Будова рефлекторної дуги. Рефлекторне кільце. Фізіологія нервової системи

Кожен з нас хоч раз у житті вимовляв фразу «у мене рефлекс», але мало хто розумів, про що саме говорить. Практично все наше життя засноване на рефлексах. У дитинстві вони допомагають нам вижити, у дорослому житті — ефективно працювати і зберігати здоров’я. Підкоряючись рефлексам, ми дихаємо, ходимо, їмо і багато іншого.

Рефлекс

Рефлекс — це відповідна реакція організму на подразник, здійснювана нервовою системою. Проявляються вони початком або припиненням будь-якої діяльності: рух м’язів, секреція залоз, зміною судинного тонусу. Це дозволяє швидко підлаштовуватися під зміни зовнішнього середовища. Значення рефлексів у житті людини настільки велике, що навіть часткове їх виключення (видалення під час операції, травма, інсульт, епілепсія), призводять до стійкої інвалідності.

Вивченням центральної та периферичної нервової системи займалися І.П. Павлов та І.М. Сєченов. Вони залишили після себе багато інформації для майбутніх поколінь лікарів. Раніше не поділяли психіатрію і неврологію, але після їхньої роботи невропатологи стали практикувати окремо, накопичувати досвід і аналізувати його.

Види рефлексів

Глобально рефлекси діляться на умовні і безумовні. Перші виникають у людини в процесі життя і пов’язані, здебільшого, з тим, чим вона займається. Деякі з набутих навичок з часом зникають, і їх місце займають нові, більш необхідні в даних умовах. До них належать їзда на велосипеді, танці, гра на музичних інструментах, реміснича справа, водіння автомобіля та багато іншого. Такі рефлекси її іноді називають «динамічний стереотип».

Несвідомі ж рефлекси закладені у всіх людях однаково і є у нас з моменту народження. Вони зберігаються протягом усього життя, оскільки саме вони підтримують наше існування. Люди не замислюються про те, що їм потрібно дихати, скорочувати серцевий м’яз, тримати своє тіло в просторі в певній позі, моргати, чхати тощо. Це відбуватися автоматично, тому що природа подбала про нас.

Класифікація рефлексів

Існує декілька класифікацій рефлексів, які відображають їх функції або вказують на рівень сприйняття. Можна навести деякі з них.

За біологічним значенням виділяють рефлекси:

• харчові;
• захисні;
• статеві;
• орієнтовні;
• рефлекси визначальні положення тіла (позотонічні);
• рефлекси для руху.

За розташуванням рецепторів, які сприймають подразник, можна виділити:

• екстерорецептори, що знаходяться на шкірі і слизових;
• інтерорецептори, що розташовуються у внутрішніх органах і судинах;
• проприорецептори, що сприймають подразнення м’язів, суглобів і сухожиль.

Знаючи три представлених класифікації можна будь-який рефлекс охарактеризувати: придбаний він або вроджений, яку функцію виконує і як його викликати.

Рівні рефлекторної дуги

Для невропатологів важливо знати рівень, на якому замикається рефлекс. Це допомагає точніше визначити область ураження і передбачити шкоду для здоров’я. Розрізняють спинальні рефлекси, рухові нейрони яких розташовуються в спинному мозку. Вони відповідають за механіку тіла, скорочення м’язів, роботу тазових органів. Піднімаючись на рівень вище — в довгуватий мозок, виявляються бульбарні центри, що регулюють слинні залози, деякі м’язи обличчя, функцію дихання і серцебиття. Пошкодження цього відділу практично завжди закінчується смертельним результатом.

У середньому мозку замикаються мезенцефальні рефлекси. Переважно це рефлекторні дуги черепних нервів. Розрізняють так само діенцефальні рефлекси, кінцевий нейрон яких розташовується в проміжному мозку. І кортикальні рефлекси, які управляються корою головного мозку. Як правило, це набуті навички.

Слід враховувати, що будова рефлекторної дуги за участю вищих координуючих центрів нервової системи завжди включає в себе і нижні рівні. Тобто кортикоспинальний шлях проходитиме через проміжний, середній, продовгуватий і спинний мозок.

Фізіологія нервової системи влаштована таким чином, що кожен рефлекс дублюється кількома дугами. Це дозволяє зберігати функції організму навіть при травмах і хворобах.

Рефлекторна дуга

Рефлекторна дуга — це шлях передачі нервового імпульсу від сприймаючого органу (рецептора) до виконуючого. Рефлекторна нервова дуга складається з нейронів і їх відростків, які утворюють ланцюг. Дане поняття було введено в медицину М.Холлом в середині дев’ятнадцятого століття, але з часом, воно перетворювалося в «рефлекторне кільце». Було прийнято рішення, що цей термін повніше відображає процеси, які відбуваються в нервовій системі.

У фізіології розрізняють моносинаптичні, а так само двох- і тринейронні дуги, іноді зустрічаються полісинаптичні рефлекси, тобто включають більше трьох нейронів. Найпростіша дуга складається з двох нейронів: сприймаючого і рухового. Імпульс проходить по довгому відростку нейрона до нервового вузла, який, у свою чергу, передає його до м’яза. Такі рефлекси, як правило, безумовні.

Відділи рефлекторної дуги

Будова рефлекторної дуги включає в себе п’ять відділів.

Перший — це рецептор, який сприймає інформацію. Він може бути розташований як на поверхні тіла (шкіра, слизові), так і в його глибині (сітківка, сухожилля, м’язи). Морфологічно рецептор може виглядати, як довгий відросток нейрона або скупчення клітин.

Другий відділ — чутливе нервове волокно, яке передає збудження далі по дузі. Тіла цих нейронів розташовуються за межами центральної нервової системи (ЦНС), у спинномозкових вузлах. Їх функція подібна стрілці на залізничній колії. Тобто дані нейрони розподіляють інформацію, яка до них надходить, на різні рівні ЦНС.

Третій відділ — місце перемикання чутливого волокна на рухове. Для більшості рефлексів воно знаходиться в спинному мозку, але деякі складні дуги проходять відразу через головний мозок, наприклад захисний, орієнтовний, харчовий рефлекси.

Четвертий відділ представлений руховим волокном, який доставляє нервовий імпульс від спинного мозку до ефектора або мотонейрона.

Останній, п’ятий відділ — це орган, який здійснює рефлекторну діяльність. Як правило, це м’яз або заліза, наприклад зіниць, серце, статеві або слинні залози.

Фізіологічні властивості нервових центрів

Фізіологія нервової системи мінлива на різних її рівнях. Чим пізніше сформований відділ, тим складніше його робота і гормональна регуляція. Виділяють шість властивостей, які притаманні всім нервовим центрам, незалежно від їх топографії:

1. Проведення збудження тільки від рецептора до ефекторного нейрона. Фізіологічно це обумовлено тим, що синапси (місця з’єднання нейронів) діють тільки в одному напрямку і не можуть змінити його.
2. Затримку проведення нервового збудження теж пов’язують з наявністю великої кількості нейронів у дузі і, як наслідок, синапсів. Для того щоб синтезувати медіатор (хімічний подразник), випустити його в синаптичну щілину і провести, таким чином, збудження, потрібно більше часу, ніж якби імпульс поширювався просто по нервовому волокну.
3. Сумація збуджень. Таке трапляється, якщо подразник слабкий, але постійно і ритмічно повторюється. У цьому випадку медіатор накопичується в синаптичній мембрані, поки його не буде значна кількість, і тільки потім передає імпульс. Найпростіший приклад цього явища — акт чхання.
4. Трансформація ритму збуджень. Будова рефлекторної дуги, а також особливості нервової системи такі, що навіть на повільний ритм подразника вона відповідає частими імпульсами — від п’ятдесяти до двохсот разів на секунду. Тому м’язи в людському організмі скорочуються тетанічно, тобто уривчасто.
5. Рефлекторний наслідок. Нейрони рефлекторної дуги знаходяться в порушеному стані ще деякий час після припинення дії подразника. На цей рахунок існують дві теорії. Перша стверджує, що нервові клітини передають збудження на долі секунди довше, ніж діє подразник, і тим самим пролонгують рефлекс. Друга має в своїй основі рефлекторне кільце, яке замикається між двома проміжними нейронами. Вони передають збудження до тих пір, поки один з них не зможе згенерувати імпульс, або поки ззовні не надійде гальмуючий сигнал.
6. Утоплення нервових центрів виникає при тривалому подразненні рецепторів. Проявляється це спочатку зниженням, а потім і зовсім відсутністю чутливості.

Вегетативна рефлекторна дуга

За типом нервової системи, яка реалізує збудження і проводить нервовий імпульс, виділяють соматичні і вегетативні нервові дуги. Особливістю є те, що рефлекс до скелетної мускулатури не переривається, а вегетативний обов’язково перемикається через ганглій. Всі нервові вузли можуть бути розділені на три групи:

• Вертебральні (хребетні) ганглії мають стосунок до симпатичної нервової системи. Вони розташовуються по обидва боки від хребта, формуючи стовпи.
• Передхребцеві вузли розташовуються на деякій відстані і від хребетного стовпа, і від органів. До них відносять реснічний вузол, шийні симпатичні вузли, сонячне сплетіння і брижийні вузли.
• Внутрішньоорганні вузли, як не складно здогадатися, розташовуються у внутрішніх органах: м’язі серця, бронхів, кишковій трубці, залізах внутрішньої секреції.

Ці відмінності між соматичною і вегетативною системою йдуть глибоко у філогенез, і пов’язані зі швидкістю поширення рефлексів і їх життєвою необхідністю.

Реалізація рефлексу

Ззовні на рецептор рефлекторної дуги надходить роздратування, яке викликає збудження і виникнення нервового імпульсу. В основі цього процесу лежить зміна концентрації іонів кальцію і натрію, які знаходяться з обох сторін мембрани клітини. Зміна кількості аніонів і катіонів викликає зсув електричного потенціалу і появу розряду.

Від рецептора збудження, рухаючись центробільно, надходить в афферентну ланку рефлекторної дуги — спинномозковий вузол. Відросток його заходить у спинний мозок до чутливих ядрів, а потім перемикається на моторні нейрони. Це центральна ланка рефлексу. Відростки рухових ядер виходять зі спинного мозку разом з іншими корінцями і направляються до відповідного виконавчого органу. У товщі м’язів волокна закінчуються руховою бляшкою.

Швидкість передачі імпульсу залежить від типу нервового волокна і може коливатися від 0,5 до 100 метрів на секунду. Збудження не переходить на сусідні нерви завдяки наявності оболонок, що ізолюють відростки один від одного.

Значення гальмування рефлексу

Так як нервове волокно здатне довго зберігати збудження, то гальмування є важливим пристосувальним механізмом організму. Завдяки йому нервові клітини не відчувають постійного перевезення і втоми. Зворотна афферентація, завдяки якій і реалізується гальмування, бере участь в утворенні умовних рефлексів і знімає з ЦНС необхідність аналізувати другорядні завдання. Це забезпечує координацію рефлексів, наприклад, рухів.

Зворотна афферентація так само запобігає поширенню нервових імпульсів на інші структури нервової системи, зберігаючи їх працездатність.

Координація роботи нервової системи

У здорової людини всі органи діють злагоджено і погоджено. Вони підпорядковуються єдиній системі координації. Будова рефлекторної дуги — це приватний випадок, який підтверджує єдине правило. Як і в будь-якій іншій системі, в людині теж існує ряд принципів або закономірностей, за якими вона діє:

• конвергенція (імпульси від різних ділянок можуть надходити до однієї ділянки ЦНС);
• іррадіація (тривале і сильне роздратування викликає збудження сусідніх ділянок);
• реципрокність (гальмування одних рефлексів іншими);
• загальний кінцевий шлях (заснований на невідповідності кількості афферентних нейронів до ефферентних);
• зворотній зв’язок (саморегуляція системи виходячи з кількості прийнятих і згенерованих імпульсів);
• домінанта (наявність головного вогнища збудження, який перекриває інші).