Анатомія, фізіологія і гігієна нервової системи

ДИТИНИ

 

§ 1, Значення, загальний план будови і властивості нервової системи

Значення нервової системи. У життєдіяльності і розвитку людського організму нервовій системі належить провідна роль. Нервова система регулює і погоджує діяльність різних органів, тканин і клітин, об’єднуючи тим самим всі частини організму в єдине ціле.

З допомогою складних рецепторних апаратів — органів чуття — нер­вова система безперервно сприймає зміни, що відбуваються в зовнішньому середовищі, і в тій або іншій формі реагує на них, перебудовуючи діяльність окремих органів і всього організму відповідно до цих змін. Інакше кажучи, нервова система здійснює зв’язок організму із зовнішнім середовищем.

Вищим об’єднуючим і координуючим відділом нервової системи людини е головний мозок, в якому, в свою чергу, головна роль належить корі вели­ких півкуль, яка в людини є також органом свідомості, мислення.

Загальний план будови. Нервова система побудована з нервової тка­нини. Нервову систему прийнято ділити на центральну, яка складається з головного і спинного мозку, і периферичну, до якої належать черепномозкові і спинномозкові нерви, їх сплетення, а також нервові вузли, або ганглії — невеликі скупчення тіл нейронів, що лежать в різних частинах тіла.

Окремий відділ нервової системи становить вегетативна нервова система.

Головний і спинний мозок складаються з сірої і білої речовини. Сіра речовина утворена тілами нервових клітин та їх короткими відростками — дендритами, а біла — довгими відростками — аксонами. Тіла нейронів, сполучаючись одне з одним своїми відростками, утворюють окремі скупчен­ня, які називаються ядрами і нервовими центрами.

Одні аксони сполучають між собою мозкові ядра і нервові центри, а інші виходять за межі мозку і дають початок стовбурам черепномозкових і спинномозкових нервів. Кожен нерв складається з дуже багатьох нервових волокон. Так, наприклад, в складі сідничного нерва жаби, завтовшки з нитку, налічується близько 4 тисяч волокон.

Нерви зв’язують центри головного і спинного мозку з різними органами тіла — м’яза­ми, шкірою, серцем і т. д. Нер­вові волокна, які передають збудження від центральної нер­вової системи до органів тіла, називаються еферентними (відцентровими), а волокна, які не­суть збудження від периферич­них органів у центральну нер­вову систему — аферентними (доцентровими).

Властивості нервової си­стеми. Основними властивостями нервової системи є збудливість, провідність і гальмування. Збуд­ливість проявляється у виник­ненні збудження у відповідь на дію того чи іншого подразника. Нервове збудження, або нерво­вий імпульс,— це складний фі­зіологічний процес, в основі якого лежать біохімічні реакції, які ще недостатньо вивчені.

Найменша сила подраз­нення, здатна викликати збу­дження, називається пороговою силою. Сила подразнення, яка не викликає збудження, нази­вається підпороговою. Сила по­дразнення, більша за порогову, називається надпорогосою.

Здатність тканини збуджу­ватись, а потім швидко по­вертатись до вихідного стану М. Є. Введенський назвав функ­ціональною рухливістю, або лабільністю. Чим вона вища, тим скоріше виникають і зника­ють спалахи збудження і тим більше їх може виникнути за одиницю часу.

Лабільність нервової тканини нестала: вона зменшується при стомлен­ні і дії наркотичних речовин; підвищення концентрації іонів калію в на­вколишньому середовищі підвищує її, а іонів кальцію — знижує.

Провідність — здатність передавати виникле збудження — є другою уважливою властивістю нервової тканини. Проведення збудження можливе лише при умові цілості нерва і збереженні його життєвих властивостей. Якщо ж перерізати нерв або ж туго перев’язати його, то провідність пору­шується. В межах одного нейрона збудження проводиться в обидві сторони від місця виникнення. Але в умовах цілого організму всі імпульси в нервовій системі проводяться лише в одному напрямку. Пояснюється це тим, що кон­такти між сусідніми нейронами, так звані синапси, проводять збудження лише в напрямі від доцентрового. нейрона на відцентровий і не здатні про­водити його в зворотному напрямі.

Збудження проводиться окремими нервовими волокнами строго ізо­льовано, тобто без передачі на сусідні волокна того самого нерва. Це до­сягається завдяки наявності мієлінових оболонок, які відіграють роль ізоляційного матеріалу. Швидкість проведення нервового збудження не­стала. У людини в волокнах рухових нервів вона коливається від 60 до 120 м/с, а в волокнах вегетативних нервів — від 1 до 30м/с. У холодно­кровних тварин швидкість проведення нервового збудження значно нижча.

Для збуджених ділянок нервової системи характерне виникнення в них електричних явищ, які дістали назву струмів дії. Причому збуджені ділянки нерва завжди електронегативні по відношенню до не збуджених. Напруга струмів дії вимірюється тисячними і навіть мільйонними частками вольта.

Будь-які зміни в діяльності нервової системи супроводяться зміною струмів дії як у її центральній частині, так і в нервових волокнах. Елек­тричні явища в головному мозку, які одержали назву біострумів мозку, змінюються як під впливом зовнішніх подразників, так і при розумовій роботі.

Рефлекс. В основі діяльності нервової системи лежить здійс­нення рефлекторних реакцій, або рефлексів. Рефлексом називається зако­номірна реакція організму на подразнення, здійснювана через центральну нервову систему. Механізм всякого рефлексу такий: збудження, що виникло в рецепторах в результаті подразнення, йде спочатку по доцентрових нер­вах в центральну нервову систему, а звідти по відцентрових нервах до ор­гану, який відповідає на подразнення.

Рефлекторні реакції організму можуть виникати у відповідь на най­різноманітніші впливи як із зовнішнього, так і з внутрішнього середовища і можуть проявлятись у виникненні або зміні діяльності будь-якого органу або системи їх. Так, рефлекторно скорочуються скелетні м’язи, виділя­ються травні соки, змінюється діяльність дихальної і серцево-судинної систем і т. п.

У людини, нервова діяльність якої надзвичайно складна, можна легко помітити відносно прості рефлекси. Так, коли вдаряти по колінному сухо­жилку, то нога рефлекторно розгинається в коліні — так званий колінний рефлекс; освітлення ока яскравим світлом викликає звуження зіниці — зіничний рефлекс; при надходженні їжі в ротову порожнину починається слиновиділення і т. д.

Шлях, по якому збудження, що виникло в рецепторі, передається до робочого органу, називається рефлекторною дугою. В її складі розрізняють п’ять ланок: 1 — рецептори — чутливі нервові закінчення, які сприймають подразнення; 2 — доцентровий (аферентний) нерв, який передає збудження від рецептора в центральну нервову систему; 3 — ді­лянка нервової системи (нервовий центр), де збудження, зазнавши складних змін, передається на відцентровий нейрон; 4 — відцентровий (еферентний) нерв, що несе збудження від центральної нервової системи до робочого органу; 5 — ефектор (виконавчий орган), який відповідає на подразнення (м’язи, залози, кровоносні судини). Здійснення рефлексу можливе лише при умові фізіологічної цілості всіх перерахо­ваних ланок рефлектор­ної дуги. Якщо схема­тично уявити собі реф­лекторну дугу, то вона повинна складатись що­найменше з двох нейро­нів —доцентрового і від­центрового. Прикладом такої двонейронної реф­лекторної дуги може бути дуга, по якій здійснюється колінний рефлекс. Але більшість рефлекторних дуг скла­дається з більшої кіль­кості нейронів: між до­центровим і відцент­ровим нейронами ле­жать ще проміжні ней­рони.

Згідно з вченням І. П. Павлова, будь-який рефлекторний акт складається з трьох ланок: подразник — мозкова робота — виконавча діяльність організму у відповідь на цей подразник. Такий тричленний рефлекс названо дугопо­дібним. Але найновіші відкриття в фізіології внесли істотні уточнення в це уявлення. Дуже тонкими експериментами встановлено, що будь-який рефлекс не закінчується роботою виконавчих органів у відповідь на зов­нішнє подразнення. Коли виконавчі органи здійснюють ту чи іншу рефлек­торну роботу, вони в свою чергу посилають в мозок аферентні (чутливі) сигнали, які інформують його про те, які зміни відбуваються в організмі. Цей потік інформацій П. К. Анохін назвав зворотною аферентацією. Таким чином, рефлекс відбувається не за принципом дуги, а кільцеподібне: по­дразник (який викликає аферентні імпульси в перший раз) — мозкова робота — діяльність організму у відповідь на подразник — зворотна афе­рентація (імпульси від виконавчих органів) — нова мозкова робота — нові уточнені «накази» виконавчим органам і т.д.

Це нове уявлення про структуру рефлексу не заперечує самої ідеї рефлексу, а лише уточняє її. До того ж прообраз кільцевої структури рефлексу був створений основоположником російської фізіології 1. М. Сєченовим. близько ста років тому.

Складність рефлекторної діяльності. У здійсненні рефлекторної реак­ції беруть участь нейрони однієї рефлекторної дуги лише тоді, коли на ре­цептори діє подразник невеликої сили. При збільшенні ж сили і тривалості подразнення збудження, яке надійшло в певний нервовий центр, іррадіює, тобто поширюється на інші ділянки центральної нервової системи. В таких випадках у здійсненні рефлекторної відповіді на подразнення бере участь багато нейронів. Так, уколовши зненацька палець, людина відсмикує руку; одночасно з цим у неї може статись різкий рух усього тіла, змінитись час­тота скорочень серця і дихальних рухів, вона може крикнути від переля­ку і т. д.

Сумація збудження. Якщо на рецептори діють дуже слабкі подразники, то викликане ними збудження хоч і доходить до центральної нервової системи, але виявляється недостатнім для того, щоб перейти з одного ней­рона на інший. Але при повторенні таких подразнень з невеликими інтерва­лами в нервових центрах відбувається сумація збудження, яке в результаті цього стає достатньо сильним, щоб перейти на еферентний нейрон і викликати рефлекторну реакцію. Так, людина часто не реагує, коли муха сяде їй на обличчя, але робить рух рукою, коли муха починає повзати. В цьому ви­падку відбувається подразнення значної кількості рецепторів, і слабкі збудження, надходячи в центральну нервову систему, сумуються і викли­кають рефлекторну реакцію. Другим прикладом сумації може бути чхання, яке настає рефлекторно в результаті тривалого подразнення рецепторів носової порожнини слизом, пилом та іншими речовинами.

Явище сумації збудження пояснюється властивостями нервового цен­тра, в якому кожне збудження, що надійшло сюди, викликає ряд змін, зокрема, підвищує збудливість нервового центра. Наступні подразнення, якщо вони досить часті, попадають в період підвищеної збудливості і, сумуючись, стають достатніми для виникнення хвилі збудження, яке перехо­дить на еферентний нейрон.

Явище сумації доцентрових імпульсів у центральній нервовій системі вперше відкрив І. М. Сєченов.

Взаємодія процесів збудження і гальмування та їх єдність. Крім про­цесів збудження, в діяльності центральної нервової системи важливу роль відіграють і процеси гальмування, яке є своєрідним діяльним станом, що викликаний збудженням і з ним зв’язаний.

Гальмування в центральній нервовій системі вперше відкрив І. М. Сє­ченов на досліді, відомому під назвою сеченовського гальмування. Подразню­ючи у жаби ділянку зорових горбів проміжного мозку кристаликом кухон­ної солі, Сєченов спостерігав подовження часу згинального рефлексу на одночасне подразнення задніх лапок кислотою. Збудження, яке виникає в проміжному мозку при подразненні сіллю, викликає гальмування в цен­трах спинного мозку, які здійснюють згинальний рефлекс. Якщо ж при­йняти сіль і змити поверхню зорових горбів від її слідів, то час рефлексу повертається до попередньої величини.

І. М. Сєченов довів також, що гальмування в нервових центрах може виникнути і під впливом подразнень з периферії. Так, якщо кінчик лапки спінальної жаби (в якої видалено головний мозок) занурити в слабкий роз­чин кислоти, то лапка згинається. Проте, якщо одночасно з подразненням лівої лапки кислотою праву лапку стиснути пінцетом, то можна загальму­вати рефлекс на кислоту.

Численними дослідами встановлено, що збудження в одних центрах нервової "системи викликає гальмування в інших. Особливо чітко проявляє­ться така взаємна індукція процесів збудження і гальмування в акті ходьби. Коли м’язи — згиначі правої ноги і розгиначі лівої скорочуються, розгиначі правої ноги і згиначі лівої перебувають у розслабленому стані. А потім навпаки. Така координована діяльність м’язів нижніх кінцівок пояснюється тим, що збудження в нервових центрах згиначів викликає гальмівний стан в центрах розгиначів цієї ж кінцівки. При цьому збудження в центрі згиначів однієї кінцівки зв’язане з гальмуванням у центрі згиначів другої. Згідно з вченням видатного російського фізіолога М. Є. Введенського, гальмування і збудження є лише два прояви одного й того самого нервового процесу, які залежать лише від сили і частоти подразнення.

Дальший свій розвиток вчення про гальмування одержало в працях І. П. Павлова. Йому належить відкриття охоронної ролі гальмування, яке запобігає виснаженню нервових клітин при дуже сильних і частих по­дразненнях. Збудження і гальмування е основними процесами в діяльності нервової системи.

Стомлення. Для центральної нервової системи характерна швидка стомлюваність. На відміну від нервових волокон, які майже не стомлюються, нервові центри стомлюються дуже швидко. Подразнюючи певний час до­центровий нерв, можна досягти спочатку ослаблення, а потім і цілковитого припинення рефлекторного акту. Але якщо після цього перенести подраз­нення на відцентровий нерв, тс м’яз відповість скороченням. Такі експери­менти свідчать про те, що стомлення настало саме у центральній нервовій системі.

Особливості нервової системи дитини. У дітей нервова система більш збудлива, ніж у дорослих. Внаслідок високої збудливості нервова система дітей швидше виснажується. Цю особливість центральної нервової системи дітей слід враховувати вчителям при організації навчально-виховної ро­боти в школі. Так, якщо на уроці діти довгий час займаються одноманіт­ною розумовою працею, при якій збуджуються одні й ті самі ділянки цен­тральної нервової системи, то остання швидко стомлюється і діяльність її дуже утруднюється. В результаті в дітей знижується інтерес, увага і вза­галі їх працездатність. Тому на уроках учитель мусить застосовувати різні методи і прийоми роботи, тривалість кожного з яких повинна бути по мож­ливості невеликою. При зміні методів і видів роботи навантаження з одних ділянок центральної нервової системи переноситься на інші, і тому значно віддаляється час настання її стомлення. З цією ж метою після тривалої розумової праці слід влаштовувати перерви, протягом яких нервові центри, що посилено працювали, могли б відпочити.

 

Спинний мозок

Зовнішня будова. Спинний мозок — це частина центральної нервової системи, що розміщена в каналі хребта; він має вигляд тяжа, трохи сплю­щеного в передньо-задньому напрямку. Верхній кінець спинного мозку, який лежить на межі між черепом і атлантом, переходить безпосередньо у довгастий мозок, нижній кінець його у новонародженої дитини лежить на рівні третього поперекового хребця, а в дорослих — на рівні першого-другого поперекових хребців. У шийній і поперековій ділянках спинний мозок має потовщення, а на нижньому кінці утворює мозковий конус, що переходить у так звану кінцеву нитку.

Від спинного мозку відходять спинномозкові нерви. Ділянки мозку з парою нервів, що відходять від них, дістали назву сегментів. Відповідно до частин хребта у спинному мозку розрізняють шийні, грудні, поперекові і крижові сегменти. Через те що спинний мозок коротший, ніж хребет, сегменти його містяться вище від відповідних їм хребців. Уздовж передньої поверхні спинного мозку тягнеться глибока поздовжня борозна, а вздовж задньої — неглибока задня поздовжня борозна. Вони ділять мозок на дві симетричні половини— праву і ліву.

Спинний мозок оточений трьома оболон­ками: твердою, павутинною і м’якою. Найбільш зовнішня тверда мозкова оболонка, яка утворе­на щільною сполучною тканиною; в деяких міс­цях вона зростається з кістками хребта. Паву­тинна оболонка лежить під твердою; це тонка, досить щільна пластинка, бідна на нерви і су­дини. Під павутинною лежить м’яка оболонка, яка щільно прилягає до поверхні мозку і захо­дить у всі заглибини на його поверхні. Вона утворена пухкою сполучною тканиною і містить багато кровоносних судин, які проникають в ре­човину мозку. Між м’якою і павутинною оболон­ками утворюється так званий підпавутинний простір, заповнений мозковою рідиною, яка тут відіграє роль лімфи.

Внутрішня будова спинного мозку. На попе­речному перерізі спинний мозок має вигляд овалу, всередині якого у формі метелика міститься сіра речовина, а навколо неї — біла речовина. Сіра речовина мозку складається з тіл нервових клітин, а біла речовина — з нервових волокон, вкритих мієліновою оболонкою. Сіра речовина спинного мозку утворює з кожної сторо­ни по два виступи: короткі і широкі виступи, що йдуть до передньої поверхні мозку, називаються передніми рогами, а в напрямі до задньої поверхні витягуються вужчі — задні роги. У грудних сегментах є ще й бічні роги — невеликі виступи бічних поверхонь сірої речовини.

Біла речовина поділяється рогами на три стовпи. Та частина її, яка лежить між двома задніми рогами, називається задніми стовпами; частина, розміщена між передніми рогами,— передніми стовпами. Між задніми і передніми рогами кожної сторони лежать бічні стовпи. В білій речовині стовпів лежать волокна чутливих і рухових нейронів, по яких проходить збудження від рецепторів у центральну нервову систему і від останньої до різних органів.

В центрі спинного мозку проходить вузький спинномозковий канал, заповнений спинномозковою рідиною.

Спинномозкові нерви. Від спинного мозку відходить 31 пара спинномоз­кових нервів — по одній дарі від кожного сегмента. Отже, у спинному мозку є 31 сегмент: 8 шийних, 12 грудних, 5 поперекових, 5 крижових і 1 куприковий. Окремі сегменти зв’язані з певними ділянками тіла. Так, верхні сегменти зв’язані нервами з шкірою і м’язами шиї і з діафрагмою, а нижні шийні — з шкірою і м’язами плечового пояса та верхніх кінцівок. Нерви, що відходять від грудних сегментів, іннервують шкіру і м’язи тулуба, а шкіра і м’язи нижніх кінцівок зв’язані з поперековими і двома верхніми крижовими сегментами спинного мозку. При пошкодженні пев­ного сегмента порушується рефлекторна реакція в тій ділянці тіла, яка зв’язана з цим сегментом.

Кожний спинномозковий нерв починається двома корінцями — перед­нім і заднім. Вийшовши з хребетного каналу через міжхребцевий отвір, обидва корінці зливаються один з одним і утворюють спин­номозковий нерв, що йде на периферію.

Передні корінці спинномозкового нерва складаються з аксонів рухових клітин, тіла яких містяться у передніх рогах спинного мозку. Ці аксони ідуть до скелетних м’язів; збудження, яке вони проводять, викликає скорочення м’язів. Коли перерізати передні корінці, то окремі групи скелет­них м’язів втрачають здатність рефлекторно скорочуватись.

Задні корінці спинномозкового нерва товщі за передні: в кожному з них міститься міжхребцевий, або спинномозковий, вузол. У вузлах лежать чутли­ві нейрони з грушовидним тілом і двома відростками, один з яких є аксон, а другий — дендрит. Дендрити цих нейронів у складі спинномоз­кових нервів ідуть до шкіри і утворюють в ній чутливі закінчення, а аксо­ни в складі задніх корінців входять у спинний мозок. По волокнах задніх корінців збудження передається від рецепторів у спинний мозок. Після перерізування задніх корінців втрачається чутливість на різних ділянках тіла.

Таким чином, спинномозкові нерви за своїм складом є мішані, бо кожен з них утворюється з переднього корінця, який містить у собі рухові (від­центрові) нервові волокна, і заднього,— який складається з чутливих (доцентрових) волокон.

Нервові сплетення. Із спинномозкових нервів, що відходять від кількох суміжних сегментів, формуються нервові сплетення: шийне, плечове, по­перекове і крижове.

Шийне сплетення утворюється чотирма верхніми шийними нервами. Плечове сплетення утворюється чотирма нижніми шийними і одним грудним нервами. Поперекове сплетення утворюється дванадцятим грудним і І—IV поперековими нервами. Крижове сплетення утворюється з п’ятого попере­кового, всіх крижових і куприкового нервів.

Не утворюють сплетень лише ті нерви, які виходять з II — XI грудних сегментів.

Функції спинного мозку. Окремі скупчення нейронів утворюють у спинному мозку нервові центри, які нервами сполучені з шкірою, м’язами, судинами і потовими залозами шиї, тулуба і кінцівок, а також з внутріш­німи органами. За участю центрів спинного мозку здійснюються рухові рефлекси (крім рефлекторного скорочення лицевих м’язів), більшість су­динорухових рефлексів, всі рефлекси сечостатевої системи і прямої кишки. При пошкодженні окремих сегментів мозку у відповідних частинах тіла, які одержують від них нерви, втрачається чутливість, настають паралічі м’язів, порушується потовиділення і регуляція просвіту кровоносних судин, діяльність внутрішніх органів.

Спинномозкові рефлекси в організмі здійснюються під контролем головного мозку. При цьому, чим вища за своєю організацією тварина, тим більшого значення в діяльності спинного мозку набувають вище розміщені відділи центральної нервової системи.

Крім рефлекторної, спинний мозок виконує ще й провідну функцію.

Провідні шляхи. Вище було сказано, що біла речовина спинного мозку складається головним чином із поздовжньо розміщених нервових волокон, розділених прошарками сполучної тканини і нейроглії. Окремі пучки цих волокон разом із спинномозковими нейронами сполучають головний мозок з різними периферичними органами, тобто служать провідними шляхами. Вони діляться на висхідні і низхідні.

Висхідні шляхи проходять по задніх і частково бічних стовпах білої речовини. Вони проводять імпульси з периферії (від рецепторів шкіри, м’язів, суглобів, внутрішніх органів) до головного мозку. Досягаючи кори головного мозку, ці імпульси викликають певні відчуття.

Низхідні шляхи проходять по передніх і частково бічних стовпах. По них передаються імпульси від головного мозку до рухових центрів спинно­го мозку, а від них ці імпульси йдуть до скелетних м’язів. Най­важливішим низхідним шляхом є пірамідний. Він бере початок від рухових центрів кори вели­ких півкуль і проводить збу­дження, які викликають довільні скорочення м’язів. Пірамідні шляхи перехрещуються, а тому імпульси від лівої півкулі йдуть на праву половину тіла, а від правої — на ліву половину.

Провідні шляхи досить роз­винені вже на момент наро­дження. Мієлінізація їх волокон закінчується до 3 місяців, тоді як у периферичних нервах тяг­неться до 3 років і більше.

Розвиток спинного мозку. В новонародженої дитини спин­ний мозок уже функціонує, але він ще не повністю розвинений як функціонально, так і морфологічно. Вага спинного мозку в дітей ще порівняно невелика і збільшується аж до повної зрілості. Одночасно зі збільшенням ваги спинного мозку змінюється і його довжина, яка у чоловіків досягає 46 см, а у жінок — 41—42 см. Спинний мозок росте в довжину повільніше, ніж хребет.