Системный аспект функционирования и исследование нервной системы (стр. 2 из 7)
Наш организм может жить и развиваться лишь в том случае, если между ним и средой обитания происходит постоянный обмен веществ.
Внутренняя же среда создаёт условия для “свободной и независимой” жизни с помощью НС. Нервная система сама формирует для организма свою внутреннюю среду, но формирование это происходит под постоянным и непрекращающимся воздействием со стороны окружающего мира.
2. Морфологическое и информационное описание
Иерархичность структуры организма приводит к тому, что взаимодействие нервной системы с органами и подсистемами строится на принципе последовательности уровней, через которые проходят управляющие сигналы к исполнительным механизмам регуляции. Такое многоуровневое управление более экономично, чем жестко централизованное. Оно сохраняет принцип централизации управления со стороны внешних уровней при относительной независимости (автономности) функционирования низших уровней (подсистем).
В течении многих лет перед исследователями возникал вопрос о том, как проходит взаимодействие во внутренней среде – кровь, лимфа, тканевая жидкость, а главное – биологически активные вещества, которые синтезируют и расщепляют ферменты, связывающие и освобождающие из связанной формы механизмы. Так, например, нелегко ответить, почему в крови удаётся обнаружить свободный ацетилхолин при наличии мощных холинэстераз или обнаруживается гистамин наряду с диминоксидазой, почти мгновенно её расщепляющей.
Медиаторы нервного возбуждения (например, ацетилхолин, норадреналин, серотонин, гамма-аминомасляная кислота и др.), образующиеся нервными окончаниями и передающие нервный импульс с нейрона на клетку-исполнитель (синоптическая передача), избежав ферментативного расщепления или обратного поглощения, поступают в ток крови и разносятся по всему организму. Здесь они начинают свою вторую жизнь, теперь уже в качестве биологически активных веществ. Рецептор, принимающий центробежные нервные импульсы, можно рассматривать как устройство, через которое специфическая информация поступает из нервных окончаний в клетку-исполнительницу.
Схема 3. Развитие взаимоотношений РС. С внешней средой взаимодействуют рабочие клетки первой и четвёртой РС. Все РС связаны между собой и с рабочими клетками. “Новые” этажи развивались главным образом на 3 и 4 РС и не имеют непосредственной связи с рабочими клетками.
В развитии регулирующих систем есть много общих закономерностей:
1) Регулирующая система (РС) возникает при новых условиях существования организма и появлении новых функций;
2) Чем “моложе” система, тем более специализировано её действие, тем уже круг типов клеток, которые она регулирует, тем короче период действия. Первая РС непрерывно воздействует на все клетки; вторая также действует на все клетки, но её эффект весьма изменяется во времени; третья регулирует внутренние органы и сосуды; четвёртая – только поперечно-полосатую мускулатуру;
3) Все РС развиваются в процессе эволюции, но особенно быстро новые, и в первую очередь четвёртая;
4) Клетки новой РС находятся под воздействием старых, но в тоже время оказывает на них и обратное воздействие;
5) Новые РС получают информацию через свои рецепторы или от старых РС. Каждая система имеет свои эффекторы или воздействует через старые системы;
6) В развитии каждой РС можно наметить несколько этажей, объединённых одинаковым принципом действия.
В процессе эволюции разные отделы РС развивались неравномерно. Над первоначальными элементами РС, осуществлявшими на периферии самые простые функции, по мере количественного их возрастания появились неустройки – этажи которые уже регулируют эти первоначальные клетки РС. Назначение неустроек – выделение ”высших” пространственных и временных кодов, моделирования, как внешнего мира, так и собственных действий. Вертикальные связи осуществляют субординацию между этажами. Горизонтальные связи обеспечивают циркуляцию информации между соответствующими или близкими этажами разных РС. Кроме того, некоторые этажи самых систем поделились по вертикали на два отдела, действующие в различной степени противоположно- возбуждающий и тормозящий отделы, как, например, симпатический и парасимпатический отделы вегетативной нервной системы.
Первая РС представляет собой среду организма – кровь и лимфу – вместе с рабочими внутренними органами, поддерживающими её состав. Вторая РС эндокринная, состоящая из нескольких этажей: вверху -–гипофиз, ниже специализированные железы (половые), ещё ниже – обще клеточные (например, кора надпочечников, щитовидная железа), ещё ниже – специализированные, выполняющие частные задачи (поджелудочная железа). В самом низу – эндокринные функции некоторых органов, имеющих местное значение. Третья РС – вегетативная нервная система. Она состоит (сверху вниз) из: высших вегетативных центров ВВЦ, с симпатическим С и парасимпатическим ПС отделами, главных центров, ведающих отдельными функциями (например, дыхательный центр), сегментарных углов, местных сплетений в органах. Четвёртая РС – нервно-соматическая система – понятная из рисунка РФ – ретикулярная формация.
Первая РС – система неспецифической химической регуляции. Назвать её системой можно только условно, поскольку в неё входят в разной степени все клетки, в процессе соей жизнедеятельности изменяющие химический состав внутренней среды организма. Первая РС – это кровь и лимфа с их простыми химическими составляющими: вода, соли, газы, простейшие питательные вещества – глюкоза, аминокислоты, белки, продукты распада, различные “шлаки”. Первая РС имеет постоянный состав, РН, осмотическое и онкотическое давление, парциальное давление газов. Постоянство основных компонентов среды регулируется высшими РС, но некоторые из них поддерживаются рабочими клеткамиза счёт рецепторных и эффекторных свойств последних.
Так, можно полагать, что клетки почек сами способны поддерживать определённый уровень “шлаков” в крови помимо влияния РС. Тоже самое касается роли печени в поддерживании уровня сахара. Такое регулирование весьма относительно. Восприятие и переработка информации осуществляется внутри рабочих клеток. Нужно только одно непременное условие – поддерживание циркуляции среды.
Рисунок 1. Схема отношений между органами через кровь. Первая регулирующая система. Рабочие органы а, б, в выделяют в кровеносное русло вещества в количествах, зависящих от их содержания в крови.
Схема 4. Упрощённая схема регулирующих систем организма.
Третья РС – нервно-вегетативная. Основной принцип её действия: химия-нерв-химия. Нервные окончания (рецепторы) воспринимают изменения химизма в тканях, преобразовывая их в нервные импульсы, которые на периферии снова превращаются в активное химическое вещество – медиатор вызывающий специфическую реакцию в рабочей клетке. Нервная клетка преобразовывает информацию в нервный импульс – взрыв химических реакций, взрывающихся с положительными обратными связями.
Рисунок 2. Схема нервной клетки местного сплетения вегетативной нервной системы (третья РС). Она получает раздражитель через рецептор Р из клеток и действует на них же своими окончаниями – эффекторами Э, выделяющими активное химическое вещество – медиатор. Кроме того клетка получает регулирующие импульсы “сверху” через А и посылает сигналы через Б.
Возбуждение - это рабочая деятельность нервной клетки на её первом этаже. Накопление изменений до возбуждения – это кратковременная память. Значение второго этажа очень велико: при частых возбуждениях клетка немного гипертрофируется, причём изменяется не столько всё её тело, сколько избирательно все её части под синапсами, через которые воспринимается возбуждение от других клеток. В этом длительная память клетки.
Она различна на разных этажах нервной системы.
Деятельность третьего клеточного этажа весьма ограничена – клетка способна к регенерации своих частей, но не к размножению. В нервной вегетативной системе можно выделить четыре этапа. Низший этап – местное сплетение в органах (рисунок 3). Они самые древние, с меньшей специфичностью деятельности. Восприятие информации на этом этаже происходит за счёт отростков или, может быть, самых тел клеток. Кроме химизма окружающей среды они воспринимают информацию “сверху”- со стороны выисших этажей нервной системы. Программа переработки информации – жесткая, простая. Такие нервные сплетения способны осуществлять простую регуляцию некоторых органов. Например, сплетения кишечника – обеспечивают её перистальтику, обеспечиваю сердечную частоту сокращений, клетки в стенке сосудов – изменяют её просвет.
Рисунок 3. Схема сегментарных и меж органных сплетений (второй этаж третьей РС) НК-1 – клетка местного сплетения (первый этаж), НК-2 и НК-3 – клетки сегментарного сплетения. Они получают воздействия или из первого этажа или непосредственно из тканей и также воздействует на них.