Розділ ііі. Загальна і вікова фізіологія нервової системи

3.1. Функції нервової системи, їх роль в морфологічному і фізіологічному розвитку організму

Нервова система є провідною фізіологічною системою орга­нізму, яка покликана з’єднувати величезну кількість клітин, тканин і органів в єдине гармонійно працююче ціле. У функціональному і структурному відношенні нервова система поділяється на три частини: центральну, периферичну та автономну / вегетативну/ нервові системи. До центральної відносять головний та спинний мозок. До периферичної - всі черепно-мозкові та спинномозкові нерви, а також нервові вузли у черевній, грудній порожнинах і у робочих органах. Вегетативна нервова система регулює діяльність внутрішніх органів і обмін речовин. Вона відповідно ділиться на симпатичну і парасимпатичну.

Функції нервової системи можна умовно розділити на два типи: нижчі і вижчі. Нижча нервова діяльність являє собою процеси регуля­ції всіх внутрішніх органів і фізіологічних систем організму людини. Нервовий механізм регуляції функцій організму є досконалішим, ніж гуморальний. Це забезпечується, по-перше, швидким поширенням збудження по нервовій системі / до 100 -120 м/с/ і по-друге, тим, що нервові імпульси доходять до певних органів і тому відповідні реакції не тільки швидші, а й точніші, ніж при гуморальній регуляції функцій. Але вся повнота і тонкість пристосування організму до навколишнього середовища здійснюється тільки при взаємодії нервових і гуморальних механізмів регуляції.

Мал. 6. Схема ЦНС

Вища нервова діяльність включає в себе ті функціональні меха­нізми мозку, які забезпечують людині адекватний контакт з оточуючим середовищем. Вищі функції лежать в основі психічної діяльності люди­ни, але не можуть бути зведені до неї.

Нервова система виконує функції сприймання подразнення зовнішнього і внутрішнього середовища та організації відповідних присто­сувальних реакцій. Подразнення сприймаються спеціальними чутливими утвореннями. Відповідна реакція здійснюється у формі рефлекторних змін діяльності окремих структур організму і змін поведінки всього організму в цілому.

Таким чином, виділяють такі функції нервової системи:

1) сприймання подразнення;

2) організація фізіологічних функцій;

3) організація поведінки.

3.2.Поняття про збудливість, збудження, біоелектричні явища

Клітини нервової тканини в процесі еволюції пристосувались до швидкої відповідної реакції на дію подразника, тому нервову тканину називають збудливою, а її здатність швидко реагувати на подразне­ння - збудливістю. Кількісною мірою збудливості є поріг подразнення - та мінімальна сила подразника, що здатна спричинити збудження і викликати відповідну реакцію тканин.

Збудження характеризується комплексом хімічних, функціональних, фізико-хімічних, електричних явищ, тобто змінами процесів обміну ре­човим в клітинах нервової тканини. Зміни обміну речовин супроводжуються переходом через клітину мембрану негативно і позитивно за­ряджених іонів, що викликає зміну активності клітини. Обов’язковою ознакою збудження є зміна електричного стану поверхневої клітинної мембрани. Саме електричні явища забезпечують проведення збудження у збудливих тканинах. Виникнення і поширення збудження пов’язане із зміною електричного заряду в живій тканині, тому ці явища називаються біоелектричними.

Між зовнішньою поверхнею клітини і її цитоплазмою, тобто по обидва боки поверхневої клітинної мембрани, у стані спокою створю­ються різниця потенціалів /близько 60-90 мВ/, причому поверхня клі­тини заряджена електропозитивно щодо цитоплазми. Стан мембрани, коли заряди на ній розподілені таким чином /тобто ззовні - позитивні, а на внутрішній поверхні – негативні/, називається поляризацією мембрани. У стані фізіологічного спокою мембрана завжди поляризована. Саме по­ляризація мембрани забезпечує її біологічну властивість - збудливість, тобто готовність до відповіді на будь-яке подразнення.

Ця різниця потенціалів називається потенціалом спокою, або мем­бранним потенціалом. Причиною такої різниці потенціалів є вибіркова проникненість клітинної мембрани для іонів натрію і калію. У зв’язку з цим у стані спокою в середині клітини - в цитоплазмі в 30-50 разів більше іонів калію і в 8-10 разів менше іонів натрію, ніж на поверхні клітини. При цьому іони калію практично вільно дифундують через мембрану в міжклітинну рідину, а іонам натрію в клітину шлях закритий. Внаслідок цього поверхня клітини виявляється позитивно зарядженою, тоді як внутрішня сторона мембрани несе негативний заряд за рахунок іонів хлору, амінокислот та інших органічних негативних іонів.

При збудженні клітини під дією на неї подразника проникненість мембрани для катіонів натрію підвищується, вона легко надходять всередину клітини, бо, по-перше вони заряджені позитивно і їх тягнуть всередину електростатичні сили, по друге, вступають в дію закони концентраційного градієнта, тобто прагнення до вирішення концентрації іонів натрію по різні боки мембрани. Це призводить до поступового зниження мембранного потенціалу до 0, а далі до виникнення різниці потенціалів протилежного знаку, тобто внутрішня поверхня мембрани стала заряджена позитивно, а зовнішня внаслідок втрати позитивно заряджених іонів натрію - негативно /фаза деполяризації/.

Ця короткочасна зміна різниці потенціалів називається потенціалом дії, його тривалість не перевищує 0,004-0,005 сек. Виникає потенціал дії в той момент, коли деполяризація мембрани досягає критичного /порогового / рівня.

Порушення рівноваги іонів натрію і калію під час збудження триває недовго, в клітині починається відновні процеси, які закінчу­ються встановленням вихідного заряду ззовні і всередині клітини /фаза реполяризації/. Цьому процесу сприяє спеціальний клітинний механізм, що дістав назву “натрій-калієвого насосу”. Дія цього “насо­су” така, що він активно “викачує” з клітини натрій і ”нагнічує” в неї калій.

Отже, існує два типи руху іонів через клітину мембрану:

1.Пасивний іонний транспорт завдяки концентраційним градієнтам іонів;

2) активний транспорт, що здійснюється “натрій-калієвим насосом” проти концентраційного градієнту.

Таким чином, збудження нервової клітини пов’язане із зміною обміну речовин і супроводжується виникненням електричних потенціалів - електричних, або нервових імпульсів.