14. Координация функций организма

Рефлекс как реакция всего организма. Поток импульсов, возникший при раздражении зрительных, болевых или других рецепторов, поступает в мозг и становится источником согласованной, координированной ответной деятельности организма. Например, наступив босой ногой на острый предмет, ребенок отдергивает ногу. Казалось бы, этот рефлекс осуществляется небольшой группой мышц ноги, одни из которых сокращаются, а другие расслабляются. В действительности, однако, в реакцию включается чуть ли не весь двигательный аппарат. Чтобы отдернуть ногу, нужно в течение некоторого времени сохранить равновесие, стоя на одной ноге, а для этого необходимо быстрое и точное перераспределение тонуса многочисленных мышц всего тела. Мало того, в реакцию включаются и другие органы: на короткое время задерживается дыхание, изменяется частота и сила сердечных сокращений. Ребенок может лечь на землю, заплакать или стиснуть зубы. Иными словами, в рефлекторную реакцию включаются многие органы.

Личный опыт говорит нам о том, что одно и то же раздражение в разных случаях приводит к совершенно различным, но всегда координированным реакциям. Сложность и разнообразие даже самых простых рефлексов объясняется возможностью распространения импульсов по разным направлениям в самые различные отделы мозга. Именно эта возможность позволяет говорить о рефлексе как о координированной реакции всего организма.

Значение афферентных импульсов. Афферентные импульсы не только первое звено каждого рефлекса. Их значение гораздо больше. Они - необходимое условие активного состояния нервной системы. Непрерывный поток импульсов, поступающий от рецепторов всех органов тела, создает в центральной нервной системе тот уровень возбудимости, который необходим для ее деятельности. Кроме того, афферентные импульсы несут текущую информацию о том, что происходит как в окружающей среде, так и в каждом органе тела. Без такой информации невозможно согласование деятельности отдельных органов, невозможно протекание координированных реакций.

Существует заболевание, при котором в спинном мозге нарушаются пути, проводящие импульсы от нижних конечностей в головной мозг. Иными словами, прекращается информация о том, в каком положении находится каждая мышца, а следовательно, и вся нога в целом. Человек не знает, согнута она или разогнута. Лишь смотря на ноги, т. е. получая соответствующую информацию с органов зрения, он в состоянии выполнить необходимое движение ногами и сохранить равновесие при стоянии и ходьбе.

Иррадиация и индукция возбуждения и торможения. Возбуждение, возникшее в определенном участке нервной системы, в той или иной степени иррадиирует, т. е. распространяется, на другие участки. Прикоснувшись к горячему предмету, ребенок не просто отдергивает руку, а проявляет общую двигательную активность, начинает плакать. Это пример резко выраженной иррадиации возбуждения. Иррадиировать может и состояние торможения. Под влиянием очень сильного или длительного раздражения возникшее в нервной системе возбуждение сменяется торможением. Оно легко распространяется на другие участки, что ведет к общему понижению возбудимости нервной системы, и человек перестает реагировать на такие раздражения, которые раньше вызывали соответствующие реакции.

Иррадиация чаще всего проявляется в общем повышении или понижении возбудимости нервной системы. Так, например, возбудимость повышается при получении радостной вести и понижается при получении печальной. В первом случае человек становится бодрым, жизнерадостным, а во втором - подавленным, ко всему безразличным. Проявляется иррадиация и в увеличении количества органов, принимающих участие в реакции. Так, при сильном сжимании кисти сокращаются мышцы руки и даже других частей тела.

Важнейшее условие координации - выключение из реакции тех органов, функция которых препятствует осуществлению данного рефлекса. Так, например, при сгибании руки в локте мышцы-разгибатели расслабляются, при выдохе расслабляются вдыхательные мышцы. Объясняется это тем, что в мозге могут устанавливаться определенные взаимоотношения между отдельными группами нервных клеток, например между центрами различных мышц: повышение возбудимости или возбуждение одних групп может сопровождаться понижением возбудимости или торможением других. Такое наведение противоположного состояния называется индукцией. Различают отрицательную индукцию, когда в ответ на появление очага возбуждения или повышенной возбудимости в других участках мозга возбудимость понижается, и положительную индукцию, т. е. повышение возбудимости, вызываемое появлением очага торможения или очага пониженной возбудимости. Примером положительной индукции может служить всем известный факт, что зубная боль, которая днем ощущается слабо, ночью становится почти непереносимой. Это объясняется тем, что ночью, на фоне торможения или резко сниженной возбудимости большей части мозга, возбужденным остается тот его участок, к которому подходят импульсы от больного зуба. Под влиянием индукции возбудимость этого участка значительно повышается.

Если бы явления иррадиации или индукции захватывали весь мозг, была бы невозможна никакая координация. В действительности и иррадиация, и индукция носят, как принято говорить, избирательный характер: в каждом отдельном случае они захватывают лишь определенные группы клеток. При этом в той или иной степени участвуют оба процесса; возбудимость одних клеточных групп изменяется под влиянием иррадиации, а других - под влиянием индукции. Мало того, как индукция, так и иррадиация могут протекать во времени. Иными словами, нервные клетки после возбуждения в силу индукции переходят в состояние пониженной возбудимости, а торможение может смениться повышенной возбудимостью. Иррадиация во времени проявляется в сохранении клетками состояния повышенной или пониженной возбудимости в течение некоторого времени по окончании действия раздражителя. Существенную роль при этом играет описанная выше кольцевая связь между нейронами.

Иррадиация и индукция взаимно ограничивают друг друга. Как правило, слабые очаги возбуждения и торможения не вызывают значительной индукции, что способствует процессу иррадиации. Чем сильнее очаг возбуждения или торможения, тем интенсивнее проявляется индукция и, следовательно, тем менее благоприятны условия для иррадиации. При очень сильном очаге возбуждения или торможения, наоборот, иррадиация оказывается столь значительной, что преодолевает препятствия, создаваемые индукцией.

Если человек выполняет работу, которая для него важна или интересна, либо читает увлекательную книгу, очаги возбуждения в мозге могут оказаться достаточно сильными, чтобы вызвать мощную индукцию. В результате возбудимость многих других участков мозга сильно понижается. Это проявляется в том, что человека не отвлекают посторонние мысли, у него не рассеивается внимание, и он даже не замечает, что происходит вокруг. При действии слабых раздражителей, например при чтении очень скучной книги, внимание, наоборот, легко рассеивается, что связано с превалированием иррадиации возбуждения.

В результате взаимодействия иррадиации и индукции мозг представляет собой как бы мозаику очагов повышенной и пониженной возбудимости. Непрерывная и закономерно протекающая перестройка очагов возбуждения и торможения приводит к созданию самых разнообразных комбинаций согласованной работы органов.

Доминанта. Одна из наиболее существенных сторон координации функций организма заключается в создании условий, наиболее благоприятных для осуществления той или иной деятельности. Нервная система должна пустить в ход все механизмы, обеспечивающие эту деятельность, и затормозить, устранить все, что мешает ее нормальному протеканию.

Дыхание и глотание - два физиологических акта, которые не могут протекать одновременно. А следовательно, невозможно одновременное возбуждение соответствующих нервных центров. При глотании на короткое время господствующим становится глотательный центр, тогда как дыхательный - заторможен.

Временное преобладание одного нервного центра над другими получило название доминанты.

Доминантное состояние поддерживается импульсами, не только приходящими от соответствующих рецепторов, но и возникающими под влиянием раздражителей, не имеющих непосредственного отношения к доминирующему центру. Так, например, если во время лакания молока раздражать лапу щенка электрическим током, он не отдергивает лапу, а начинает лакать с еще большей интенсивностью. Такое же раздражение до или после лакания вызывает болевую реакцию: щенок отдергивает лапу и визжит. Следовательно, сторонние раздражители усиливают доминанту, делая ее более стойкой. В процессе нервной деятельности одна доминанта сменяет другую, но всякий раз текущая доминанта обеспечивает направленную активность нервной системы.

Роль отдельных частей мозга в координации движений. Двигательное задание, а также схема или способ его выполнения определяется корой больших полушарий. От коры импульсы идут по трем основным путям: к двигательным нейронам, расположенным в передних рогах спинного мозга и в стволовой части головного мозга; к мозжечку; к подкорковым ядрам и к различным ядрам межуточного и среднего мозга. Средний мозг и некоторые другие участки головного мозга обеспечивают перераспределение тонуса, или напряжения, отдельных мышц, что необходимо для выполнения каждого последовательного элемента двигательного акта. Основная роль мозжечка сводится к уточнению силы, длительности и последовательности сокращений отдельных мышц, иными словами, к отделке, отшлифовке движений. Подкорковые ядра участвуют в организации и регулировании дополнительных и вспомогательных движений, как, например, создание наиболее удобной позы, размахивание руками при ходьбе, мимические движения. Подбугровая область и различные ядра мозгового ствола регулируют процессы обмена веществ и деятельность органов кровообращения, дыхания и других органов, что также необходимо для нормального выполнения двигательных актов.