmacniania go pokarmem, w pierwszej serii doświadczeń ślina zostanie uwolniona z przetoki u psa do obu bodźców warunkowych. Po pewnym czasie zwierzę rozróżni te sygnały, a ślina z przetoki przestanie wydzielać dźwięk o mocy 25 Hz, czylirozwinie się hamowanie różnicowe.
Uwolnij mózg od informacji, które straciły swoją istotną dla organizmu rolę - ta funkcja jest dokładnie wykonywana przez hamowanie w ośrodkowym układzie nerwowym. Fizjologia dowiodła empirycznie, że uwarunkowane reakcje motoryczne, dobrze utrwalone dzięki rozwiniętym umiejętnościom, mogą utrzymywać się przez całe życie człowieka, na przykład podczas jazdy na łyżwach, rowerze.
Reasumując można powiedzieć, że procesy hamowania w ośrodkowym układzie nerwowym to osłabienie lub ustanie pewnych reakcji organizmu. Mają ogromne znaczenie, ponieważ wszystkie odruchy ciała są korygowane zgodnie ze zmienionymi warunkami, a jeśli uwarunkowany sygnał stracił swoją wartość, to mogą nawet całkowicie zniknąć. Różne rodzaje zahamowań w ośrodkowym układzie nerwowym są podstawą takich zdolności ludzkiej psychiki jak utrzymywanie samokontroli, rozróżnianie bodźców i oczekiwanie.
Opóźniony widok procesu nerwowego
Empirycznie możesz stworzyć sytuację, w której reakcja organizmu na uwarunkowany sygnał ze środowiska zewnętrznego objawia się nawet przed wystawieniem na nieuwarunkowany bodziec, taki jak jedzenie. Wraz ze wzrostem odstępu czasu między początkiem ekspozycji na sygnał uwarunkowany (światło, dźwięk, na przykład uderzenia metronomu) a momentem wzmocnienia do trzech minut, uwalnianie śliny do wyżej uwarunkowanych bodźców jest coraz bardziej opóźniony i objawia się dopiero w momencie, gdy przed zwierzęciem pojawia się karmnik z pokarmem. Opóźnienie w odpowiedzi na sygnał uwarunkowany charakteryzuje procesy hamowania w ośrodkowym układzie nerwowym, zwane opóźnionymiforma, w której jego czas przepływu odpowiada odstępowi opóźnienia nieuwarunkowanego bodźca, takiego jak jedzenie.
Wartość hamowania w ośrodkowym układzie nerwowym
Ciało ludzkie, mówiąc w przenośni, jest "pod bronią" ogromnej liczby czynników środowiska zewnętrznego i wewnętrznego, na które jest zmuszone reagować i formować wiele odruchów. Ich ośrodki nerwowe i łuki powstają w mózgu i rdzeniu kręgowym. Przeciążenie układu nerwowego ogromną liczbą wzbudzonych ośrodków w korze mózgowej negatywnie wpływa na zdrowie psychiczne człowieka, a także zmniejsza jego wydajność.
Biologiczne podstawy ludzkiego zachowania
Oba rodzaje aktywności tkanki nerwowej, zarówno wzbudzanie, jak i hamowanie w OUN, są podstawą wyższej aktywności nerwowej. Określa fizjologiczne mechanizmy aktywności umysłowej człowieka. Doktryna o wyższej aktywności nerwowej została sformułowana przez IP Pavlova. Jego współczesna interpretacja jest następująca:
Pobudzenie i zahamowanie ośrodkowego układu nerwowego, występujące w interakcji, zapewniają złożone procesy umysłowe: pamięć, myślenie, mowę, świadomość, a także tworzą złożone reakcje behawioralne człowieka
Aby skomponować naukowo uzasadniony tryb nauki, pracy, odpoczynku, naukowcy stosują wiedzę o prawach wyższej aktywności nerwowej.
Biologiczne znaczenie tak aktywnego procesu nerwowego jak hamowanie można określić w następujący sposób. Zmiany warunków środowiska zewnętrznego i wewnętrznego (brak wzmocnienia)uwarunkowany sygnał przez odruch wrodzony) pociąga za sobą odpowiednie zmiany mechanizmów adaptacyjnych w organizmie człowieka. Dlatego nabyty odruch zostaje zahamowany (wygaszony) lub całkowicie zanika, ponieważ staje się nieodpowiedni dla organizmu.
Co to jest sen?
I. P. Pavlov w swoich pracach eksperymentalnie udowodnił, że procesy hamowania w ośrodkowym układzie nerwowym i śnie mają ten sam charakter. W okresie czuwania organizmu, na tle ogólnej aktywności kory mózgowej, nadal diagnozuje się jego poszczególne odcinki objęte wewnętrznym zahamowaniem. Podczas snu promieniuje na całą powierzchnię półkul mózgowych, docierając do formacji podkorowych: guzków wzrokowych (wzgórza), podwzgórza, tworu siatkowatego i układu limbicznego. Jak zaznaczył wybitny neurofizjolog P. K. Anokhin, wszystkie powyższe części ośrodkowego układu nerwowego, odpowiedzialne za sferę behawioralną, emocje i instynkty, zmniejszają swoją aktywność podczas snu. Pociąga to za sobą zmniejszenie wytwarzania impulsów nerwowych wychodzących spod kory. W ten sposób zmniejsza się aktywacja kory. Daje to możliwość odpoczynku i przywrócenia metabolizmu zarówno w neurocytach dużego mózgu, jak i w całym ciele.
Doświadczenia innych naukowców (Hess, Economo) pozwoliły ustalić specjalne kompleksy komórek nerwowych zawartych w niespecyficznych jądrach guzków wzrokowych. Zdiagnozowane w nich procesy wzbudzenia powodują zmniejszenie częstości biorytmów korowych, co można uznać za przejście ze stanu aktywnego(budzi się) do snu. Badania takich części mózgu jak akwedukt Sylwiusza i trzecia komora skłoniły naukowców do pomysłu ośrodka regulacji snu. Jest anatomicznie związany z częścią mózgu odpowiedzialną za czuwanie. Klęska tego miejsca kory z powodu urazu lub w wyniku zaburzeń dziedzicznych u ludzi prowadzi do patologicznych stanów bezsenności. Zwracamy również uwagę na fakt, że regulacja tak ważnego dla organizmu procesu hamowania, jakim jest sen, jest realizowana przez ośrodki nerwowe międzymózgowia i jądra podkorowe: ogoniaste, migdałowate, płotowe i soczewkowe.
