ЭНЦИКЛОПЕДИЯ

Экскурсия по «этажам» центральной нервной системы

Спинной мозг — это длинный тяж толщиной около 1 см, расположенный в позвоночном канале. От него с двух сторон — справа и слева — отходят толстые пучки волокон — спинномозговые корешки. Если присмотреться, то их можно разделить на два передних и два задних. Существует ли какой-нибудь принцип в этой организации? Оказывается, существует. Известны интересные опыты шотландского физиолога Ч. Белла и французского Ф. Мажанди, проведенные в разное время, но давшие одинаковые результаты. Они перерезали у лягушки слева передние корешки, а справа — задние. При этом правая лапка нормально двигалась, но совершенно потеряла чувствительность, а левая сохранила чувствительность, но не могла двигаться. Таким образом было установлено, что между передними и задними корешками есть различие в их функции: задние корешки — это скопление чувствительных нервных волокон, берущих начало от рецепторов кожи, мышц, сухожилий, суставов, внутренних органов, а передние образованы двигательными волокнами, которые направляются на периферию (к скелетным мышцам, гладким мышцам сосудов и к внутренним органам).

Строение головного мозга человека: 1 — конечный мозг; 2 — промежуточный мозг; 3 — средний мозг; 4 — продолговатый мозг; 5 — мозжечок.

Четкость спинномозговой организации проявляется еще и в том, что разные участки тела сверху вниз имеют свое нервное представительство в разных отделах, или сегментах, спинного мозга — 8 шейных, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 1 копчиковом. На рисунке (стр. 117) показано распределение «обязанностей» между сегментами спинного мозга. По области выпадения чувствительной или двигательной функции врач может с точностью определить тот отдел спинного мозга, деятельность которого нарушилась.

Делаете вы что-нибудь руками — работают шейные сегменты и первый грудной, при ходьбе — поясничные и крестцовые. Шейный и грудной к тому же «дедают» дыхательными мышцами. Вся эта деятельность связана с движениями, но и когда вы неподвижны, активность нервной системы не прекращается. Возможность сохранения определенной позы зависит от степени напряжения разных мышц, а само напряжение (или тонус) поддерживается постоянным потоком импульсов, конечный отправной пункт которых — двигательные нейроны спинного мозга.

Через спинной мозг проходят пути различных простых рефлексов, таких, как отдергивание конечности при болевом раздражении или неожиданном прикосновении и др. При осуществлении этих рефлексов возбуждение от рецепторов к эффекторам пробегает быстро, и не столько за счет скорости его распространения, сколько за счет того, что имеется лишь одно синаптическое переключение на его пути.

Спинной мозг управляет и такими сложными рефлекторными актами, как, например, ходьба. Сколько мышц вовлечено в эту деятельность и как слаженно они работают! Рассмотрим, с помощью каких механизмов осуществляется координация движений. Наблюдение показывает, что при сгибании, например, левой ноги в колене сокращается мышца-сгибатель, а мышца-разгибатель расслабляется. Одновременно вовлекается в деятельность и правая нога, но здесь отношения обратные — мышца-сгибатель расслаблена, а мышца-разгибатель напряжена. Чередование этих состояний и вызывает попеременное движение конечностей при ходьбе.

Было специально исследовано, что же при этом происходит в нейронах спинного мозга, посылающих приказы к мышцам конечностей. Можно предположить, что при сокращении будет регистрироваться возбуждение, а при расслаблении — возвращение к исходному состоянию. Ничего подобного. Состоянию расслабления соответствует наличие торможения в двигательной клетке (мотонейроне) в виде известного вам ТПСП. Итак, координация движений осуществляется за счет четко организованной во времени смены состояний возбуждения и торможения в мотонейронных командных пунктах.

Каким же образом ВПСП или ТПСП «узнают», что им пора «сойти со сцены»? Здесь мы встречаемся еще с одним замечательным механизмом центральной нервной системы — механизмом отчетности, или так хорошо известной в технике обратной связи.

Распределение «обязанностей» между сегментами спинного мозга: С^2-8 — шейные сегменты; D^1-12 — грудные; L^1-5 — поясничные; S ^1-5 — крестцовые.

Проблема физиологической обратной связи и самоконтроля движений в настоящее время хорошо изучена. Рецепторы мышц, получивших приказ действовать, сообщают мотонейронам, в каком состоянии они находятся, а те под влиянием этих сведений изменяют приказы.

Роль обратной связи в осуществлении движений можно проследить на больных с поражением задних корешков спинного мозга. При полной сохранности двигательных нервов они теряют возможность ходить, так как в спинной мозг перестают поступать сведения о состоянии мышц конечностей. Восстановить утерянную способность им помогает зрение.

Больной начинает следить глазами за своими движениями и вносит в них необходимые поправки. «Но как же так? — скажете вы. — Только что были рассмотрены пути, идущие от рецепторов к эффекторам через спинной мозг, и там не было речи о зрительных рецепторах». Верно. Волокна зрительного нерва оканчиваются на уровне головного мозга. И все-таки ничего удивительного в приведенных примерах нет. Наличие зрительной координации движений говорит только о том, что деятельность спинного мозга находится под постоянным неусыпным контролем высших отделов центральной нервной системы, включая кору больших полушарий головного мозга.

Каждое утро вы слышите по радио: «На зарядку становись!» —и по команде поднимаете руки вверх, разводите их в стороны, сгибаете одну ногу, другую, приседаете. Это тоже привычно и не вызывает удивления. Какой путь проходит здесь возбуждение? Раздражитель — слово вызывает к жизни активность определенных отделов коры больших полушарий, и там рождается приказ, который затем поступает к соответствующим двигательным нейронам спинного мозга, а от них к мышцам.

Даже осуществление элементарных спинномозговых рефлексов зависит от состояния высших отделов центральной нервной системы. Если вы бывали у врача-невропатолога, наверное, он предлагал вам положить ногу на ногу и наблюдал, как она вскидывается при ударе молоточком чуть ниже коленной чашечки. Дело в том, что любое изменение в каком-нибудь отделе центральной нервной системы сказывается на характере протекания даже такого простого сухожильного рефлекса. Врач улавливает отклонения и получает первое предупреждение о том, что в нервной системе пациента наступил какой-то разлад.

Чем выше организм по уровню своего развития, тем сложнее строение и функции высших отделов центральной нервной системы, в частности, коры больших полушарий, тем в большей степени подчиняют они себе деятельность спинного мозга. У человека, по выражению И. П. Павлова, кора становится «истинным распорядителем всей деятельности организма».

Продолговатый мозг. Поднимемся на следующий «этаж». Это продолговатый мозг — небольшое по сравнению со спинным мозгом скопление нервной ткани. Но в данном случае нет прямой связи между размерами структуры и выполняемой ею ролью. На участке не больше 2 см³ сосредоточены жизненно важные центры, которые регулируют деятельность сердца, сосудов, дыхание, обмен веществ. Поражение продолговатого мозга влечет за собой гибель организма.

В продолговатом мозгу находятся скопления нервных клеток — ядра, от которых берут начала волокна, управляющие лицевой мускулатурой. Активность этих ядер определяет мимику, осуществление жевания, глотания, сосания. Отсюда же берет начало и блуждающий нерв, который, широко разветвляясь, заканчивается своими веточками почти во всех внутренних органах тела. О функции его рассказано на странице 119.

Наблюдали ли вы, как хорошо сочетается у котят положение головы и конечностей? Поднесите котенку сверху кусочек мяса — голова поднимается, передние лапки выпрямляются, задние сгибаются. Поставьте на пол молоко в миске — все наоборот: голова опускается, сгибаются передние, разгибаются задние лапки. Путь этого рефлекса пролегает через продолговатый мозг. Сюда посылают свои сообщения шейные мышцы, отсюда идет приказ вниз, к спинному мозгу и затем к мышцам конечностей. Это снова пример того, как согласованно работают разные отделы центральной нервной системы. Продолговатый мозг приказывает спинному, более высшие отделы — ему самому. Если прервать связь продолговатого мозга с вышележащим средним, то животное будет находиться в напряженном состоянии с резко выпрямленными конечностями и запрокинутой головой. Следовательно, для нормального функционирования продолговатого мозга ему необходима помощь среднего мозга (см. ниже), который занимается, помимо всего прочего, и регуляцией тонического напряжения.

Все эти сложные взаимоотношения импульсов, приходящих от рецепторов с приказами сверху, осуществляются на уровне нейронов продолговатого мозга и выражаются, как нам уже известно, в виде взаимодействия постсинаптических потенциалов на одном нейроне и в виде определенных отношений между нейронами-соседями. Эти групповые взаимоотношения хорошо видны на примере работы дыхательного центра. В одной группе нейронов импульсы возникают во время вдоха, в другой — во время выдоха. Обе группы вступают в действие строго поочередно. Их ритмическая деятельность обеспечивает ритмичность дыхания. Вдох и выдох чередуются в соответствии с залпами импульсов в нейронах, и дыхательная система работает четко, как хорошо отлаженный механизм.

Средний мозг. Всем известно, как важно не дать застать себя врасплох. Для создания такой готовности организма к встрече с новым, внезапно возникающим раздражителем существует важный механизм, которым ведает средний мозг. Сведения о неожиданном или опасном поступают в средний мозг от слуховых и зрительных рецепторов, что очень важно, так как опасность может улавливаться на расстоянии, а не при непосредственном контакте с организмом, когда уже может быть поздно. Реакцию, которой управляют среднемозговые центры, каждый часто наблюдал на себе: резкий звук — и вы вздрагиваете, напрягаетесь и поворачиваетесь в ту сторону, откуда он. слышен. Поворот головы, движение глаз, а у животного и ушей, к источнику внезапно возникающего раздражителя — это тот первый комплекс реакций, которым организм рапортует: «Встретить неожиданное готов!» В среднем мозгу находится еще один интересный механизм, обеспечивающий бдительность организма, — это ретикулярная (или сетчатая) формация. Она заряжает в нужный момент энергией кору головного мозга. А как известно, бодрое состояние, хороший тонус — одно из важнейших условий успеха в выполняемой работе.

Мозжечок. Сколько разных отделов центральной нервной системы занимается вопросами координации движений и регуляции тонуса: и спинной и продолговатый мозг, и кора больших полушарий — высшая инстанция, которая постоянно контролирует и направляет их работу. Но всего этого оказывается недостаточно. Существует еще и отдел-настройщик. Это мозжечок. При нарушениях его деятельности сохраняется способность к движению, но сразу видно, что произошел какой-то разлад. Движения стали неуклюжими, не подогнанными друг к другу. Конечности дрожат, голова тоже. Ноги поднимаются излишне высоко, походка напоминает петушиную; наступает быстрая утомляемость. Мозжечковые приказы скорее напоминают уточнения. Мозжечок не допускает никаких «излишеств». Эти упорядочивающие влияния он распространяет не только на двигательную деятельность, но и на вегетативную нервную систему (см. ниже), управляющую работой внутренних органов. Под влиянием импульсов от мозжечка процессы дыхания, кровообращения, обмена веществ становятся строго пропорциональными активности мышечной системы.

Видите, сколько событий разыгрывается в центральной нервной системе, пока приказ, выработанный, уточненный,дополненный, достигнет скелетной мускулатуры.