Нервная система

Однако, несмотря на нарушение тонуса мышц и координации движений, сами дви­жения возможны. Этот факт заставляет думать, что наряду с мозжечком в регуля­ции двигательных актов принимает участие какая-то другая структура мозга. Есть осно­вания считать, что ею является кора больших полушарий, поскольку имен­но к ней поступает вся информация с периферии.

Возникает вопрос: за какие функции при осуществлении движения ответственна ко­ра, а за какие мозжечок? Специалисты полагают, что кора больших полуша­рий—главное звено рефлекторного двига­тельного акта. А уточнением его величины, силы и других деталей занимается мозже­чок на основании собственной информации, полученной им с периферии, с учетом «ука­заний» коры больших полушарий. В силу этого роль мозжечка в движении многие ученые считают дополнительной, соподчи­ненной.

Поскольку мозжечок так тесно связан с функцией мышечной системы, небезынте­ресно знать, имеет ли он отношение к регуляции деятельности гладкой мускула­туры, то есть мышц внутренних органов. Эксперименты на животных показали, что мозжечок принимает участие в регуляции движений петель кишечника. Более того, была обнаружена тесная его связь с вегета­тивной нервной системой, что открывает возможности для поиска путей воздей­ствия этого образования мозга на функции внутренних органов. Однако предположе­ние о том, что мозжечок—главный орган регуляции функций вегетативной нервной системы, не подтвердилось.

Не увенчалась успехом и попытка отве­сти мозжечку роль «органа любви и размно­жения», бездоказательным осталось мне­ние, что мозжечок является одним из регу­ляторов трофики (питания) тканей организ­ма. А вот тонизирующее, стимулирующее влияние мозжечка на деятельность коры больших полушарий, аналогичное тому, ко­торое оказывают на нее другие подкорко­вые образования мозга, доказано.  

Таким образом, на данном этапе разви­тия науки о мозге можно с уверенностью сказать, что мозжечок имеет отношение к осуществлению многих важных функций организма, и прежде всего к поддержанию тонуса мышц, координации движений, сто­янию и ходьбе, а также, вероятно, и к некоторым вегетативным функциям, вклю­чая регуляцию уровня артериального дав­ления. Однако мозжечок не «маленькая дополнительная система», как думали раньше, а образование со многими важны­ми и сложными обязанностями, работа­ющее в тесном единстве с другими отдела­ми центральной нервной системы и образу­ющее вместе с ними единую целостную систему—мозг человека.

РЕТИКУЛЯРНАЯ ФОРМАЦИЯ

Среди многочисленных структур мозга особое положение занимает ре­тикулярная формация. Ее называют также сетевидным образованием, так как составляющие ее нервные волок­на под микроскопом имеют вид сеточки.

Ретикулярная формация располо­жена в трех отделах центральной нервной системы: в продолговатом мозге, в варолиевом мосту и в среднем мозге.

Нервные клетки сетевидного обра­зования неоднородны: их тела и отро­стки имеют разную длину, толщину. Морфологическая структура ретику­лярной формации приспособлена как к быстрому, так и к медленному прове­дению самых разных импульсов, и она выполняет обязанности связного меж­ду различными отделами центральной нервной системы.

Такие важнейшие функции ретикулярной формации, как дыхательная и сосудодвигательная, были подробно изучены еще в прошлом столетии. А вот на вопрос о том, какое влияние оказывает она на функции коры боль­ших полушарий, ответ был получен значительно позже.

Около 40 лет назад ученые обнару­жили интересную закономерность. Когда в область мозга животного, где расположена ретикулярная формация, вживлялись электроды, то при их сти­муляции спящее животное пробужда­лось. Переход от сна к бодрствованию в период раздражения сетевидного образования отчетливо проявляется не только в поведенческих реакциях. При этом изменяется и электрическая активность коры больших полушарий, о чем свидетельствуют данные энце­фалографии: правильные колебания большой амплитуды сменяются низ­ковольтными частыми колебаниями. Причем подобные изменения на энце­фалограмме, сопровождающие пове­денческую реакцию пробуждения, ре­гистрируются не в каком-либо одном участке коры, а в большинстве ее

областей. Это свидетельствует о том, что активизирующее влияние ретику­лярной формации распространяется на всю кору больших полушарий.

Надо отметить, что степень воздей­ствия сетевидного образования на ко­ру больших полушарий головного моз­га может значительно снижаться под влиянием некоторых фармакологиче­ских веществ. Есть основания предпо­лагать, что именно этим определяется снотворное и наркотическое действие барбитуратов. А во время сна рети­кулярная формация осуществляет контроль за сознанием и эмоциями. Ее «сторожевой» функцией обусловлена, например, реакция спящей матери, ко­торая изо всех доносящихся до нее звуков чутко выделяет плач своего ребенка и мгновенно просыпается.

В продолговатом мозге есть об­ласть, включающая в себя определен­ную часть ретикулярной формации, повреждение которой приводит к оста­новке дыхания. Эту область называют дыхательным центром. В нем выделя­ют два полуцентра: экспираторный (выдыхательный) и инспираторный (вдыхательный).

Нейроны, образующие дыхательный центр, обладают высокой химической чувствительностью. Особенно активно реагируют они на изменение содер­жания в крови углекислого газа. Опы­ты показывают, что повышение уровня углекислого газа в крови автоматиче­ски стимулирует деятельность дыха­тельного центра.

С ретикулярной формацией тесно связана функция не только дыхатель­ной, но и сердечно-сосудистой систе­мы. Если в эксперименте, перерезать ствол мозга сразу же за продолгова­тым мозгом, то у животного расширяются

сосуды, ослабевает сердечная деятельность, резко падает артери­альное давление, то есть развивается коллапс. Перерезка мозга выше про­долговатого не сопровождается по­добными нарушениями деятельности сердечно-сосудистой системы. Этот факт еще в прошлом столетии привел исследователей к мысли о том, что в стволовой части продолговатого моз­га, в расположенной здесь ретикуляр­ной формации есть сосудодвигательный центр, который поддерживает нормальный тонус сосудов и соответ­ственно нормальный уровень артери­ального давления.

Ученые выявили здесь две группы нейронов. Нейроны одной группы уси­ливают свою активность при повыше­нии артериального давления, а нейро­ны другой—при его снижении.

Для нервных клеток сосудодвигательного центра, как и для нейронов дыхательного центра, характерна вы­сокая химическая чувствительность. Их активность зависит от состава по­ступающей в продолговатый мозг кро­ви. Когда содержание адреналина в ней увеличивается, а сосуды сужива­ются и артериальное давление повы­шается, активизируются сосудорасши­ряющие нейроны, и артериальное дав­ление снижается.

Известна и еще одна очень важная функция ретикулярной формации: осу­ществление контроля за положением тела в пространстве, за поддержанием тонуса мышц в покое. Ведь скелетные мышцы не расслабляются даже тогда, когда мы сидим или лежим. Их можно сравнить с натянутыми струнами ро­яля, а «настройщиком», поддержива­ющим их в постоянном тонусе, являет­ся ретикулярная формация.

ЛИКВОРНАЯ ОСЬ МОЗГА

Бесцветная и прозрачная церебро­спинальная жидкость (ликвор) от­крывает свои тайны исследователям постепенно. Еще не так давно спорили даже о том, где она вырабатывается: десять специалистов, работающих в этой области, дали бы если не десять, то, пожалуй, шесть-семь разных отве­тов. Сегодня ответ однозначен: лик-вор образуют сосудистые сплетения (1), расположенные в желудочках го­ловного мозга. По мере того, как спле­тения продуцируют ликвор, он покида­ет желудочки: ведь они вмещают при­мерно 30—50 миллилитров жидкости, а вырабатывается ее до 600 миллилит­ров в сутки. Часть ликвора, словно по руслам ручейков, растекается вдоль извилин головного мозга на его выпук­лую поверхность. Это так называемый наружный ликвор (2). он располагает­ся между внешней поверхностью го­ловного и спинного мозга и их костным покровом. Для головного мозга наруж­ный ликвор служит своеобразной гид­равлической подушкой, которая за­щищает его от сотрясений, травм. Из наружного ликвора продукты об­мена мозга поступают в венозную систему.

Внутри мозга ликвор циркулирует (его движение показано стрелками на вкладке) в нескольких, переходящих одна в другую полостях, называемых цистернами. Их совокупность образует систему—своего рода жидкостную ось мозга, состоящую из двух боковых цистерн в больших полушариях мозга

(3) по одной в центральной части мозга

(4) и между продолговатым мозгом и мозжечком (5), а также центрального канала спинного мозга (6), заканчива­ющегося между Ш и IV поясничными позвонками небольшой расширенной полостью — конечной цистерной.

С какой же целью внутри мозга за счет его объема «выкроены» эти поло­сти? Не значит ли это, что цистерны и заполняющий их ликвор играют какую-то важную роль, из-за которой оказа­лась принесенной «в жертву» мозговая ткань—средоточие самой жизни?

Да, значит. Прежде всего ликвор выполняет роль посредника между кровью и клетками мозга—нейрона­ми. Нейроны — чрезвычайно чувстви­тельные клетки, мгновенно реагиру­ющие на самые незначительные изме­нения окружающей среды: подчас бы­вает достаточно даже миллионной до­ли грамма какого-либо вещества, что­бы привести их в состояние возбужде­ния. Поэтому состав и свойства жидко­сти, омывающей нервные клетки,

должны быть так отрегулированы, что­бы клетки чрезмерно не перевозбуж­дались и не затормаживались. Посто­янство состава и свойств ликвора не­обходимо для бесперебойной работы мозга в целом и каждого нейрона в отдельности.

Из ликвора нейроны (7) получают значительное количество необходи­мых питательных веществ, через него они освобождаются и от ненужных, отработанных продуктов обмена. Кро­ме того, в ликвор поступают, в том числе и из кровеносного русла (8), вещества (на рисунке они обозначены белыми кружками и квадратами), с помощью которых клетки мозга обща­ются между собой,— различные гормо­ны, метаболиты, медиаторы (адрена­лин, гистамин, серотонин и другие). Тонкие методы анализа позволили об­наружить в ликворе и эндорфины—вещества белковой природы, об­ладающие выраженным обезболива­ющим эффектом. Их концентрация возрастает в ситуациях, когда организ­му необходимо нейтрализовать небла­гоприятные воздействия болевых раз­дражителей. Данные последних иссле­дований говорят о том, что роль их этим не ограничивается: есть основа­ния полагать, что эндорфины наряду с другими белковыми соединениями контролируют всю информацию, по­ступающую в головной мозг, опреде­ляя тем самым силу эмоциональных реакций человека, его поведение, па­мять, интеллектуальную активность.

Наличие в ликворе биологически активных веществ заставляет думать, что он служит нейронам как бы допол­нительным каналом связи, тем более что осевое, центральное положение внутренней ликворной системы обес­печивает довольно быстрый обмен между ликвором и регуляторными цен­трами головного мозга. Кроме того, центральное положение системы предоставляет равные возможности для контакта содержащихся в ликворе веществ с клетками правого и левого полушарий головного мозга и единые условия для их функционирования.

Находясь в тесной связи с мозгом, ликвор, словно зеркало, отражает его функциональное состояние, происхо­дящие в нем изменения (поэтому лик-вор больного и здорового человека существенно различается по своему составу). Это его свойство успешно используется для диагностики некото­рых заболеваний. Изменение внешнего вида цереброспинальной жидкости, ее помутнение, появление в ней пато-

логически измененных клеток, продук­тов нарушенного обмена, примеси кро­ви специалисту говорит о многом и позволяет определить характер нару­шений в центральной нервной системе, уточнить диагноз заболевания.

Но ликвор способен не только отра­жать процессы, протекающие в цен­тральной нервной системе, но и влиять на регуляторные механизмы головного мозга, вызывать как физиологические, так и патологические реакции. Под­тверждение тому — многочисленные эксперименты.

Когда, например, в желудочки моз­га активно бодрствующих животных экспериментаторы вводили ликвор долго не спавшего и испытывающего сильную потребность во сне другого животного, у них наступало сноподоб-ное состояние. А введение ликвора голодных животных абсолютно сытым вызывало у них характерные для го­лодных животных реакции.

Или другой пример. Повреждения мозжечка или больших полушарий го­ловного мозга животных сопровожда­ются специфическими нарушениями двигательных реакций. Так вот, если ликвор, взятый у больных животных, ввести здоровым, то движения у них нарушаются так же, как у больных. Правда, эти нарушения сравнительно быстро проходят, потому что мозг здо­ровых животных не поврежден, а лик-вор постоянно обновляется (у челове­ка обновление ликвора, по данным разных авторов, происходит 5—10 раз в сутки).

Напротив, в процессе выздоровле­ния в ликворе появляются некие веще­ства (определить их еще только пред­стоит), способные при введении жи­вотным с аналогичными заболевани­ями активизировать у них процесс вы­здоровления, повышать защитные функции организма. Это открывает перед исследователями возможность использования переливания ликвора в лечебных целях.

В лабораторных экспериментах от­рабатываются методы введения не­посредственно в ликвор некоторых лекарственных средств, применяемых в клинической практике при лечении сердечно-сосудистых заболеваний, бо­лезней дыхательной системы, опорно-двигательного аппарата. Специалисты полагают, что такое введение медика­ментозных препаратов будет способ­ствовать усилению их терапевтическо­го эффекта.

СПИННОЙ  МОЗГ

Спинной мозг выполняет функции иннервации кожи, мышц и других орга­нов, а также является важнейшим коммуникационным кабелем нашего организма. По его восходящим прово­дящим путям сигналы, поступающие от кожи, мышц, сухожилий, внутренних органов, кровеносных сосудов, устрем­ляются вверх, к головному мозгу. А по его нисходящим проводящим путям ле­тят приказы из головного мозга на периферию. При неизменном участии спинного мозга совершаются все дви­гательные акты тела, рук, ног—от элементарно простых до наисложней­ших. Травмы спинного мозга сопровож­даются различными расстройствами двигательных функций, а порой пол­ной обездвиженностью.

По своему происхождению спинной мозг—более древняя, чем головной мозг, часть центральной нервной си­стемы. И анатомически он устроен гораздо проще. По виду спинной мозг (рисунок I) напоминает немного упло­щенный в переднезаднем направле­нии цилиндрический тяж (1), заклю­ченный в мощный и одновременно гибкий костный футляр. Спереди спин­ной мозг защищен телами позвонков (2), а с боков и сзади—их дугами (3). Помимо костных стенок, его еще пре­дохраняют оболочки (4), жировая про­кладка и заполняющая межоболочное пространство жидкость — ликвор. Спинной мозг немного короче по­звоночника: он начинается от продол­говатого мозга и кончается, конусо­видно истончаясь, на уровне первого-второго поясничного позвонка. Его де­лят на сегменты—участки мозга с парой передних и парой задних кореш­ков —и при этом различают 8 шейных сегментов, 12 грудных, 5 поясничных, 5 крестцовых и 1—3 копчиковых. Каж­дый сегмент спинного мозга отвечает за определенную группу мышц и уча­сток кожи. На вкладке (рисунок II) синим цветом обозначена зона выхода корешков шейных сегментов, фиоле­товым — корешков грудных сегментов, зеленым—корешков поясничных сег­ментов, коричневым —корешков кре­стцовых и копчиковых сегментов и соответствующие им зоны иннервации кожи.

На поперечном срезе спинного моз­га (рисунок III) хорошо видно серое вещество (5), напоминающее бабочку с распластанными крыльями и образо­ванное огромным числом нейронов. В каждом сегменте их насчитывается десятки и сотни тысяч.

Широкие правый и левый выступы серого вещества называют передни­ми рогами(6). В них сосредоточены группы крупных двигательных нейро­нов. Их нервные волокна собираются в пучки, выходят из спинного мозга и образуют передние корешки (7). Они сливаются с задними корешками (8) и уже в составе спинномозгового нерва (9) направляются к скелетным мыш­цам: один корешок—в левую полови­ну тела, а другой—в правую.

Помимо двигательных нейронов, имеются еще и чувствительные. Они сосредоточены в спинномозговых уз­лах (10), прилегающих к задним кореш­кам. У этих нейронов есть перифериче­ские отростки, которые идут на пери­ферию тела и оканчиваются чувстви­тельными нервными приборами—ре­цепторами (11), залегающими в коже, подкожной клетчатке, мышцах, крове­носных сосудах и других органах. А центральные отростки чувствитель­ных нейронов в составе задних кореш­ков проникают в спинной мозг и окан­чиваются на клетках задних рогов (12), которые называют вставочными, или ассоциативными, нейронами. Эти нервные клетки передают импульсы с чувствительных нейронов на двига­тельные. Происходит это следующим образом.

Любое раздражение рецепторов, скажем, прикосновение к раскаленно­му утюгу (температурное, болевое воз­действие), рождает сигнал — нервный импульс. Он бежит по чувствительным нервным волокнам (обозначено красной пунктирной линией), и через задние корешки проникает в спинной мозг, и тут же передается на вставоч­ные нейроны заднего рога, ас них—на двигательные переднего рога. Через передние корешки импульс покидает спинной мозг и уже по двигательным волокнам (обозначено сплошной красной линией) устремляется к мыш­це (13), вызывая ее сокращение, — че-

ловек отдергивает руку. Путь от ре­цептора до мышцы импульс проделы­вает по простой рефлекторной дуге. Ответ, возникающий на раздражение, называют безусловным (простым) рефлексом. Безусловным, потому что в данном случае спинной мозг решает проблему самостоятельно, не дожида­ясь санкций высших отделов головного мозга.

Существует ряд рефлексов, дуги которых хорошо изучены и широко используются в практике невропато­логии. Например, исследуя сухожиль­ный коленный рефлекс, врач может судить о функциональном состоянии определенного участка спинного мозга и его проводящих путей.

Серое вещество всех грудных и двух верхних поясничных сегментов, помимо передних и задних рогов, име­ет еще и боковые. В боковых рогах сосредоточены нейроны, относящиеся к симпатической нервной системе. От­ростки этих клеток выходят из спинно­го мозга в составе передних корешков, а затем направляются к симпатическо­му стволу. Ветви этого ствола иннервируют внутренние органы, кровенос­ные и лимфатические сосуды и прини­мают участие в регуляции обменных процессов, происходящих в коже, мышцах и других тканях организма. Функции симпатической нервной си­

стемы подчинены головному мозгу, но неподконтрольны нашему созна­нию.

Белое вещество спинного мозга (14) состоит из нервных волокон—от­ростков нервных клеток. Его подраз­деляют на передний, боковой и за­дний канатики.

В глубине канатиков, непосред­ственно около серого вещества, распо­лагаются короткие пучки волокон, со­единяющие нейроны соседних или близко лежащих друг к другу сегмен­тов спинного мозга. Это собственные проводящие пути спинного мозга, благодаря им даже простой рефлекс может вовлекать в ответную реакцию несколько сегментов, а значит, целую группу мышц, обеспечивая сложное движение.

А вот дальше к периферии находят­ся пучки длинных волокон, соединя-

11

ющие спинной мозг с головным мозгом. Причем в заднем канатике располага­ются только восходящие проводящие пути, по которым информация в виде нервных импульсов поступает в раз­личные ядра ствола головного мозга и в кору больших полушарий. В перед­нем канатике проходят нисходящие проводящие пути. По ним приказы передаются только сверху вниз. В боковом же канатике имеются и те и другие нервные волокна. Эти двусто­ронние связи с головным мозгом очень важны; только благодаря им человек может совершать сложные координи­рованные движения.

Длина спинного мозга взрослого человека примерно в три раза превышает его длину у новорожденного.

В спинном мозге человека насчитывается более 13 миллионов нейро­нов. Диаметр клеток не превышает 0,1 миллиметра, а длина их отростков иногда достигает полутора метров.

Скорость нервного импульса, бегущего по рефлекторной дуге, может достигать 120 метров в секунду. Длина спинного мозга у мужчин в среднем 45 сантиметров, у жен­щин—41—42 сантиметра.